JP2001267683A - 波長可変レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャープのないフーリエ変換限界なパルス光
を発生させ、低ノイズで高出力特性を得ること。また、
光学部品の組み付け調整を簡略化すること。 【解決手段】 可飽和吸収領域１ａを一端面に有する半
導体レーザ１の他方の端面からレーザ光１００を出力
し、外部共振部を構成する反射鏡２、光線の通過位置に
応じて透過波長が異なる波長可変光バンドパスフィルタ
３とを介して、再度半導体レーザ１に帰還させ、可飽和
吸収領域１ａ側の端面から出力光を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に光通信分野で
利用され、外部共振器型の半導体レーザを用いて波長可
変なパルス光を発生することが可能な波長可変レーザ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、波長可変レーザ装置として利用さ
れる波長可変パルス光源は、光波長多重通信システムに
おけるＲｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ（ＲＺ）信号源と
して重要である。

【０００３】従来の波長可変パルス光源としては、ファ
イバリングレーザや外部共振器型半導体レーザのような
モード同期レーザが検討されてきた。

【０００４】図１０は、ファイバリングレーザの例を示
す。

【０００５】ファイバリングレーザとは、光ファイバ増
幅器２００、光変調器２０１、波長可変光フィルタ２０
２、光アイソレータ２０３、および光カプラ２０４によ
って共振器を構成するものである。

【０００６】この種のレーザは、電気発振器２０５を用
いて特定の周波数で光変調器２０１を変調することによ
り、モード同期パルス光を発生する。パルス光の波長
は、共振器内に挿入された波長可変光フィルタ２０２に
より変えることができる。利得媒体として光ファイバ増
幅器２００を用いることができることから、非常に強い
強度のパルス光を得ることができる。また、すべて光フ
ァイバ系で構成されているため、光学系のアライメント
は簡易である点も特徴である。

【０００７】しかし、この種のレーザは、共振器長が半
導体レーザなどに比べて非常に長いことから、大気の温
度変動などにより共振器長がゆらぎ、繰り返し周期の一
定なパルス光を発生させることは難しいという欠点があ
る。

【０００８】図１１は、外部共振器型の半導体レーザの
例を示す。

【０００９】外部共振器型の半導体レーザとは、反射防
止膜２１０aを有するファブリ・ぺロー型半導体レーザ
２１０、回折格子２１１、および半導体レーザ２１０か
らの光を回折格子２１１に導くレンズ２１２とによって
構成される。

【００１０】半導体レーザ２１０は、光増幅器および光
変調器の役割を担う。そして、電気発振器２１３を用い
て半導体レーザ２１０を変調することにより、モード同
期パルス光を発生する。パルス光の波長は、外部反射鏡
の役割を担う回折格子２１１の回折角を変えることによ
って変更することができる。

【００１１】この種の半導体レーザは、ファイバリング
レーザに比べて共振器長が短いことから、基本モード同
期によりＧＨｚオーダーの高繰り返し周波数なパルス光
を得ることができる。また、簡易かつ小型な構成とする
ことが可能であることも特徴である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような外
部共振器型の半導体レーザでは、光通信に必要な１０Ｇ
Ｈｚ、あるいはそれ以上の高繰り返しなパルス光を基本
モード同期で得るためには、共振器長を１．５ｃｍ以下
と非常に短くする必要がある。

【００１３】そこで、短い外部共振器に光バンドパスフ
ィルタを挿入して、スライドさせながら波長をチューニ
ングする方法が提案されている。

【００１４】図１２は、光バンドパスフィルタを用い
た、波長可変パルスレーザの構成例を示す。

【００１５】外部共振器型の半導体レーザとは、反射防
止膜２１０aを有する半導体レーザ２１０、波長可変光
バンドパスフィルタ２２０、反射鏡２２１、およびレン
ズ２１２とによって構成される。

【００１６】波長可変光バンドパスフィルタ２２０とし
ては、基板の位置に応じて透過波長が異なる誘電体多層
膜フィルタを用いているため、フィルタの傾き角を変え
ることなくレーザの発振波長を変え、外部共振器を非常
に短くすることができる。これにより、非常に高繰り返
し周波数なパルス光を基本モード同期で得ることができ
る。

