JPH0626264B2 - 可変波長光源 - Google Patents
可変波長光源Info
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- JPH0626264B2 JPH0626264B2 JP9599986A JP9599986A JPH0626264B2 JP H0626264 B2 JPH0626264 B2 JP H0626264B2 JP 9599986 A JP9599986 A JP 9599986A JP 9599986 A JP9599986 A JP 9599986A JP H0626264 B2 JPH0626264 B2 JP H0626264B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
- H01S3/2383—Parallel arrangements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ 本発明は、可変波長レーザ光源の特性および機能の改良
に関する。
に関する。
≪従来の技術≫ 第１０図は従来の可変波長光源の一例を示す構成ブロッ
ク図である。半導体レーザＬＤ１の出力光は集光レンズ
ＬＳ２を介して回折格子ＤＧに入射し、１次回折光Ｐ１
が半導体レーザＬＤ１に戻る。Ｐ２は０次回折光であ
る。回折格子ＤＧを回転すると半導体レーザＬＤ１へ戻
る１次回折光の波長が変化するので、発振波長を制御す
ることができる。外部への出力は半導体レーザＬＤ１の
他端の出力光をレンズＬＳ１を介して取出される。
ク図である。半導体レーザＬＤ１の出力光は集光レンズ
ＬＳ２を介して回折格子ＤＧに入射し、１次回折光Ｐ１
が半導体レーザＬＤ１に戻る。Ｐ２は０次回折光であ
る。回折格子ＤＧを回転すると半導体レーザＬＤ１へ戻
る１次回折光の波長が変化するので、発振波長を制御す
ることができる。外部への出力は半導体レーザＬＤ１の
他端の出力光をレンズＬＳ１を介して取出される。
≪発明が解決しようとする問題点≫ しかしながら、このような構成の可変波長光源におい
て、回折格子の回転角と出力光の波長を対応づけようと
すると、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等の波長が明らかな基準光源
を用いて、一点または数点の校正しかできないという問
題があった。
て、回折格子の回転角と出力光の波長を対応づけようと
すると、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等の波長が明らかな基準光源
を用いて、一点または数点の校正しかできないという問
題があった。
また回折角θおよび波長λの関係は λ＝ｋｓｉｎθ …（１） （ｋは比例定数）となる。すなわち、回転角度と波長は
比較関係にないため、校正点付近では誤差が小さいが、
離れたところでは大きくなってしまうという問題があっ
た。
比較関係にないため、校正点付近では誤差が小さいが、
離れたところでは大きくなってしまうという問題があっ
た。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、広い帯域にわたって発振波長を正確に知ることが
できる可変波長光源を実現することを目的とする。
ので、広い帯域にわたって発振波長を正確に知ることが
できる可変波長光源を実現することを目的とする。
≪問題点を解決するための手段≫ 本発明に係る可変波長光源は入力信号に対応して出力光
の波長が変化する可変波長レーザ光源と、多モード発振
レーザ光を出力するマーカ光源とを備え、可変波長レー
ザ光源の出力光の波長をマーカ光源の所定の波長間隔で
発生する出力光で目盛り付するように構成したことを特
徴とする。
の波長が変化する可変波長レーザ光源と、多モード発振
レーザ光を出力するマーカ光源とを備え、可変波長レー
ザ光源の出力光の波長をマーカ光源の所定の波長間隔で
発生する出力光で目盛り付するように構成したことを特
徴とする。
≪実施例≫ 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明に係る可変波長光源の一実施例を示す構
成ブロック図である。可変波長光源１において、１１は
入力信号に対応する波長の光を出力する可変波長レーザ
光源、１２は一定波長間隔のマーカ光を出力する光周波
数マーカ光源（以下マーカ光源と呼ぶ）、１３は波長が
一定の光を出力する基準波長レーザ光源（以下基準光源
と呼ぶ）、１４は前記可変波長レーザ光源１１の出力光
を入射して２方向に分離するハーフミラー、１５はこの
ハーフミラー１４の反射光および前記マーカ光源１２の
出力光を入射するハーフミラー、１６はこのハーフミラ
