JPH0777279B2 - 光パルス発生装置 - Google Patents
光パルス発生装置Info
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- JPH0777279B2 JPH0777279B2 JP2199880A JP19988090A JPH0777279B2 JP H0777279 B2 JPH0777279 B2 JP H0777279B2 JP 2199880 A JP2199880 A JP 2199880A JP 19988090 A JP19988090 A JP 19988090A JP H0777279 B2 JPH0777279 B2 JP H0777279B2
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- semiconductor laser
- laser medium
- optical pulse
- pulse generator
- optical
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/146—External cavity lasers using a fiber as external cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
- H01S5/0657—Mode locking, i.e. generation of pulses at a frequency corresponding to a roundtrip in the cavity
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光パルス発生装置に関し、特に半導体レーザ
ー媒質を光源とする光パルス発生装置に関する。
ー媒質を光源とする光パルス発生装置に関する。
背景技術 半導体レーザー媒質を光源とし、この半導体レーザー媒
質の出射面に光導波路を形成する光ファイバーを結合し
て外部共振器を構成し、半導体レーザー媒質をモード同
期発振せしめることによって光パルスを発生する光パル
ス発生装置がある。
質の出射面に光導波路を形成する光ファイバーを結合し
て外部共振器を構成し、半導体レーザー媒質をモード同
期発振せしめることによって光パルスを発生する光パル
ス発生装置がある。
かかる光パルス発生装置において、スペクトル幅が100G
Hz以下と狭く、パルス幅も50pS以下と短い光パルスを発
生するためには、当該装置では単一モードファイバーに
よる反射率の波長依存性が低いことから、半導体レーザ
ー媒質と光ファイバーとの結合端面の無反射コーティン
グの反射率R2をR2≒2×10-4程度まで小さくする必要が
ある。しかしながら、この数値は実用的でなく、現実に
はR2≒10-2以下の再現性を得るのは困難である。反射率
R2が大きいと、半導体レーザー媒質の素子長に依存する
縦モード(以下、素子モードと称する)が強調され、第
3図に実線で示す発振スペクトルとなり、主発振モード
成分のレベルが低下してしまうため、光パルスのスペク
トル幅及びパルス幅を狭くするにも限界があった。
Hz以下と狭く、パルス幅も50pS以下と短い光パルスを発
生するためには、当該装置では単一モードファイバーに
よる反射率の波長依存性が低いことから、半導体レーザ
ー媒質と光ファイバーとの結合端面の無反射コーティン
グの反射率R2をR2≒2×10-4程度まで小さくする必要が
ある。しかしながら、この数値は実用的でなく、現実に
はR2≒10-2以下の再現性を得るのは困難である。反射率
R2が大きいと、半導体レーザー媒質の素子長に依存する
縦モード(以下、素子モードと称する)が強調され、第
3図に実線で示す発振スペクトルとなり、主発振モード
成分のレベルが低下してしまうため、光パルスのスペク
トル幅及びパルス幅を狭くするにも限界があった。
発明の概要 [発明の目的] そこで、本発明は、半導体レーザー媒質と光ファイバー
との結合端面の反射率が1%(=10-2)程度でもパルス
幅が狭くかつスペクトル幅のより狭い光パルスの生成を
可能にした光パルス発生装置を提供することを目的とす
る。
との結合端面の反射率が1%(=10-2)程度でもパルス
幅が狭くかつスペクトル幅のより狭い光パルスの生成を
可能にした光パルス発生装置を提供することを目的とす
る。
[発明の構成] 本発明による光パルス発生装置は、半導体レーザー媒質
と、前記半導体レーザー媒質をモード同期発振せしめて
光パルスを発生する外部共振器とからなる光パルス発生
装置であって、前記外部共振器が前記半導体レーザー媒
質から発せられるレーザー光の一部を反射する反射素子
を含む光導波路からなり、前記反射素子の持つ反射率の
高い波長域の中心波長が前記半導体レーザー媒質の利得
波長域内でかつ半値幅が素子モード間隔の2倍以内であ
る反射波長特性を有する構成となっている。
と、前記半導体レーザー媒質をモード同期発振せしめて
光パルスを発生する外部共振器とからなる光パルス発生
装置であって、前記外部共振器が前記半導体レーザー媒
質から発せられるレーザー光の一部を反射する反射素子
を含む光導波路からなり、前記反射素子の持つ反射率の
高い波長域の中心波長が前記半導体レーザー媒質の利得
波長域内でかつ半値幅が素子モード間隔の2倍以内であ
る反射波長特性を有する構成となっている。
[発明の作用] 本発明による光パルス発生装置においては、光導波路中
の反射素子によって半導体レーザー媒質の利得の最も高
い素子モード(以下、発振主縦モードと称する)成分以
外の成分を抑制し、結果的に発振主縦モード成分のレベ
ルを向上させる。
の反射素子によって半導体レーザー媒質の利得の最も高
い素子モード(以下、発振主縦モードと称する)成分以
外の成分を抑制し、結果的に発振主縦モード成分のレベ
ルを向上させる。
実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
第1図(a)において、1は半導体レーザー媒質素子で
あり、当該素子1の一方の端面1aが高反射面、他方の端
面1bが低反射出射面となっている。高反射面1aの反射率
R1はR1>0.9となるように設定され、又低反射出射面1b
の反射率R2はR2≒10-2程度に設定される。この半導体レ
ーザー媒質素子1には、コンデンサCを介してモード同
期用RF(高周波)電流IRFが、さらにインダクタンスコ
イルLを介してバイアス用DC(直流)電流IDCがそれぞ
れ供給されるようになっている。
あり、当該素子1の一方の端面1aが高反射面、他方の端
面1bが低反射出射面となっている。高反射面1aの反射率
R1はR1>0.9となるように設定され、又低反射出射面1b
の反射率R2はR2≒10-2程度に設定される。この半導体レ
ーザー媒質素子1には、コンデンサCを介してモード同
期用RF(高周波)電流IRFが、さらにインダクタンスコ
イルLを介してバイアス用DC(直流)電流IDCがそれぞ
れ供給されるようになっている。
半導体レーザー媒質素子1の出射面1bには光導波路を形
成する例えば光ファイバー2が結合されている。この光
ファイバー2は例えばその中間位置に反射率R3が0.6程
度の反射素子3を有することにより、半導体レーザー媒
質素子1をモード同期発振せしめる外部共振器を構成し
ている。反射素子3としては、例えば第2図に示すよう
に、ガラス、石英、アルミナ等の透明基板3a上に、反射
率の異なる透明層3bを複数層(例えば、6層)コーティ
ングした構成のものであって、後述する如き反射波長特
性を有するものを用い得る。なお、反射素子3はかかる
構成のものに限定されるものではなく、第1図(b)に
示す如く、光ファイバー2内にエッチングによって形成
された伸長方向に並設された回折格子31からなる構成
や、第1図(c)に示す如く、反射素子をリッジ型導波
路素子4とし、その導波路の伸長方向に並設され回折格
子31からなる構成のものなどであっても良く、要は、所
定の反射周波数特性を有するものであれば良いのであ
る。なお、上記リッジ型光導波路素子4の概略斜視図を
第1図(d)に示す。また、光ファイバーの反射素子3
の配設位置は第1図(e)に示す如く、光ファイバー2
の中間位置に限らず、出射端位置であっても良い。
成する例えば光ファイバー2が結合されている。この光
ファイバー2は例えばその中間位置に反射率R3が0.6程
度の反射素子3を有することにより、半導体レーザー媒
質素子1をモード同期発振せしめる外部共振器を構成し
ている。反射素子3としては、例えば第2図に示すよう
に、ガラス、石英、アルミナ等の透明基板3a上に、反射
率の異なる透明層3bを複数層(例えば、6層)コーティ
ングした構成のものであって、後述する如き反射波長特
性を有するものを用い得る。なお、反射素子3はかかる
構成のものに限定されるものではなく、第1図(b)に
示す如く、光ファイバー2内にエッチングによって形成
された伸長方向に並設された回折格子31からなる構成
や、第1図(c)に示す如く、反射素子をリッジ型導波
路素子4とし、その導波路の伸長方向に並設され回折格
子31からなる構成のものなどであっても良く、要は、所
定の反射周波数特性を有するものであれば良いのであ
る。なお、上記リッジ型光導波路素子4の概略斜視図を
第1図(d)に示す。また、光ファイバーの反射素子3
の配設位置は第1図(e)に示す如く、光ファイバー2
の中間位置に限らず、出射端位置であっても良い。
この反射素子3は、反射率の高い波長域の中心波長が半
導体レーザー媒質素子1の利得波長域内でかつ反射率の
半値幅が素子モード間隔の2倍以内で、特に発振主縦モ
ードに対して反射率が最大でかつ発振主縦モードのスペ
クトル幅を包含する反射周波数特性を有している。すな
わち、この反射周波数特性は、第3図に示すように、半
導体レーザー媒質素子1の発振縦モードのスペクトル
(実線)に対して点線で示す如き特性となっている。な
お、第3図において、Δλ1は半導体レーザー媒質素子
1内のレーザー光の往復時間に、Δλ2は外部共振器内
のレーザー光の往復時間にそれぞれ相当する波長間隔で
ある。また、中間波長λcは例えば850nmであり、レー
ザー媒質素子の光学長が300μm,共振器長Leffが15cmで
あれば、Δλ1は約1.2nm,Δλ2は約0.024Åとなる。
導体レーザー媒質素子1の利得波長域内でかつ反射率の
半値幅が素子モード間隔の2倍以内で、特に発振主縦モ
ードに対して反射率が最大でかつ発振主縦モードのスペ
クトル幅を包含する反射周波数特性を有している。すな
わち、この反射周波数特性は、第3図に示すように、半
導体レーザー媒質素子1の発振縦モードのスペクトル
(実線)に対して点線で示す如き特性となっている。な
お、第3図において、Δλ1は半導体レーザー媒質素子
1内のレーザー光の往復時間に、Δλ2は外部共振器内
のレーザー光の往復時間にそれぞれ相当する波長間隔で
ある。また、中間波長λcは例えば850nmであり、レー
ザー媒質素子の光学長が300μm,共振器長Leffが15cmで
あれば、Δλ1は約1.2nm,Δλ2は約0.024Åとなる。
かかる構成において、半導体レーザー媒質素子1の高反
射面1aと反射素子3との間の距離Leffが共振器長とな
り、バイアス用DC電流IDCにモード同期用RF電流IRFを重
畳した電流を半導体レーザー媒質素子1に流してモード
同期周波数で活性化する。ここで、光速をCとすると、
モード同期周波数νは、ν=C/2Leffで表わされる。活
性化された半導体レーザー媒質素子1で発生したレーザ
ー光は、モード同期周波数νで共振器長Leff間を往復す
るから、その周波数νに同期した短パルスとして成長す
る。この光パルスの一部が反射素子3を透過して光出力
となるのであるが、反射素子3が第3図に点線で示す如
き反射周波数特性を有していることから、第4図に示す
ように、発振主縦モード成分以外の成分が抑制され、結
果的に発振主縦モード成分のレベルが向上することにな
るため、光出力としてスペクトル幅及びパルス幅のより
狭い光パルスを導出できることになる。
射面1aと反射素子3との間の距離Leffが共振器長とな
り、バイアス用DC電流IDCにモード同期用RF電流IRFを重
畳した電流を半導体レーザー媒質素子1に流してモード
同期周波数で活性化する。ここで、光速をCとすると、
モード同期周波数νは、ν=C/2Leffで表わされる。活
性化された半導体レーザー媒質素子1で発生したレーザ
ー光は、モード同期周波数νで共振器長Leff間を往復す
るから、その周波数νに同期した短パルスとして成長す
る。この光パルスの一部が反射素子3を透過して光出力
となるのであるが、反射素子3が第3図に点線で示す如
き反射周波数特性を有していることから、第4図に示す
ように、発振主縦モード成分以外の成分が抑制され、結
果的に発振主縦モード成分のレベルが向上することにな
るため、光出力としてスペクトル幅及びパルス幅のより
狭い光パルスを導出できることになる。
発明の効果 以上説明したように、本発明による光パルス発生装置に
おいては、光導波路中の反射素子が反射率の高い波長域
の中心波長が半導体レーザー媒質の利得波長域内でかつ
半値幅が素子モード間隔の2倍以内である反射波長特性
を有することにより、発振主縦モード成分以外の成分が
抑制され、結果的に発振主縦モード成分のレベルが向上
するので、半導体レーザー媒質と光ファイバーとの結合
端面の反射率が1%程度であってもスペクトル幅及びパ
ルス幅のより狭い光パルスを得ることができる。
おいては、光導波路中の反射素子が反射率の高い波長域
の中心波長が半導体レーザー媒質の利得波長域内でかつ
半値幅が素子モード間隔の2倍以内である反射波長特性
を有することにより、発振主縦モード成分以外の成分が
抑制され、結果的に発振主縦モード成分のレベルが向上
するので、半導体レーザー媒質と光ファイバーとの結合
端面の反射率が1%程度であってもスペクトル幅及びパ
ルス幅のより狭い光パルスを得ることができる。
また、かかる光パルス発生装置は、より狭いスペクトル
幅及びパルス幅の光パルスを発生できるため、SHG(Sec
ond Harmonics Generator)技術を用いたレーザー光波
長変換装置や光パラメトリック発振器、さらには時間分
解分光用の光源として有用である。
幅及びパルス幅の光パルスを発生できるため、SHG(Sec
ond Harmonics Generator)技術を用いたレーザー光波
長変換装置や光パラメトリック発振器、さらには時間分
解分光用の光源として有用である。
第1図は本発明による光パルス発生装置を示す構成図、
第2図は第1図における反射素子の構成の一例を示す断
面図、第3図は半導体レーザー媒質の発振縦モードのス
ペクトル(実線)及び反射素子の反射波長特性(点線)
を示す図、第4図は本発明による発振縦モードのスペク
トル(実線)及び反射素子の反射波長特性(点線)を示
す図である。 主要部分の符号の説明 1……半導体レーザー媒質素子 2……光ファイバー、3……反射素子
第2図は第1図における反射素子の構成の一例を示す断
面図、第3図は半導体レーザー媒質の発振縦モードのス
ペクトル(実線)及び反射素子の反射波長特性(点線)
を示す図、第4図は本発明による発振縦モードのスペク
トル(実線)及び反射素子の反射波長特性(点線)を示
す図である。 主要部分の符号の説明 1……半導体レーザー媒質素子 2……光ファイバー、3……反射素子
Claims (4)
- 【請求項1】半導体レーザー媒質と、前記半導体レーザ
ー媒質を注入する電流周波数に同期してモード同期発振
せしめて光パルスを発生する外部共振器とからなる光パ
ルス発生装置であって、 前記外部共振器は前記半導体レーザー媒質から発せられ
るレーザー光の一部を反射する反射素子を含む光導波路
からなり、 前記反射素子は反射率の高い波長域の中心波長が前記半
導体レーザー媒質の利得波長域内でかつ半値幅が前記半
導体レーザー媒質の素子長に依存する縦モード間隔の2
倍以内である反射波長特性を有することを特徴とする光
パルス発生装置。 - 【請求項2】前記反射周波数特性は発振主縦モードのス
ペクトルの中心波長に対して反射率が最大であることを
特徴とする請求項1記載の光パルス発生装置。 - 【請求項3】前記反射波長特性がさらに狭く、発振主縦
モードのスペクトル幅のみを包含することを特徴とする
請求項1記載の光パルス発生装置。 - 【請求項4】前記光導波路は光ファイバーによって形成
されることを特徴とする請求項1記載の光パルス発生装
置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2199880A JPH0777279B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 光パルス発生装置 |
US07/734,973 US5181213A (en) | 1990-07-27 | 1991-07-24 | Optical pulse generating apparatus |
DE69101414T DE69101414T2 (de) | 1990-07-27 | 1991-07-29 | Optischer Impulsgeber. |
EP91306936A EP0468826B1 (en) | 1990-07-27 | 1991-07-29 | Optical pulse generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2199880A JPH0777279B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 光パルス発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0484485A JPH0484485A (ja) | 1992-03-17 |
JPH0777279B2 true JPH0777279B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=16415152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2199880A Expired - Lifetime JPH0777279B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 光パルス発生装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5181213A (ja) |
EP (1) | EP0468826B1 (ja) |
JP (1) | JPH0777279B2 (ja) |
DE (1) | DE69101414T2 (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5305336A (en) * | 1992-01-29 | 1994-04-19 | At&T Bell Laboratories | Compact optical pulse source |
US5237576A (en) * | 1992-05-05 | 1993-08-17 | At&T Bell Laboratories | Article comprising an optical fiber laser |
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FR2700895B1 (fr) * | 1993-01-28 | 1995-03-03 | Jean Debeau | Procédé et dispositif de génération d'impulsions optiques. |
DK0691044T3 (da) * | 1993-03-25 | 1999-05-10 | British Telecomm | Laser |
US5555253A (en) * | 1995-01-09 | 1996-09-10 | Amoco Corporation | Technique for locking a laser diode to a passive cavity |
US5682398A (en) * | 1996-05-03 | 1997-10-28 | Eastman Kodak Company | Frequency conversion laser devices |
DE59606045D1 (de) * | 1996-08-09 | 2000-11-30 | Dieter Huhse | Wellenlängenumschaltbarer gewinngeschalteter Fabry-Perot-Halbleiterlaser |
US5987045A (en) * | 1997-04-02 | 1999-11-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | High power narrow pulse laser diode circuit |
WO1999012235A1 (en) * | 1997-09-05 | 1999-03-11 | Micron Optics, Inc. | Tunable fiber fabry-perot surface-emitting lasers |
JP2000353856A (ja) * | 1999-06-11 | 2000-12-19 | Nec Corp | 半導体レーザモジュ−ル |
WO2001004999A1 (en) | 1999-07-07 | 2001-01-18 | Cyoptics Ltd. | Laser wavelength stabilization |
EP1096307B1 (en) * | 1999-10-28 | 2008-08-27 | FUJIFILM Corporation | Optical wavelength converting system and wavelength stabilised laser |
EP1130710A3 (en) | 2000-01-20 | 2003-09-17 | Cyoptics (Israel) Ltd. | High repetition rate optical pulse generator |
WO2002103867A1 (de) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Infineon Technologies Ag | Opto-elektronisches lasermodul |
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