【００１７】しかし、従来の外部共振器型の半導体レー
ザでは、半導体レーザの利得を直接変調するため、パル
ス光がチャープしており、ゆえに、フーリエ変換限界の
パルス幅が得られにくい。

【００１８】また、光バンドパスフィルタで反射された
光が半導体レーザに戻らないようにするため、光バンド
パスフィルタを少し傾けて配置しなければならず、より
高い繰り返し周期のパルス光を発生することが困難であ
る。

【００１９】そこで、本発明の目的は、可飽和吸収領域
を有する半導体レーザを用いて外部共振器を構成するこ
とにより、チャープのないフーリエ変換限界なパルス光
を発生させることによって、低ノイズで出力特性に優れ
た波長可変レーザ装置を提供することにある。

【００２０】また、本発明の他の目的は、波長板を用い
て光バンドパスフィルタを挟む構成とすることにより、
一段と高い繰り返し周波数のパルス光を発生させて、よ
り優れた出力特性を得ると共に、光学部品の組み付け調
整を簡略化することが可能な波長可変レーザ装置を提供
することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部共振器型
の半導体レーザを用いてパルス光を発生させる装置であ
って、一方の端面に可飽和吸収領域を有する半導体レー
ザと、前記可飽和吸収領域が形成された端面とは異なる
他方の端面から出力されるレーザ光を当該他方の端面に
帰還させる光反射手段と、前記半導体レーザと前記光反
射手段との間の光路上に可動自在に設けられ、レーザ光
の通過位置によって透過波長が異なる光バンドパスフィ
ルタとを具え、前記半導体レーザの前記他方の端面から
出力したレーザ光を前記光反射手段に導いて反射させ、
該反射したレーザ光を前記他方の端面に戻し、さらに前
記可飽和吸収領域が形成された前記一方の端面から前記
パルス光を出力させるに際して、前記光バンドパスフィ
ルタを可動して発振波長を可変することによって、波長
可変レーザ装置を構成する。

【００２２】本発明は、外部共振器型の半導体レーザを
用いてパルス光を発生させる装置であって、一方の端面
に可飽和吸収領域を有する半導体レーザと、前記可飽和
吸収領域が形成された端面とは異なる他方の端面から出
力されるレーザ光を当該他方の端面に帰還させる光反射
手段と、前記半導体レーザと前記光反射手段との間の光
路上に直交してかつ可動自在に設けられ、レーザ光の通
過位置によって透過波長が異なる光バンドパスフィルタ
と、前記光バンドパスフィルタを挟んだ前後の光路上に
設けられた１／４波長板とを具え、前記半導体レーザの
前記他方の端面から出力されたレーザ光を前記光反射手
段に導いて反射させ、該反射したレーザ光を前記他方の
端面に戻し、さらに前記可飽和吸収領域が形成された前
記一方の端面から前記パルス光を出力させるに際して、
前記光バンドパスフィルタを可動して発振波長を可変す
ることによって、波長可変レーザ装置を構成する。

【００２３】ここで、前記光バンドパスフィルタは、前
記他方の端面から出力されるレーザ光に対して透明な基
板上に形成された誘電体多層膜を有し、該誘電体多層膜
は、前記基板の１点を軸として回転するときの見込み角
に応じて透過波長が異なり、当該光バンドパスフィルタ
の可動は、前記軸を基点とした回転としてもよい。

【００２４】電気発振器、又は、前記半導体レーザのレ
ーザ光とは異なる波長のレーザ光を出力するパルスレー
ザを用いて、前記可飽和吸収領域の吸収特性を変調する
ことにより、前記出力光としてモード同期パルス光を発
生させてもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００２６】［第１の例］まず、本発明の第１の実施の
形態を、図１〜図４に基づいて説明する。

【００２７】図１は、本発明に係る波長可変レーザ装置
の構成例を示す。

【００２８】本装置は、劈開端面に可飽和吸収領域１ａ
を有する半導体レーザ１と、該半導体レーザ１からのレ
ーザ光１００を半導体レーザ１に帰還させる反射鏡２
と、基板の位置（すなわち、光線の通過位置）に応じて
透過波長が異なる波長可変光バンドパスフィルタ３と、
出力したレーザ光１００をコリメートするレンズ４とを
備えている。