ー１５の透過光および前記基準光源１３の出力光を入射
するハーフミラー、１７はＰＩＮフォトダイオードやア
バランシェフォトダイオードなどからなり前記ハーフミ
ラー１５の反射光および透過光を入射する光検出器、１
８はこの光検出器１７の電気出力を入力するバンドパス
増幅器、１９は前記ハーフミラー１６の反射光および透
過光を入射する１７と同様の光検出器、２０はこの光検
出器１９の電気出力を入力するバンドパス増幅器であ
る。信号処理部２において、２１，２２は前記バンドパ
ス増幅器１８，２０の出力をそれぞれ入力する電気スペ
クトラム・アナライザである。
成ブロック図である。可変波長光源１において、１１は
入力信号に対応する波長の光を出力する可変波長レーザ
光源、１２は一定波長間隔のマーカ光を出力する光周波
数マーカ光源（以下マーカ光源と呼ぶ）、１３は波長が
一定の光を出力する基準波長レーザ光源（以下基準光源
と呼ぶ）、１４は前記可変波長レーザ光源１１の出力光
を入射して２方向に分離するハーフミラー、１５はこの
ハーフミラー１４の反射光および前記マーカ光源１２の
出力光を入射するハーフミラー、１６はこのハーフミラ
ー１５の透過光および前記基準光源１３の出力光を入射
するハーフミラー、１７はＰＩＮフォトダイオードやア
バランシェフォトダイオードなどからなり前記ハーフミ
ラー１５の反射光および透過光を入射する光検出器、１
８はこの光検出器１７の電気出力を入力するバンドパス
増幅器、１９は前記ハーフミラー１６の反射光および透
過光を入射する１７と同様の光検出器、２０はこの光検
出器１９の電気出力を入力するバンドパス増幅器であ
る。信号処理部２において、２１，２２は前記バンドパ
ス増幅器１８，２０の出力をそれぞれ入力する電気スペ
クトラム・アナライザである。
上記のような構成の可変波長光源の動作を以下に説明す
る。可変波長レーザ光源１１の出力光の一部はハーフミ
ラー１４を透過して出力光となり、他の一部は反射して
ハーフミラー１５に入射する。この光の一部はハーフミ
ラー１５で反射し、ハーフミラー１５を透過したマーカ
光源１２の出力光と干渉して光検出器１７に入射する。
光検出部１７はヘテロダイン検波により、両光の周波数
の差を持つ電気信号に変換する。光検出部１７の電気出
力はフィルタ１８のバンドパス特性を一部が通過し、電
気スペクトラム・アナライザ２１で可変波長レーザ光ａ
およびマーカ光ｂが表示される。ハーフミラー１５を透
過した他の一部の光（可変波長光源からの光）はハーフ
ミラー１６で反射し、ハーフミラー１６を透過する基準
光源１３の出力光と干渉して光検出器１９に入射する。
光検出部１９はヘテロダイン検波により、両光の周波数
の差を持つ電気信号に変換する。光検出部１９の電気出
力はフィルタ２０のバンドパス特性を一部が透過し、電
気スペクトラム・アナライザ２２で可変波長レーザ光ａ
および基準光ｃが表示される。電気スペクトラム・アナ
ライザ２１の表示画面からマーカ光の周波数間隔および
マーカ光と可変波長光の周波数間隔を正確に知ることが
でき、電気スペクトラム・アナライザ２２の表示画面で
基準光との関係から可変波長光の周波数を正確に知るこ
とがてきる。例えば、電気スペクトラム・アナライザ２
２の表示画面でビート信号がＯＨｚに現れるときは可変
波長レーザの波長と基準波長レーザの波長とは等しい。
る。可変波長レーザ光源１１の出力光の一部はハーフミ
ラー１４を透過して出力光となり、他の一部は反射して
ハーフミラー１５に入射する。この光の一部はハーフミ
ラー１５で反射し、ハーフミラー１５を透過したマーカ
光源１２の出力光と干渉して光検出器１７に入射する。
光検出部１７はヘテロダイン検波により、両光の周波数
の差を持つ電気信号に変換する。光検出部１７の電気出
力はフィルタ１８のバンドパス特性を一部が通過し、電
気スペクトラム・アナライザ２１で可変波長レーザ光ａ
およびマーカ光ｂが表示される。ハーフミラー１５を透
過した他の一部の光（可変波長光源からの光）はハーフ
ミラー１６で反射し、ハーフミラー１６を透過する基準
光源１３の出力光と干渉して光検出器１９に入射する。
光検出部１９はヘテロダイン検波により、両光の周波数
の差を持つ電気信号に変換する。光検出部１９の電気出
力はフィルタ２０のバンドパス特性を一部が透過し、電
気スペクトラム・アナライザ２２で可変波長レーザ光ａ
および基準光ｃが表示される。電気スペクトラム・アナ
ライザ２１の表示画面からマーカ光の周波数間隔および
マーカ光と可変波長光の周波数間隔を正確に知ることが
でき、電気スペクトラム・アナライザ２２の表示画面で
基準光との関係から可変波長光の周波数を正確に知るこ
とがてきる。例えば、電気スペクトラム・アナライザ２
２の表示画面でビート信号がＯＨｚに現れるときは可変
波長レーザの波長と基準波長レーザの波長とは等しい。
