JPH0799359A - 外部共振器型周波数可変半導体レーザ光源 - Google Patents
外部共振器型周波数可変半導体レーザ光源Info
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 22
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- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
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- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザの発振周波数を高分解能で設定
する外部共振器型周波数可変半導体レーザ光源を提供す
る。 【構成】 半導体レーザ１の一方の端面に無反射膜１Ａ
を施し、無反射膜１Ａを施した端面からの出射光を入射
する回折格子３を回転ステージ４上に固定し、平行移動
ステージ５は平行移動機構ドライブ回路１１で回転ステ
ージ４を半導体レーザ１の光軸方向に平行移動させる。
周波数設定部９は半導体レーザ１の発振周波数を任意に
設定し、ビームスプリッタ８は半導体レーザ１の他の一
方の端面からの出射光２Ａを透過光２Ｃと反射光２Ｄに
２分岐し、光学干渉計１４は反射光２Ｄを入射して干渉
出力光２Ｅを出射する。光検出器１５は干渉出力光２Ｅ
を入射し、干渉信号に変換して干渉信号処理部１６に入
力し、干渉信号をカウントして干渉縞数に比例した処理
信号を出力する。比較器１０で周波数設定部９からの設
定信号と干渉信号処理部１６からの処理信号とを比較し
て平行移動機構ドライブ回路１１へ帰還する。
する外部共振器型周波数可変半導体レーザ光源を提供す
る。 【構成】 半導体レーザ１の一方の端面に無反射膜１Ａ
を施し、無反射膜１Ａを施した端面からの出射光を入射
する回折格子３を回転ステージ４上に固定し、平行移動
ステージ５は平行移動機構ドライブ回路１１で回転ステ
ージ４を半導体レーザ１の光軸方向に平行移動させる。
周波数設定部９は半導体レーザ１の発振周波数を任意に
設定し、ビームスプリッタ８は半導体レーザ１の他の一
方の端面からの出射光２Ａを透過光２Ｃと反射光２Ｄに
２分岐し、光学干渉計１４は反射光２Ｄを入射して干渉
出力光２Ｅを出射する。光検出器１５は干渉出力光２Ｅ
を入射し、干渉信号に変換して干渉信号処理部１６に入
力し、干渉信号をカウントして干渉縞数に比例した処理
信号を出力する。比較器１０で周波数設定部９からの設
定信号と干渉信号処理部１６からの処理信号とを比較し
て平行移動機構ドライブ回路１１へ帰還する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光コヒーレント通信用
の光源として使用され、半導体レーザの発振周波数を位
相連続で任意に可変させる外部共振器型周波数可変半導
体レーザ光源についてのものである。
の光源として使用され、半導体レーザの発振周波数を位
相連続で任意に可変させる外部共振器型周波数可変半導
体レーザ光源についてのものである。
【０００２】
【従来の技術】次に、従来技術による外部共振器型周波
数可変半導体レーザ光源の構成を図２に示す。図２の１
は半導体レーザ、１Ａは無反射膜、３は回折格子、４は
回転ステージ、５は平行移動ステージ、６、７はレン
ズ、９は周波数設定部、１０は比較器、１１は平行移動
機構ドライブ回路、１２は固定板、１３はアーム、１７
は変位計である。
数可変半導体レーザ光源の構成を図２に示す。図２の１
は半導体レーザ、１Ａは無反射膜、３は回折格子、４は
回転ステージ、５は平行移動ステージ、６、７はレン
ズ、９は周波数設定部、１０は比較器、１１は平行移動
機構ドライブ回路、１２は固定板、１３はアーム、１７
は変位計である。
【０００３】図２で、半導体レーザ１は一方の端面に無
反射膜１Ａが施され、無反射膜１Ａが施された端面から
出射光２Ｂを出射し、出射光２Ｂはレンズ６で平行光に
変換された後、回折格子３に入射する。この時、回折格
子３と半導体レーザ１の無反射膜１Ａが施されていない
他の一方の端面とで共振器長Ｌの外部共振器が形成さ
れ、半導体レーザ１は単一モード発振し、他の一方の端
面から出射光２Ａを出射する。
反射膜１Ａが施され、無反射膜１Ａが施された端面から
出射光２Ｂを出射し、出射光２Ｂはレンズ６で平行光に
変換された後、回折格子３に入射する。この時、回折格
子３と半導体レーザ１の無反射膜１Ａが施されていない
他の一方の端面とで共振器長Ｌの外部共振器が形成さ
れ、半導体レーザ１は単一モード発振し、他の一方の端
面から出射光２Ａを出射する。
【０００４】ここで回折格子３は回転ステージ４に固定
され、回転ステージ４は半導体レーザ１の光軸方向に平
行移動する平行移動ステージ５上に設置される。さら
に、回転ステージ４はアーム１３を介して固定板１２と
接触しており、平行移動ステージ５の平行運動は回転ス
テージ４の回転運動に変換され、平行移動ステージ５を
平行移動させることにより、半導体レーザ１の発振周波
数は位相連続で可変される。
され、回転ステージ４は半導体レーザ１の光軸方向に平
行移動する平行移動ステージ５上に設置される。さら
に、回転ステージ４はアーム１３を介して固定板１２と
接触しており、平行移動ステージ５の平行運動は回転ス
テージ４の回転運動に変換され、平行移動ステージ５を
平行移動させることにより、半導体レーザ１の発振周波
数は位相連続で可変される。
【０００５】周波数設定部９は半導体レーザ１の発振周
波数を設定し、周波数設定部９からの設定信号と平行移
動ステージ５の平行移動量を検出する変位計１７からの
変位信号とを比較器１０で比較し、平行移動機構ドライ
ブ回路１１へ制御信号として帰還することにより、半導
体レーザ１の発振周波数を位相連続でかつ変位計１７の
分解能の範囲内で任意に設定する。
波数を設定し、周波数設定部９からの設定信号と平行移
動ステージ５の平行移動量を検出する変位計１７からの
変位信号とを比較器１０で比較し、平行移動機構ドライ
ブ回路１１へ制御信号として帰還することにより、半導
体レーザ１の発振周波数を位相連続でかつ変位計１７の
分解能の範囲内で任意に設定する。
【０００６】一方、半導体レーザ１の無反射膜１Ａが施
されていない端面から出射した出射光２Ａはレンズ７に
より平行光に変換された後、外部共振器型周波数可変半
導体レーザ光源としての出力光となる。
されていない端面から出射した出射光２Ａはレンズ７に
より平行光に変換された後、外部共振器型周波数可変半
導体レーザ光源としての出力光となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザにおける
発振周波数の設定分解能は、半導体レーザの外部反射鏡
である回折格子の回転角度分解能によって制限されるの
で、発振周波数の設定分解能を高くするためには、回折
格子の回転角度分解能を高くする必要性がある。
発振周波数の設定分解能は、半導体レーザの外部反射鏡
である回折格子の回転角度分解能によって制限されるの
で、発振周波数の設定分解能を高くするためには、回折
格子の回転角度分解能を高くする必要性がある。
【０００８】しかし、図２の構成では回折格子の回転角
度θは平行移動ステージの平行移動量から算出されるた
め、半導体レーザの発振周波数の設定分解能は平行移動
ステージの平行移動量を検出する変位計の分解能により
制限されてしまう。現在、最も高いとされる変位計の分
解能は、歪ゲージ等を使用しても２０ｎｍ程度が限界で
あり、半導体レーザの発振周波数は変位計の分解能２０
ｎｍに相当した分解能以下では設定することができない
という問題がある。この発明は半導体レーザの発振周波
数を高分解能で設定する外部共振器型周波数可変半導体
レーザ光源の提供を目的とする。
度θは平行移動ステージの平行移動量から算出されるた
め、半導体レーザの発振周波数の設定分解能は平行移動
ステージの平行移動量を検出する変位計の分解能により
制限されてしまう。現在、最も高いとされる変位計の分
解能は、歪ゲージ等を使用しても２０ｎｍ程度が限界で
あり、半導体レーザの発振周波数は変位計の分解能２０
ｎｍに相当した分解能以下では設定することができない
という問題がある。この発明は半導体レーザの発振周波
数を高分解能で設定する外部共振器型周波数可変半導体
レーザ光源の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明では、一方の端面に無反射膜１Ａを施す半
導体レーザ１と、回転ステージ４上に固定し、無反射膜
１Ａを施した端面からの出射光を入射する回折格子３
と、回転ステージ４を半導体レーザ１の光軸方向に平行
移動させる平行移動ステージ５と、平行移動ステージ５
を駆動する平行移動機構ドライブ回路１１と、半導体レ
ーザ１の発振周波数を任意に設定する周波数設定部９
と、半導体レーザ１の他の一方の端面からの出射光２Ａ
を透過光２Ｃと反射光２Ｄに２分岐するビームスプリッ
タ８と、ビームスプリッタ８により２分岐された反射光
２Ｄを入射光とし、干渉出力光２Ｅを出射する光学干渉
計１４と、光学干渉計１４の干渉出力光２Ｅを入射し、
電気信号である干渉信号に変換する光検出器１５と、光
検出器１５の出力を入力とし、干渉信号をカウントして
干渉縞数に比例した処理信号を出力する干渉信号処理部
１６と、周波数設定部９からの設定信号と干渉信号処理
部１６からの処理信号とを比較して平行移動機構ドライ
ブ回路１１へ帰還する比較器１０とを備える。
め、この発明では、一方の端面に無反射膜１Ａを施す半
導体レーザ１と、回転ステージ４上に固定し、無反射膜
１Ａを施した端面からの出射光を入射する回折格子３
と、回転ステージ４を半導体レーザ１の光軸方向に平行
移動させる平行移動ステージ５と、平行移動ステージ５
を駆動する平行移動機構ドライブ回路１１と、半導体レ
ーザ１の発振周波数を任意に設定する周波数設定部９
と、半導体レーザ１の他の一方の端面からの出射光２Ａ
を透過光２Ｃと反射光２Ｄに２分岐するビームスプリッ
タ８と、ビームスプリッタ８により２分岐された反射光
２Ｄを入射光とし、干渉出力光２Ｅを出射する光学干渉
計１４と、光学干渉計１４の干渉出力光２Ｅを入射し、
電気信号である干渉信号に変換する光検出器１５と、光
検出器１５の出力を入力とし、干渉信号をカウントして
干渉縞数に比例した処理信号を出力する干渉信号処理部
１６と、周波数設定部９からの設定信号と干渉信号処理
部１６からの処理信号とを比較して平行移動機構ドライ
ブ回路１１へ帰還する比較器１０とを備える。
【００１０】
【作用】次に、この発明による外部共振器型周波数可変
半導体レーザ光源の実施例の構成を図１に示す。図１の
８はビームスプリッタ、１４は光学干渉計、１５は光検
出器、１６は干渉信号処理部であり、他は図２と同じで
ある。すなわち、図１の構成は、図２の変位計のかわり
に、ビームスプリッタ８と光学干渉計１４と光検出器１
５と干渉信号処理部を備えたものである。
半導体レーザ光源の実施例の構成を図１に示す。図１の
８はビームスプリッタ、１４は光学干渉計、１５は光検
出器、１６は干渉信号処理部であり、他は図２と同じで
ある。すなわち、図１の構成は、図２の変位計のかわり
に、ビームスプリッタ８と光学干渉計１４と光検出器１
５と干渉信号処理部を備えたものである。
【００１１】図１で、半導体レーザ１は無反射膜１Ａが
施された端面から出射光２Ｂを出射する。出射光２Ｂは
レンズ６で平行光に変換され、回折格子３に入射する。
この時、回折格子３と半導体レーザ１の無反射膜１Ａが
施されていない他の一方の端面とで共振器長Ｌの外部共
振器が形成され、半導体レーザ１は単一モード発振し、
無反射膜１Ａが施されていない他の一方の端面から出射
光２Ａを出射する。
施された端面から出射光２Ｂを出射する。出射光２Ｂは
レンズ６で平行光に変換され、回折格子３に入射する。
この時、回折格子３と半導体レーザ１の無反射膜１Ａが
施されていない他の一方の端面とで共振器長Ｌの外部共
振器が形成され、半導体レーザ１は単一モード発振し、
無反射膜１Ａが施されていない他の一方の端面から出射
光２Ａを出射する。
【００１２】回折格子３は回転ステージ４に固定され、
回転ステージ４は半導体レーザ１の光軸方向に平行移動
する平行移動ステージ５上に設置される。回転ステージ
４はアーム１３を介して固定板１２と接触しており、平
行移動ステージ５の平行運動は回転ステージ４の回転運
動に変換される。半導体レーザ１の発振周波数は周波数
設定部９で設定され、平行移動ステージ５を平行移動さ
せることにより、半導体レーザ１の発振周波数は位相連
続で可変される。
回転ステージ４は半導体レーザ１の光軸方向に平行移動
する平行移動ステージ５上に設置される。回転ステージ
４はアーム１３を介して固定板１２と接触しており、平
行移動ステージ５の平行運動は回転ステージ４の回転運
動に変換される。半導体レーザ１の発振周波数は周波数
設定部９で設定され、平行移動ステージ５を平行移動さ
せることにより、半導体レーザ１の発振周波数は位相連
続で可変される。
【００１３】一方、半導体レーザ１の無反射膜１Ａを施
していない端面から出射した出射光２Ａは、レンズ７に
より平行光に変換された後、ビームスプリッタ８により
透過光２Ｃと反射光２Ｄに２分岐され、透過光２Ｃは外
部共振器型周波数可変半導体レーザ光源としての出力光
となる。
していない端面から出射した出射光２Ａは、レンズ７に
より平行光に変換された後、ビームスプリッタ８により
透過光２Ｃと反射光２Ｄに２分岐され、透過光２Ｃは外
部共振器型周波数可変半導体レーザ光源としての出力光
となる。
【００１４】反射光２Ｄは周波数弁別特性を有する光学
干渉計１４へ入射された後、半導体レーザ１の周波数偏
移量△ｆに相当した干渉縞数Ｎを有する干渉出力光２Ｅ
となって出力される。光検出器１５は、光学干渉計１４
の干渉出力光２Ｅを入射し、電気信号である干渉信号に
変換される。
干渉計１４へ入射された後、半導体レーザ１の周波数偏
移量△ｆに相当した干渉縞数Ｎを有する干渉出力光２Ｅ
となって出力される。光検出器１５は、光学干渉計１４
の干渉出力光２Ｅを入射し、電気信号である干渉信号に
変換される。
【００１５】干渉信号処理部１６は、光検出器１５から
の干渉信号を入力し、干渉出力光２Ｅの干渉縞数Ｎをカ
ウントし、干渉縞数Ｎに比例した処理信号に変換する。
比較器１０は、周波数設定部９で設定された設定信号と
干渉信号処理部１６からの処理信号を入力として比較
し、平行移動機構ドライブ回路１１へ制御信号として帰
還することにより、半導体レーザ１の発振周波数を光学
干渉計の周波数弁別特性の範囲内で設定する。周波数偏
移量△ｆが一定の場合は、干渉縞数Ｎが大きいほど光学
干渉計の周波数弁別特性が高くなるので、発振周波数の
設定分解能が高くなる。
の干渉信号を入力し、干渉出力光２Ｅの干渉縞数Ｎをカ
ウントし、干渉縞数Ｎに比例した処理信号に変換する。
比較器１０は、周波数設定部９で設定された設定信号と
干渉信号処理部１６からの処理信号を入力として比較
し、平行移動機構ドライブ回路１１へ制御信号として帰
還することにより、半導体レーザ１の発振周波数を光学
干渉計の周波数弁別特性の範囲内で設定する。周波数偏
移量△ｆが一定の場合は、干渉縞数Ｎが大きいほど光学
干渉計の周波数弁別特性が高くなるので、発振周波数の
設定分解能が高くなる。
【００１６】ここで、例えば光学干渉計１４として共振
器長ＬF のファブリペロー型干渉計を用いた場合、周波
数偏移量△ｆに相当する干渉出力光２Ｅの干渉縞数Ｎ
は、干渉縞数をＮとし、屈折率をｎとし、光速度をＣと
し、ＬF を干渉計の共振器長とし、周波数偏移量を△ｆ
とすると次式のように表される。 Ｎ＝（２・ｎ・ＬF ・△ｆ）／Ｃ したがって、共振器長ＬF を大きくするかあるいは屈折
率ｎを高くすることにより干渉縞数Ｎが大きくなり、半
導体レーザ１における発振周波数の設定分解能を高くす
ることができる。
器長ＬF のファブリペロー型干渉計を用いた場合、周波
数偏移量△ｆに相当する干渉出力光２Ｅの干渉縞数Ｎ
は、干渉縞数をＮとし、屈折率をｎとし、光速度をＣと
し、ＬF を干渉計の共振器長とし、周波数偏移量を△ｆ
とすると次式のように表される。 Ｎ＝（２・ｎ・ＬF ・△ｆ）／Ｃ したがって、共振器長ＬF を大きくするかあるいは屈折
率ｎを高くすることにより干渉縞数Ｎが大きくなり、半
導体レーザ１における発振周波数の設定分解能を高くす
ることができる。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば、外部共振器型周波数
可変半導体レーザ光源に光学干渉計を使用し、この光学
干渉計の共振器長ＬFあるいは屈折率ｎのいづれかを周
波数偏移量△ｆに対して十分大きくなるように設定する
ことにより得られた光学干渉計の高感度な周波数弁別特
性を利用することにより半導体レーザにおける発振周波
数を高分解能で設定することができる。
可変半導体レーザ光源に光学干渉計を使用し、この光学
干渉計の共振器長ＬFあるいは屈折率ｎのいづれかを周
波数偏移量△ｆに対して十分大きくなるように設定する
ことにより得られた光学干渉計の高感度な周波数弁別特
性を利用することにより半導体レーザにおける発振周波
数を高分解能で設定することができる。
【図１】この発明による外部共振器型周波数可変半導体
レーザ光源の実施例の構成図である。
レーザ光源の実施例の構成図である。
【図２】従来技術による外部共振器型周波数可変半導体
レーザ光源の構成図である。
レーザ光源の構成図である。
１ 半導体レーザ １Ａ 無反射膜 ３ 回折格子 ４ 回転ステージ ５ 平行移動ステージ ６・７ レンズ ８ ビームスプリッタ ９ 周波数設定部 １０ 比較器 １１ 平行移動機構ドライブ回路 １２ 固定板 １３ アーム １４ 光学干渉計 １５ 光検出器 １６ 干渉信号処理部
Claims (1)
- 【請求項１】 一方の端面に無反射膜(1A)を施す半導体
レーザ(1) と、 回転ステージ(4) 上に固定し、無反射膜(1A)を施した端
面からの出射光を入射する回折格子(3) と、 回転ステージ(4) を半導体レーザ(1) の光軸方向に平行
移動させる平行移動ステージ(5) と、 平行移動ステージ(5) を駆動する平行移動機構ドライブ
回路(11)と、 半導体レーザ(1) の発振周波数を任意に設定する周波数
設定部(9) と、 半導体レーザ(1) の他の一方の端面からの出射光(2A)を
透過光(2C)と反射光(2D)に２分岐するビームスプリッタ
(8) と、 ビームスプリッタ(8) により２分岐された反射光(2D)を
入射光とし、干渉出力光２Ｅを出射する光学干渉計(14)
と、 光学干渉計(14)の干渉出力光を入射し、電気信号である
干渉信号に変換する光検出器(15)と、 光検出器(15)の出力を入力とし、干渉信号をカウントし
て干渉縞数に比例した処理信号を出力する干渉信号処理
部(16)と、 周波数設定部(9) からの設定信号と干渉信号処理部(16)
からの処理信号とを比較して平行移動機構ドライブ回路
(11)へ帰還する比較器(10)とを備えることを特徴とする
外部共振器型周波数可変半導体レーザ光源。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5260446A JPH0799359A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 外部共振器型周波数可変半導体レーザ光源 |
| US08/310,993 US5493575A (en) | 1993-09-27 | 1994-09-23 | External resonator type frequency-variable semiconductor laser light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5260446A JPH0799359A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 外部共振器型周波数可変半導体レーザ光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0799359A true JPH0799359A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17348055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5260446A Pending JPH0799359A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 外部共振器型周波数可変半導体レーザ光源 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5493575A (ja) |
| JP (1) | JPH0799359A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006080412A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Sony Corp | レーザシステム |
| US7940458B2 (en) | 2004-10-18 | 2011-05-10 | Sony Corporation | Laser light source device, hologram apparatus, and method for detecting laser light |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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