JP2003529224A

JP2003529224A - 安定化放射ソース

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Publication number: JP2003529224A
Application number: JP2001571518A
Authority: JP
Inventors: ピータージェイムズリヴァーモア; マイケルジョンリーチ; グラハムバトラー; ダレンヴァス
Original assignee: マルコニコミュニケイションズリミテッド
Priority date: 2000-03-25
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2003-09-30
Also published as: GB0007234D0; EP1269589B1; DE60111207D1; WO2001073904A1; AU2001240830A1; US20030047665A1; CN1230953C; US6933485B2; DE60111207T2; GB2360628A; EP1269589A1; CN1419723A

Abstract

(57)【要約】安定化放射ソース(300)は、（ａ）分散型フィードバック(DFB)レーザ(310)と、（ｂ）出力放射の一部分を第１及び第２の光学経路に結合するための後方レンズ(340)と、（ｃ）上記第１及び第２の経路を経て伝達された放射を検出し、そしてその放射電力を表す第１及び第２の信号(J₁,J₂)を発生するための光学検出器(370,380)と、（ｄ）上記信号に応答して上記レーザ(310)を制御し、安定化を図るための制御手段(390)とを備えている。本発明は、上記第１及び第２の放射経路が、それら経路を経て上記検出手段(370,380)へ実質的にフィルタされない及び波長従属のフィルタされた放射伝達を与えるように動作できることを特徴とする。第１経路を経て伝達されて第１信号(J₁)に変換される上記フィルタされない放射は、出力放射波長と独立したレーザ出力放射電力安定化を実施するのに特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は、安定化放射ソースに係る。又、本発明は、安定化放射ソースからの
出力放射の電力及び波長を安定化するための方法にも係る。

【０００２】

【背景技術】

従来の光通信システムでは、光学的放射を保持する通信トラフィックが多数の
個別の波帯域に区分化され、各波帯域は、対応システム通信チャンネルに関連付
けされる。各波帯域内の放射は、通信トラフィックの関連部分を搬送する。波帯
域内における通信トラフィックのこのような分布は、波長分割マルチプレクシン
グ（ＷＤＭ）として知られている。

【０００３】多くの通信システムでは、光学放射が約１．５μｍの公称波長を有する場合に
０．８ｎｍの相互波長間隔でチャンネルが生じ、このような間隔は、約１００Ｇ
Ｈｚの相互チャンネル周波数間隔に等しい。各チャンネルは、それに関連した潜
在的帯域巾が１００ＧＨｚであるが、この帯域巾は、実際には完全に使用するこ
とができない。というのは、各チャンネルの光学放射を変調するのに使用される
電気的変調器に関連した帯域巾制約があるためである。従って、通信システムの
通信容量を高めるには、相互チャンネル間隔を１００ＧＨｚ未満に減少するのが
望ましい。しかしながら、相互チャンネル間隔を減少すると、各チャンネルの放
射を発生すると共に、特定チャンネルに関連したトラフィックを検出する目的で
受信時に放射を分離するために通信システムに使用される光学要素の安定性に高
度な要求が課せられる。

【０００４】通信システムでは、同調可能なレーザを使用して、関連チャンネルに対応する
放射を発生することが現在のやり方である。相互チャンネル間隔が１００ＧＨｚ
未満に減少されるときには、このようなレーザの周波数安定性が重大な問題とな
る。更に、従来の通信システムは、中継ノードに光学増幅器を使用して、それを
通して伝播する放射を増幅することが多い。このような光学増幅器は、本来、非
直線的な装置であり、従って、そこに供給される放射は、増幅器が最適に機能す
る限定された放射電力範囲内に入らねばならない。このような放射が、複数のチ
ャンネルに対応する放射成分を含む場合に、本発明者は、それらの成分が名目上
同様の放射電力であるのが望ましく、さもなければ、光学増幅器があるチャンネ
ルの放射成分を他のチャンネルに対して強調することが分かった。従って、各チ
ャンネルの放射に関連した放射電力を制御することが望ましい。このような制御
は、従来、各チャンネルに関連した可変光学減衰器を使用して行うことができる
。しかしながら、本発明者は、更に、このような減衰器に放射を供給するレーザ
は、それらの放射電力出力に関しても制御できるのが望ましいことが分かった。