第１図装置において、可変波長レーザ光源１１としては
半導体レーザの注入電流や温度を変えて波長を変化させ
るもの、第１０図の従来例のように外部共振器の片方の
ミラーを回折格子とし、その回転角を変えて波長を変化
させるもの、そのほか各種のものを使用できる。
半導体レーザの注入電流や温度を変えて波長を変化させ
るもの、第１０図の従来例のように外部共振器の片方の
ミラーを回折格子とし、その回転角を変えて波長を変化
させるもの、そのほか各種のものを使用できる。
第２図は可変波長レーザ光源１１の一実施例を示す構成
ブロック図である。図においてＬＤ２は半導体レーザ、
ＡＲ１，ＡＲ２はこの半導体レーザＬＤ２の両端に設け
られた無反射コート部、ＬＳ３はこの無反射コート部Ａ
Ｒ１から出射される光を平行光とするレンズ、ＢＳ１は
このレンズＬＳ３を通過した光が反射されるとともに共
振光を外部へ出力するビームスプリッタ、ＬＳ４は無反
射コート部ＡＲ２から出射される光を平行光とするレン
ズ、ＵＭ１はこのレンズＬＳ４を通過する光が入射する
第１の超音波変調器、ＵＭ２はこの超音波変調器ＵＭ１
からの出力光が入射する第２の超音波変調器、Ｍ１はこ
の超音波変調器ＵＭ２から出射した光を反射するミラ
ー、ＤＲ１は前記超音波変調器ＵＭ１，ＵＭ２を周波数
Ｆで励振する発振器である。半導体レーザＬＤ２の無反
射コート部ＡＲ１から出射した光はレンズＬＳ３で平行
光とされた後ビームスプリッタＢＳ１で反射され、反射
光は光路を元に戻って再び半導体レーザＬＤ２に入射す
る。無反射コート部ＡＲ２から出射した周波数ｆ０１の
光はレンズＬＳ４で平行光とされ、第１の超音波変調器
ＵＭ１に入射する。超音波により形成される回折格子に
対して特定の入射角および出射角を満足するような光の
波長は超音波の波長が変われば変化する。入射光は回折
の際に超音波によるドップラシフトを受け、＋１次回折
光（超音波の方向と回折される方向が同じ）の周波数は
ｆ０１＋Ｆとなる。超音波変調器ＵＭ１からの出射光は
超音波変調器ＵＭ２で再び回折する。超音波変調器ＵＭ
２では超音波の進行波と回折光の関係が超音波変調器Ｕ
Ｍ１における場合と逆で、−１次回折光となるので、ド
ップラシフト量は−Ｆとなり、超音波変調器ＵＭ２の出
力光の周波数はｆ０１＋Ｆ−Ｆ＝ｆ０１となる。超音波
変調器ＵＭ２の出力光はミラーＭ１で反射した後、超音
波変調器ＵＭ２でドップラシフトを受けて周波数がｆ
０１−Ｆとなった後、超音波変調器ＵＭ１でｆ０１−Ｆ
＋Ｆ＝ｆ０１となり、元の周波数ｆ０１となって半導体
レーザＬＤ２に戻るので、共振状態が持続する。この様
な構成で超音波の波長（周波数Ｆ）を変えれば、共振す
る光の波長を掃引することができる。ビームスプリッタ
ＢＳ１を介して共振した光が外部に出力される。
ブロック図である。図においてＬＤ２は半導体レーザ、
ＡＲ１，ＡＲ２はこの半導体レーザＬＤ２の両端に設け
られた無反射コート部、ＬＳ３はこの無反射コート部Ａ
Ｒ１から出射される光を平行光とするレンズ、ＢＳ１は
このレンズＬＳ３を通過した光が反射されるとともに共
振光を外部へ出力するビームスプリッタ、ＬＳ４は無反
射コート部ＡＲ２から出射される光を平行光とするレン
ズ、ＵＭ１はこのレンズＬＳ４を通過する光が入射する
第１の超音波変調器、ＵＭ２はこの超音波変調器ＵＭ１
からの出力光が入射する第２の超音波変調器、Ｍ１はこ
の超音波変調器ＵＭ２から出射した光を反射するミラ
ー、ＤＲ１は前記超音波変調器ＵＭ１，ＵＭ２を周波数
Ｆで励振する発振器である。半導体レーザＬＤ２の無反
射コート部ＡＲ１から出射した光はレンズＬＳ３で平行
光とされた後ビームスプリッタＢＳ１で反射され、反射
光は光路を元に戻って再び半導体レーザＬＤ２に入射す
る。無反射コート部ＡＲ２から出射した周波数ｆ０１の
光はレンズＬＳ４で平行光とされ、第１の超音波変調器
ＵＭ１に入射する。超音波により形成される回折格子に
対して特定の入射角および出射角を満足するような光の
波長は超音波の波長が変われば変化する。入射光は回折
の際に超音波によるドップラシフトを受け、＋１次回折
光（超音波の方向と回折される方向が同じ）の周波数は
ｆ０１＋Ｆとなる。超音波変調器ＵＭ１からの出射光は
超音波変調器ＵＭ２で再び回折する。超音波変調器ＵＭ
２では超音波の進行波と回折光の関係が超音波変調器Ｕ
Ｍ１における場合と逆で、−１次回折光となるので、ド
ップラシフト量は−Ｆとなり、超音波変調器ＵＭ２の出
力光の周波数はｆ０１＋Ｆ−Ｆ＝ｆ０１となる。超音波
変調器ＵＭ２の出力光はミラーＭ１で反射した後、超音
波変調器ＵＭ２でドップラシフトを受けて周波数がｆ
０１−Ｆとなった後、超音波変調器ＵＭ１でｆ０１−Ｆ
＋Ｆ＝ｆ０１となり、元の周波数ｆ０１となって半導体
レーザＬＤ２に戻るので、共振状態が持続する。この様
な構成で超音波の波長（周波数Ｆ）を変えれば、共振す
る光の波長を掃引することができる。ビームスプリッタ
ＢＳ１を介して共振した光が外部に出力される。
第３図は可変波長レーザ光源１１の第２の実施例を示す
構成ブロック図である。第２図と同一の部分には同じ記
号を付して説明を省略する。ＢＳ２はレンズＬＳ４から
の出射光を２方向に分離するビームスプリッタ、ＥＯ１
はこのビームスプリッタＢＳ２を透過した光を入射する
電気光学素子、Ｖ１はこの電気光学素子ＥＯ１を制御す
る信号源、Ｍ１は前記電気光学素子ＥＯ１の出射光を反
射するミラー、ＥＯ２は前記ビームスプリッタＢＳ２で
反射した光を入射する電気光学素子、Ｍ２はこの電気光
学素子ＥＯ２の出射光を反射するミラー、Ｖ２はこの電
気光学素子ＥＯ２を制御する信号源である。電気光学素
子ＥＯ１，ＥＯ２の光路方向の長さをそれぞれｌ１，ｌ
２、屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、ビームスプリッタＢ
Ｓ１，Ｍ１間の光路に沿ったｌ１を除く距離をＬ１、ビ
ームスプリッタＢＳ１，Ｍ２間の光路に沿ったｌ２を除
く距離をＬ２、ｑを整数とすると、この場合の発振周波
数ｆ０２は ｆ０２＝ｑ・ｃ／２｜（Ｌ１＋ｎ１（Ｖ１）ｌ１） −（Ｌ２＋ｎ２（Ｖ２）ｌ２）｜ …（２） となる。すなわち信号源Ｖ１またはＶ２により電気光学
素子ＥＯ１またはＥＯ２の電界強度を変えて屈折率ｎ１
またはｎ２を変化させることにより、発振周波数ｆ０２
を広範囲に掃引できる。
構成ブロック図である。第２図と同一の部分には同じ記
号を付して説明を省略する。ＢＳ２はレンズＬＳ４から
の出射光を２方向に分離するビームスプリッタ、ＥＯ１
はこのビームスプリッタＢＳ２を透過した光を入射する
電気光学素子、Ｖ１はこの電気光学素子ＥＯ１を制御す
る信号源、Ｍ１は前記電気光学素子ＥＯ１の出射光を反
射するミラー、ＥＯ２は前記ビームスプリッタＢＳ２で
反射した光を入射する電気光学素子、Ｍ２はこの電気光
学素子ＥＯ２の出射光を反射するミラー、Ｖ２はこの電
気光学素子ＥＯ２を制御する信号源である。電気光学素
子ＥＯ１，ＥＯ２の光路方向の長さをそれぞれｌ１，ｌ
２、屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２、ビームスプリッタＢ
Ｓ１，Ｍ１間の光路に沿ったｌ１を除く距離をＬ１、ビ
ームスプリッタＢＳ１，Ｍ２間の光路に沿ったｌ２を除
く距離をＬ２、ｑを整数とすると、この場合の発振周波
数ｆ０２は ｆ０２＝ｑ・ｃ／２｜（Ｌ１＋ｎ１（Ｖ１）ｌ１） −（Ｌ２＋ｎ２（Ｖ２）ｌ２）｜ …（２） となる。すなわち信号源Ｖ１またはＶ２により電気光学
素子ＥＯ１またはＥＯ２の電界強度を変えて屈折率ｎ１
またはｎ２を変化させることにより、発振周波数ｆ０２
を広範囲に掃引できる。
第４図は第１図装置のマーカ光源１２の一実施例を示す
構成ブロック図である。マーカ光源１２ａにおいて、Ｌ
Ｄ３はその両端がＡＲコーティング（無反射コーティン
グ）された半導体レーザ、ＬＳ５およびＬＳ６はこの半
導体レーザＬＤ３の出力光を平行光にするリメータレン
ズ、ＨＭ１のおよびＨＭ２はこのレンズＬＳ５，ＬＳ６
の外側で外部共振器を構成する半透過ミラー、ＡＴはこ
の半透過ミラーＬＳ６から出力する光が通過するアッテ
ネータである。前記半透過ミラーＨＭ１を透過した出力
光はレンズＬＳ７で集光し、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈ
ｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）からなる光検出器ＰＤ１で
検出される。光検出器ＰＤ１の出力電気信号は増幅器Ａ
１で増幅された後スペストルアナライサＳＡで波形がモ
ニタされる。
構成ブロック図である。マーカ光源１２ａにおいて、Ｌ
Ｄ３はその両端がＡＲコーティング（無反射コーティン
グ）された半導体レーザ、ＬＳ５およびＬＳ６はこの半
導体レーザＬＤ３の出力光を平行光にするリメータレン
ズ、ＨＭ１のおよびＨＭ２はこのレンズＬＳ５，ＬＳ６
の外側で外部共振器を構成する半透過ミラー、ＡＴはこ
の半透過ミラーＬＳ６から出力する光が通過するアッテ
ネータである。前記半透過ミラーＨＭ１を透過した出力
光はレンズＬＳ７で集光し、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈ
ｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）からなる光検出器ＰＤ１で
検出される。光検出器ＰＤ１の出力電気信号は増幅器Ａ
１で増幅された後スペストルアナライサＳＡで波形がモ
ニタされる。
第４図装置の動作を以下に説明する。半導体レーザＬＤ
