FR2664439A1 - Semiconductor laser with external reflector - Google Patents
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Abstract
Description
Laser semi-conducteur à réflecteur externe
La présente invention concerne un laser semi-conducteur à réflecteur externe propre à constituer une source optique laser utilisable notamment dans le domaine des télécommunications.Semiconductor laser with external reflector
The present invention relates to a semiconductor laser with an external reflector suitable for constituting a laser optical source which can be used in particular in the field of telecommunications.
Les transmissions optiques longues distances à détection hétérodyne, la réflectométrie longue portée ainsi que la spectroscopie, nécessitent l'utilisation de sources optiques lasers émettant à des longueurs d'ondes autour de 1550 nm et présentant des caractéristiques spectrales très pures. Une largeur de mode inférieure à 1 MHz, une réjection des modes secondaires supérieure à 30 dB et une accordabilité en longueur d'onde, sont nécessaires pour les applications citées précédemment. D'autre part, les sources doivent également avoir un encombrement minime aussi bien pour les applications de télécommunication que de spectroscopie où l'utilisation de celles-ci, par exemple comme détecteur, exige la compacité.Les progrès réalisés sur la croissance des matériaux III-V et la gravure de réseaux sur substrat par holographie permettent l'obtention de lasers semi-conducteurs à résonateur distribué (Distributed FeedBack, DFB) dont le spectre d'émission est monomode. Long-distance optical transmissions with heterodyne detection, long-range reflectometry as well as spectroscopy, require the use of laser optical sources emitting at wavelengths around 1550 nm and having very pure spectral characteristics. A mode width less than 1 MHz, a rejection of the secondary modes greater than 30 dB and a wavelength tunability are necessary for the applications mentioned above. On the other hand, the sources must also have a minimal footprint both for telecommunication and spectroscopy applications where the use of these, for example as a detector, requires compactness. Progress made on the growth of materials III -V and etching of networks on substrate by holography make it possible to obtain semiconductor lasers with distributed resonator (Distributed FeedBack, DFB) whose emission spectrum is single mode.
Cependant, actuellement, il est difficile d'obtenir avec de tels lasers simultanément une petite largeur spectrale et une accordabilité en longueur d'onde.However, at present, it is difficult to obtain with such lasers simultaneously a small spectral width and a wavelength tunability.
Un moyen connu pour obtenir ces caractéristiques est de réaliser un laser à réflecteur externe. One known means for obtaining these characteristics is to produce a laser with an external reflector.
Le principe est le suivant
Sur un cristal semi-conducteur de structure Fabry-Pérot, on réduit la réflectivité sur une des faces, qui sera appelée ci-après face arrière, à quelques 10- par traitemement antireflet. La cavité optique est alors ouverte et le seuil d'émission stimulée ne peut être atteint. L'émission spontanée émise est collimatée à l'aide d'une lentille sur un réflecteur extérieur qui réinjecte la lumière dans la zone active du cristal. La cavité optique est refermée et l'émission stimulée est générée. La largeur de mode étant, approximativement, inversement proportionnelle au carré de la longueur optique de la cavité résonante, elle est fortement réduite dans cette configuration. The principle is as follows
On a Fabry-Pérot structure semiconductor crystal, the reflectivity on one of the faces, which will be referred to below as the rear face, is reduced to some 10- by anti-reflective treatment. The optical cavity is then opened and the stimulated emission threshold cannot be reached. The spontaneous emission emitted is collimated using a lens on an external reflector which re-injects light into the active area of the crystal. The optical cavity is closed and the stimulated emission is generated. Since the mode width is approximately inversely proportional to the square of the optical length of the resonant cavity, it is greatly reduced in this configuration.
D'autre part, en utilisant un réseau de diffraction en montage de Littrow, en lieu et place du réflecteur externe, la réinjection optique dans la cavité devient sélective en longueur d'onde. Le spectre émis par le laser est alors monomode. La longueur d'onde sélectionnée est égale à 2 p cos A, p étant le pas du réseau et
A le complément de l'angle d'incidence c'est-à-dire l'inclinaison du réseau, ceci étant vrai pour une utilisation du premier ordre de diffraction. L'accordabilité est simplement obtenue par modification de A, c'est-à-dire par rotation du réseau de diffraction.On the other hand, by using a diffraction grating in Littrow mounting, in place of the external reflector, the optical reinjection into the cavity becomes selective in wavelength. The spectrum emitted by the laser is then single mode. The selected wavelength is equal to 2 p cos A, p being the pitch of the network and
Has the complement of the angle of incidence, that is to say the inclination of the grating, this being true for a use of the first order of diffraction. The tunability is simply obtained by modification of A, that is to say by rotation of the diffraction grating.
Beaucoup des lasers ainsi réalisées utilisent des optiques de volumes et présentent un encombrement global important (plusieurs dizaines de cm). A partir de ces ensembles, des largeurs de mode de l'ordre de la dizaine de kHz et des accordabilités continues sur plusieurs nanomètres ont été obtenues. Cependant, de par leur conception, ces lasers ont une stabilité de fonctionnement peu satisfaisante à long terme, des dérives en fréquence optique et des sauts de modes étant souvent observés. Ils sont donc peu utilisables pour les applications visées. Many of the lasers thus produced use volume optics and have a large overall size (several tens of cm). From these sets, mode widths of the order of ten kHz and continuous tunability over several nanometers were obtained. However, by their design, these lasers have an unsatisfactory operating stability in the long term, optical frequency drifts and mode jumps being often observed. They are therefore not very usable for the intended applications.
Un gain important sur la stabilité peut être obtenu sur un ensemble fermé et court. Une source optique à cavité externe connue a été développée avec cet objectif et est décrite dans l'article de
J. MELLIS, S.A. AL-CHALABI, K.CAAMERON, E. WYATT, J.C. REGNAULT, W.S.A significant gain on stability can be obtained on a closed and short assembly. An optical source with a known external cavity has been developed with this objective and is described in the article by
J. MELLIS, SA AL-CHALABI, K. CAAMERON, E. WYATT, JC REGNAULT, WS
DEVLIN and M.C. BRAIN
Electronics Letters, vol. 24, nO 16, p.988 (August 1988)
Dans cette source le positionnement du réseau et l'accordabilité continue sont réalisés par trois translateurs piézoélectriques. Malgré tout, cette tête optique semble très sensible aux variations thermiques et acoustiques.DEVLIN and MC BRAIN
Electronics Letters, vol. 24, No. 16, p.988 (August 1988)
In this source, the positioning of the network and the continuous tunability are achieved by three piezoelectric translators. Despite everything, this optical head seems very sensitive to thermal and acoustic variations.
La présente invention tend à la réalisation d'une cavité optique accordable permettant notamment de réaliser une source optique présentant les qualités suivantes - Faible largeur spectrale. The present invention aims to achieve a tunable optical cavity allowing in particular to produce an optical source having the following qualities - Low spectral width.
- Stabilité de la fréquence notamment vis-à-vis des perturbations thermiques et acoustiques, et notamment absence de saut de mode.- Frequency stability, in particular with respect to thermal and acoustic disturbances, and in particular the absence of a mode jump.
- Facilité de réalisation. - Ease of implementation.
- Compacité.- Compactness.
Dans ce but elle a pour objet un laser semi-conducteur à réflecteur externe, caractérisé par le fait que la régulation thermique de son amplificateur de lumière est assurée par l'intermédiaire d'une semelle qui est constituée d'un matériau à faible dilatation thermique et qui porte non seulement cet amplificateur, mais aussi un réflecteur externe fermant la cavité optique du laser. For this purpose it relates to a semiconductor laser with external reflector, characterized in that the thermal regulation of its light amplifier is ensured by means of a sole which is made of a material with low thermal expansion and which carries not only this amplifier, but also an external reflector closing the optical cavity of the laser.
A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après comment la présente invention peut être mise en oeuvre, étant entendu que les éléments et dispositions mentionnés et représentés ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Using the attached schematic figures, we will describe below how the present invention can be implemented, it being understood that the elements and arrangements mentioned and represented are only by way of nonlimiting examples. When the same element is represented in several figures, it is designated therein by the same reference sign.
La figure 1 représente une vue de dessus d'un laser mettant la présente invention en oeuvre pour constituer une source optique. FIG. 1 represents a top view of a laser implementing the present invention to constitute an optical source.
La figure 2 représente une vue de dessus à échelle agrandie pour montrer le cristal semi-conducteur de ce laser. Figure 2 shows a top view on an enlarged scale to show the semiconductor crystal of this laser.
La figure 3 représente une vue en coupe longitudinale de ce laser. FIG. 3 represents a view in longitudinal section of this laser.
La figure 4 représente des diagrammes de gain (g) de ce cristal, en ordonnées, et d'amplitudes (a) d'oscillations lumineuses potentielles dans la cavité optique de ce laser, également en ordonnées, en fonctions de la fréquence (f) de ces oscillations, en abscisses. FIG. 4 represents diagrams of gain (g) of this crystal, on the ordinate, and of amplitudes (a) of potential light oscillations in the optical cavity of this laser, also on the ordinate, as a function of frequency (f) of these oscillations, on the abscissa.
La figure 5 représente la vue de dessus à échelle agrandie d'un ensemble de support arrière de ce laser. FIG. 5 represents the top view on an enlarged scale of a rear support assembly of this laser.
La cavité donnée en exemple étant utilisée pour constituer un laser on va d'abord décrire l'ensemble de ce laser. The cavity given as an example being used to constitute a laser, we will first describe the assembly of this laser.
Selon une disposition générale connue ce laser comporte les éléments suivants -Un amplificateur de lumière constitué par un cristal semiconducteur 2 s'étendant selon une direction longitudinale X entre une face arrière 4 et une face avant 6. Ce laser amplifie une lumière cohérente qui se propage selon cette direction et qui présente une fréquence située dans un domaine spectral de gain G propre à ce cristal. According to a known general arrangement, this laser comprises the following elements - A light amplifier constituted by a semiconductor crystal 2 extending in a longitudinal direction X between a rear face 4 and a front face 6. This laser amplifies a coherent light which propagates in this direction and which has a frequency situated in a spectral range of gain G specific to this crystal.
- Un revêtement antireflet 8 formé sur cette face arrière 4 pour éviter une réflexion parasite et permettre la sortie d'un faisceau arrière 10 constitué par cette lumière.- An anti-reflective coating 8 formed on this rear face 4 to avoid parasitic reflection and allow the exit of a rear beam 10 formed by this light.
- Un réflecteur avant 6 et un réflecteur arrière externe 14 fermant vers l'avant et vers l'arrière, respectivement, une cavité optique 6, 14 qui est prévue pour cette lumière et qui inclue ce cristal. Cette cavité présente un ensemble de modes de résonance potentiels successifs et un ensemble associé de fréquences de résonance potentielles successives FI, FJ, FK à l'intérieur du domaine spectral de gain G, la fréquence de résonance potentielle associée à chacun de ces modes dépendant de la longueur optique L de cette cavité.- A front reflector 6 and an external rear reflector 14 closing forwards and backwards, respectively, an optical cavity 6, 14 which is provided for this light and which includes this crystal. This cavity has a set of successive potential resonance modes and an associated set of successive potential resonance frequencies FI, FJ, FK within the gain spectral domain G, the potential resonance frequency associated with each of these modes depending on the optical length L of this cavity.
- Un moyen de sortie de lumière qui sera précisé plus loin et qui est prévu pour permettre à une fraction de la lumière circulant dans cette cavité optique d'en sortir en constituant un faisceau de sortie 16.- A light output means which will be specified below and which is intended to allow a fraction of the light circulating in this optical cavity to leave it by constituting an output beam 16.
- Un ensemble support arrière 50 pour supporter le réflecteur arrière 14.- A rear support assembly 50 for supporting the rear reflector 14.
- Une structure de cavité 20 pour maintenir l'ensemble support arrière 50 par rapport à un ensemble avant comportant le cristal amplificateur 2 et le réflecteur avant 6. Cette structure est constituée de matériaux à faible coefficient de dilatation thermique.- A cavity structure 20 for holding the rear support assembly 50 relative to a front assembly comprising the amplifier crystal 2 and the front reflector 6. This structure is made of materials with a low coefficient of thermal expansion.
- Enfin un organe de régulation thermique 22 pour réaliser une régulation thermique du cristal semiconducteur 2.Finally, a thermal regulation member 22 for carrying out thermal regulation of the semiconductor crystal 2.
On va maintement décrire diverses dispositions propres au laser donné en exemple - Ladite structure de cavité est une semelle de cavité 20 qui porte l'ensemble avant 2, 12, 6 et l'ensemble support arrière 50 et qui est disposée sur l'organe de régulation thermique 22 de manière à réaliser une régulation thermique de cette semelle. Ladite régulation thermique du cristal semiconducteur 2 est alors réalisée par l'intermédiaire de cette semelle. We will now describe various arrangements specific to the laser given as an example - Said cavity structure is a cavity sole 20 which carries the front assembly 2, 12, 6 and the rear support assembly 50 and which is disposed on the thermal regulation 22 so as to achieve thermal regulation of this sole. Said thermal regulation of the semiconductor crystal 2 is then carried out by means of this sole.
- Cette semelle de cavité 20 et cet organe de régulation thermique 22 s'étendent sensiblement sur toute la longueur de la cavité optique 6, 14.- This cavity sole 20 and this thermal regulation member 22 extend substantially over the entire length of the optical cavity 6, 14.
