JP2518179B2 - レ―ザ光源 - Google Patents
レ―ザ光源Info
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- JP2518179B2 JP2518179B2 JP62230663A JP23066387A JP2518179B2 JP 2518179 B2 JP2518179 B2 JP 2518179B2 JP 62230663 A JP62230663 A JP 62230663A JP 23066387 A JP23066387 A JP 23066387A JP 2518179 B2 JP2518179 B2 JP 2518179B2
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- laser
- light
- phase conjugate
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Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、外部共振器を用いた狭スペクトラムのレー
ザ光源の特性の改良に関するものである。
ザ光源の特性の改良に関するものである。
《従来の技術》 コヒーレント通信は、現在、次世代の光通信方式とし
て実用化研究が鋭意進められている。しかし、実用化に
あたって半導体レーザのスペクトル純度の改善（狭スペ
クトル化）が技術課題となっている。要求されるスペク
トル幅はおよそ1MHz以下とるれている。これと同様の要
求は光応用計測の分野にもある。
て実用化研究が鋭意進められている。しかし、実用化に
あたって半導体レーザのスペクトル純度の改善（狭スペ
クトル化）が技術課題となっている。要求されるスペク
トル幅はおよそ1MHz以下とるれている。これと同様の要
求は光応用計測の分野にもある。
従来は、このような狭スペクトルの半導体レーザを、
半導体レーザの外部に共振器を設け、共振器長を長くす
ることにより実現していた。外部共振器としては一般
に、全反射ミラーや回折格子等が用いられていた。回折
格子を用いた例を第２図に示す。半導体レーザ21の両方
向への出射光は左右のミラー22で平行光となり、回折格
子23および出力ミラー24の間で共振する。しかしこのよ
うな構成の外部共振型レーザでは戻り光の位相がずれる
とスペクトル幅が広くなるので、外部ミラーとレーザの
位置関係が発振波長の数10分の１程度で安定でなければ
所望のスペクトル幅が得られず、機械的に極めて不安定
なものになり易い。
半導体レーザの外部に共振器を設け、共振器長を長くす
ることにより実現していた。外部共振器としては一般
に、全反射ミラーや回折格子等が用いられていた。回折
格子を用いた例を第２図に示す。半導体レーザ21の両方
向への出射光は左右のミラー22で平行光となり、回折格
子23および出力ミラー24の間で共振する。しかしこのよ
うな構成の外部共振型レーザでは戻り光の位相がずれる
とスペクトル幅が広くなるので、外部ミラーとレーザの
位置関係が発振波長の数10分の１程度で安定でなければ
所望のスペクトル幅が得られず、機械的に極めて不安定
なものになり易い。
第３図はこの欠点を除くためにカリフォルニア工科大
学のYarivらが提案した方式で、位相共役（いそうきょ
うやく）ミラーを外部共振器とした半導体レーザ光源で
ある。半導体レーザ31から出射された光は非線形光学結
晶BaTiO3単結晶からなる位相共役ミラー32を通り、ミラ
ー33,34で反射されて再び位相共役ミラー32内に戻され
（光線35）、レーザ光と斜めに交差する。この光源35は
結晶32内部の散乱等により、逆方向に進む光線36を生じ
る。すなわち、結晶32→ミラー33→ミラー34→結晶32→
ミラー34→ミラー33→結晶32というループでリング共振
器を形成して定在波を発生する。このため、見掛け上、
光線35,36がポンプ光となり、レーザ31からの入射光に
対してその位相共役波を発生し（自己位相共役）、結晶
32から反射光として入射光と同一の光路を逆に戻る。
（ここで位相共役波とは、入射光Ｅに対してその複素共
役Ｅ＊を指している。BaTiO3単結晶では位相共役波の発
生は縮退４光子混合という過程によって行われる。）こ
の結果結晶32がレーザ31の外部共振器として動作する。
位相共役波の性質から、レーザ31と位相共役ミラー32の
位置が動いても、自動的にこれらを打消すように光がレ
ーザ31に戻るため、機械的に安定な外部共振器となる。
学のYarivらが提案した方式で、位相共役（いそうきょ
うやく）ミラーを外部共振器とした半導体レーザ光源で
ある。半導体レーザ31から出射された光は非線形光学結
晶BaTiO3単結晶からなる位相共役ミラー32を通り、ミラ
ー33,34で反射されて再び位相共役ミラー32内に戻され
（光線35）、レーザ光と斜めに交差する。この光源35は
結晶32内部の散乱等により、逆方向に進む光線36を生じ
る。すなわち、結晶32→ミラー33→ミラー34→結晶32→
ミラー34→ミラー33→結晶32というループでリング共振
器を形成して定在波を発生する。このため、見掛け上、
光線35,36がポンプ光となり、レーザ31からの入射光に
対してその位相共役波を発生し（自己位相共役）、結晶
32から反射光として入射光と同一の光路を逆に戻る。
（ここで位相共役波とは、入射光Ｅに対してその複素共
役Ｅ＊を指している。BaTiO3単結晶では位相共役波の発
生は縮退４光子混合という過程によって行われる。）こ
の結果結晶32がレーザ31の外部共振器として動作する。
位相共役波の性質から、レーザ31と位相共役ミラー32の
位置が動いても、自動的にこれらを打消すように光がレ
ーザ31に戻るため、機械的に安定な外部共振器となる。
《発明が解決しようとする問題点》 しかしながら、上記のような構成の半導体レーザ光源
では、結晶32における散乱等により、共振器が形成され
るのに時間がかかるので、レーザ31が光を出し始めてか
ら位相共役波を発生するまでに数秒から数時間もかかる
場合がある。特に波長が長くなるほど、安定に要する時
間が長くなることが知られている。
では、結晶32における散乱等により、共振器が形成され
るのに時間がかかるので、レーザ31が光を出し始めてか
ら位相共役波を発生するまでに数秒から数時間もかかる
場合がある。特に波長が長くなるほど、安定に要する時
間が長くなることが知られている。
本発明はこのような実用上の問題点を解決するために
なされたもので、スペクトル特性が機械的・熱的に安定
で、その特性がレーザ駆動後直ちに得られる外部共振型
レーザ光源を実現することを目的とする。
なされたもので、スペクトル特性が機械的・熱的に安定
で、その特性がレーザ駆動後直ちに得られる外部共振型
レーザ光源を実現することを目的とする。
《問題点を解決するための手段》 本発明は、半導体レーザの一方の面から出射するレー
ザ光が入射される位相共役ミラーと、この位相共役ミラ
ー内でその透過光をポンプ光として前記位相共役ミラー
に入射させるための光学手段と、前記位相共役ミラーを
透過した前記ポンプ光を反射して元に戻すミラーと、こ
のミラーの反射光が前記半導体レーザへ戻ることを阻止
する阻止手段とを備え、前記半導体レーザの他方の面か
らの出射光をレーザ出力光として取り出すように構成し
た点にある。
ザ光が入射される位相共役ミラーと、この位相共役ミラ
ー内でその透過光をポンプ光として前記位相共役ミラー
に入射させるための光学手段と、前記位相共役ミラーを
透過した前記ポンプ光を反射して元に戻すミラーと、こ
のミラーの反射光が前記半導体レーザへ戻ることを阻止
する阻止手段とを備え、前記半導体レーザの他方の面か
らの出射光をレーザ出力光として取り出すように構成し
た点にある。
《作用》 ポンプ光がミラーにより強制的に作られるので、レー
ザ駆動後直ちに位相共役波が発生し、位相共役共振器と
して動作する。
ザ駆動後直ちに位相共役波が発生し、位相共役共振器と
して動作する。
《実施例》 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明に係るレーザ光源の一実施例を示す構
成ブロック図である。１は半導体レーザ、11はこの半導
体レーザ１の無反射（AR）コーティングされた端面、２
はこの端面11から出射された光を入射し非線形光学結晶
であるBaTiO3（チタン酸バリウム）単結晶からなる位相
共役ミラー（以下結晶２と呼ぶ）、３はこの結晶２を透
過する光を入射するコリメートレンズ、４はこのコリメ
ートレンズ３を通過した光を入射する第１のミラー、５
はこのミラー４の反射光を入射する光アイソレータ、６
はこの光アイソレータ５の出力光を入射する第２のミラ
ー、７はこのミラー６の反射光が前記結晶２を通過後入
射する第３のミラー、８は前記半導体レーザ１の電流や
温度等を制御する制御回路である。レンズ3,ミラー4,6
は位相共役ミラー２の透過光をポンプ光として戻し、位
相共役ミラー２内で前記レーザ光と斜めに交差させる光
学手段を構成している。光アイソレータ５はミラー７の
反射光がレーザ光源１へ戻ることを阻止する阻止手段を
構成する。ここで、結晶2,コリメートレンズ3,光アイソ
レータ５は、それぞれの表面におけるフレネル反射光が
レーザ１に戻さないように、光軸に対して数度傾けて配
置されることが好ましい。光アイソレータ５としては光
の偏波面を変えないものが望ましく、例えばYIG等のフ
ァラデー効果を用いたアイソレータを逆向きに２つつな
げたもの等を用いることができる。
成ブロック図である。１は半導体レーザ、11はこの半導
体レーザ１の無反射（AR）コーティングされた端面、２
はこの端面11から出射された光を入射し非線形光学結晶
であるBaTiO3（チタン酸バリウム）単結晶からなる位相
共役ミラー（以下結晶２と呼ぶ）、３はこの結晶２を透
過する光を入射するコリメートレンズ、４はこのコリメ
ートレンズ３を通過した光を入射する第１のミラー、５
はこのミラー４の反射光を入射する光アイソレータ、６
はこの光アイソレータ５の出力光を入射する第２のミラ
ー、７はこのミラー６の反射光が前記結晶２を通過後入
射する第３のミラー、８は前記半導体レーザ１の電流や
温度等を制御する制御回路である。レンズ3,ミラー4,6
は位相共役ミラー２の透過光をポンプ光として戻し、位
相共役ミラー２内で前記レーザ光と斜めに交差させる光
学手段を構成している。光アイソレータ５はミラー７の
反射光がレーザ光源１へ戻ることを阻止する阻止手段を
構成する。ここで、結晶2,コリメートレンズ3,光アイソ
レータ５は、それぞれの表面におけるフレネル反射光が
レーザ１に戻さないように、光軸に対して数度傾けて配
置されることが好ましい。光アイソレータ５としては光
の偏波面を変えないものが望ましく、例えばYIG等のフ
ァラデー効果を用いたアイソレータを逆向きに２つつな
げたもの等を用いることができる。
半導体レーザ１の無反射コーティングされた端面11か
ら出射した光は結晶２を透過し、コリメートレンズ３に
より平行光となり、ミラー４で反射され、光アイソレー
タ５を通る。光アイソレータ５を通過した光はミラー６
で反射され、再び結晶２を通過し、ミラー７で反射して
逆向きに元の光路を戻る。このミラー７の反射光は強制
ポンプ光としてミラー６の反射光との間で定在波を生
じ、レーザ１からの入射光に対してその位相共役波を直
ちに発生する。この位相共役波は結晶２から反射光とし
て入射光と同一の光路を逆に戻る。この結果結晶２がレ
ーザ１の外部共振器（ここでは位相共役共振器）として
動作する。ミラー７の反射光が、レーザ１へ戻ってその
共振状態を乱さないように、光アイソレータ５により阻
止される。外部へのレーザ出力光は半導体レーザ１の端
面11と反射側の端面から取出される。
ら出射した光は結晶２を透過し、コリメートレンズ３に
より平行光となり、ミラー４で反射され、光アイソレー
タ５を通る。光アイソレータ５を通過した光はミラー６
で反射され、再び結晶２を通過し、ミラー７で反射して
逆向きに元の光路を戻る。このミラー７の反射光は強制
ポンプ光としてミラー６の反射光との間で定在波を生
じ、レーザ１からの入射光に対してその位相共役波を直
ちに発生する。この位相共役波は結晶２から反射光とし
て入射光と同一の光路を逆に戻る。この結果結晶２がレ
ーザ１の外部共振器（ここでは位相共役共振器）として
動作する。ミラー７の反射光が、レーザ１へ戻ってその
共振状態を乱さないように、光アイソレータ５により阻
止される。外部へのレーザ出力光は半導体レーザ１の端
面11と反射側の端面から取出される。
このような構成のレーザによれば、ミラーによって強
制的にポンプ光を作り出すので、レーザが光を出すと、
すぐに位相共役ミラーが動作する。このため、従来のも
のに比べ、応答性が非常に優れている。安定化したポン
プ光源も不要なので構成も簡単である。
制的にポンプ光を作り出すので、レーザが光を出すと、
すぐに位相共役ミラーが動作する。このため、従来のも
のに比べ、応答性が非常に優れている。安定化したポン
プ光源も不要なので構成も簡単である。
また、位相共役波の性質から、レーザ１と位相共役ミ
ラー２の位置が動いても、自動的にこれらを打消すよう
に光がレーザ１に戻るため、熱的・機械的に安定な外部
共振器となる。
ラー２の位置が動いても、自動的にこれらを打消すよう
に光がレーザ１に戻るため、熱的・機械的に安定な外部
共振器となる。
なお上記の実施例において、ミラー4,6の代りに光フ
ァイバ等で光の方向を変えてもよい。
ァイバ等で光の方向を変えてもよい。
またBaTiO3の代りにBSO単結晶に電界を加えたもの
や、Naガス等位相共役波を発生できる任意の材料を用い
ることができる。
や、Naガス等位相共役波を発生できる任意の材料を用い
ることができる。
またコリメータレンズ３はレーザ１と結晶２の間に配
置することもできる。
置することもできる。
またミラー６の代りに偏光プリズムと1/4波長板を組
合せれば、光アイソレータ５を使用せずに阻止手段を構
成できる。
合せれば、光アイソレータ５を使用せずに阻止手段を構
成できる。
《発明の効果》 以上述べたように本発明によれば、スペクトル特性が
機械的・熱的に安定で、その特性がレーザ駆動後直ちに
得られる外部共振型レーザ光源を実現することができ
る。
機械的・熱的に安定で、その特性がレーザ駆動後直ちに
得られる外部共振型レーザ光源を実現することができ
る。
第１図は本発明に係るレーザ光源の一実施例を示す構成
ブロック図、第２図および第３図は従来のレーザ光源を
示す構成ブロック図である。 １……レーザ、２……位相共役ミラー、3,4,6……光学
手段、７……ミラー、５……阻止手段。
ブロック図、第２図および第３図は従来のレーザ光源を
示す構成ブロック図である。 １……レーザ、２……位相共役ミラー、3,4,6……光学
手段、７……ミラー、５……阻止手段。
Claims (3)
- 【請求項１】位相共役ミラーを外部共振器とするレーザ
光源において、半導体レーザの一方の面から出射するレ
ーザ光が入射される位相共役ミラーと、この位相共役ミ
ラー内でその透過光をポンプ光として前記位相共役ミラ
ーに入射させるための光学手段と、前記位相共役ミラー
を透過した前記ポンプ光を反射して元に戻すミラーと、
このミラーの反射光が前記半導体レーザへ戻ることを阻
止する阻止手段とを備え、前記半導体レーザの他方の面
からの出射光をレーザ出力光として取り出すように構成
したことを特徴とするレーザ光源。 - 【請求項２】光学手段として複数のミラーを用いた特許
請求の範囲第１項記載のレーザ光源。 - 【請求項３】阻止手段として光アイソレータを備えたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ光
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62230663A JP2518179B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | レ―ザ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62230663A JP2518179B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | レ―ザ光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6473692A JPS6473692A (en) | 1989-03-17 |
| JP2518179B2 true JP2518179B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16911343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62230663A Expired - Fee Related JP2518179B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | レ―ザ光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518179B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7286578B2 (en) * | 2002-03-04 | 2007-10-23 | Danmarks Tekniske Universitet | High-power diode laser system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS616888A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 外部共振器型半導体レ−ザ装置 |
-
1987
- 1987-09-14 JP JP62230663A patent/JP2518179B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6473692A (en) | 1989-03-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |