JP2000012958A - ビート信号発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境温度やレーザダイオードの注入電流の
変化に対してビート信号の周波数が安定であり、かつ、
このビート信号の周波数を変化することのできる、新規
なビート信号発生装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 基板上に、光を入力するための少なく
とも２つ以上の入力ポートと、光を出力するための少な
くとも１つ以上の出力ポートと、入力ポートと出力ポー
トを結び入力された光を光学的に結合する光結合部を備
えた光導波路と、を有する導波路型の光結合素子、およ
び、各入力ポートへ光を入力するための光源で、入力ポ
ートに応じた数のレーザダイオードを備えた半導体レー
ザ発振器、よりなるビート信号発生装置であって、(ア)
グレーティングを入力ポートと光結合部との間に形成
し、(イ) 半導体レーザ発振器は、グレーティングを外部
共振器としてグレーテイングの反射周波数で発振するこ
と、を解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、独立した複数の光
源からのレーザ光を合波して各々の発振周波数の差に応
じたビート信号を発生させるビート信号発生装置に関す
るものである。殊に、安定した周波数のレーザ光を発生
させるために、光源を光導波路に設けたグレーティング
を外部共振器とするレーザダイオードよりなる半導体レ
ーザ発振器とし、また、温調手段を装荷してグレーティ
ングの温度を変えることによりレーザ光の発振周波数を
微調するビート信号発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、第７図に示す構成を有するビート
信号発生装置Ｃが使用されている。すなわち、光源たる
レーザダイオード５１・５１は、それぞれ光ファイバ５
２・５２および入力ポート５４・５４を介して、光結合
素子５３（光カプラ）に結ばれる構成をとっている。こ
の場合、各レーザダイオード５１よりのレーザ光Ｌは、
それぞれ光ファイバ５２を通過して、入力ポート５４よ
り光結合素子５３に入力される。そして、光結合素子５
３の内部でそれぞれの経路を通過してきた２つのレーザ
光Ｌ・Ｌが合波され、両レーザダイオード５１・５１に
より発振されるレーザ光Ｌ・Ｌの周波数の差（波長の
差）で変調されたビート信号Ｓが、光結合素子５３の出
力ポート５５・５５より外部に出力される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７で
示すビート信号発生装置Ｃでは、発振されるレーザ光Ｌ
の周波数（波長）がレーザダイオード５１の温度と注入
電流で変化するため、２つのレーザ光Ｌ・Ｌを合波する
ことにより発生するビート信号Ｓの周波数も変化するこ
とになる。したがって、一定した周波数のビート信号Ｓ
を得るためには、レーザダイオード５１の温度や注入電
流を正確に制御する手段が必要であるという問題があ
る。また、レーザダイオード５１への注入電流や温度を
変化させることによりビート信号Ｓの周波数を任意に制
御することも可能であるが、上記のように一定した周波
数のビート信号Ｓを得るのも困難である状況では、ビー
ト信号Ｓの周波数を任意に制御するのはさらに困難であ
る。

【０００４】本発明は、環境温度やレーザダイオードの
注入電流の変化に対してビート信号の周波数が安定であ
り、かつこのビート信号の周波数を変化することのでき
る、新規なビート信号発生装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、基板上に、光を入力するための少なく
とも２つ以上の入力ポートと、前記光を出力するための
少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートと
前記出力ポートを結び前記入力された光を光学的に結合
する光結合部を備えた光導波路と、を有する導波路型の
光結合素子、および、各前記入力ポートへ前記光を入力
するための光源で、前記入力ポートに応じた数のレーザ
ダイオードを備えた半導体レーザ発振器、よりなるビー
ト信号発生装置であって、(ア) 前記光導波路には、前記
入力ポートと前記光結合部との間にグレーティングが形
成されていること、(イ) 前記半導体レーザ発振器は、前
記グレーティングを外部共振器として該グレーティング
の反射周波数で発振するものであることを特徴とする。
即ち、グレーティングを設けることにより各レーザダイ
オードの発振波長は、外部共振器であるグレーティング
の反射周波数（反射波長）に支配されるため、レーザダ
イオードが置かれる環境温度や注入電流の変化に対して
も安定となる。また、各グレーティングを同一基板内に
設けることにより発振周波数の差は光結合素子が置かれ
る環境温度に対しても安定となる。これにより、安定し
たビート信号を発生することが可能となる。さらに、グ
レーティングを光結合素子と同一の基板内に形成するこ
とで、半導体レーザ発振器と光結合素子との光学的な結
合を容易にするとともに、装置の専有面積を削減する効
果もある。

【０００６】次に、請求項２では、前記グレーティング
のうち少なくとも１つに装荷され該グレーティングの温
度を調節するための温調手段を備えたビート信号発生装
置を提案する。これによれば、グレーティングの温度を
任意に調節することでビート信号の周波数を微調整する
ことも可能となる。

【０００７】また、本発明は、前記光結合素子が、前記
入力ポート２つと前記出力ポート１つを有しかつ前記光
結合部が略Ｙ字型をした、Ｙ字型光合波器であることを
特徴とする（請求項３）。これによれば、確実に複数の
レーザ光を合波し、ビート信号を発生することができ
る。

【０００８】次に、請求項４に記載される本発明による
ビート信号発生装置では、前記光結合素子が、前記入力
ポート２つと前記出力ポート２つを有しかつ前記光結合
部が略Ｘ字型をした、方向性結合器であることを特徴と
する。これによれば、２つのレーザ光を２の出力ポート
を有する方向性結合器を用いて合波するので、確実にビ
ート信号を２つの出力ポートから得ることができる。

【０００９】また、前記光結合素子が複数の出力ポート
を有する場合は、該出力ポートの少なくとも１つに受光
素子を設けたことを特徴とする（請求項５）。これによ
れば、方向性結合器を含む光結合素子からの出力光であ
るビート信号を電気信号に変換して出力することができ
る。

【００１０】請求項６では、前記受光素子が、前記光結
合素子と同一の基板上に設けられていることを特徴とし
た請求項５に記載のビート信号発生装置を提案する。こ
れによれば、光結合素子と受光素子との光学的結合を確
実にするとともに、装置を小型化することが可能とな
る。

【００１１】また、請求項７による本発明のビート信号
発生装置では、前記半導体レーザ発振器が光結合素子と
同一の基板上に設けられていることを特徴とした請求項
１乃至請求項６のいずれか１項に記載したビート信号発
生装置を提案する。これによれば、半導体レーザ発振器
を導波型の光結合素子（Ｙ字型光合波器および方向性結
合器を含む）と同一の基板に固定するので、ビート信号
発生装置を小型化するとともに、光結合素子と半導体レ
ーザ発振器との光学的な結合を確実にすることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図面により本発明の実施の形態を
詳細に説明する。 《第１の実施形態（出力ポートが一つの場合）》図１
は、本発明の第１の実施形態に係るビート信号発生装置
を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態
に係るビート信号発生装置（基板一体型）を示す斜視図
である。

【００１３】◎装置の構成の説明 図１および図２において、第１の実施形態に係るビート
信号発生装置Ｂは、複数の光源より発せられるレーザ光
Ｌ・Ｌ・・を光学的に結合してビート信号Ｓを発生する光
結合素子１と、これにレーザ光Ｌ・Ｌ・・を供給する光源
たる半導体レーザ発振器２より構成される。本実施形態
では、光結合素子１が出力ポート１５を１つだけ有する
光合波器１ａからなる。

【００１４】この光合波器１ａは、外部からレーザ光Ｌ
を入力するための複数の入力ポート１４・１４・・と、外
部レーザ共振器の役割を果たすグレーティング１６・１
６・・と、入力された全てのレーザ光Ｌ・Ｌ・・を合波しビ
ート信号Ｓを発生する光結合部１２と、発生したビート
信号Ｓを外部へ出力する出力ポート１５を１つと、各入
力ポート１４・１４・・、各グレーティング１６・１６・
・、光結合部１２および出力ポート１５を結ぶ光導波路
１１よりなる（図１、図２）。なお、光導波路１１は、
特に断りがない限り、レーザ光Ｌやビート信号Ｓの光路
となるコアの部分のみを指すものとする。また、光導波
路１１のクラッドとなる部分は符号１１´で表すことに
する。本実施形態では、入力ポート１４の数は２つ以上
であれば、その数は特に限定されるものではない。な
お、入力ポート１４が２つの場合は、光結合部１２の形
は略Ｙ字型をしたＹ字型光結合部１２ａとなる（図１、
図２）。

【００１５】グレーティング１６は、光導波路１１の各
入力ポート１４と光結合部１２の間にそれぞれ設けら
れ、後に詳細に説明する半導体レーザ発振器２の外部共
振器としての役割を果たす（詳細は後述）。

【００１６】上記の光導波路１１、光結合部１２やグレ
ーティング１６・１６・・などは、光合波器１ａ（光結合
素子１）の基板１０上に一体として設けられている。即
ち、光導波路１１、光結合部１２やグレーティング１６
・１６・・などは、光導波路１１（光合波器１ａ）のクラ
ッド１１´内に埋め込まれる形となっている。このよう
にグレーティング１６などを一体にすることにより光合
波器１ａ、即ちビート信号発生装置Ｂの信頼性を高める
とともに小型化することができるなどの利点がある。特
に、半導体レーザ発振器２の外部共振器となるグレーテ
ィング１６をも一体とすることで、グレーティング１６
を外部に備えたものに比べて半導体レーザ発振器２と光
合波器１ａとの光結合を確実にすることができる。

【００１７】なお、各グレーティング１６・１６・・のう
ち少なくとも１つに、当該グレーティング１６の温度を
調節できるように温調手段を備えれば、当該グレーティ
ング１６を加温もしくは冷却することによりこのグレー
ティング１６の反射特性を変えて、ビート信号Ｓの周波
数を任意に制御することができるようになる。

【００１８】グレーティング１６の加温は、例えば電気
により発熱するヒータ１７を光合波器１ａの加温しよう
とするグレーティング１６部分の直上に貼着したり、あ
るいは、光合波器１ａの当該グレーティング１６近傍に
埋め込んだりして装荷し、これに外部より電気を供給す
ることにより実現できる。一方、グレーティング１６の
冷却は、例えば熱伝導率のよいアルミニウムや銅よりな
る金属片を冷却しようとするグレーティング１６部分の
直上に貼着したり、金属片の一部が突出するように埋め
込んで、この金属片を外部から供給される冷媒液などで
冷却することにより実現できる。なお、温調手段は、加
温だけあるいは冷却だけできるようにしたものでも、加
温・冷却ともにできるようにしたものでもよい。加温・
冷却ともにできるようにした方が、きめ細かい温度調整
ができることになる。ちなみに、図１〜図６は、温調手
段としてヒータ１７のみを装荷したものを示す。

【００１９】光合波器１ａの材質は、基板１０にはシリ
コンなどが用いられ、光結合部１２およびグレーティン
グ１６・１６・・を含む光導波路１１（コア、クラッド１
１´とも）には石英ガラスなどが用いられる。この光導
波路１１（コア、クラッド１１´とも）は、フッ素化ポ
リイミドなどの有機高分子よりなるポリマー光導波路１
１であっても差し支えない。

【００２０】次に、半導体レーザ発振器２は、入力ポー
ト１４に応じた数のレーザダイオード２０を備える。ビ
ート信号Ｓを発生するためには、それぞれ独立した光源
よりのレーザ光Ｌを必要とするからである。これに使用
されるレーザダイオード２０としては、ファブリペロー
型半導体レーザダイオードが信頼性などの面から適して
いる。

【００２１】このレーザダイオード２０は、一方の活性
端面は高反射コーティングされ、他方の活性端面は逆に
無反射コーティングされている（図示せず）。レーザ光
は無反射コーティングされた活性端面から外部へ出射さ
れる。なお、レーザダイオード２０へは、電極２２、金
線２３などを介して外部より電力が供給される。符号２
５は、電極２２を電気的に絶縁する絶縁材である。

【００２２】光合波器１ａの入力ポート１４とレーザダ
イオード２０の無反射コーティングされた活性端面は光
学的に結合されており、レーザダイオード２０よりの出
射光はそれぞれ対応する入力ポート１４を介して光合波
器１ａ内に導かれるようになっている。

【００２３】なお、半導体レーザ発振器２は、レーザダ
イオード搭載用ヘッダ２１上にレーザダイオード２０な
どを積載したものでも（図１）、光合波器１ａと同一基
板１０上にレーザダイオード２０などを積載したもので
も（図２）構わない。後者の場合は、素子搭載部２４表
面を光導波路１１（特に光路であるコア部分）に対する
高さ基準面とすることで、レーザダイオード２０と入力
ポート１４の光結合が容易になるという利点がある。ま
た、ビート信号発生装置Ｂ自体を小型化することも容易
となる。

【００２４】◎ビート信号Ｓの発生機構 上記の構成によるビート信号発生装置Ｂにより、ビート
信号Ｓが発生する機構を説明する。なお、便宜上、入力
ポート１４が２つ（レーザダイオード２０も２つ）の場
合について説明する。

【００２５】半導体レーザ発振器２の２つのレーザダイ
オード２０・２０より出射された出射光は、光合波器１
ａのそれぞれの入力ポート１４を通じてそれぞれ光合波
器１ａ内に導かれる。この出射光は、グレーティング１
６とレーザダイオード２０の高反射コーティングとで形
成される共振器内に閉じ込められることとなるが、グレ
ーティング１６の反射帯域に対応した狭帯域の波長成分
のみがレーザ光Ｌとして外部に出射することになる。入
力されたレーザ光Ｌは各々グレーティング１６を通過
し、光結合部１２が略Ｙ字型をしたＹ字型光結合部１２
ａに達する。

【００２６】Ｙ字型光結合部１２ａで両方のレーザ光Ｌ
・Ｌが光学的に結合（合波）されビート信号Ｓが発生す
る。ビート信号Ｓは出力ポート１５により外部に出力さ
れるが、このビート信号Ｓはそれぞれのレーザ光Ｌ・Ｌ
の周波数の差で決まる周波数を持つ。なお、第１の実施
形態では、上記のように出力ポート１５は１つのみであ
る。

【００２７】上記のうちグレーティング１６は、半導体
レーザ発振器２の外部共振器としての役割を果たす。即
ち、Ｙ字型光結合部１２ａに導かれるレーザ光Ｌの周波
数は、グレーティング１６が反射する反射周波数で決定
さることになる。即ち、半導体レーザ発振器２は、グレ
ーティング１６を外部共振器として当該グレーティング
１６の反射周波数でレーザ光Ｌを発振することになる。

【００２８】半導体レーザ発振器２より発振されるレー
ザ光Ｌの周波数は、グレーティング１６を外部共振器と
して使用することで、レーザダイオード２０への注入電
流などが変化してもグレーティング１６を通過したレー
ザ光Ｌの周波数は安定したものとなる。したがって、こ
れら２つのレーザ光Ｌ・Ｌを合波して得られるビート信
号Ｓも安定したものとなる。

【００２９】なお、グレーティング１６の反射周波数
は、環境温度（グレーティング１６の温度）により変化
するが、上記のように各グレーティング１６・１６は、
同一の基板１０上に一体として設けられているため（図
１、図２）、環境温度の変化に対しても両グレーティン
グ１６・１６は同じ変化をするので、結果としてそれぞ
れのグレーティング１６を通過するレーザ光Ｌ・Ｌの周
波数の差は一定となる。即ち、温度変化によりグレーテ
ィング１６を通過して得られるレーザ光Ｌの周波数自体
が変化しても、２つのグレーティング１６・１６は同一
基板１０上に設けられている関係上、両レーザ光Ｌ・Ｌ
の周波数の変化の仕方は同じなので、結局両レーザ光Ｌ
・Ｌの周波数の差は一定となり、Ｙ字型光結合部１２ａ
に達する２つのレーザ光Ｌ・Ｌの周波数の差は環境の温
度に依存しないことになる。

【００３０】このように、(a) 光導波路１１上にグレー
ティング１６を設けることで、レーザ光Ｌの周波数は、
レーザダイオード２０への注入電流およびレーザダイオ
ード２０の温度に対して独立となり、また、(b) ２つの
グレーティング１６・１６を同一基板１０上に一体とし
て設けることで、２つのレーザ光Ｌ・Ｌの周波数の差
は、ビート信号発生装置Ｂが置かれる環境温度の変化に
対しても独立となる。したがって、このように各グレー
ティング１６を通過してきた２つのレーザ光Ｌ・Ｌを合
波して得られるビート信号Ｓの周波数は各レーザダイオ
ード２０への注入電流の変化や環境温度の変化に対して
も安定となる。

【００３１】また、２つあるグレーティング１６・１６
の少なくとも１つのグレーティング１６を温調手段によ
り温度調節できるようにしていれば、当該グレーティン
グ１６を加温（冷却）することにより（グレーティング
１６の反射周波数を変化させ）、一方のレーザ光Ｌの周
波数を任意に変化させることができ、これによりビート
信号Ｓの周波数を任意に調整することが可能となる。図
１、図２は、温調手段としてのヒータ１７を、一方のグ
レーティング１６にのみ設けたものを示す。なお、双方
のグレーティング１６・１６を独立に加温・冷却できる
ようにしておけば、ビート信号Ｓの制御がより確実にな
る。

【００３２】《第２の実施形態（出力ポートが複数の場
合）》次に、本発明の第２の実施形態に係るビート信号
発生装置Ｂを詳細に説明する。なお、第１の実施形態と
共通する部分については、説明を省略もしくは簡略化す
る。また、本実施形態は、出力ポート１５に受光素子３
を備えたものと備えないものの２つのバリエーションに
大きく分けられる。

【００３３】［第１のバリエーション（受光素子３を備
えないもの）］図３は、本発明の第２の実施形態に係る
第１のバリエーションによるビート信号発生装置を示す
斜視図である。図４は、本発明の第２の実施形態に係る
第１のバリエーションによるビート信号発生装置（基板
一体型）を示す斜視図である。

【００３４】◎装置の構成の説明 図３および図４に示すように、第２の実施形態の第１の
バリエーションによるビート信号発生装置Ｂは、第１の
実施形態と同様、光結合素子１と半導体レーザ発振器２
より構成される。ここで、第１の実施形態と異なるの
は、光結合素子１が出力ポート１５を複数有する方向性
結合器１ｂからなることである。なお、方向性結合器１
ｂは一般に光カプラとよばれることもある。

【００３５】この方向性結合器１ｂは、複数の入力ポー
ト１４・１４・・から入力されたレーザ光Ｌ・Ｌ・・を光学
的に結合して複数の出力ポート１５・１５・・から出力す
る構成である。したがって、光導波路１１は、各入力ポ
ート１４・１４・・からのレーザ光Ｌ・Ｌ・・を合波するよ
うに一旦光結合部１２で一本に合流し、その後再び分岐
して各出力ポート１５・１５・・に達するようになってい
る。この点が第１の実施形態の場合と異なる。なお、入
力ポート１４および出力ポート１５がともに２個ずつで
ある場合は、光結合部１２の形は略Ｘ字型をしたＸ字型
光結合部１２ｂとなる。この方向性結合器１ｂは、２本
の導波路１１・１１を波長オーダまで近接させた狭ギャ
ップのものでも、２本の導波路１１・１１が接触するま
で近接させた０ギャップ（ゼロギャップ）のものでもよ
い。

【００３６】光導波路１１の各入力ポート１４と光結合
部１２の間には、第１の実施形態と同様に、それぞれグ
レーティング１６が設けられ、半導体レーザ発振器２の
外部共振器として機能するようになっている。

【００３７】光導波路１１やグレーティング１６など
は、第１の実施形態の場合と同様に方向性結合器１ｂの
基板１０上に一体として設けられている。また、同様に
グレーティング１６・１６・・の少なくとも１つには必要
に応じて温調手段が装荷される。なお、図３および図４
に示すビート信号発生装置Ｂは、温調手段としてヒータ
１７を装荷したものである。

【００３８】方向性結合器１ｂ（光結合素子１）を構成
する材料は第１の実施形態と同様のものでよい。入力さ
れた複数のレーザ光Ｌを合波してビート信号Ｓを発生
し、これを外部に出力する点では同じだからである。

【００３９】半導体レーザ発振器２は、第１の実施形態
と同様、方向性結合器１ｂに設けられた入力ポート１４
と同数のレーザダイオード２０を有する。ビート信号Ｓ
を発生するには、独立の光源からのレーザ光Ｌ・Ｌ・・を
必要とするからである。

【００４０】方向性結合器１ｂと半導体レーザ発振器２
は第１の実施形態と同様に光学的に結合されており、レ
ーザ光Ｌはそれぞれ対応する入力ポート１４を介して方
向性結合器１ｂの内に導かれるようになっている。

【００４１】半導体レーザ発振器２は、方向性結合器１
ｂの基板１０と別に設けても（図３）、当該基板１０上
に設けても（図４）差し支えない。この点も、第１の実
施形態と同じである。

【００４２】◎ビート信号Ｓの発生機構 上記の構成によるビート信号発生装置Ｂにより、ビート
信号Ｓが発生する機構を説明するが、この発生機構も第
１の実施形態とほぼ同じである。なお、便宜上、入力ポ
ート１４、出力ポート１５とも２つ（レーザダイオード
２０も２つ）の場合について説明する。

【００４３】半導体レーザ発振器２の２つのレーザダイ
オード２０・２０より出射された出射光は、それぞれの
入力ポート１４を通じて方向性結合器１ｂの内に導かれ
る。これらの出射光は、第１の実施形態と同様、半導体
レーザ発振器２の外部共振器として作用するグレーティ
ング１６の反射周波数（反射波長）に応じた周波数（波
長）で発振しその出力であるレーザ光ＬがＹ字型光結合
部１２ｂに向かうことになる。これにより、第１の実施
形態の場合と同様に、レーザ光Ｌの周波数はレーザダイ
オード２０への注入電流やレーザダイオード２０の温度
に対して独立となる。

【００４４】次に、それぞれグレーティング１６を通過
してきた２つのレーザ光Ｌ・Ｌは、Ｘ字型光結合部１２
ｂに入り、ここで合波され、それぞれのレーザ光Ｌ・Ｌ
の周波数の差で決まる周波数を持つビート信号Ｓが発生
し、２つの出力ポート１５・１５から外部に出力され
る。この点、１つの出力ポート１５のみにより外部に出
力される第１の実施形態と異なる。なお、出力ポート１
５の数は２つ以上であればよく、２つに限定されるもの
ではない。

【００４５】なお、２つのグレーティング１６・１６
は、同一の基板１０上に一体として設けられているの
で、第１の実施形態と同様、それぞれのグレーティング
１６を通過した２つのレーザ光Ｌ・Ｌの周波数の差は方
向性結合器１ｂ（ビート信号発生装置Ｂ）が置かれる環
境の温度から独立したものとなる。また、同様にグレー
ティング１６・１６の少なくとも１つに、温調手段を装
荷すれば、グレーティング１６の温度を変化させること
により、いずれか一方のレーザ光Ｌもしくは双方のレー
ザ光Ｌ・Ｌの周波数を変化させ、ビート信号Ｓの周波数
を任意に制御することができる。

【００４６】このバリエーションでは、ビート信号Ｓが
２つの出力ポート１５・１５から出力されるので、いず
れかの出力ポート１５よりの出力光を用いてビート信号
Ｓの周波数を監視することが可能になるという利点があ
る。

【００４７】第２のバリエーション（受光素子３を備え
たもの） 図５は、本発明の第２の実施形態に係る第２のバリエー
ションによるビート信号発生装置を示す斜視図である。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る第２のバリエー
ションによるビート信号発生装置（基板一体型）を示す
斜視図である。

【００４８】図５および図６に示すように、本実施形態
における第２のバリエーションによるビート信号発生装
置Ｂは、第１のバリエーションのビート信号発生装置Ｂ
の出力ポート１５・１５の少なくとも１つ、通常はいず
れか１つに受光素子３を備えたものであり、その他の構
成およびビート信号Ｓを発生する機構は第１のバリエー
ションと同じである。

【００４９】受光素子３は、受光素子本体３０、電極３
２、素子搭載部３４などからなるが、受光素子本体３０
には、例えば、フォトダイオードなどが使われる。

【００５０】この受光素子３は、半導体レーザ発振器２
と同様、方向性結合器１ｂと同一基板１０上に設けても
よいし、基板１０とは別に設けてもよい。同一基板１０
上に設けた場合は、出力ポート１５と受光素子本体３０
との光結合が確実になるとともにビート信号発生装置Ｂ
を小型化することができるという利点がある。なお、図
５は半導体レーザ発振器２を方向性結合器１ｂの基板１
０とは別に設けたものであり、図６は同一基板１０上に
設けたものである。

【００５１】この受光素子３を設けることにより、ビー
ト信号Ｓの周波数を電気的な信号に変換して外部に取り
出すことができるという利点がある。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるビー
ト信号発生装置Ｂは、 1) 光導波路１１や外部共振器となるグレーティング１
６などを光結合素子１（光合波器１ａ・方向性結合器１
ｂ）と同一基板１０上に一体として形成しているので、
グレーティング１６を別に設けたものと比較して、半導
体レーザ発振器２との光学的結合が容易であり、加えて
光結合素子１およびビート信号発生装置Ｂの占有面積を
削減することが可能となる。なお、光結合素子１の基板
１０と同一基板１０上に半導体レーザ発振器２を搭載し
た場合は、両者の光学的接続が確実になるとともに、ビ
ート信号発生装置Ｂを小型化することが可能となる。

【００５３】2) また、グレーティング１６を設けるこ
とにより、これがレーザダイオード２０の外部共振器と
しての役割を果たし、レーザ光Ｌの周波数がグレーティ
ング１６の反射周波数により決定されるようになるの
で、レーザダイオード２０の温度や注入電流が変化して
もレーザ光Ｌの周波数は一定であり、結果として安定し
た周波数のビート信号Ｓを発生することが可能となる。

【００５４】3) さらに、複数のグレーティング１６・
１６・・を光結合素子１と同一基板１０上に光結合素子１
と一体として設けているので、光結合素子１が置かれる
環境の温度が変化しても、各グレーティング１６・１６
・・は同様の温度変化をするので、各レーザ光Ｌ・Ｌ・・の
周波数の絶対値が変化しても各レーザ光Ｌ・Ｌ・・の周波
数の差を一定に保つことができ、結果として温度が変化
しても安定した周波数のビート信号Ｓを発信することが
できる。

【００５５】4) さらに、請求項２にあるように、グレ
ーテイング１６の温度を温調手段によって意図的に変化
させることにより、各グレーテイング１６・１６・・の相
対的な温度差を変化させて、各レーザ光Ｌ・Ｌ・・の周波
数の差を制御し、発生するビート信号Ｓの周波数を環境
温度や注入電流の変化によらず安定的に変化させことが
できる。

【００５６】5) 加えて、光結合部１２がＹ字型光結合
部である光合波器１ａを使用した場合は、確実に２つの
レーザ光Ｌ・Ｌを合波してビート信号Ｓを発生すること
ができる。

【００５７】また、光結合部１２がＸ字型光結合部であ
る方向性結合器１ｂを使用した場合は、確実に２つのレ
ーザ光Ｌ・Ｌを合波してビート信号Ｓを発生し２つの出
力ポート１５・１５から外部に出力することができる。
この出力ポート１５の１つに受光素子３を設ければ、ビ
ート信号Ｓを電気信号に変換することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係るビート信号発
生装置を示す斜視図である。

【図２】 本発明の第１の実施形態に係るビート信号発
生装置（基板一体型）を示す斜視図である。

【図３】 本発明の第２の実施形態に係る第１のバリエ
ーションによるビート信号発生装置を示す斜視図であ
る。

【図４】 本発明の第２の実施形態に係る第１のバリエ
ーションによるビート信号発生装置（基板一体型）を示
す斜視図である。

【図５】 本発明の第２の実施形態に係る第２のバリエ
ーションによるビート信号発生装置を示す斜視図であ
る。

【図６】 本発明の第２の実施形態に係る第２のバリエ
ーションによるビート信号発生装置（基板一体型）を示
す斜視図である。

【図７】 従来技術によるビート信号発生装置の構成図
である。

【符号の説明】 Ｂ ビート信号発生装置 １；光結合素子（光導波型の光結合素子） １ａ；光合波器（Ｙ字型光合波器） １ｂ；方向性結合器（光カプラ） １０・・・基板 １１・・・光導波路（コア） １１´・・クラッド １２・・・光結合部 １２ａ・・・Ｙ字型光結合部 １２ｂ・・・Ｘ字型光結合部 １４・・・入力ポート １５・・・出力ポート １６・・・グレーティング １７・・・ヒータ ２；半導体レーザ発振器 ２ａ；基板分離型 ２ｂ；基板一体型 ２０・・・レーザダイオード（ファブリペロー型レーザ
ダイオード） ２1 ・・・レーザダイオード搭載用ヘッダ ２２・・・電極 ２３・・・金線 ２４・・・素子搭載部（レーザダイオード搭載部） ２５・・・絶縁材 ３；受光素子 ３０・・・受光素子本体 ３２・・・電極 ３３・・・金線 ３４・・・素子搭載部（受光素子搭載部） Ｃ；従来のビート信号発生装置 ５１・・・レーザダイオード ５２・・・光ファイバ ５３・・・光結合素子（光カプラ） ５４・・・入力ポート ５５・・・出力ポート Ｌ；レーザ光 Ｓ；ビート信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 育生 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 田中 拓也 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA63 AA83 AB25 EA04 FA24 FA30 GA21 GA37 GA38

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、光を入力するための少なく
   とも２つ以上の入力ポートと、前記光を出力するための
   少なくとも１つ以上の出力ポートと、前記入力ポートと
   前記出力ポートを結び前記入力された光を光学的に結合
   する光結合部を備えた光導波路と、を有する導波路型の
   光結合素子、 および、各前記入力ポートへ前記光を入力するための光
   源で、前記入力ポートに応じた数のレーザダイオードを
   備えた半導体レーザ発振器、よりなるビート信号発生装
   置であって、（ア） 前記光導波路には、前記入力ポー
   トと前記光結合部との間にグレーティングが形成されて
   いること、（イ） 前記半導体レーザ発振器は、前記グ
   レーティングを外部共振器として該グレーテイングの反
   射周波数で発振するものであること、を特徴としたビー
   ト信号発生装置。
2. 【請求項２】 前記グレーティングのうち少なくとも
   １つに装荷され該グレーティングの温度を調節するため
   の温調手段を備えたことを特徴とした請求項１に記載の
   ビート信号発生装置。
3. 【請求項３】 前記光結合素子が、前記入力ポート２
   つと前記出力ポート１つを有しかつ前記光結合部が略Ｙ
   字型をした、Ｙ字型光合波器であることを特徴とした請
   求項１または請求項２に記載のビート信号発生装置。
4. 【請求項４】 前記光結合素子が、前記入力ポート２
   つと前記出力ポート２つを有しかつ前記光結合部が略Ｘ
   字型をした、方向性結合器であることを特徴とした請求
   項１または請求項２に記載のビート信号発生装置。
5. 【請求項５】 前記光結合素子が複数の出力ポートを
   有する場合は、該出力ポートの少なくとも１つに受光素
   子を設けたことを特徴とした請求項１、請求項２または
   請求項４のいずれか１項に記載のビート信号発生装置。
6. 【請求項６】 前記受光素子が、前記光結合素子と同
   一の基板上に設けられていることを特徴とした請求項５
   に記載のビート信号発生装置。
7. 【請求項７】 前記半導体レーザ発振器が、前記光結
   合素子と同一の基板上に設けられていることを特徴とし
   た請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載したビー
   ト信号発生装置。