JPH02106083A - Device for constricting spectrum line width of semiconductor laser - Google Patents

Device for constricting spectrum line width of semiconductor laser

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JPH02106083A
JPH02106083A JP25915288A JP25915288A JPH02106083A JP H02106083 A JPH02106083 A JP H02106083A JP 25915288 A JP25915288 A JP 25915288A JP 25915288 A JP25915288 A JP 25915288A JP H02106083 A JPH02106083 A JP H02106083A
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元一 大津
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純一 吉田
Toru Imai
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Abstract

PURPOSE:To assure the stable spectrum line width constriction by a method wherein an optical path setting up means is provided so that a part of laser beams resonated in a photoresonator may be fed back to a semiconductor laser but the reflected beams on the incident part of the photoresonator may not be fed back to the semiconductor laser. CONSTITUTION:The incident beams emitted from a semiconductor laser 1 reach an incident end A of a photoresonator 2 through a condenser 3 so that the laser beams reflected on the incident end A may be obliquely entered into the incident end A not to be fed back to the semiconductor laser 1. When the optical path of resonator is around integer times of the wave length of laser beams entered into the photoresonator 2, a resonator will be caused to externally emit the resonant beams in multiple directions while the resonant beams in one direction b is fed back to the semiconductor laser 1 along the optical axis of the incident beams. These fed back beams furnished with the data only on the resonance characteristics of the photoresonator 2 is brightened only when the beams are resonated with the resonance frequency of the photoresonator 2. Through these procedures, when the optical path from the semiconductor laser 1 to the incident part of the photoresonator 2 is around integer times of laser wave length, the semiconductor laser 1 can bring about the self retracting effect thus assuring the stable spectrum line width constriction.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、コヒーレント光通信やコヒーレント光計測に
必要な狭スペクトル線幅レーザ光を発生させるための半
導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor laser spectral linewidth narrowing device for generating narrow spectral linewidth laser light necessary for coherent optical communication and coherent optical measurement.

(従来の技術) 半導体レーザの発振スペクトル線幅を狭くするための半
導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置について種々の
提案がなされている。
(Prior Art) Various proposals have been made regarding semiconductor laser spectral linewidth narrowing devices for narrowing the oscillation spectrum linewidth of a semiconductor laser.

半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化の方法として、半
導体レーザの外部の反射面からの反射光を半導体レーザ
に再注入する光帰還法や広帯域電気的負帰還法について
の実験が行われている。
As a method for narrowing the spectral linewidth of a semiconductor laser, experiments are being conducted on an optical feedback method in which light reflected from an external reflective surface of the semiconductor laser is reinjected into the semiconductor laser and a broadband electrical negative feedback method.

光帰還法の一種として、2枚の共焦点凹面鏡から構成さ
れた光共振器からの共振光を半導体レーザに帰還させる
方法が知られている。
As a type of optical feedback method, a method is known in which resonant light from an optical resonator composed of two confocal concave mirrors is returned to a semiconductor laser.

例えば、「共振光帰還による半導体レーザの周波数安定
化について」と題するダマニ等の論文(” Frequ
ency 5tabilization of sem
iconductorlasers by reson
ant optjcal feedback”: B、
Dahmani、 L、IIollberg、 l?、
Drullinger。
For example, the paper by Damani et al. entitled "On frequency stabilization of semiconductor lasers by resonant optical feedback"("Freque
ency 5tabilization of sem
iconductor lasers by reson
ant optjcal feedback”: B,
Dahmani, L, IIollberg, l? ,
Drullinger.

0ptics 1etlers、シo1.12.No、
11  (1987) 、pp875〜878)が知ら
れている。
0ptics 1etlers, si o1.12. No,
11 (1987), pp. 875-878).

次に、この共焦点光共振器を用いた光帰還法を第12図
を参照して説明する。
Next, an optical feedback method using this confocal optical resonator will be explained with reference to FIG.

半導体レーザ120からの出射光は、レンズ(121)
で平行光とされ、ビームスプリッタ122に入射させら
れる。
The light emitted from the semiconductor laser 120 is transmitted through a lens (121).
The parallel light is made into parallel light and is made incident on the beam splitter 122.

ビームスプリッタ122により反射された光はスペクト
ル線幅狭窄系へ分離される。
The light reflected by beam splitter 122 is separated into a spectral linewidth narrowing system.

スペクトル線幅狭窄系は、平行光線を集束するレンズ1
230反射83024.共焦点光共振器126、受光素
子128から構成されている。
The spectral line width narrowing system includes a lens 1 that focuses parallel light rays.
230 reflection 83024. It is composed of a confocal optical resonator 126 and a light receiving element 128.

反射鏡124は電歪素子(PZT−φ)に支持されてお
り、反射鏡124の位置が微調整される。
The reflecting mirror 124 is supported by an electrostrictive element (PZT-φ), and the position of the reflecting mirror 124 is finely adjusted.

共焦点光共振器126は2枚の凹面反射鏡を向い合せて
形成されており、一方の凹面反射鏡は電歪素子(PZT
−C)に支持され共振器長を変えられるように構成され
ている。
The confocal optical resonator 126 is formed by facing two concave reflectors, one of which is made of an electrostrictive element (PZT).
-C), and is configured so that the resonator length can be changed.

レンズ123により集束されたレーザ光は共焦点光共振
器126の2枚の凹面鏡の中心線に対して、傾いて入射
させられ入射点での反射光は半導体レーザ120には帰
還しない。
The laser beam focused by the lens 123 is made incident at an angle with respect to the center line of the two concave mirrors of the confocal optical resonator 126, and the reflected light at the incident point does not return to the semiconductor laser 120.

凹面鏡の入射点と、他方の凹面鏡の2点間のV字形光路
の光路長が入射光波長の整数倍であるときに光共振器1
26内に入射した光は共振させられる。
Optical resonator 1 is activated when the optical path length of the V-shaped optical path between the incident point of the concave mirror and two points of the other concave mirror is an integral multiple of the wavelength of the incident light.
Light incident within 26 is caused to resonate.

共振光は凹面鏡を透過し共振器外へ4方向に出射する。The resonant light passes through the concave mirror and exits the resonator in four directions.

4方向に出射するこの共振器出射光の1方向分は共振器
への入射光光路を戻り、半導体レーザ120に帰還する
One direction of the resonator-emitted light emitted in four directions returns along the optical path of the light incident on the resonator and returns to the semiconductor laser 120.

このように、光共振器126から半導体レーザ120へ
帰還する光は、光共振器126の共振特性の情報のみを
持っており、光共振器126の共振周波数に共鳴したと
きだけ戻り光が大きくなる。
In this way, the light that returns from the optical resonator 126 to the semiconductor laser 120 has only information about the resonance characteristics of the optical resonator 126, and the returned light becomes large only when it resonates with the resonant frequency of the optical resonator 126. .

そこで、半導体レーザ120は自己引き込み効果を生じ
、安定したスペクトル線幅狭窄が行われる。
Therefore, the semiconductor laser 120 produces a self-pulling effect, and stable spectral line width narrowing is performed.

反射鏡124を支持する電歪素子(PZT−φ)は戻り
光位相を最適化するために、半導体レーザ120と光共
振器126の入射部間光路長をiJ!it整する目的で
使用される。
The electrostrictive element (PZT-φ) supporting the reflecting mirror 124 adjusts the optical path length between the semiconductor laser 120 and the optical resonator 126 to iJ! in order to optimize the return optical phase. It is used for the purpose of arranging it.

