JP2564622B2 - Method and apparatus for stabilizing oscillation frequency of semiconductor laser - Google Patents
Method and apparatus for stabilizing oscillation frequency of semiconductor laserInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 概要 光FDM伝送方式に適した、光干渉計及びそれを使用し
た半導体レーザの発振周波数安定化方法に関し、 温度変化による干渉スペクトルの変化が著しくない光干
渉計の提供を目的とし、 温度変化に対する屈折率の変化の係数が負の値である
光学媒質を用いて光干渉計を構成する。The invention relates to an optical interferometer suitable for an optical FDM transmission system and a method for stabilizing an oscillation frequency of a semiconductor laser using the optical interferometer, and to provide an optical interferometer in which a change in an interference spectrum due to a temperature change is not remarkable. For the purpose, an optical interferometer is constructed using an optical medium whose coefficient of change in refractive index with respect to temperature change is a negative value.
産業上の利用分野 本発明は、光FDM伝送方式に適した、半導体レーザの
発振周波数安定化方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser oscillation frequency stabilizing method and apparatus suitable for an optical FDM transmission system.
光ファイバを伝送路とする光通信又は光伝送の分野に
おいて、単一伝送路当たりの伝送容量を増大するために
は、波長分割多重（WDM）伝送方式が有効である。近
年、DFBレーザ等の狭線幅な単一縦モードスペクトルを
有する半導体レーザ（LD）が開発されたことに伴い、高
密度なWDM伝送が可能となった。高密度化を進め波長間
隔が１Å以下になると、波長間隔を周波数間隔としてと
らえた方が理解しやすいので、本願明細書中では光信号
を数GHz乃至数十GHzの周波数間隔で多重化して伝送する
方式を特に光周波数分割多重（光FDM）伝送方式と称す
ることにする。この方式の実施に際して伝送側光源に要
求されることは、前述したように発振スペクトルが狭線
幅な単一縦モードであること及びその中心周波数が経時
的に安定していることである。本発明はこれらのうち後
者の要求に応ずるものである。In the field of optical communication or optical transmission using an optical fiber as a transmission line, a wavelength division multiplexing (WDM) transmission system is effective for increasing the transmission capacity per single transmission line. In recent years, with the development of a semiconductor laser (LD) having a single longitudinal mode spectrum with a narrow line width such as a DFB laser, high-density WDM transmission has become possible. As the wavelength density becomes 1 Å or less as the density becomes higher, it is easier to understand the wavelength interval as the frequency interval. Therefore, in this specification, the optical signal is multiplexed and transmitted at the frequency interval of several GHz to several tens GHz. In particular, this method will be referred to as an optical frequency division multiplexing (optical FDM) transmission method. What is required of the light source on the transmission side when implementing this method is that the oscillation spectrum is a single longitudinal mode with a narrow line width and that its center frequency is stable over time, as described above. The present invention meets the latter of these requirements.
従来の技術 第７図は光FDM伝送方式の説明図である。光送信機81
−a,b,c,…から出力された周波数がそれぞれfa,fb,fc,
…の出射光は、合成されて光伝送路82に送出される。光
伝送路82により伝送された光FDM信号光は、光タップ83,
84によって分岐されて複数の端末の光受信機85,86,…で
受信される。2. Description of the Related Art FIG. 7 is an explanatory diagram of an optical FDM transmission system. Optical transmitter 81
The frequencies output from −a, b, c, ... are f a , f b , f c ,
The emitted lights of ... Are combined and sent to the optical transmission path 82. The optical FDM signal light transmitted by the optical transmission line 82 is transmitted to the optical tap 83,
It is branched by 84 and received by the optical receivers 85, 86, ... Of a plurality of terminals.
第８図は一般的な光受信機の構成例説明図であって、
（ａ）はコヒーレント光通信方式におけるヘテロダイン
又はホモダイン検波方式、（ｂ）は通常の直接検波方式
を示すものである。（ａ）において光伝送路91により伝
送された光FDM信号光及び局部発振光源92からの局部発
振光は、混合器93で混合されてフォトダイオード等の光
検波器94に入射される。このとき、各光FDM信号光の信
号成分は、光検波器94の二乗特性によって各信号光の周
波数と局部発振光の周波数との差の周波数（例えば数GH
z）の中間周波信号（ヘテロダイン検波の場合）として
取り出されるから、局部発振光の周波数を変化させてチ
ューニングすることによって、帯域フィルタ95において
それぞれの多重信号成分に分離することができる。この
方式によれば、受信感度の向上を期待できるので、光伝
送路における中継間隔の拡大もしくは中継器数の削減又
は分岐数の増大が可能となるばかりでなく、高密度な周
波数多重が期待できるので、光伝送路を経済的に構成す
ることが可能となる。一方、（ｂ）において、光伝送路
101により伝送された光FDM信号光は、高精度な光分波器
102によって光の段階でそれぞれの信号光に分離され、
分離された信号光は、それぞれ受光素子103−a,b,c,…
及び電気回路104−a,b,c,…によって各電気的な信号成
分に変換される。この方式はそのまま通常の強度変調方
式に適用することができ、光伝送路の経済的な構成が可
能になる。光分波器102としては、例えばマッハツェン
ダ干渉計を用いてなるものが使用される。FIG. 8 is an explanatory diagram of a configuration example of a general optical receiver,
(A) shows a heterodyne or homodyne detection system in a coherent optical communication system, and (b) shows an ordinary direct detection system. The optical FDM signal light transmitted by the optical transmission line 91 and the local oscillation light from the local oscillation light source 92 in (a) are mixed by the mixer 93 and are incident on the photodetector 94 such as a photodiode. At this time, the signal component of each optical FDM signal light has a frequency (for example, several GH) that is the difference between the frequency of each signal light and the frequency of the local oscillation light due to the square characteristic of the optical detector 94.
Since it is extracted as the intermediate frequency signal of z) (in the case of heterodyne detection), it is possible to separate each of the multiple signal components in the bandpass filter 95 by changing the frequency of the local oscillation light and performing tuning. According to this method, since it is possible to expect an improvement in receiving sensitivity, it is possible not only to increase the repeater interval in the optical transmission line, to reduce the number of repeaters or to increase the number of branches, but also to expect high-density frequency multiplexing. Therefore, the optical transmission line can be economically constructed. On the other hand, in (b), the optical transmission line
The optical FDM signal light transmitted by the 101 is a highly accurate optical demultiplexer.
The signal light is separated by 102 into each signal light,
The separated signal lights are respectively received by the light receiving elements 103-a, b, c, ...
And electric circuits 104-a, b, c, ... This system can be directly applied to a normal intensity modulation system, and an economical configuration of an optical transmission line can be realized. As the optical demultiplexer 102, for example, a device using a Mach-Zehnder interferometer is used.
上述した光FDM伝送方式を実現するためには、送信側
で多数の光源を所定の周波数位置に安定化することが必
要となる。必要とされる周波数安定度は、周波数間隔の
１％程度である。このため、周波数間隔が5GHz程度であ
るとすれば、光源を50MHz程度の制度で安定化する必要
があり、光源を何らかの周波数基準に対して安定化する
方法が用いられる。In order to realize the above-mentioned optical FDM transmission system, it is necessary to stabilize a large number of light sources at predetermined frequency positions on the transmission side. The required frequency stability is about 1% of the frequency interval. Therefore, if the frequency interval is about 5 GHz, it is necessary to stabilize the light source with a precision of about 50 MHz, and a method of stabilizing the light source with respect to some frequency reference is used.