- La longueur optique de la cavité optique 6, 14 est comprise entre 10 et 25 mm et, de préférence, entre 15 et 25 mm, lorsque la longueur d'onde de ladite lumière est comprise entre 600 et 1800 nm. Ce choix permet d'obtenir plusieurs résultats à la fois. Un premier résultat est que la largeur de mode B du laser est inférieure à 500 KHz. Un deuxième résultat est que le risque de saut de mode est limité. Il l'est de deux manières
D'une part l'intervalle intermodal M entre les modes de résonance potentiels successifs de la cavité est supérieur à 5 GHz. D'autre part la longueur de la semelle de cavité 20 est suffisamment petite pour limiter le risque qu'un tel saut résulte d'une variation résiduelle de cette longueur qui peut se produire malgré le choix des matériaux et la régulation thermique.- The optical length of the optical cavity 6, 14 is between 10 and 25 mm and, preferably, between 15 and 25 mm, when the wavelength of said light is between 600 and 1800 nm. This choice allows you to obtain several results at once. A first result is that the mode B width of the laser is less than 500 KHz. A second result is that the risk of mode jump is limited. There are two ways
On the one hand, the intermodal interval M between the successive potential resonance modes of the cavity is greater than 5 GHz. On the other hand, the length of the cavity sole 20 is small enough to limit the risk that such a jump results from a residual variation of this length which can occur despite the choice of materials and the thermal regulation.
- L'organe de régulation thermique 22 est muni d'un répartiteur thermique 22A qui est constitué d'un matériau de conduction thermique et qui est interposé en contact thermique entre une partie active 22B de cet organe et la semelle de cavité 20 sur sensiblement toute la longueur de la cavité optique. Cette partie active est constituée d'éléments semiconducteurs à effet Peltier alimentés à travers des connexions électriques non représentées. Le répartiteur thermique 22A est constitué d'une plaque céramique, de même qu'un autre répartiteur thermique 22C qui est interposé entre la partie active 22B et un plancher métallique 24 qui joue le rôle d'un radiateur. La semelle 20 est appuyée contre le plancher 24, avec interposition de l'organe 22, par des brides non représentées qui sont vissées dans ce plancher.- The thermal regulation member 22 is provided with a thermal distributor 22A which is made of a thermal conduction material and which is interposed in thermal contact between an active part 22B of this member and the cavity sole 20 over substantially all of the length of the optical cavity. This active part consists of Peltier effect semiconductor elements supplied through electrical connections, not shown. The thermal distributor 22A consists of a ceramic plate, as well as another thermal distributor 22C which is interposed between the active part 22B and a metal floor 24 which acts as a radiator. The sole 20 is pressed against the floor 24, with the interposition of the member 22, by not shown flanges which are screwed into this floor.
Ce dernier est constitué par le fond d'un boîtier de laser 23. I1 conduit bien la chaleur et l'organe de régulation thermique 22 lui est fixé en bon contact thermique. Cet organe est alimenté électriquement par des moyens d'alimentation de régulation thermique 44 qui sont pilotés par une sonde thermique non représentée placée au contact de la semelle 20. La température est rendue plus facilement constante par le fait que le boîtier 23 est fermé en service par un couvercle non représenté. The latter consists of the bottom of a laser housing 23. I1 conducts heat well and the thermal regulation member 22 is fixed to it in good thermal contact. This member is electrically powered by thermal regulation supply means 44 which are controlled by a not shown thermal probe placed in contact with the sole 20. The temperature is made more easily constant by the fact that the housing 23 is closed in service by a cover not shown.
- L'ensemble avant comporte un bloc d'assemblage 26 de cristal fixé à la semelle de cavité 20 pour porter le cristal semiconducteur 2, et un bloc d'assemblage de lentille 28 également fixé à cette semelle pour porter une lentille collimatrice 12 interposée entre ce cristal et le réflecteur arrière 14. Ces blocs d'assemblage sont constituées de métaux à hautes températures de fusion et à faibles coefficients de dilatation thermique. Ils sont fixés directement l'un à l'autre par des points de soudure autogène tels que 30 et 32 réalisés par impacts d'impulsions du rayonnement d'un laser de puissance tel qu'un laser
YA6. Un troisième bloc d'assemblage 34 porte une fibre optique 36 par l'intermédiaire d'un tube métallique 38. Ce bloc est soudé d'une part à ce tube 38 d'autre part au bloc 26 par des points de soudure analogues aux points 30 et 32.Le positionnement mutuel de ces trois blocs d'assemblage peut avantageusement être fait conformément au brevet français F-B-2 627 868 et à son correspondant américain
US-A-4 887 882 (MOUSSEAUX, CHEVET, GRARD).- The front assembly comprises a crystal assembly block 26 fixed to the cavity sole 20 to carry the semiconductor crystal 2, and a lens assembly block 28 also fixed to this sole to carry a collimating lens 12 interposed between this crystal and the rear reflector 14. These assembly blocks are made of metals with high melting temperatures and low coefficients of thermal expansion. They are fixed directly to each other by autogenous welding points such as 30 and 32 produced by impacts of pulses of the radiation of a power laser such as a laser
YA6. A third assembly block 34 carries an optical fiber 36 by means of a metal tube 38. This block is welded on the one hand to this tube 38 on the other hand to the block 26 by welding points similar to the points The mutual positioning of these three assembly blocks can advantageously be done in accordance with French patent FB-2,627,868 and its American correspondent
US-A-4,887,882 (MOUSSEAUX, BEDSIDE, GRARD).
Le cristal 2 est porté par le bloc 26 par l'intermédiaire d'une embase laser 40 constituée d'un matériau bon conducteur thermique. Ces blocs sont soudés à une plaque d'assemblage 27 qui est fixée par des vis non représentées à la semelle 20. The crystal 2 is carried by the block 26 via a laser base 40 made of a material which is a good thermal conductor. These blocks are welded to an assembly plate 27 which is fixed by screws not shown in the sole 20.
- Ledit réflecteur avant est constitué par la face avant 6 du cristal semiconducteur 2. I1 est semi transparent pour constituer ledit moyen de sortie de lumière. La fibre optique 36 reçoit et guide le faisceau de sortie 16 qui sort à travers cette face avant.- Said front reflector is constituted by the front face 6 of the semiconductor crystal 2. I1 is semi transparent to constitute said light output means. The optical fiber 36 receives and guides the output beam 16 which exits through this front face.
Des moyens d'alimentation d'amplificateur 42 fournissent un courant électrique éventuellement modulable au cristal semi-conducteur 2. Le faisceau de sortie peut être modulé, par exemple en phase, à l'extérieur de la cavité optique, ou modulé d'une autre manière. Amplifier supply means 42 supply an electric current which may be modulated to the semiconductor crystal 2. The output beam can be modulated, for example in phase, outside the optical cavity, or modulated by another way.
Le laser décrit constitue une tête optique émettrice utilisable dans un système de télécommunications à fibres optiques. The laser described constitutes an emitting optical head usable in a fiber optic telecommunications system.
On va maintenant décrire comment la cavité optique de ce laser peut être accordée par action sur son réflecteur arrière. We will now describe how the optical cavity of this laser can be tuned by action on its rear reflector.
Ce réflecteur arrière présente la forme d'un réseau de diffraction 14 constitué d'une succession de traits (tels que 14A) qui sont parallèles à une même direction de traits Z et qui se succèdent avec un pas de réseau p selon une direction de succession P. Ce réseau est gravé sur une face supérieure d'un substrat de réseau 15 constitué de verre. Cette direction de traits est perpendiculaire à la direction longitudinale X et à une direction de polarisation Y qui est imposée à la lumière par l'amplificateur 2. Cette direction de pas présente, par rapport à cette direction longitudinale, une inclinaison qui constitue une inclinaison de réseau A. Il en résulte que ce réflecteur arrière renvoie sélectivement selon la direction longitudinale la lumière qui présente une fréquence de renvoi définie par le pas p et par l'inclinaison de réseau A.La fréquence de résonance actuelle de la cavité optique est alors l'une desdites fréquences de résonance potentielles qui est sensiblement égale à cette fréquence de renvoi. This rear reflector has the form of a diffraction grating 14 consisting of a succession of lines (such as 14A) which are parallel to the same direction of lines Z and which follow one another with a network pitch p in a direction of succession P. This network is etched on an upper face of a network substrate 15 made of glass. This line direction is perpendicular to the longitudinal direction X and to a direction of polarization Y which is imposed on the light by the amplifier 2. This direction of pitch has, with respect to this longitudinal direction, an inclination which constitutes an inclination of network A. As a result, this rear reflector selectively returns in the longitudinal direction the light which has a return frequency defined by the pitch p and by the network tilt A. The current resonance frequency of the optical cavity is then l 'one of said potential resonant frequencies which is substantially equal to this return frequency.
Le mode de résonance actuel de cette cavité optique peut donc être sélectionné par le choix de cette inclinaison de réseau.The current resonance mode of this optical cavity can therefore be selected by the choice of this network inclination.
L'ensemble de support arrière 50, qui porte le réseau 14, permet de commander la position angulaire de ce réseau autour d'un axe d'accord de cavité 52, qui est parallèle à la direction de traits Z et qui présente, par rapport à ce réseau, un décalage D. Pour permettre d'accorder la cavité optique 6, 14 sans sauts de modes, la direction de ce décalage doit être de préférence sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale X. Dans le même but sa grandeur doit être telle que la variation de la position longitudinale dL et la variation correspondante dA de l'inclinaison du réseau 14 résultant d'une même variation limitée de la position angulaire de ce réseau autour de cet axe se compensent mutuellement pour conserver le mode de résonance actuel de la cavité optique. Cette compensation résulte du fait que cette variation de position longitudinale entraîne une variation de la fréquence de résonance qui est associée à ce mode dans cette cavité, alors que cette variation d'inclinaison entraîne une variation équivalente de la fréquence de renvoi qui est associée à cette inclinaison. The rear support assembly 50, which carries the network 14, makes it possible to control the angular position of this network around a cavity tuning axis 52, which is parallel to the direction of lines Z and which has, with respect to to this network, an offset D. To allow the optical cavity 6, 14 to be tuned without mode jumps, the direction of this offset must preferably be substantially perpendicular to the longitudinal direction X. For the same purpose, its magnitude must be such that the variation of the longitudinal position dL and the corresponding variation dA of the inclination of the grating 14 resulting from the same limited variation of the angular position of this grating around this axis compensate each other to preserve the current resonance mode of the optical cavity. This compensation results from the fact that this variation in longitudinal position causes a variation in the resonant frequency which is associated with this mode in this cavity, while this variation in inclination results in an equivalent variation in the return frequency which is associated with this tilt.
Plus précisément, p étant le pas du réseau, k le nombre de mode d'un mode de résonance de la cavité, L la longueur optique de celle-ci, A l'angle d'inclinaison, Ll et L2 deux valeurs de cette longueur et Al et A2 deux valeurs de cette inclinaison pour deux position du réseau 14, et dL et dA deux petites variations de cette longueur et de cette inclinaison, respectivement, l'égalité entre la fréquence de renvoi liée au réseau et une fréquence de résonance potentielle associée à ce mode de résonance s'exprime par l'égalité pk = L/cos A. I1 en résulte que le nombre de mode k sera le même dans les deux dites positions du réseau 14 si il y a l'égalité Ll/cos Al =
L2/cos A2.More precisely, p being the pitch of the grating, k the mode number of a resonance mode of the cavity, L the optical length of the latter, At the angle of inclination, L1 and L2 two values of this length and A1 and A2 two values of this inclination for two positions of the network 14, and dL and dA two small variations of this length and this inclination, respectively, the equality between the return frequency linked to the network and a potential resonant frequency associated with this resonance mode is expressed by the equality pk = L / cos A. I1 follows that the number of mode k will be the same in the two said positions of the network 14 if there is equality Ll / cos Al =
L2 / cos A2.
On peut lire à ce sujet le brevet US-A- 3 810 042 (Chang et al). One can read on this subject the patent US-A-3 810 042 (Chang et al).
I1 en résulte aussi que, lors d'un petit déplacement de ce réseau, le nombre de mode k sera conservé, c'est-à-dire un saut de mode sera évité, si il y a l'égalité D = dL/dA = L tg A. It also follows that, during a small displacement of this network, the number of mode k will be preserved, that is to say a mode jump will be avoided, if there is equality D = dL / dA = L tg A.
Cette dernière égalité donne la grandeur du décalage D qui doit exister, perpendiculairement à la direction longitudinale, entre la partie utile du réseau 14 et l'axe d'accord de cavité 52. This latter equality gives the magnitude of the offset D which must exist, perpendicular to the longitudinal direction, between the useful part of the network 14 and the cavity tuning axis 52.
Pour permettre de réaliser aisément ces égalités à l'aide d'un ensemble de support compact, 1' ensemble de support arrière 50 portant le réseau 14 comporte les éléments suivants:
- Un corps de support 54.To allow these equality to be easily achieved using a compact support assembly, the rear support assembly 50 carrying the network 14 comprises the following elements:
- A support body 54.
- Une articulation de corps 55 pour lier le corps de support 54 à la semelle de cavité 20 en permettant à ce corps 54 de tourner autour d'un axe d'orientation de corps 56 parallèle à la direction de traits Z. - A body articulation 55 for connecting the support body 54 to the cavity sole 20 by allowing this body 54 to rotate about a body orientation axis 56 parallel to the direction of lines Z.
- Des moyens d'orientation de corps 58, 60 pour permettre de régler et de bloquer la position angulaire du corps de support 54 autour de l'axe d'orientation de corps 56. - Body orientation means 58, 60 to enable the angular position of the support body 54 to be adjusted and blocked around the body orientation axis 56.
- Un ensemble berceau 62 portant le réseau de diffraction 14.- A cradle assembly 62 carrying the diffraction grating 14.
- Une pièce de liaison 64 flexible autour de l'axe d'accord de cavité 52. Cette pièce est fixée au corps de support 54 et à l'ensemble berceau 62 de part et d'autre de cet axe, respectivement. - A flexible connecting piece 64 around the cavity tuning axis 52. This piece is fixed to the support body 54 and to the cradle assembly 62 on either side of this axis, respectively.
Sa flexion permet de faire varier la position angulaire du réseau de diffraction (14).Its bending makes it possible to vary the angular position of the diffraction grating (14).
