JP2002009391A - 波長安定化モニタおよび前記モニタの動作波長を調整する方法 - Google Patents

波長安定化モニタおよび前記モニタの動作波長を調整する方法

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フランク・ル・ガル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長安定化モニタを提供すること。 【解決手段】 本発明の波長安定化モニタは、レーザ源
7と、異なる光経路にある2つのフォトダイオード1
0、11と、波長フィルタ9と、コリメート要素8とを
備え、少なくともコリメート要素8は、レーザ源7に対
して移動することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザの波長を調
整する方法、および光入力と、スプリッタと、1つのブ
ランチの波長フィルタと、2つの光検出器とを備える、
レーザの波長を調節する波長安定化モニタに基づく。
【0002】
【従来の技術】波長の安定化と調整の方法は、US4,
583,228など、従来の技術で知られている。この
波長安定化の方法では、波長モニタを使用する。ここで
は、レーザ光は、まずビームスプリッタを通過し、2つ
のブランチの各々にある光検出器を照射する。2つのブ
ランチの1つは、ファブリ−ペロー干渉計を含む。2つ
のフォトダイオードによって供給された光電流は、差動
増幅器で比較され、制御回路に必要な結果として生じた
エラー信号を供給する。波長モニタは、規定された波長
または波長群に設定される。この目的のために、一方の
光ブランチでは、ファブリ−ペローフィルタが同調さ
れ、他方の光ブランチでは、信号の目的とする減衰によ
って、基準レベルが設定される。この知られている従来
の技術について、図1から3でも詳細に説明する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法と対
応するモニタは手が込んでいる。同調可能なファブリ−
ペローフィルタは、機械的に敏感であり、適当な小さな
構造の寸法でモジュールに統合することができない。ま
た、光ビームの入射角は、知覚できる数字である。US
4,998,256から、波長モニタの中心波長をより
良く調整するために、光ビームの前面で、エタロンを回
転させることが知られている。低い許容限界値の範囲内
におけるこの種の調整は、産業界では達成することが困
難である。また、この種の解決法は高価な解決法であ
り、小型で低コストの製品の根拠にはならない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
源と、異なる光経路にある2つのフォトダイオードと、
波長フィルタと、コリメート要素とを有し、少なくとも
コリメート要素が、レーザ源に対して少なくとも1回移
動することができる、波長安定化モニタが提供される。
【0005】本発明によれば、またレーザ源と、異なる
光経路にある2つのフォトダイオードと、波長フィルタ
と、コリメート要素とを有し、少なくともコリメート要
素が、所望の波長を得るために、レーザ源に対して移動
することができ、単一回路が所望の位置に取り付けられ
ている、波長安定化モニタで動作波長を調整する方法が
提供される。
【0006】本発明による波長モニタと方法の利点は、
いくつかの構成要素を備える構成ブロックを互いに向け
て移動することによって、異なる波長に対してモニタを
適合することが、容易に可能なことである。ここでは、
波長フィルタを使用するが、これは同調されておらず、
したがって機械的な問題に関する感度は低い。この方法
により、構成ブロックを互いに向けて固定する追加のス
テップを含む実装プロセスで、波長を最適に適合するこ
とが可能になる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の例示的な実施形態を図面
に示し、以下の記述で詳細に説明する。
【0008】波長安定化モニタ1を概略的に図1に示
す。ビームスプリッタ3が光入力2に接続されている。
ビームスプリッタ3は、光を2つのブランチに分割す
る。ビームスプリッタ3の第1出力は、直接フォトダイ
オードP1に至る。ビームスプリッタ3の第2光出力
は、波長フィルタ4の入力に至り、その光出力が、フォ
トダイオードP2に至る。フォトダイオードは光電流を
供給する。その電気的な接続は、ここでは示していな
い。フォトダイオードP1は、光が光入力2に供給され
るレーザ波長の変化に対して、一定な基準電流Iを供
給する。波長フィルタの結果として、フォトダイオード
P2は、波長に依存するフィルタ関数Iを供給する。
2つの光電流をその差分または割合について分析し、図
2に示す関数を提供する。これらの関数の交点は、フィ
ルタの選択および/または基準電流により、所望の波長
に設定される。図2に、レーザの波長は、レーザを加熱
または冷却することによって調整することができ、それ
により、まだ厳密な波長にない交点を移動することがで
きることが示されている。基準電流Iは、エラー信号
が設定される所望の波長でゼロになるように、値を供給
しなければならない。次いで、エラー信号を使用して、
レーザの温度制御の段階を操作する。波長が短い波長に
向かってドリフトする場合、制御回路は、レーザを加熱
することによってこれを補償する。波長がより長い波長
に向かってドリフトする場合、制御回路はレーザを冷却
する。この種の波長モニタを波長分割多重伝送システム
に使用する場合、周期的な特性を有する波長フィルタを
選択することが効果的である。ここでは、ファブリ−ペ
ローフィルタを使用することが知られている。最も簡単
な場合では、例えば、分散要素としてエアギャロップフ
ァブリ−ペローエタロンを使用する。ファブリ−ペロー
エタロンを使用することにより、波長分割多重の波長パ
ターンに対応するように、干渉計の周期を調整すること
が可能になる。図3に、そのような周期的なフィルタを
使用する場合のエラー曲線を示す。ここでは、周期的な
波長フィルタのエラー信号を、波長に対してプロットし
ている。周期関数のために、基準信号とフィルタ関数の
交点で、常に値が「ゼロ」となり、それにより、関数の
自由スペクトル領域の間隔で、所望の波長を設定するこ
とができることがわかる。このようにして、レーザを異
なる波長に設定することが可能である。これにより、波
長分割多重伝送システムのオペレータが使用する、異な
るレーザの数が低減される。国際電気通信連合(IT
U)の規定により、波長を設定する精度は、波長間チャ
ネル間隔の10分の1に達しなければならない。したが
って、200GHzのチャネル間隔の場合にも高い精度
レベルが期待される。しかし、かなり小さいチャネル間
隔を有するWDMシステムが、将来用に計画されてお
り、これにより、波長モニタと制御回路に対する要求が
増大することになる。図3に示す波長安定化の方法を参
照する場合、個々の波長間のチャネル間隔が低減すると
き、ファブリ−ペローエタロンの周期を適合することが
必要であることがわかる。
【0009】図4は、2つのプレート5とその間の長さ
Lのエアギャップとを有するエタロンを示す。光学軸6
は、プレート5に垂直である。レーザ空洞への後方反射
を回避するために、入射ビーム41は、垂直軸とビーム
41の間で、角度θを有する。
【0010】図4で記述したエタロンの最大伝送で送信
した波長λの角度依存性は、次式によって与えられ
る。
【数1】
【0011】これは、λ=1.55μmおよびθ=2
°で、波長の角度依存性が、−1nm/°であることを
意味する。中心波長について必要な精度を達成するため
に、ビームの角度配置に関する許容度は非常に狭い。例
えば、λ=1.55μmおよびθ=2°のとき、精度
a±30pmの中心波長は、±0.03°より良い入射
角の精度を必要とする。
【0012】発明の概念を適用するもっとも簡単な方式
は、2つの構成ブロックを実現することである。各構成
ブロックは、構成ブロックに受動的に(はんだ付けまた
はのり付けなどを使用して)固定された任意の数の以前
に列挙した要素を含む。レンズとレーザダイオードは、
動的な調整が可能であるように、別々の構成ブロック上
になければならない。図面は、x軸に沿った変位のみを
示していることに留意されたい。同じ効果は、y軸に沿
った変位によって得ることができる。z軸は、レンズの
コリメートを調整するために使用する。
【0013】ビームの入射角を変更する1つの可能性を
図5に示す。コリメートレンズ8が、レーザダイオード
7の出射経路に据え付けられている。レンズの焦点とレ
ーザダイオード間の距離は、焦点距離fである。結果的
に得られるビームはレーザに平行であり、レンズは位置
合わせされる。図5(b)では、コリメートレンズ8
が、光学軸に対して直角に距離dだけ移動されている。
これは、角偏差φをもたらす。
【0014】図6は、本発明の第1実施形態を示す。波
長モニタは、2つの異なる構成ブロック12と13の上
に実装されている。構成ブロック12は、レーザダイオ
ード7と、分散要素9と、波長監視フォトダイオード1
0およびパワー監視フォトダイオード11の2つのフォ
トダイオードとを備える。構成ブロック13は、コリメ
ートレンズ8を備える。図面では、ビームの分離は、空
間分割によって行われる。分割を実施する他の手段(キ
ューブビームスプリッタ、分離プレートなど)を使用す
ることもできる。分散要素のタイプについても、ファブ
リ−ペローエタロンまたは干渉フィルタとすることがで
きるので、正確に定めていない。実際、入射ビームの入
射角に対して、十分なスペクトル感度を有する限り、全
ての波長フィルタを装備することができる。
【0015】図6(b)は、ブロック13に対しブロッ
ク12を移動することによって作成された変形形態を示
す。
【0016】本発明の第2実施形態を図7に示す。
【0017】14および15と表記する2つの構成ブロ
ックを使用する。構成ブロック14は、コリメートレン
ズ8と、分散要素9と、波長監視フォトダイオード10
と、パワー監視フォトダイオード11とを含む。構成ブ
ロック15上には、レーザダイオード7のみが実装され
ている。
【0018】図7(b)は、ブロック15に対しブロッ
ク14を移動することによって作成された変形形態を示
す。
【0019】適切な位置で波長モニタを調整するために
使用する方法は、2つの構成ブロックで開始する。その
少なくとも1つは、移動可能であるようにベースプレー
ト上に取り付けられている。レーザダイオードは、実行
するドライバ回路に接続されている。フォトダイオード
と接続されている電子回路によって、レーザビームを分
析する。フォトダイオードの電気信号を分析する方法
は、本発明の中心事項ではない。この分析は、US4,
583,228など、従来の技術で記述されている方式
で実施することができる。この測定は、構成ブロックを
他方に向かって移動することが必要であることを示す。
フォトダイオードの信号が所望の波長で完全なゼロ遷移
信号を示す位置まで、構成ブロックを注意深く移動す
る。次いで、構成ブロックをベースプレート上、または
互いに対して固定する。この固定は、YAGレーザなど
を使用するレーザ溶接または任意の他の固定方法によっ
て実施することができる。
【0020】上述した構成ブロックは、光電子構成要素
に使用する任意の材料によって作成することができる。
例えば、金属材料(コバール、インバールなど)、シリ
コン、ガラス、セラミックなどとすることができる。
【0021】構成ブロックは、調整後に構成ブロックを
固定するために使用することができる材料のベースプレ
ート上に実装されている。ベースプレートには、構成ブ
ロックが使用する材料と同じ材料を使用することができ
る(これにより、熱膨張係数を適合することが可能にな
る)。多くの場合、ペルティエクーラーのセラミックと
することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の技術による波長モニタの図である。
【図2】波長モニタの差分信号の図である。
【図3】従来の技術によるモニタのエラー信号の図であ
る。
【図4】ファブリ−ペローエタロンの図である。
【図5】焦点レンズの変形形態の図である。
【図6】本発明による波長モニタの第1実施形態の図で
ある。
【図7】本発明による波長モニタの第2実施形態の図で
ある。
【符号の説明】
1 波長安定化モニタ 2 光入力 3 ビームスプリッタ 41 入射ビーム 4、9 波長フィルタ 5 ベースプレート 6 光学軸 7 レーザ源 8 コリメート要素 9 分散要素 10 波長監視フォトダイオード 11 パワー監視フォトダイオード 12、13、14、15 構成ブロック P1、P2 フォトダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F073 AB25 AB27 EA03 FA02 FA04 FA08 FA25 FA30

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ源(7)と、異なる光経路にある
    2つのフォトダイオード(10、11)と、波長フィル
    タ(9)と、コリメート要素(8)とを有し、少なくと
    もコリメート要素(8)が、レーザ源(7)に対して少
    なくとも1回移動することができる、波長安定化モニタ
    (1)。
  2. 【請求項2】 レーザ源(7)と、2つのフォトダイオ
    ード(10、11)と、波長フィルタ(9)とが第1構
    成ブロック(12)上に取り付けられており、コリメー
    ト要素(8)が第2構成ブロック(13)上に取り付け
    られている、請求項1に記載の波長安定化モニタ
    (1)。
  3. 【請求項3】 レーザ源(7)が第3構成ブロック(1
    5)上に取り付けられており、2つのフォトダイオード
    (10、11)と、波長フィルタ(9)と、コリメート
    要素(8)とが、第4構成ブロック(14)上に取り付
    けられている、請求項1に記載の波長安定化モニタ。
  4. 【請求項4】 構成ブロック(11、12、13、1
    4)が、ベースプレート上で、または互いに、移動さ
    れ、かつ取り付けられている、請求項1に記載の波長安
    定化モニタ。
  5. 【請求項5】 レーザ源(7)と、異なる光経路にある
    2つのフォトダイオード(10、11)と、波長フィル
    タ(9)と、コリメート要素(8)とを有し、少なくと
    もコリメート要素(8)が、所望の波長を得るために、
    レーザ源(7)に対して移動することができ、単一回路
    (7、8、9、10、11)が所望の位置に取り付けら
    れている、波長安定化モニタで動作波長を調整する方
    法。
  6. 【請求項6】 単一回路が、複数の構成ブロック上に実
    装されており、一つのブロックが他方に向かって移動さ
    れる、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 構成ブロックが、x軸またはy軸に沿っ
    て移動する、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 構成ブロックが、所望の波長が調整され
    る位置に固定される、請求項5に記載の方法。
JP2001108348A 2000-04-25 2001-04-06 波長安定化モニタおよび前記モニタの動作波長を調整する方法 Withdrawn JP2002009391A (ja)

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