第９図乃至第11図は、従来の周波数安定化方法を説明
するための図である。LD111からの光は、光干渉計112を
介して受光器113により受光される。光干渉計112は、例
えば第10図に示すように、石英ブロックの両端面を平行
研磨し、研磨面に使用波長域で高反射率を有する反射膜
121,122を設けてなるファブリペロ干渉計である。この
ような干渉計は第11図に示すように、光強度が周波数の
変化に対して周期的に変化するような干渉スペクトルを
有しているので、該スペクトルの適当な位置に発振周波
数を安定化することができる。即ち、例えば受光器113
の出力電圧を制御回路114において適当な基準電源と比
較する等により駆動回路115を制御して、LD111の発振周
波数を光干渉計112の干渉スペクトルに対して安定化す
ることができる。9 to 11 are diagrams for explaining a conventional frequency stabilizing method. The light from the LD 111 is received by the light receiver 113 via the optical interferometer 112. The optical interferometer 112 is, for example, as shown in FIG. 10, that both end surfaces of a quartz block are parallel-polished, and the polishing surface has a reflective film having a high reflectance in a used wavelength range.
This is a Fabry-Perot interferometer provided with 121 and 122. As shown in FIG. 11, such an interferometer has an interference spectrum in which the light intensity changes periodically with respect to changes in frequency, so that the oscillation frequency is stabilized at an appropriate position in the spectrum. Can be converted. That is, for example, the light receiver 113
It is possible to stabilize the oscillation frequency of the LD 111 with respect to the interference spectrum of the optical interferometer 112 by controlling the drive circuit 115 by comparing the output voltage of the control circuit 114 with an appropriate reference power source in the control circuit 114.
発明が解決しようとする課題 第10図に示されるファブリペロ干渉計の光学媒質の屈
折率をｎ、共振器長をｌ、光速をｃとすると、共振ピー
クの周波数軸上での間隔（フリースペクトルレンジ）FS
Rは、 FSR＝c/2nl で表され、共振器長がdl変化したときの共振周波数の変
化Δｆは、光の波長をλ０とすると、 Δｆ＝（dl/λ0/2n）FSR となり、共振器長がλ0/2n変化すると、FSRに相当する
周波数変化（例えばｌ＝10mm,n＝1.5のときに、FSR＝10
GHz）が生じる。このためファブリペロ干渉計に多少な
りとも温度変化が与えられると、共振光路長が変化し、
干渉スペクトルが周波数軸上で著しくずれ、つまり、共
振周波数が著しく変化し、LDの発振周波数を一定周波数
に安定化することが困難になるという問題を生ずる。Problems to be Solved by the Invention If the refractive index of the optical medium of the Fabry-Perot interferometer shown in FIG. 10 is n, the resonator length is l, and the speed of light is c, the spacing of the resonance peak on the frequency axis (free spectral range ) FS
R is expressed by FSR = c / 2nl, and the change Δf of the resonance frequency when the cavity length changes by dl becomes Δf = (dl / λ 0 / 2n) FSR, where λ 0 is the wavelength of light. When the resonator length changes by λ 0 / 2n, the frequency change corresponding to FSR (for example, when l = 10 mm, n = 1.5, FSR = 10)
GHz) occurs. Therefore, if the Fabry-Perot interferometer is changed in temperature to some extent, the resonant optical path length changes,
The interference spectrum is significantly shifted on the frequency axis, that is, the resonance frequency is significantly changed, which makes it difficult to stabilize the LD oscillation frequency to a constant frequency.
そこで、本発明は、温度変化による干渉スペクトルの
変化が著しくない光干渉計の提供を目的としている。Therefore, an object of the present invention is to provide an optical interferometer in which the change of the interference spectrum due to the temperature change is not remarkable.
又、この光干渉計を使用してLDの発振周波数を高精度
に安定化することを目的としている。It is also intended to stabilize the oscillation frequency of the LD with high accuracy by using this optical interferometer.