【０００５】以上のことから、将来の通信システムでは、放射出力周波数及び放射出力電力
に関して非常に安定したレーザ放射ソースが要望されることが明らかである。レーザの周りに負のフィードバックループを適用してそれらの周波数安定性を
高めることが知られている。少なくとも１つの商業的な会社は、現在、同調可能
なＤＦＢレーザと、それに関連した２つの相互に離調した光学フィルタと、それ
に関連した光学検出器と、負のフィードバック制御電子回路の全部が単一パッケ
ージ内に収容されたものより成る一形式の周波数安定化レーザソースを製造して
いる。このソースでは、光学フィルタを透過する放射が名目上同様の電力である
ときに正しい周波数動作が達成され、この正しい周波数は、フィルタの通過帯域
特性が相互に重畳するところを中心とする。このような動作モードの結果として
、本発明者は、ソースがその周波数フィードバックループにより周波数を安定化
するまで、検出器からの検出信号を出力振幅制御の目的に使用できないことが分
かった。従って、ソースは、周波数及び振幅の両安定性を達成することに関して
、特に、ソースの初期始動特性に関して、固有の問題を示す。本発明者は、別の安定化放射ソースを案出することにより上記の固有の問題に
対処した。

【０００６】

【発明の開示】本発明の第１の特徴によれば、出力放射を発生するための放射発生手段と、そ
の出力放射の一部分を第１及び第２の光学経路に結合するための放射結合手段と
、上記第１及び第２の経路を経て伝達された放射を検出し、そしてその第１及び
第２の経路を経て伝達された放射における放射電力を各々表す第１及び第２信号
を発生するための検出手段と、上記信号に応答して上記発生手段を制御して、上
記出力放射の波長及び電力を安定化するための制御手段とを備え、上記第１の経
路は、実質的にフィルタされない放射を上記検出手段へ与えるように動作し、そ
して上記第２の経路は、波長従属フィルタされた放射を上記検出手段へ与えるよ
うにフィルタを備えている安定化放射ソースにおいて、上記フィルタは、上記ソ
ースが動作し得る波長の範囲にわたり放射波長と共に実質的に直線的に減少する
伝達度・対・波長特性を有し、そして上記制御手段は、上記第１信号及び第２信
号の比を使用して出力放射の波長を制御すると共に、第１信号を使用して出力放
射の放射電力を制御するよう動作することを特徴とする安定化放射ソースが提供
される。

【０００７】ほぼ直線的な伝達特性を有するフィルタの使用は、特性における局所的な最小
値を回避して、ソースの予想し得ない初期安定性を与えることができるようにす
る。信号の比を使用して波長を制御すると、出力放射の波長を安定化するための
負のフィードバックループを簡単に実施できるという効果が与えられる。制御手段は、信号の大きさが実質的に等しくなるように発生手段を駆動するよ
う動作できるのが好都合であり、このように等しいことは、アナログ又はデジタ
ルのいずれかの形態で実施される従来の増幅器又は比較器を使用して検出するこ
とが単純である。

【０００８】フィルタは、光学エタロンフィルタであるのが便利である。このようなエタロ
ンは、ある範囲の波長従属の伝達特性を与えるように容易にカスタマイズするこ
とができる。特に、出力放射の電力安定化に関しては、第１経路に波長従属のフィルタリン
グ成分がないのが便利である。このような成分がないことは、第１信号が、出力
放射の波長に関わりなく出力放射の電力の直接的な指示であることを意味する。

【０００９】実際に、制御手段は、発生手段の温度を変更して出力放射の波長を制御するよ
うに動作できるのが有利であることが分かった。温度上昇に伴う発生手段の熱膨
張は、発生手段の直線的な膨張を生じさせ、ひいては、出力放射の波長の増加を
生じさせるように作用する。このような熱制御は、実施が簡単であるために好ま
しい。発生手段は、出力放射を発生するためのレーザと、このレーザを冷却又は加熱
して出力放射の波長を変更するように動作できる熱電気素子とを備え、この素子
は、制御手段から駆動できるのが便利である。