【００２９】この場合、反射鏡２と、波長可変光バンド
パスフィルタ３と、レンズ４とは、外部共振器を構成し
ている。

【００３０】半導体レーザ１の可飽和吸収領域１ａが形
成された劈開端面とは反対側の劈開端面には、半導体レ
ーザの固有モードでレーザ発振を防止するための反射防
止膜（無反射コーティング膜）１ｂが形成されている。

【００３１】波長可変光バンドパスフィルタ３は、レー
ザ光１００の通過位置によって透過波長を異ならせる機
能があり、半導体レーザ１と反射鏡２との間の光路上に
可動自在に設けられている。ここでいう可動自在とは、
波長可変光バンドパスフィルタ３を光軸と交差する方向
に移動、又は、後述する例のように光軸に対してある点
を中心として回転させることをいう。本例では、この波
長可変光バンドパスフィルタ３を光軸と交差する方向に
移動させることによって、レーザ光１００の波長を可変
することができる。

【００３２】本装置の動作を概略して説明する。

【００３３】半導体レーザ１において、可飽和吸収領域
１ａを有する壁開端面とは逆側の劈開端面からレーザ光
１００が出射される。この出射したレーザ光１００は、
レンズ４、波長可変光バンドパスフィルタ３を介して、
反射鏡２に照射される。その後、反射され戻り光となっ
たレーザ光１００は、再び半導体レーザ１の劈開端面に
帰還する。その帰還したレーザ光１００は、反射防止膜
１ｂとは反対側の可飽和吸収領域１ａ側の端面で再び反
射され、共振し、レーザ発振する。そして、半導体レー
ザ１からの出力は、可飽和吸収領域１ａ側の端面から出
力光（＝パルス光）として出力される。

【００３４】（可飽和吸収領域）ここで、可飽和吸収領
域１ａを、図２〜図３に基づいて説明する。

【００３５】図２は、可飽和吸収領域１ａの光吸収特性
を示す。可飽和吸収領域１ａとは、光入力パワーの増大
につれて光吸収が飽和し、ある値から光吸収率が減少す
るような特性をもつ領域である。可飽和吸収の効果とし
ては、半導体光素子のバルク構造においてもこのような
効果が得られるが、量子井戸構造においては、吸収飽和
の効果がより顕著に現れる。

【００３６】図３は、可飽和吸収領域１ａを劈開端面に
有する半導体レーザ１の構成例を示す。この場合、基板
１０上に量子井戸層１１が形成された量子井戸構造をも
つ半導体レーザ１の電極１２を分離し、分離された一方
の領域に順バイアス電流を与えて利得領域１ｃとし、他
方の領域に逆バイアス電圧を与えて可飽和吸収領域１ｂ
とすることによって、可飽和吸収領域１ａを劈開端面に
有する半導体レーザ１を作製できる。また、この他に、
量子井戸構造の異なる可飽和吸収領域１ａを有する半導
体レーザ１も作製可能である。

【００３７】可飽和吸収領域１ａを劈開端面に有する半
導体レーザ１では、利得領域１ｃ内で発生した光が半導
体レーザ１および外部共振器内で共振を繰り返すが、可
飽和吸収の特性により、強度の強い光は可飽和吸収領域
１ａを通過するものの、強度の弱い光は可飽和吸収領域
１ａで吸収され、次第に弱まっていき、最終的に共振器
長の逆数に比例するパルス光となる。このようなパルス
光発生の機構を受動モード同期法といい、電気発振器を
用いなくてもフーリエ変換限界なパルス光を発生させる
ことができる。

【００３８】また、発生されたパルス光は、強度の弱い
部分は可飽和領域により吸収されてしまい、強度の強い
部分が残るため、非常に急峻なパルス光を発生させるこ
とができる。このような方法では、直接レーザの利得を
変調しないことから、チャープの少ない、フーリエ変換
限界なパルス光を発生させることができる。

【００３９】ここで、半導体光素子に大きな電圧を与え
ると、その電圧の値に応じて光の吸収が起きる波長が長
波長側にシフトする。これは、バルク構造においては、
フランツ・ケルディッシュ効果、量子井戸構造において
は量子閉込めシュタルク効果として知られている。

【００４０】可飽和吸収領域１ａも同様に、可飽和吸収
領域１ａに逆バイアス電圧を与えると、吸収波長が長波
長側にシフトする。従って、可飽和吸収領域１ａに与え
る逆バイアス電圧を調節することにより、光の吸収条件
を制御することができる。

【００４１】（光バンドパスフィルタ）ここで、波長可
変光バンドパスフィルタ３について説明する。

【００４２】基板の位置に応じて透過波長が異なる波長
可変光バンドパスフィルタ３とは、誘電体多層膜を基板
上の位置に応じて連続的に、あるいは段階的に厚みを変
えて蒸着したフィルタである。

【００４３】このような波長可変光バンドパスフィルタ
３は、フィルタの傾き角を変えるのではなく、フィルタ
の位置を変えることで半導体レーザ１の発振波長を変え
ることができるので、理論的には、半導体レーザ１と反
射鏡２との距離をフィルタの厚みおよびレンズ４の厚み
程度まで短くすることができる。従って、非常に高い繰
り返し周波数なパルス光を基本モード同期で得ることが
できる。

【００４４】図１の波長可変光バンドパスフィルタ３
は、誘電体多層膜の反対の面は反射防止膜が付けられて
いる。このようにして波長可変光バンドパスフィルタか
ら半導体レーザヘ長る反射戻り光は少なくできるが、可
能な限り波長可変光バンドパスフィルタからの反射戻り
光をなくすため、波長可変光バンドパスフィルタは光軸
に対して少し傾けることが望ましい。

【００４５】（具体例）次に、本装置の構成例を、具体
的な数値を挙げて、図４に基づいて説明する。

【００４６】可飽和吸収領域１ａを含む半導体レーザ１
は、長さＬａ＝０．４ｍｍ、屈折率３．５とする。レン
ズ４は、半径ｒ＝０．５ｍｍ、屈折率１．５とする。波
長可変光バンドパスフィルタ３は、厚さｄ＝２ｍｍ、屈
折率１．５とする。このような部品を用いて、２０ＧＨ
ｚのパルス光１００を発生させる構成を考える。

【００４７】ここで、本装置で発生されるパルス光の繰
り返し周波数ｆは、半導体レーザ１、外部共振器を構成
する波長可変光バンドパスフィルタ３、レンズ２を加え
た実効的なレーザ共振器長をＬとすると、基本モード同
期の場合、 ｆ＝ｃ／２Ｌ …（１） ｃ：光速 となる。

【００４８】（１）式を用いると、２０ＧＨｚのパルス
光を発生させるために必要な半導体レーザ１と反射鏡２
との間の距離Ｌｂは、６．１ｍｍと計算される。

【００４９】今、半導体レーザ１と反射鏡２に囲まれた
部分を外部共振器、その長さを外部共振器長と呼ぶ。外
部共振器長からレンズ４および波長可変光バンドパスフ
ィルタ３の厚みを除くと、空間の占める長さは１．６ｍ
ｍとなる。ただし、これは波長可変光バンドパスフィル
タ３が光軸に対して垂直に挿入されているとしたときの
結果である。

【００５０】そこで、このように非常に短い外部共振器
内に、反射戻り光を無くすように波長可変光バンドパス
フィルタ３を傾けて挿入する場合を考える。

【００５１】図４に示すように、ｘ−ｙ平面上で、半導
体レーザ１から出射されたレーザ光１００が、半径ｒ＝
０．５ｍｍのレンズ４（＝ボールレンズ）で集光され、
１ｍｍの幅を持つ平行光となったと仮定する。

【００５２】また、２０ＧＨｚでは、空間の占める長さ
が１．６ｍｍしかないことから、波長可変光バンドパス
フィルタ３はレンズ４から０．５ｍｍ（＝２ｒ）離れた
ところに置かれ、波長可変光バンドパスフィルタ３のｙ
軸に対する角度（フィルタ角度とする）をθ（０＜θ＜
π／２）とする。