課題を解決するための手段 光干渉計の光学媒質として使用する光学ガラスのなか
には、その組成によって温度変化に対する屈折率の変化
の係数を負の値とすることができるものがあり、このよ
うな光学媒質を用いて光干渉計を構成することによっ
て、一般に正の値である線熱膨張係数による干渉スペク
トルのずれを相殺して、光路長をほぼ一定に保つことが
でき、温度に対して安定な周波数基準として使用するこ
とができる。Means for Solving the Problem Among optical glasses used as an optical medium of an optical interferometer, there is one in which the coefficient of change in the refractive index with respect to temperature change can be made a negative value depending on its composition. By constructing an optical interferometer using a medium, offset of the interference spectrum due to the linear thermal expansion coefficient, which is generally a positive value, can be canceled out, and the optical path length can be kept almost constant, which is stable against temperature. It can be used as a frequency reference.
この光干渉計を使用してLDの発振周波数を安定化する
場合には、第１図（ａ）に示すように、LD1からの光を
光干渉計２に入力し、この光干渉計２で干渉して出力さ
れた光を受光器３で受光しておき、同図（ｂ）に示すよ
うに、LD1の発振周波数が光干渉計２の干渉スペクトル
４のピーク強度５又は所定強度６を与える周波数と一致
するように制御する。When stabilizing the oscillation frequency of the LD using this optical interferometer, the light from the LD1 is input to the optical interferometer 2 as shown in FIG. The light output by interfering is received by the light receiver 3, and the oscillation frequency of LD1 gives the peak intensity 5 or the predetermined intensity 6 of the interference spectrum 4 of the optical interferometer 2 as shown in FIG. Control to match the frequency.
このように本発明によると、温度変化に対する屈折率
の変化の係数が負の値である光学媒質を用いて構成され
半導体レーザからの光が入力する光干渉計と、該光干渉
計で干渉して出力された光を受ける受光器と、該受光器
の出力信号に基づき上記半導体レーザの発振周波数が上
記光干渉計の干渉スペクトルのピーク強度又は所定強度
を与える周波数と一致するように制御する手段とを備え
た半導体レーザの発振周波数安定化装置が提供される。As described above, according to the present invention, an optical interferometer that is configured by using an optical medium in which the coefficient of change in the refractive index with respect to temperature change has a negative value, and an optical interferometer to which light from a semiconductor laser is input, interferes with the optical interferometer. And a means for controlling the oscillation frequency of the semiconductor laser so as to match the peak intensity of the interference spectrum of the optical interferometer or the frequency giving a predetermined intensity based on the output signal of the optical receiver. There is provided a semiconductor laser oscillation frequency stabilizing device including:
また、本発明の他の側面によると、半導体レーザから
の光を、温度変化に対する屈折率の変化の係数が負の値
である光学媒質を用いて構成される光干渉計に入力し、
この光干渉計で干渉して出力された光を受光器で受光
し、上記半導体レーザの発振周波数が上記光干渉計の干
渉スペクトルのピーク強度又は所定強度を与える周波数
と一致するように制御することを特徴とする半導体レー
ザの発振周波数安定化方法が提供される。According to another aspect of the present invention, light from a semiconductor laser is input to an optical interferometer configured by using an optical medium in which a coefficient of change in refractive index with respect to temperature change has a negative value,
The light output by interfering with this optical interferometer is received by a light receiver, and the oscillation frequency of the semiconductor laser is controlled so as to match the peak intensity of the interference spectrum of the optical interferometer or a frequency giving a predetermined intensity. A method for stabilizing an oscillation frequency of a semiconductor laser is provided.