- Un translateur d'accord piezoélectrique 66 comportant d'une part une partie d'appui 66A pour prendre appui sur le corps de support 54, d'autre part une partie de translation 66B entraînant l'ensemble berceau 62. Ce translateur est réalisé pour se déformer en réponse à un signal de commande de cavité. I1 fléchit alors la pièce de liaison flexible 64 de manière à commander la position angulaire de réseau dans les limites d'une plage de commande. - A piezoelectric tuning translator 66 comprising on the one hand a support part 66A for bearing on the support body 54, on the other hand a translation part 66B driving the cradle assembly 62. This translator is produced for deforming in response to a cavity control signal. I1 then flexes the flexible connecting piece 64 so as to control the angular position of the network within the limits of a control range.
- Et des moyens de déplacement de translateur 68 permettant de régler la position de la partie d'appui 66A du translateur d'accord 66 par rapport au corps de support 54. Ce réglage permet de déplacer la plage de commande jusqu'à une position souhaitée telle que le décalage D de l'axe d'accord de cavité 52 par rapport au réseau de diffraction 14 reste effectivement sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale X tant que la position angulaire de ce réseau reste dans cette plage de commande. Ces moyens de déplacement de translateur coopérent avec les moyens d'orientation de corps 58, 60 pour permettre d'obtenir finalement à la fois une valeur souhaitée de l'inclinaison de réseau A et la position souhaitée de la plage de commande. - And translator displacement means 68 making it possible to adjust the position of the support part 66A of the chord translator 66 relative to the support body 54. This adjustment makes it possible to move the control range to a desired position such that the offset D of the cavity tuning axis 52 with respect to the diffraction grating 14 effectively remains substantially perpendicular to the longitudinal direction X as long as the angular position of this grating remains within this control range. These translator displacement means cooperate with the body orientation means 58, 60 in order to finally obtain both a desired value of the network tilt A and the desired position of the control pad.
Plus précisément on agit alternativement sur une vis d'appui 68, qui constitue lesdits moyens de déplacements de translateur, et sur une came 58, qui constitue l'élément actif desdits moyens d'orientation de corps, pour s'approcher progressivement de la valeur d'inclinaison et de la position de plage souhaitées. Ces actions sont facilitées par un accès facile à cette vis et à cette came à partir de l'ouverture supérieure du boîtier 23 dont le couvercle est alors enlevé. Elles nécessitent seulement un tournevis. Elles sont arrêtés quand des valeurs satisfaisantes ont été obtenues. More precisely, one acts alternately on a support screw 68, which constitutes said translator displacement means, and on a cam 58, which constitutes the active element of said body orientation means, in order to gradually approach the value. desired tilt and range position. These actions are facilitated by easy access to this screw and to this cam from the upper opening of the housing 23 from which the cover is then removed. They only require a screwdriver. They are stopped when satisfactory values have been obtained.
La pièce de liaison 64 est flexible élastiquement et tend à amener l'ensemble berceau 62 vers une position de butée. La partie de translation 66B du translateur 66 appuie sur cet ensemble berceau pour l'écarter de manière commandée de cette position de butée. Cette pièce de liaison flexible 64 est constituée par une lame métallique qui est creusée d'une rainure rectiligne 65 pour faciliter sa flexion et localiser l'axe d'accord de cavité 52 au voisinage du fond de cette rainure. On comprendra que la pièce de liaison flexible pourrait être cependant depourvue de toute élasticité et être constituée par exemple par une articulation à rotation libre. The connecting piece 64 is resiliently flexible and tends to bring the cradle assembly 62 to a stop position. The translation part 66B of the translator 66 presses on this cradle assembly to move it away in a controlled manner from this stop position. This flexible connecting piece 64 is constituted by a metal blade which is hollowed out with a rectilinear groove 65 to facilitate its bending and locate the cavity tuning axis 52 in the vicinity of the bottom of this groove. It will be understood that the flexible connecting piece could however be devoid of any elasticity and be constituted for example by a freely rotating articulation.
Le translateur 66 s'étend selon la direction longitudinale X entre une partie arrière 66A qui constitue sa partie d'appui et une partie avant 66B qui constitue sa partie de translation et qui est déplaçable longitudinalement en réponse au signal de commande de cavité. La vis 68 exerce un appui longitudinal vers l'avant sur cette partie arrière. Le corps de support 54 comporte un logement de translateur 66C pour recevoir et guider longitudinalement cette partie arrière. Le vis d'appui 68 présente un axe longitudinal et traverse un fond 66D de ce logement de translateur 66C. The translator 66 extends in the longitudinal direction X between a rear part 66A which constitutes its support part and a front part 66B which constitutes its translation part and which is longitudinally movable in response to the cavity control signal. The screw 68 exerts a longitudinal forward support on this rear part. The support body 54 includes a translator housing 66C for receiving and longitudinally guiding this rear part. The support screw 68 has a longitudinal axis and passes through a bottom 66D of this translator housing 66C.
