JP2018032822A - 周波数安定化レーザ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、単一周波数発振し、両劈開面より出力を取り出せる半導体レーザと、半導体レーザに注入する電流を変調する変調信号発生器と、半導体レーザの一方の劈開面に接続され、半導体レーザの発振波長に対して光学利得を有さない位相調整領域と光学利得を有する利得領域を光導波路内に有し、位相調整領域及び利得領域に電流を注入できる半導体光増幅器と、半導体レーザのもう一方の劈開面からの出力レーザ光の周波数の、光周波数基準からのずれ量とその方向とを示す誤差電圧信号を検出し、誤差電圧を、半導体レーザに負帰還する周波数安定化回路とを備え、出力が飽和する条件で動作させた半導体光増幅器に半導体レーザの出力レーザ光を入射して光増幅し、変調信号発生器の信号の一部の振幅と位相を適当に調整した後、半導体光増幅器の位相調整領域に負帰還する。
【選択図】図3
Description
図3は、本発明の第1の実施形態に係る周波数安定化レーザの構成を示す図である。図3の周波数安定化レーザ300は、光源であるDFB半導体レーザ322と、DFB半導体レーザ322からの出力レーザ光を伝搬する光導波路323と、光導波路323からのレーザ光を増幅する半導体光増幅器324と、半導体光増幅器324からのレーザ光を透過するレンズ326と、レンズ326を透過したレーザ光が入射する光ファイバ328とを備える。また、周波数安定化レーザ300は、DFB半導体レーザ322からのレーザ光が透過するレンズ327と、レンズ327を透過したレーザ光の周波数を弁別するガスセル329と、ガスセル329を透過した光の強度を検出する光検出器330とを備える。また、周波数安定化レーザ300は、DFB半導体レーザ322を駆動する電流源325と、電流源325及び半導体光増幅器324を変調する変調信号発生器331と、変調信号発生器331からの信号を調整して半導体光増幅器324に出力する負帰還回路334とを備える。また、周波数安定化レーザ300は、光検出器330の出力信号と及び変調信号発生器からの信号を受信するダブルバランスドミキサ332と、ダブルバランスドミキサ332からの信号を調整する負帰還回路333と、変調信号発生器からの信号と負帰還回路からの信号を加算して電流源325に出力する加算回路335とを備える。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る周波数安定化レーザの構成を示す図である。図4の周波数安定化レーザ400は、光源であるDFB半導体レーザ436と、DFB半導体レーザ436からの出力レーザ光を伝搬する光導波路437と、光導波路437からのレーザ光を増幅する半導体光増幅器438と、半導体光増幅器438からのレーザ光を透過するレンズ440と、レンズ440を透過したレーザ光が入射する光ファイバ442とを備える。また、周波数安定化レーザ400は、DFB半導体レーザ436からのレーザ光が透過するレンズ441と、レンズ441を透過したレーザ光の周波数を弁別する光フィルタ443と、光フィルタ443を透過した光の強度を検出する光検出器444とを備える。また、周波数安定化レーザ400は、DFB半導体レーザ436を駆動する電流源439と、電流源439及び半導体光増幅器438を変調する変調信号発生器445と、変調信号発生器445からの信号を調整して半導体光増幅器438に出力する負帰還回路448とを備える。また、周波数安定化レーザ400は、光検出器444の出力信号と及び変調信号発生器からの信号を受信するダブルバランスドミキサ446と、ダブルバランスドミキサ446からの信号を調整する負帰還回路447と、変調信号発生器からの信号と負帰還回路からの信号を加算して電流源439に出力する加算回路449とを備える。
102、325、439 電流源
103、104、215、216、326、327、440、441 レンズ
105、328、442 光ファイバ
106、217、329 ガスセル
107、218、330、444 光検出器
108 ロックインアンプ
109、221、331、445 変調信号発生器
110、220、333、334、447、448 負帰還回路
111、335、449 加算回路
212 ファイバレーザ
213 光ファイバ型光分岐回路
214 光ファイバ結合型LN位相変調器
219、332、446 ダブルバランスドミキサ
323、437 光導波路
324、438 半導体光増幅器
443 光フィルタ
Claims (8)
- 単一周波数発振し、両劈開面より出力を取り出せる半導体レーザと、
前記半導体レーザに注入する電流を変調する変調信号を発生する変調信号発生器と、
第1の光導波路を介して前記半導体レーザの一方の劈開面に接続され、前記半導体レーザの発振波長に対して光学利得を有さない位相調整領域と光学利得を有する利得領域を光導波路内に有し、前記位相調整領域及び前記利得領域に電流を注入できる半導体光増幅器と、
前記半導体レーザの他方の劈開面からの出力レーザ光の周波数の、光周波数基準からのずれ量とその方向とを示す誤差電圧信号を検出し、前記誤差電圧信号を、前記半導体レーザに負帰還する周波数安定化回路と
を備え、
出力が飽和する条件で動作させた前記半導体光増幅器に前記半導体レーザの出力レーザ光を入射して光増幅し、
前記変調信号の振幅と位相を調整した後、前記半導体光増幅器の位相調整領域に負帰還することを特徴とする周波数安定化レーザ。 - 前記周波数安定化回路は、
第2の光導波路を介して前記半導体レーザの他方の劈開面に接続された周波数弁別素子と、
前記周波数弁別素子を透過した出力レーザ光を検出する光検出器と、
前記光検出器に接続された同期検波回路と、
前記同期検波回路の出力端に接続された負帰還制御回路と、
前記負帰還制御回路から出力される電圧信号と前記変調信号と加算する加算回路とを備え、
前記光検出器からの出力される電気信号と前記変調信号発生器から出力される信号の一部とを用い、前記同期検波回路において同期検波を行うことで前記周波数弁別素子の共鳴周波数と前記半導体レーザの発振周波数との差を示す誤差電圧信号を前記同期検波回路より出力し、前記誤差電圧信号の振幅と位相を適当に調整した後、前記加算回路を介して前記半導体レーザの注入電流に負帰還することを特徴とする請求項1に記載の周波数安定化レーザ。 - 前記周波数弁別素子は、特定の波長の光を吸収するガスが封入されたガスセルであり、前記特定の波長の光を吸収するガスの吸収スペクトルを基準周波数として利用するガスセルことを特徴とする請求項の2に記載の周波数安定化レーザ。
- 前記周波数弁別素子は、光フィルタであり、前記光フィルタの共振スペクトルを基準周波数として利用することを特徴とする請求項の2に記載の周波数安定化レーザ。
- 低熱膨張係数を有する材料を用いた光フィルタの共振スペクトルを基準周波数として利用することを特徴とする請求項の4に記載の周波数安定化レーザ。
- 前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は光ファイバであることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の周波数安定化レーザ。
- 前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路は偏波保持光ファイバであることを特徴とする請求項の6に記載の周波数安定化レーザ。
- 前記第1の光導波路及び前記第2の光導波路はレンズを用いた空間結合回路であることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の周波数安定化レーザ。
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---|---|---|---|---|
CN111504911A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-07 | 武汉豪迈光电科技有限公司 | 一种基于稳频激光光声光谱的气体检测系统及方法 |
CN112285674A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-29 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种探测大气水汽的微脉冲差分吸收激光雷达的发射机 |
US11799552B2 (en) | 2020-08-06 | 2023-10-24 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Optical network using optical amplifier in gain saturation region |
WO2023241336A1 (zh) * | 2022-06-15 | 2023-12-21 | 香港中文大学深圳研究院 | 基于外差相敏探测的波长调制色散光谱装置及探测方法 |
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2016
- 2016-08-26 JP JP2016165963A patent/JP6604580B2/ja active Active
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