作用 光干渉計における光学媒質の屈折率をｎ、光路長（例
えば共振器長）をｌとするときに、温度（Ｔ）の変化に
対する共振光の波長λ０又は周波数νの変化の割合は、 のように表される。光学媒質の線熱膨張係数に相当する
∂l/∂Ｔは一般に正の値を有するから、温度変化に対す
る屈折率の変化の係数∂n/∂Ｔを適当な負の値とするこ
とによって、∂l/∂Ｔを相殺して、光干渉計の光路長変
化を抑制することができ、その結果、温度変化に対して
安定な光干渉計を提供することができる。When the refractive index of the optical medium in the action optical interferometer is n and the optical path length (for example, resonator length) is l, the ratio of the change in the wavelength λ 0 or frequency ν of the resonant light with respect to the change in temperature (T) is It is represented as Since ∂l / ∂T, which corresponds to the coefficient of linear thermal expansion of the optical medium, generally has a positive value, by setting the coefficient ∂n / ∂T of the change in the refractive index with respect to temperature change to an appropriate negative value, ∂ It is possible to cancel l / ∂T and suppress a change in optical path length of the optical interferometer, and as a result, it is possible to provide an optical interferometer that is stable against temperature changes.
このように本発明で用いる光干渉計では、温度変化に
よる干渉スペクトルの周波数軸上でのずれが小さいか
ら、第１図に示すようにLDの発振周波数を干渉スペクト
ルに対して安定化することによって、高い発振周波数の
安定度を得ることができる。As described above, in the optical interferometer used in the present invention, since the deviation of the interference spectrum on the frequency axis due to the temperature change is small, it is possible to stabilize the oscillation frequency of the LD with respect to the interference spectrum as shown in FIG. It is possible to obtain high oscillation frequency stability.
尚、第１図に示される発振周波数安定化方法におい
て、LDの発振周波数が干渉スペクトルのピーク強度又は
所定強度を与える周波数と一致するように制御する、と
しているのは、同期検波を用いて発振周波数がピーク強
度を与える周波数に一致するように制御する方法又は基
準電源を用いて発振周波数が所定強度を与える周波数に
一致するように制御する方法を想定しているからであ
り、これについては実施例で詳しく説明する。In the method of stabilizing the oscillation frequency shown in FIG. 1, the LD oscillation frequency is controlled so as to coincide with the peak intensity of the interference spectrum or the frequency giving a predetermined intensity. This is because it is assumed that the frequency will be controlled to match the frequency that gives the peak intensity or that the oscillation frequency will be controlled to match the frequency that gives the specified intensity using the reference power source. This will be explained in detail with an example.
実 施 例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第２図は、本発明の実施例を説明するための、ファブ
リペロ干渉計の具体的構成例を示す図である。同図
（ａ）に示されるバルク型の干渉計では、光ファイバ11
から出射された光をレンズ12により概略コリメート光と
し、このコリメート光を、光学媒質13とその入出射面に
形成された反射膜14,15とからなる光共振器に透過させ
て、再びレンズ16により集束して光ファイバ17又は図示
しない受光素子に入射させるようにしている。光学媒質
13としては、例えばHOYA社製のガラスADC1を使用するこ
とができる。このガラスの線熱膨張係数が−30℃〜＋70
℃の範囲において109×10-7であり、温度変化に対する
屈折率の変化の係数が−20℃〜＋20℃の範囲において−
6.6×10-6/℃、＋20℃〜＋60℃の範囲において−6.5×1
0-6/℃であるので、これらに伴う共振周波数の変化を相
殺することができ、温度変化に対する干渉スペクトルの
周波数軸上でのずれを小さくすることができる。温度変
化に対する屈折率の変化の係数が負の値であるガラスと
しては、上述したものの他に、同社製FK5、FC5、FSK1
0、FCD10等がある。FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of a Fabry-Perot interferometer for explaining the embodiment of the present invention. In the bulk type interferometer shown in FIG.
The light emitted from the light is converted into a substantially collimated light by the lens 12, and the collimated light is transmitted to the optical resonator composed of the optical medium 13 and the reflection films 14 and 15 formed on the input / output surfaces thereof, and the lens 16 is again provided. The light is focused by the optical fiber 17 and is incident on the optical fiber 17 or a light receiving element (not shown). Optical medium
For example, glass ADC1 manufactured by HOYA can be used as 13. The linear thermal expansion coefficient of this glass is from -30 ℃ to +70
It is 109 × 10 -7 in the range of ℃, and the coefficient of change of the refractive index with temperature changes is -20 ℃ to +20 ℃.
6.6 × 10 -6 / ° C, + 6.5 ° C in the range of + 20 ° C to + 60 ° C
Since it is 0 −6 / ° C., it is possible to cancel the changes in the resonance frequency due to these, and it is possible to reduce the shift of the interference spectrum on the frequency axis with respect to the temperature change. In addition to the above-mentioned glass, FK5, FC5, FSK1 manufactured by the same company can be used as the glass for which the coefficient of change in the refractive index with respect to temperature changes has a negative value.
0, FCD10, etc.
第２図（ｂ）に示される導波路型の干渉計では、導波
路を構成している低屈折率部21及び高屈折率部22を上述
のような光学媒質から形成し、高屈折率部22の両端面に
適当な反射膜23,24を設けている。In the waveguide type interferometer shown in FIG. 2B, the low refractive index portion 21 and the high refractive index portion 22 forming the waveguide are formed from the above optical medium, and the high refractive index portion is formed. Appropriate reflective films 23 and 24 are provided on both end surfaces of 22.
第２図（ｃ）に示されるファイバ型の光干渉計では、
コア31及びクラッド32からなる所定長さの光ファイバを
上述したような光学媒質から形成し、その両端面に反射
膜33,34を設け、スプライシング等の技術により光伝送
路としての光ファイバ35,36と接続している。これら導
波路型又はファイバ型の光干渉計にあっても、バルク型
と同様に温度変化に対する干渉スペクトルの周波数軸上
でのずれを防止することができる。In the fiber type optical interferometer shown in FIG. 2 (c),
An optical fiber having a predetermined length consisting of the core 31 and the clad 32 is formed from the optical medium as described above, the reflection films 33 and 34 are provided on both end faces thereof, and the optical fiber 35 is used as an optical transmission line by a technique such as splicing. Connected with 36. Even in these waveguide type or fiber type optical interferometers, like the bulk type, it is possible to prevent the shift of the interference spectrum on the frequency axis with respect to the temperature change.
第３図は、LDの発振周波数を、ファブリペロ干渉計の
干渉スペクトルにおける所定強度を与える周波数に一致
するようにしたLDの発振周波数安定化装置のブロック図
である。バイアス回路41により駆動されるLD42の出射光
は、光カプラ43で概略二等分されて、一方は直接第１の
受光器44に入射され、他方はファブリペロ干渉計45を介
して第２の受光器46に入射される。第１及び第２の受光
器44,46の出力は除算器47に入力され、その出力電圧V0
は、比較器48において基準電源49からの電圧出力VSと比
較される。そして、比較器48の出力信号に基づいてPID
制御回路50によりLD42の駆動電流がフィードバック制御
される。FIG. 3 is a block diagram of an LD oscillation frequency stabilizing device in which the oscillation frequency of the LD is made to match the frequency that gives a predetermined intensity in the interference spectrum of the Fabry-Perot interferometer. The light emitted from the LD 42 driven by the bias circuit 41 is roughly bisected by the optical coupler 43, one of which is directly incident on the first light receiver 44 and the other of which is received by the Fabry-Perot interferometer 45. It is incident on the container 46. The outputs of the first and second photodetectors 44 and 46 are input to the divider 47, and the output voltage V 0
Is compared in comparator 48 with the voltage output V S from reference source 49. Then, based on the output signal of the comparator 48, the PID
The drive current of the LD 42 is feedback-controlled by the control circuit 50.
第４図は、除算器の出力V0とLD42の発振周波数との関
係を示すグラフである。この干渉スペクトルは、上述し
たファブリペロ光干渉計の構成により極めて再現性良く
得ることができるから、スペクトルピークの肩Ｐに発振
周波数を安定化すべく基準電源49の電圧出力VSを設定す
ることにより、LD42の発振周波数をVSに対応したfSに安
定化することができる。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the output V 0 of the divider and the oscillation frequency of the LD 42. This interference spectrum can be obtained with extremely good reproducibility by the configuration of the Fabry-Perot optical interferometer described above. Therefore, by setting the voltage output V S of the reference power source 49 to stabilize the oscillation frequency at the shoulder P of the spectrum peak, The oscillation frequency of the LD42 can be stabilized at f S corresponding to V S.
第５図はLDの発振周波数を、干渉スペクトルのピーク
強度を与える周波数と一致するようにしたLDの発振周波
数安定化装置のブロック図である。駆動回路61により駆
動されているLD62の出射光は、伝送情報のビットレート
よりも充分に低い周波数ｆで発振する発振器63の出力信
号により周波数変調され、この周波数変調光は、ファブ
リペロ干渉計64を介して受光器65により受光されてい
る。そして、周波数変調に応じた受光レベルの変化は、
ロックインアンプ66において発振器63からの分岐出力に
より同期検波され、その検波出力に基づいたPID制御回
路67の動作により、駆動回路61がフィードバック制御さ
れるようになっている。FIG. 5 is a block diagram of an LD oscillation frequency stabilizing device in which the LD oscillation frequency is made to match the frequency that gives the peak intensity of the interference spectrum. The emitted light of the LD 62 driven by the drive circuit 61 is frequency-modulated by the output signal of the oscillator 63 that oscillates at a frequency f sufficiently lower than the bit rate of the transmission information, and this frequency-modulated light is transmitted by the Fabry-Perot interferometer 64. The light is received by the light receiver 65 via the light receiver. And the change of the received light level according to the frequency modulation is
In the lock-in amplifier 66, synchronous detection is performed by the branch output from the oscillator 63, and the drive circuit 61 is feedback-controlled by the operation of the PID control circuit 67 based on the detected output.
第６図において、71で示されるのは、ファブリペロ干
渉計64の干渉スペクトルであり、72で示されるのはその
一次微分曲線、即ちロックインアンプ66の出力特性であ
る。このように、LDを周波数変調するとともにこれにと
もなう受光レベルの変化を同期検波することにより、一
次微分曲線72のリニアな部分を用いて周波数弁別を行う
ことができるので、LD62の発振周波数をフィードバック
制御することができる。In FIG. 6, 71 is the interference spectrum of the Fabry-Perot interferometer 64, and 72 is its first-order differential curve, that is, the output characteristic of the lock-in amplifier 66. In this way, by frequency-modulating the LD and synchronously detecting the change in the received light level accompanying this, frequency discrimination can be performed using the linear portion of the primary differential curve 72, so the oscillation frequency of the LD62 is fed back. Can be controlled.
上述した光学媒質を用いてファブリペロ干渉計を構成
することで、第３図乃至第６図に示される実施例におい
て従来と同様の温度制御を行ったときに、LDの発振周波
数の安定度を一桁以上高めることができた。By constructing a Fabry-Perot interferometer using the above-mentioned optical medium, the stability of the oscillation frequency of the LD is improved when the temperature control similar to the conventional one is performed in the embodiment shown in FIGS. 3 to 6. I was able to raise it by more than an order of magnitude.
ところで、第２図に示されるようなファブリペロ干渉
計を実際に使用する場合、これらの干渉計が大気中に開
放されていると大気圧変動により共振器の光路長変化を
生じることになる。このため、干渉計を気密封止すると
ともにその内部の気圧を一定に保つことで、安定度をさ
らに高めることが可能になる。By the way, when actually using the Fabry-Perot interferometer as shown in FIG. 2, if these interferometers are opened to the atmosphere, the optical path length of the resonator changes due to atmospheric pressure fluctuation. Therefore, it is possible to further improve the stability by hermetically sealing the interferometer and keeping the atmospheric pressure inside the interferometer constant.
以上の実施例においては、特にLDの発振周波数安定化
装置におけるファブリペロ干渉計について説明したが、
同装置におけるリング干渉計についても本発明は有効で
ある。又、本発明をマッハツェンダ型光干渉計に適用す
ることによって、例えば第８図（従来例図）に示される
光合分波器102の通過帯域特性を温度変化に対して極め
て安定なものとすることができる。In the above embodiments, the Fabry-Perot interferometer in the LD oscillation frequency stabilizing device has been described,
The present invention is also effective for the ring interferometer in the same device. Further, by applying the present invention to a Mach-Zehnder interferometer, for example, the pass band characteristic of the optical multiplexer / demultiplexer 102 shown in FIG. 8 (conventional example) can be made extremely stable against temperature changes. You can
発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、温度変化によ
る干渉スペクトルの変化が著しくない光干渉計を提供す
ることが可能になるという効果を奏する。又、この光干
渉計を使用してLDの発振周波数を安定化する場合には、
高い周波数安定度を得ることが可能になるという効果も
ある。Effects of the Invention As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an optical interferometer in which the change of the interference spectrum due to the temperature change is not significant. Also, when using this optical interferometer to stabilize the oscillation frequency of the LD,
There is also an effect that high frequency stability can be obtained.
第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例図であって、ファブリペロ干渉
計の具体的構成例を示す図、 第３図は本発明の実施例を示すLDの発振周波数安定化装
置のブロック図、 第４図は第３図に示される装置の動作説明図、 第５図は本発明の他の実施例を示すLDの発振周波数安定
化装置のブロック図、 第６図は第５図に示される装置の動作説明図、 第７図乃至第11図は従来技術を説明するための図であ
る。 1,42,62……LD（半導体レーザ）、 ２……光干渉計、 3,44,46,65……受光器、 45,64……ファブリペロ干渉計。FIG. 1 is a principle diagram of the present invention, FIG. 2 is an embodiment diagram of the present invention, and is a diagram showing a concrete configuration example of a Fabry-Perot interferometer, and FIG. 3 is an oscillation of an LD showing an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of a frequency stabilizing device, FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the device shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a block diagram of an LD oscillation frequency stabilizing device showing another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 5, and FIGS. 7 to 11 are diagrams for explaining the prior art. 1,42,62 LD (semiconductor laser), 2 optical interferometer, 3,44,46,65 optical receiver, 45,64 Fabry-Perot interferometer.
Claims (2)
の値である光学媒質を用いて構成され半導体レーザから
の光が入力する光干渉計と、 該光干渉計で干渉して出力された光を受ける受光器と、 該受光器の出力信号に基づき上記半導体レーザの発振周
波数が上記光干渉計の干渉スペクトルのピーク強度又は
所定強度を与える周波数と一致するように制御する手段
とを備えた半導体レーザの発振周波数安定化装置。1. An optical interferometer in which light from a semiconductor laser is input, which is formed by using an optical medium in which the coefficient of change in refractive index with respect to temperature change is a negative value, and the optical interferometer interferes and outputs the light. And a means for controlling the oscillation frequency of the semiconductor laser so as to match the peak intensity of the interference spectrum of the optical interferometer or a frequency giving a predetermined intensity based on the output signal of the optical receiver. Frequency stabilization device for semiconductor lasers.
る屈折率の変化の係数が負の値である光学媒質を用いて
構成される光干渉計に入力し、 この光干渉計で干渉して出力された光を受光器で受光
し、 上記半導体レーザの発振周波数が上記光干渉計の干渉ス
ペクトルのピーク強度又は所定強度を与える周波数と一
致するように制御することを特徴とする半導体レーザの
発振周波数安定化方法。2. Light from a semiconductor laser is input to an optical interferometer configured by using an optical medium having a negative refractive index change coefficient with respect to temperature change, and interfered by the optical interferometer. The output light is received by a light receiver, and the oscillation frequency of the semiconductor laser is controlled so as to match the peak intensity of the interference spectrum of the optical interferometer or a frequency giving a predetermined intensity. Frequency stabilization method.
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1988
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