JP2004128072A - 可変波長光源 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部共振器構造を持つ可変波長光源において、駆動系が単純で小型化が可能な可変波長光源を提供する。
【解決手段】半導体レーザ1から出射されたレーザ光2は、コリメートレンズ3によってコリメートされる。コリメートされたコリメート光4は、回折格子5で回折され、回折された回折光はコリメートレンズ3を通って半導体レーザ1に入射される。コリメートレンズ3の位置をコリメートレンズ駆動器6で変えることにより発振波長が変わる。
【選択図】 図1
【解決手段】半導体レーザ1から出射されたレーザ光2は、コリメートレンズ3によってコリメートされる。コリメートされたコリメート光4は、回折格子5で回折され、回折された回折光はコリメートレンズ3を通って半導体レーザ1に入射される。コリメートレンズ3の位置をコリメートレンズ駆動器6で変えることにより発振波長が変わる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、光計測の分野で利用される光源に係り、特に発振波長を調整できる可変波長光源に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信、光計測において、レーザ光源は最も基本的な光部品であり、特に光多重通信用には、1つのシステムに数十の光源が使用される。光源の種類としては、DFB−LD、DBR−LD、外部共振器構造LD(LD:半導体レーザ)等があるが、価格、作製の容易さ、操作の容易さから考えると、外部共振器構造LDが最も光多重通信に適している。
【0003】
一般的な外部共振器構造LDの構成としては、リットマン型とリトロ型があり、どちらも市販されている。外部共振器構造LDは他種光源に対して利点が多いが、光学系が大きいという欠点を持っている。そのため、光多重通信のチャンネル数が増えると光源の大きさが問題となってくる。
【0004】
外部共振器構造LDの大きさを小さくする方法として、MEMS(Micro Electro Mechanical System )アクチュエータを用いた光源が開発された。このMEMS型光源は反射鏡あるいは回折格子をMEMS技術で作製した静電アクチュエータで駆動されるものであり、共振器長1cm以下、光学部体積は数ccとなった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記MEMS型光源では、反射鏡あるいは回折格子に回転運動を与えるため、一般的にMEMS技術が使われている光アッテネータや光スイッチの様に直線運動のものと比較して構造が複雑となっていた。また、反射鏡と回折格子は、MEMS型光源用に小型にする必要があるが、この場合、通常の外部共振構造LDよりも高価となってしまうという欠点を持っていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る可変波長光源は、コリメートレンズの平行移動によって発振波長を変化させることとして、駆動系を単純にする。また、複数の光源を必要とする場合、高価な光学部品を共有することによって、価格を安価にするものである。
【0007】
すなわち、本発明の可変波長光源は、半導体レーザと、前記半導体レーザの出射光をコリメートするためのコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたコリメート光の光路上に配置され、前記コリメート光を回折して、当該回折された回折光を再び前記半導体レーザーに入射させる回折格子とを有する可変波長光源において、前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるためのコリメートレンズ駆動器を備えている。
【0008】
また、本発明の可変波長光源は、半導体レーザと、前記半導体レーザの出射光をコリメートするためのコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたコリメート光の光路上に配置され、前記コリメート光を回折する回折格子と、前記回折格子によって回折された回折光の光路上に配置され、前記回折光を前記回折格子に向けて反射させる反射鏡とを有する可変波長光源において、前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるためのコリメートレンズ駆動器を備えている。
【0009】
また、本発明の可変波長光源は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出射光をコリメートするための複数のコリメートレンズと、それぞれが前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるための複数のコリメートレンズ駆動器と、前記複数のコリメートレンズによってコリメートされた複数のコリメート光の光路上に配置され、前記複数のコリメート光を回折して、前記複数のコリメート光を再び前記複数の半導体レーザに入射させる一つの回折格子とを備えている。
【0010】
また、本発明の可変波長光源は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出射光をコリメートするための複数のコリメートレンズと、それぞれが前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるための複数のコリメートレンズ駆動器と、前記複数のコリメートレンズによってコリメートされた複数のコリメート光の光路上に配置され、前記複数のコリメート光を回折する一つの回折格子と、前記回折格子によって回折された回折光の光路上に配置され、前記回折光を前記回折格子に向けて反射させる一つの反射鏡とを備えている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変波長光源の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に第1の実施の形態であるリトロ配置の外部共振器構造LD光源の概略図を示す。本実施の形態の可変波長光源は、半導体レーザ1、コリメートレンズ3、該コリメートレンズ3を保持するコリメートレンズ駆動器6、および回折格子5から構成されている。コリメートレンズ3は、半導体レーザ1からの出射光の光軸に対してコリメートレンズ駆動器6によって移動可能であり、回折格子5は固定されている。
【0012】
半導体レーザ1から出射されたレーザ光2は、コリメートレンズ3によってコリメートされる。コリメートレンズ3によってコリメートされたコリメート光4は、回折格子5に入射される。回折格子5で回折された回折光はコリメートレンズ3を通って再び半導体レーザ1に入射される。ここで回折格子5に対するコリメート光4の入射角をθ、回折格子5の溝間隔をdとすると、この光源の発振波長は、
n・λ=2d sinθ n=1,2,3,・・・ (1)
となる。
【0013】
コリメートレンズ駆動器6は、コリメートレンズ3を移動させるができ、このコリメートレンズ3の移動により、図2に示した通り、コリメート光4の光軸を変化させることができる。一例として、コリメートレンズ駆動器6によりコリメートレンズ3を図2の上方向にDだけ移動させたとすると、光軸の方向φは、
φ= tan−1(D/f) (2)
となる。fは半導体レーザ1とコリメートレンズ3の距離である。
【0014】
従って、コリメートレンズ3の移動量Dと発振波長λとの関係は、
λ=2d sin{θ− tan−1(D/f)}/n (3)
となる。式(3)の計算結果を図3に示す。この例における回折格子の溝間隔dは1100本/mmの間隔であり、nは2である。この図から、発振波長λは移動量Dに、ほぼ比例していることが分かる。従って、コリメートレンズ駆動器6を用いてコリメートレンズを移動させることによって、コリメート光の光軸を変えれば、従来のように回折格子を回動させることなく、発振波長を制御することできる。
【0015】
コリメートレンズ駆動器の一例として、MEMSが利用できる。これは、微小な極板間の静電引力を駆動力に利用したものであり、微小なコリメートレンズを精度良く制御できる。MEMSによるコリメートレンズ駆動器を図4に示す。コリメートレンズ3を取り付けた可動櫛歯電極板61が静電引力により固定櫛歯電極板62に引き寄せられ、静電引力が弱められればバネ63、63によって逆方向に戻されることで、コリメートレンズ3はA方向に移動する。
【0016】
半導体レーザやコリメートレンズは回折格子と比較して微小な光学部品である。従って、1つの回折格子に複数の半導体レーザからのコリメート光を入射させた多出力な可変波長光源を構成することができる。多出力な可変波長光源の実施の形態を示す図を図5に示した。ここでもコリメートレンズ駆動器にMEMSを利用した。駆動系が単純で小型であるため、多出力としても小型化が可能である。また、高価な回折格子を共有できるため、大幅な低価格化を実現できる。
【0017】
上記では、リトロ型の外部共振器構造を持つ可変波長光源について説明したが、リットマン型の外部共振器構造を持つ可変波長光源についても同様に実施することができる。
第2の実施の形態を図6に、それを多出力とした可変波長光源の実施の形態を図7に示す。リットマン型の場合は、図に示すように、固定の反射鏡7をさらに有しており、回折格子5で回折され、反射鏡7で回折格子5に向かって反射され、回折格子5で再び回折された回折光がコリメートレンズ3を介して半導体レーザ1に入射されるようになっている点がリトロ型のものとは異なる。
【0018】
【発明の効果】
本発明の可変波長光源は、外部共振器構造LDを用いた可変波長光源において、半導体レーザの出射光をコリメートするコリメートレンズを移動可能として、半導体レーザの出射光の光軸に対するコリメートレンズの位置を変えることによって、発振波長を変えることとしたから、その駆動系が単純で小型化でき、MEMSの利用も可能となった。また、駆動系が単純で小型であるため、多出力としても小型の可変波長光源が得られ、さらに、高価な回折格子等を共有できるため低価格な可変波長光源が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る可変波長光源の第1の実施の形態を示す図である。
【図2】コリメートレンズの位置とコリメート光の光軸との関係を模式的に示す図である。
【図3】コリメートレンズの位置と発振波長の関係を示す図である。
【図4】本発明に係るMEMSを利用したコリメートレンズ駆動器を示す図である。
【図5】本発明に係る多出力な可変波長光源の構成を示す図である。