【００５３】今、半導体レーザ１から出射された平行光
が波長可変光バンドパスフィルタ３で反射されたとき、
反射光がレンズ４に触れないようにするためのフィルタ
角度θを求める。

【００５４】レンズ４で集光された平行光が波長可変光
バンドパスフィルタ３に接触する面のうち、最も半導体
レーザ１に近い点Ｐの座標は、Ｐ（ｒ（２−ｔａｎ
θ），−ｒ）で表される。また、反射光の光軸の傾き
は、−ｔａｎ２θで表される。ゆえに、点Ｐを通る反射
光の軌跡は、 ｙ＝−ｘｔａｎ２θ＋ｒ{ｔａｎ２θ（２−ｔａｎθ）−１｝…（２） と表すことができる。これはすなわち、波長可変光バン
ドパスフィルタ３で反射された平行光が最もレンズに近
づく部分の軌跡である。

【００５５】さて、波長可変光バンドパスフィルタ３で
反射された光が半導体レーザ１に戻らないためには、
（２）式で表される軌跡がレンズ４に接しなければよ
い。すなわち、図４において、（２）式の軌跡がレンズ
４より上方にあれば、反射光は、半導体レーザ１に戻ら
ない。

【００５６】そこで、反射光が半導体レーザ１に戻らな
い臨界状態の光フィルタ角度θｃを求める。これはすな
わち、（２）式がレンズ４の接線となる場合である。

【００５７】今、（２）式がレンズ４に接したときの接
点をＱとすると、その座標は、 Ｑ（ｒｃｏｓφ，ｒｃｏｓφ）＝（ｒｓｉｎ２θｃ，ｒｃｏｓ２θｃ） ただし、φ＝π−２θ …（３） と表せる。

【００５８】座標（３）式を（２）式に代入すると、臨
界角度θｃは、 ｓｉｎ２θｃ（２−ｔａｎθｃ）−ｃｏｓ２θｃ＝１ …（４） という関係を満たす。

【００５９】このとき、臨界角度はθｃ≒４０度とな
る。よって、波長可変光バンドパスフィルタ３は、ｙ軸
に対して４０度以上傾ければ、図１の条件では、反射戻
り光が半導体レーザ１に戻ることはない。

【００６０】上述したように、波長可変パルスレーザに
おいて、可飽和吸収領域１ａを劈開端面に持つ半導体レ
ーザ１を用い、外部共振領域内に反射鏡２と波長可変光
バンドパスフィルタ３とレンズ４とを設けたことによ
り、チャープのない、フーリエ変換限界なパルス光を発
生することができる。

【００６１】［第２の例］次に、本発明の第２の実施の
形態を、図５に基づいて説明する。なお、前述した第１
の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符
号を付す。

【００６２】本例では、波長可変光バンドパスフィルタ
３は、レーザ光１００に対して透明な基板上に形成され
た誘電体多層膜を有し、該誘電体多層膜は基板の１点を
軸Ｐとした見込み角に応じて透過波長が異なるものとし
て構成した。この場合、波長可変光バンドパスフィルタ
３を、軸Ｐを基点とした回転によって可動させる。

【００６３】具体的には、波長可変光バンドパスフィル
タ３は、誘電体多層膜を、円形基板の中心を軸Ｐとした
見込み角に応じて連続的に、あるいは段階的に厚みを変
えて蒸着したフィルタによって構成されるものであり、
これにより、円形基板の中心を軸Ｐとした見込み角に応
じて透過波長が異なる。

【００６４】このような波長可変光バンドパスフィルタ
３は、フィルタの傾き角を変えるのでなく、円形基板を
回転させることによって、半導体レーザ１の発振波長を
変えることができるので、波長変化時の応答速度を速く
することができる。

【００６５】また、フィルタ基板上にエンコーダの読み
取り用信号を書き込むことによって、正確な波長選択が
可能になる。

【００６６】［第３の例］次に、本発明の第３の実施の
形態を、図６に基づいて説明する。なお、前述した各例
と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を
付す。

【００６７】本例では、半導体レーザ１の可飽和吸収領
域１ａを変調する電気発振器２０をさらに設けたもので
ある。

【００６８】この電気発振器２０を用いて可飽和吸収領
域１ａに変調電圧を与えることにより、出力光としてモ
ード同期パルス光を発生させることができる。

【００６９】ここで、パルス光の発生機構について説明
する。

【００７０】可飽和吸収領域１ａに変調された逆バイア
ス電圧を加えれば、前述した例で述べた作用効果によ
り、ある波長における光の吸収特性が電圧に応じて変化
する。このことは、光変調器と同じ効果をもつ。

【００７１】そして、電気発振器２０の変調周波数を、
（１）式で表される周波数ｆとすることにより、本装置
で発生されるモードがそれぞれ同期し合い、結果として
周波数ｆのパルス光となる。このようなパルス光の発生
機構を強制モード同期法といい,容易にフーリエ変換限
界なパルス光を得られる手法である。

【００７２】このような構成の装置においては、直接半
導体レーザの利得を変調しないことから、チャープの少
ない、急峻な短パルス光が得られる。

【００７３】［第４の例］次に、本発明の第４の実施の
形態を、図７に基づいて説明する。なお、前述した各例
と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を
付す。

【００７４】本例では、半導体レーザ１のレーザ光１０
０とは異なる波長に設定されたレーザ光を出力するパル
スレーザ３０をさらに設けたものである。また、パルス
レーザ３０と半導体レーザ１との間に、分波器３１を配
置した。

【００７５】可飽和吸収領域１ａは、入力される光強度
が強くなると、光吸収特性が飽和し、光が透過するよう
になる。

【００７６】そこで、外部共振器レーザの外部から、別
のパルスレーザ３０を用いて別のレーザ光４０を入射す
ることにより、可飽和吸収領域１ａでの光吸収が飽和さ
れ、半導体レーザ１内で発生した光は可飽和吸収領域１
ａを透過する。しかし、外部からレーザ光４０が入射さ
れない場合には、半導体レーザ１内で発生した光は可飽
和吸収領域１ａで吸収され、外部に透過しない。従っ
て、外部からのレーザ光４０をオン／オフすることによ
り、半導体レーザ１内で発生した光は変調されて出力さ
れることになる。

【００７７】そして、本装置の外部から、前述した
（１）式で表される繰り返し周波数ｆのパルス光を可飽
和吸収領域１ａへ入射することにより、入力されたパル
ス光と同期して本装置を変調したことになる。このよう
な処理は、前述した電気発振器２０を用いて可飽和吸収
領域１ａを変調した場合と同様な効果を得ることができ
る。

【００７８】その結果、外部からのパルス光と時間的に
同期した、繰り返し周波数ｆの基本モード同期のパルス
光が、強制モード同期により得られる。

【００７９】なお、パルスレーザの発振波長は、本装置
の発振波長と異なり、かつ可飽和吸収領域１ａの吸収波
長帯になければならない。

【００８０】［第５の例］次に、本発明の第５の実施の
形態を、図８に基づいて説明する。なお、前述した各例
と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を
付す。

【００８１】本例では、２つの１／４波長板５０を、波
長可変光バンドパスフィルタ３を挟む前後の光路上にさ
らに配設したものである。

【００８２】１／４波長板５０を通過した光は、偏波面
が４５度回転する。半導体レーザ１から出射された光
が、波長可変光バンドパスフィルタ３で反射されて再び
半導体レーザ１に戻ってきた場合、１／４波長板５０を
２回通過したことになるので、半導体レーザ１には元の
光と偏波面が９０度回転して戻ってくる。この場合、戻
り光は半導体レーザ１には結合しないので、波長可変光
バンドパスフィルタ３での反射の影響は無視できる。

【００８３】一方、半導体レーザ１から出射された光
が、反射鏡２で反射されて再び半導体レーザ１に戻って
きた場合、１／４波長板５０を４回通過したことになる
ので、半導体レーザ１には、元の光と偏波面が１８０度
回転戻ってくる。この場合は、半導体レーザに結合する
ことができる。

