JPH0636454B2 - 半導体レ−ザ波長安定化装置 - Google Patents
半導体レ−ザ波長安定化装置Info
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- JPH0636454B2 JPH0636454B2 JP61093563A JP9356386A JPH0636454B2 JP H0636454 B2 JPH0636454 B2 JP H0636454B2 JP 61093563 A JP61093563 A JP 61093563A JP 9356386 A JP9356386 A JP 9356386A JP H0636454 B2 JPH0636454 B2 JP H0636454B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、主として光通信，光応用計側，光情報処理用
光源として用いられる半導体レーザに関し，更に詳しく
はレーザ波長の安定化およびスペクトル線幅の狭帯域化
を同時に実現した半導体レーザ波長安定化装置に関す
る。
光源として用いられる半導体レーザに関し，更に詳しく
はレーザ波長の安定化およびスペクトル線幅の狭帯域化
を同時に実現した半導体レーザ波長安定化装置に関す
る。
＜従来の技術＞ 半導体レーザは，小形，高効率，波長可変，低価格，高
速動作が可能等の利点があり，また，従来０．７〜１．
６μｍ程度の波長域で発振するレーザが少なかったこと
などから精密計測，高分解能分光等への応用も期待され
ている。これらへの応用に対して，半導体レーザに要求
される特性の中で特に重要なものは，高いスペクトル純
度と周波数の安定性で，この２つの要素は測定の感度や
分解能に大きく影響する。
速動作が可能等の利点があり，また，従来０．７〜１．
６μｍ程度の波長域で発振するレーザが少なかったこと
などから精密計測，高分解能分光等への応用も期待され
ている。これらへの応用に対して，半導体レーザに要求
される特性の中で特に重要なものは，高いスペクトル純
度と周波数の安定性で，この２つの要素は測定の感度や
分解能に大きく影響する。
従来，半導体レーザの周波数安定化装置の一つとして第
１０図に示すファブリペローエタロンを用いて構成した
ものが知られている。
１０図に示すファブリペローエタロンを用いて構成した
ものが知られている。
第１０図において、１は半導体レーザであり，定電流源
７からの電流により駆動される。この半導体レーザ１か
らのレーザ光はレンズ２によりコリメートされ，絞り板
３，オプティカル・アイソレータ４を通ってビームスプ
リッタ５により２方向に分岐される。分岐された一方の
光は基準となるファベリペロー・エタロン（以下エタロ
ンという）６に導かれ，エタロン６の波長−透過率特性
に応じてパワーの減衰を受けて出射する。このエタロン
６から出射した光は絞り板３ａを通ってフォトダイオー
ド８で光電変換され，その電気信号ＶＢは割算器１０に
入力される。一方ビームスプリッタ５により分岐された
他方のレーザ光は鏡１３で反射してフォトダイオード９
に入射され，ここで光電変換された電気信号ＶＡは同じ
く割算器１０に入力され，フォトダイオード８からの出
力ＶＢがフォトダイオード９からの出力ＶＡにより割算
される。この割算器１０からの出力は差動増幅器１１の
反転入力端子側に入力され、基準入力電圧１３との差が
増幅される。そして差動増幅器１１の出力により制御回
路１２の出力が制御され，この出力に基づいて定電流源
７の出力制御が行われる。
７からの電流により駆動される。この半導体レーザ１か
らのレーザ光はレンズ２によりコリメートされ，絞り板
３，オプティカル・アイソレータ４を通ってビームスプ
リッタ５により２方向に分岐される。分岐された一方の
光は基準となるファベリペロー・エタロン（以下エタロ
ンという）６に導かれ，エタロン６の波長−透過率特性
に応じてパワーの減衰を受けて出射する。このエタロン
６から出射した光は絞り板３ａを通ってフォトダイオー
ド８で光電変換され，その電気信号ＶＢは割算器１０に
入力される。一方ビームスプリッタ５により分岐された
他方のレーザ光は鏡１３で反射してフォトダイオード９
に入射され，ここで光電変換された電気信号ＶＡは同じ
く割算器１０に入力され，フォトダイオード８からの出
力ＶＢがフォトダイオード９からの出力ＶＡにより割算
される。この割算器１０からの出力は差動増幅器１１の
反転入力端子側に入力され、基準入力電圧１３との差が
増幅される。そして差動増幅器１１の出力により制御回
路１２の出力が制御され，この出力に基づいて定電流源
７の出力制御が行われる。
上記構成により定電流源７からの電流を制御し，エタロ
ン６の波長−透過率特性上の一点に半導体レーザ１の発
振波長を固定し安定化を図っている。
ン６の波長−透過率特性上の一点に半導体レーザ１の発
振波長を固定し安定化を図っている。
第１１図は注入電流を帰還量として，帰還帯域を広くし
てスペクトル線幅の狭帯域化を図った従来例を示す構成
説明図である。図において第１０図と同一要素には同一
符号が付してある。
てスペクトル線幅の狭帯域化を図った従来例を示す構成
説明図である。図において第１０図と同一要素には同一
符号が付してある。
第１１図において，３０は半導体レーザ１の温度を一定
に保つ温度コントローラである。定電流源７により駆動
された半導体レーザ１はレンズ２，絞り板３，オプティ
カル・アイソレータ４を通ってビームスプリッタ５で２
方向に分離される。
に保つ温度コントローラである。定電流源７により駆動
された半導体レーザ１はレンズ２，絞り板３，オプティ
カル・アイソレータ４を通ってビームスプリッタ５で２
方向に分離される。
このビームスプリッタ５を透過した光は出力光として利
用される。一方ビームスプリッタ５で反射した光はエタ
ロン６に入射する。エタロン６からは波長−透過率特性
に応じてパワーの減衰を受けた光が出射するが，この光
はレンズ２，絞り板３を経てアバランシェ・フォト・ダ
イオード２２に入射する。このアバランシェ・フォト・
ダイオード２２で光電変換された電気信号は高周波増幅
器２４で増幅され，高周波増幅器２４からの出力はコン
デンサ２５を経て半導体レーザ１に帰還される。
用される。一方ビームスプリッタ５で反射した光はエタ
ロン６に入射する。エタロン６からは波長−透過率特性
に応じてパワーの減衰を受けた光が出射するが，この光
はレンズ２，絞り板３を経てアバランシェ・フォト・ダ
イオード２２に入射する。このアバランシェ・フォト・
ダイオード２２で光電変換された電気信号は高周波増幅
器２４で増幅され，高周波増幅器２４からの出力はコン
デンサ２５を経て半導体レーザ１に帰還される。
上記構成によれば，コンデンサ２５を介して周波数帯域
の高い交流信号を帰還しているのでスペクトル線幅を狭
帯域化することができる。
の高い交流信号を帰還しているのでスペクトル線幅を狭
帯域化することができる。
＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記第１０図に示す従来例によれば，割
算器を用いるので構成が複雑になり，帰還の帯域を広く
出来ないのでスペクトル線幅の狭帯域化が困難になると
いう問題があり，第１１図に示す従来例ではスペクトル
線幅の狭帯域化のためには有効であるが，波長の安定化
には有効でないため実用化には問題がある。本発明は上
記従来技術の問題点に鑑みて成されたもので，帰還量と
して応答速度の速い量である注入電流を選び帰還の帯域
を広げることにより，波長の安定化とスペクトル線幅の
狭帯域化を行うと共に帰還ループの安定化を図った半導
体レーザ波長安定化装置を提供することを目的とする。
算器を用いるので構成が複雑になり，帰還の帯域を広く
出来ないのでスペクトル線幅の狭帯域化が困難になると
いう問題があり，第１１図に示す従来例ではスペクトル
線幅の狭帯域化のためには有効であるが，波長の安定化
には有効でないため実用化には問題がある。本発明は上
記従来技術の問題点に鑑みて成されたもので，帰還量と
して応答速度の速い量である注入電流を選び帰還の帯域
を広げることにより，波長の安定化とスペクトル線幅の
狭帯域化を行うと共に帰還ループの安定化を図った半導
体レーザ波長安定化装置を提供することを目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞ 恒温槽内に配置された半導体レーザと、この半導体レー
ザからの光を２方向に分岐するビームスプリッタと，こ
のビームスプリッタからの一方の光を電気信号に変換す
る第１の光電変換素子と，この第１の光電変換素子から
の電気信号を増幅する第１の増幅器と，前記ビームスプ
リッタで分岐した他方の光が入射する波長選択素子と，
この波長選択素子からの出射光を電気信号に変換する第
２の光電変換素子と，前記第１の増幅器からの電気信号
と前記第２の光電変換素子からの電気信号を入力してそ
の差を積分する積分器と，この積分器からの出力を第２
の増幅器を介して前記半導体レーザの注入電流に帰還す
るように構成し，前記積分器と第２増幅器に広い帯域の
ものを使用し，前記第１の増幅器の位相遅れが小さい範
囲に帯域を制限して前記積分器と第２増幅器の帯域より
も前記第１の増幅器の帯域を狭くすることにより，スペ
クトル線幅の狭帯域化を図ると共に制御系の安定化を図
ったものである。
ザからの光を２方向に分岐するビームスプリッタと，こ
のビームスプリッタからの一方の光を電気信号に変換す
る第１の光電変換素子と，この第１の光電変換素子から
の電気信号を増幅する第１の増幅器と，前記ビームスプ
リッタで分岐した他方の光が入射する波長選択素子と，
この波長選択素子からの出射光を電気信号に変換する第
２の光電変換素子と，前記第１の増幅器からの電気信号
と前記第２の光電変換素子からの電気信号を入力してそ
の差を積分する積分器と，この積分器からの出力を第２
の増幅器を介して前記半導体レーザの注入電流に帰還す
るように構成し，前記積分器と第２増幅器に広い帯域の
ものを使用し，前記第１の増幅器の位相遅れが小さい範
囲に帯域を制限して前記積分器と第２増幅器の帯域より
も前記第１の増幅器の帯域を狭くすることにより，スペ
クトル線幅の狭帯域化を図ると共に制御系の安定化を図
ったものである。
＜実施例＞ 第１図は本発明の半導体レーザ波長安定化装置の一実施
例を示す回路構成図（ａ），および制御系ブロツク図
（ｂ）である。第１図（ａ）において，ＬＤは半導体レ
ーザ・ダイオードであり（以下ＬＤという），このＬＤ
は温度変動による波長の変動を抑制するために図示しな
い恒温槽内に配置され，温度コントローラＴＣによりそ
の温度が一定に制御されている。そして，波長安定化回
路はあらかじめ決められた定電流で駆動され恒温槽内の
温度があらかじめ決められた温度になったことを判別す
る温度判別器（図示せず）の信号をうけたのち動作する
ように構成されている。ＬＤから出た光はレンズＬで平
行光にコリメートされ，ハーフミラーＨＭで帰還用に使
用する反射光と実用光としての透過光に分岐される。ハ
ーフミラーＨＭで反射された帰還用の光は１／２λ板Ｚ
を通ってビームスプリッタＰＢＳで分岐され，このビー
ムスプリッタＰＢＳを透過した一方の光は第１の光電変
換素子（例えばフォトダイオード）ＰＤ１で電気信号に
変換されたのち第１の増幅器Ａ１の反転入力端子に入力
される。一方ビームスプリッタＰＢＳで反射した光は波
長選択素子（例えばエタロン，回折格子，ガスセル等）
Ｅに入射され，その波長−透過率特性に応じてパワーの
減衰を受けた光は第２の光電変換素子ＰＤ２で電気信号
に変換されたのち，第１の増幅器Ａ１からの出力ととも
に帰還抵抗Ｒ０および帰還コンデンサＣを有する積分器
Ｂの反転入力端子に入力される。この積分器の出力は抵
抗Ｒ２を経て，抵抗Ｒ３を経たＶｉｎからの出力ととも
に第２の増幅器Ａ２を構成するトランジスタＴｒのベー
スに接続される。トランジスタＴｒのコレクタ側は抵抗
Ｒ５を経てＬＤに接続されており，エミッタ側は抵抗Ｒ
４を経て接地されている。
例を示す回路構成図（ａ），および制御系ブロツク図
（ｂ）である。第１図（ａ）において，ＬＤは半導体レ
ーザ・ダイオードであり（以下ＬＤという），このＬＤ
は温度変動による波長の変動を抑制するために図示しな
い恒温槽内に配置され，温度コントローラＴＣによりそ
の温度が一定に制御されている。そして，波長安定化回
路はあらかじめ決められた定電流で駆動され恒温槽内の
温度があらかじめ決められた温度になったことを判別す
る温度判別器（図示せず）の信号をうけたのち動作する
ように構成されている。ＬＤから出た光はレンズＬで平
行光にコリメートされ，ハーフミラーＨＭで帰還用に使
用する反射光と実用光としての透過光に分岐される。ハ
ーフミラーＨＭで反射された帰還用の光は１／２λ板Ｚ
を通ってビームスプリッタＰＢＳで分岐され，このビー
ムスプリッタＰＢＳを透過した一方の光は第１の光電変
換素子（例えばフォトダイオード）ＰＤ１で電気信号に
変換されたのち第１の増幅器Ａ１の反転入力端子に入力
される。一方ビームスプリッタＰＢＳで反射した光は波
長選択素子（例えばエタロン，回折格子，ガスセル等）
Ｅに入射され，その波長−透過率特性に応じてパワーの
減衰を受けた光は第２の光電変換素子ＰＤ２で電気信号
に変換されたのち，第１の増幅器Ａ１からの出力ととも
に帰還抵抗Ｒ０および帰還コンデンサＣを有する積分器
Ｂの反転入力端子に入力される。この積分器の出力は抵
抗Ｒ２を経て，抵抗Ｒ３を経たＶｉｎからの出力ととも
に第２の増幅器Ａ２を構成するトランジスタＴｒのベー
スに接続される。トランジスタＴｒのコレクタ側は抵抗
Ｒ５を経てＬＤに接続されており，エミッタ側は抵抗Ｒ
４を経て接地されている。
上記構成において，帰還されたベース電圧に基づいてＬ
Ｄに駆動電流Ｉが流れる。
Ｄに駆動電流Ｉが流れる。
第１（ｂ）図は上記回路構成図の制御系のブロツク図
で，それぞれの記号は以下の通りである。， Λ（Ｉ） ；ＬＤの電流−波長特性 Ｐ ；ＬＤの電流−光パワー変換係数 Ｄ１，Ｄ２ ；１／２λ板とビームスプリッタＰＢＳに
より分配される出射光パワーの分配率 ０＜Ｄ１＋Ｄ２≦１ Ｋ０ ；光電変換素子ＰＤ１，ＰＤ２の感度 Ｇ１ ；光電変換素子ＰＤ１後段の第１の増幅器
Ａ１の利得 Ｔ ；波長選択素子Ｅのスループット ０＜Ｔ＜１ ｇ（λ） ；波長選択素子Ｅの透過率特性（最大透過
率が１となるように規格化したもの） Ｇ２ ；第２の増幅器Ａ２（トランジスタ回路）
の電圧−電流変換係数 上記の記号を用いるとレーザ光の波長（λ）と半導体レ
ーザに注入する電流Ｉの関係は次式のようになる。
で，それぞれの記号は以下の通りである。， Λ（Ｉ） ；ＬＤの電流−波長特性 Ｐ ；ＬＤの電流−光パワー変換係数 Ｄ１，Ｄ２ ；１／２λ板とビームスプリッタＰＢＳに
より分配される出射光パワーの分配率 ０＜Ｄ１＋Ｄ２≦１ Ｋ０ ；光電変換素子ＰＤ１，ＰＤ２の感度 Ｇ１ ；光電変換素子ＰＤ１後段の第１の増幅器
Ａ１の利得 Ｔ ；波長選択素子Ｅのスループット ０＜Ｔ＜１ ｇ（λ） ；波長選択素子Ｅの透過率特性（最大透過
率が１となるように規格化したもの） Ｇ２ ；第２の増幅器Ａ２（トランジスタ回路）
の電圧−電流変換係数 上記の記号を用いるとレーザ光の波長（λ）と半導体レ
ーザに注入する電流Ｉの関係は次式のようになる。
λ＝Λ（Ｉ） …(1) Ｉ＝Ｇ２・Ｖin ＋Ｇ２｛−（１＋ｓＣＲ０）／（ｓＣ）｝ ・（Ｇ１Ｋ０Ｄ１ＰＩ −Ｋ０ｇ（λ）ＴＤ２ＰＩ）…(2) ここで，ｓは複素数（ωｊ） (1)，(2)からＩを消去すると， λ＝ Λ（Ｇ２・Ｖin／［１ ＋｛（１＋ｓＣＲ０） ／（ｓＣ）｝Ｇ２Ｋ０Ｐ（Ｇ１Ｄ１ −ＴＤ２ｇ（λ））］）…(3) ここで，ＬＤの発振波長λは注入電流Ｉに対して図２に
一点鎖線で示すような特性を持つので，着目する電流付
近を実線で示すような直線（イ）で表わすことができ
る。
一点鎖線で示すような特性を持つので，着目する電流付
近を実線で示すような直線（イ）で表わすことができ
る。
この実線は次式により表わされる。
Λ（Ｉ＝ΛＩ＋λ０ ここで，λ０は第２図における仮定した直線と縦軸が交
わる点の値 (3)式より ［１＋｛（１＋ｓＣＲ０）／（ｓＣ）｝Ｇ２Ｋ０Ｐ （Ｇ１Ｄ１ −ＴＤ２ｇ（λ））］（λ−λ０） ＝Λ・Ｇ２・Ｖin …
(4) 波長が一定値に制御されている状態ではｓ＝０として Ｇ２Ｋ０Ｐ（Ｇ１Ｄ１−ＴＤ２ｇ（λ）） ・（λ−λ０）＝０ …(5) (5)式が成立するためには Ｇ２≠０，Ｋ０≠０，Ｐ≠０であるから λ＝λ０ またはＴＤ２ｇ（λ）＝Ｇ１Ｄ１ λ＝λ０のときＩ＝０ つまり発光してない状態であるのでλ≠λ０と考えてよ
い。従って， ｇ（λ）＝（Ｇ１Ｄ１）／（ＴＤ２）…(6) ここで，第１図に示す第１の増幅器Ａ１の利得Ｇ１の出
力と第２の光電変換素子ＰＤ２の出力との差出力をＩer
r とし，(6)式を満足する波長をλｆとすると，ｇ
（λ）が単調増加の領域では第１の増幅器Ａ１の出力と
第２の光電変換素子ＰＤ２の出力の関係は第３図に示す
ようなものとなる。
わる点の値 (3)式より ［１＋｛（１＋ｓＣＲ０）／（ｓＣ）｝Ｇ２Ｋ０Ｐ （Ｇ１Ｄ１ −ＴＤ２ｇ（λ））］（λ−λ０） ＝Λ・Ｇ２・Ｖin …
(4) 波長が一定値に制御されている状態ではｓ＝０として Ｇ２Ｋ０Ｐ（Ｇ１Ｄ１−ＴＤ２ｇ（λ）） ・（λ−λ０）＝０ …(5) (5)式が成立するためには Ｇ２≠０，Ｋ０≠０，Ｐ≠０であるから λ＝λ０ またはＴＤ２ｇ（λ）＝Ｇ１Ｄ１ λ＝λ０のときＩ＝０ つまり発光してない状態であるのでλ≠λ０と考えてよ
い。従って， ｇ（λ）＝（Ｇ１Ｄ１）／（ＴＤ２）…(6) ここで，第１図に示す第１の増幅器Ａ１の利得Ｇ１の出
力と第２の光電変換素子ＰＤ２の出力との差出力をＩer
r とし，(6)式を満足する波長をλｆとすると，ｇ
（λ）が単調増加の領域では第１の増幅器Ａ１の出力と
第２の光電変換素子ＰＤ２の出力の関係は第３図に示す
ようなものとなる。
第３図から分るように， λ＜λｆのときＩerr ＞０となり このとき，Ｉは減少しλは小， λ＞λｆのときＩerr ＜０ となり このとき，Ｉが増加しλは大となる。
従って正帰還となるため波長をλｆに安定化することが
できない。
できない。
また，ｇ（λ）が単調減少の領域では第１の増幅器の出
力と第２の光電変換素子ＰＤ２の出力の関係は第４図に
示すようなものとなる。
力と第２の光電変換素子ＰＤ２の出力の関係は第４図に
示すようなものとなる。
第４図から分かるように， λ＜λｆのときＩeff ＜０ となり このとき，Ｉが増加しλは大， λ＞λｆのときＩeff ＞ ０となり， このとき，Ｉが減少しλは小となる。
従って負帰還となり，波長をλｆに安定化することがで
る。つまり，波長をｇ（λ）の特定の位置に安定化させ
ることができる。
る。つまり，波長をｇ（λ）の特定の位置に安定化させ
ることができる。
第６図は前記第３図と第４図を合成し，縦軸を１／ＴＤ
２にスケーリングしたものである。第６図において，λ
ｆ近傍を直線で近似し， ｇ（λ）＝α（λ−λｅ） （α＜０） ここで，αは直線の傾き λｅは近似した直線が横軸と交わる点の値 λｆ＝（Ｇ１Ｄ１）／（ＴＤ２α）＋λｅ となる。
２にスケーリングしたものである。第６図において，λ
ｆ近傍を直線で近似し， ｇ（λ）＝α（λ−λｅ） （α＜０） ここで，αは直線の傾き λｅは近似した直線が横軸と交わる点の値 λｆ＝（Ｇ１Ｄ１）／（ＴＤ２α）＋λｅ となる。
実際には，ｇ（λ）は第５図に示すような周期性を持つ
ので，Ｖinによりλの初期値を目標の１周期の範囲内に
設定すれば，安定化される波長は一つとなる。
ので，Ｖinによりλの初期値を目標の１周期の範囲内に
設定すれば，安定化される波長は一つとなる。
ここで，(6)式を変形すると Ｇ１Ｄ１／（Ｔｇ（λ）Ｄ２）＝１ となるが，これは第１０図に示す従来例のＶＢ／ＶＡ＝
一定となるように帰還をかける場合と等価である。従っ
て割算器を使用しないで割算器を用いた場合と同様な制
御が可能となる。
一定となるように帰還をかける場合と等価である。従っ
て割算器を使用しないで割算器を用いた場合と同様な制
御が可能となる。
また，積分器Ｂと第２の増幅器Ａ２に広い帯域のものを
使用するエタロン透過光パワー変動の高周波成分も帰還
されるので，スペクトル線幅の狭帯域化を実現すること
ができる。
使用するエタロン透過光パワー変動の高周波成分も帰還
されるので，スペクトル線幅の狭帯域化を実現すること
ができる。
上記構成によれば，波長はエタロンの特性（７式におけ
るα，λｅ）と差動前の利得（７式におけるＧ１，
Ｄ１，Ｔ，Ｄ２）のみで決まり，注入電流と波長を結ぶ
係数Λや光パワーおよび入力値にも依存しない。（ただ
し，エタロンの特性ｇ（λ）が周期性を持つため，特定
の一周期を選択するためにはＶｉｎで入力値を設定する
ことが必要） 第１の光電変換素子ＰＤ１から第１の増幅器Ａ１を経て
積分器Ｂに入力される信号は第２の光電変換素子ＰＤ２
から直接積分器Ｂに入力される信号に比較して第１の増
幅器Ａ１（Ｇ１）で生ずる位相遅れがある。この位相遅
れ量が大きくなると，ＬＤの光強度の変動に対して位相
遅れの小さい信号と位相遅れの大きい信号の差を帰還す
ることになるので，帰還ループが不安定となる。この帰
還ループを安定なものにするためには第１の増幅器の位
相遅れ量を小さくする必要があり，そのため，第１の増
幅器Ａ１の位相遅れが小さい範囲に帯域を制限する。
るα，λｅ）と差動前の利得（７式におけるＧ１，
Ｄ１，Ｔ，Ｄ２）のみで決まり，注入電流と波長を結ぶ
係数Λや光パワーおよび入力値にも依存しない。（ただ
し，エタロンの特性ｇ（λ）が周期性を持つため，特定
の一周期を選択するためにはＶｉｎで入力値を設定する
ことが必要） 第１の光電変換素子ＰＤ１から第１の増幅器Ａ１を経て
積分器Ｂに入力される信号は第２の光電変換素子ＰＤ２
から直接積分器Ｂに入力される信号に比較して第１の増
幅器Ａ１（Ｇ１）で生ずる位相遅れがある。この位相遅
れ量が大きくなると，ＬＤの光強度の変動に対して位相
遅れの小さい信号と位相遅れの大きい信号の差を帰還す
ることになるので，帰還ループが不安定となる。この帰
還ループを安定なものにするためには第１の増幅器の位
相遅れ量を小さくする必要があり，そのため，第１の増
幅器Ａ１の位相遅れが小さい範囲に帯域を制限する。
第７図は他の実施例を示す回路構成図（ａ），および制
御系ブロック図（ｂ）である。第７図（ａ），（ｂ）に
おいて，第１図と同一要素には同一符号を付して重複す
る説明は省略するが，この例においては第１，第２の光
電変換素子ＰＤ１とＰＤ２の向きが逆に取付けられてい
る。従って，図（ｂ）に示すブロック図のうち第１の増
幅器Ａ１（Ｇ１）の出力と第２の光電変換素子ＰＤ２か
らの出力の記号の正負が第１図（ｂ）とは逆になる。こ
のため，波長によるエタロンの透過率の変化率αがα＞
０の場合に波長安定化が可能となる。
御系ブロック図（ｂ）である。第７図（ａ），（ｂ）に
おいて，第１図と同一要素には同一符号を付して重複す
る説明は省略するが，この例においては第１，第２の光
電変換素子ＰＤ１とＰＤ２の向きが逆に取付けられてい
る。従って，図（ｂ）に示すブロック図のうち第１の増
幅器Ａ１（Ｇ１）の出力と第２の光電変換素子ＰＤ２か
らの出力の記号の正負が第１図（ｂ）とは逆になる。こ
のため，波長によるエタロンの透過率の変化率αがα＞
０の場合に波長安定化が可能となる。
第８図は更に他の実施例を示す回路構成図（ａ），およ
び制御系ブロック図（ｂ）である。第８図（ａ），
（ｂ）において，第１図と同一要素には同一符号を付し
て重複する説明は省略するが，この例においてはエタロ
ンの代りに回折格子Ｕを用いたものである。回折格子は
波長に応じて光パワーを強めあう方向が異なるので，入
射光，回折格子，観測点を固定すると入射光の波長に対
して第９図に示すような特性を得ることができる。従っ
て第１図に示す場合と同様な動作で波長の安定化および
スペクトル線幅の狭帯域化を図ることができる。
び制御系ブロック図（ｂ）である。第８図（ａ），
（ｂ）において，第１図と同一要素には同一符号を付し
て重複する説明は省略するが，この例においてはエタロ
ンの代りに回折格子Ｕを用いたものである。回折格子は
波長に応じて光パワーを強めあう方向が異なるので，入
射光，回折格子，観測点を固定すると入射光の波長に対
して第９図に示すような特性を得ることができる。従っ
て第１図に示す場合と同様な動作で波長の安定化および
スペクトル線幅の狭帯域化を図ることができる。
＜発明の効果＞ 以上，実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば，ＤＣ〜高周波にわたる帰還を同時に行うように
したので，波長安定化とスペクトル線幅狭帯域化を簡単
な構成で同時に実現することができる。また，温度コン
トローラと半導体レーザ安定化回路とを別々に動作さ
せ，装置が所定の温度に達したのち動作させるようにし
たので，一旦電源をＯＦＦした後，再び電源をＯＮして
も，同じ波長にＬＤの発振波長を安定化することができ
る。
よれば，ＤＣ〜高周波にわたる帰還を同時に行うように
したので，波長安定化とスペクトル線幅狭帯域化を簡単
な構成で同時に実現することができる。また，温度コン
トローラと半導体レーザ安定化回路とを別々に動作さ
せ，装置が所定の温度に達したのち動作させるようにし
たので，一旦電源をＯＦＦした後，再び電源をＯＮして
も，同じ波長にＬＤの発振波長を安定化することができ
る。
第１図は本発明の半導体レーザ波長安定化装置の一実施
例を示す回路構成図（ａ），および制御系ブロック図
（ｂ），第２図は半導体レーザダイオードの電流波長特
性を示す図，第３図，第４図はｇ（λ）が単調増加およ
び単調減少の領域における第１の増幅器Ａ１の出力と第
２の光電変換素子ＰＤ２の出力の関係を示す図，第５図
はｇ（λ）のλに対する周期性を示す関係図，第６図は
λｆ近傍を直線で近似した状態を示す関係図，第７図，
第８図は他の実施例を示す図，第９図は回折格子を使用
した場合の波長（λ）と光強度の関係を示す図，第１０
図，第１１図は従来例を示す構成説明図である。 Ａ１……第１の増幅器，Ａ２……第２の増幅器，Ｂ……
積分器，Ｅ……波長選択素子，Ｌ……レンズ，ＬＤ……
半導体レーザダイオード，ＰＤ１，ＰＤ２……光電変換
素子，ＰＢＳ……ビームスプリッタ，Ｒ１〜Ｒ５……抵
抗，Ｚ……１／２λ板。
例を示す回路構成図（ａ），および制御系ブロック図
（ｂ），第２図は半導体レーザダイオードの電流波長特
性を示す図，第３図，第４図はｇ（λ）が単調増加およ
び単調減少の領域における第１の増幅器Ａ１の出力と第
２の光電変換素子ＰＤ２の出力の関係を示す図，第５図
はｇ（λ）のλに対する周期性を示す関係図，第６図は
λｆ近傍を直線で近似した状態を示す関係図，第７図，
第８図は他の実施例を示す図，第９図は回折格子を使用
した場合の波長（λ）と光強度の関係を示す図，第１０
図，第１１図は従来例を示す構成説明図である。 Ａ１……第１の増幅器，Ａ２……第２の増幅器，Ｂ……
積分器，Ｅ……波長選択素子，Ｌ……レンズ，ＬＤ……
半導体レーザダイオード，ＰＤ１，ＰＤ２……光電変換
素子，ＰＢＳ……ビームスプリッタ，Ｒ１〜Ｒ５……抵
抗，Ｚ……１／２λ板。
Claims (3)
- 【請求項１】恒温槽内に配置された半導体レーザと，こ
の半導体レーザからの光を２方向に分岐するビームスプ
リッタと，このビームスプリッタからの一方の光を電気
信号に変換する第１の光電変換素子と，この第１の光電
変換素子からの電気信号を増幅する第１の増幅器と，前
記ビームスプリッタで分岐した他方の光が入射する波長
選択素子と，この波長選択素子からの出射光を電気信号
に変換する第２の光電変換素子と，前記第１の増幅器か
らの電気信号と前記第２の光電変換素子からの前記信号
を入力してその差を積分する積分器と，この積分器から
の出力を第２の増幅器を介して前記半導体レーザの注入
電流に帰還するように構成し，前記積分器と第２増幅器
に広い帯域のものを使用し，前記第１の増幅器の位相遅
れが小さい範囲に帯域を制限して前記積分器と第２増幅
器の帯域よりも前記第１の増幅器の帯域を狭くすること
により，スペクトル線幅の狭帯域化を図ると共に制御系
の安定化を図ったことを特徴とする半導体レーザ波長安
定化装置。 - 【請求項２】温度コントローラと半導体レーザ波長安定
化回路を別々に動作させ，まず，温度コントローラによ
り恒温槽内の温度を初期設定温度にし，あらかじめ決め
られた温度になったことを温度判別回路が確認後，レー
ザ波長安定化回路を動作させるようにしたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ波長安定
化装置。 - 【請求項３】波長選択素子へ入射する光と，波長選択素
子を経ないで帰還に使用される光のパワーの比若しくは
波長選択素子を経ないで光が入射する第１の光電変換素
子後段の第１の増幅器の利得（Ｇ１）を変えることによ
り，安定化する波長を可変できるようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ波長安
定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61093563A JPH0636454B2 (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | 半導体レ−ザ波長安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61093563A JPH0636454B2 (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | 半導体レ−ザ波長安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62250682A JPS62250682A (ja) | 1987-10-31 |
| JPH0636454B2 true JPH0636454B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=14085715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61093563A Expired - Fee Related JPH0636454B2 (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | 半導体レ−ザ波長安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636454B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3014620U (ja) * | 1995-01-11 | 1995-08-15 | 株式会社友和 | 商品展示具 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0636599Y2 (ja) * | 1988-06-21 | 1994-09-21 | 横河電機株式会社 | 半導体レーザ波長安定化装置 |
| JPH02284486A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-21 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レーザ波長安定化装置 |
| JPH02284487A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-21 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レーザ波長安定化装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864083A (ja) * | 1981-10-14 | 1983-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 周波数安定化半導体レ−ザ装置 |
-
1986
- 1986-04-23 JP JP61093563A patent/JPH0636454B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3014620U (ja) * | 1995-01-11 | 1995-08-15 | 株式会社友和 | 商品展示具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62250682A (ja) | 1987-10-31 |
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|---|---|---|---|
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