【図6】本発明に係る可変波長光源の第2の実施の形態を示す図である。
【図7】本発明に係る多出力な可変波長光源の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ
2 レーザ光
3 コリメートレンズ
4 コリメート光
5 回折格子
6 コリメートレンズ駆動器
7 反射鏡
61 可動櫛歯電極板
62 固定櫛歯電極板
63 バネ
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、光計測の分野で利用される光源に係り、特に発振波長を調整できる可変波長光源に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信、光計測において、レーザ光源は最も基本的な光部品であり、特に光多重通信用には、1つのシステムに数十の光源が使用される。光源の種類としては、DFB−LD、DBR−LD、外部共振器構造LD(LD:半導体レーザ)等があるが、価格、作製の容易さ、操作の容易さから考えると、外部共振器構造LDが最も光多重通信に適している。
【0003】
一般的な外部共振器構造LDの構成としては、リットマン型とリトロ型があり、どちらも市販されている。外部共振器構造LDは他種光源に対して利点が多いが、光学系が大きいという欠点を持っている。そのため、光多重通信のチャンネル数が増えると光源の大きさが問題となってくる。
【0004】
外部共振器構造LDの大きさを小さくする方法として、MEMS(Micro Electro Mechanical System )アクチュエータを用いた光源が開発された。このMEMS型光源は反射鏡あるいは回折格子をMEMS技術で作製した静電アクチュエータで駆動されるものであり、共振器長1cm以下、光学部体積は数ccとなった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記MEMS型光源では、反射鏡あるいは回折格子に回転運動を与えるため、一般的にMEMS技術が使われている光アッテネータや光スイッチの様に直線運動のものと比較して構造が複雑となっていた。また、反射鏡と回折格子は、MEMS型光源用に小型にする必要があるが、この場合、通常の外部共振構造LDよりも高価となってしまうという欠点を持っていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る可変波長光源は、コリメートレンズの平行移動によって発振波長を変化させることとして、駆動系を単純にする。また、複数の光源を必要とする場合、高価な光学部品を共有することによって、価格を安価にするものである。
【0007】
すなわち、本発明の可変波長光源は、半導体レーザと、前記半導体レーザの出射光をコリメートするためのコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたコリメート光の光路上に配置され、前記コリメート光を回折して、当該回折された回折光を再び前記半導体レーザーに入射させる回折格子とを有する可変波長光源において、前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるためのコリメートレンズ駆動器を備えている。
【0008】
また、本発明の可変波長光源は、半導体レーザと、前記半導体レーザの出射光をコリメートするためのコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたコリメート光の光路上に配置され、前記コリメート光を回折する回折格子と、前記回折格子によって回折された回折光の光路上に配置され、前記回折光を前記回折格子に向けて反射させる反射鏡とを有する可変波長光源において、前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるためのコリメートレンズ駆動器を備えている。
【0009】
また、本発明の可変波長光源は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出射光をコリメートするための複数のコリメートレンズと、それぞれが前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるための複数のコリメートレンズ駆動器と、前記複数のコリメートレンズによってコリメートされた複数のコリメート光の光路上に配置され、前記複数のコリメート光を回折して、前記複数のコリメート光を再び前記複数の半導体レーザに入射させる一つの回折格子とを備えている。
【0010】
また、本発明の可変波長光源は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出射光をコリメートするための複数のコリメートレンズと、それぞれが前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるための複数のコリメートレンズ駆動器と、前記複数のコリメートレンズによってコリメートされた複数のコリメート光の光路上に配置され、前記複数のコリメート光を回折する一つの回折格子と、前記回折格子によって回折された回折光の光路上に配置され、前記回折光を前記回折格子に向けて反射させる一つの反射鏡とを備えている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変波長光源の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に第1の実施の形態であるリトロ配置の外部共振器構造LD光源の概略図を示す。本実施の形態の可変波長光源は、半導体レーザ1、コリメートレンズ3、該コリメートレンズ3を保持するコリメートレンズ駆動器6、および回折格子5から構成されている。コリメートレンズ3は、半導体レーザ1からの出射光の光軸に対してコリメートレンズ駆動器6によって移動可能であり、回折格子5は固定されている。
