JPH1131859A

JPH1131859A - レーザ光源装置

Info

Publication number: JPH1131859A
Application number: JP18654597A
Authority: JP
Inventors: Daikou Tei; 台鎬鄭; Naoyuki Mekata; 直之女鹿田
Original assignee: Suntech Co
Current assignee: Suntech Co
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1999-02-02
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: JP3347644B2

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて簡単な構成で正確に発光波長を制御で
きるレーザ光源装置を提供すること。【解決手段】レーザダイオード１より発光された光を
ビームスプリッタ５に入射し、その反射光を光バンドパ
スフィルタ８に与える。光バンドパスフィルタ８を透過
した光をフォトダイオードＰＤ１で受光する。又光バン
ドパスフィルタ８で反射されビームスプリッタ５を透過
した光をフォトダイオードＰＤ２で受光する。フォトダ
イオードＰＤ１，ＰＤ２の受光比が一定となるようにレ
ーザ光源の発光波長を制御することによって正確な波長
のレーザ光を発光させるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信等に使用され
る半導体レーザ等のレーザ光源の波長を安定化して発振
するためのレーザ光源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在光通信においては、光ファイバに多
数の波長の光を多重化して通信することにより、伝送量
を単一波長の光を用いた場合に比べて大幅に増加させる
波長多重通信方式が検討されている。波長多重通信を実
現するためには、光信号をそのまま増幅できる比較的狭
い波長の帯域内に、例えば１nm以下の間隔で多数の波長
のレーザ光を伝送するため、レーザ光源の波長を十分安
定化させておく必要がある。又、光情報処理，光計測に
おいては、情報の高密度化や計測の高精度化のためにレ
ーザ光源の波長安定化は重要な課題である。

【０００３】レーザ光源の発光波長を安定化するために
は、例えば基準となる波長特性を有する素子を用い、何
らかの方法で発光波長との誤差を検出してレーザ光源に
帰還する。そのため従来より、原子や分子の吸収を用い
てそれを基準として波長を安定化する装置や、ホログラ
フィ，グレーティング又はマッハツェンダ干渉計やファ
ブリペロー干渉計を用いて基準となる光又は光源の波長
をディザによって変調し、波長を調整するようにした方
法が知られている。ディザとは光の波長を何らかの方法
でわずかに振動させることであり、これによって基準と
なる波長との差及び方向を判別してレーザ光源に帰還す
ることによって、発光波長を安定化している。又多層干
渉光フィルタやエタロン等を用いて波長の基準とし、レ
ーザ光源の発光波長を安定化するようにした方法も用い
られている。

【０００４】又特開昭60-74687号では、ディザをかけず
半導体レーザからの光を分離し、わずかに透過する波長
の異なる２つのフィルタを用いて夫々のフィルタを通過
する光のレベルを光電変換素子によって検出し、その光
強度比が一定となるように半導体レーザに帰還する方法
が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の方法は、ディザにより光源に微妙な変化を与え
て発光波長を変化させ、電気的に方向を判別し、基準に
対する変化分を検出して光源である半導体レーザにフィ
ードバックしているため、光源の光が変調されてしま
う。そのため情報としての変調信号と重なる可能性があ
り、ディザの影響をなくすためにローパスフィルタ等の
電気フィルタ等が必要になるという欠点があった。又デ
ィザを用いるため制御系が複雑となり、ディザが可動部
を伴う場合には、信頼性が低く、寿命が短くなるという
欠点があった。又特開昭60-74687号の方法においては、
光を分岐するためにビームスプリッタ等が必要となる
が、ビームスプリッタは光の偏光の影響を受け、又温度
によって分光比が変わり易く、理想的に所定の比率で光
を安定に分岐する素子を作ることが難しいという欠点が
あった。又フィルタについてもわずかに透過波長の異な
る２つの光フィルタを製造することが難しいという欠点
があった。

【０００６】更に安定化した光を利用するには、レーザ
光を分岐させるビームスプリッタを用いてその一部を波
長安定化装置に加え、他を安定化されたレーザ光とす
る。このため波長安定化装置とは別にビームスプリッタ
が必要になるという欠点があった。

【０００７】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、ビームスプリッタと波長安定
化装置とを一体化させて極めて簡単な構成で高精度で安
定化した波長のレーザ光を発光することができるレーザ
光源装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、光の波長を連続的に変化させることができるレーザ
光源と、前記レーザ光源のレーザ光が入射され、その入
射されたレーザ光を透過光と分岐光とに分岐するビーム
スプリッタと、前記ビームスプリッタの分岐光が入射さ
れ、所定波長の光を透過させ、他を反射させて前記ビー
ムスプリッタに再び入射させる光フィルタと、前記光フ
ィルタの透過光を受光する第１の受光素子と、前記光フ
ィルタによって反射された分岐光のうち前記ビームスプ
リッタを透過する光を受光する第２の受光素子と、前記
第１，第２の受光素子の出力比を算出する出力比算出手
段と、前記出力比算出手段による出力比が所定値となる
ように前記光源の発光波長を制御する波長制御手段と、
を具備することを特徴とするものである。

【０００９】本願の請求項２の発明は、請求項１記載の
レーザ光源装置において、前記ビームスプリッタは、２
本の光ファイバの一部を密着して融着させて構成したこ
とを特徴とするものである。

【００１０】本願の請求項３の発明は、請求項１記載の
レーザ光源装置において、前記光フィルタは、透過波長
λに対してλ／４の光学厚さを有する低屈折率膜及び高
屈折率膜を交互に多重に積層して構成された干渉光フィ
ルタであることを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項４の発明は、請求項３記載の
レーザ光源装置において、前記干渉光フィルタは、透過
波長λが基板の所定方向に対して連続的に変化するよう
にその光学厚さを連続的に変化させたものであり、前記
レーザ光源装置は、前記ビームスプリッタで分岐された
分岐光の前記干渉光フィルタへの入射位置を前記所定方
向に対して連続的に変化させるスライド調整機構を更に
有することを特徴とするものである。

【００１２】本願の請求項５の発明は、請求項１〜５の
いずれか１項記載のレーザ光源装置において、前記波長
制御手段は、前記出力比算出手段によって算出された出
力比とを所定の基準値との差を検出する誤差検出手段
と、前記誤差検出手段に基準値を設定する基準値設定手
段と、前記誤差検出手段により検出される誤差値が０と
なるように前記レーザ光源の発光波長を制御する光源駆
動手段と、を具備することを特徴とすることを特徴とす
るものである。

【００１３】本願の請求項６の発明は、請求項１〜５の
いずれか１項記載のレーザ光源装置において、前記レー
ザ光源と前記ビームスプリッタとの間に前記光フィルタ
の透過波長をカットオフ波長とするカットフィルタを更
に設けたことを特徴とするものである。

【００１４】本願の請求項７の発明は、請求項１〜６の
いずれか１項記載のレーザ光源装置において、前記光フ
ィルタの周囲の温度を測定する温度検出手段を含み、記
出力比算出手段によって算出された出力比を温度補償す
る温度補償手段を更に有する特徴とするものである。

【００１５】このような特徴を有する本発明によれば、
レーザ光源を発光させて、そのレーザ光をビームスプリ
ッタに入射する。ビームスプリッタは一部の光を透過
し、他を分岐するものであり、分岐したレーザ光を光フ
ィルタに入射する。光フィルタは所定波長の光を透過し
他を反射させる。光フィルタを透過した光と反射して再
びビームスプリッタを透過した光とを夫々第１，第２の
受光素子によって受光し、その出力比を出力比算出手段
によって算出する。そして出力比が所定値となるように
レーザ光源の発光波長を制御することにより、所定の波
長のレーザ光を発光させることができる。請求項３の発
明は、このような光フィルタを多層膜による干渉光フィ
ルタによって実現したものである。又多層膜干渉光フィ
ルタを請求項４に示すように、所定の方向に対して透過
波長が連続的に変化するように構成した波長可変型の干
渉光フィルタを用い、その受光位置を変更するようにす
れば、レーザ光源の発光波長を変化させることができ
る。又請求項５の発明では、基準値設定手段により基準
値を設定しておき、誤差検出手段により出力比算出手段
によって算出された出力比と基準値との差を誤差として
検出する。そして光源駆動手段により誤差が０となるよ
うにレーザ光源を制御することにより、レーザ光源の発
光波長を微調整することができる。更に請求項６の発明
では、光源と光フィルタとの間にカットフィルタを設け
ることにより、光フィルタの特性のうち一方のスロープ
部分のみをロック点として規定するようにしたものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
によるレーザ光源装置の全体構成を示すブロック図であ
る。本図においてレーザ光源は、この実施の形態では分
布帰還型のレーザダイオード（ＬＤ）１を用いるものと
し、１本の線スペクトルのレーザ光を発光する。このレ
ーザ光源の発光波長は電流又は温度制御によって例えば
２〜３nm以内の範囲で外部より制御することができる。
このレーザ光は光ファイバ２に導かれる。