【００１０】或いは又、出力放射の波長は、撓み素子により制御することもできる。１つの
このような構成では、発生手段は、出力放射を発生するためのレーザと、このレ
ーザの波長を変更するよう動作できる撓み素子とを備え、この撓み素子は、制御
手段から駆動できる。このような撓み素子の使用は、潜在的にソースの応答性を
良くする。周囲温度に伴うソースの共通モード除去特性を改善するために、検出手段は、
信号を発生するための複数の放射検出器を備え、それら検出器が、相互に整合さ
れた検出特性を有するのが好ましい。

【００１１】本発明の第２の特徴においては、本発明の上記第１の特徴によるソースからの
出力放射の電力及び波長を安定化する方法であって、上記発生手段に電力を供給
して出力放射を発生し、上記出力放射の一部分を第１及び第２の経路へ接続し、
上記第２経路に沿って伝播する放射を波長従属フィルタリングし、実質的にフィ
ルタされない放射を第１経路に沿って伝播し、上記第１及び第２経路を経て伝送
される放射に対応する信号を検出手段において発生し、そして上記信号を使用し
て上記発生手段を制御して出力放射の電力及び波長を安定化するという段階を備
えた方法が提供される。

【００１２】

【発明を実施するための最良の形態】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を一例として詳細に説明する。図１には、公知の周波数安定化レーザソースが１０で全体的に示されている。
このソース１０は、同調可能なＤＦＢレーザ２０と、前方ファセットレンズ３０
と、後方ファセットレンズ４０と、２つの相互に離調した光学フィルタ５０、６
０と、ステンシルマスク６５と、２つの整合された光学検出器７０、８０と、負
のフィードバック周波数制御回路９０とを備えている。前方レンズ３０は、ソース１０の出力ポートと、レーザ２０の第１端との間に
配置される。後方レンズ４０は、レーザ２０の第２端と、２つのフィルタ５０、
６０との間に配置される。マスク６５は、レーザ２０から更に離れてフィルタ５
０、６０の後方に配置される。マスク６５の後方には、レーザ２０から更に離れ
て、２つの検出器７０、８０が配置されている。

【００１３】ソース１０が動作中であるときに、レンズ３０は、レーザ２０から前方に放射
された光学放射を、例えば、光学ポートに接続された光ファイバ導波管９５の端
で受け取るように収束する。後方レンズ４０は、前方レンズ３０に比して、レー
ザ２０内で発生された放射の比較的僅かな割合を受け取る。レンズ４０は、同じ
量の放射を各フィルタ５０、６０に向けて転向する。フィルタ５０、６０は、受
け取った放射をフィルタし、そしてそれに関連したフィルタされた放射をステン
シルマスク６５の孔を経て検出器７０、８０へ各々伝達する。検出器７０、８０
は、受け取ったフィルタされた光学放射をそれに対応する電気信号Ｉ₁、Ｉ₂に各
々変換する。負のフィードバック回路９０は、レーザ２０に接続され、そして信
号Ｉ₁、Ｉ₂が同様の大きさになるようにレーザ２０の動作周波数を制御する。信
号Ｉ₁、Ｉ₂の大きさが同様であるときには、レーザ２０の周波数が安定化される
。

【００１４】フィルタ５０、６０が、相互に離調される以外は同様の構造であり、そして検
出器７０、８０が整合されることにより、フィルタ５０、６０及び検出器７０、
８０は、通常、温度の変化に追従する。ソース１０の周波数安定性は、主として、フィルタ５０、６０の光伝達特性の
波長安定性と、検出器７０、８０の時間的及び熱的感度整合と、フィードバック
制御回路９０の制御精度及び安定性とによって決定される。

【００１５】公知ソース１０の更なる動作を説明するために、図２は、ソース１０に含まれ
たフィルタ５０、６０の伝達特性を示すグラフである。このグラフでは、放射波
長が横軸２００に沿って示され、そしてフィルタ５０、６０を通過する放射の伝
達度が縦軸２１０に沿って示されている。フィルタの伝達特性は、ガウス状曲線
２２０、２３０によって各々示される。上述したように、両フィルタ５０、６０
は、ソース２０からほぼ同様の放射を受け取る。曲線２２０、２３０は、相互に
離調されていて、各々周波数λ₁、λ₂にピーク共振を有する。しかしながら、曲
線２２０、２３０の一部分が重畳し、波長λ₀において名目上同様の伝達特性を
与える。レーザ２０が波長λ₀の放射を出力するように同調されたときには、フ
ィルタ５０、６０は、名目上同量の放射を伝達し、信号Ｉ₁、Ｉ₂は、相互に同様
となる。フィードバック回路９０は、信号Ｉ₁、Ｉ₂が同様となるようにレーザ２
０を同調するよう設計され、このような同調は、レーザが波長λ₀の放射を出力
するよう確保する。

【００１６】図２から明らかなように、初期の始動時に、レーザ２０は、ほとんどの場合、
波長λ₀から離調される。レーザ２０が同調周期中にその同調された波長λ₀に向
かって駆動されるときには、波長λ₀における動作が得られるまで両信号Ｉ₁、Ｉ₂ が変化される。従って、同調周期中には、信号Ｉ₁、Ｉ₂を使用してレーザ２０
からの放射出力電力を制御することはできない。レーザ２０が著しく離調される
場合には、信号Ｉ₁、Ｉ₂を、検出器５０、６０に受け取られる無視できる程度の
放射に名目上対応させることもできる。通信システムでは、レーザ２０からの放
射出力電力を同調周期中に調整して、システム内、例えば、そこに含まれたエル
ビウムドープされたファイバ増幅器に発生する過負荷を回避することが望まれる
。

【００１７】本発明者は、高密度のＤＷＤＭを使用し、例えば、チャンネルの間隔が１００
ＧＨｚより著しく小さい通信システムでは、そこに組み込まれたレーザソースの
波長を比較的高い精度で制御する一方、ソースからの光学出力電力を所定のレベ
ルに維持することが必要であると分かった。この所定のレベルは、ある環境では
、ソースの波長安定性を維持しながら稼動中に調整することを必要とする。従っ
て、本発明者は、波長及び電力制御の上記問題に対処する別の放射ソースを案出
した。図３は、本発明による安定化放射ソースの主たる光学要素を示す回路図であり
、ソースは、３００で全体的に示され、そして単一のパッケージに収容される。
このソースは、熱電気素子３２０が関連された分散型フィードバック（ＤＦＢ）
レーザ３１０を備えている。素子３２０は、レーザ３１０と熱的に連通し、そし
てレーザ３１０を加熱又は冷却して、そこからの光学放射出力の波長を変更する
ように動作し得る。

【００１８】ソース３００は、更に、上記レンズ３０と同様の設計の前方ファセットレンズ
３３０と、上記レンズ４０と同様の設計の後方ファセットレンズ３４０と、光学
フィルタエタロン３５０と、ステンシルマスク３６０と、上記検出器７０、８０
と各々同様の設計の第１及び第２の相互に整合された光学放射検出器３７０、３
８０と、負のフィードバック制御回路３９０とを備えている。ソース３００は、
レーザ３１０からレンズ３３０を経てファイバ３９５へ出力される放射を受け取
るように取り付けられた光ファイバ３９５へ放射を出力するように動作し得る。