【0012】
半導体レーザ1から出射されたレーザ光2は、コリメートレンズ3によってコリメートされる。コリメートレンズ3によってコリメートされたコリメート光4は、回折格子5に入射される。回折格子5で回折された回折光はコリメートレンズ3を通って再び半導体レーザ1に入射される。ここで回折格子5に対するコリメート光4の入射角をθ、回折格子5の溝間隔をdとすると、この光源の発振波長は、
n・λ=2d sinθ n=1,2,3,・・・ (1)
となる。
【0013】
コリメートレンズ駆動器6は、コリメートレンズ3を移動させるができ、このコリメートレンズ3の移動により、図2に示した通り、コリメート光4の光軸を変化させることができる。一例として、コリメートレンズ駆動器6によりコリメートレンズ3を図2の上方向にDだけ移動させたとすると、光軸の方向φは、
φ= tan−1(D/f) (2)
となる。fは半導体レーザ1とコリメートレンズ3の距離である。
【0014】
従って、コリメートレンズ3の移動量Dと発振波長λとの関係は、
λ=2d sin{θ− tan−1(D/f)}/n (3)
となる。式(3)の計算結果を図3に示す。この例における回折格子の溝間隔dは1100本/mmの間隔であり、nは2である。この図から、発振波長λは移動量Dに、ほぼ比例していることが分かる。従って、コリメートレンズ駆動器6を用いてコリメートレンズを移動させることによって、コリメート光の光軸を変えれば、従来のように回折格子を回動させることなく、発振波長を制御することできる。
【0015】
コリメートレンズ駆動器の一例として、MEMSが利用できる。これは、微小な極板間の静電引力を駆動力に利用したものであり、微小なコリメートレンズを精度良く制御できる。MEMSによるコリメートレンズ駆動器を図4に示す。コリメートレンズ3を取り付けた可動櫛歯電極板61が静電引力により固定櫛歯電極板62に引き寄せられ、静電引力が弱められればバネ63、63によって逆方向に戻されることで、コリメートレンズ3はA方向に移動する。
【0016】
半導体レーザやコリメートレンズは回折格子と比較して微小な光学部品である。従って、1つの回折格子に複数の半導体レーザからのコリメート光を入射させた多出力な可変波長光源を構成することができる。多出力な可変波長光源の実施の形態を示す図を図5に示した。ここでもコリメートレンズ駆動器にMEMSを利用した。駆動系が単純で小型であるため、多出力としても小型化が可能である。また、高価な回折格子を共有できるため、大幅な低価格化を実現できる。
【0017】
上記では、リトロ型の外部共振器構造を持つ可変波長光源について説明したが、リットマン型の外部共振器構造を持つ可変波長光源についても同様に実施することができる。
第2の実施の形態を図6に、それを多出力とした可変波長光源の実施の形態を図7に示す。リットマン型の場合は、図に示すように、固定の反射鏡7をさらに有しており、回折格子5で回折され、反射鏡7で回折格子5に向かって反射され、回折格子5で再び回折された回折光がコリメートレンズ3を介して半導体レーザ1に入射されるようになっている点がリトロ型のものとは異なる。
【0018】
【発明の効果】
本発明の可変波長光源は、外部共振器構造LDを用いた可変波長光源において、半導体レーザの出射光をコリメートするコリメートレンズを移動可能として、半導体レーザの出射光の光軸に対するコリメートレンズの位置を変えることによって、発振波長を変えることとしたから、その駆動系が単純で小型化でき、MEMSの利用も可能となった。また、駆動系が単純で小型であるため、多出力としても小型の可変波長光源が得られ、さらに、高価な回折格子等を共有できるため低価格な可変波長光源が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る可変波長光源の第1の実施の形態を示す図である。
【図2】コリメートレンズの位置とコリメート光の光軸との関係を模式的に示す図である。
【図3】コリメートレンズの位置と発振波長の関係を示す図である。
【図4】本発明に係るMEMSを利用したコリメートレンズ駆動器を示す図である。
【図5】本発明に係る多出力な可変波長光源の構成を示す図である。
【図6】本発明に係る可変波長光源の第2の実施の形態を示す図である。
【図7】本発明に係る多出力な可変波長光源の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ
2 レーザ光
3 コリメートレンズ
4 コリメート光
5 回折格子
6 コリメートレンズ駆動器
7 反射鏡
61 可動櫛歯電極板
62 固定櫛歯電極板
63 バネ
Claims (4)
- 半導体レーザ(1)と、前記半導体レーザの出射光をコリメートするためのコリメートレンズ(3)と、前記コリメートレンズによってコリメートされたコリメート光の光路上に配置され、前記コリメート光を回折して、当該回折された回折光を再び前記半導体レーザーに入射させる回折格子(5)とを有する可変波長光源において、
前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるためのコリメートレンズ駆動器(6)を備え、前記コリメートレンズの位置を変化させることにより、発振波長を変化させることを特徴とする可変波長光源。 - 半導体レーザ(1)と、前記半導体レーザの出射光をコリメートするためのコリメートレンズ(3)と、前記コリメートレンズによってコリメートされたコリメート光の光路上に配置され、前記コリメート光を回折する回折格子(5)と、前記回折格子によって回折された回折光の光路上に配置され、前記回折光を前記回折格子に向けて反射させる反射鏡(7)とを有する可変波長光源において、
前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるためのコリメートレンズ駆動器(6)を備え、前記コリメートレンズの位置を変化させることにより、発振波長を変化させることを特徴とする可変波長光源。 - 複数の半導体レーザ(1)と、前記複数の半導体レーザからの出射光をコリメートするための複数のコリメートレンズ(3)と、それぞれが前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるための複数のコリメートレンズ駆動器(6)と、前記複数のコリメートレンズによってコリメートされた複数のコリメート光の光路上に配置され、前記複数のコリメート光を回折して、前記複数のコリメート光を再び前記複数の半導体レーザに入射させる一つの回折格子(5)とを備え、前記複数のコリメートレンズの位置を変化させることにより、前記複数の半導体レーザのそれぞれの発振波長を変化させることを特徴とする多出力の可変波長光源。
- 複数の半導体レーザ(1)と、前記複数の半導体レーザからの出射光をコリメートするための複数のコリメートレンズ(3)と、それぞれが前記コリメートレンズを保持し、かつ、該コリメートレンズの前記出射光の光軸に対する位置を変化させるための複数のコリメートレンズ駆動器(6)と、前記複数のコリメートレンズによってコリメートされた複数のコリメート光の光路上に配置され、前記複数のコリメート光を回折する一つの回折格子(5)と、前記回折格子によって回折された回折光の光路上に配置され、前記回折光を前記回折格子に向けて反射させる一つの反射鏡(7)とを備え、前記複数のコリメートレンズの位置を変化させることにより、前記複数の半導体レーザのそれぞれの発振波長を変化させることを特徴とする多出力の可変波長光源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002287628A JP2004128072A (ja) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | 可変波長光源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002287628A JP2004128072A (ja) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | 可変波長光源 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004128072A true JP2004128072A (ja) | 2004-04-22 |
Family
ID=32280351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002287628A Pending JP2004128072A (ja) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | 可変波長光源 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2004128072A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012142432A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体レーザ装置 |
WO2016152404A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 株式会社アマダホールディングス | 半導体レーザ発振器 |
JP2017168729A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 大日本印刷株式会社 | レーザ照射装置 |
WO2020084652A1 (ja) * | 2018-10-22 | 2020-04-30 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
-
2002
- 2002-09-30 JP JP2002287628A patent/JP2004128072A/ja active Pending
Cited By (6)
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