【００８４】従って、外部共振器領域内における波長可
変光バンドパスフィルタ３からの反射は、無視できるた
め、波長可変光バンドパスフィルタ３を傾けて外部共振
器領域に挿入する必要はない。

【００８５】その結果、より狭い外部共振器間隔が実現
できるため、非常に高い繰り返しのパルス光を基本モー
ド同期において得ることができる。しかも、波長可変光
バンドパスフィルタ３を光軸に対して傾けて配置する必
要がないため、光軸上での部品の組み付け調整が容易に
なる利点もある。

【００８６】ここで、具体的な例を挙げて説明する。

【００８７】図８において、波長可変光バンドパスフィ
ルタ３を４０度傾けた場合、この光フィルタを外部共振
器内に配置するために、 ｋ＝２ｒ＊ｔａｎθ …（５） で表される空間を必要とする。

【００８８】ｒ＝０．５ｍｍであるので、ｋ＝０．８４
ｍｍの長さが必要となる。

【００８９】一方、１／４波長板５０は、数１０μmの
ものが実現されている。例えば、ポリイミドを材料とし
た波長１．５５μmの１／４波長板５０で、厚さ１５μm
以下というものが実現されている。

【００９０】このような１／４波長板５０を２枚用いる
と、ポリイミドの屈折率を考慮しても、波長可変光バン
ドパスフィルタ３を傾けて反射戻り光を避けた場合の
０．８４ｍｍよりも短い外部共振器長が実現できる。

【００９１】このように波長可変パルスレーザにおい
て、２つの１／４波長板５０を波長可変光バンドパスフ
ィルタ３を挟む構成としたことによって、より高い繰り
返し周期のパルス光を発生することが可能となる。

【００９２】［比較例］次に、本発明に係る装置を、従
来例と比較した例を、図９に基づいて説明する。

【００９３】図９は、光通信分野（レーザ光波長帯域１
５５０ｎm）において、外部共振器型の波長可変パルス
レーザを、従来の装置と基本モード同期で比較したもの
である。なお、横軸はパルス光繰り返し周波数ｆ（Ｈ
ｚ）、縦軸はパルス幅（ｐｓ）を示す。

【００９４】領域Ａは、従来の装置に対応した特性領域
を示す。領域Ｂは、本発明に係る外部共振器型の波長可
変パルスレーザに対応した特性領域を示す。

【００９５】領域Ａ、領域Ｂを比較してわかるように、
基本モード同期において、パルス幅を下限値で比較する
と、従来例では２０ｐｓ（領域Ａ）であるのに対して、
本発明では１ｐｓ（領域Ｂ）まで減少できる。

【００９６】また、パルス光の繰り返し周波数ｆを上限
値で比較すると、従来例では１０ＧＨｚ（領域Ａ）であ
るのに対して、本発明では４０ＧＨｚ（領域Ｂ）まで拡
大できる。

【００９７】この他に、図示しないが、波長可変幅を比
較すると、従来例と同等若しくはそれ以上で、波長帯域
１５５０ｎｍに対して５０ｎｍ以上の波長可変幅が得ら
れる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可飽和吸収領域を一端面に有する半導体レーザの他方の
端面からレーザ光を出力し、外部共振部を構成する反射
鏡、光線の通過位置に応じて透過波長が異なる波長可変
光バンドパスフィルタとを介して、再度半導体レーザに
帰還させ、可飽和吸収領域側の端面から出力光であるパ
ルス光を出力するようにしたので、チャープのない、フ
ーリエ変換限界なパルス光を発生することができ、これ
により、低ノイズで出力特性に優れた波長可変パルスレ
ーザを作製することができる。

【００９９】また、本発明によれば、２つの１／４波長
板が、波長可変光バンドパスフィルタを挟む構成とした
ので、高い繰り返し周波数のパルス光を発生することが
でき、これにより、一段と高い繰り返し周波数のパルス
光を発生させ、より優れた出力特性を得ると共に、光学
部品の組み付け調整を簡略化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である、外部共振器
型の波長可変レーザ装置としての波長可変パルスレーザ
を示す構成図である。

【図２】可飽和吸収領域の光吸収特性を示す特性図であ
る。

【図３】可飽和吸収領域を有する半導体レーザの構成例
を示す断面図である。

【図４】波長可変パルスレーザにおいて、反射戻り光が
半導体レーザに戻らないようにするための計算例を示す
説明図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態である、外部共振器
型の波長可変レーザ装置を示す構成図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態である、外部共振器
型の波長可変レーザ装置を示す構成図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態である、外部共振器
型の波長可変レーザ装置を示す構成図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態である、外部共振器
型の波長可変レーザ装置を示す構成図である。

【図９】本発明の波長可変レーザ装置の出力特性を従来
と比較して示す説明図である。

【図１０】従来のファイバリンクレーザの構成例を示す
ブロック図である。

【図１１】従来の外部共振器型の半導体レーザの構成例
を示すブロック図である。

【図１２】従来の波長可変パルスレーザの構成例を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ １ａ 可飽和吸収領域 １ｂ 反射防止膜 ２ 反射鏡 ３ 波長可変光バンドパスフィルタ ４ レンズ ２０ 電気発振器 ３０ パルスレーザ ５０ １／４波長板 １００ レーザ光

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部共振器型の半導体レーザを用いてパ
   ルス光を発生させる装置であって、 一方の端面に可飽和吸収領域を有する半導体レーザと、 前記可飽和吸収領域が形成された端面とは異なる他方の
   端面から出力されるレーザ光を当該他方の端面に帰還さ
   せる光反射手段と、 前記半導体レーザと前記光反射手段との間の光路上に可
   動自在に設けられ、レーザ光の通過位置によって透過波
   長が異なる光バンドパスフィルタとを具え、 前記半導体レーザの前記他方の端面から出力したレーザ
   光を前記光反射手段に導いて反射させ、該反射したレー
   ザ光を前記他方の端面に戻し、さらに前記可飽和吸収領
   域が形成された前記一方の端面から前記パルス光を出力
   させるに際して、前記光バンドパスフィルタを可動して
   発振波長を可変することを特徴とする波長可変レーザ装
   置。
2. 【請求項２】 外部共振器型の半導体レーザを用いてパ
   ルス光を発生させる装置であって、 一方の端面に可飽和吸収領域を有する半導体レーザと、 前記可飽和吸収領域が形成された端面とは異なる他方の
   端面から出力されるレーザ光を当該他方の端面に帰還さ
   せる光反射手段と、 前記半導体レーザと前記光反射手段との間の光路上に直
   交してかつ可動自在に設けられ、レーザ光の通過位置に
   よって透過波長が異なる光バンドパスフィルタと、 前記光バンドパスフィルタを挟んだ前後の光路上に設け
   られた１／４波長板とを具え、 前記半導体レーザの前記他方の端面から出力されたレー
   ザ光を前記光反射手段に導いて反射させ、該反射したレ
   ーザ光を前記他方の端面に戻し、さらに前記可飽和吸収
   領域が形成された前記一方の端面から前記パルス光を出
   力させるに際して、前記光バンドパスフィルタを可動し
   て発振波長を可変することを特徴とする波長可変レーザ
   装置。
3. 【請求項３】 前記光バンドパスフィルタは、前記他方
   の端面から出力されるレーザ光に対して透明な基板上に
   形成された誘電体多層膜を有し、該誘電体多層膜は、前
   記基板の１点を軸として回転するときの見込み角に応じ
   て透過波長が異なり、 当該光バンドパスフィルタの可動は、前記軸を基点とし
   た回転であることを特徴とする請求項１又は２記載の波
   長可変レーザ装置。
4. 【請求項４】 電気発振器を用いて、前記可飽和吸収領
   域を変調することにより、前記出力光としてモード同期
   パルス光を発生させることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれかに記載の波長可変レーザ装置。
5. 【請求項５】 前記半導体レーザのレーザ光とは異なる
   波長のレーザ光を出力するパルスレーザを用いて、該異
   なる波長のレーザ光を前記可飽和吸収領域に入射するこ
   とにより、前記出力光としてモード同期パルス光を発生
   させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載の波長可変レーザ装置。