【００１７】光ファイバ２の他端には、光ファイバ２よ
り入射されるレーザビームを平行光とするレンズ３と入
射光の光の一部を遮光するカットフィルタ４が設けら
れ、カットフィルタ４を通過した光はビームスプリッタ
５に与えられる。ビームスプリッタ５は例えばガラス基
板に金属膜や誘電体多数膜を蒸着することにより光を分
岐する光分岐手段であり、入射光の一部を透過し、他を
反射する。透過光はレンズ６を介して光ファイバ７に入
射される。光ファイバ７の他端には安定化されたレーザ
光を光源とする測定装置や光通信機器等が接続される。
さてビームスプリッタ５によって分岐された光は光バン
ドパスフィルタ８に与えられる。この光バンドパスフィ
ルタ８は分岐されたレーザビームに垂直に配置され、一
定の透過波長を有するように構成したものである。そし
て光バンドパスフィルタ８を透過する位置に第１の受光
素子であるフォトダイオードＰＤ１を配置し、これと対
称な位置、即ち光バンドパスフィルタ８の反射光をビー
ムスプリッタ５を越えて受光する位置に第２の受光素子
であるフォトダイオードＰＤ２を配置する。フォトダイ
オードＰＤ１，ＰＤ２の出力は出力比算出手段９に与え
られる。出力比算出手段９は２つの入力信号の出力比を
算出してモニタ信号を出力するものであり、その出力は
波長制御手段１０に与えられる。波長制御手段１０は出
力比算出手段９による出力比が所定値となるようにレー
ザ光源の発光波長を制御するものである。レーザ光源の
発光波長はレーザダイオード１の駆動電流を変化させた
り、周囲温度を変化させることによって調整するものと
する。

【００１８】次に出力比算出手段９及び波長制御手段１
０について図２を用いて説明する。第１，第２のフォト
ダイオードＰＤ１，ＰＤ２からの出力は出力比算出手段
９内のＩ／Ｖ変換器１１ａ，１１ｂに与えられ、電圧信
号に変換される。Ｉ／Ｖ変換器１１ｂの出力はフォトダ
イオードＰＤ２の出力レベルを補償するために後述する
ビームスプリッタ５の分岐比に対応したゲインを有する
増幅器１２に与える。Ｉ／Ｖ変換器１１ａ及び増幅器１
２の出力は加算器１３及び減算器１４に与えられ、夫々
の出力は加算及び減算されて割算器１５に与えられる。
割算器１５はフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に受光さ
れた光を正規化し、これらの出力比に基づいて入力光の
波長を検出するものである。ここでＩ／Ｖ変換器１１
ａ，１ｂ、増幅器１２、加算器１３、減算器１４、割算
器１５は第１，第２の受光素子の出力比によってレーザ
光の波長を検出する出力比算出手段９を構成しており、
その出力は誤差検出器１６に与えられる。誤差検出器１
６の他方の入力端には基準電圧が与えられている。この
基準電圧は＋Ｖ_CC〜−Ｖ_DDの間で基準値設定手段１７、
例えば可変抵抗器ＶＲ１によって調整できるように構成
する。誤差増幅器１６はこの基準電圧と入力電圧との差
を誤差信号として検出し、誤差信号をＰＩＤ制御部１８
に与える。ＰＩＤ制御部１８は誤差信号が０となるよう
にＰＩＤ制御するものであり、その出力はレーザダイオ
ード駆動部１９を介してレーザダイオード１に帰還する
ように構成されている。レーザダイオード駆動部１９は
レーザダイオード１に流す電流、又はレーザダイオード
１の温度を制御することにより、レーザダイオード１の
発光波長を、例えば２〜３nm以下の範囲内で変化するよ
うに制御するものである。ここで誤差検出器１６と誤差
検出器１６に基準電圧を与える可変抵抗器ＶＲ１，ＰＩ
Ｄ制御部１８，レーザダイオード駆動部１９は、出力比
算出手段９による出力比が所定値となるようにレーザ光
源の発光波長を制御する波長制御手段１０を構成してい
る。

【００１９】又光バンドパスフィルタ８は膜圧を透過波
長λに対してλ／４の光学膜厚を有する高屈折率膜と低
屈折膜とを交互に積層した多層の光干渉フィルタを用い
る。そしてその中間部にλ／２の光学膜厚のキャビティ
層を設けることによって一定の波長の光を通過させる光
バンドパスフィルタ特性を有するように構成する。

【００２０】次にこの実施の形態によるレーザ光源装置
の動作について説明する。レーザダイオード１で発振す
るレーザ光は光ファイバ２，レンズ３を介してカットフ
ィルタ４に入射される。図３（ａ）はカットフィルタ４
の特性を示すグラフであり、図３（ｂ），（ｃ）は光バ
ンドパスフィルタ８の透過率，反射率の特性を示すグラ
フである。あらかじめカットフィルタ４はこの光バンド
パスフィルタ８の中心波長λ１をカットオフ波長として
これより長い波長の光を透過し、波長の短い光を遮断す
るような特性を選択する。カットフィルタ４を通過した
光はビームスプリッタ５に入射される。ここでビームス
プリッタ５の分岐・透過比を１：Ｎとしておく。ビーム
スプリッタ５を透過したレーザ光はレンズ６を介して光
ファイバ７に入射される。一方ビームスプリッタ５によ
って反射された分岐光は光バンドパスフィルタ８に入射
する。そしてその一部のみが光バンドパスフィルタ８を
透過してフォトダイオードＰＤ１に入射する。光バンド
パスフィルタ８は図３（ｂ），（ｃ）に示すように所定
の波長λ１の光を透過させ、その他の光を反射させる特
性を有している。従って光バンドパスフィルタ８で反射
された光は再びビームスプリッタ５に入射し、１：Ｎの
比率で分岐されて透過光がフォトダイオードＰＤ２に入
射する。このときレーザダイオード１の発光波長λに対
してフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に得られる光出力
は夫々図３（ｄ），（ｅ）に示すものとなる。増幅器１
２はこのときのフォトダイオードＰＤ２の光分岐に伴う
出力レベルの低下を補償するものである。こうすればＩ
／Ｖ変換器１１ａ，増幅器１２に得られる出力は、夫々
図３（ｂ）の透過率及び図３（ｃ）の反射率に対応して
いる。

【００２１】フォトダイオードＰＤ２に入射する透過光
のレベルはビームスプリッタ５の分岐比１：Ｎによって
決定される。例えば光バンドパスフィルタ８の透過及び
反射比が１：１のときに発光波長を固定するように設定
するものとすれば、ビームスプリッタ５の分岐比が１：
１の場合には、図４に示すようにＰＤ１に対するＰＤ２
の受光比率は０．５で固定されることとなる。同様にし
てビームスプリッタ５の分岐比が１：１０の場合には、
ＰＤ２の受光比率は０．９、分岐比が１：１００では受
光比率は０．９９となる。このように分岐比Ｎを大きく
しておくことによりＰＤ１とＰＤ２の受光レベルは図４
に示すように１に近づいていくこととなる。従って分岐
比Ｎが十分大きければ増幅器１２のゲインは１でよく、
増幅器１２をなくするようにしてもよい。

【００２２】従ってＩ／Ｖ変換１１ａ，増幅器１２の出
力をＡ，Ｂとすると、これらを加算及び減算し、割算器
１５により割算し、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を算出す
る。割算することにより正規化したレベルは図５に示す
ものとなる。このようにレーザ光源の発光波長に応じて
波長モニタ信号が連続的に変化する。波長モニタ信号の
レベルと誤差検出器１６の基準電圧との差分値を誤差信
号とし、誤差信号が零となるように制御することによっ
て、誤差検出器１６に設定された基準電圧と一致するよ
うにレーザダイオード１の波長を制御することができ
る。例えば基準電圧を０Ｖとすれば、Ｉ／Ｖ変換器１１
ａと増幅器１２の出力レベルが等しい波長λ２を発光し
たとき、誤差信号は０となり、レーザダイオードの発光
波長をλ２に制御することができる。又基準電圧を図５
のレベルＶ１に設定すれば、短波長側のλ４に波長がロ
ックされることとなる。このように誤差検出器１６の基
準電圧を変化させることによって図３，図５に示す波長
λ１〜λ３の範囲内で発光波長を微調整することができ
る。

【００２３】ここでレーザ光を分岐するビームスプリッ
タ５は所定の分岐比を有するものを使用するが、温度や
偏波面等に依存してある範囲で分岐比の変動を生じる。
このような温度や偏波面の変化に依存して分岐比Ｎが変
化すると、２つのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２に受
光される光のレベルが変化する。しかしビームスプリッ
タ５の分岐比Ｎを大きくしていけば、２つのフォトダイ
オードＰＤ１，ＰＤ２に受光される変動量の比は図６に
示すように小さくなる。図６では分岐比の変動が±０．
１％，±１％，±１０％の３つのビームスプリッタ５に
ついて、夫々曲線Ａ，Ｂ，ＣによってＰＤ１とＰＤ２の
変動量の比を示したものである。このようにビームスプ
リッタ５の分岐比Ｎを大きくすれば、分岐比の変動が大
きいビームスプリッタを用いたとしても変動量の比は小
さくほぼ０％となるため、正確に所定の波長でレーザ光
の波長を固定することができる。

【００２４】図７は第１の実施の形態によるレーザ光源
装置のレーザ光源以外の分岐・波長ロック部分を１つの
モジュールとしてケース２１に収納した状態を示す斜視
図である。この実施の形態では、光ファイバ２を介して
レーザ光の一部が入射しており、ビームスプリッタの透
過光が光ファイバ７より出力される。又このケースには
電源の供給ラインやモニタ出力ラインが設けられてい
る。ケース２１には前述した基準値調整手段の可変抵抗
器ＶＲ１の抵抗値を調整することによって発光波長を微
調整するためのつまみ２２が設けられている。又このよ
うなつまみを外部に露出させず、ケースを気密に構成し
てもよい。

【００２５】次にこの発明の第２の実施の形態について
図８，図９を用いて説明する。この実施の形態ではロッ
クする光のレーザ光の波長を外部から調整可能としたも
のである。前述した第１の実施の形態と同一部分は同一
符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態で
は光バンドパスフィルタ８に代えて干渉光フィルタ３０
とし、その基板の長手方向（Ｘ軸）の入射位置によって
連続的に透過光の波長を変化させることができるように
したものである。そしてスライド機構３１はこの干渉光
フィルタ３０をレーザビームに対して垂直に保ったまま
機械的にＸ軸方向に微小距離スライドさせ、入射位置を
変化させるものである。その他の構成は前述した第１の
実施の形態と同一である。

【００２６】次にこの干渉光フィルタは特公平７-92530
号に示されるものであり、次に図９を用いて説明する。
本実施の形態による波長可変型の干渉光フィルタ３０
は、例えばガラス，シリコン等のサブストレート４１上
に物質を多層蒸着させて構成している。このサブストレ
ート４１は使用する波長の範囲で光の透過率が高い材質
を用いて構成するものとし、誘電体や半導体が用いられ
る。本実施の形態では石英ガラスを用いている。そして
このサブストレート４１の上部には、使用する波長での
光の透過率の高い蒸着物質、誘電体，半導体等の多層膜
４２を蒸着する。ここで多層膜４２は図示のように下部
多層膜４３，キャビティ層４４及び上部多層膜４５から
形成されるものとする。又サブストレート４１の下面に
は反射防止膜４６を蒸着によって形成する。

【００２７】ここで多層膜４２，反射防止膜４６の蒸着
材料として用いられる物質は、例えばＳi Ｏ₂（屈折率
ｎ＝1.46），Ｔa₂Ｏ₅（ｎ＝2.15），Ｓi （ｎ＝3.46）
やＡl₂Ｏ₃，Ｓi₂Ｎ₄，Ｍg Ｆ等が用いられる。又本実
施の形態では多層膜４３，４５は低屈折率膜と高屈折率
膜とを交互に積層して蒸着させている。ここで膜厚ｄと
透過波長λ，屈折率ｎとは以下の関係となるようにす
る。 λ＝４ｎｄ・・・（１）即ち各層はその光学厚さｎｄをλ／４とする。そして低
屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積み重ねることによっ
て透過率のピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）を小さくして
いる。又キャビティ層４４の膜厚ｄ_cとは透過波長λ，
屈折率ｎとは以下の関係になるようにする。 λ＝２ｎｄ_c ・・・（２）即ちキャビティ層４４の光学厚さｎｄ_cはλ／２とす
る。

【００２８】さて本実施の形態による干渉光フィルタ３
０は、透過波長と膜厚とが式（１），（２）の関係を有
することから、サブストレート４１を細長い板状の基板
とし、多層膜４２の屈折率を一定とし、膜厚を連続的に
変化させて透過波長λを異ならせるようにしている。そ
してこの波長可変型干渉光フィルタ３０の透過波長をλ
_a〜λ_c（λ_a＜λ_c）とし、その中心点（ｘ＝ｘ_b）
での透過波長をλ_bとする。上下の多層膜４３，４５
は、夫々第１の屈折率ｎ₁の第１の蒸着物質膜とこれよ
り屈折率の低い第２の屈折率ｎ₂の第２の蒸着物質膜と
を、交互に積層して構成する。即ち図９（ａ）の円形部
分の拡大図を図９（ｃ）に示すように、夫々の膜厚を連
続的に変化させている。図９（ｃ）において、下部多層
膜４３の低屈折率膜を４３Ｌ，高屈折率膜を４３Ｈと
し、上部多層膜４５の高屈折率膜を４５Ｈ，低屈折率膜
を４５Ｌとする。そして図９（ａ）のフィルタのＸ軸上
での端部ｘ_aの透過波長λ_aに対して、夫々低屈折率膜
及び高屈折率膜で上記の式（１），（２）が成り立つよ
うに設定する。又ｘ_b，ｘ_cでの透過波長λ_b，λ_cに
対しても、その波長λ_b，λ_cで式（１），（２）が成
り立つようにその膜厚を設定する。そしてその間の膜厚
も波長の変化が直線的に変化するように設定する。従っ
て多層膜の各膜厚は図示のようにｘ軸上の位置ｘ_a〜ｘ
_cにつれて連続的に変化し、Ｘ軸の正方向に向かって膜
厚が大きくなる。

【００２９】このように膜厚を連続的に変化させること
は、サブストレート４１上に多層膜４２を蒸着して形成
する際に、蒸着源との間隔を連続的に変化するようにサ
ブストレートを傾けて配置しておくことにより、実現す
ることができる。

【００３０】又干渉光フィルタ３０の膜厚自体を連続し
て変化させるようにしているが、各膜厚は一定とし、多
層膜４２の屈折率ｎ₁，ｎ₂をＸ軸方向に連続的に変化
させるようにして光学厚さを連続的に可変するようにし
てもよい。

【００３１】このようにして構成した干渉光フィルタ３
０は狭帯域特性を有し、しかも温度変化等に対して十分
安定した特性を有している。従って干渉光フィルタ３０
へ光が入射する位置をスライド調整機構３１を用いて機
械的にＸ軸方向に移動させることによって、透過波長自
体を連続的に変化させることができる。こうすればスラ
イド調整機構３１によって分岐光がフォトダイオードＰ
Ｄ１に入射する波長が変化し、ロックする波長を変化さ
せることができる。

【００３２】次に図１０（ａ）は第２の実施の形態によ
るレーザ光源装置のレーザ光源以外の分岐・波長ロック
部分を１つのモジュールとしてケース３２に収納した状
態を示す斜視図である。この実施の形態では、レーザダ
イオード１の発光波長を大きく変化させるためにはスラ
イド調整機構３１の調整つまみ３３を回転させて干渉光
フィルタ３０への入射光の入射位置を変化させる。こう
すれば図３（ｂ），（ｃ）に示す干渉光フィルタ２０の
透過波長λ１を変化させることができる。この場合には
カットフィルタ４もこれに応じた特性を有するフィルタ
を用いる必要がある。こうすれば発光可能な波長を大き
く変化させることができる。従って発光波長を干渉光フ
ィルタ３０への入射位置によって大まかに調整し、微妙
な波長の調整を基準値設定手段１７の基準電圧を変化さ
せることによって調整すれば、使用者が任意の波長に設
定することが可能となる。

【００３３】尚前述した第２の実施の形態では、スライ
ド調整機構３１と可変抵抗器ＶＲ１のつまみ３３，３４
をケースの外部から調整できるようにしているが、図１
０（ｂ）に示すように可変抵抗器ＶＲ１による基準値設
定手段を設けることなくスライド調整機構３１のつまみ
３３のみで波長を変化させるようにしてもよい。又図１
０（ｃ）に示すように、製造時に必要な波長に設定して
おき、スライド調整機構３１のつまみ３３、及び微調整
のための可変抵抗器ＶＲ１のつまみ３４をケース外部に
露出させず、レーザ光源の発光波長を調整できないよう
にすることもできる。こうすれば使用者が逐一波長を調
整することなく極めて簡単な構成でレーザ光源の発光波
長を安定化させた安定化装置を実現することができ、気
密封止も容易となる。又スライド調整機構３１のつまみ
３３をケース３２外に露出させることなく、図１０
（ｄ）に示すように微調整のための可変抵抗器ＶＲ１の
つまみ３４のみを調整可能としてもよい。この場合には
製造時にスライド調整機構３１によって必要な波長に設
定しておくことより、使用者は設定波長の所定範囲内で
発光波長の微調整をすることができる。

【００３４】次に本発明の第３の実施の形態について図
１１を用いて説明する。この実施の形態ではビームスプ
リッタ５をガラス上に金属や誘電体多層膜を蒸着したビ
ームスプリッタでなく、２本の光ファイバを融着させて
構成したものである。この実施の形態ではレーザダイオ
ード１から出射されたレーザ光をレンズ３及びカットフ
ィルタ４を介して光ファイバ５１に導く。光ファイバ５
１はそのまま測定装置や光通信機器に接続される。そし
て光ファイバ５１の一部に他の光ファイバ５２を密接し
て配置し、その一部を融着しておく。光ファイバ５１を
透過するレーザ光の一部を融着部５３で光ファイバ５２
に分岐させ、その光を前述したように光バンドパスフィ
ルタ８を介して第１の受光素子であるフォトダイオード
ＰＤ１に導く。又光バンドパスフィルタ８で反射した光
を受光するために、光ファイバ５２の他端に第２の受光
素子であるフォトダイオードＰＤ２を設ける。こうすれ
ば光バンドパスフィルタ８の反射光の一部をフォトダイ
オードＰＤ２で受光することができる。その他の構成は
前述した第１の実施の形態と同様である。又前述した第
２の実施の形態のように光バンドパスフィルタ８に代え
て干渉光フィルタ３０を用いて入射位置をＸ軸方向にず
らせるように構成してもよい。この場合にはガラス基板
を用いたビームスプリッタ５が不要でレンズを少なくす
ることができるため、光分岐・波長ロックモジュールを
極めて小さく構成することができる。又部品点数も少な
くなり、低価格化が可能となる。

【００３５】尚前述した第１，第２の実施の形態では、
信号処理回路として加算器と減算器及びその出力比を算
出する割算器を設けているが、Ｉ／Ｖ変換器１１ａと増
幅器１２の出力の比を直接算出するようにしてもよいこ
とはいうまでもない。又カットフィルタ４を設けること
なく、図３（ｂ），（ｃ）に示すように透過／反射特性
のスロープの２つの位置でロック点を設定できるように
してもよい。この場合には誤差信号の移動方向によって
２つのロック点のうちの一方の点に発光波長を固定する
ことができる。

【００３６】又前述した実施の形態ではレーザ光源とし
てレーザダイオードを用いているが、その他のレーザ光
源を用いてもよい。前述した第１，第２の実施の形態で
はビームスプリッタ５を金属や誘電体多層膜をガラス上
に蒸着したビームスプリッタを用い、第３の実施の形態
では２本の光ファイバを用いてその一部を融着したビー
ムスプリッタとしているが、光平面導波路を用い、交差
又は結合させて二入力二出力の光分岐素子として構成す
るものであれば、他の種々の光分岐素子を用いることが
できることはいうまでもない。

【００３７】尚前述した実施の形態では出力比算出手段
においてＩ／Ｖ変換器１１ｂの出力を増幅する増幅器１
２を設けているが、フォトダイオードＰＤ２の出力レベ
ルがビームスプリッタ５の分岐比により低下している状
態で発光波長を固定してもよい。又ビームスプリッタ５
の分岐比Ｎが十分大きければフォトダイオードＰＤ１，
ＰＤ２の出力レーザはほぼ等しくなるため、増幅器１２
を設ける必要はなくなる。

【００３８】次に本発明の第４の実施の形態によるレー
ザ光源装置について説明する。この実施の形態では前述
した第１，第２の実施の形態による光フィルタは温度依
存性を有することから、温度を補償し、周囲温度にかか
わらず一定の波長の光源を出力することができるように
したものである。図１２は出力比算出手段より算出され
た出力比を温度補償するための温度補償手段６０の構成
を示している。温度補償手段６０は温度検出手段６１と
加算器６２を含んで校正される。温度検出手段６１は光
バンドパスフィルタ８の周囲温度を検出するものであっ
て、その出力は加算器６２に与えられる。加算器６２は
図１３の曲線Ａに示すように出力比算出手段９からの出
力が温度に対してほぼリニアな温度特性を有することか
ら、これを打ち消すように温度検知信号を加算する。こ
うすれば極めて容易に温度補正することができ、図１３
の曲線Ｂに示すように、周囲温度にかかわらずほぼ一定
の波長特性を有するレーザ光を出力することができると
いう効果が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜６の発明によれば、ビームスプリッタと光フィルタ
を用い、光フィルタの透過光と反射光との比率から光源
の発光波長を制御するようにしている。従ってビームス
プリッタを内蔵することができ、しかも光分岐手段の分
岐比を大きくしておくことにより、ビームスプリッタの
分岐比や波長依存性等に影響されることなく高精度の波
長精度を得ることができる。又請求項２の発明では、光
ファイバを融着させることによってビームスプリッタを
構成しているため、光学部品点数を少なくすることがで
き、極めて簡単な構成で正確な波長制御が可能となる。
又請求項４の発明では、干渉光フィルタへの入射位置を
制御することによって発光波長を広い範囲内で制御する
ことができるという効果が得られる。又請求項５の発明
では、基準値設定手段により設定する基準値を変化させ
ることによって、レーザ光源の発光周波数を微調整する
ことが可能となる。又請求項６の発明では、カットフィ
ルタを用いてロック点を１つに限定することができるた
め、波長制御手段の構成を容易にすることができるとい
う効果が得られる。又請求項７の発明では、周囲温度を
検出し、出力比算出手段の出力を補償することによっ
て、周囲温度の影響なく一定の波長のレーザ光を出力す
ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザ光源装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態によるレーザ光源装
置の出力比算出手段及び波長制御手段の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】カットフィルタと干渉光フィルタ及びフォトダ
イオードＰＤ１，ＰＤ２の発光波長に対する特性変化を
示すグラフである。

【図４】ビームスプリッタの分岐比に対するフォトダイ
オードの出力比を示す図である。

【図５】波長に対する誤差信号の変化を示すグラフであ
る。

【図６】ビームスプリッタの分岐比に対するフォトダイ
オードＰＤ１，ＰＤ２の出力の変動量の変化を示すグラ
フである。

【図７】第１の実施の形態による光分岐・波長ロックモ
ジュールの構成を示す斜視図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態によるレーザ光源装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図９】（ａ）は本発明の第２の実施の形態によるシン
グルキャビティ構造の干渉光フィルタの構成を示す断面
図、（ｂ）はそのＸ軸上で透過率の変化を示すグラフ、
（ｃ）は（ａ）の円形部分の拡大断面図である。

【図１０】第２の実施の形態による光分岐・波長ロック
モジュールの構成を示す斜視図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態によるレーザ光源
装置の全体構成を示すブロック図である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態によるレーザ光源
装置の出力比算出手段，温度補償手段及び波長制御手段
の構成を示すブロック図である。

【図１３】温度補償前及び温度補償後の周囲温度と波長
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１レーザダイオード２，７，５１，５２光ファイバ３，６レンズ４カットフィルタ５ビームスプリッタ８光バンドパスフィルタ９出力比算出手段１０波長制御手段１１ａ，１１ｂＩ／Ｖ変換器１２増幅器１３加算器１４減算器１５割算器１６誤差検出器１７基準値設定手段１８ＰＩＤ制御部１９レーザダイオード駆動部２１，３２ケース２２，３３，３４つまみ３０干渉光フィルタ３１スライド調整機構５３融着部分ＰＤ１，ＰＤ２フォトダイオード６０温度補償手段６１温度検出手段６２加算手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の波長を連続的に変化させることがで
きるレーザ光源と、前記レーザ光源のレーザ光が入射され、その入射された
レーザ光を透過光と分岐光とに分岐するビームスプリッ
タと、前記ビームスプリッタの分岐光が入射され、所定波長の
光を透過させ、他を反射させて前記ビームスプリッタに
再び入射させる光フィルタと、前記光フィルタの透過光を受光する第１の受光素子と、前記光フィルタによって反射された分岐光のうち前記ビ
ームスプリッタを透過する光を受光する第２の受光素子
と、前記第１，第２の受光素子の出力比を算出する出力比算
出手段と、前記出力比算出手段による出力比が所定値となるように
前記光源の発光波長を制御する波長制御手段と、を具備
することを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】前記ビームスプリッタは、２本の光ファ
イバの一部を密着して融着させて構成したものであるこ
とを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項３】前記光フィルタは、透過波長λに対して
λ／４の光学厚さを有する低屈折率膜及び高屈折率膜を
交互に多重に積層して構成された干渉光フィルタである
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項４】前記干渉光フィルタは、透過波長λが基
板の所定方向に対して連続的に変化するようにその光学
厚さを連続的に変化させたものであり、前記レーザ光源装置は、前記ビームスプリッタで分岐さ
れた分岐光の前記干渉光フィルタへの入射位置を前記所
定方向に対して連続的に変化させるスライド調整機構を
更に有するものであることを特徴とする請求項３記載の
レーザ光源装置。
【請求項５】前記波長制御手段は、前記出力比算出手
段によって算出された出力比とを所定の基準値との差を
検出する誤差検出手段と、前記誤差検出手段に基準値を設定する基準値設定手段
と、前記誤差検出手段により検出される誤差値が０となるよ
うに前記レーザ光源の発光波長を制御する光源駆動手段
と、を具備することを特徴とすることを特徴とする請求
項１〜５のいずれか１項記載のレーザ光源装置。
【請求項６】前記レーザ光源と前記ビームスプリッタ
との間に前記光フィルタの透過波長をカットオフ波長と
するカットフィルタを更に設けたことを特徴とする請求
項１〜５のいずれか１項記載のレーザ光源装置。
【請求項７】前記光フィルタの周囲の温度を測定する
温度検出手段を含み、記出力比算出手段によって算出さ
れた出力比を温度補償する温度補償手段を更に有するも
のである特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の
レーザ光源装置。