３の出力光の自然放出光ゲインカーブは第５図の点線ｄ
のようになる。半導体レーザＬＤ３の両端面から出力さ
れた光はレンズＬＳ５，ＬＳ６でそれぞれ平行光とな
り、半透過ミラーＨＭ１，ＨＭ２の間で共振する。共振
器長（半透過ミラーＨＭ１，ＨＭ２の距離）をＬ、光速
をｃ、屈折率をｎとすると、外部共振器のフリースペク
トルレンジはｃ／２ｎＬで決まり、第５図の点線に示す
ようにｃ／２ｎＬごとにＱが高くなる。その結果アッテ
ネータＡＴから出力されるマーカ出力光は第５図の実線
ｆのようになる（多モード発振）。マーカ出力光の波長
間隔λχは電気スペクトルアナライザＳＡで周波数間隔
νχとして正確に読み取ることができる。共振器長Ｌが
変えれば、マーカ出力の波長間隔λχを変えることがで
きる。例えば、Ｌ＝１０ｍｍのとき周波数間隔νχはν
χ＝ｃ／２Ｌ＝１５ＧＨｚとなる。また必要に応じて外
部共振器を恒温槽等に入れて、安定な周波数間隔とする
ことができる。
３の出力光の自然放出光ゲインカーブは第５図の点線ｄ
のようになる。半導体レーザＬＤ３の両端面から出力さ
れた光はレンズＬＳ５，ＬＳ６でそれぞれ平行光とな
り、半透過ミラーＨＭ１，ＨＭ２の間で共振する。共振
器長（半透過ミラーＨＭ１，ＨＭ２の距離）をＬ、光速
をｃ、屈折率をｎとすると、外部共振器のフリースペク
トルレンジはｃ／２ｎＬで決まり、第５図の点線に示す
ようにｃ／２ｎＬごとにＱが高くなる。その結果アッテ
ネータＡＴから出力されるマーカ出力光は第５図の実線
ｆのようになる（多モード発振）。マーカ出力光の波長
間隔λχは電気スペクトルアナライザＳＡで周波数間隔
νχとして正確に読み取ることができる。共振器長Ｌが
変えれば、マーカ出力の波長間隔λχを変えることがで
きる。例えば、Ｌ＝１０ｍｍのとき周波数間隔νχはν
χ＝ｃ／２Ｌ＝１５ＧＨｚとなる。また必要に応じて外
部共振器を恒温槽等に入れて、安定な周波数間隔とする
ことができる。
第６図は基準波長レーザ光源１３の１実施例を示す構成
ブロック図である。図において、ＬＤ４は半導体レー
ザ、ＢＳ３はこの半導体レーザＬＤ４の出力光が入射す
るビームスプリッタ、ＣＬ１はこのビームスプリッタＢ
Ｓ３の反射光を入射する標準物質が封入された吸収セ
ル、ＰＤ２はこの吸収セルＣＬ１の出力光が入射する受
光素子、ＬＡ１はこの受光素子ＰＤ２の電気出力を入力
しこれに対応する出力で前記半導体レーザＬＤ４の電流
を制御するロックインアンプ、ＤＲ２は前記半導体レー
ザＬＤ４の電流を周波数変調するとともに前記ロックイ
ンアンプＬＡ１の位相検波周波数を供給する発振器であ
る。ビームスプリッタＢＳ３の透過光がこの基準波長レ
ーザ光源の出力光となる。標準物質としてはＣｓ，
Ｒｂ，ＮＨ３，Ｈ２Ｏなど任意の物質を用いることがで
きる。
ブロック図である。図において、ＬＤ４は半導体レー
ザ、ＢＳ３はこの半導体レーザＬＤ４の出力光が入射す
るビームスプリッタ、ＣＬ１はこのビームスプリッタＢ
Ｓ３の反射光を入射する標準物質が封入された吸収セ
ル、ＰＤ２はこの吸収セルＣＬ１の出力光が入射する受
光素子、ＬＡ１はこの受光素子ＰＤ２の電気出力を入力
しこれに対応する出力で前記半導体レーザＬＤ４の電流
を制御するロックインアンプ、ＤＲ２は前記半導体レー
ザＬＤ４の電流を周波数変調するとともに前記ロックイ
ンアンプＬＡ１の位相検波周波数を供給する発振器であ
る。ビームスプリッタＢＳ３の透過光がこの基準波長レ
ーザ光源の出力光となる。標準物質としてはＣｓ，
Ｒｂ，ＮＨ３，Ｈ２Ｏなど任意の物質を用いることがで
きる。
半導体レーザＬＤ４の出力光はビームスプリッタＢＳ３
で反射されて吸収セルＣＬ１に入射し、吸収セル内ＣＬ
１の標準物質による吸収を受ける。吸収量を受光素子Ｐ
Ｄ２で検出し、ロックインアンプＬＡ１を介して半導体
レーザＬＤ４の電流に帰還する。半導体レーザＬＤ４の
出力波長は標準物質の吸収スペクトル線にロックされる
ので、高安定，高精度の基準波長光源を実現できる。
で反射されて吸収セルＣＬ１に入射し、吸収セル内ＣＬ
１の標準物質による吸収を受ける。吸収量を受光素子Ｐ
Ｄ２で検出し、ロックインアンプＬＡ１を介して半導体
レーザＬＤ４の電流に帰還する。半導体レーザＬＤ４の
出力波長は標準物質の吸収スペクトル線にロックされる
ので、高安定，高精度の基準波長光源を実現できる。
また第６図装置で用いている方法は線形吸収法とよれ
ば、ドップラシフトにより吸収スペクトルが比較的太く
なるが、飽和吸収法（堀，門田，北野，薮崎，小川：飽
和吸収分光を用いた半導体レーザの周波数安定化，信学
技報 ＯＱＥ８２−１１６）によりドップラシフトで隠
れている超微細構造の吸収線を検出して、これに半導体
レーザＬＤ４の発信波長をロックすればさらに高安定と
することができる。
ば、ドップラシフトにより吸収スペクトルが比較的太く
なるが、飽和吸収法（堀，門田，北野，薮崎，小川：飽
和吸収分光を用いた半導体レーザの周波数安定化，信学
技報 ＯＱＥ８２−１１６）によりドップラシフトで隠
れている超微細構造の吸収線を検出して、これに半導体
レーザＬＤ４の発信波長をロックすればさらに高安定と
することができる。
また第１図の基準光源としては、この他に波長が既知の
レーザ、例えばＨｅ−Ｎｅレーザなどを用いることがで
きる。
レーザ、例えばＨｅ−Ｎｅレーザなどを用いることがで
きる。
このような構成の可変波長光源によれば、可変波長レー
ザ光源にマーカ光源と基準光源を付加することにり、可
変波長レーザの発振波長を広範囲に正確に知ることがで
きる。
ザ光源にマーカ光源と基準光源を付加することにり、可
変波長レーザの発振波長を広範囲に正確に知ることがで
きる。
また電気スペクトラム・アナライザを用いれば、発振波
長を周波数として高精度・高分解能で知ることができ
る。
長を周波数として高精度・高分解能で知ることができ
る。
なお上記の実施例で電気スペクトラム・アナライザを用
いているが、次のように光スペクトラム・アナライザを
用いて近似的に可変波長を求めることもできる。第７図
は第１図装置の可変波長レーザ光源，マーカ光源および
基準波長光源の各出力光を光スペクトラム・アナライザ
で観測した場合の表示画面を示す説明図である。図にお
いて、基準光ｇの波長λ０およびマーカ光の波長間隔λ
３はあらかじめ正確に分ってい。表示画面上で基準光の
位置に対応する各部の長さｙ２，ｙ３および可変波長光
の位置に対応する各部の長さｙ１，ｙ４を用いて、可変
波長光の波長λｘを次のように近似計算できる。
いているが、次のように光スペクトラム・アナライザを
用いて近似的に可変波長を求めることもできる。第７図
は第１図装置の可変波長レーザ光源，マーカ光源および
基準波長光源の各出力光を光スペクトラム・アナライザ
で観測した場合の表示画面を示す説明図である。図にお
いて、基準光ｇの波長λ０およびマーカ光の波長間隔λ
３はあらかじめ正確に分ってい。表示画面上で基準光の
位置に対応する各部の長さｙ２，ｙ３および可変波長光
の位置に対応する各部の長さｙ１，ｙ４を用いて、可変
波長光の波長λｘを次のように近似計算できる。
λｘ＝λ１＋２λ３＋λ２＋λ０ ＝λ３ｙ３／ｙ２＋２λ３＋λ３ｙ４／ｙ１＋λ０ ＝λ３（ｙ３／ｙ２＋２＋ｙ４／ｙ１＋λ０ …（３） 第８図は第１図装置のマーカ光源１２の他の構成例を示
す構成ブロック図である。マーカ光源１２ｂにおいて、
ＬＳ７およびＬＳ８は半導体レーザＬＤ４の出力光を平
行光とするロッドレンズ、Ｍ３はこのロッドレンズＬＳ
７の一端に設けられたミラー、ＥＯ３は前記ロッドレン
ズＬＳ８の出力光を入射する電気光学結晶、Ｖ３はこの
電気光学結晶ＥＯ３の電極に接続する制御信号源、ＨＭ
３は前記電気光学結晶ＥＯ３の出力光を反射する半透過
ミラーである。
す構成ブロック図である。マーカ光源１２ｂにおいて、
ＬＳ７およびＬＳ８は半導体レーザＬＤ４の出力光を平
行光とするロッドレンズ、Ｍ３はこのロッドレンズＬＳ
７の一端に設けられたミラー、ＥＯ３は前記ロッドレン
ズＬＳ８の出力光を入射する電気光学結晶、Ｖ３はこの
電気光学結晶ＥＯ３の電極に接続する制御信号源、ＨＭ
３は前記電気光学結晶ＥＯ３の出力光を反射する半透過
ミラーである。
上記構成の装置において、ミラーＭ３および半透過ミラ
ーＨＭ３は半導体レーザＬＤ４の両側で共振器を構成
し、その共振器長は電気光学結晶ＥＯ３の屈折率が印加
電圧により変ると等価的に変化するので、マーカ出力光
の波長間隔を制御信号源Ｖ３の出力で容易に変えること
ができる。
ーＨＭ３は半導体レーザＬＤ４の両側で共振器を構成
し、その共振器長は電気光学結晶ＥＯ３の屈折率が印加
電圧により変ると等価的に変化するので、マーカ出力光
の波長間隔を制御信号源Ｖ３の出力で容易に変えること
ができる。
なお第１図装置のマーカ光源１２として多モード発振す
る単体の半導体レーザを用いてもよい。この場合には、
半導体レーザの温度や電流を変化することにより、マー
カ波長間隔を変えることができる。
る単体の半導体レーザを用いてもよい。この場合には、
半導体レーザの温度や電流を変化することにより、マー
カ波長間隔を変えることができる。
また第１図装置ではハーフミラーを用いて各光をリアル
タイムで合成しているが、これに限らず、スイッチなど
で時分割的に切換えて表示してもよい。
タイムで合成しているが、これに限らず、スイッチなど
で時分割的に切換えて表示してもよい。
第９図は本発明に係る可変波長光源の１応用例であるコ
ヒーレント型の光スペクトラムアナライザを示す構成ブ
ロック図である。第１図装置と同一の部分は同じ記号を
付して説明を省略する。１ａは可変波長光源、３１はこ
の可変波長光源１ａの出力光をその一方から入射し被測
定光を他方から入射するハーフミラー、３２はＰＩＮフ
ォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどか
らなり前記ハーフミラー３１の出力光を入射してヘテロ
ダイン検波を行う光検出器、３３はバンドパス特性を有
し前記光検出器３２の電気出力を入力するフィルタ回
路、３４はこのフィルタ回路３３の出力を入力する増幅
器、３５はこの増幅器３４の出力を入力する信号処理・
表示部、３６はこの信号処理・表示部３５および前記可
変波長光源１ａの可変波長レーザ光源１１の掃引を制御
する掃引信号源である。
ヒーレント型の光スペクトラムアナライザを示す構成ブ
ロック図である。第１図装置と同一の部分は同じ記号を
付して説明を省略する。１ａは可変波長光源、３１はこ
の可変波長光源１ａの出力光をその一方から入射し被測
定光を他方から入射するハーフミラー、３２はＰＩＮフ
ォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどか
らなり前記ハーフミラー３１の出力光を入射してヘテロ
ダイン検波を行う光検出器、３３はバンドパス特性を有
し前記光検出器３２の電気出力を入力するフィルタ回
路、３４はこのフィルタ回路３３の出力を入力する増幅
器、３５はこの増幅器３４の出力を入力する信号処理・
表示部、３６はこの信号処理・表示部３５および前記可
変波長光源１ａの可変波長レーザ光源１１の掃引を制御
する掃引信号源である。
上記のような構成の光スペクトラムアナライザの動作を
次に説明する。可変波長光源１ａにおいて、掃引信号源
３６により波長の掃引を制御される可変波長レーザ光源
１１，マーカ光源１２および基準光源１３の出力光はハ
ーフミラー１４，１５および１６により合成されてハー
フミラー１４からハーフミラー３１に入射する。被測定
光はハーフミラー３１で可変波長光源１ａの出力光と合
成され、光検出部３２で両周波数の差の周波数をもつ電
気信号に変換される。光検出部３２の電気出力はフィル
タ回路３３のバンドパス特性を一部が通過し増幅部３４
でパワーとして取出される。信号処理・表示部３５は掃
引信号源３６からの制御信号を周波数軸信号として入力
し、増幅部３４の電気出力をパワー信号として入力して
被測定光ｊ，基準光ｋおよびマーカ光ｌをスペクトル表
示する。
次に説明する。可変波長光源１ａにおいて、掃引信号源
３６により波長の掃引を制御される可変波長レーザ光源
１１，マーカ光源１２および基準光源１３の出力光はハ
ーフミラー１４，１５および１６により合成されてハー
フミラー１４からハーフミラー３１に入射する。被測定
光はハーフミラー３１で可変波長光源１ａの出力光と合
成され、光検出部３２で両周波数の差の周波数をもつ電
気信号に変換される。光検出部３２の電気出力はフィル
タ回路３３のバンドパス特性を一部が通過し増幅部３４
でパワーとして取出される。信号処理・表示部３５は掃
引信号源３６からの制御信号を周波数軸信号として入力
し、増幅部３４の電気出力をパワー信号として入力して
被測定光ｊ，基準光ｋおよびマーカ光ｌをスペクトル表
示する。
なお上記の応用例ではフィルタ回路３３としてバンドパ
スフィルタを用いたが、これに限らず、ローパスフィル
タを用いてもよい。
スフィルタを用いたが、これに限らず、ローパスフィル
タを用いてもよい。
上記の応用例によれば、測定データとともに基準光とマ
ーカ光が表示（または記録）されるので、基準光の波長
からマーカ光の間隔数を数えるとともに、内挿を行えば
波長を容易に知ることができる。
ーカ光が表示（または記録）されるので、基準光の波長
からマーカ光の間隔数を数えるとともに、内挿を行えば
波長を容易に知ることができる。
≪発明の効果≫ 以上述べたように本発明によれば、広い帯域にわたって
発振波長を正確に知ることができる可変波長光源を簡単
な構成で実現することができる。また可変波長レーザ光
源の入力信号と発振波長の間の関係に精度が要求されな
いので、可変波長レーザ光源の構成が簡単である。
発振波長を正確に知ることができる可変波長光源を簡単
な構成で実現することができる。また可変波長レーザ光
源の入力信号と発振波長の間の関係に精度が要求されな
いので、可変波長レーザ光源の構成が簡単である。
第１図は本発明に係る可変波長光源の１実施例を示す構
成ブロック図、第２図〜第４図および第６図は第１図装
置の一部を説明するための部分構成ブロック図、第５図
は第４図装置の動作を説明するための特性曲線図、第７
図は第１図装置の動作を説明するための特性曲線図、第
８図は第１図装置の一部の他の構成例を示す構成ブロッ
ク図、第９図は本発明に係る可変波長光源の１応用例を
示す構成ブロック図、第１０図は従来の可変波長光源を
示す構成ブロック図である。 １，１ａ……可変波長光源、１１，１１ａ，１１ｂ……
可変波長レーザ光源、１２，１２ａ，１２ｂ……マーカ
光源、λ３……波長間隔、１３，１３ａ……基準波長レ
ーザ光源。
成ブロック図、第２図〜第４図および第６図は第１図装
置の一部を説明するための部分構成ブロック図、第５図
は第４図装置の動作を説明するための特性曲線図、第７
図は第１図装置の動作を説明するための特性曲線図、第
８図は第１図装置の一部の他の構成例を示す構成ブロッ
ク図、第９図は本発明に係る可変波長光源の１応用例を
示す構成ブロック図、第１０図は従来の可変波長光源を
示す構成ブロック図である。 １，１ａ……可変波長光源、１１，１１ａ，１１ｂ……
可変波長レーザ光源、１２，１２ａ，１２ｂ……マーカ
光源、λ３……波長間隔、１３，１３ａ……基準波長レ
ーザ光源。
Claims (6)
- 【請求項１】入力信号に対応して出力光の波長が変化す
る可変波長レーザ光源と、 多モード発振レーザ光を出力するマーカ光源とを備え、 可変波長レーザ光源の出力光の波長をマーカ光源の所定
の波長間隔で発生する出力光で目盛り付するように構成
したことを特徴とする可変波長光源。 - 【請求項２】マーカ光源を半導体レーザと外部共振器を
組合せて構成した特許請求の範囲第１項記載の可変波長
光源。 - 【請求項３】外部共振器長を変化することでマーカ光源
出力の波長間隔を変えるように構成した特許請求の範囲
第２項記載の可変波長光源。 - 【請求項４】外部共振器内に電気光学素子を挿入して等
価的な共振器長を電気的に変えるように構成した特許請
求の範囲第２項記載の可変波長光源。 - 【請求項５】可変波長レーザ光源の出力帯域内で一定波
長の光出力を発生する基準波長レーザ光源を備えたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の可変波長光
源。 - 【請求項６】可変波長レーザ光源出力とマーカ光源出力
および基準波長レーザ光源出力を干渉させ、ヘテロダイ
ン検波した後バンドパスフィルタを通過させることによ
り可変光電気信号，マーカ電気信号および基準電気信号
を得るように構成した特許請求の範囲第５項記載の可変
波長光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9599986A JPH0626264B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 可変波長光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9599986A JPH0626264B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 可変波長光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252982A JPS62252982A (ja) | 1987-11-04 |
| JPH0626264B2 true JPH0626264B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=14152791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9599986A Expired - Fee Related JPH0626264B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 可変波長光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626264B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009033078A (ja) * | 2007-01-29 | 2009-02-12 | Optical Comb Inc | 波長走査型光源 |
| JP2009060022A (ja) * | 2007-09-03 | 2009-03-19 | Optical Comb Inc | 波長走査型光源 |
| CN110086071A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-02 | 长春理工大学 | 一种双波长激光可控输出方法及激光器 |
-
1986
- 1986-04-25 JP JP9599986A patent/JPH0626264B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62252982A (ja) | 1987-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |