JPH01259588A - Variable finesse type fabry-perot interferometer and oscillation frequency stabilization thereby - Google Patents

Variable finesse type fabry-perot interferometer and oscillation frequency stabilization thereby

Info

Publication number
JPH01259588A
JPH01259588A JP8763088A JP8763088A JPH01259588A JP H01259588 A JPH01259588 A JP H01259588A JP 8763088 A JP8763088 A JP 8763088A JP 8763088 A JP8763088 A JP 8763088A JP H01259588 A JPH01259588 A JP H01259588A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
finesse
faraday rotator
light
perot interferometer
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.)
Pending
Application number
JP8763088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Onaka
寛 尾中
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 JP8763088A priority Critical patent/JPH01259588A/en
Publication of JPH01259588A publication Critical patent/JPH01259588A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve frequency stability and broaden a linewidth on a frequency axis when the frequency is stabilized, by providing Q varying means interposed between a pair of reflecting mirrors with a polarizer, a Faraday rotator, and means for applying an arbitrarily determined magnetic field to the Faraday rotator. CONSTITUTION:An interferometer comprises a pair of reflecting mirrors 1, 2 and Q value varying means interposed therebetween. The Q varying means includes a polarizer 3, a Faraday rotator 4, and means 5 for applying an arbitrarily determined magnetic field to the Faraday rotator 4. When controlling the oscillation frequency of semiconductor laser 6 so that it will coincide with the frequency that provides a peak intensity 9 or a predetermined intensity 10 of the transmission spectrum of the finesse type Fabry-Perot interferometer, a relatively small finesse 11 is first used, and a relatively large finesse 12 is then used. Accordingly, a broadened linewidth can be achieved on a frequency axis, whereby a high frequency stability can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 目     次 慨   要  ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 
・ ・ ・  2頁産業上の利用分野 ・・・・・・・
・ 3頁従来の技術 ・・・・・・・・・・・ 4頁発
明が解決しようとする課題 ・・・ 9頁課題を解決す
るための手段 ・・・・10頁作   用  ・ ・ 
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 12頁実 
 施  例  ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 
・ ・ 14頁発明の効果 ・・・・・・・・・・・2
2頁概要 フィネス可変型ファブリペロ干渉計及びそれを使用した
半導体レーザの発振周波数安定化方法に関し、 周波数安定度を高めること、及び周波数安定化を行うと
きの周波数軸上の引込幅を拡げることを目的とし、 一対の反射鏡と、これらの間に介挿されたQ値可変手段
とから構成し、上記Q値可変手役は偏光子とファラデー
回転子と該ファラデー回転子に任意の磁界を印加する手
段とから構成する。
[Detailed description of the invention] Table of contents Summary ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ 2 pages Industrial application fields ・・・・・・・
・Page 3: Prior art ・・・Page 4: Problem to be solved by the invention ・Page 9: Means for solving the problem ・・Page 10: Effects ・・
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 12 pages actual
Example ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ Page 14 Effects of the invention ・・・・・・・・・・・・2
2 page summary Concerning a finesse variable Fabry-Perot interferometer and a method for stabilizing the oscillation frequency of a semiconductor laser using the same, the purpose is to increase the frequency stability and expand the pull-in width on the frequency axis when performing frequency stabilization. It is composed of a pair of reflecting mirrors and a Q value variable means inserted between them, and the Q value variable means applies an arbitrary magnetic field to a polarizer, a Faraday rotator, and the Faraday rotator. It consists of means.

産業上の利用分野 本発明はフィネス可変型ファブリペロ干渉計及びそれを
使用した半導体レーザの発振周波数安定化方法に関する
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a variable finesse Fabry-Perot interferometer and a method for stabilizing the oscillation frequency of a semiconductor laser using the same.

光ファイバを伝送路とする光通信又は光伝送の分野にお
いて、単一伝送路当たりの伝送容量を増大するためには
、波長分割多重(WDM)伝送方式が有効である。近年
、DFBレーザ等の狭線幅な単一縦モードスペクトルを
有する半導体レーザ(LD)が開発されたことに伴い、
高密度なWDM伝送が可能となった。高密度化を進め波
長間隔がIA以下になると、波長間隔を周波数間隔とし
てとらえた方が理解しやすいので、本願明細書中では光
信号を数GH2乃至数十GHzの周波数間隔で多重化し
て伝送する方式を特に光周波数分割多重(光FDM)伝
送方式と称することにする。この方式の実施に際して送
信側光源に要求されることは、前述したように発振スペ
クトルが狭線幅な単−縦モードであること及びその中心
周波数が経時的に安定していることである。本発明はこ
れらのうち後者の要求に応するものである。
In the field of optical communications or optical transmission using optical fibers as transmission paths, wavelength division multiplexing (WDM) transmission systems are effective in increasing the transmission capacity per single transmission path. In recent years, with the development of semiconductor lasers (LD) with narrow linewidth single longitudinal mode spectra such as DFB lasers,
High-density WDM transmission is now possible. As density increases and the wavelength spacing becomes less than IA, it is easier to understand the wavelength spacing as a frequency spacing, so in this specification, optical signals are multiplexed and transmitted at frequency spacings of several GHz to several tens of GHz. This method will be particularly referred to as an optical frequency division multiplexing (optical FDM) transmission method. When implementing this method, the transmitting light source is required to have an oscillation spectrum in a single longitudinal mode with a narrow linewidth and to have a stable center frequency over time, as described above. The present invention meets the latter of these requirements.

従来の技術 第8図は光FDM伝送方式の説明図である。光送信14
31−a、b、c、・・・から出力された周波数がそれ
ぞれf、、  rb、  f、、、・・・の出射光は、
合成されて光伝送路82に送出される。光伝送路82に
より伝送された光FDM信号光は、光タップ83.84
によって分岐されて複数の端末の光受信機85.86.
・・・で受信される。
BACKGROUND ART FIG. 8 is an explanatory diagram of an optical FDM transmission system. Optical transmission 14
31-The output lights of frequencies f,, rb, f,,... are output from 31-a, b, c,..., respectively.
The signals are combined and sent to the optical transmission line 82. The optical FDM signal light transmitted through the optical transmission line 82 is transmitted through optical taps 83 and 84.
optical receivers 85, 86 .
... is received.

第9図は一般的な光受信機の構成側説明図であって、(
a)はコヒーレント光通信方式におけるヘテロゲイン又
はホモダイン検波方式、ら)は通常の直接検波方式を示
すものである。(a)において光伝送路91により伝送
された光FDM信号光及び局部発振光源92からの局部
発振光は、混合器93で混合されてフォトダイオード等
の光検波器94に入射される。このとき、各光FDM信
号光の信号成分は、光検波器94の二乗特性によって各
信号光の周波数と局部発振光の周波数との差の周波数(
例えば数GHz)の中間周波信号くベテロダイン検波の
場合)として取り出されるから、適当な帯域フィルタ9
5によってそれぞれの多重信号成分に分離することがで
きるものである。この方式によれば、受信感度の向上を
期待できるので、光伝送路における中継間隔の拡大もし
くは中継器数の削減又は分岐数の増大が可能となるばか
りでなく、高密度な周波数多重が期待できるので、光伝
送路を経済的に構成することが可能となる。一方、ら)
において、光伝送路101により伝送された光FDM信
号光は、高精度な光分波器102によって光の段階でそ
れぞれの信号光に分離され、分離された信号光は、それ
ぞれ受光素子103−a、b。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the configuration side of a general optical receiver, (
A) shows a heterogain or homodyne detection method in a coherent optical communication system, and et al. shows a normal direct detection method. In (a), the optical FDM signal light transmitted through the optical transmission line 91 and the local oscillation light from the local oscillation light source 92 are mixed by a mixer 93 and input to a photodetector 94 such as a photodiode. At this time, the signal component of each optical FDM signal light has a frequency (
For example, since it is extracted as an intermediate frequency signal (in the case of veterodyne detection) of several GHz), an appropriate bandpass filter 9 is used.
5 can be separated into respective multiplex signal components. According to this method, it is expected that receiving sensitivity will improve, so it will not only be possible to increase the repeater interval, reduce the number of repeaters, or increase the number of branches in the optical transmission line, but also enable high-density frequency multiplexing. Therefore, it becomes possible to economically configure the optical transmission line. On the other hand, et al.
, the optical FDM signal light transmitted by the optical transmission line 101 is separated into respective signal lights at the optical stage by a high-precision optical demultiplexer 102, and the separated signal lights are each sent to a light receiving element 103-a. ,b.

C1・・・及び電気回路IQ4−a、b、c、・・・に
よって各電気的な信号成分に変換される。この方式はそ
のまま通常の強度変調方式に適用することができ、光伝
送路の経済的な構成が可能になるものである。
C1 . . . and electric circuits IQ4-a, b, c, . . . convert it into each electrical signal component. This method can be applied as is to a normal intensity modulation method, making it possible to economically construct an optical transmission line.

これらの各種受信方式に対応して送信側において強度変
調、その他の変調を行う場合、例えばマスク局において
は光源の発振周波数が絶対的に安定化されていることが
要求され、例えばスレーブ局においては各光源の発振周
波数が相対的に安定化されていることが要求される。絶
対的な周波数安定化を行うには原子又は分子の吸収線等
を用いるのが有効であり、相対的な周波数安定化を行う
にはファブリペロ干渉計及びマツハツエンダ干渉計等の
周波数軸上で周期的に共振を生じるような干渉計を用い
るのが有効である。以下、ファブリペロ干渉計を用いた
周波数安定化方法を説明する。
When performing intensity modulation or other modulation on the transmitting side in response to these various reception methods, for example, in a mask station, it is required that the oscillation frequency of the light source is absolutely stabilized, and for example, in a slave station, It is required that the oscillation frequency of each light source be relatively stabilized. For absolute frequency stabilization, it is effective to use atomic or molecular absorption lines, etc. For relative frequency stabilization, it is effective to use periodic methods on the frequency axis such as Fabry-Perot interferometers and Matsuhatsu Enda interferometers. It is effective to use an interferometer that generates resonance. A frequency stabilization method using a Fabry-Perot interferometer will be described below.

第1O図は従来のLDの発振周波数安定化装置の一例を
示すブロック図である。バイアス回路120により駆動
されるLDlllの出射光は、光カプラ112で概略二
等分されて、一方は直接第1の受光器113に入射され
、他方はファブリペロ干渉計114を介して第2の受光
器115に入射される。第1及び第2の受光器113.
115の出力は除算器116に入力され、その出力電圧
Voは、比較器118において基準電源117からの電
圧出力Vsと比較される。そして、比較器118の出力
信号に基づいて制御回路119によりLD112の駆動
電流がフィードバック制御(例えばPID制御)される
FIG. 1O is a block diagram showing an example of a conventional LD oscillation frequency stabilizing device. The light emitted from the LDll driven by the bias circuit 120 is roughly divided into two parts by the optical coupler 112, one part is directly input to the first light receiver 113, and the other part is sent to the second light receiver via the Fabry-Perot interferometer 114. The light is input to the device 115. First and second light receivers 113.
The output of 115 is input to divider 116, and its output voltage Vo is compared with voltage output Vs from reference power supply 117 in comparator 118. Then, based on the output signal of the comparator 118, the control circuit 119 performs feedback control (for example, PID control) of the drive current of the LD 112.

第11図は除算器の出力V。とLDIIIの発振周波数
との関係を示すグラフである。この共振スペクトルは、
ファブリペロ干渉計114の温度等を一定に保つことに
より、極めて再現性良く得ることができるから、スペク
トルピークの肩Pに安定化すべく基準電源117の電圧
出力Vsを設定することにより、LDIIIの発振周波
数をVsに対応したfsに安定化することができる。
FIG. 11 shows the output V of the divider. It is a graph which shows the relationship between and the oscillation frequency of LDIII. This resonance spectrum is
By keeping the temperature, etc. of the Fabry-Perot interferometer 114 constant, the oscillation frequency of LDIII can be obtained with extremely high reproducibility. can be stabilized to fs corresponding to Vs.

第12図は従来の他の周波数安定化装置のブロック図で
あって、ここではファブリペロ干渉計の透過スペクトル
のピークにLDの発振周波数を安定化するようにしてい
る。LD131の出射光は、機械的に共振器長が振動す
るように構成されたファブリペロ干渉計132を透過し
て受光器133で受光され、その受光出力はロックイン
アンプ136に人力される。134は低周波発振器13
5の出力に基づいてファブリペロ干渉計132を機械的
に振動させるためのコントローラである。ロックインア
ンプ136では、受光強度変化が低周波発振器135の
分岐出力により同期検波され、その検波出力に基づいた
制御回路137の動作により、バイアス回路138が例
えばPID制御されるようになっている。
FIG. 12 is a block diagram of another conventional frequency stabilizing device, in which the oscillation frequency of the LD is stabilized at the peak of the transmission spectrum of the Fabry-Perot interferometer. The light emitted from the LD 131 passes through a Fabry-Perot interferometer 132 configured to mechanically vibrate the resonator length, and is received by a light receiver 133 , and the light receiving output is input to a lock-in amplifier 136 . 134 is a low frequency oscillator 13
This is a controller for mechanically vibrating the Fabry-Perot interferometer 132 based on the output of the Fabry-Perot interferometer 132. In the lock-in amplifier 136, the change in received light intensity is synchronously detected by the branched output of the low frequency oscillator 135, and the bias circuit 138 is controlled, for example, by PID, by the operation of the control circuit 137 based on the detected output.

第13図において、141で示されるのは、ファブリペ
ロ干渉計132の透過スペクトルであり、142で示さ
れるのはその一次微分曲線、即ちロックインアンプ13
6の出力特性である。このように、共振器長を低周波振
動させると共に、同期検波を行うことにより、−次微分
曲線142のリニアな部分を用いて周波数弁別を行うこ
とができるから、LD131の発振周波数をフィードバ
ック制御することができるものである。
In FIG. 13, 141 is the transmission spectrum of the Fabry-Perot interferometer 132, and 142 is its first-order differential curve, that is, the lock-in amplifier 13.
6 output characteristics. In this way, by vibrating the resonator length at a low frequency and performing synchronous detection, frequency discrimination can be performed using the linear part of the -th order differential curve 142, so the oscillation frequency of the LD 131 can be feedback-controlled. It is something that can be done.

発明が解決しようとする課題 第14図は、ファブリペロ干渉計の透過強度と周波数と
の関係を、ファブリペロ干渉計の反射率をパラメータと
して示したものである。透過スペクトル151a、b、
cはこの順で反射率が高くなった時のものであり、反射
率が高くなるにしたがってスペクトルピークが鋭くなっ
ていることが明らかである。ここで、スペクトルピーク
の鋭さを表すフィネスFは、 F= (FSR)/W と表される。FSRは隣合うスペクトルピークの周波数
間隔であり、この干渉計の自由空間長に相当している。
Problems to be Solved by the Invention FIG. 14 shows the relationship between the transmitted intensity and frequency of a Fabry-Perot interferometer using the reflectance of the Fabry-Perot interferometer as a parameter. Transmission spectra 151a, b,
c is the value when the reflectance increases in this order, and it is clear that the spectrum peak becomes sharper as the reflectance increases. Here, the finesse F representing the sharpness of the spectral peak is expressed as F=(FSR)/W. FSR is the frequency interval between adjacent spectral peaks and corresponds to the free space length of this interferometer.

又、Wはスペクトルピークの半値幅に相当している。Further, W corresponds to the half width of the spectral peak.

ところで、第10図及び第12図に示される周波数安定
化方法(装置)においては、当然のことながらフィネス
が大きいほど周波数安定度が高いことが、制御の態様か
ら明らかである。しかしながら、フィネスが大きいと、
フリーランニングしているLDの周波数安定化を行う場
合に周波数軸上の引込幅が狭く調整作業が困難であり、
また、周波数安定化が行われている場合に突発的な周波
数変動によりロックが外れることがあるという問題があ
った。従って従来は、低い周波数安定度を許容して引込
幅の拡大を図るか、狭い引込幅を許容して周波数安定度
の向上を図るかのいずれか一方を選択する必要があった
By the way, in the frequency stabilization method (apparatus) shown in FIGS. 10 and 12, it is obvious from the control mode that the larger the finesse, the higher the frequency stability. However, if finesse is large,
When stabilizing the frequency of a free-running LD, the pull-in width on the frequency axis is narrow and adjustment work is difficult.
Further, there is a problem in that when frequency stabilization is performed, lock may be lost due to sudden frequency fluctuations. Therefore, in the past, it was necessary to select either one of allowing a low frequency stability to expand the pull-in width, or allowing a narrow pull-in width to improve the frequency stability.

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、周
波数安定度を高めること、及び周波数安定化を行うとき
の周波数軸上の引込幅を拡げることを満足することを目
的としている。
The present invention was created in view of these circumstances, and aims to satisfy the requirements of increasing frequency stability and widening the pull-in width on the frequency axis when performing frequency stabilization.

課題を解決するための手段 第1図は本発明の原理図である。Means to solve problems FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present invention.

フィネス可変型ファブリペロ干渉計は、同図(a)に示
すように、一対の反射鏡1,2と、これらの間に介挿さ
れたQ値可変手段とから構成され、上記Q値可変手段は
偏光子3とファラデー回転子4と該ファラデー回転子4
に任意の磁界を印加する手段5とから構成される。
The finesse variable Fabry-Perot interferometer, as shown in FIG. Polarizer 3, Faraday rotator 4, and Faraday rotator 4
and means 5 for applying an arbitrary magnetic field to the magnetic field.