【００１９】ソース３００の構成部品の相互接続について以下に説明する。前方レンズ３３
０は、レーザ３１０の第１放射出力端からファイバ３９５の入口孔へ至る第１の
光学経路に沿って配置される。後方レンズ３４０は、レーザ３１０の第２出力端
からの第２光学放射経路に配置される。この後方レンズ３４０は、第２経路に沿
って伝播する放射を第３及び第４の放射経路に接続するように動作し得る。第３
の放射経路は、後方レンズ３４０からマスク３６０の第１孔を経て第１検出器３
７０へ延びる。第４の放射経路は、後方レンズ３４０からフィルタエタロン３５
０を経そしてマスク３６０の第２孔を経て第２検出器３８０へ延びる。第３及び
第４経路は、一致しないが、互いにある角度を抱いている。検出器３７０、３８
０からの電気出力信号Ｊ₁、Ｊ₂は、制御回路３９０に各々接続される。この制御
回路３９０からの電気出力Ｊ_O、Ｊ_Kは、熱電気素子３２０及びレーザ３１０に各
々接続される。

【００２０】図３を参照してソース３００の動作を概略的に説明する。レーザ３１０は、そ
の第１端から放射を出力し、この放射は、第１経路に沿って前方レンズ３３０へ
伝播し、このレンズは、ファイバ３９５の入口穴へ放射を収束する。又、レーザ
３１０は、その第２端からも放射を出力し、この放射は、第２経路に沿って後方
レンズ３４０へ伝播し、このレンズは、第３及び第４経路に沿って伝播する放射
成分に放射を結合する。第３経路に沿って伝播する放射は、第１の孔を経て第１
検出器３７０へ通過し、この検出器は、放射を受け取って、それに対応する電気
信号Ｊ₁を発生する。又、後方レンズ３４０から第４経路に沿って伝播する放射
は、エタロンフィルタ３５０を通過し、ここでフィルタされて第２の孔を経て第
２検出器３８０へ進む。第２検出器３８０は、放射を受け取り、そしてそれに対
応する電気信号Ｊ₂を発生する。これら信号Ｊ₁、Ｊ₂は、制御回路３９０へ通過
し、この回路は、信号Ｊ₁、Ｊ₂を監視し、そしてそれに対応する信号Ｊ_O、Ｊ_Kを
発生して、レーザ３１０を制御する。この回路３９０は、熱電気素子３２０へ供
給される電力を調整するように動作し、信号Ｊ₁、Ｊ₂が名目上同様の大きさとな
るようにし、信号Ｊ₁、Ｊ₂が同様であるときには、レーザ３１０がその正しい安
定化周波数で動作すると考えられる。更に、回路３９０は、レーザ３１０に供給
されるレーザ作用電流を調整するように動作して、信号Ｊ₁が、回路３９０に供
給される基準レベル信号と同様であるようにし、信号Ｊ₁が基準信号と同様の大
きさであるときには、レーザ３１０は、その正しい安定化電力で動作すると考え
られ、光学フィルタを含まない第３経路の結果として、信号Ｊ₁は、レーザ３１
０の同調によって実質的に影響を受けない。

【００２１】図４は、信号Ｊ₁、Ｊ₂で表わされる第３及び第４光学経路の伝達特性を示すグ
ラフである。このグラフは、波長を示す横軸４００と、検出信号を示す縦軸４１
０とを含む。エタロンフィルタ３５０は、光学共振空洞（エタロン）及びそれに
関連した光学格子を備えていて、当該波長範囲にわたり波長の増加に対して減少
する第４経路に沿った放射伝達特性を与え、このような特性が図４に曲線４３０
で示されている。第３経路にはフィルタが含まれないことにより、検出器３７０
は、曲線４２０で示すように、波長と共に実質的に一定の応答を与える。波長λ₀ では、検出器３７０、３８０からの信号Ｊ₁、Ｊ₂は、各々同様であり、制御回
路３９０は、熱電気素子３２０への電力入力を調整して、信号Ｊ₁、Ｊ₂を相互に
同様に維持し、これにより、波長λ₀に対してレーザ３１０を安定化する。信号
Ｊ₁は、レーザ３１０の同調に関わりなく出力放射電力の直接的な尺度であり、
従って、レーザ３１０に供給されるレーザ作用電流を制御することによる電力制
御は、ソース３００の初期の始動時に迅速に実施することができる。

【００２２】図４から明らかなように、曲線４３０は、ガウス形態ではなく、ほぼ直線形態
である。このような直線形態は、制御回路３９０がレーザ３１０の安定化を迅速
に繰り返すように助成する。これに対して、図１に示された公知のソース１０の
制御回路９０は、レーザ２０が、λ₂より大きく且つλ₁より小さい波長に最初に
離調される場合には、レーザ２０の安定化が困難であることを経験し、このよう
な困難さは、局所的な最小値が存在するために生じる。従って、曲線４２０、４
３０で示された特性は、制御回路３９０がレーザ３１０を正しく安定化すること
に向かって明確に繰り返すよう助成する。

【００２３】当業者にとって、ソース３００の第３の経路に光学フィルタを含まないという
概念は、ソース１０に対してソース３００内の対象性が失われるので、逆行する
開発であるように思われる。更に、曲線４３０で示されたような広いほぼ直線的
な応答を与えるエタロンフィルタ３５０の使用は、ソース３０に対して曲線２２
０、２３０で示されたピークのあるガウス応答に比して、波長感度が失われると
思われる。実際に、本発明者は、ソース３００に単一のフィルタ３５０しか使用
しないと、公知のソース３０に対してその時間及び温度安定性を低下しないとい
う意外な結果を見出した。

【００２４】本発明を更に明らかにするために、図５を参照して、ソース３００の制御回路
３９０を詳細に説明する。制御回路３９０は、比の計算器５００と、第１増幅器
５１０と、第２増幅器５２０とを備えている。更に、回路３９０は、信号Ｊ₁、
Ｊ₂入力を含むと共に、波長設定基準信号Ｐ_w及び電力設定基準信号Ｐ_sに対する
２つの付加的な入力も含む。又、回路３９０は、熱電気素子３２０及びレーザ３
１０を各々駆動するための２つの信号出力Ｊ_O及びＪ_Kも含む。回路３９０は、ア
ナログ電子部品を使用して実施することができ、この場合、増幅器５１０、５２
０は、演算増幅器であり、そして比の計算器５００は、例えば、アナログ・デバ
イス・インクにより製造された専門のアナログデバイスである。或いは又、回路
３９０は、デジタルで実施することもでき、この場合、比の計算器５００及び増
幅器５１０、５２０は、ソフトウェアで実施され、即ち回路３９０は、例えば、
現場でプログラム可能なゲートアレー（ＦＰＧＡ）、或いは関連ソフトウェア及
びアナログ／デジタル入力−出力インターフェイス部品を伴うマイクロプロセッ
サである。

【００２５】回路３９０内の相互接続は、アナログ部品を使用して実施した場合について説
明する。入力信号Ｊ₁、Ｊ₂は、計算器５００の第１及び第２入力に各々接続され
る。更に、入力信号Ｊ₁は、増幅器５２０の反転入力に接続される。電力設定基
準信号Ｐ_sは、増幅器５２０の非反転入力に接続される。増幅器５２０の出力は
、レーザ３１０のレーザ作用電流を制御するためのＪ_K信号出力を与えるように
接続される。計算器５００は、比Ｊ₂／Ｊ₁に対応する信号が与えられる出力Ｊ₃
を備えている。この信号Ｊ₃は、増幅器５１０の反転入力に接続される。更に、
波長設定基準信号Ｐ_wは、増幅器５１０の非反転入力に接続される。増幅器５１
０からの出力は、熱電気素子３２０を駆動するためのＪ_O信号出力に接続される
。

【００２６】動作中に、回路３９０は、Ｊ₁信号が電力設定Ｐ_s信号に一致するまでＪ_K信号
を調整し、このような調整は、レーザ３１０からの放射出力電力を安定化する。
更に、回路３９０は、熱電気素子３２０への駆動信号Ｊ_Oを調整して、比Ｊ₂／Ｊ₁ が波長設定Ｐ_w信号に一致するようにし、即ちＰ_w信号が１の値に設定された場
合には、レーザ３１０は、図４に示すように、波長λ₀に安定化される。

【００２７】図６を参照してソース３００の動作を更に説明する。図６は、ソース３００の
初期始動特性のグラフである。電力は、時間ｔ₀に付与される。レーザ３１０内
のレーザ作用は、電流が供給されると直ちにスタートし、第１検出器３７０及び
回路３９０は迅速な応答を与えるので、レーザ３１０から発生される放射の電力
出力は、時間ｔ₀のせいぜい数ミリ秒後である時間ｔ₁までに安定化される電力で
ある。しかしながら、熱電気素子３２０による熱制御を使用してレーザ３１０の
波長を制御するので、ソース３００の波長制御には非常に長い時定数が関連し、
即ち素子３２０及びレーザ３１０に関連した熱時定数が、主として、波長安定化
のための時定数を決定する。実際には、安定化には、せいぜい６０秒を要するが
、時間ｔ₀に電力が最初に付与されるときにレーザ３１０がどれほど大きく離調
されるかに依存する。

【００２８】図６では、経過時間が横軸７００に沿って示される。レーザ放射出力電力は、
縦軸７１０に沿って示される。更に、レーザ出力放射波長は、縦軸７２０に沿っ
て示される。曲線７５０は、ソース３００の電力出力安定化特性を示す。更に、
曲線７３０は、レーザ３１０が最初に周波数が高過ぎるときのソース３００の安
定化特性を示し、そして曲線７４０は、レーザ３１０が最初に周波数が低過ぎる
ときの安定化特性を示す。

【００２９】ソース３００は、基準信号Ｐ_s、Ｐ_wを使用して出力電力及び出力放射波長を独
立して調整できるという有利な特性を与える。更に、フィードバック制御を使用
することにより、レーザ３１０内に発生するエージング及び熱ドリフト作用がソ
ース３００のフィードバックループにより補償される。又、整合された検出器３
７０、３８０を使用することにより、共通モードドリフト作用がソース３００の
波長安定性に影響を及ぼすことはない。

【００３０】実際には、制御回路３９０は、レーザ３１０の温度を０．０１℃の安定性エラ
ーへと調整できることが分かった。ソース３００の変形態様では、レーザ３１０
がその校正された設定から０．５℃以上ずれた場合に作動されて特定波長の出力
放射を発生する付加的なアラーム回路を含むのが望ましく、このようなアラーム
は、ソース３００の故障の発生を検出するのに使用することができ、そして破壊
が生じる前にソース３００を停止することができる。

【００３１】本発明の範囲から逸脱せずにソース３００を変更できることが明らかである。
例えば、信号Ｊ₀は、熱電気素子３２０を駆動するために制御回路３９０により
発生されるパルス巾変調（ＰＷＭ）駆動信号でよく、このようなＰＷＭ信号は、
制御回路３９０内の電力消費を減少する。更に、レーザ３１０は、ソース３００
の波長に関して熱的に制御されるが、ソース３００を変更して、熱電気素子３２
０を、レーザ３１０の波長を変更するための撓み素子に置き換えることもでき、
このような撓み素子の使用は、潜在的に、ソースの応答性を良くする。

【００３２】ソース３００は、２つの検出器３７０、３８０しか含まないが、もっと多くの
検出器を含ませて、その信頼性又は精度を改善することもできる。ソース３００は、通信システムに組み込んで、通信トラフィックで変調するた
めの放射を発生し、そしてその後、光ファイバ導波管を経て受信ポイントへ送信
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知の周波数安定化レーザソースの主たる光学的要素を示す回路図である。

