JP2541095B2 - レ―ザの波長安定化方法 - Google Patents

レ―ザの波長安定化方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザの波長を
安定化させる波長安定化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザの波長安定化方法に関して
は、例えば、アイトリプルイー・ジャーナル・オブ・ク
アンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ），２８巻，１号，７５頁に記載のアセチレンの吸収
線を用いた波長安定化方法や、特開平１−２３８０８３
号公報に記載のガスセルの吸収線を用いた波長安定化方
法がある。
【０００３】図２は、この第１の従来例を説明するため
のブロック図である。
【０００４】図２において、半導体レーザ２０１の周囲
温度は、温度制御装置２０２により一定に保たれる。ま
た、半導体レーザ２０１の電流は、発振器２０３により
微小に変調され、これにより出力光の波長も微小に変調
されている。半導体レーザ２０１の出力光は、アセチレ
ンセル２０４を透過し、光電変換器２０５により光電変
換され、同期検波器２０６により、発振器２０３の発振
周波数で同期検波される。同期検波器２０６の出力は、
半導体レーザ２０１の波長とアセチレンの吸収線のピー
クの波長の差に比例した波長誤差信号となるので、同期
検波器２０６の出力を誤差信号として、ＰＩＤ制御方式
などを用いた制御装置２０７により、半導体レーザ２０
１の電流に帰還することにより、半導体レーザ２０１の
波長をアセチレンの吸収線のピークの波長に制御する。
アセチレンの吸収線の波長は、非常に安定なので、半導
体レーザ２０１の波長も高安定化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来例においては、波
長誤差を検出するためにアセチレンセルなどを必要とす
るため、装置が大型化し、高価になる。また、半導体レ
ーザの電流を変調し、出力光波長を変調するので、無変
調出力が得られない。また、半導体レーザの出力光強度
を安定化するためには、波長安定化に用いる光電変換器
とは、別の光電変換器を必要とする。更に、安定化する
波長は、使用するガスの吸収線の波長に制限され、任意
の波長に設定できない。
【０００６】本発明の目的は、吸収セルんなどを用いな
い簡単な構成で、半導体レーザの出力パワーを一定に保
つと同時に、波長を任意の一定値に保つことのできる波
長安定化光源を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、レーザの
出力光を光学共振器に入射し、光学共振器の透過ピーク
波長に前記レーザの波長を制御する波長安定化方法にお
いて、光学共振器の温度を変調し、光学共振器の透過光
の光電変換出力を光学共振器の温度変調周波数で同期検
波した出力を波長誤差信号として、レーザの波長を制御
することを特徴とする。
【０００８】第２の発明は、レーザの出力光を光学共振
器に入射し、光学共振器の透過ピーク波長にレーザの波
長を制御する波長安定化方法において、光学共振器の透
過光強度が一定となるようにレーザを制御することによ
り、レーザの波長安定化と同時に、レーザの出力光強度
安定化を行うことを特徴とする。
【０００９】第３の発明は、半導体レーザの出力光を光
学共振器に入射し、光学共振器の透過ピーク波長に前記
半導体レーザの波長を制御する半導体レーザの波長安定
化方法において、前記光学共振器の温度を変調し、前記
光学共振器の透過光の光電変換出力を前記光学共振器の
温度変調周波数で同期検波した出力を波長誤差信号とし
て用い、前記半導体レーザの波長を制御するとともに、
前記光学共振器の透過光強度が一定となるように前記半
導体レーザの駆動電流を制御することにより、前記半導
体レーザの出力光強度安定化を行うことを特徴とするレ
ーザの波長安定化方法である。
【００１０】
【作用】第１の発明では、レーザの出力光を光学共振器
に入射し、光学共振器の温度を変調し、光学共振器の透
過光の光電変換出力を光学共振器の温度変調周波数で同
期検波した出力を波長誤差信号とするので、レーザの出
力光波長は、無変調となる。
【００１１】第２又は第３の発明では、レーザの出力光
を光学共振器に入射し、光学共振器の透過ピーク波長に
レーザの波長を制御するので、レーザの出力光の光学共
振器の透過率は、一定に保たれる。従って、光学共振器
の透過光強度が一定となるようにレーザを制御すること
により、レーザの波長安定化と同時に、レーザの出力光
強度が安定化される。
【００１２】温度制御可能な第一のヒートシンクと第一
のヒートシンク上にマウントされた半導体レーザチップ
と温度制御可能な第二のヒートシンクと第二のヒートシ
ンク上にマウントされた光学共振器と半導体レーザチッ
プの出力光の光学共振器の透過光強度を検出する光電変
換器をモジュールにすることで、本発明を実現する小形
の半導体レーザモジュールが得られる。また、半導体レ
ーザのヒートシンクと光学共振器のヒートシンクが分離
されているので独立に温度設定が可能であり、光学共振
器の透過ピーク波長と半導体レーザの発振波長を独立に
微調整出来る。
【００１３】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を詳しく説明す
る。
【００１４】図１は、第１の発明，第２の発明および第
３の発明の１実施例を説明するためのブロック図であ
る。図１において、半導体レーザチップ１０１の片端面
からの出力光は、レンズ系１０２を介して光ファイバ１
０３に結合される。もう一方の片端面からの出力光は、
例えば、誘電体多層膜フィルタやファブリペローエタロ
ンなどの光学共振器１０４を透過し、光電変換器１０５
に入射し、光電気変換される。この光電変換器１０５の
出力は、半導体レーザチップ１０１の電流制御装置１０
６に入力され、光電変換器１０５の平均出力が一定にな
るように半導体レーザの駆動電流が制御される。光学共
振器１０４は、ヒートシンク１０７に取り付けられ、温
度検出器１０８，温度制御装置１０９，ペルチェ素子１
１０により、平均温度が一定になる様に温度制御される
と同時に、発振器１１１により温度が微小に変調され
る。半導体レーザチップ１０１は、ヒートシンク１１２
に取り付けられ、温度検出器１１３，温度制御装置１１
４，ペルチェ素子１１５により、一定温度に制御され
る。
【００１５】光電変換器１０５の出力は、発振器１１１
の発振周波数で同期検波器１１６により同期検波され
る。誘電体多層膜フィルタやファブリペローエタロンな
どの光学共振器１０４は、ローレンツ関数やガウス関数
などで近似できる透過ピークを持ち、同期検波出力は、
この透過ピーク波形の一次微分波形となるので、光学共
振器１０４の透過ピーク波長と入射する半導体レーザチ
ップ１０１の出力光波長の差に近似的に比例するので、
波長誤差信号として利用できる。同期検波器１１６の出
力は、温度制御装置１１４に入力され、半導体レーザチ
ップ１０１の出力光波長が光学共振器１０４の透過ピー
クに一致する様に、半導体レーザチップ１０１の温度が
制御される。
【００１６】また、安定動作，小形化のために、破線で
囲まれた半導体レーザチップ１０１，レンズ系１０２，
光学共振器１０４，光電変換器１０５，ヒートシンク１
０７，温度検出器１０８，ペルチェ素子１１０，ヒート
シンク１１２，温度検出器１１３，ペルチェ素子１１５
は、モジュール化されている。
【００１７】以上、実施例をもって本発明を詳細に説明
したが、本発明は、この実施例のみに限定されるもので
はない。例えば、図１において、半導体レーザチップ１
０１の出力光強度を一定値にするために、半導体レーザ
チップ１０１の電流を制御し、半導体レーザチップ１０
１の出力光波長を一定値にするために、半導体レーザチ
ップ１０１の温度を制御しているが、半導体レーザチッ
プ１０１の出力光強度を一定値にするために、半導体レ
ーザチップ１０１の温度を制御し、半導体レーザチップ
１０１の出力光波長を一定値にするために、半導体レー
ザチップ１０１の電流を制御することも出来る。また、
各制御装置には、ＰＩＤ制御などを用いたアナログ制御
装置あるいは、マイクロコンピュータを用いたデジタル
制御装置の何れも用いることが出来る。
【００１８】
【発明の効果】以上、説明した様に、第１の発明を適用
するならば、レーザの出力光を光学共振器に入射し、光
学共振器の温度を変調し、光学共振器の透過光の光電変
換出力を光学共振器の温度変調周波数で同期検波した出
力を波長誤差信号とするので、レーザの出力光波長を無
変調と出来る。また、小形，低価格の光学共振器を用い
ているので、小形，低価格な波長安定化光源を実現出来
る。
【００１９】第２の発明を適用するならば、一つの光電
変換器で、レーザの波長安定化と同時にレーザの出力光
強度安定化ができるので、小形，低価格な波長安定化光
源を実現出来る。
【００２０】温度制御可能な第一のヒートシンクと第一
のヒートシンク上にマウントされた半導体レーザチップ
と温度制御可能な第二のヒートシンクと第二のヒートシ
ンク上にマウントされた光学共振器と半導体レーザチッ
プの出力光の光学共振器の透過光強度を検出する光電変
換器をモジュールにすることで、本発明を実現する小形
の半導体レーザモジュールが実現出来る。また、半導体
レーザのヒートシンクと光学共振器のヒートシンクが分
離されているので独立に温度設定が可能であり、光学共
振器の透過ピーク波長と半導体レーザの発振波長を独立
に微調整出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明，第２の発明および第３の発明を適
用した波長安定化光源の１実施例を説明するためのブロ
ック図である。
【図２】従来例を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１０１ 半導体レーザチップ １０２ レンズ系 １０３ 光ファイバ １０４ 光学共振器 １０５，２０５ 光電変換器 １０６ 電流制御装置 １０７，１１２ ヒートシンク １０８，１１３ 温度検出器 １０９，１１４，２０２ 温度制御装置 １１０，１１５ ペルチェ素子 １１１，２０３ 発振器 １１６，２０６ 同期検波器 ２０１ 半導体レーザ ２０４ アセチレンセル ２０７ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−208985（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89378（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−222381（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−285830（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−84681（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−288488（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−6491（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザの出力光を光学共振器に入射し、
    光学共振器の透過ピーク波長に前記レーザの波長を制御
    するレーザの波長安定化方法において、前記光学共振器
    の温度を変調し、前記光学共振器の透過光の光電変換出
    力を前記光学共振器の温度変調周波数で同期検波した出
    力を波長誤差信号として、前記レーザの波長を制御する
    ことを特徴とするレーザの波長安定化方法。
  2. 【請求項２】 レーザの出力光を光学共振器に入射し、
    光学共振器の透過ピーク波長に前記レーザの波長を制御
    する波長安定化方法において、前記光学共振器の透過光
    強度が一定となるように前記レーザを制御することによ
    り、前記レーザの波長安定化と同時に、前記レーザの出
    力光強度安定化を行うことを特徴とするレーザの波長安
    定化方法。
  3. 【請求項３】半導体レーザの出力光を光学共振器に入射
    し、光学共振器の透過ピーク波長に前記半導体レーザの
    波長を制御する半導体レーザの波長安定化方法におい
    て、前記光学共振器の温度を変調し、前記光学共振器の
    透過光の光電変換出力を前記光学共振器の温度変調周波
    数で同期検波した出力を波長誤差信号として用い、前記
    半導体レーザの波長を制御するとともに、前記光学共振
    器の透過光強度が一定となるように前記半導体レーザの
    駆動電流を制御することにより、前記半導体レーザの出
    力光強度安定化を行うことを特徴とするレーザの波長安
    定化方法。
JP5128569A 1993-03-30 1993-05-31 レ―ザの波長安定化方法 Expired - Lifetime JP2541095B2 (ja)

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