Le corps de support 54 et la semelle de cavité 20 présentent la forme générale de deux plaques en appui mutuel, ces plaques étant perpendiculaires à la direction de traits Z. Ce corps de support 54 comporte une partie arrière 54A comportant le logement de translateur 66C, l'articulation de corps 55 et les moyens d'orientation de corps 58, 60 et une partie avant 54B portant la pièce de liaison flexible 64 dans une zone avant de celle-ci qui est située en avant de l'axe d'accord de cavité 52. Ces moyens d'orientation de corps comportent la came excentrée 58 prenant appui dans ladite semelle 20 et dans ledit corps de support 54 et tournant autour d'un axe 59 parallèle à la direction de traits Z. Ils comportent en outre une vis de blocage 60 dont l'axe 61 est parallèle à cette même direction. The support body 54 and the cavity sole 20 have the general shape of two plates in mutual support, these plates being perpendicular to the direction of lines Z. This support body 54 comprises a rear part 54A comprising the translator housing 66C, the body articulation 55 and the body orientation means 58, 60 and a front portion 54B carrying the flexible connecting piece 64 in a front area thereof which is located in front of the tuning axis of cavity 52. These body orientation means comprise the eccentric cam 58 bearing in said sole 20 and in said support body 54 and rotating about an axis 59 parallel to the direction of lines Z. They also comprise a screw blocking 60 whose axis 61 is parallel to this same direction.
L'ensemble berceau 62 comporte
- une base de berceau 70 portée par la pièce de liaison flexible 64,
- un berceau de réseau 72 portant le substrat de verre 15 sur lequel est gravé le le réseau de diffraction 14,
- une articulation de berceau 72 liant le berceau de réseau 72 à la base de berceau 70 en permettant une rotation de ce berceau autour d'un axe de réglage transversal 75 parallèle à la direction de succession de traits Z,
- et des moyens de réglage transversal 76, 78 permettant de régler et de bloquer la position angulaire du berceau de réseau 72 par rapport à la base de berceau 70 autour de l'axe de réglage transversal 75.The cradle assembly 62 comprises
a cradle base 70 carried by the flexible connecting piece 64,
a network cradle 72 carrying the glass substrate 15 on which the diffraction grating 14 is engraved,
a cradle articulation 72 connecting the network cradle 72 to the cradle base 70 by allowing this cradle to rotate about a transverse adjustment axis 75 parallel to the direction of succession of lines Z,
- and transverse adjustment means 76, 78 making it possible to adjust and lock the angular position of the network cradle 72 relative to the cradle base 70 around the transverse adjustment axis 75.
Ces moyens de réglage transversal comportent
- une vis de réglage 76 se vissant dans la base de berceau 70 pour pousser le berceau de réseau 72 selon une ligne perpendiculaire à l'axe de réglage transversal 75 et écartée de cet axe,
- et au moins une vis de blocage 78 présentant un axe parallèle à cet axe de réglage et permettant d'appuyer l'une contre l'autre deux faces d'appui perpendiculaires à cet axe et appartenant l'une 71 à cette base de berceau, l'autre 73 à ce berceau de réseau.These transverse adjustment means include
an adjustment screw 76 screwed into the cradle base 70 to push the network cradle 72 along a line perpendicular to the transverse adjustment axis 75 and spaced from this axis,
- And at least one locking screw 78 having an axis parallel to this adjustment axis and allowing to press one against the other two support faces perpendicular to this axis and belonging one 71 to this cradle base , the other 73 to this network cradle.
Des moyens d'asservissement de fréquence 80 fournissent le signal de commande de cavité au translateur 66. Ils permettent d'asservir la fréquence de résonance actuelle de la cavité à une fréquence de référence variable. Ceci permet de constituer une source optique laser à fréquence asservie qui peut par exemple être utilisée comme oscillateur local dans un système de détection optique héterodyne. Frequency servo means 80 supply the cavity control signal to the translator 66. They make it possible to servo the current resonance frequency of the cavity to a variable reference frequency. This makes it possible to constitute a frequency-controlled laser optical source which can for example be used as a local oscillator in a heterodyne optical detection system.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9008609A FR2664439A1 (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Semiconductor laser with external reflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9008609A FR2664439A1 (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Semiconductor laser with external reflector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2664439A1 true FR2664439A1 (en) | 1992-01-10 |
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ID=9398444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9008609A Withdrawn FR2664439A1 (en) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | Semiconductor laser with external reflector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2664439A1 (en) |
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