JP2004186576A

JP2004186576A - 外部共振器レーザ

Info

Publication number: JP2004186576A
Application number: JP2002354109A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakai; 賢治中井; Tetsuya Hattori; 哲也服部
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】消費電力を低減した外部共振器レーザを提供する。
【解決手段】本発明に係る外部共振器レーザ１は、ＬＤ２０と、ＬＤ２０に光学的に接続された外部共振器１０とを備え、ＬＤ２０で発せられた光をＬＤ２０の反射端面２２と外部共振器１０との間で発振させる外部共振器レーザ１において、外部共振器１０は、所定波長の光を反射すると共に温度に応じて反射波長が変化するグレーティング１２ａと、グレーティング１２ａ上に積層した薄膜抵抗１３と、薄膜抵抗１３に電流を加えることによって薄膜抵抗１３を加熱する電極１４と、を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発振波長を変えることができる外部共振器レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、発振波長の設定を行うことができる波長可変外部共振器レーザが、特許文献１などにより知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された波長可変外部共振器レーザは、レーザ発光素子と、結晶にグレーティングが形成された外部分布反射器と、が光結合されて構成される。そして、外部分布反射器の温度を制御することによって外部分布反射器の反射波長を変化させ、発振波長を変化させる。この波長可変外部共振器レーザでは、ペルチェ素子によって外部分布反射器の温度を制御している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２３３８９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した波長可変外部共振器レーザは、ペルチェ素子によって外部分布反射器の温度制御を行っているため、消費電力が大きかった。また、上記した波長可変外部共振器レーザでは、温度検知のみによってフィードバックを行っているが、この制御においてはキャビティ内に温度勾配が生じ、その温度勾配が外気温度によって変動するため、ＤＷＤＭ光ファイバ通信に要求される１０ｐｍ以下の波長安定性を達成することは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決し、消費電力を低減させた外部共振器レーザを提供することを目的とする。さらに、波長安定性を高めた外部共振器レーザを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る外部共振器レーザは、励起光源と、励起光源に光学的に接続された外部共振器とを備え、励起光源で発せられた光を励起光源と外部共振器との間で発振させる外部共振器レーザにおいて、外部共振器は、所定波長の光を反射すると共に温度に応じて反射波長が変化するフィルタと、フィルタ上に積層した導電層と、導電層に電流を加えることによって導電層を加熱する電極と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、外部共振器は、所定波長の光を反射するフィルタ上に導電層を積層し、この導電層を加熱する構成により、数十ｍＡ以下の電流と数百ｍＷ以下の小電力でフィルタの温度を制御でき、小電力で発振波長を制御することができる。
【０００９】
上記外部共振器レーザは、励起光源とフィルタとの間で発振する光の波長を検出する波長検出手段をさらに備え、波長検出手段によって検出された発振波長に基づいて、電極によって導電層に加える電流を制御する、ことを特徴としても良い。
【００１０】
このように発振波長を検出する波長検出手段を備え、検出された発振波長に基づいて外部共振器の温度制御を行うことにより、キャビティ内の温度勾配による波長のぶれを低減し、精度の高い波長制御を実現することができる。
【００１１】
上記外部共振器レーザにおいて、フィルタは、基板上に作成した導波路に設けられたグレーティングであることが好ましい。
【００１２】
上記外部共振器レーザにおいて、フィルタは、ファイバグレーティングであることが好ましい。
【００１３】
上記外部共振器レーザにおいて、フィルタは、誘電体多層膜であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明に係る外部共振器レーザの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、実施形態に係る外部共振器レーザ１を模式的に示す図である。外部共振器レーザ１は、励起光源である半導体レーザ（ＬＤ）２０と、ＬＤ２０に光学的に結合された外部共振器１０と、を有する。
【００１６】
次に、外部共振器１０の構成について説明する。図２は、外部共振器１０の構成を示す断面図である。外部共振器１０は、ＳｉＯ_２基板１１と、そのＳｉＯ_２基板１１上に作成された導波路１２と、導波路１２に設けられたグレーティング１２ａと、導波路１２のグレーティング１２ａが設けられた部分に積層された薄膜抵抗（導電層）１３と、薄膜抵抗１３に電流を加えるための電極１４と、を有する。
【００１７】
グレーティング１２ａは、位相マスクを通して導波路１２に紫外光を照射する方法によって形成することができる。このグレーティング１２ａは、温度によって反射する光の波長が変化するグレーティング１２ａである。また、薄膜抵抗１３は、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＴａＳｉなどの金属によって数μｍの金属層を蒸着又はスパッタで形成し、その金属層の両端に金を蒸着又はパターン化して電極１４を形成し、ワイヤボンディング１５することによって形成することができる。それぞれの電極１４は、４〜５ｍｍ程度の間隔をあけて形成されることが好ましい。
【００１８】
ＬＤ２０は、光の反射率が高い光反射端面２２と、光の透過率が大きい光透過端面２１とを有し、それぞれの端面に活性層が挟まれている。活性層で発せられた光は、光反射端面２２で反射され、または直接に光透過端面２１から出射される。外部共振器１０は、ＬＤ２０の光透過端面２１の側に配置され、ＬＤ２０から出射された光のうち、所定波長の光を反射する。これにより、その所定波長の光は、外部共振器１０とＬＤ２０の光反射端面２２との間で発振して増幅される。
【００１９】
また、ＬＤ２０の光反射端面２２の側には、その端面から出射される光を検出する波長検出手段３０が配置されている。波長検出手段３０は、透過率が波長依存性を持つフィルタ（例えばエタロン）と、そのフィルタを透過した光を受光するフォトダイオードと、によって構成することができる。これにより、ＬＤ２０の光反射端面２２から出射される光によって発振波長を検出することができる。また、波長検出手段３０は、ＬＤ２０及び外部共振器１０の電極１４にそれぞれ接続されている。波長検出手段３０によって検出された波長に基づいて薄膜抵抗１３に加える電流及びＬＤ２０に加える電流を制御し、発振波長を一定に保つ。
【００２０】
次に、実施形態に係る外部共振器レーザ１の動作について説明する。まず、外部から入力された信号に基づいてＬＤ２０に電流が印加される。そして、ＬＤ２０で励起された光は透過端面２１から出射され、出射された光の所定波長成分が外部共振器１０のグレーティング１２ａによって反射される。グレーティング１２ａで反射された光は再びＬＤ２０内に入り、ＬＤ２０の光反射端面２２において反射される。このように所定波長の光は、ＬＤ２０の光反射端面２２とグレーティング１２ａとによって繰り返し反射され、発振して増幅される。
【００２１】
この際、グレーティング１２ａ上に積層された薄膜抵抗１３に電流を加えてグレーティング１２ａの温度を制御し、グレーティング１２ａによって反射する光の波長を変化させることにより、外部共振器レーザ１の発振波長を制御することができる。
【００２２】
本実施形態に係る外部共振器レーザ１においては、グレーティング１２ａ上に薄膜抵抗（導電層）１３を積層し、この薄膜抵抗１３に電流を加えることによってグレーティング１２ａの温度を制御する構成とすることで、小電力でグレーティング１２ａの温度を制御して発振波長を制御することができる。従来のペルチェ素子を用いた温度制御では、グレーティング１２ａを１００℃前後に維持するために通常４Ｗ程度の電力を要していたが、本実施形態における構成によれば、抵抗値２００〜３００Ωの薄膜抵抗１３を用いた場合に１００℃に維持するために必要な電力は１００〜４００ｍＷであった。
【００２３】
また、本実施形態における外部共振器レーザ１は、発振波長を検出する波長検出手段３０を有し、波長検出手段３０によって検出された発振波長に基づいて、ＬＤ２０及びグレーティング１２ａに加える電流を制御しているので、キャビティ内の温度勾配による波長のぶれを低減させることができる。これにより、温度によって波長を制御する構成によっても、高い精度で波長を制御できる。
【００２４】
以上、本発明の外部共振器レーザ１の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
上記実施形態においては、グレーティング１２ａを透過した光をレーザ光として取り出していたが、図３に示されるように波長検出手段３０が配置された側からレーザ光を取り出すこととしても良い。この場合には、光反射端面２２を透過した光をビームスプリッタによって分離し、分離された一方の光を波長検出用の光として利用し、分離された他方の光をレーザ光として取り出すことができる。
【００２６】
上記実施形態においては、ＬＤ２０を挟んで波長検出手段３０と外部共振器１０とが配置されているが、本発明の外部共振器レーザはこの構成に限定されるものではない。例えば、図４に示されるように、外部共振器１０を挟んで波長検出手段３０とＬＤ２０とを配置して構成しても良い。さらに、レーザ光を取り出す方向についても、ＬＤ２０の光反射端面２２からレーザ光Ｌ１を取り出しても良いし、グレーティング１２ａを透過した光をレーザ光Ｌ２として波長検出手段３０の側から取り出しても良い。
【００２７】
上記実施形態においては、外部共振器１０において光を反射させるフィルタとして、基板１１上に形成された導波路１２にグレーティング１２ａを形成したが、フィルタはファイバグレーティングであっても良いし、誘電体多層膜であってもよい。
【００２８】
また、上記実施形態においては、励起光源としてＬＤ２０を用いたが、半導体光ＡＭＰを用いてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、外部共振器は、所定波長の光を反射すると共に温度によって反射波長が変化するフィルタ上に導電層を積層し、この導電層を加熱する構成により、数十ｍＡ以下の電流と数百ｍＷ以下の小電力で温度制御でき、これにより小電力で発振波長を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る外部共振器レーザの模式図である。
【図２】実施形態における外部共振器の断面図である。
【図３】外部共振器レーザの他の例を示す模式図である。
【図４】外部共振器レーザの他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…外部共振器レーザ、１０…外部共振器、１１…ＳｉＯ_２基板、１２…導波路、１２ａ…グレーティング、１３…薄膜抵抗、１４…電極、１５…ボンディング、２０…ＬＤ、３０…波長検出手段。

Claims

励起光源と、前記励起光源に光学的に接続された外部共振器とを備え、前記励起光源で発せられた光を前記励起光源と前記外部共振器との間で発振させる外部共振器レーザにおいて、
前記外部共振器は、
所定波長の光を反射すると共に温度に応じて反射波長が変化するフィルタと、
前記フィルタ上に積層した導電層と、
前記導電層に電流を加えることによって前記導電層を加熱する電極と、
を有することを特徴とする外部共振器レーザ。
前記励起光源と前記フィルタとの間で発振する光の波長を検出する波長検出手段をさらに備え、
前記波長検出手段によって検出された発振波長に基づいて、前記電極によって前記導電層に加える電流を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の外部共振器レーザ。
前記フィルタは、基板上に作成した導波路に設けられたグレーティングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の外部共振器レーザ。
前記フィルタは、ファイバグレーティングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の外部共振器レーザ。
前記フィルタは、誘電体多層膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の外部共振器レーザ。