光共振器126を構成する2枚の凹面反射鏡の一方を支
持する電歪素子(PZT−C)は前述のように共振器長
を調整し、入射光波長の整数倍として共振させる目的で
使用される。
The electrostrictive element (PZT-C) that supports one of the two concave reflecting mirrors that make up the optical resonator 126 is used to adjust the resonator length as described above and make it resonate as an integral multiple of the wavelength of the incident light. be done.

受光素子128は、共振器126の出力のモニタに使用
されている。
The light receiving element 128 is used to monitor the output of the resonator 126.

(発明が解決しようとする課題) 従来の半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置は以上
の様に主として2枚の共焦点凹面鏡で構成された光共振
器を使用している。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser mainly uses an optical resonator composed of two confocal concave mirrors.

そのために、以下のような解決されるべき課題がある。To this end, there are issues to be solved, such as the following.

(1)共振器空洞が空気媒体のために、空気のゆらぎや
温度変化の影響を受け、共振器光路長が不安定となり、
安定したスペクトル線幅狭窄化が行われ難い。
(1) Since the resonator cavity is an air medium, it is affected by air fluctuations and temperature changes, making the resonator optical path length unstable.
It is difficult to achieve stable spectral line width narrowing.

(2)光共振器に2枚の共焦点凹面鏡を用いるので、そ
の間隔を一定に保つスペーサ、片方の凹面鏡を微動させ
る電歪素子およびそれらを保持する部品が必要である。
(2) Since two confocal concave mirrors are used in the optical resonator, a spacer for keeping the distance between them constant, an electrostrictive element for slightly moving one of the confocal mirrors, and parts for holding them are required.

そのため、光共振器が大形になりやすく、小形化に通し
ない。
Therefore, the optical resonator tends to be large and cannot be miniaturized.

(3)光共振器の構成は前述のとおりであるから光共振
器の部品点数が多く、堅牢さが不足し、外部からの振動
や、衝撃の影響を受けやすい。
(3) Since the configuration of the optical resonator is as described above, the optical resonator has a large number of parts, lacks robustness, and is easily affected by external vibrations and shocks.

(4)光共振器の共振器長を温度変動に対して一定に保
つために低熱膨張率スペーサを用い、かつ電歪素子で微
調整する必要がある。
(4) In order to keep the resonator length of the optical resonator constant against temperature fluctuations, it is necessary to use a spacer with a low coefficient of thermal expansion and to make fine adjustments using an electrostrictive element.

(5)光共振器は前述のように多(の部品が必要である
。そのうち主要な部品には特殊な高精度加工と組立時の
困難な調整が必要である。
(5) As mentioned above, an optical resonator requires many parts.The main parts require special high-precision machining and difficult adjustment during assembly.

本発明の主たる目的は、前述の問題点を解消し、小形、
堅牢、低コストな半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化
装置を提供することにある。
The main purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to reduce the size of the
An object of the present invention is to provide a robust, low-cost spectral line width narrowing device for a semiconductor laser.

本発明の他の目的は、光共振器の共振器長と導波路屈折
率が安定であることにより、安定して半導体レーザのス
ペクトル線幅狭窄化を実現できる半導体レーザのスペク
トル線幅狭窄化装置を提供することにある。
Another object of the present invention is a spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser that can stably narrow the spectral linewidth of a semiconductor laser by stabilizing the resonator length of the optical resonator and the refractive index of the waveguide. Our goal is to provide the following.

本発明のさらに他の目的は、半導体レーザのスペクトル
線幅を狭窄化してさらに外部から変調をすることができ
るようにした半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置
を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser, which narrows the spectral linewidth of a semiconductor laser and enables external modulation.

(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するために本発明による半導体レーザの
スペクトル線幅狭窄化装置は、外部の反射面からの反射
光を半導体レーザに再注入する光帰還法を用いる半導体
レーザのスペクトル線幅狭窄化装置において、半導体レ
ーザと、光を低損失で伝搬する固体の導波路で光共振器
空洞を形成した光共振器と、前記半導体レーザと光共振
器入射部間の光路長をレーザ波長のほぼ整数倍とし、前
記レーザ光の前記光共振器内で共振したレーザ光の一部
は半導体レーザへ帰還させられ、前記光共振型入射部か
らの反射光は前記半導体レーザへ帰還されない関係を保
つ光路設定手段を設けて構成されている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a semiconductor laser spectral linewidth narrowing device according to the present invention uses an optical feedback method in which reflected light from an external reflective surface is reinjected into a semiconductor laser. A spectral line width narrowing device for a semiconductor laser includes a semiconductor laser, an optical resonator in which an optical resonator cavity is formed by a solid waveguide that propagates light with low loss, and an optical resonator between the semiconductor laser and the optical resonator entrance part. The optical path length is set to be approximately an integer multiple of the laser wavelength, a part of the laser light that resonates within the optical resonator is returned to the semiconductor laser, and the reflected light from the optical resonant input section is reflected from the semiconductor laser. The structure includes an optical path setting means that maintains a relationship in which no light is returned to the optical path.

このように、本発明による半導体レーザのスペクトル線
幅狭窄化装置は、従来の技術で用いていた2枚の共焦点
凹面鏡等から構成された光共振器にかえて、光を低損失
で伝搬する固体の導波路で光共振器空洞を形成した一体
形光共振器を用いるものであり、以下の各種の一体形光
共振器を構成品とすることができる。
As described above, the spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser according to the present invention propagates light with low loss, instead of using an optical resonator composed of two confocal concave mirrors, etc. used in the conventional technology. It uses an integrated optical resonator in which an optical resonator cavity is formed with a solid waveguide, and the following various integrated optical resonators can be used as components.

(1)光を低損失で伝搬する固体の2つ以上の端面を高
反射率とした光共振器。
(1) An optical resonator that propagates light with low loss and has two or more solid end faces with high reflectance.

(2)入射側2端子、出射側2端子の光方向性結合器の
構造をした光共振器。
(2) An optical resonator having the structure of an optical directional coupler with two terminals on the input side and two terminals on the output side.

(3)光方向性結合器とそれを含むリング状導波路の構
造を用いた光共振器。
(3) An optical resonator using an optical directional coupler and a ring-shaped waveguide structure including the optical directional coupler.

また光共振器の光入射部と半導体レーザ間光路長はレー
ザ波長のほぼ整数倍に調整するか、または受光素子1発
振器1位相敏感検出器、光路長駆動機構で構成した光路
長安定化要素で安定に維持する構成とすることができる
In addition, the optical path length between the light incidence part of the optical resonator and the semiconductor laser can be adjusted to approximately an integral multiple of the laser wavelength, or an optical path length stabilizing element consisting of a photodetector, an oscillator, a phase sensitive detector, and an optical path length drive mechanism can be used. It is possible to have a configuration that maintains stability.

(作用) この様な構成で以下の作用により半導体レーザのスペク
トル線幅狭窄化を行う。
(Function) With such a configuration, the spectral line width of the semiconductor laser is narrowed by the following function.

半導体レーザからの出射光は、光共振器に導かれ光共振
器の入射端面に達する。
Emitted light from the semiconductor laser is guided into the optical resonator and reaches the incident end face of the optical resonator.

この入射端面で反射されたレーザ光が半導体レーザに戻
らないように、入射端面に対し斜め入射をさせる。
In order to prevent the laser beam reflected by the incident end face from returning to the semiconductor laser, the laser beam is made to enter the incident end face obliquely.

一体形光共振器内に入射したレーザ光の波長に対し、共
振器光路長がほぼ整数倍であれば共振を生ずる。共振光
は光共振器外部へ出射される。
Resonance occurs if the resonator optical path length is approximately an integral multiple of the wavelength of the laser light incident on the integrated optical resonator. The resonant light is emitted to the outside of the optical resonator.

光共振器2内光は複数方向へ出射されるが、そのうちの
1方向は入射光軸を戻り半導体レーザへ帰還する。この
光共振器からの戻り光は光共振器の共振特性の情報のみ
を持っており光共振器の共振周波数に共鳴した時だけ戻
り光が大きくなる。
The light within the optical resonator 2 is emitted in a plurality of directions, one of which returns along the incident optical axis and returns to the semiconductor laser. The returned light from this optical resonator has only information about the resonance characteristics of the optical resonator, and the returned light becomes large only when it resonates with the resonant frequency of the optical resonator.

そこで半導体レーザと光共振器外部までの光路長がレー
ザ波長のほぼ整数倍の時、半導体レーザは自己引き込み
効果を生じ、安定したスペクトル線幅狭窄がおこなわれ
る。
Therefore, when the optical path length between the semiconductor laser and the outside of the optical resonator is approximately an integral multiple of the laser wavelength, the semiconductor laser produces a self-pulling effect, resulting in stable spectral linewidth narrowing.

以上は、ガラスブロック等で作られた一体形光共振器を
用いた時の作用であるが、光ファイバ等の導波路を持つ
方向性結合器の光ファイバ部で一体形光共振器を構成し
た場合も同様の作用を得る。
The above is the effect when using an integrated optical resonator made of a glass block, etc. However, when an integrated optical resonator is constructed from the optical fiber part of a directional coupler having a waveguide such as an optical fiber, A similar effect can be obtained in the case of

この場合は、光共振器へのレーザ光入射部が方向性結合
器の結合部となる。
In this case, the laser beam incidence part into the optical resonator becomes the coupling part of the directional coupler.

従来技術で用いた2枚の共焦点凹面鏡等から構成された
光共振器に比べて、本発明の一体形共振器は共振のフィ
ネスが同等かそれ以下であり、半導体レーザへの戻り光
量も同等かそれ以下となるが、半導体レーザはわずかな
戻り光量でもスペクトル線幅狭窄化を実現できる。
Compared to the optical resonator constructed from two confocal concave mirrors used in the prior art, the integrated resonator of the present invention has the same or lower resonance finesse, and the amount of light returned to the semiconductor laser is also the same. However, semiconductor lasers can achieve spectral linewidth narrowing even with a small amount of returned light.

この様に、本発明は一体形光共振器を用いて半導体レー
ザの線幅狭窄化を行うために、温度安定性が良く、小形
で堅牢、低コストに作成でき、組立、調整が容易である
As described above, the present invention uses an integrated optical resonator to narrow the linewidth of a semiconductor laser, so it has good temperature stability, is small and robust, can be manufactured at low cost, and is easy to assemble and adjust. .

(実施例) 以下、図面等を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings and the like.

第1図は、半球体の光共振器を使用した本発明による半
導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示す
略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser according to the present invention using a hemispherical optical resonator.

半導体レーザ1の後方光をスペクトル線幅狭窄化に用い
、前方光を出射光として用いている。
The rear light of the semiconductor laser 1 is used for narrowing the spectral line width, and the front light is used as output light.

半導体レーザ1からの光はレンズ3で集光され、一部が
光共振器2に入射させられる。
The light from the semiconductor laser 1 is focused by the lens 3 and a part of the light is made to enter the optical resonator 2.

半球形状の光共振器2は均一な光学ガラスで一体に製作
されたものである。
The hemispherical optical resonator 2 is integrally made of uniform optical glass.

光共振器2の球の中心点を通る平面(A面)と球面(8
面)には高反射率の反射膜コーティングを施しである。
A plane passing through the center point of the sphere of optical resonator 2 (plane A) and a spherical surface (8
The surface) is coated with a highly reflective film.

半導体レーザlからレンズ3を介してこの光共振器2に
入射させられるレーザ光は、平面(A面)中心の法線に
一定の傾きを持っている。
The laser light that is input from the semiconductor laser 1 to the optical resonator 2 via the lens 3 has a certain inclination to the normal to the center of the plane (plane A).

したがって、この中心点に斜めに入射させられたレーザ
光のうち、反射光は(alの示す方向に反射して、半導
体レーザ1には戻らない。
Therefore, of the laser light obliquely incident on this center point, the reflected light is reflected in the direction indicated by (al) and does not return to the semiconductor laser 1.

光共振器2に前述のように入射させられたレーザ光は、
まず(dlの方向に進み球面(8面)で反射させられ入
射点に戻り、入射点でtc>の示す方向に反射させられ
球面(8面)で反射させられる。
The laser light incident on the optical resonator 2 as described above is
First, it travels in the direction of (dl), is reflected by the spherical surface (8 surfaces), returns to the incident point, is reflected in the direction indicated by tc> at the incident point, and is reflected by the spherical surface (8 surfaces).

このようにしてA面の一点と8面の2点間でV字形の繰
り返し反射光路が形成されるこの光路の光路長がレーザ
光波長の整数倍となるときに共振させられる。
In this way, a V-shaped repeated reflection optical path is formed between one point on the A surface and two points on the 8th surface, and resonance occurs when the optical path length of this optical path becomes an integral multiple of the laser beam wavelength.

光共振器2内で共振しているレーザ光は共振器外部へ漏
れ出し、(a)、 (b)、 fC)および(d)の4
方向へ伝搬させられる。
The laser light resonating inside the optical resonator 2 leaks out of the resonator, and the 4 (a), (b), fC) and (d)
It is propagated in the direction.

そのうち、光共振器2への入射径路に逆光する(blの
方向への出射光のみが半導体レーザ1への戻り光となる
Among them, only the light emitted in the direction of bl returns to the semiconductor laser 1, which backlights onto the path of incidence into the optical resonator 2.

半導体レーザ1と光共振器2の入射点間の光路長が、半
導体レーザ1の発生するレーザ波長のほぼ整数倍となる
ように設定すると、半導体レーザlは自己引き込み効果
を生じ、安定したスペクトル線幅狭窄が行われる。
When the optical path length between the incident point of the semiconductor laser 1 and the optical resonator 2 is set to be approximately an integer multiple of the laser wavelength generated by the semiconductor laser 1, the semiconductor laser 1 produces a self-pulling effect and produces a stable spectral line. Width narrowing is performed.

この実施例は最も容易に入手できる半球体を利用した光
共振器2を用いたが光共振器2の曲面が回転楕円面状や
回転放物面状であっても、前述と同様な7字形の繰り返
し反射光路を形成することができ、同様に光共振器2を
形成させることができる。
In this embodiment, an optical resonator 2 using a hemisphere, which is the most easily available, is used. However, even if the curved surface of the optical resonator 2 is an ellipsoid of revolution or a paraboloid of revolution, the same figure-7 shape as described above can be used. It is possible to form a repeated reflection optical path, and similarly, an optical resonator 2 can be formed.

またこの実施例では、半導体レーザ1の後方光をスペク
トル線幅狭窄化に用い、前方光を出射光として用いてい
るが、前方光を光分岐結合素子で2分割し、一方をスペ
クトル線幅狭窄化に用い、他方を出射光としても同様で
ある。
Furthermore, in this embodiment, the rear light of the semiconductor laser 1 is used for spectral line width narrowing, and the front light is used as the output light. The same thing can be done by using one as the output light and the other as the output light.

第2図に示されている装置は前記実施例とほぼ同一の原
理で動作する他の実施例を示す。
The apparatus shown in FIG. 2 represents another embodiment which operates on substantially the same principles as the previous embodiment.

この実施例は前記半球体の光共振器2の代わりに半円柱
体光共振器22を使用している。
This embodiment uses a semi-cylindrical optical resonator 22 instead of the hemispherical optical resonator 2.

半円柱体光共振器22は光学ガラス等を素材とした半円
柱形状である。
The semi-cylindrical optical resonator 22 is made of optical glass or the like and has a semi-cylindrical shape.

光共振器22の平面と柱状の面には高反射率の反射膜コ
ーティングを施しである。
The plane and columnar surfaces of the optical resonator 22 are coated with a reflective film with high reflectance.

前述の実施例と同様に入射平面と、柱状の面の2点間で
V字形の繰り返し反射光路が形成され、その光路長がレ
ーザ光波長の整数倍となるときに共振させられる。
Similar to the previous embodiment, a V-shaped repeating reflection optical path is formed between the two points of the incident plane and the columnar surface, and resonance occurs when the optical path length becomes an integral multiple of the laser beam wavelength.

そして、半導体レーザ1と光共振器22の入射点間の光
路長が、半導体レーザ1の発生するレーザ波長のほぼ整
数倍となるように設定すると、半導体レーザ1は自己引
き込み効果を生じ、安定したスペクトル線幅狭窄が行わ
れる。
When the optical path length between the incident point of the semiconductor laser 1 and the optical resonator 22 is set to be approximately an integral multiple of the laser wavelength generated by the semiconductor laser 1, the semiconductor laser 1 produces a self-pulling effect and becomes stable. Spectral linewidth narrowing is performed.

第3図に示す装置も前記第1図と第2図に示した実施例
とほぼ同一の原理で動作する他の実施例を示す。
The apparatus shown in FIG. 3 also shows another embodiment which operates on substantially the same principle as the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.

この実施例は光共振器23として断面が2等辺3角形状
をした光学ガラスの角柱を使用している。
In this embodiment, an optical glass prism having an isosceles triangular cross section is used as the optical resonator 23.

光共振器23の3平面には高反射率の反射膜コーティン
グを施しである。
Three planes of the optical resonator 23 are coated with a reflective film with high reflectance.

前述の実施例と同様に入射平面と、他の面の2点間で7
字形の繰り返し反射光路が形成され、その光路長がレー
ザ光波長の整数倍となるときに共振させられる。
7 between the two points on the incident plane and the other plane as in the previous embodiment.
A repeatedly reflected optical path in the shape of a letter is formed, and resonance occurs when the optical path length becomes an integral multiple of the laser beam wavelength.

そして、半導体レーザlと光共振器23の入射点間の光
路長が、半導体レーザ1の発生するレーザ波長のほぼ整
数倍となるように設定すると、半導体レーザ1は自己引
き込み効果を生じ、安定したスペクトル線幅狭窄が行わ
れる。
When the optical path length between the semiconductor laser l and the incident point of the optical resonator 23 is set to be approximately an integral multiple of the laser wavelength generated by the semiconductor laser 1, the semiconductor laser 1 produces a self-pulling effect and becomes stable. Spectral linewidth narrowing is performed.

第4図は、光共振器24としてエタロンを用いたさらに
他の実施例である。
FIG. 4 shows still another embodiment in which an etalon is used as the optical resonator 24.

ここで使用するエタロンは、ガラスまたは水晶の極めて
平面度の良い平行平面板の両面に金属膜または誘電体層
を着けて反射率をあげた光学素子である。入射平面と、
他の面で繰り返し反射光路が形成され、その光路長がレ
ーザ光aXの整数倍となるときに共振させられる。
The etalon used here is an optical element in which a metal film or dielectric layer is coated on both sides of a parallel flat plate made of glass or crystal with extremely good flatness to increase the reflectance. the plane of incidence;
A repeatedly reflected optical path is formed on the other surface, and resonance occurs when the optical path length becomes an integral multiple of the laser beam aX.

そして、半導体レーザ1→レンズ3−ビームスプリッタ
4−反射鏡5−光共振器24の光路長と、半導体レーザ
1→レンズ3→ビームスプリンタ4−反射鏡6−光共振
器24の各光路長が半導体レーザ1の発生するレーザ波
長のほぼ整数倍となるように設定する。
Then, the optical path length of semiconductor laser 1 → lens 3 - beam splitter 4 - reflecting mirror 5 - optical resonator 24 and the optical path length of semiconductor laser 1 → lens 3 → beam splinter 4 - reflecting mirror 6 - optical resonator 24 are The wavelength is set to be approximately an integral multiple of the laser wavelength generated by the semiconductor laser 1.

半導体レーザ1からの出射光がレンズ3により平行光と
なり、ビームスプリッタ4で2分割され反射鏡5.6で
それぞれ反射されエタロンにより形成される光共振器2
4に入射させられる。このとき、光共振器24を形成す
るエタロンの反射面の法線をレーザ光光軸に対しわずか
に傾けて取りつけることにより入射面からの反射光が半
導体レーザ1へ戻らないように設定しである。
The emitted light from the semiconductor laser 1 is converted into parallel light by the lens 3, split into two parts by the beam splitter 4, and each reflected by the reflecting mirror 5.6, forming an optical resonator 2 formed by an etalon.
4. At this time, the normal line of the reflecting surface of the etalon forming the optical resonator 24 is installed with a slight inclination with respect to the laser beam optical axis, so that the reflected light from the incident surface does not return to the semiconductor laser 1. .

光共振器24を形成するエタロンへの入射光がこのよう
にわずかな入射角を持つとき、実質的フィネス(fin
esse )は低下するが、半導体レーザ1のスペクト
ル線幅狭窄化作用は前例と同様に発生する。
When the light incident on the etalon forming the optical resonator 24 has such a small angle of incidence, there is a substantial finesse.
esse) decreases, but the spectral line width narrowing effect of the semiconductor laser 1 occurs as in the previous example.

第5図に示す装置は、光方向性結合器を用いた半導体レ
ーザのスペクトル線幅狭窄化装置のさらに他の実施例を
示す略図である。
The device shown in FIG. 5 is a schematic diagram showing still another embodiment of a semiconductor laser spectral line width narrowing device using an optical directional coupler.

この実施例において、光共振器25は入射端2端子、出
射端2端子の光ファイバ方向性結合器に組み込まれた例
である。
In this embodiment, the optical resonator 25 is incorporated into an optical fiber directional coupler having two terminals at the input end and two terminals at the output end.

光ファイバ方向性結合器の光ファイバ25の入射端面f
c)、出射端面(d)に高反射率反射膜を形成し、この
両端面間の光路を光共振器25とする。
Input end face f of optical fiber 25 of optical fiber directional coupler
c) A high-reflectance reflective film is formed on the output end face (d), and the optical path between the two end faces is used as an optical resonator 25.

半導体レーザ1からの出射レーザ光は光ファイバ方向性
結合器の光ファイバ7の入射端面(a)から入射し、結
合部8で一部の伝搬光が光共振器25に入射し、残りの
伝Ill光は出射端面(b)より出射する。
The emitted laser light from the semiconductor laser 1 enters the incident end face (a) of the optical fiber 7 of the optical fiber directional coupler, and at the coupling part 8, a part of the propagating light enters the optical resonator 25, and the remaining propagating light enters the optical resonator 25. The Ill light is emitted from the emission end face (b).

光共振器25で共振したレーザ光の一部は結合部8から
光ファイバ7の前記入射端面(a)を逆行して半導体レ
ーザ1に戻ることによりスペクトル線幅狭窄化が行われ
る。
A portion of the laser light resonated in the optical resonator 25 travels backward through the incident end face (a) of the optical fiber 7 from the coupling portion 8 and returns to the semiconductor laser 1, thereby narrowing the spectral line width.

このとき、半導体レーザ1と方向性結合器の結合部8間
の光路長をレーザ波長のほぼ整数倍に設定しである。
At this time, the optical path length between the semiconductor laser 1 and the coupling portion 8 of the directional coupler is set to approximately an integral multiple of the laser wavelength.

第6図に示した実施例装置は、第4図に示した実施例と
多くの共通する構成を持つさらに他の実施例である。
The embodiment shown in FIG. 6 is yet another embodiment having many common configurations with the embodiment shown in FIG.

この実施例は前記第4図に示した実施例で用いられたエ
タロンを用いた光共振器24の代わりに、両端面高反射
率の反射防止膜を施した光ファイバにより光共振器26
を形成している。
In this embodiment, instead of the optical resonator 24 using the etalon used in the embodiment shown in FIG.
is formed.

光ファイバによる光共振器26の両端に集光レンズ10
.11をそれぞれ配置しである。
A condenser lens 10 is provided at both ends of an optical resonator 26 formed by an optical fiber.
.. 11 are arranged respectively.

光ファイバによる光共振器26の両端面は入射光軸に対
して斜めに設定し、端面での反射光が直接半導体レーザ
lに戻らないようにしである。
Both end faces of the optical resonator 26 made of an optical fiber are set obliquely with respect to the incident optical axis to prevent light reflected from the end faces from directly returning to the semiconductor laser l.

第7図は、光共振器27を光ファイバリング共振器を利
用して形成した半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装
置の実施例を示す略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an embodiment of a spectral line width narrowing device for a semiconductor laser in which the optical resonator 27 is formed using an optical fiber ring resonator.

3個の光ファイバ方向性結合器の結合部12,13.1
4を第7図に示すように接合し半導体レーザのスペクト
ル線幅狭窄化装置を形成する。
Coupling section 12, 13.1 of three optical fiber directional couplers
4 are bonded together as shown in FIG. 7 to form a spectral line width narrowing device for a semiconductor laser.

前記半導体レーザ1からのレーザ光で前記リング状導波
路を右回りする光は第1の結合部13.左回りする先は
第2の結合部14より前記リング状導波路に入射してリ
ング共振し、右回り共振光の一部は前記第2の結合部1
4.左回り共振光の一部は前記第1の結合部13を通っ
て前記半導体レーザ1への戻り光となる。
The laser light from the semiconductor laser 1 that rotates clockwise through the ring-shaped waveguide is transmitted to the first coupling portion 13. The counterclockwise direction enters the ring-shaped waveguide from the second coupling part 14 and causes ring resonance, and a part of the clockwise resonant light enters the second coupling part 1.
4. A portion of the counterclockwise resonant light passes through the first coupling portion 13 and becomes return light to the semiconductor laser 1 .

半導体レーザ1からの出射レーザ光は光ファイバ15に
入射し、第1の方向性結合器の結合部12で2分岐され
る。
The emitted laser light from the semiconductor laser 1 enters the optical fiber 15 and is split into two at the coupling part 12 of the first directional coupler.

そして分岐された各レーザ光は、光共振器27を形成す
る光ファイバリング共振器に第2の光ファイバ方向性結
合器の結合部13と、第3の光ファイバ方向性結合器の
結合部14から入射させられる。
The branched laser beams are then connected to the optical fiber ring resonator forming the optical resonator 27, to the coupling portion 13 of the second optical fiber directional coupler, and to the coupling portion 14 of the third optical fiber directional coupler. It is made incident from

光共振器27であるリング共振器に入射しなかったレー
ザ光は光ファイバ方向性結合器の結合部13.14の出
射端19.18より出射し、半導体レーザlへは戻らな
い。
Laser light that has not entered the ring resonator, which is the optical resonator 27, is emitted from the output end 19.18 of the coupling portion 13.14 of the optical fiber directional coupler and does not return to the semiconductor laser l.

光共振器27で共振したレーザ光は方向性結合器の結合
部13.14および12を通って半導体レーザ1への戻
り光となりスペクトル線幅狭窄化が行われる。
The laser light resonated in the optical resonator 27 passes through the coupling portions 13, 14 and 12 of the directional coupler, becomes a return light to the semiconductor laser 1, and undergoes spectral linewidth narrowing.

第8図に示されている装置は、第1図に示した基本的な
実施例に長期安定化制御系を組み込み、より具体化した
半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示
す略図である。
The device shown in FIG. 8 is a schematic diagram showing an embodiment of a more specific spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser by incorporating a long-term stabilization control system into the basic embodiment shown in FIG. It is.

半導体レーザ1は注入電流制御回路31からインダクタ
ンスLを介して電流を供給され、レーザ発振させられる
ことによりレーザ光を出射する。
The semiconductor laser 1 is supplied with current from the injection current control circuit 31 via the inductance L, and is caused to oscillate, thereby emitting laser light.

半導体レーザ1からのレーザ光はレンズ3で集光され第
1図に関連して説明した形状を備える光共振器2に入射
させられる。
Laser light from a semiconductor laser 1 is focused by a lens 3 and is made incident on an optical resonator 2 having the shape described in connection with FIG.

光共振器2の入射面からの反射光が半導体レーザ1には
戻らないように入射角をつけであることは前述のとおり
である。
As described above, the angle of incidence is set so that the reflected light from the incident surface of the optical resonator 2 does not return to the semiconductor laser 1.

光共振器2からの出射光の一部を受光素子34で検出し
、注入電流制御回路31ヘフイードバツクする。
A part of the light emitted from the optical resonator 2 is detected by the light receiving element 34 and fed back to the injection current control circuit 31.

これにより、注入電流制御回路31は、半導体レーザ1
の発振光が光共振器2で共振する波長になる様に注入電
流を制御する。
As a result, the injection current control circuit 31 controls the semiconductor laser 1
The injection current is controlled so that the oscillated light has a wavelength that resonates in the optical resonator 2.

また、光路長可変駆動機構32に発振器36より定周波
の変調をかけ、半導体レーザ1と光共振器2の入射部間
光路長を変調し、受光素子34の出力と発振器36の出
力信号を位相敏感検波器35で位相検波し、位相ずれ出
力を光路長可変駆動機構の電歪素子33にフィードバッ
クし、半導体レーザ1と光共振器2の入射部間光路長が
レーザ波長のほぼ整数倍となる様に制御する。
Furthermore, constant frequency modulation is applied to the optical path length variable drive mechanism 32 by the oscillator 36 to modulate the optical path length between the incident parts of the semiconductor laser 1 and the optical resonator 2, and the output signal of the light receiving element 34 and the output signal of the oscillator 36 are adjusted in phase. The phase is detected by the sensitive detector 35, and the phase shift output is fed back to the electrostrictive element 33 of the variable optical path length drive mechanism, so that the optical path length between the incident parts of the semiconductor laser 1 and the optical resonator 2 becomes approximately an integral multiple of the laser wavelength. control.

この構成により、長期にわたり、かつ環境条件変化に対
し安定した半導体レーザの線幅狭窄化装置を実現できる
With this configuration, it is possible to realize a semiconductor laser line width narrowing device that is stable over a long period of time and against changes in environmental conditions.

また、本構成では、半導体レーザ1の注入電流に外部変
調入力を重畳すれば、レーザ光周波数を変1周すること
力(できる。
Furthermore, in this configuration, by superimposing an external modulation input on the current injected into the semiconductor laser 1, it is possible to change the laser light frequency once.

このとき外部変調入力を注入制御回路31へ流入させな
いためにリアクタンス(L)を組み込む。
At this time, a reactance (L) is incorporated to prevent external modulation input from flowing into the injection control circuit 31.

外部変調周波数fmは、光共振器2の自由スペクトル域
(FSR)に対し、次の関係が成り立ったとき高い変調
効率を得ることができる。
When the external modulation frequency fm satisfies the following relationship with respect to the free spectral range (FSR) of the optical resonator 2, high modulation efficiency can be obtained.

fm=n−FsR ただし、nは有理数である。fm=n-FsR However, n is a rational number.

第9図に示されている装置は、第5図に示した基本的な
実施例に長期安定化制御系を組み込み、より具体化した
半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示
す略図である。
The device shown in FIG. 9 is a schematic diagram showing an embodiment of a more specific spectral line width narrowing device for a semiconductor laser by incorporating a long-term stabilization control system into the basic embodiment shown in FIG. It is.

長期安定化制御系は、第8図とほぼ同様の構成であり共
通な要素には共通の数字を付して説明を省略する。
The long-term stabilization control system has almost the same configuration as that shown in FIG. 8, and common elements are denoted by common numbers and their explanation will be omitted.

光路長可変駆動槻構として、この実施例では、電歪素子
を用いた光ファイバの光路長可変素子(PZTI)41
を用いている。
In this embodiment, as a variable optical path length driving mechanism, a variable optical path length element (PZTI) 41 of an optical fiber using an electrostrictive element is used.
is used.

本構成では、第8図の外部変調入力に比較して、より低
周波の外部変調入力に対応できる。
This configuration can accommodate a lower frequency external modulation input compared to the external modulation input shown in FIG.

光共振器を形成する光ファイバ25部分に電歪素子を用
いた第2の光路長可変素子(PZT2)42を組み込み
、外部変調入力で光ファイバ光路長に変調をかける。
A second variable optical path length element (PZT2) 42 using an electrostrictive element is incorporated into the optical fiber 25 portion forming the optical resonator, and the optical path length of the optical fiber is modulated by external modulation input.

すなわち光共振器長に変調をかけることを可能としてい
る。
In other words, it is possible to modulate the optical resonator length.

この時、外部変調入力は同時に注入電流制御回路31に
入力され、半導体レーザ1の注入電流も同位相で変調す
る。
At this time, the external modulation input is simultaneously input to the injection current control circuit 31, and the injection current of the semiconductor laser 1 is also modulated in the same phase.

これにより、先夫振器光路長がレーザ波長のほぼ整数倍
の設定を保つことができる。
Thereby, the optical path length of the laser beam can be maintained at approximately an integral multiple of the laser wavelength.

次に本発明による半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化
装置によるスペクトル線幅狭窄化の実験データの一例を
示す。
Next, an example of experimental data on spectral line width narrowing by the spectral line width narrowing device for a semiconductor laser according to the present invention will be shown.

第10図は、第1図に示した形式の装置の実験データを
得るための実験装置の光路図である。
FIG. 10 is an optical path diagram of an experimental apparatus for obtaining experimental data of the apparatus of the type shown in FIG.

第11図は、測定結果を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the measurement results.

SLは第1図の半導体レーザ1.FPRは同じく光共振
器2.L1およびL2は同じく第1図のレンズ2に相当
する。Llはコリメートレンズ、L2は集光レンズ、B
Sは測定光を抽出するためのビームスプリッタである。
SL is the semiconductor laser 1. in FIG. FPR is also an optical resonator 2. L1 and L2 also correspond to lens 2 in FIG. Ll is a collimating lens, L2 is a condensing lens, B
S is a beam splitter for extracting measurement light.

各要素の仕様は次のとおりである。The specifications of each element are as follows.

SL・・・半導体レーザ(日立型)HLP1400L1
・・・コリメートレンズ(オリンパス製)V8030 L2・・・集光レンズ(オリンパス!!りV1815 BS・・・ビームスプリッタ(HOYA製)5mm角 FPR・・・光学ガラス材料、半15mm、反射面の反
射率90%、光軸に対し約5度傾 けて設定 線幅測定系・・・遅延自己ヘテロゲイン法。
SL...Semiconductor laser (Hitachi type) HLP1400L1
...Collimating lens (manufactured by Olympus) V8030 L2 ... Condensing lens (Olympus!! Ri V1815 BS ... Beam splitter (manufactured by HOYA) 5mm square FPR ... Optical glass material, semi-15mm, reflection of reflective surface Linewidth measurement system set at a rate of 90% and tilted approximately 5 degrees to the optical axis...delayed self-hetero gain method.

分解節約100 K HZ 第11図に示す曲線■は半導体レーザ単体の測定値で線
幅(半値全幅)は40MH2である。
Savings on decomposition 100 K HZ The curve (■) shown in FIG. 11 is a measured value of a single semiconductor laser, and the line width (full width at half maximum) is 40 MH2.

■は前記実験により得られた狭窄後の曲線であるが、こ
の図面よりは解読できない。拡大して取得したデータか
ら約100KH2という値を得ている。
(2) is the post-stenosis curve obtained in the above experiment, but it cannot be deciphered from this drawing. A value of approximately 100KH2 was obtained from the enlarged data.

(発明の効果) 本発明による半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置
は以上のように構成されているので次のような効果があ
る。
(Effects of the Invention) Since the semiconductor laser spectral line width narrowing device according to the present invention is configured as described above, it has the following effects.

光共振器は光学ガラス素材で半円球形状とした構造例の
ように、温度変化による変形が小さいか、小さく制御す
ることが容易である。
The optical resonator is made of optical glass material and has a hemispherical shape, so that deformation due to temperature changes is small or can be easily controlled to be small.

そして、小形、軽量で堅牢であり、低コストに作成でき
る。
Moreover, it is small, lightweight, and robust, and can be manufactured at low cost.

共振器空洞は光導波媒体である固体であり、空気媒体の
様に空気のゆらぎや温度変化の影響を受け、共振器光路
長が不安定となることがない。
The resonator cavity is a solid optical waveguide medium, and unlike air media, it is not affected by air fluctuations or temperature changes, and the resonator optical path length does not become unstable.

これらの特長は光ファイバ方向性結合器から形成した光
共振器の例でも同様である。
These features also apply to optical resonators formed from optical fiber directional couplers.

本発明による半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置
では、前述のように光共振器の共振周波数に共鳴したレ
ーザ光のみを半導体レーザに帰還することにより、半導
体レーザは自己引き込み効果を生じ安定したスペクトル
線幅狭窄が行われる。
In the spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser according to the present invention, as described above, by returning only the laser light that resonates with the resonant frequency of the optical resonator to the semiconductor laser, the semiconductor laser produces a self-pulling effect and has a stable spectrum. Line width narrowing is performed.

この構成は、光共振器と半導体レーザを主構成部品とし
ており、少ない部品で簡単な光軸調整で安定したスペク
トル線幅狭窄化装置を作成できる。
This configuration has an optical resonator and a semiconductor laser as its main components, and can create a stable spectral line width narrowing device with a small number of parts and simple optical axis adjustment.

外乱に対する一体形光共振器の安定性の良さを生かし、
光共振器の共振周波数が半導体レーザの発振周波数のほ
ぼ整数倍となるよう注入電流を制御するフィードバック
系と、光共振器から半導体レーザ間の光路長をレーザ波
長のほぼ整数倍に維持するよう光路長を制御するフィー
ドバック系を構成要素とした本発明装置は、長期にわた
り安定して半導体レーザのスペクトル線幅の狭窄化がで
きる。
Taking advantage of the stability of the integrated optical resonator against disturbances,
A feedback system that controls the injection current so that the resonant frequency of the optical resonator is approximately an integer multiple of the oscillation frequency of the semiconductor laser, and an optical path control system that maintains the optical path length between the optical resonator and the semiconductor laser at approximately an integer multiple of the laser wavelength. The device of the present invention, which includes a feedback system for controlling the length, can stably narrow the spectral line width of a semiconductor laser over a long period of time.

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

第1図は、半球体の光共振器を使用した本発明による半
導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の基本的な実施
例を示す略図である。 第2図は、半円柱体光共振器を使用した本発明による半
導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示す
光路図である。 第3図は、断面が角柱の光共振器を使用した本発明によ
る半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を
示す光路図である。 第4図は、エタロンを光共振器として用いた半導体レー
ザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示す光路図で
ある。 第5図は、光方向性結合器を光共振器として使用した半
導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示す
光路図である。 第6図は、光ファイバを光共振器として用いた半導体レ
ーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示す光路図
である。 第7図は、光共振器を光ファイバリング共振器を利用し
て形成した半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の
実施例を示す略図である。 第8図に示されている装置は、第1図に示した基本的な
実施例に長期安定化制御系を組み込み、より具体化した
半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示
す略図である。 第9図に示されている装置は、第5図に示した基本的な
実施例に長期安定化制御系を組み込み、より具体化した
半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置の実施例を示
す略図である。 第10図は、半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置
のスペクトル線幅狭窄化のデータを得るための実験装置
を示す略図である。 第11図は、前記実験装置により得られた測定結果を示
すグラフである。 第12図は、すでに提案されている半導体レーザのスペ
クトル線幅狭窄化装置を示す略図である。 ■・・・半導体レーザ 2.21〜26・・・光共振器 3・・・半導体レーザの集光レンズ 4・・・ビームスプリンタ 5.6・・・反射鏡 7・・・光ファイバ 8・・・光方向性結合器の結合部 ・・・光ファイバ 0.11・・・レンズ 2.13.14・・・光方向性結合器の結合部5〜19
・・・光ファイバ ト・・注入電流制御回路 2・・・光路長可変駆動機構 3・・・光路長可変駆動機構のPZT 4・・・受光素子 5・・・位相敏感検波器 6・・・発振器 1・・・光ファイバの光路長可変素子(PZTI)2・
・・第2の光路長可変素子(PZT2)特許出願人 東
京航空計器株式会社 代理人 弁理士 井 ノ ロ  壽 第 を 図 第 図 第 図 第 図 會 第 図 第 図 ゝ6 第 図 第 図 (PRIORART) 第 図 第 図 1゛ a7= J’l’;&4!’ へ 第 図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic embodiment of a spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser according to the present invention using a hemispherical optical resonator. FIG. 2 is an optical path diagram showing an embodiment of the spectral line width narrowing device for a semiconductor laser according to the present invention using a semi-cylindrical optical resonator. FIG. 3 is an optical path diagram showing an embodiment of the spectral line width narrowing device for a semiconductor laser according to the present invention using an optical resonator having a prismatic cross section. FIG. 4 is an optical path diagram showing an embodiment of a spectral line width narrowing device for a semiconductor laser using an etalon as an optical resonator. FIG. 5 is an optical path diagram showing an embodiment of a spectral line width narrowing device for a semiconductor laser using an optical directional coupler as an optical resonator. FIG. 6 is an optical path diagram showing an embodiment of a spectral line width narrowing device for a semiconductor laser using an optical fiber as an optical resonator. FIG. 7 is a schematic diagram showing an embodiment of a spectral line width narrowing device for a semiconductor laser in which an optical resonator is formed using an optical fiber ring resonator. The device shown in FIG. 8 is a schematic diagram showing an embodiment of a more specific spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser by incorporating a long-term stabilization control system into the basic embodiment shown in FIG. It is. The device shown in FIG. 9 is a schematic diagram showing an embodiment of a more specific spectral line width narrowing device for a semiconductor laser by incorporating a long-term stabilization control system into the basic embodiment shown in FIG. It is. FIG. 10 is a schematic diagram showing an experimental apparatus for obtaining data on spectral line width narrowing of a semiconductor laser spectral line width narrowing device. FIG. 11 is a graph showing measurement results obtained by the experimental apparatus. FIG. 12 is a schematic diagram showing a spectral line width narrowing device for a semiconductor laser that has already been proposed. ■...Semiconductor laser 2.21-26...Optical resonator 3...Semiconductor laser condenser lens 4...Beam splinter 5.6...Reflector 7...Optical fiber 8...・Coupling part of optical directional coupler...Optical fiber 0.11...Lens 2.13.14...Coupling part 5 to 19 of optical directional coupler
...Optical fiber...Injection current control circuit 2...Variable optical path length drive mechanism 3...PZT of variable optical path length drive mechanism 4...Light receiving element 5...Phase sensitive detector 6...Oscillator 1... Optical fiber variable optical path length element (PZTI) 2.
...Second optical path length variable element (PZT2) Patent applicant Tokyo Air Instruments Co., Ltd. Representative Patent attorney Inoro ) Figure Figure 1゛a7= J'l';&4! ' To figure

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)外部の反射面からの反射光を半導体レーザに再注
入する光帰還法を用いる半導体レーザのスペクトル線幅
狭窄化装置において、半導体レーザと、光を低損失で伝
搬する固体の導波路で光共振器空洞を形成した光共振器
と、前記半導体レーザと光共振器入射部間の光路長をレ
ーザ波長のほぼ整数倍とし、前記レーザ光の前記光共振
器内で共振したレーザ光の一部は半導体レーザへ帰還さ
せられ、前記光共振器入射部からの反射光は前記半導体
レーザへ帰還されない関係を保つ光路設定手段を設けて
構成したことを特徴とする半導体レーザのスペクトル線
幅狭窄化装置。
(1) In a semiconductor laser spectral linewidth narrowing device that uses an optical feedback method in which light reflected from an external reflective surface is re-injected into a semiconductor laser, a semiconductor laser and a solid waveguide that propagates light with low loss are used. An optical resonator forming an optical resonator cavity, and an optical path length between the semiconductor laser and the optical resonator entrance part are set to be approximately an integral multiple of the laser wavelength, and a part of the laser beam resonating within the optical resonator of the laser beam is set. Spectral linewidth narrowing of a semiconductor laser, characterized in that it is configured by providing an optical path setting means for maintaining a relationship in which the part is returned to the semiconductor laser, and the reflected light from the optical resonator entrance part is not returned to the semiconductor laser. Device.
(2)前記光共振器は光を低損失で伝搬する固体の2以
上の界面を高い反射率の面とし、第1の前記面に入射さ
れた光の反射光は前記半導体レーザに帰還されず、内部
で共振した光の一部が帰還されるようにした請求項1記
載の半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置。
(2) The optical resonator has two or more solid interfaces with high reflectance through which light propagates with low loss, and the reflected light of the light incident on the first surface is not returned to the semiconductor laser. 2. The spectral line width narrowing device for a semiconductor laser according to claim 1, wherein a part of the light that resonates inside is fed back.
(3)前記光共振器は入射側2端子、出射側2端子の光
方向性結合器を利用して形成したものであり、方向性結
合器の1入射導波路端面と1出射導波路端面を高反射率
として光共振器を形成し、残りの1入射端に半導体レー
ザからのレーザ光を入射させ、光共振器への入射、出射
部を方向性結合器の結合部とした請求項1記載の半導体
レーザのスペクトル線幅狭窄化装置。
(3) The optical resonator is formed using an optical directional coupler with two terminals on the input side and two terminals on the output side, and one input waveguide end face and one output waveguide end face of the directional coupler are connected to each other. Claim 1, wherein an optical resonator is formed with a high reflectance, a laser beam from a semiconductor laser is made incident on the remaining one input end, and the input and output parts of the optical resonator are the coupling parts of a directional coupler. spectral line width narrowing device for semiconductor lasers.
(4)前記光共振器が複数の光方向性結合器を組み込ん
だリング状導波路により形成され、前記半導体レーザか
らのレーザ光で前記リング状導波路を右回りする光は第
1の結合部、左回りする光は第2の結合部より前記リン
グ状導波路に入射してリング共振し、共振光の一部の右
回り光は前記第2の結合部、左回り光は前記第1の結合
部を通って前記半導体レーザへの戻り光とした請求項1
記載の半導体レーザのスペクトル線幅狭窄化装置。
(4) The optical resonator is formed by a ring-shaped waveguide incorporating a plurality of optical directional couplers, and the laser light from the semiconductor laser that rotates clockwise through the ring-shaped waveguide is connected to a first coupling portion. , the counterclockwise light enters the ring-shaped waveguide from the second coupling part and causes ring resonance, a part of the clockwise light of the resonant light enters the second coupling part, and a counterclockwise light enters the first coupling part. Claim 1: The light returns to the semiconductor laser through the coupling portion.
A spectral linewidth narrowing device for a semiconductor laser as described above.
(5)前記光共振器の出射光の一部を受光素子で検出し
、受光素子出力を注入電流制御回路へ帰還し半導体レー
ザの注入電流を制御し、前記光共振器で共振する波長の
レーザ光を出射させ、半導体レーザと光共振器の入射部
間の光路長を光路長駆動機構により一定周波数で変調し
、受光素子検出出力と変調信号を位相敏感検波器で位相
検波し、その出力を光路長駆動機構へ帰還することによ
り光路長がレーザ波長のほぼ整数倍を維持するように制
御した請求項1記載の半導体レーザのスペクトル線幅狭
窄化装置。
(5) A part of the light emitted from the optical resonator is detected by a light receiving element, and the output of the light receiving element is fed back to the injection current control circuit to control the injection current of the semiconductor laser, and a laser beam having a wavelength that resonates in the optical resonator is generated. Light is emitted, the optical path length between the semiconductor laser and the incident part of the optical resonator is modulated at a constant frequency by an optical path length drive mechanism, the light receiving element detection output and the modulated signal are phase detected by a phase sensitive detector, and the output is 2. The spectral line width narrowing device for a semiconductor laser according to claim 1, wherein the optical path length is controlled to be maintained at approximately an integral multiple of the laser wavelength by feedback to the optical path length driving mechanism.
(6)光方向性結合器の導波路が光ファイバであり、前
記光共振器を形成する光ファイバ導波路に第1の光路長
変調素子を組み込み、装置外からの変調入力で前記光路
長変調素子と半導体レーザを同期して変調し半導体レー
ザ発振波長を変調し、半導体レーザと光共振器の入射部
間の光路長を半導体レーザからのレーザ光が入射する光
ファイバ入射導波路に組み込んだ第2の光路長変調素子
により発振器からの一定周波数で変調し、前記光共振器
の出射光の一部を受光素子で検出し、受光素子出力と前
記発振器からの変調信号を位相敏感検波器で位相検波し
、その出力を第2の光路長変調素子へ帰還することによ
り光路長がレーザ波長のほぼ整数倍を維持するように制
御した請求項3記載の半導体レーザのスペクトル線幅狭
窄化装置。
(6) The waveguide of the optical directional coupler is an optical fiber, a first optical path length modulation element is incorporated in the optical fiber waveguide forming the optical resonator, and the optical path length is modulated by modulation input from outside the device. The device and the semiconductor laser are modulated in synchronization to modulate the semiconductor laser oscillation wavelength, and the optical path length between the semiconductor laser and the optical resonator entrance part is incorporated into the optical fiber input waveguide into which the laser light from the semiconductor laser enters. A part of the light emitted from the optical resonator is detected by a light receiving element, and a phase sensitive detector outputs the output of the light receiving element and the modulated signal from the oscillator. 4. The spectral line width narrowing device for a semiconductor laser according to claim 3, wherein the optical path length is controlled to be maintained at approximately an integral multiple of the laser wavelength by performing detection and feeding back the output to the second optical path length modulation element.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175010A (en) * 2003-12-08 2005-06-30 Sysmex Corp Optical source equipment
JPWO2018135619A1 (en) * 2017-01-20 2019-11-07 積水メディカル株式会社 Carbon isotope analyzer and carbon isotope analysis method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52153685A (en) * 1976-06-17 1977-12-20 Agency Of Ind Science & Technol Light transmission device
JPS6255983A (en) * 1985-09-05 1987-03-11 Nec Corp External light feedback semiconductor laser using optical fiber
JPS62219587A (en) * 1986-03-19 1987-09-26 Fujitsu Ltd Light source with highly stabilized frequency
JPS6394697A (en) * 1986-08-14 1988-04-25 エヌ・ベ−・フィリップス・フル−イランペンファブリケン Optical transmitter with semiconductor laser and external resonator
JPS63186489A (en) * 1987-01-29 1988-08-02 Yokogawa Electric Corp Variable wavelength laser

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52153685A (en) * 1976-06-17 1977-12-20 Agency Of Ind Science & Technol Light transmission device
JPS6255983A (en) * 1985-09-05 1987-03-11 Nec Corp External light feedback semiconductor laser using optical fiber
JPS62219587A (en) * 1986-03-19 1987-09-26 Fujitsu Ltd Light source with highly stabilized frequency
JPS6394697A (en) * 1986-08-14 1988-04-25 エヌ・ベ−・フィリップス・フル−イランペンファブリケン Optical transmitter with semiconductor laser and external resonator
JPS63186489A (en) * 1987-01-29 1988-08-02 Yokogawa Electric Corp Variable wavelength laser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175010A (en) * 2003-12-08 2005-06-30 Sysmex Corp Optical source equipment
JPWO2018135619A1 (en) * 2017-01-20 2019-11-07 積水メディカル株式会社 Carbon isotope analyzer and carbon isotope analysis method

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