【図２】図１に示されたソース内に含まれる光学フィルタの伝達特性を示すグラフであ
る。

【図３】本発明による安定化放射ソースの主たる光学的要素を示す回路図である。

【図４】図３に示されたソース内に含まれる検出器への光学経路の伝達特性を示すグラ
フである。

【図５】図３に示されたソースに関連した負のフィードバック電気制御ループの回路図
である。

【図６】図３に示されたソースの初期始動特性のグラフである。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年１０月４日（２００２．１０．４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者リーチマイケルジョンイギリスアースウォースエヌジー16 ２キューエフザレーンマノーハウス（番地なし) (72)発明者バトラーグラハムイギリスノッティンガムエヌジー９５ディーエイチルウェルファームロード 53 (72)発明者ヴァスダレンイギリスダービーシャーエヌジー10 ２ディーアールロンゲートンフレデリックストリート 26 Ｆターム(参考） 5F073 AA64 AB27 AB28 BA02 EA03 EA15 FA02 FA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）出力放射を発生する放射発生手段(310,320)と、（ｂ）出力放射の一部分を第１及び第２の光学経路に結合するための放射結合
手段(340)と、（ｃ）上記第１及び第２の経路を経て伝達された放射を検出し、そしてその第
１及び第２の経路を経て伝達された放射における放射電力を各々表す第１及び第
２の信号(J₁,J₂)を発生するための検出手段(370,380)と、（ｄ）上記信号に応答して上記発生手段(310,320)を制御し、上記出力放射の
波長及び電力の少なくとも１つを安定化するための制御手段(390)と、を備えた安定化放射ソース(300)において、上記第１及び第２の放射経路は、それら経路を経て上記検出手段(370,380)へ
実質的にフィルタされない及び波長従属のフィルタされた放射伝達を与えるよう
に動作できることを特徴とする安定化放射ソース。
【請求項２】上記制御手段(390)は、上記第１(J₁)及び第２(J₂)信号の比
を決定するための信号処理手段(500)を備え、そして上記制御手段(390)は、この
比を使用して出力放射の波長を制御するように動作できる請求項１に記載の放射
ソース。
【請求項３】上記制御手段(390)は、上記信号(J₁,J₂)の大きさがほぼ等し
くなるように上記発生手段(310,320)を駆動する請求項２に記載の放射ソース。
【請求項４】上記制御手段(390)は、上記第１信号(J₁)を使用して、出力
放射の放射電力を制御するように動作できる請求項１、２又は３に記載の放射ソ
ース。
【請求項５】上記第２経路は、その第２経路に沿って伝播する放射の波長
依存放射フィルタリングを与えるための光学フィルタエタロン(350)を含む請求
項１、２、３又は４に記載の放射ソース。
【請求項６】上記エタロン(350)は、それを通過する放射の伝達度が、放
射ソースが動作し得る波長の範囲にわたり（図４）放射波長と共にほぼ直線的に
変化するようにする請求項５に記載の放射ソース。
【請求項７】上記第１経路は、波長従属フィルタ成分がない請求項１ない
し６のいずれかに記載の放射ソース。
【請求項８】上記制御手段(390)は、上記発生手段(310,320)の温度を変更
して上記出力放射の波長を制御するように動作できる請求項１ないし７のいずれ
かに記載の放射ソース。
【請求項９】上記発生手段(310,320)は、上記出力放射を発生するための
レーザ(310)と、このレーザ(310)を冷却又は加熱して上記出力放射の波長を変更
するよう動作できる熱電気素子(320)とを備え、該素子(320)は、上記制御手段(3
90)から駆動できる請求項８に記載の放射ソース。
【請求項１０】上記検出手段(370,380)は、信号(J₁,J₂)を発生するための
複数の放射検出器(370,380)を備え、これら検出器(370,380)は、相互に整合され
た検出特性を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の放射ソース。
【請求項１１】請求項１に記載のソース(300)からの出力放射の電力及び
波長を安定化する方法において、（ａ）上記発生手段(310)に電力を供給して出力放射を発生し、（ｂ）上記出力放射の一部分を第１及び第２の経路へ接続し、（ｃ）上記第２経路に沿って伝播する放射を波長従属フィルタリングし、（ｄ）実質的にフィルタされない放射を第１経路に沿って伝播し、（ｅ）上記第１及び第２経路を経て伝送される放射に対応する信号(J₁,J₂)を
検出手段(370,380)において発生し、そして（ｆ）上記信号(J₁,J₂)を使用して上記発生手段(310,320)を制御して出力放射
の電力及び波長を安定化する、という段階を備えた方法。