このフィネス可変型ファブリペロ干渉計を使用して半導
体レーザの発振周波数を安定化する場合には、同図(b
)に示すように、半導体レーザ6からの光を上記フィネ
ス可変型ファブリペロ干渉計に透過させて受光器7で受
光してお(。
When using this variable finesse Fabry-Perot interferometer to stabilize the oscillation frequency of a semiconductor laser,
As shown in ), the light from the semiconductor laser 6 is transmitted through the variable finesse Fabry-Perot interferometer and received by the light receiver 7 ( ).

そして、上記半導体レーザ6の発振周波数が、同図(C
)に示すように、上記フィネス可変型ファブリペロ干渉
計の透過スペクトル8のピーク強度9又は所定強度10
を与える周波数に一致するように制御するに際して、同
図(d)に示すように、先ず比較的小さなフィネス11
にて上記制御を行い、次に比較的大きなフィネス12に
て上記制御を行うようにする。
The oscillation frequency of the semiconductor laser 6 is shown in the same figure (C
), the peak intensity 9 or the predetermined intensity 10 of the transmission spectrum 8 of the finesse variable Fabry-Perot interferometer is
When performing control to match the frequency that gives
The above control is performed at , and then the above control is performed at relatively large finesse 12 .

なお、同図(b)においては、フィネス可変型ファブリ
ペロ干渉計の入射光と同一方向に出射される光を受光器
7により受光しているが如く図示されているが、本発明
はこの図面に限定されず、入射光と反対方向に出射した
光を例えば光サーキュレータを介して受光するように構
成してもよく、この場合にも受光した光を干渉計の透過
光と称することにする。
Although FIG. 7B shows the light receiver 7 receiving light emitted in the same direction as the incident light of the variable finesse Fabry-Perot interferometer, the present invention is not limited to this drawing. The present invention is not limited to this, and the configuration may be such that the light emitted in the opposite direction to the incident light is received via, for example, an optical circulator, and in this case as well, the received light will be referred to as transmitted light of the interferometer.

作   用 いま、第1図(a)において、ファラデー回転子4に印
加する任意の磁界がOであるとすると、この干渉計を共
振器としてみたときのQ値は、偏光子3、ファラデー回
転子4及びこれらと反射鏡1゜2間に介在する光学媒質
の透過率並びに共振器光路長により決定され、その値は
装置の構成条件によって定まる一定値である。ファラデ
ー回転子4に0でない磁界を印加すると、この磁界に応
じてファラデー回転子4を透過する光の偏波面が回転す
るから、偏光子3において共振器光軸と異なる方向に除
去される光量が上記印加磁界0のときのものと異なるも
のとなり、これに伴い偏光子3の見かけ上の透過率が変
化したことになる。偏光子3の透過率が変化すると、こ
の共振器のQ値が変化し、即ち等価的には反射鏡1又は
2の反射率が変化したことになり、透過スペクトルのフ
ィネスが変化するものである。尚、ファラデー回転子4
の印加磁界の変化によりフィネスを変化させているのは
、機械的動作なしに所望のフィネスを得るためであり、
また、迅速なフィネスの変化を可能とするためである。
Function Now, in FIG. 1(a), if the arbitrary magnetic field applied to the Faraday rotator 4 is O, then the Q value when this interferometer is viewed as a resonator is the polarizer 3 and the Faraday rotator. 4 and the transmittance of the optical medium interposed between these and the reflecting mirror 1.degree. 2, and the resonator optical path length, and its value is a constant value determined by the configuration conditions of the apparatus. When a non-zero magnetic field is applied to the Faraday rotator 4, the plane of polarization of light transmitted through the Faraday rotator 4 rotates in accordance with this magnetic field, so the amount of light removed in the polarizer 3 in a direction different from the resonator optical axis increases. The result is different from that when the applied magnetic field is 0, and the apparent transmittance of the polarizer 3 has changed accordingly. When the transmittance of the polarizer 3 changes, the Q value of this resonator changes, which equivalently means that the reflectance of the reflecting mirror 1 or 2 changes, and the finesse of the transmission spectrum changes. . Furthermore, Faraday rotator 4
The reason why the finesse is changed by changing the applied magnetic field is to obtain the desired finesse without mechanical movement.
This is also to enable quick changes in finesse.

第1図(b)〜(d)に示される発振周波数安定化方法
において、半導体レーザの発振周波数が透過スペクトル
のピーク強度又は所定強度を与える周波数に一致するよ
うに制御する、としているのは、同期検波を用いて発振
周波数がピーク強度を与える周波数に一致するように制
御する第12図の制御方法又は基準電源を用いて発振周
波数が所定強度を与える周波数に一致するように制御す
る第10図の制御方法を想定しているからである。いず
れの制御方法によっても、フィネス可変型ファブリペロ
干渉計を使用して比較的小さなフィネスにて周波数安定
化を行うことにより、周波数軸上での広い引込幅が達成
され、比較的大きなフィネスにて周波数安定化を行うこ
とにより、高い周波数安定度を得ることができる。
In the oscillation frequency stabilization method shown in FIGS. 1(b) to 1(d), the oscillation frequency of the semiconductor laser is controlled to match the peak intensity of the transmission spectrum or the frequency that gives a predetermined intensity. The control method shown in Fig. 12 in which the oscillation frequency is controlled to match the frequency that provides the peak intensity using synchronous detection, or the control method shown in Fig. 10 that uses the reference power source to control the oscillation frequency to match the frequency that provides the predetermined intensity. This is because the control method is assumed. Regardless of the control method, by stabilizing the frequency with a relatively small finesse using a variable finesse Fabry-Perot interferometer, a wide pull-in width on the frequency axis is achieved, and the frequency is stabilized with a relatively large finesse. By performing stabilization, high frequency stability can be obtained.

実  施  例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。Example Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

なお、全図を通じて同一の符号は同一の部材を示すもの
とする。
Note that the same reference numerals indicate the same members throughout the drawings.

第2図は本発明の実施例を示すフィネス可変型ファブリ
ペロ干渉計の構成図であり、入射光の方向と同一の方向
に干渉光を取り出すようにしたものである。21.27
は共振器構造となるように互いに対向配置された高反射
率ミラーであり、これらの間には、入射光の伝播方向に
偏光分離プリズム22及びファラデー回転子29がこの
順で設けられている。26はファラデー回転子29の透
過光軸方向に任意の磁界を印加するための電磁石であり
、例えばファラデー回転子29の周囲にコイルを巻回し
て構成されている。偏光分離プリズム22は、三角柱プ
リズム23.24の斜面間に偏光分離膜25を介在させ
て構成されており、共振器光軸方向に伝播してきた光の
うち紙面に平行な偏波面を有する偏光成分(偏光分離膜
25に対するP波成分)についてはこれを共振器光軸方
向に透過し、紙面に垂直な偏波面を有する偏光成分(偏
光分離膜25に対するS波成分)についてはこれを共振
器光軸方向とは異なる方向(図中の点線方向〉に反射す
るように機能する。高反射率ミラー21を介して入射さ
れる光は通常LDからの光であり、LDからの光はほぼ
直線偏光と見なすことができるから、その偏波面を紙面
と平行にしておくことにより、偏光分離プリズム22の
共振器光軸方向の実質的な透過率を高めることができ、
その結果この干渉計のフィネス可変範囲における最大フ
ィネスを大きくすることができる。
FIG. 2 is a configuration diagram of a variable finesse Fabry-Perot interferometer showing an embodiment of the present invention, in which interference light is extracted in the same direction as the direction of incident light. 21.27
are high reflectivity mirrors arranged to face each other so as to form a resonator structure, and a polarization splitting prism 22 and a Faraday rotator 29 are provided in this order in the propagation direction of the incident light between these mirrors. Reference numeral 26 denotes an electromagnet for applying an arbitrary magnetic field in the direction of the transmission optical axis of the Faraday rotator 29, and is constructed by winding a coil around the Faraday rotator 29, for example. The polarization separation prism 22 is configured by interposing a polarization separation film 25 between the slopes of triangular prisms 23 and 24, and separates the polarization component having a plane of polarization parallel to the plane of the paper out of the light propagating in the optical axis direction of the resonator. The P-wave component (to the polarization separation film 25) is transmitted in the direction of the optical axis of the resonator, and the polarization component (S-wave component to the polarization separation film 25) having a plane of polarization perpendicular to the plane of the paper is transmitted to the resonator light. It functions to reflect in a direction different from the axial direction (dotted line direction in the figure).The light incident through the high reflectivity mirror 21 is usually light from the LD, and the light from the LD is almost linearly polarized light. Therefore, by making the plane of polarization parallel to the paper plane, the substantial transmittance of the polarization separation prism 22 in the resonator optical axis direction can be increased.
As a result, the maximum finesse in the finesse variable range of this interferometer can be increased.

上記の如く入射光の偏波面が設定されているときに、電
磁石26に通電してYIG (、イツトリウム−鉄−ガ
ーネット)等からなるファラデー回転子29に旋光作用
を付与すると、ファラデー回転子29を往復透過する光
の偏波面は適当に回転するから、偏光分離プリズム22
において共振器光軸と異なる方向に反射分離される光が
旋光角度に応じて生じる。その結果、共振器構造におけ
るQ値が低下し、等測的には高反射率ミラーの反射工が
低下したことになり、フィネスが小さくなる。
When the plane of polarization of the incident light is set as described above, when the electromagnet 26 is energized to impart optical rotation to the Faraday rotator 29 made of YIG (yttrium-iron-garnet), etc., the Faraday rotator 29 is rotated. Since the plane of polarization of the light that is transmitted back and forth is rotated appropriately, the polarization separation prism 22
In this case, light is reflected and separated in a direction different from the resonator optical axis depending on the optical rotation angle. As a result, the Q value in the resonator structure decreases, which means that the reflectivity of the high reflectivity mirror decreases isometrically, and the finesse decreases.

このときのフィネスの変化量は、ファラデー回転子29
の旋光角度に応じて決定されるので、電磁石26の通電
電流値をコントロールすることにより所要のフィネスを
設定することが可能となる。
The amount of change in finesse at this time is the Faraday rotator 29
Since the finesse is determined according to the angle of optical rotation of the electromagnet 26, the required finesse can be set by controlling the current value of the electromagnet 26.

第3図は、第2図に示される構成において高反射率ミラ
ー27を全反射ミラー28に置換した構成を示している
。このように共振器構造の入射側とその対向側とで反射
鏡の形態を異なるものとしても、全反射ミラー28で反
射して高反射率ミラー21を介して取り出されるこの干
渉計の透過光は、周波数軸上で周期的にピークが出現す
る透過スペクトルを伴い、そのスペクトルピークのフィ
ネスは第2図に示される実施例同様に電磁石26の通電
電流により可変することができる。
FIG. 3 shows a configuration in which the high reflectance mirror 27 in the configuration shown in FIG. 2 is replaced with a total reflection mirror 28. Even if the shape of the reflecting mirror is different between the incident side and the opposite side of the resonator structure, the transmitted light of this interferometer that is reflected by the total reflection mirror 28 and taken out via the high reflectance mirror 21 is , the transmission spectrum has a transmission spectrum in which peaks appear periodically on the frequency axis, and the finesse of the spectrum peak can be varied by the current flowing through the electromagnet 26, as in the embodiment shown in FIG.

第4図は、第2図に示される干渉計の各光学部品を一体
的に構成した例を示している。この例では、三角柱プリ
ズム32.33間に偏光分離膜34を介在させてなる偏
光分離プリズム31とファラデー回転子35とを一体的
に貼り合わせ、これらの両端面にそれぞれ高反射率ミラ
ー36.37を例えば蒸着により形成し、ファラデー回
転子35の周囲に電磁石38を配置して全体を構成して
いる。このような一体化構成によれば、共振器光路長を
精度よく一定に保つことが容易になると共に、各光学部
品間の光学媒質(空気等)の温度変化等による屈折率変
化を考慮する必要がなくなるので、容易に高い周波数安
定度を得ることができる。なお、この実施例では高反射
率ミラ一対を用いた共振器構造としているが、いずれか
一方を全反射ミラーとして第3図と同様の機能を得るよ
うにしてもよい。こうすることで、ファラデー回転子に
おける吸収による損失を無視することができないような
場合に、その吸収によりフィネス可変範囲における最大
フィネスが低下する恐れがなくなる。
FIG. 4 shows an example in which each optical component of the interferometer shown in FIG. 2 is integrally constructed. In this example, a polarization separation prism 31 with a polarization separation film 34 interposed between triangular prisms 32 and 33 and a Faraday rotator 35 are bonded together, and high reflectance mirrors 36 and 37 are attached to both end faces of these, respectively. is formed by, for example, vapor deposition, and an electromagnet 38 is arranged around a Faraday rotator 35 to constitute the entire structure. According to such an integrated configuration, it is easy to keep the resonator optical path length constant with high precision, and it is also necessary to take into account changes in the refractive index due to changes in temperature of the optical medium (air, etc.) between each optical component. , so high frequency stability can be easily obtained. Although this embodiment uses a resonator structure using a pair of high-reflectance mirrors, either one may be used as a total reflection mirror to obtain the same function as in FIG. 3. By doing this, even if the loss due to absorption in the Faraday rotator cannot be ignored, there is no possibility that the maximum finesse in the finesse variable range will decrease due to the absorption.

第2図乃至第4図の例においては、フィネス可変範囲に
おける最大フィネスを高めるために、入射光の偏波面が
偏光分離膜のP波成分の偏波面と一致するようにしてい
た。第5図はこの偏波面の設定を不要とした構成を示す
ものである。ここでは第3図の構成に加えて、偏光分離
膜25の入射光に対する反射光軸上にファラデー回転子
41及び全反射ミラー43を配置し、更にファラデー回
転子41に任意の磁界を印加するための電磁石42を設
けている。この構成によれば、偏光分離膜25の透過光
と反射光が相互に補償しあうので、干渉計入射光の偏波
面によらず安定したフィネスを得ることが可能となる。
In the examples shown in FIGS. 2 to 4, in order to increase the maximum finesse in the finesse variable range, the plane of polarization of the incident light is made to match the plane of polarization of the P-wave component of the polarization separation film. FIG. 5 shows a configuration that does not require setting this polarization plane. In addition to the configuration shown in FIG. 3, here, a Faraday rotator 41 and a total reflection mirror 43 are arranged on the optical axis of reflection of the incident light of the polarization separation film 25, and an arbitrary magnetic field is applied to the Faraday rotator 41. An electromagnet 42 is provided. According to this configuration, since the transmitted light and the reflected light of the polarization separation film 25 mutually compensate, it is possible to obtain stable finesse regardless of the polarization plane of the interferometer incident light.

フィネスの偏波面依存性がなくなることにより、この干
渉計を光源と光学的に接続するための光ファイバとして
定偏波ファイバを用いる必要がなくなる。なお、安定し
た透過スペクトル波形を得るために、偏光分離膜25の
透過光軸における共振器長と反射光軸における共振器長
とが一致していることが望ましい。
By eliminating the polarization plane dependence of finesse, it is no longer necessary to use a polarization constant fiber as an optical fiber for optically connecting this interferometer to a light source. Note that, in order to obtain a stable transmission spectrum waveform, it is desirable that the resonator length on the transmission optical axis of the polarization separation film 25 and the resonator length on the reflection optical axis match.

第6図はフィネス可変型ファブリペロ干渉計(第3図)
を用いて構成されるLDの発振周波数安定化装置のブロ
ック図である。発振周波数の安定化を行うべき3つのL
D51,52.53の出射光はスターカプラ54により
混合され、その混合光の一部は、光サーキュレータ55
を介してフィネス可変型ファブリペロ干渉計56に入射
される。ファブリペロ干渉計56の出力光は光サーキュ
レータ55を介して受光器57に入射される。
Figure 6 is a variable finesse Fabry-Perot interferometer (Figure 3)
FIG. 2 is a block diagram of an LD oscillation frequency stabilizing device configured using the following. Three L's that should stabilize the oscillation frequency
The output lights of D51, 52, and 53 are mixed by the star coupler 54, and a part of the mixed light is sent to the optical circulator 55.
The light is input to a variable finesse Fabry-Perot interferometer 56 through the finesse variable Fabry-Perot interferometer 56. The output light of the Fabry-Perot interferometer 56 is incident on a light receiver 57 via an optical circulator 55.

58.59.60はそれぞれLD51,52.53のバ
イアス電流値を制御するための制御回路であり、この実
施例では3つのLDを同時に周波数安定化するために、
各制御回路58.59.60はそれぞれ信号伝送に影響
を与えない程度の低周波数rl、  r、、  F3で
発振する低周波発振器61゜62.63に接続され、各
LD51,52.53が当該周波数で周波数変調される
ようになっている。従って、各LDの発振周波数を、フ
ァブリペロ干渉計56の透過スペクトルのピークを与え
る周波数に概略一致させておいてから、周波数変調に基
づく各LDについての受光レベルの変化信号を、低周波
発振器61,62.63にそれぞれ接続されるロックイ
ンアンプ64,65.66により同期検波することで、
各LDの発振周波数のゆらぎを抽出することができ、こ
れに基づいて各検波出力を各LDのバイアス電流に帰還
してそれぞれの発振周波数を安定化することができる。
58, 59, and 60 are control circuits for controlling the bias current values of LDs 51 and 52, 53, respectively. In this embodiment, in order to stabilize the frequency of three LDs at the same time,
Each control circuit 58, 59, 60 is connected to a low frequency oscillator 61, 62, 63 that oscillates at a low frequency rl, r, F3 that does not affect signal transmission, and each LD 51, 52, 53 It is designed to be frequency modulated by frequency. Therefore, after making the oscillation frequency of each LD approximately match the frequency that gives the peak of the transmission spectrum of the Fabry-Perot interferometer 56, the change signal of the received light level for each LD based on frequency modulation is transmitted to the low frequency oscillator 61, By performing synchronous detection with lock-in amplifiers 64 and 65.66 connected to 62.63, respectively,
Fluctuations in the oscillation frequency of each LD can be extracted, and based on this, each detection output can be fed back to the bias current of each LD to stabilize each oscillation frequency.

第7図はファブリペロ干渉計56のフィネスの大小に応
じた安定化方法の手順を説明するための図である。同図
(a)はファブリペロ干渉計56に通電してフィネスを
小さく設定したときについてのものであり、LDのバイ
アス電流のフィードバック制御に先立ち、先ず、この状
態におけるファブリペロ干渉計56の透過スペクトル7
1のピークを与える周波数F、、  F、、  F、に
それぞれLD51.52.53の発振周波数が概略一致
するようにバイアス電流値を設定しておく。次にスペク
トルピーク71の一次微分曲線に相当する、ロックイン
アンプ64,65.66の検波出カフ2,73.74を
用いて各LDの周波数弁別を行い、各LDの発振周波数
が当該設定周波数(F、、  F2゜F3)と一致する
ように安定化制御を行う。このとき、スペクトルピーク
のフィネスが小さいことから弁別特性の傾斜は比較的に
小さく、そのため各LDの発振周波数を引き込むことの
できる周波数幅を広く取ることができる。そして、小さ
なフィネスにおける周波数安定化が定常状態に達したら
、ファブリペロ干渉計56の通電電流を減少させて同図
(1))に示すように透過スペクトル75のフィネスを
大きくすることで、検波出力(周波数弁別特性)76.
77.78の傾斜を増大させて、周波数安定度がさらに
高まる。なお、このときの周波数引込幅は比較的に小さ
いが、同図(a)を用いて説明したフィードバック制御
が既になされているので、問題になることはない。
FIG. 7 is a diagram for explaining the procedure of the stabilization method depending on the finesse of the Fabry-Perot interferometer 56. Figure (a) shows the case when the Fabry-Perot interferometer 56 is energized and the finesse is set small. Prior to feedback control of the LD bias current, first, the transmission spectrum 7 of the Fabry-Perot interferometer 56 in this state is shown.
The bias current values are set so that the oscillation frequencies of the LDs 51, 52, and 53 approximately match the frequencies F, F, F, which give a peak of 1, respectively. Next, frequency discrimination of each LD is performed using the detection output cuffs 2, 73.74 of the lock-in amplifiers 64, 65.66, which correspond to the first-order differential curve of the spectrum peak 71, and the oscillation frequency of each LD is set to the corresponding set frequency. Stabilization control is performed to match (F,, F2°F3). At this time, since the finesse of the spectral peak is small, the slope of the discrimination characteristic is relatively small, and therefore the frequency width in which the oscillation frequency of each LD can be drawn can be widened. When the frequency stabilization at a small finesse reaches a steady state, the current flowing through the Fabry-Perot interferometer 56 is decreased to increase the finesse of the transmission spectrum 75 as shown in (1) in the same figure, thereby increasing the detection output ( Frequency discrimination characteristics) 76.
Frequency stability is further increased by increasing the slope of 77.78. Note that although the frequency pull-in width at this time is relatively small, it does not pose a problem because the feedback control described using FIG.

以上の安定化の手順は各LDの発振周波数を周波数軸上
で等間隔に安定化するときの初期制御に有効であるが、
突発的な原因によりいずれかのLDの発振周波数が引込
幅量上に変動したときにも、上記手順を再び行うように
すればよい。
The above stabilization procedure is effective for initial control when stabilizing the oscillation frequency of each LD at equal intervals on the frequency axis, but
Even when the oscillation frequency of one of the LDs fluctuates by the amount of pull-in width due to an unexpected cause, the above procedure may be performed again.

発明の効果 以上詳述したように本発明によれば、半導体レーザの発
振周波数を安定化するに際して、高い周波数安定度を保
つと共に、周波数安定化を行うときの周波数軸上の引込
幅を拡げることが可能になるという効果を奏する。
Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, when stabilizing the oscillation frequency of a semiconductor laser, it is possible to maintain high frequency stability and widen the pull-in width on the frequency axis when frequency stabilization is performed. This has the effect of making it possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理図、 第2図〜第7図は本発明の実施例を示す図、第8図〜第
14図は従来技術を示す図である。 1.2・・・反射鏡、 3・・・偏光子、 4.29,35.41・・・ファラデー回転子、6.5
1,52.53・・・半導体レーザ(LD)、7.57
・・・受光器、 21.27,36.37・・・高反射率ミラー、28.
43・・・全反射ミラー、 64,65.66・・・ロックインアンプ。 1−【 J乞イfIJ ム2コ 第2図 z つく 宏々L イ列 6」 第3図 0              Ω V ブにへ イダ’J  fl 第4図 ノ 22             )く  プ寄ム イダ
Il  区55   尤づ一−?スし一タ 多く  プゼンし イ列  50 復弓 シに?処 フィ浄ス小 (G) ス プ奇L  ′I’J11   し0第7図 フィネス文 (b) 悸(う庫L イア1111j弓 第7図 8l−0 81−a、b、c    吋zL イ官Q−ε5,86
:  也ξ?イ寥オ4t゛ イA−梼(イブ+J   β0 第8図 (0)へ丁ロタインヌ13本モデイ)下針ン及す代ノ +03−C (b)    直オ李ネ炙ン友“)′式′!更米イ列図 第9図 イ;ξ、  来  イfll  fl 第10図 ル之 米 イブIJ   たn 第11図 イタミ 米 イ列  図 第12図 イAミ 米 イγ’J  しΩ 第13図 フィネス :  F= (FSR)/W叉 イ疋 1(イゲ11 5口 第14図
FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present invention, FIGS. 2 to 7 are diagrams showing embodiments of the present invention, and FIGS. 8 to 14 are diagrams showing the prior art. 1.2... Reflector, 3... Polarizer, 4.29, 35.41... Faraday rotator, 6.5
1,52.53...Semiconductor laser (LD), 7.57
... Light receiver, 21.27, 36.37 ... High reflectance mirror, 28.
43... Total reflection mirror, 64, 65.66... Lock-in amplifier. 1-[J beg I f I J mu 2 co Fig. 2 z Tsuku Hiroshi L I column 6" Fig. 3 0 Ω V Bunihe Ida'J fl Fig. 4 No. 22) Ku Puyomu Ida Il Ward 55 尤Zuichi? A lot of sushi, a lot of puzen, a row of 50, and a return bow? (G) Supuki L 'I'J11 し0 Figure 7 Finesse Sentence (b) Palpitation (Uku L Ia 1111j Bow Figure 7 8l-0 81-a, b, c 吋zL I Government Q-ε5,86
: 也ξ? I B O 4 T゛ I A-梼 (Eve + J β0 Fig. 8 (0) to 13 models) Lower needle + 03-C (b) Direct O Lee Ne broiled friend ")' style '!Sarame A row Figure 9 A; Figure 13 Finesse: F = (FSR) / W cross 1 (Ige 11 5 mouths Figure 14)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一対の反射鏡(1、2)と、これらの間に介挿さ
れたQ値可変手段とから構成され、 上記Q値可変手段は偏光子(3)とファラデー回転子(
4)と該ファラデー回転子(4)に任意の磁界を印加す
る手段(5)とから構成されることを特徴とするフィネ
ス可変型ファブリペロ干渉計。
(1) Consists of a pair of reflecting mirrors (1, 2) and a Q-value variable means inserted between them, and the Q-value variable means includes a polarizer (3) and a Faraday rotator (
4) and means (5) for applying an arbitrary magnetic field to the Faraday rotator (4).
(2)半導体レーザ(6)からの光を請求項1記載のフ
ィネス可変型ファブリペロ干渉計に透過させて受光器(
7)で受光し、 上記半導体レーザ(6)の発振周波数が上記フィネス可
変型ファブリペロ干渉計の透過スペクトル(8)のピー
ク強度(9)又は所定強度(10)を与える周波数に一
致するように制御するに際し、 先ず比較的小さなフィネス(11)にて上記制御を行い
、 次に比較的大きなフィネス(12)にて上記制御を行う
ことを特徴とする半導体レーザの発振周波数安定化方法
(2) The light from the semiconductor laser (6) is transmitted through the finesse variable Fabry-Perot interferometer according to claim 1, and the light receiver (
7), and control the oscillation frequency of the semiconductor laser (6) to match the frequency that gives the peak intensity (9) or predetermined intensity (10) of the transmission spectrum (8) of the finesse variable Fabry-Perot interferometer. A method for stabilizing the oscillation frequency of a semiconductor laser, characterized in that the above control is first performed with a relatively small finesse (11), and then the above control is performed with a relatively large finesse (12).
JP8763088A 1988-04-08 1988-04-08 Variable finesse type fabry-perot interferometer and oscillation frequency stabilization thereby Pending JPH01259588A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8763088A JPH01259588A (en) 1988-04-08 1988-04-08 Variable finesse type fabry-perot interferometer and oscillation frequency stabilization thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8763088A JPH01259588A (en) 1988-04-08 1988-04-08 Variable finesse type fabry-perot interferometer and oscillation frequency stabilization thereby

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01259588A true JPH01259588A (en) 1989-10-17

Family

ID=13920294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8763088A Pending JPH01259588A (en) 1988-04-08 1988-04-08 Variable finesse type fabry-perot interferometer and oscillation frequency stabilization thereby

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01259588A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2695122B2 (en) Tunable multiwavelength fiber laser composition using a single pump light source
AU702275B2 (en) Method and apparatus of stabilizing a semiconductor laser
US4861136A (en) Optical communication systems using fabry-perot cavities
US20050213618A1 (en) Semi-integrated designs for external cavity tunable lasers
US20050248823A1 (en) Processing of signals with regenerative opto-electronic circuits
CA2203845C (en) Etalon arrangement
US6160627A (en) Optical fiber Mach-Zehnder interferometer filter
US6795479B2 (en) Generation of optical pulse train having high repetition rate using mode-locked laser
JPH077209A (en) Method and apparatus for generating light pulse
US6385217B1 (en) Compact wavelength-independent wavelength-locker for absolute wavelength stability of a laser diode
US6931031B2 (en) Generating electronic carrier signals in the optical domain
US20080231861A1 (en) Polarization Maintaining Optical Delay Circuit
US6498799B1 (en) Single-mode fiber ring laser
JP2564622B2 (en) Method and apparatus for stabilizing oscillation frequency of semiconductor laser
US6959023B1 (en) Laser with reflective etalon tuning element
JP2501484B2 (en) Wavelength stabilization laser device
JPH01259588A (en) Variable finesse type fabry-perot interferometer and oscillation frequency stabilization thereby
JPH0563265A (en) Optical fiber ring laser
US20060056465A1 (en) Laser with reflective etalon tuning element
Wu et al. Hybrid integrated tunable external cavity laser with sub-10 Hz intrinsic linewidth
JPH10321938A (en) Frequency stabilized light source
CN110416861B (en) Microwave source and control method thereof
JP3794730B2 (en) Method for controlling output light wavelength in semiconductor laser diode module
JP2900529B2 (en) Apparatus for measuring high frequency response characteristics of semiconductor laser
JP3223521B2 (en) Optical frequency standard and optical frequency standard calibration device