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Diese Erfindung bezieht sich auf
eine abstimmbare Halbleiterlaserquelle mit externem Resonator, welche
auf dem Gebiet der kohärenten
Lichtkommunikation und Messtechnologie Verwendung findet.
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Eine abstimmbare Halbleiterlaserquelle
mit externem Resonator besteht aus einem Halbleiterlaser, welcher
nachfolgend mit LD abgekürzt
wird, welcher an einer Endfläche
mit einem reflexionsverhindernden Film beschichtet ist, einer Linse,
welche das Licht von dem LD in kollimiertes Licht umsetzt, und einem
Wellenlängenauswahlelement
zum Auswählen
irgendeiner gewünschten
Wellenlänge.
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In der Regel wird ein Schmalbandfilter,
ein Beugungsgitter, etc. verwendet als ein Wellenlängen auswählendes
Element.
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Meistens wird bei einer verstimmbaren LD-Lichtquelle
mit externem Resonator, welche ein Beugungsgitter verwendet, ein
System häufig
verwendet, welches als Littman-Metcalf-Konfiguration bezeichnet
wird, weil dieses eine hohe Wellenlängenselektivität bereitstellt.
Bei der Littman-Metcalf-Konfiguration wird ein Spiegel 20 zusätzlich zu einem
LD 1, einer Linse 4 und einem Beugungsgitter 2 verwendet
wie in 4 gezeigt.
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Gemäß der Littman-Metcalf-Konfiguration, welche
in 4 gezeigt ist, wird
von dem LD 1 ausgesandtes Licht in kollimiertes Licht durch die
Linse 4 umgesetzt und fällt
auf ein Beugungsgitter 2, durch welches eine Wellenlänge ausgewählt wird,
worauf das Licht der ausgewählten
Wellenlänge
einmal angewandt wird auf den Spiegel 20 und auf demselben reflektiert
wird, nachfolgend das reflektierte Licht wiederum auf das Beugungsgitter 2 einfällt und
zurückgeführt wird
in den LD 1, wodurch eine ausgezeichnete Wellenlängenselektivität bereitgestellt
wird.
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In der Littman-Metcalf-Konfiguration
ist es jedoch notwendig, den Spiegel 20 in einer Anordnung nahe
dem LD 1 und der Linse 4 wegen der Eigenart der Richtung
der gebeugten Lichtemission des Beugungsgitter 2 anzuordnen
und um eine Wellenlänge auszuwählen, muss
der Spiegel 20 derart gedreht werden, dass er nicht an
dem Gehäuse 10,
welches den LD 1 und die Linse 4 aufnimmt, anschlägt. Daher bestand
die Grundnotwendigkeit, die Länge
des externen Resonators zu verlängern.
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Daher ist es ein Ziel der Erfindung
eine verstimmbare Halbleiterlaserquelle mit externem Resonator bereitzustellen,
welche die externe Resonatorlänge
bei einer verstimmbaren LD-Lichtquelle mit externem Resonantor verkürzt, wodurch
stabile Laserschwingungen bereitgestellt werden.
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Um dieses Ziel zu erreichen wird
gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung eine verstimmbare Halbleiterlaserquelle
mit externem Resonator bereitgestellt, um Licht, welches von einem
Halbleiterlaser ausgesandt wird, durch eine Linse in kollimiertes Licht
umzusetzen, das Licht auf ein Beugungsgitter einfallen zu lassen,
durch welches eine Wellenlänge ausgewählt wird,
nachfolgend das Licht der ausgewählten
Wellenlänge
einmal auf einen Spiegel anzuwenden und das Licht an der reflektierenden
Fläche des
Spiegels zu reflektieren, nachfolgend wiederum das reflektierte
Licht auf das Beugungsgitter einfallen zu lassen und das Licht in
den Halbleiterlaser zurückzuführen, dadurch
gekennzeichnet, dass der Spiegel nahezu wie eine Säule ausgebildet
ist und der Winkel, welchen eine Seite des Spiegels, welche dem Gehäuse am nächsten ist,
welches den Halbleiterlaser und die Linse aufnimmt mit der reflektierenden Fläche des
Spiegels, welche mit einem Oberflächenreflexionsfilm beschichtet
ist, bildet, als ein spitzer Winkel ausgebildet ist.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
ist der Spiegel ungefähr
wie eine Säule
ausgebildet und der Winkel, welchen die Seite, welche dem Gehäuse, welches
den Halbleiterlaser und die Linse aufnimmt, am nächsten ist, mit der reflektierenden
Oberfläche des
Spiegels, welcher mit einem Oberflächenreflexionsfilm beschichtet
ist, bildet, als ein spitzer Winkel ausbildet ist. Daher wird es
beispielsweise möglich, verglichen
mit der Verwendung eines allgemeinen Spiegels, welcher wie ein rechteckiges
Parallelepiped ausgebildet ist, die Reflexionsfläche des Spiegels näher an den
Gehäuse
zu bringen.
