JPH0738483B2 - 半導体レーザの周波数安定化装置 - Google Patents

半導体レーザの周波数安定化装置

Info

Publication number
JPH0738483B2
JPH0738483B2 JP61284700A JP28470086A JPH0738483B2 JP H0738483 B2 JPH0738483 B2 JP H0738483B2 JP 61284700 A JP61284700 A JP 61284700A JP 28470086 A JP28470086 A JP 28470086A JP H0738483 B2 JPH0738483 B2 JP H0738483B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
light
frequency
wavelength
gas container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP61284700A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63137494A (ja
Inventor
寛 尾中
重史 増田
益夫 寿山
英之 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP61284700A priority Critical patent/JPH0738483B2/ja
Publication of JPS63137494A publication Critical patent/JPS63137494A/ja
Publication of JPH0738483B2 publication Critical patent/JPH0738483B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687Stabilising the frequency of the laser
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/37Non-linear optics for second-harmonic generation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 概要 1.5μm帯波長で発振する半導体レーザの出力光の一部
を第2高調波に変換し、この第2高調波をルビジウム蒸
気が内部に封入された気体容器に透過させて、光電変換
手段で受光するように装置を構成する。半導体レーザの
発振周波数が変動すると第2高調波の周波数も変動し、
気体容器内のルビジウム蒸気の原子線吸収スペクトル
(波長0.78μm近辺)は一定であるから、第2高調波の
周波数変動に応じて気体容器の透過光強度が変動する。
従って、光電変換手段の出力が一定になるように半導体
レーザの発振周波数が依存するパラメータ、例えば半導
体レーザの駆動電流をフィードバック制御するパラメー
タ制御手段を前記構成に加えることにより、半導体レー
ザの発振周波数を安定化することが可能となる。
産業上の利用分野 本発明は、コヒーレント光通信及びコヒーレント光計測
等の光源として用いるのに適した半導体レーザの周波数
安定化装置に関する。
近年、光通信の分野においては、光の周波数使用効率の
向上及び変調速度の高速化等の要請から、光の周波数及
び位相を制御するようにしたコヒーレント光通信技術の
研究が活発化している。また、計測の分野においては、
光の可干渉性を積極的に利用して、極めて高精度の測距
及びその微小変位の測定等が実現している(コヒーレン
ト光計測)。
これらの用途の光源、例えばコヒーレント光通信の受信
側における局部発振器の光源としては、半導体レーザが
用いられる。この光源に要求される特性は、第1に出力
光のスペクトル幅が小さいこと、第2に出力光の周波数
が安定していることが挙げられるが、半導体レーザの発
振周波数は駆動電流及び温度等に非常に敏感であり、こ
れらのファクターを厳密に管理するだけでは、コヒーレ
ント光通信等の用途に耐え得る周波数安定性を達成する
ことが事実上困難であるとされている。このため、発振
周波数の変動を極力抑えるために、半導体レーザの周波
数安定化装置が必要になる。
従来の技術 従来、半導体レーザの周波数安定化装置としては、原子
あるいは分子の吸収線を利用したものが提案されてい
る。第4図はこの種の安定化装置の一例を示すものであ
る。11は所定波長の光を出力する半導体レーザ、14は半
導体レーザ11の一部の出力光軸上に配置される受光器で
ある。12,13は当該光軸上の共焦点位置に設けられるレ
ンズ系であり、半導体レーザ11の出力光をコリメートし
た後に受光器14に結合する。レンズ系12,13間には、該
出力光を透過する材質からなる気体容器15が配置され、
この気体容器15内には、所定波長の光を吸収する気体が
所定圧力で封入されている。16は半導体レーザ11の駆動
電流制御回路であり、この駆動電流制御回路16は、受光
器14の受光光強度に応じた出力信号が一定に保たれるよ
うに、半導体レーザ11の駆動電流をフィードバック制御
するものである。
このような周波数安定化装置において、気体容器15内で
の吸収波長が半導体レーザ11の発振波長にほぼ一致する
