JPS62252982A - Variable wavelength light source - Google Patents

Variable wavelength light source

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JPS62252982A
JPS62252982A JP9599986A JP9599986A JPS62252982A JP S62252982 A JPS62252982 A JP S62252982A JP 9599986 A JP9599986 A JP 9599986A JP 9599986 A JP9599986 A JP 9599986A JP S62252982 A JPS62252982 A JP S62252982A
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秀一 村山
Akira Ote
明 大手
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秀人 岩岡
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    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
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    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383Parallel arrangements

Abstract

PURPOSE:To know oscillating wavelengths over a wide band, by marking the wavelength of the output light of a variable wavelength laser light source by the output light, which is generated by a marker light source at a specified wavelength interval. CONSTITUTION:Part of output light from a variable wavelength laser light source 11 is transmitted through a half mirror 14 and becomes the output light. The other part is reflected and inputted to a half mirror 15. The light is interfered with output light from a marker light source 12 after said output light is transmitted through the half mirror 15. The resultant light is inputted to a light detector 17. The light detector 17 converts the light into an electric signal, which has the difference frequency between both light beams. A part of the electric output from the light detector 17 passes the bandpass characteristic part of a filter 18. Variable wavelength laser light (a) and merker light (b) are displayed on an electric spectrum analyzer 21. The other part of the light, which is transmitted through the half mirror 15, is interfered with output light of a reference light source 13. Said output light is tranmitted through a half mirror 16. The resultant light is inputted to a light detector 19. The variable wavelength laser light (a) and reference light (c) are displayed on an electric spectrum analyzer 22 through a filter 20.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、可変波長レーザ光源の特性および機能の改良
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to improvements in the characteristics and functionality of tunable wavelength laser light sources.

(従来の技術) 第10図は従来の可変波長光源の一例を示す構成ブロッ
ク図である。半導体レーザLDIの出力光は集光レンズ
LS2を介して回折格子DGに入射し、1次回折光P1
が半導体レーザLD1に戻る。Plは0次回折光である
。回折格子DGを回転すると半導体レーザLDIへ戻る
1次回折光の波長が変化するので、発振波長を制御する
ことができる。外部への出力は半導体レーザLD1の他
端の出力光をレンズLS1を介して取出される。
(Prior Art) FIG. 10 is a block diagram showing an example of a conventional variable wavelength light source. The output light of the semiconductor laser LDI enters the diffraction grating DG via the condenser lens LS2, and becomes the first-order diffracted light P1.
returns to the semiconductor laser LD1. Pl is the 0th order diffracted light. When the diffraction grating DG is rotated, the wavelength of the first-order diffracted light that returns to the semiconductor laser LDI changes, so the oscillation wavelength can be controlled. For output to the outside, the output light from the other end of the semiconductor laser LD1 is taken out via the lens LS1.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような構成の可変波長光源において
、回折格子の回転角と出力光の波長を対応づけようとす
ると、He  Neレーザ等の波長が明らかな基準光源
を用いて、一点または数点の校正しかできないという問
題があった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in a tunable wavelength light source with such a configuration, when trying to correlate the rotation angle of the diffraction grating with the wavelength of the output light, it is difficult to use a reference light source with a clear wavelength such as a He Ne laser. There was a problem that only one or a few points could be calibrated using the .

また回折角θおよび波長λの関係は λ−ksinθ       ・・・(1)(kは比例
定数)となる。すなわち、回転角度と波長は比例関係に
ないため、校正点付近では誤差が小さいが、離れたとこ
ろでは大きくなってしまうという問題があった。
The relationship between the diffraction angle θ and the wavelength λ is λ−ksinθ (1) (k is a proportionality constant). That is, since there is no proportional relationship between the rotation angle and the wavelength, there is a problem in that the error is small near the calibration point, but becomes large at a distance.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたち
ので、広い帯域にわたって発振波長を正確に知ることが
できる可変波長光源を大川することを目的とする。
The present invention was made to solve these problems, and therefore, it is an object of the present invention to provide a tunable wavelength light source whose oscillation wavelength can be accurately determined over a wide band.

(問題点を解決するための手段) 本発明に係る可変波長光源は入力信号に対応して出力光
の波長が変化する可変波長レーザ光源と、多モード発振
レーザ光を出力するマーカ光源とを備え、可変波長レー
ザ光源の出力光の波長をマーカ光源の所定の波長間隔で
発生する出力光で目盛り句するように構成したことを特
徴とする。
(Means for Solving the Problems) A tunable wavelength light source according to the present invention includes a tunable wavelength laser light source whose output light wavelength changes in response to an input signal, and a marker light source that outputs multimode oscillation laser light. The present invention is characterized in that the wavelength of the output light of the variable wavelength laser light source is scaled by the output light generated at predetermined wavelength intervals of the marker light source.

(実施例) 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below using the drawings.

第1図は本発明に係る可変波長光源の一実施例を示す構
成ブロック図である。可変波長光源1において、11は
入力信号に対応する波長の光を出力する可変波長レーザ
光源、12は一定波長間隔のマーカ光を出力する光周波
数マーカ光it!(以下マーカ光源と呼ぶ)、13は波
長が一定の光を出力する基準波長レーザ光源(以下基準
光源と呼ぶ)、14は前記可変波長レーザ光源11の出
力光を入射して2方向に分離するハーフミラ−115は
このハーフミラ−14の反射光および前記マーカ光源1
2の出力光を入射するハーフミラ−116はこのハーフ
ミラ−15の透過光および前記基準光源13の出力光を
入1するハーフミラ−117はPINフォトダイオード
やアバランシェフォトダイオードなどからなり前記ハー
フミラ−15の反射光および透過光を入射する光検出器
、18はこの光検出器17の電気出力を入力するバンド
パス増幅器、1つは前記ハーフミラ−16の反射光およ
び透過光を入射する17と同様の光検出器、20はこの
光検出器19の電気出力を入力するバンドパス増幅器で
ある。信号処理部2において、2’1.22は前記バン
ドパス増幅器18.20の出力をそれぞれ入力する電気
スペクトラム・アナライザである。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a variable wavelength light source according to the present invention. In the variable wavelength light source 1, 11 is a variable wavelength laser light source that outputs light of a wavelength corresponding to an input signal, and 12 is an optical frequency marker light IT! that outputs marker light at constant wavelength intervals. (hereinafter referred to as a marker light source), 13 is a reference wavelength laser light source (hereinafter referred to as reference light source) that outputs light with a constant wavelength, and 14 is an input light output from the variable wavelength laser light source 11 and separates it into two directions. A half mirror 115 receives the reflected light from this half mirror 14 and the marker light source 1.
A half mirror 116 receives the output light from the half mirror 15 and a half mirror 117 receives the output light from the reference light source 13. The half mirror 117 includes a PIN photodiode, an avalanche photodiode, etc. A photodetector 18 inputs the light and the transmitted light, a bandpass amplifier 18 inputs the electrical output of the photodetector 17, and one photodetector similar to 17 inputs the reflected light and transmitted light of the half mirror 16. 20 is a bandpass amplifier that inputs the electrical output of this photodetector 19. In the signal processing section 2, reference numerals 2'1 and 22 denote electrical spectrum analyzers to which the outputs of the bandpass amplifiers 18 and 20 are respectively input.

上記のような構成の可変波長光源の動作を以下に説明す
る。可変波長レーザ光源11の出力光の一部はハーフミ
ラ−14を透過して出力光となり、他の一部は反射して
ハーフミラ−15に入射する。
The operation of the variable wavelength light source configured as described above will be explained below. A part of the output light from the variable wavelength laser light source 11 passes through the half mirror 14 and becomes output light, and the other part is reflected and enters the half mirror 15.

この光の一部はハーフミラ−15で反射し、ハーフミラ
−15を透過したマーカ光源12の出力光と干渉して光
検出器17に入射する。光検出部17はヘテロダイン検
波により、両光の周波数の差を持つ電気信号に変換する
。光検出al117の電気出力はフィルタ18のバンド
パス特性を一部が通過し、電気スペクトラム・アナライ
ザ21で可変波長レーザ光aおよびマーカ光すが表示さ
れる。
A portion of this light is reflected by the half mirror 15, interferes with the output light of the marker light source 12 that has passed through the half mirror 15, and enters the photodetector 17. The photodetector 17 uses heterodyne detection to convert the two lights into an electrical signal having a difference in frequency. Part of the electrical output of the photodetector al 117 passes through the bandpass characteristic of the filter 18, and the electrical spectrum analyzer 21 displays the variable wavelength laser beam a and the marker beam.

ハーフミラ−15を透過した他の一部の光(可変波長光
源からの光)はハーフミラ−16で反射し、ハーフミラ
−16を透過する基準光源13の出力光と干渉して光検
出器19に入射する。光検出部19はヘテロダイン検波
により、両光の周波数の差を持つ電気信号に変換する。
The other part of the light (light from the variable wavelength light source) that has passed through the half mirror 15 is reflected by the half mirror 16, interferes with the output light of the reference light source 13 that passes through the half mirror 16, and enters the photodetector 19. do. The photodetector 19 uses heterodyne detection to convert both lights into an electrical signal having a difference in frequency.

光検出部19の電気出力はフィルタ20のバンドパス特
性を一部が通過し、電気スペクトラム・アナライザ22
で可変波長レーザ光aおよび基準光Cが表示される。
A part of the electrical output of the photodetector 19 passes through the bandpass characteristic of the filter 20 and is output to the electrical spectrum analyzer 22.
The variable wavelength laser beam a and the reference beam C are displayed.

電気スペクトラム・アナライザ21の表示画面からマー
カ光の周波数間隔およびマーカ光と可変波長光の周波数
間隔を正確に知ることができ、電気スペクトラム・アナ
ライザ22の表示画面で基準光との関係から可変波長光
の周波数を正確に知ることができる。例えば、電気スペ
クトラム・アナライザ22の表示画面でビート信号がO
Hzに現れるときは可変波長レーザの波長と基準波長レ
ーザの波長とは等しい。
The frequency interval of the marker light and the frequency interval between the marker light and the variable wavelength light can be accurately known from the display screen of the electric spectrum analyzer 21, and the frequency interval of the variable wavelength light can be determined from the relationship with the reference light on the display screen of the electric spectrum analyzer 22. You can know the frequency accurately. For example, if the beat signal is O on the display screen of the electrical spectrum analyzer 22,
Hz, the wavelength of the variable wavelength laser and the wavelength of the reference wavelength laser are equal.

第1図装置において、可変波長レーザ光源11としては
半導体レーザの注入電流・(5瀧度を変えて波長を変化
させるもの、第10図の従来例のように外部共振器の片
方のミラーを回折格子とし、その回転角を変えて波長を
変化させるもの、そのほか各種のものを使用できる。
In the apparatus shown in FIG. 1, the variable wavelength laser light source 11 is one that changes the wavelength by changing the injected current of a semiconductor laser. A grating that changes the wavelength by changing its rotation angle, and various other types can be used.

第2図は可変波長レーザ光源11の一実施例を示す構成
ブロック図である。図においてLD2は半導体レーザ、
ARI、AR2はこの半導体レーザLD2の両端に設け
られた無反射コート部、LS3はこの無反射コート部△
R1から出射される光を平行光とするレンズ、BSlは
このレンズLS3を通過した光が反射されるとともに共
振光を外部へ出力するビームスプリッタ、LS4は無反
射コート部AR2から出射される光を平行光とするレン
ズ、UMlはこのレンズLS4を通過する光が入射する
第1の超音波変調器、UM2はこの超音波変調器UMI
からの出力光が入射する第2の超音波変調器、Mlはこ
の超音波変調器UM2から出射した光を反射するミラー
、DRlは前記超音波変調器UM1.UM2を周波数F
で励振する発1辰器である。半導体レーザLD2の無反
射コート部△R1から出射した光はレンズLS3で平行
光とされた模ビームスプリッタBS1で反射され、反射
光は光路を元に戻って再び半導体レーザ゛LD2に入射
する。無反射コート部AR2から出射した周波数fo+
の光はレンズLS4で平行光とされ、第1の超音波変調
器UM1に入射する。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the variable wavelength laser light source 11. As shown in FIG. In the figure, LD2 is a semiconductor laser,
ARI and AR2 are anti-reflection coated parts provided at both ends of this semiconductor laser LD2, and LS3 is this anti-reflection coated part △
A lens that converts the light emitted from R1 into parallel light, BSl is a beam splitter that reflects the light that has passed through this lens LS3 and outputs the resonant light to the outside, and LS4 converts the light that is emitted from anti-reflection coating AR2. A lens for parallelizing light, UMl is the first ultrasonic modulator into which the light passing through this lens LS4 is incident, and UM2 is this ultrasonic modulator UMI.
Ml is a mirror that reflects the light emitted from the ultrasonic modulator UM2, and DRl is a second ultrasonic modulator into which the output light from the ultrasonic modulator UM1 is incident. UM2 to frequency F
It is an oscillator that is excited by The light emitted from the non-reflection coated portion ΔR1 of the semiconductor laser LD2 is reflected by the simulated beam splitter BS1 which is converted into parallel light by the lens LS3, and the reflected light returns along the optical path and enters the semiconductor laser LD2 again. Frequency fo+ emitted from anti-reflection coating part AR2
The light is made into parallel light by the lens LS4, and is incident on the first ultrasonic modulator UM1.

超音波により形成される回折格子に対して特定の入射角
および出射角を満足するような光の波長は超音波の波長
が変われば変化する。入射光は回折の際に超音波による
ドツプラシフトを受け、+1次回折光(超音波の方向と
回折される方向が同じ)の周波数はfo++Fとなる。
The wavelength of light that satisfies specific incident and exit angles with respect to a diffraction grating formed by ultrasonic waves changes as the wavelength of the ultrasonic waves changes. The incident light undergoes a Doppler shift due to the ultrasonic wave during diffraction, and the frequency of the +1st order diffracted light (the direction of the ultrasonic wave is the same as the diffracted direction) becomes fo++F.

超音波変調器tJM1からの出射光は超音波変調器UM
2で再び回折する。超音波変1@UM2では超音波の進
行波と回折光の関係が超音波変調器UMIにおける場合
と逆で、−1次回折光となるので、ドツプラシフト量は
−Fとなり、超音波変調器UM2の出力光の周波数はf
o r +F  F−fo rとなる。超音波変調器U
M2の出力光はミラーM1で反射した後、超音波変調器
UM2でドツプラシフトを受けて周波数がfo+  F
となった後、超音波変調器tJM1でfo +  F+
F−fo +となり、元の周波数fo+となって半導体
レーザLD2に戻るので、共振状態が持続する。この様
な構成で超音波の波長(周波数F)を変えれば、共1辰
する光の波長を掃引することができる。ビームスプリッ
タBS1を介して共振した光が外部に出力される。
The light emitted from the ultrasonic modulator tJM1 is the ultrasonic modulator UM.
It is diffracted again at 2. In the ultrasonic modulator 1@UM2, the relationship between the ultrasonic traveling wave and the diffracted light is opposite to that in the ultrasonic modulator UMI, and it becomes -1st order diffracted light, so the Doppler shift amount is -F, and the relationship between the ultrasonic traveling wave and the diffracted light is opposite to that in the ultrasonic modulator UMI. The frequency of the output light is f
or + FF-for. Ultrasonic modulator U
After the output light of M2 is reflected by the mirror M1, it undergoes a Doppler shift by the ultrasonic modulator UM2, and the frequency becomes fo + F.
After that, the ultrasonic modulator tJM1 converts fo + F+
The frequency becomes F-fo+ and returns to the original frequency fo+ to the semiconductor laser LD2, so that the resonance state continues. By changing the wavelength (frequency F) of the ultrasonic wave in such a configuration, it is possible to sweep the wavelength of light that is in common. The resonant light is output to the outside via the beam splitter BS1.

第3図は可変波長レーザ光源11の第2の実施例を示す
構成ブロック図である。第2図と同一の部分には同じ記
号を付して説明を省略する。BS2はレンズLS4から
の出射光を2方向に分離するビームスプリッタ、Eol
はこのビームスプリッタ882を透過した光を入射する
電気光学素子、■1はこの電気光学素子EO1を制御す
る信号源、Mlは前記電気光学索子EO1の出射光を反
射するミラー、EO2は前記ビームスプリッタ882で
反射した光を入射する電気光学素子、M2はこの電気光
学素子EO2の出射光を反射するミラー、■2はこの電
気光学素子EO2を制御する信号源である。電気光学素
子EO1,EO2の光路方向の良さをそれぞれQ+*Q
2、屈折率をそれぞれnl+ 02、ビームスプリッタ
881.Ml間の光路に沿ったρ、を除く距離をし+、
ビームスプリッタ381.M2間の光路に沿ったQ2を
除く距離をし2%qをm数とすると、この鳴合の発振周
波数fO□は fo  2−Q  −C/21   (L+  +n+
   (V+  )ffi+  >(L2 +n2  
(V2 ) R2) l   −<2)となる。すなわ
ち信号源1または■2により電気光学素子EOIまたは
EO2の1il界強度を変えて屈折率n1またはn2を
変化させることにより、発振周波数fo2を広範囲に掃
引できる。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the variable wavelength laser light source 11. In FIG. The same parts as in FIG. 2 are given the same symbols and their explanations will be omitted. BS2 is a beam splitter, Eol, that separates the light emitted from lens LS4 into two directions.
is an electro-optical element that receives the light transmitted through this beam splitter 882, 1 is a signal source that controls this electro-optic element EO1, Ml is a mirror that reflects the light emitted from the electro-optic element EO1, and EO2 is the beam An electro-optical element receives the light reflected by the splitter 882, M2 is a mirror that reflects the light emitted from the electro-optical element EO2, and 2 is a signal source that controls the electro-optical element EO2. The quality of the optical path direction of electro-optical elements EO1 and EO2 is Q+*Q, respectively.
2, refractive index nl+02, beam splitter 881. Let the distance excluding ρ along the optical path between Ml +
Beam splitter 381. If we take the distance along the optical path between M2 excluding Q2 and 2%q to be the number of m, then the oscillation frequency fO□ of this ringing is fo 2-Q -C/21 (L+ +n+
(V+)ffi+ >(L2 +n2
(V2) R2) l -<2). That is, the oscillation frequency fo2 can be swept over a wide range by changing the 1il field strength of the electro-optical element EOI or EO2 using the signal source 1 or 2 to change the refractive index n1 or n2.

第4図は第1図装置のマーカ光源12の一実施例を示す
構成ブロック図である。マーカ光源12aにおいて、L
D3はその両端がARココ−ィング(無反射コーティン
グ)された半導体レーザ、LS5およびLS6はこの半
導体レーザLD3の出力光を平行光にするコリメータレ
ンズ、HMlおよび8M2はこのレンズLS5.LS6
の外側で外部共振器を構成する半透過ミラー、A丁はこ
の半透過ミラーLS6から出力する光が通過するアッテ
ネータである。前記半透過ミラー1−I M 1を透過
した出力光はレンズLS7で集光し、APD(Aval
anche  photodiode)からなる光検出
器PD1で検出される。光検出器PD1の出力電気信号
は増幅器A1で増幅された後スペクトルアナライザSA
で波形がモニタされる。
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the marker light source 12 of the apparatus shown in FIG. In the marker light source 12a, L
D3 is a semiconductor laser whose both ends are AR co-coated (non-reflective coating), LS5 and LS6 are collimator lenses that convert the output light of this semiconductor laser LD3 into parallel light, and HMl and 8M2 are lenses LS5. LS6
The semi-transmissive mirror A forming the external resonator on the outside of the semi-transmissive mirror LS6 is an attenuator through which the light output from the semi-transmissive mirror LS6 passes. The output light that has passed through the semi-transparent mirror 1-I M 1 is condensed by a lens LS7, and is converted into an APD (Aval
It is detected by a photodetector PD1 consisting of an anche photodiode. The output electrical signal of the photodetector PD1 is amplified by the amplifier A1 and then sent to the spectrum analyzer SA.
The waveform is monitored.

第4図装置の動作を以下に説明する。半導体レーザLD
3の出力光の自然放出光ゲインカーブは第5図の点線d
のようになる。半導体レーザLD3の両端面から出力さ
れた光はレンズLS5.LS6でそれぞれ平行光となり
、半透過ミラー1−:Ml、8M2の間で共振する。共
振器長(半透過ミラーHM1.HM2の距11t)を1
1光速を01屈折率をnとすると、外部共振器のフリー
スベクトルレンジはC/2 n Lで決まり、第3図の
点線eに示すようにC/2111ごとにQが高くなる。
The operation of the apparatus shown in FIG. 4 will be explained below. semiconductor laser LD
The spontaneous emission light gain curve of the output light of No. 3 is shown by the dotted line d in Fig. 5.
become that way. The light output from both end faces of the semiconductor laser LD3 is passed through the lens LS5. Each becomes parallel light at LS6, and resonates between the semi-transmissive mirrors 1-:Ml and 8M2. The resonator length (distance 11t of semi-transparent mirrors HM1 and HM2) is 1
If 1 light speed is 01 and refractive index is n, then the Fries vector range of the external resonator is determined by C/2 n L, and as shown by the dotted line e in FIG. 3, Q increases every C/2111.

その結果アッテネータ八Tから出力されるマーカ出力光
は第5図の実線fのようになる(多モード発振)。マー
カ出力光の波長間隔λχは電ヌスベクトルアナライ)J
’SAで周波数間隔νχとして正確に読み取ることがで
きる。共振器長りを変えれば、マーカ出力の波長間隔λ
χを変えることができる。
As a result, the marker output light output from the attenuator 8T becomes as shown by the solid line f in FIG. 5 (multimode oscillation). The wavelength interval λχ of the marker output light is the electronus vector analyzer) J
'SA can be accurately read as the frequency interval νχ. By changing the resonator length, the wavelength interval λ of the marker output can be changed.
χ can be changed.

例えば、L−10mmのとき周波数間隔νχはシχ=c
/2m−15GHzとなる。また必要に応じて外部共振
器を恒温槽等に入れて、安定な周波数間隔とすることが
できる。
For example, when L-10 mm, the frequency interval νχ is χ=c
/2m-15GHz. Furthermore, if necessary, an external resonator can be placed in a thermostatic oven or the like to maintain a stable frequency interval.

第6図は基準波長レーザ光源13の1実施例を示す構成
ブロック図である。図において、LD4は半導体レーザ
、BS3はこの半導体レーザLD4の出力光が入射する
ビームスプリッタ、CLIはこのビームスプリッタBS
3の反射光を入射する標準物質が封入された吸収セル、
PD2はこの吸収セルCL1の出力光が入射する受光素
子、L△1はこの受光素子PD2の電気出力を入力しこ
れに対応する出力で前記半導体レーザLD4の電流を制
御するロックインアンプ、OR2は前記半導体レーザL
D4の電流を周波数変調するとともに前記ロックインア
ンプLA1の位相検波周波数を供給する発振器である。
FIG. 6 is a block diagram showing one embodiment of the reference wavelength laser light source 13. As shown in FIG. In the figure, LD4 is a semiconductor laser, BS3 is a beam splitter into which the output light of this semiconductor laser LD4 enters, and CLI is this beam splitter BS.
an absorption cell filled with a standard substance that receives the reflected light from step 3;
PD2 is a light receiving element into which the output light of this absorption cell CL1 is incident, LΔ1 is a lock-in amplifier that inputs the electrical output of this light receiving element PD2 and controls the current of the semiconductor laser LD4 with the corresponding output. The semiconductor laser L
This is an oscillator that frequency modulates the current of D4 and supplies the phase detection frequency of the lock-in amplifier LA1.

ビームスプリッタBS3の透過光がこの基準波長レーザ
光源の出力光となる。標準物質としてはCs、Rb、N
H3,H2Oなど任意の物質を用いることができる。
The transmitted light of the beam splitter BS3 becomes the output light of this reference wavelength laser light source. Standard materials include Cs, Rb, and N.
Any substance such as H3 or H2O can be used.

半導体レーザLD4の出力光はビームスプリッタBS3
で反射されて吸収セルCLIに入射し、吸収ヒル内CL
1の標準物質による吸収を受tプる。
The output light of the semiconductor laser LD4 is sent to the beam splitter BS3.
It is reflected by the absorption cell CLI and enters the absorption cell CLI.
absorbance by the standard substance of 1.

吸収聞を受光素子PD2で検出し、ロックインアンプL
A1を介して半導体レーザLD4の電流に帰還する。半
導体レーザLD4の出力波長は標準物質の吸収スペクト
ル線にロックされるので、高安定、高精度の基準波長光
源を実現できる。
The absorption wave is detected by the light receiving element PD2, and the lock-in amplifier L
The current is fed back to the semiconductor laser LD4 via A1. Since the output wavelength of the semiconductor laser LD4 is locked to the absorption spectrum line of the standard material, a highly stable and highly accurate reference wavelength light source can be realized.

また第6図装置で用いている方法は線形吸収法とよばれ
、ドツプラシフトにより吸収スペクトルが比較的太(な
るが、飽和吸収法(堀、開田、北野、藪崎、小川:飽和
吸収分光を用いた半導体レーザの周波数安定化、信学技
報 0QE82−116)によりドツプラシフトで隠れ
ている超微細構造の吸収線を検出して、これに半導体レ
ーザしD4の発振波長をロックすればさらに高安定とす
ることができる。
The method used in the device shown in Figure 6 is called the linear absorption method, which produces a relatively thick absorption spectrum due to the Doppler shift. Frequency stabilization of semiconductor lasers, IEICE Technical Report 0QE82-116) detects absorption lines in the ultrafine structure hidden by Doppler shift, and locks the oscillation wavelength of D4 with a semiconductor laser to achieve even higher stability. be able to.

また第1図の基準光源としては、この他に波長が既知の
レーザ、例えばHe  Neレーザなどを用いることが
できる。
In addition, as the reference light source in FIG. 1, a laser with a known wavelength, such as a He Ne laser, can be used.

このような構成の可変波長光源によれば、可変波長レー
ザ光源にマーカ光源と基準光源を付加することにより、
可変波長レーザの発振波長を広範囲に正確に知ることが
できる。
According to the variable wavelength light source with such a configuration, by adding a marker light source and a reference light source to the variable wavelength laser light source,
The oscillation wavelength of the tunable laser can be accurately determined over a wide range.

また電気スペクトラム・アナライザを用いれば、発振波
長を周波数として高精度・高分解能で知ることができる
Furthermore, by using an electrical spectrum analyzer, the oscillation wavelength can be determined as a frequency with high precision and high resolution.

なお上記の実施例では電気スペクトラム・アナライザを
用いているが、次のように光スペクトラム・アナライリ
゛を用いて近似的に可変波長を求めることもできる。i
17図は第1図装置の可変波長レーザ光源、マーカ光源
および基準波長光源の各出力光を光スペクトラム・アナ
ライヂで観測した場合の表示画面を示す説明図である。
Although the above embodiment uses an electric spectrum analyzer, it is also possible to approximate the variable wavelength using an optical spectrum analyzer as described below. i
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a display screen when each output light of the variable wavelength laser light source, marker light source, and reference wavelength light source of the apparatus shown in FIG. 1 is observed by an optical spectrum analyzer.

図において、基準光9の波長AOおよびマーカ光の波長
間隔λ3はあらかじめ正確に分っている。表示画面上で
基準光の位置に対応する各部の長ざV2 、V3および
可変波長光の位置に対応する各部の長さy、。
In the figure, the wavelength AO of the reference light 9 and the wavelength interval λ3 of the marker light are accurately known in advance. The lengths V2 and V3 of each part corresponding to the position of the reference light on the display screen, and the length y of each part corresponding to the position of the variable wavelength light.

y4を用いて、可変波長光の波長λχを次のように近似
計算できる。
Using y4, the wavelength λχ of the variable wavelength light can be approximately calculated as follows.

λえ−λ、+22.+22+λ0 一λ3V3/V2+2λ3 +λコ V4/V!+λ。λe-λ, +22. +22+λ0 1λ3V3/V2+2λ3 +λko V4/V! +λ.

=23  (Yコ /V2  +2+’/4  /V+
  )  +λ。                ・
・・(3)第8図は第1図装置のマーカ光源12の他の
構成例を示す構成ブロック図である。マーカ光@12b
において、LS7およびLS8は半導体レーザLD4の
出力光を平行光とするロッドレンズ、M3はこのロッド
レンズLS7の一端に設けられたミラー、EO3は前記
ロッドレンズLS8の出力光を入射する電気光学結晶、
■3はこの電気光学結晶E○3の電極に接続する制御信
号源、HM3は前記電気光学結晶EO3の出力光を反射
する半透過ミラーである。
=23 (Yko /V2 +2+'/4 /V+
) +λ.・
(3) FIG. 8 is a block diagram showing another example of the structure of the marker light source 12 of the apparatus shown in FIG. 1. Marker light @12b
LS7 and LS8 are rod lenses that convert the output light of the semiconductor laser LD4 into parallel lights, M3 is a mirror provided at one end of the rod lens LS7, and EO3 is an electro-optic crystal that receives the output light of the rod lens LS8.
3 is a control signal source connected to the electrode of the electro-optic crystal E3, and HM3 is a semi-transparent mirror that reflects the output light of the electro-optic crystal EO3.

上記構成の装置において、ミラーM3および半透過ミラ
ーHM3は半導体レーザLD4の両側で共振器を構成し
、その共撮器長は電気光学結晶Eo3の屈折率が印加電
圧により変ると等価的に変化するので、マーカ出力光の
波長間隔を制御信号源v3の出力で容易に変えることが
できる。
In the device with the above configuration, the mirror M3 and the semi-transparent mirror HM3 constitute a resonator on both sides of the semiconductor laser LD4, and the co-optical length thereof changes equivalently when the refractive index of the electro-optic crystal Eo3 changes depending on the applied voltage. Therefore, the wavelength interval of the marker output light can be easily changed by the output of the control signal source v3.

なお第1図装置のマーカ光源12として多モード発振す
る単体の半導体レーザを用いてもよい。
Note that a single semiconductor laser that oscillates in multiple modes may be used as the marker light source 12 of the apparatus shown in FIG.

この場合には、半導体レーザの温度や電流を変化するこ
とにより、マーカの波長間隔を変えることができる。
In this case, the wavelength interval of the markers can be changed by changing the temperature and current of the semiconductor laser.

また第1図装置ではハーフミラ−を用いて各部をリアル
タイムで合成しているが、これに限らず、スイッチなど
で時分割的に切換えて表示してもよい。
Further, in the apparatus shown in FIG. 1, each part is synthesized in real time using a half mirror, but the display is not limited to this, and display may be performed by switching in a time-sharing manner using a switch or the like.

第9図は本発明に係る可変波長光源の1応用例であるコ
ヒーレント型の光スペクトラムアナライゲを示す構成ブ
ロック図である。第1図装置と同一の部分は同じ記号を
付して説明を省略する。1aは可変波長光源、31はこ
の可変波長光源1aの出力光をその一方から入射し被測
定光を他方から入射するハーフミラ−132はPINフ
ォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどか
らなり前記ハーフミラ−31の出力光を入射してヘテロ
ゲイン検波を行う光検出器、33はバンドパス特性を有
し前記光検出器32の電気出力を入力するフィルタ回路
、34はこのフィルタ回路33の出力を入力する増幅器
、35はこの増幅器34の出力を入力する信号処理・表
示部、36はこの信号処理・表示部35および前記可変
波長光源1aの可変波長レーザ光源11の掃引を制御す
る掃引信号源である。
FIG. 9 is a block diagram showing a coherent optical spectrum analyzer which is an example of application of the variable wavelength light source according to the present invention. The same parts as those in the apparatus shown in FIG. 1 are given the same symbols and the explanation will be omitted. 1a is a variable wavelength light source; 31 is a half mirror 132, which receives output light from the variable wavelength light source 1a from one side and enters the light to be measured from the other; a PIN photodiode, an avalanche photodiode, etc., and the output of the half mirror 31; 33 is a filter circuit which has a bandpass characteristic and inputs the electrical output of the photodetector 32; 34 is an amplifier which inputs the output of this filter circuit 33; A signal processing/display unit 36 into which the output of the amplifier 34 is input is a sweep signal source that controls the sweeping of the signal processing/display unit 35 and the variable wavelength laser light source 11 of the variable wavelength light source 1a.

上記のような構成の光スペクトラムアナライザの動作を
次に説明する。可変波長光源1aにおいて、掃引信号源
36により波長の掃引を制御される可変波長レーザ光源
11.マーカ光源12および基準光af13の出力光は
ハーフミラ−14,15および16により合成されてハ
ーフミラ−14からハーフミラ−31に入射する。被測
定光はハーフミラ−31で可変波長光源1aの出力光と
合成され、光検出部32で画周波数の差の周波数をもつ
電気信号に変換される。光検出部32の電気出力はフィ
ルタ回路33のバンドパス特性を一部が通過し増幅部3
4でパワーとして取出される。
The operation of the optical spectrum analyzer configured as described above will be explained next. The variable wavelength light source 1a includes a variable wavelength laser light source 11 whose wavelength is controlled by a sweep signal source 36. The output lights of the marker light source 12 and the reference light af13 are combined by the half mirrors 14, 15 and 16, and then enter the half mirror 31 from the half mirror 14. The light to be measured is combined with the output light of the variable wavelength light source 1a by the half mirror 31, and converted by the photodetector 32 into an electrical signal having a frequency that is the difference between the image frequencies. A part of the electrical output of the photodetector 32 passes through the bandpass characteristic of the filter circuit 33 and is transmitted to the amplifier 3.
4 is taken out as power.

信号処理・表示部35は掃引信号源36からの制御信号
を周波数軸信号として入力し、増幅部34の電気出力を
パワー信号として入力して被測定光j、基準光におよび
マーカ光1をスペクトル表示する。
The signal processing/display unit 35 inputs the control signal from the sweep signal source 36 as a frequency axis signal, inputs the electrical output of the amplification unit 34 as a power signal, and converts the measured light j, the reference light, and the marker light 1 into spectra. indicate.

なお上記の応用例ではフィルタ回路33としてバンドパ
スフィルタを用いたが、これに限らず、ローパスフィル
タを用いてもよい。
Note that in the above application example, a bandpass filter is used as the filter circuit 33, but the present invention is not limited to this, and a lowpass filter may be used.

上記の応用例によれば、測定データとともに基準光とマ
ーカ光が表示(または記録)されるので、基準光の波長
からマーカ光の間隔数を数えるとともに、内挿を行えば
波長を容易に知ることができる。
According to the above application example, the reference light and marker light are displayed (or recorded) along with the measurement data, so the wavelength can be easily found by counting the number of intervals between marker lights from the wavelength of the reference light and performing interpolation. be able to.

(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、広い帯域にわたって
発振波長を正確に知ることができる可変波長光源を簡単
な構成で実現することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a variable wavelength light source whose oscillation wavelength can be accurately determined over a wide band can be realized with a simple configuration.

また可変波長レーザ光源の入力信号と発振波長の間の関
係に精度が要求されないので、可変波長レーザ光源の構
成が簡単である。
Further, since precision is not required in the relationship between the input signal of the tunable wavelength laser light source and the oscillation wavelength, the configuration of the tunable wavelength laser light source is simple.

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

第1図は本発明に係る可変波長光源の1実施例を示す構
成ブロック図、第2図〜第4図および第6図は第1図装
置の一部を説明するための部分構成ブロック図、第5図
は第4図装置の動作を説明するための特性曲線図、第7
図は第1図装置の動作を説明するた的の特性曲線図、第
8図は第1図装置の一部の他の構成例を示す構成ブロッ
ク図、第9図は本発明に係る可変波長光源の1応用例を
示す構成ブロック図、第10図は従来の可変波長光源を
示す構成ブロック図である。 1.1a・・・可変波長光源、11.11a、11b−
・・可変波長レーザ光源、12.12a、12b・・・
マーカ光源、λ3・・・波長間隔、13.13a・・・
基準波長レーザ光源。 第3図 第4図 第q図
FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of a variable wavelength light source according to the present invention, FIGS. 2 to 4, and FIG. 6 are partial configuration block diagrams for explaining a part of the device shown in FIG. Fig. 5 is a characteristic curve diagram for explaining the operation of the device shown in Fig. 4;
1 is a characteristic curve diagram for explaining the operation of the device, FIG. 8 is a block diagram showing another configuration example of a part of the device in FIG. 1, and FIG. 9 is a variable wavelength according to the present invention. FIG. 10 is a block diagram showing a conventional variable wavelength light source. 1.1a... variable wavelength light source, 11.11a, 11b-
... Variable wavelength laser light source, 12.12a, 12b...
Marker light source, λ3...Wavelength interval, 13.13a...
Reference wavelength laser light source. Figure 3 Figure 4 Figure q

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力信号に対応して出力光の波長が変化する可変
波長レーザ光源と、 多モード発振レーザ光を出力するマーカ光源とを備え、 可変波長レーザ光源の出力光の波長をマーカ光源の所定
の波長間隔で発生する出力光で目盛り付するように構成
したことを特徴とする可変波長光源。
(1) Equipped with a tunable wavelength laser light source whose output light wavelength changes in response to an input signal and a marker light source that outputs multimode oscillation laser light, the wavelength of the output light of the tunable wavelength laser light source is set to a predetermined wavelength of the marker light source. A variable wavelength light source characterized in that it is configured to be graduated with output light generated at wavelength intervals of .
(2)マーカ光源を半導体レーザと外部共振器を組合せ
て構成した特許請求の範囲第1項記載の可変波長光源。
(2) A tunable wavelength light source according to claim 1, wherein the marker light source is constructed by combining a semiconductor laser and an external resonator.
(3)外部共振器長を変化することでマーカ光源出力の
波長間隔を変えるように構成した特許請求の範囲第2項
記載の可変波長光源。
(3) The variable wavelength light source according to claim 2, wherein the wavelength interval of the marker light source output is changed by changing the external resonator length.
(4)外部共振器内に電気光学素子を挿入して等価的な
共振器長を電気的に変えるように構成した特許請求の範
囲第2項記載の可変波長光源。
(4) The tunable wavelength light source according to claim 2, which is configured to electrically change the equivalent resonator length by inserting an electro-optical element into the external resonator.
(5)可変波長レーザ光源の出力帯域内で一定波長の光
出力を発生する基準波長レーザ光源を備えたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の可変波長光源。
(5) The tunable wavelength light source according to claim 1, further comprising a reference wavelength laser light source that generates an optical output of a constant wavelength within the output band of the tunable wavelength laser light source.
(6)可変波長レーザ光源出力とマーカ光源出力および
基準波長レーザ光源出力を干渉させ、ヘテロダイン検波
した後バンドパスフィルタを通過させることにより、可
変光電気信号、マーカ電気信号および基準電気信号を得
るように構成した特許請求の範囲第5項記載の可変波長
光源。
(6) By interfering the variable wavelength laser light source output with the marker light source output and the reference wavelength laser light source output, performing heterodyne detection and passing through a band pass filter, a variable optical electrical signal, a marker electrical signal, and a reference electrical signal are obtained. A tunable wavelength light source according to claim 5, which is constructed as follows.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033078A (en) * 2007-01-29 2009-02-12 Optical Comb Inc Wavelength scanning light source
JP2009060022A (en) * 2007-09-03 2009-03-19 Optical Comb Inc Wavelength-scanning light source
CN110086071A (en) * 2019-05-24 2019-08-02 长春理工大学 A kind of controllable output method of dual-wavelength laser and laser

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