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Das bedeutet, dass es möglich gemacht wird,
die Länge
des externen Resonators der verstimmbaren Halbleiterlaserlichtquelle
mit externem Resonator zu verkürzen,
wodurch ein stabiler Laserzustand erreicht werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung wird bei der verstimmbaren Halbleiterlaserlichtquelle mit
externem Resonator gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung der Spiegel so ausgebildet, dass er zum Drehen
im Stande ist.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist
der Spiegel so ausgebildet, dass er im Stande ist zu drehen, so
dass ein Wellenlängendurchlauf
entsprechend zu dem Drehwinkel des Spiegels ermöglicht wird.
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Bei einer derartigen verstimmbaren
Halbleiterlaserlichtquelle mit externem Resonator besteht die Neigung,
die Länge
des externen Resonators zu verlängern,
weil der Spiegel dreht, wodurch die Wirkung, welche durch die Verwendung
des Spiegels, bei dem der Winkel, welchen die Seite am nächsten zu
dem Gehäuse
mit der Reflexionsoberfläche
bildet, als ein spitzer Winkel ausgebildet ist, noch größer wird.
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Bei der verstimmbaren Laserlichtquelle
mit externem Resonator gemäß dem ersten
oder dem zweiten Aspekt der Erfindung wird gemäß einem dritten Aspekt der
Erfindung ein Schnittpunkt einer Linie, welche sich senkrecht zu
einer optischen Achse erstreckt mit einer optischen Position einer
von dem Beugungsgitter abgewandten Endfläche des Halbleiterlasers in
Bezug auf das Beugungsgitter als Fußpunkt und einer Fortsetzung
einer beugenden Oberfläche
des Beugungsgitters, übereinstimmend
gemacht mit dem Drehzentrum des Spiegels, und
der Spiegel derart
angeordnet ist, dass die Fortsetzung der Reflexionsfläche des
Spiegels durch den Schnittpunkt verläuft.
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Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird
der Schnittpunkt der Linie, welche sich senkrecht zu der optischen
Achse erstreckt mit der optischen Position der von dem Beugungsgitter
abgewandten Endfläche
des Halbleiterlasers in Bezug auf das Beugungsgitter als Fußpunkt und
der Fortsetzung der beugenden Oberfläche des Beugungsgitters, übereinstimmend
gemacht mit dem Drehzentrum des Spiegels, und der Spiegel derart
angeordnet ist, dass die Fortsetzung der Reflexionsfläche des Spiegels
durch den Schnittpunkt verläuft,
wodurch das Auftreten von Modensprüngen über einen weiten Bereich verhindert
werden kann und ein kontinuierlicher Wellenlängendurchlauf mit weniger Änderungen in
dem Lichtausgang ermöglicht
wird.
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Bei einer derartigen verstimmbaren
Halbleiterlaserlichtquelle mit externem Resonator besteht eine Neigung
weiterhin die Länge
des externen Resonators zu verlängern,
weil der Drehradius des Spiegels groß ist, wodurch die Wirkung,
welche durch die Verwendung des Spiegels, bei dem der Winkel, welchen
die Seite am nächsten
zu dem Gehäuse
mit der Reflexionsoberfläche
bildet, als ein spitzer Winkel ausgebildet ist, noch größer wird.
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Bei der verstimmbaren Halbleiterlaserlichtquelle
mit externem Resonator gemäß erstem
bis drittem Aspekt der Erfindung ist der Spiegel gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung als ein dreieckiges Prisma ausgebildet.
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Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung
ist der Spiegel als dreieckiges Prisma ausgebildet, welches leicht
zu formen ist, so dass die Kosten des Spiegels reduziert werden
können.
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Bei der verstimmbaren Halbleiterlaserlichtquelle
mit externem Resonator gemäß erstem
bis viertem Aspekt der Erfindung ist der Spiegel gemäß einem
fünften
Aspekt der Erfindung als ein Parallelogrammprisma ausgebildet.
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Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung
ist der Spiegel als ein Parallelogrammprisma ausgebildet, welches
leicht zu formen ist, so dass die Kosten des Spiegels reduziert
werden können.
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1 ist
ein Blockschaltbild, welches ein Beispiel für eine verstimmbare LD-Lichtquelle mit externem
Resonator zeigt, welche die Erfindung beinhaltet;
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2 ist
eine Zeichnung, um die Anordnung und Betriebsweise eines Spiegels,
welcher einen Teil der verstimmbaren LD-Lichtquelle mit externem
Resonator gemäß 1 bildet, zu beschreiben;
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3 ist
ein Blockschaltbild um ein Beispiel einer verstimmbaren LD-Lichtquelle
mit externem Resonator zu zeigen, wobei ein Spiegel als ein Parallelogrammprisma
ausgebildet ist; und
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4 ist
ein Blockdiagramm, um ein Beispiel einer verstimmbaren LD-Lichtquelle
mit externem Resonator gemäß dem Stand
der Technik (Littman-Metcalf-Konfiguration)
zu zeigen.
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Mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen (1 bis 3) wird eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt.
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1 ist
ein Blockdiagramm, um ein Beispiel einer verstimmbaren LD-Lichtquelle
mit externem Resonator zu zeigen, welche die Erfindung einschließt. 2 ist eine Zeichnung, um
die Anordnung und Betriebsweise eines Spiegels, welcher einen Teil der
verstimmbaren LD-Lichtquelle mit externem Resonator gemäß 1 bildet, zu beschreiben.
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Die verstimmbare LD-Lichtquelle mit
externem Resonator der Ausführungsform
besteht aus einem LD 1 welcher auf einer Endfläche 1a mit einem reflexionsverhindernden
Film 1A beschichtet ist, einem Beugungsgitter 2 als
ein wellenlängenselektierendes
Element, einem dreieckigen Prisma 3 welches als ein Beispiel
für einen
Spiegel gezeigt wird, einer Linse 4 zum Umwandeln von Licht von
dem LD 1 in kollimiertes Licht, einem Gehäuse 10, welches den
LD 1 und die Linse 4 aufnimmt und dergl. mehr.
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Das dreieckige Prisma 3 ist
ungefähr
wie ein dreieckiger Stab ausgebildet, und ein Winkel 3c,
welchen eine Seite 3b, welche dem Gehäuse 10 am nächsten ist, mit einer reflektierenden
Fläche 3a,
welche mit einem Oberflächenreflexionsfilm
beschichtet ist, bildet, als ein spitzer Winkel ausgebildet ist.
Daher ist es beispielsweise möglich,
verglichen mit einem allgemeinen Spiegel 20, welcher als
ein rechtwinkeliges Parallelepiped (4)
geformt ist, die reflektierende Fläche 3a näher an das
Gehäuse 10 heranzubringen,
um die externe Resonatorlänge
zu verkürzen.
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Gemäß der verstimmbaren LD-Lichtquelle mit
externem Resonator in 1,
wird Licht, welches von der Endfläche 1a des LD 1 ausgesandt
wird, durch die Linse 4 in kollimiertes Licht übergeführt, das
daraufhin auf das Beugungsgitter 2 fällt.
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Gebeugtes Licht, welches auf das
Beugungsgitter 2 fällt
und durch dasselbe eine ausgewählte
Wellenlänge
aufweist, fällt
einmal vertikal auf das dreieckige Prisma 3 und wird vollständig an
der Reflexionsfläche 3a des
dreieckigen Prismas 3 reflektiert und wird daraufhin zu
dem Beugungsgitter 2 zurückgeleitet. Das bedeutet, dass
die Wellenlänge zweimal
durch das Beugungsgitter 2 ausgewählt wird, wodurch die Wellenlängenselektivität verbessert
wird.
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Das Licht, dessen Wellenlänge derart
ausgewählt
ist, wird durch die Linse 4 gesammelt und in den LD 1 zurückgeführt. Das
bedeutet, dass eine Endfläche 1b des
LD 1 und das Beugungsgitter 2 einen externen Resonator
für Laserschwingung
aufbauen.
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Das von der Endfläche 1b des LD 1 ausgesandte
Licht tritt durch eine Linse, einen Lichtisolator, usw., (nicht
gezeigt) und wird gesammelt, und wird daraufhin als Ausgangslicht
durch einen Lichtleiter ausgegeben.
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Die verstimmbare LD-Lichtquelle mit
externem Resonator in 1 ist
mit einem Drehmechanismus (nicht gezeigt) ausgestattet, welcher
in der Lage ist, das dreieckige Prisma 3 zu drehen, und
das dreieckige Prisma 3 wird durch den Drehmechanismus gedreht,
wobei ein Wellenlängendurchlauf
ermöglicht wird.
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In diesem Fall stimmt der Drehpunkt
des dreieckigen Prismas 3 überein mit einem Schnittpunkt
C einer Linie L1, welche sich senkrecht zur optischen Achse des
LD 1 in Bezug auf das Beugungsgitter 2 erstreckt, mit einer
optische Position C1 der Endfläche 1b als
Fußpunkt
und einer Verlängerung L2
einer beugenden Fläche
des Beugungsgitters 2 (Position der Endfläche 1b in
Bezug auf das Beugungsgitter 2, wenn die Länge in der
Richtung der optischen Achse der Linse 4 und des LD 1).
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Das dreiwinklige Prisma 3 ist
derart angeordnet, dass eine Fortsetzung L3 der Reflexionsfläche 3a des
dreieckigen Prismas 3 durch den Schnittpunkt C dringt.
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Eine derartige Anordnung des dreieckigen Prismas 3,
des Beugungsgitters 2 und des LD 1 ist in "Novel geometry for
single-mode scanning of tunable lasers, Karen Liu & Michael G. Littman/March 1981/Vol
6 No. 3/Optics Letters p177-p178" offenbart,
und gemäß der Anordnung
kann das Auftreten von Modensprüngen
in einem weiten Bereich verhindert und ein kontinuierlicher Wellenlängendurchlauf mit
weniger Veränderungen
in dem Lichtausgang ermöglicht
werden.
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Der Drehmechanismus zum Drehen des dreieckigen
Prismas 3 kann beispielsweise aufgebaut sein aus einem
Sinushebel, welcher drehbar in dem Schnittpunkt C als Drehpunkt
gehalten wird und einer Antriebseinrichtung zum Drehen des Sinushebels,
wie etwa einem direkt wirkenden Motor. In diesem Fall ist das dreieckige
Prisma 3 fest an einer Unterseitenfläche (Rückfläche gezeigt aus 1) zu der Kopfseite des
Sinushebels befestigt, um die Wirkung, welche durch Wärmeausdehnung,
etc. hervorgerufen wird zu vermindern. In diesem Fall ist das dreieckige
Prisma 3 ein säulenförmiger Spiegel
anstelle eines flachen Plattenspiegels, und ist daher an den Sinushebel
in einem stabilen Zustand angebracht.
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Demzufolge ist der Spiegel gemäß der Ausführungsform
der verstimmbaren LD-Lichtquelle
mit externem Resonator aus einem dreieckigen Prisma 3 ausgebildet
und der Winkel 3c, welchen die Seite 3b, welche
dem Gehäuse
10 am nächsten
ist, mit der Reflexionsfläche 3a,
welche mit dem Oberflächenreflexionsfilm
beschichtet ist, bildet, als ein spitzer Winkel ausgebildet ist.
Daher ist es beispielsweise möglich, verglichen
mit der Verwendung eines allgemeinen Spiegels, welcher wie ein rechtwinkeliges
Parallelepiped ausgebildet ist, die Reflexionsfläche 3a des Spiegels
näher an
das Gehäuse 10 zu
bringen.
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Das bedeutet, dass es möglich gemacht wird,
die Länge
des externen Resonators der verstimmbaren Halbleiterlaserlichtquelle
mit externem Resonator zu verkürzen,
wodurch stabile Laserschwingungen erreicht werden können.
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Der Schnittpunkt C der Linie L1,
welche sich senkrecht zu der optischen Achse des LD 1 in Bezug auf
das Beugungsgitter 2 erstreckt, mit der optischen Position
C1 der Endfläche 1b als
Fußpunkt
und der Verlängerung
L2 der Beugungsfläche
des Beugungsgitters 2 wird übereinstimmend gemacht mit
dem Drehpunkt des dreieckigen Prismas 3, und das dreieckige
Prisma 3 ist derart angeordnet, dass die Fortsetzung L3
der reflektierenden Fläche 3a des
dreieckigen Prismas 3 durch den Schnittpunkt C verläuft, wodurch
das Auftreten von Modensprüngen
in einem weiten Bereich verhindert werden kann und ein kontinuierlicher
Wellenlängendurchlauf
mit geringerer Änderung
in dem Lichtausgang ermöglicht
wird.
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Bei einer derartigen Anordnung besteht
die Neigung, die Länge
des externen Resonators zu verlängern,
weil der Drehradius des Spiegels groß ist; die Länge des
externen Resonators wird jedoch durch die Verwendung des dreieckigen
Prismas 3 als ein Spiegel verkürzt.
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Daher kann die verstimmbare LD-Lichtquelle mit
externem Resonator, welche eine derartige Anordnung verfolgt, ebenso
eine stabile Laserschwingung bereitstellen.
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Wenngleich in der Ausführungsform
der Spiegel als ein dreieckiges Prisma 3 als Beispiel gezeigt
ist ist der Umfang der Erfindung nicht darauf beschränkt. Jeder
Spiegel kann eingesetzt werden, wenn er ungefähr wie eine Säule ausgebildet
ist, wie etwa ein Parallelogrammprisma 13 wie in 3 gezeigt und der Winkel
(hier der Winkel 13C) welchen die Seite, welche dem Gehäuse 10 am
nächsten
ist (hier die Seite 13b), mit der Reflexionsfläche, welche mit
einem Oberflächenreflexionsfilm
beschichtet ist (hier die Reflexionsfläche 13a), bildet,
als ein spitzer Winkel ausgebildet ist.
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Die Anordnung des dreieckigen Prismas 3, des
Beugungsgitters 2 und des LD 1, welche eine verstimmbare
Halbleiterlaserlichtquelle mit externem Resonator ausbilden, ist
nicht auf die Anordnung, welche in 2 gezeigt
ist, begrenzt. Beispielsweise kann es eine allgemeine Littman-Metcalf-Konfiguration
sein.
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Jedes andere spezifische Detail der
Struktur, etc. kann ebenso wann immer notwendig geändert werden,
was selbstverständlich
ist.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
ist der Spiegel ungefähr
wie eine Säule
ausgebildet und der Winkel, welchen die Seite, welche dem Gehäuse 10 am
nächsten
ist, welches den Halbleiterlaser und die Linse aufnimmt, mit der
Reflexionsfläche
bildet, welche mit einem Oberflächenreflexionsfilm
beschichtet ist, als ein spitzer Winkel aus gebildet ist. Daher ist
es beispielsweise möglich,
verglichen mit der Verwendung eines allgemeinen Spiegels, welcher
wie ein rechtwinkeliges Parallelepiped ausgebildet ist, die Reflexionsfläche 3a des
Spiegels näher
an das Gehäuse 10 zu
bringen.
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Das bedeutet, dass es möglich gemacht wird,
die Länge
des externen Resonators der verstimmbaren Halbleiterlaserlichtquelle
mit externem Resonator zu verkürzen,
wodurch stabile Laserschwingungen erreicht werden können.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist
der Spiegel derart ausgebildet um drehbar zu sein, so dass ein Wellenländendurchlauf
entsprechend dem Drehwinkel des Spiegels ermöglicht wird.
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Bei einer derartigen verstimmbaren
Halbleiterlaserlichtquelle mit externem Resonator besteht die Neigung,
die Länge
des externen Resonators zu verlängern,
weil der Spiegel dreht, wodurch die Wirkung, welche durch die Verwendung
des Spiegels, bei dem der Winkel, welchen die Seite am nächsten zu
dem Gehäuse
mit der Reflexionsoberfläche
bildet, als ein spitzer Winkel ausgebildet ist, noch größer wird.
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Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird
der Schnittpunkt der Linie, welche sich senkrecht zu der optischen
Achse erstreckt mit der optischen Position der von dem Beugungsgitter
abgewandten Endfläche
des Halbleiterlasers in Bezug auf das Beugungsgitter als Fußpunkt und
der Fortsetzung der beugenden Oberfläche des Beugungsgitters, übereinstimmend
gemacht mit dem Drehzentrum des Spiegels, und der Spiegel derart
angeordnet ist, dass die Fortsetzung der Reflexionsfläche des Spiegels
durch den Schnittpunkt verläuft,
wodurch das Auftreten von Modensprüngen über einen weiten Bereich verhindert
werden kann und ein kontinuierlicher Wellenlängendurchlauf mit weniger Änderungen in
dem Lichtausgang ermöglicht
wird.
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Bei einer derartigen verstimmbaren
Halbleiterlaserlichtquelle mit externem Resonator besteht eine Neigung
weiterhin die Länge
des externen Resonators zu verlängern,
weil der Drehradius des Spiegels groß ist, wodurch die Wirkung,
welche durch die Verwendung des Spiegels, bei dem der Winkel, welchen
die Seite am nächsten
zu dem Gehäuse
mit der Reflexionsoberfläche
bildet, als ein spitzer Winkel ausgebildet ist, noch größer wird.
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Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung
ist der Spiegel als dreieckiges Prisma ausgebildet, welches leicht
zu formen ist, so dass die Kosten des Spiegels reduziert werden
können.
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Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung
ist der Spiegel als ein Parallelogrammprisma ausgebildet, welches
leicht zu formen ist, so dass die Kosten des Spiegels reduziert
werden können.