ように、封入する気体原子あるいは分子を選択しておく
と、半導体レーザ11の出力光は、気体容器15を透過する
際に吸収波長で吸収されて、所定強度で受光器14に受光
されることになる。温度等の変動により半導体レーザ11
の発振周波数が変動すると、これに応じて気体容器15に
おける吸収量も変動するので、受光器14の出力信号の変
化に応じて、半導体レーザ11の駆動電流をフィードバッ
ク制御することにより、受光器14の出力信号が一定に保
たれる、つまり半導体レーザ11の発振周波数が一定に保
たれるものである。
発明が解決しようとする問題点 ところで、石英系光ファイバにおける最も伝送損失の小
さな波長域は1.5μm帯であるとされ、近年この波長域
で十分実用に耐え得る半導体レーザが開発されるに至
り、伝送波長は1.3μm帯以下のものから1.5μm帯に移
行してきている。
しかし、1.5μm帯の発振波長の半導体レーザに前述し
た周波数安定化装置を適用する場合には、この波長帯に
吸収波長を有する適当な原子線がないので、H2O及びNH3
等の分子線吸収を利用せざるを得ない。分子線吸収は、
原子のエネルギー準位変化に伴う原子線吸収と異なり、
分子の回転・振動運動等に伴うものであるので、一般に
吸収量が少なく、信頼性の高い周波数安定化装置を提供
しようとすると、気体容器が大型化すると共に制御回路
が複雑化するという問題が生じる。
また、分子線吸収を用いる場合には、多数の吸収線が存
在するために、所望の絶対波長を設定することが困難で
あるという問題もある。
本発明は、上記分子線吸収を利用することに起因する問
題を排除した半導体レーザの周波数安定化装置を提供す
ることを目的としている。
問題点を解決するための手段 第1図は本発明の周波数安定化装置の基本構成図であ
り、この周波数安定化装置は、1.5μm帯波長で発振す
る半導体レーザ1と、その内部にルビジウム蒸気が封入
され0.8μm帯波長の光をルビジウム原子吸収線により
吸収する気体容器3と、半導体レーザ1の出力光の一部
が入射されたときにこの入射光の第2高調波の0.8μm
帯波長の光を発生させ、該0.8μm帯波長の光を気体容
器3に入射させる第2高調波発生手段2と、気体容器3
を透過した0.8μm帯波長の光を受光してその強度に応
じた電気信号を出力する光電変換手段4と、光電変換手
段4の出力信号が一定に保たれるように、半導体レーザ
1の発振周波数が依存するパラメータをフィードバック
制御するパラメータ制御手段5とを備えている。
作用 波長1.5μm帯で発振する半導体レーザ1の出力光Aの
一部は、第2高調波発生手段2に入射され、2倍の周波
数の、即ち1/2の波長の出力光Bとなって、気体容器3
を透過して光電変換手段4に入射される。半導体レーザ
1の発振周波数が変動するとこれに応じて第2高調波発
生手段2の出力光Bの周波数も変動し、気体容器3内の
ルビジウム蒸気の原子線吸収スペクトル(波長0.78μm
近辺)は一定であるから、出力光Bの周波数変動に応じ
て気体容器3の透過光強度が変動する。従って、該透過
光強度に応じた電気信号を出力する光電変換手段4の出
力が一定に保たれるように、半導体レーザ1の発振周波
数が依存するパラメータ、例えば半導体レーザ1の駆動
電流をフィードバック制御することにより、半導体レー
ザ1の出力光Aの周波数を安定化することが可能とな
る。
実施例 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて詳細に説明す
る。
第2図は、本発明の望ましい実施例を示す半導体レーザ
の周波数安定化装置のブロック構成図である。21は半導
体レーザであり、波長1.5μm帯の光をコリメートレン
ズ26,26を介して出力する。22は第2高調波発生手段と
しての非線形光学素子であり、例えばニオブ酸リチウム
等の電気光学結晶からなる。この非線形光学素子22は、
半導体レーザ21からの光を受けて、透過光に第2高調波
成分を生じるものである。23は赤外光に対して透過性の
石英等の材質からなる密閉可能な気体容器であり、この
気体容器23内には、波長0.78μm近辺に吸収原子線を有
するルビジウム(Rb)蒸気が、場合によっては中性の緩
衝用ガスと共に所定圧力で封入されている。24はレンズ
27を介して気体容器23の透過光を受光する受光器であ
り、通常の光電変換素子からなる。25は半導体レーザ21
の駆動電流制御回路であり、受光器24の出力信号が一定
に保たれるように、例えば該出力信号と基準電源28の与
える電位差との差分を検知して、図示しない駆動回路を
介して半導体レーザ21の駆動電流をフィードバック制御
する。この種の制御は従来の安定化装置等において広く
実施されているので、その詳細についての説明は省略す
る。
半導体レーザ21の発振周波数は、温度等の変化により容
易に変動するものであり、これに応じて気体容器23を透
過する第2高調波の周波数も変動する。従って、第2高
調波の波長を気体容器23における吸収波長に一致させて
おくことにより、第2高調波の周波数が変動したとき
に、この周波数変動を気体容器23の透過光強度の変動と
して、受光器24により検知することができる。受光器24
により検知された第2高調波の周波数変動は、駆動電流
制御回路25により半導体レーザ21の駆動電流にフィード
バックされ、半導体レーザ21の出力光の周波数が一定に
保たれるように通常のフィードバック制御がなされる。
この実施例では、半導体レーザ21を構成する共振器長手
方向端側の一方からの出射光を周波数安定化の制御に用
い、他方からの出射光を光源としての用途に用いるよう
にしているが、この構成に限定されることなく、例えば
ハーフミラー等の分配手段を用いて、半導体レーザ21の
出力光の一部を周波数安定化制御に供するようにしても
よい。
また、半導体レーザ21のフィードバック制御対象は、温
度等の他のパラメータであってもよい。
第4図は本発明の他の望ましい実施例を示すもので、こ
の場合、第2高調波発生器33は、位相変調器34と共に電
気光学結晶基板31上に形成されている。電気光学結晶基
板31は、例えばニオブ酸リチウムからなり、この表面近
傍には導波路32が形成されている。導波路32の一端には
半導体レーザ35が結合され、導波路32の分岐された他の
側には、それぞれ第2高調波発生器33及び位相変調器が
通常の方法で形成されている。
半導体レーザ35の出力光は、一方で第2高調波発生器3
3、レンズ36、気体容器37、及びレンズ36をこの順で介
して受光器38に受光され、他方で位相変調器34を介し
て、出力光として外部に取り出される。受光器38により
検出された気体容器37の透過光強度の変動は駆動電流制
御回路39に送られ、前実施例同様に半導体レーザ35の駆
動電流がフィードバック制御される。
このように、本発明実施例では第2高調波発生手段とし
て非線形光学素子(具体的には電気光学結晶)を用いて
いるので、上記したように例えば位相変調器と共に同一
基板上に形成することができ、装置の小型化が可能とな
る。また、同様の理由により、電気光学結晶等を用いて
構成される偏波制御器と第2高調波発生手段を一体化さ
せることもできる。
発明の効果 以上詳述したように、本発明の半導体レーザの周波数安
定化装置よれば、半導体レーザの発振波長帯が、基本発
振波長帯に吸収原子線を有していない1.5μmであるに
もかかわらず、第2高調波を利用することにより、吸収
量の大きなルビジウム原子吸収線を適用することが可能
となり、分子線吸収を適用していた従来の周波数安定化
装置と比較して、気体容器の透過距離を小さくすること
ができ、装置の小型化が達成されると共に、複雑な制御
回路が不要になるという効果を奏する。また、多数の吸
収線の存在する分子線吸収の場合と比較して、安定化さ
せるべき周波数の設定が容易になるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の半導体レーザの周波数安定化装置の
基本構成図、 第2図は、本発明の望ましい実施例を示す半導体レーザ
の周波数安定化装置のブロック構成図、 第3図は、本発明の他の望ましい実施例を示す半導体レ
ーザの周波数安定化装置の構成図、 第4図は、半導体レーザの周波数安定化装置の従来例を
示す図である。 1,11,21,35……半導体レーザ、2……第2高調波発生手
段、3,15,23,37……気体容器、4……光電変換手段、5
……パラメータ制御手段、14,24,38……受光器、16,25,
39……駆動電流制御回路、22……非線形光学素子、31…
…電気光学結晶基板、32……導波路、33……第2高調波
発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寿山 益夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 宮田 英之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−30088(JP,A) 特開 昭58−52891(JP,A) 特開 昭47−41584(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1.5μm帯波長で発振する半導体レーザ
    (1)と、 その内部にルビジウム蒸気が封入され0.8μm帯波長の
    光をルビジウム原子吸収線により吸収する気体容器
    (3)と、 前記半導体レーザ(1)の出力光の一部が入射されたと
    きにこの入射光の第2高調波の0.8μm帯波長の光を発
    生させ、該0.8μm帯波長の光を前記気体容器(3)に
    入射させる第2高調波発生手段(2)と、 前記気体容器(3)を透過した0.8μm帯波長の光を受
    光してその強度に応じた電気信号を出力する光電変換手
    段(4)と、 該光電変換手段(4)の出力信号が一定に保たれるよう
    に、前記半導体レーザ(1)の発振周波数が依存するパ
    ラメータをフィードバック制御するパラメータ制御手段
    (5)とから構成されることを特徴とする半導体レーザ
    の周波数安定化装置。
  2. 【請求項2】前記第2高調波発生手段(2)が非線形光
    学素子であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体レーザの周波数安定化装置。
  3. 【請求項3】前記パラメータが前記半導体レーザ(1)
    の駆動電流であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項記載の半導体レーザの周波数安定化装
    置。
JP61284700A 1986-11-28 1986-11-28 半導体レーザの周波数安定化装置 Expired - Fee Related JPH0738483B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61284700A JPH0738483B2 (ja) 1986-11-28 1986-11-28 半導体レーザの周波数安定化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61284700A JPH0738483B2 (ja) 1986-11-28 1986-11-28 半導体レーザの周波数安定化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63137494A JPS63137494A (ja) 1988-06-09
JPH0738483B2 true JPH0738483B2 (ja) 1995-04-26

Family

ID=17681840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61284700A Expired - Fee Related JPH0738483B2 (ja) 1986-11-28 1986-11-28 半導体レーザの周波数安定化装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0738483B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02292885A (ja) * 1989-05-01 1990-12-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 発振波長安定化半導体レーザ装置
JPH0334484A (ja) * 1989-06-30 1991-02-14 Hamamatsu Photonics Kk 安定化光源
US4926429A (en) * 1989-07-13 1990-05-15 At&T Bell Laboratories Lightwave communication system having sources independently synchronized to an absolute frequency standard

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6130088A (ja) * 1984-07-23 1986-02-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体レ−ザ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63137494A (ja) 1988-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114336263B (zh) 一种用于冷原子干涉仪的拉曼光产生装置及方法
EP0749564B1 (en) Reduction of resonator fiber optic gyroscope kerr effect error
CN115102031A (zh) 一种基于原子跃迁调节激光器输出频率的装置及其方法
JP2002311467A (ja) レーザー光発生装置及び方法
US4745606A (en) Dual-wavelength laser apparatus
CN102246368A (zh) 用于光学封装的多变量控制方法
WO2021124790A1 (ja) 光ファイバジャイロスコープ用光源装置及びそれを用いた光ファイバジャイロスコープ
US7446879B2 (en) Solid-state gyrolaser stabilised by acousto-optic devices
JPH0738483B2 (ja) 半導体レーザの周波数安定化装置
US4273444A (en) Interferometer gyroscope having relaxed detector linearity requirements
JP2937418B2 (ja) 半導体レーザ装置
WO2023145524A1 (ja) 光学装置及び光生成方法
JP2002287193A (ja) 波長変換素子、波長変換装置およびレーザ装置
JPS59140B2 (ja) 半導体レ−ザ装置
JP3880791B2 (ja) 高精度光周波数マーカ発生方法及びその装置
JP3055735B2 (ja) 受動モード同期半導体レーザ装置
JPH06175175A (ja) 第二高調波発生装置
JP2683252B2 (ja) 半導体レーザ周波数安定化装置
JP2986239B2 (ja) 周波数安定化光源
JPS6377180A (ja) 半導体レ−ザ波長安定化装置
JPS6343905B2 (ja)
JP2863564B2 (ja) 赤外から紫外にわたる超広帯域かつ高コヒーレント光スイープジェネレータ
JPH0453014Y2 (ja)
Tangtrongbenchasil et al. 219-nm ultra violet generation using blue laser diode and external cavity
CN121346762A (zh) 基于光力诱导透明效应的被动激光陀螺仪及其测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees