JP2914748B2 - 半導体レーザの周波数安定化装置 - Google Patents
半導体レーザの周波数安定化装置Info
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- JP2914748B2 JP2914748B2 JP28306590A JP28306590A JP2914748B2 JP 2914748 B2 JP2914748 B2 JP 2914748B2 JP 28306590 A JP28306590 A JP 28306590A JP 28306590 A JP28306590 A JP 28306590A JP 2914748 B2 JP2914748 B2 JP 2914748B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体レーザの光発振周波数を制御するための発振制
御部を有する半導体レーザの周波数安定化装置に関し、 光発振周波数の安定化のために、半導体レーザおよび
その周波数安定化装置からなる系内の光発振周波数を低
周波で微小変調する従来の外部変調手段を排除すること
を目的とし、半導体レーザからの出力光を受けて、一方
ではその透過光を送出し、他方では反射光を送出するフ
ァブリ・ペローエタロンと、透過光および反射光をそれ
ぞれ受光する第１および第２受光器と、第１および第２
受光器の各出力を相互に減算して光出力検出信号を生成
する減算部と、からなり、発振制御部は光出力検出信号
のレベルを零にするように光発振周波数を制御するよう
に構成する。
御部を有する半導体レーザの周波数安定化装置に関し、 光発振周波数の安定化のために、半導体レーザおよび
その周波数安定化装置からなる系内の光発振周波数を低
周波で微小変調する従来の外部変調手段を排除すること
を目的とし、半導体レーザからの出力光を受けて、一方
ではその透過光を送出し、他方では反射光を送出するフ
ァブリ・ペローエタロンと、透過光および反射光をそれ
ぞれ受光する第１および第２受光器と、第１および第２
受光器の各出力を相互に減算して光出力検出信号を生成
する減算部と、からなり、発振制御部は光出力検出信号
のレベルを零にするように光発振周波数を制御するよう
に構成する。
本発明は、半導体レーザの光発振周波数を制御するた
めの発振制御部を有する半導体レーザの周波数安定化装
置に関する。
めの発振制御部を有する半導体レーザの周波数安定化装
置に関する。
近年、コヒーレント光通信システムにおいてはその伝
送容量を飛躍的に増大させるべく、これに対応する種々
の伝送方式が採用されつつある。例えば波長多重伝送方
式や光周波数多重伝送方式である。
送容量を飛躍的に増大させるべく、これに対応する種々
の伝送方式が採用されつつある。例えば波長多重伝送方
式や光周波数多重伝送方式である。
ところでこのような光多重伝送方式を実現するために
は、複数の波長あるいは周波数に対応する光発振源、す
なわち複数の半導体レーザが不可欠となるが、この場
合、各該半導体レーザ毎に極めて高精度な光発振周波数
の安定化が必要となる。これは複数の周波数相互間の間
隔を厳密に一定に保つためである。
は、複数の波長あるいは周波数に対応する光発振源、す
なわち複数の半導体レーザが不可欠となるが、この場
合、各該半導体レーザ毎に極めて高精度な光発振周波数
の安定化が必要となる。これは複数の周波数相互間の間
隔を厳密に一定に保つためである。
本発明は上述のような背景のもとで使用される半導体
レーザの周波数安定化装置の改良について述べる。な
お、本発明による技術は、上記のコヒーレント光通信分
野のみならず、光による側長技術分野にも適用し得るも
のである。この分野では、光の干渉を利用した計測手法
を採用しており、やはり光発振周波数の安定化は不可欠
だからである。
レーザの周波数安定化装置の改良について述べる。な
お、本発明による技術は、上記のコヒーレント光通信分
野のみならず、光による側長技術分野にも適用し得るも
のである。この分野では、光の干渉を利用した計測手法
を採用しており、やはり光発振周波数の安定化は不可欠
だからである。
第13図は従来例による半導体レーザの周波数安定化装
置を示す図である。本図において、10は半導体レーザで
あり、その光発振周波数を安定化させるのが周波数安定
化装置20である。この装置20は図示する構成要素21〜26
からなる。
置を示す図である。本図において、10は半導体レーザで
あり、その光発振周波数を安定化させるのが周波数安定
化装置20である。この装置20は図示する構成要素21〜26
からなる。
半導体レーザ10からの出力光、例えば前方出力光を光
通信用のデータ光に用いるとすれば、その後方出力光
を、レンズ21を介してファブリ・ペローエタロン22に印
加し、ここでフィルタされた特定周波数の透過光は、受
光器24より掃引検出信号SSとして発振制御部25に与えら
れ、発振制御部25はこの信号SSに基づいて半導体レーザ
10の発振周波数を制御する。ここに該発振周波数は一定
値に安定化される。この場合、外部変調手段が重要な役
割を果す。図中この外部変調手段は、ファブリ・ペロー
エタロン変調手段23および／または半導体レーザ直接変
調手段26として示されており、これについて特性図を参
照しながら以下に説明する。
通信用のデータ光に用いるとすれば、その後方出力光
を、レンズ21を介してファブリ・ペローエタロン22に印
加し、ここでフィルタされた特定周波数の透過光は、受
光器24より掃引検出信号SSとして発振制御部25に与えら
れ、発振制御部25はこの信号SSに基づいて半導体レーザ
10の発振周波数を制御する。ここに該発振周波数は一定
値に安定化される。この場合、外部変調手段が重要な役
割を果す。図中この外部変調手段は、ファブリ・ペロー
エタロン変調手段23および／または半導体レーザ直接変
調手段26として示されており、これについて特性図を参
照しながら以下に説明する。
第14図は第13図の装置内におけるファブリ・ペローエ
タロンの共振特性を示す図であり、横軸には半導体レー
ザ10の光発振周波数を、縦軸にはファブリ・ペローエタ
ロン22からの透過光の出力レベルをそれぞれとって示
す。本図は、ファブリ・ペローエタロン22が共振特性を
示すことを表している。その共振周波数は整数倍の関係
で複数現れる。
タロンの共振特性を示す図であり、横軸には半導体レー
ザ10の光発振周波数を、縦軸にはファブリ・ペローエタ
ロン22からの透過光の出力レベルをそれぞれとって示
す。本図は、ファブリ・ペローエタロン22が共振特性を
示すことを表している。その共振周波数は整数倍の関係
で複数現れる。
ここで半導体レーザ10およびその周波数安定化装置20
からなる系内の光発振周波数を低周波数（データの伝送
速度に比べて低周波数）、例えば100KHzで微小変調す
る。これは前述の外部変調手段（23,26）で行われる。
からなる系内の光発振周波数を低周波数（データの伝送
速度に比べて低周波数）、例えば100KHzで微小変調す
る。これは前述の外部変調手段（23,26）で行われる。
第14図の特性をもった透過光を、該外部変調手段によ
り低周波で変調した信号を受光器24で電気信号に変換
し、この電気信号を発振制御部25に入力する。この中に
は、該電気信号に対して周波数弁別を行う、いわゆる同
期検波回路が含まれており、第14図の透過光波形を微分
した形の検出信号が得られる。
り低周波で変調した信号を受光器24で電気信号に変換
し、この電気信号を発振制御部25に入力する。この中に
は、該電気信号に対して周波数弁別を行う、いわゆる同
期検波回路が含まれており、第14図の透過光波形を微分
した形の検出信号が得られる。
第15図は第13図の装置内における受光器からの掃引検
出信号の変化を示す図であり、縦軸には上記検出信号の
出力レベルにとって示す。この検出信号は、第14図の波
形を微分したものであるから、山状の該波形の頂点では
微分値零（図中の“零点”）となり、一方、該山状の波
形の中腹（左右２つある）で、正の最大の微分値および
負の最大の微分値が得られる。このような発振制御部25
は、上記零点を常に追従するように、半導体レーザ10の
光発振周波数を制御する。かくして、半導体レーザ10の
光発振周波数は、第15図のｆに常に固定され、周波数の
安定化が行える。
出信号の変化を示す図であり、縦軸には上記検出信号の
出力レベルにとって示す。この検出信号は、第14図の波
形を微分したものであるから、山状の該波形の頂点では
微分値零（図中の“零点”）となり、一方、該山状の波
形の中腹（左右２つある）で、正の最大の微分値および
負の最大の微分値が得られる。このような発振制御部25
は、上記零点を常に追従するように、半導体レーザ10の
光発振周波数を制御する。かくして、半導体レーザ10の
光発振周波数は、第15図のｆに常に固定され、周波数の
安定化が行える。
上述のとおり従来の周波数安定化装置20は、第14図の
特性の透過光波形を第15図のように微分した波形を得る
ために、外部変調手段（23,26）が不可欠となる。しか
しながらこの外部変調手段を用いる周波数安定化装置に
は問題がある。
特性の透過光波形を第15図のように微分した波形を得る
ために、外部変調手段（23,26）が不可欠となる。しか
しながらこの外部変調手段を用いる周波数安定化装置に
は問題がある。
すなわち、半導体レーザ10と周波数安定化装置20を含
む系内に、上述した微小変調用の低周波成分が含まれる
ことになるから、該半導体レーザの例えば前方光により
光通信用のデータ光を送信するとすれば、当然そのデー
タ光に、後方光に含まれる該低周波成分がノイズとして
侵入することになり、伝送品質を劣化させてしまうとい
う問題である。
む系内に、上述した微小変調用の低周波成分が含まれる
ことになるから、該半導体レーザの例えば前方光により
光通信用のデータ光を送信するとすれば、当然そのデー
タ光に、後方光に含まれる該低周波成分がノイズとして
侵入することになり、伝送品質を劣化させてしまうとい
う問題である。
したがって本発明は上記問題点に鑑み、従来の外部変
調手段を用いることなく周波数安定化が行える新規な構
成からなる半導体レーザの周波数安定化装置を提供する
ことを目的とするものである。
調手段を用いることなく周波数安定化が行える新規な構
成からなる半導体レーザの周波数安定化装置を提供する
ことを目的とするものである。
第1A図は本発明に係る半導体レーザの周波数安定化装
置の基本構成を示す図である。なお、全図を通じて同様
の構成要素には同一の参照番号または記号を付して示
す。
置の基本構成を示す図である。なお、全図を通じて同様
の構成要素には同一の参照番号または記号を付して示
す。
本発明に係る周波数安定化装置30は、ファブリ・ペロ
ーエタロン22と、第１受光部31と、第２受光器32と、減
算部33と、発振制御部34とからなる。
ーエタロン22と、第１受光部31と、第２受光器32と、減
算部33と、発振制御部34とからなる。
ファブリ・ペローエタロン22は、半導体レーザ10から
の出力光P0を受光して、一方ではその透過光P1を送出
し、他方では反射光P2を送出する。
の出力光P0を受光して、一方ではその透過光P1を送出
し、他方では反射光P2を送出する。
第１受光器31および第２受光器32は、透過光P1および
反射光P2をそれぞれ受光する。
反射光P2をそれぞれ受光する。
減算部33は、第１受光器31の出力と第２受光器32の出
力とを相互に減算して光出力検出信号SPを生成する。
力とを相互に減算して光出力検出信号SPを生成する。
発振制御部34は、光出力検出信号SPのレベルを零にす
るように光発振周波数を制御する。
るように光発振周波数を制御する。
第1B図は第1A図の基本構成の変形例を示す図であり、
ファブリ・ペローエタロン22の前段に光分岐手段28、例
えば図示するハーフミラーあるいは光カプラを設け、こ
の光分岐手段28を介して反射光P2を取り出すようにす
る。なお、以下の説明は第1A図の基本構成を主体として
行う。
ファブリ・ペローエタロン22の前段に光分岐手段28、例
えば図示するハーフミラーあるいは光カプラを設け、こ
の光分岐手段28を介して反射光P2を取り出すようにす
る。なお、以下の説明は第1A図の基本構成を主体として
行う。
第２図は本発明の原理説明に用いる図である。本図は
透過光P1の光出力レベル（実線）と反射光P2の光出力レ
ベル（点線）の光発振周波数に対する変化を示す図であ
る。ただし透過光P1については、前述した第14図の特性
と同じである。
透過光P1の光出力レベル（実線）と反射光P2の光出力レ
ベル（点線）の光発振周波数に対する変化を示す図であ
る。ただし透過光P1については、前述した第14図の特性
と同じである。
半導体レーザ10からの出力光P0の光エネルギーは一定
に保存されることから、ファブリ・ペローエタロン22よ
り透過光P1として消失したエネルギーの残余のエネルギ
ーは反射光として消失することになる。一般にこの発射
光は無駄に捨てられ、むしろ半導体レーザ10の出力光P0
に戻り、これに悪影響を与えていた。
に保存されることから、ファブリ・ペローエタロン22よ
り透過光P1として消失したエネルギーの残余のエネルギ
ーは反射光として消失することになる。一般にこの発射
光は無駄に捨てられ、むしろ半導体レーザ10の出力光P0
に戻り、これに悪影響を与えていた。
本発明においては第２図の点線で示す光出力レベルを
有するファブリ・ペローエタロンからの反射光P2を取り
出し積極的に利用する。なお、反射光P2を取り出す最も
簡単な方法としては、第1A図のようにファブリ・ペロー
エタロン22の主軸を、出力光P0の光軸に対して傾斜させ
る方法が挙げられる。また、第1B図に示すように光分岐
手段28を介して取り出すようにしても良い。
有するファブリ・ペローエタロンからの反射光P2を取り
出し積極的に利用する。なお、反射光P2を取り出す最も
簡単な方法としては、第1A図のようにファブリ・ペロー
エタロン22の主軸を、出力光P0の光軸に対して傾斜させ
る方法が挙げられる。また、第1B図に示すように光分岐
手段28を介して取り出すようにしても良い。
第２図に示すように、透過光P1と反射光P2の各出力レ
ベルは相補的な関係にある。そこで、一方の光出力レベ
ル、例えば反射光P2の光出力レベルを反転させて、他方
の光出力レベル、すなわち透過光P1の光出力レベルと加
算する。この光出力レベルの反転および加算は減算部33
で行われ、その出力として光出力検出信号SPを得る。
ベルは相補的な関係にある。そこで、一方の光出力レベ
ル、例えば反射光P2の光出力レベルを反転させて、他方
の光出力レベル、すなわち透過光P1の光出力レベルと加
算する。この光出力レベルの反転および加算は減算部33
で行われ、その出力として光出力検出信号SPを得る。
第３図は減算部からの光出力検出信号を説明するため
の図である。本図の光出力検出信号レベルは第２図の点
線のカーブP2を上下反転させて、第２図の実線のカーブ
P1に加え合わせたものに相当し、零レベルを中心に正
（＋）および負（−）に振れる。この零レベルと信号レ
ベルSPとの交点を零点と称することにすると、この零点
は、第２図のレベルP2とレベルP1とが交差する点に相当
する。この点での光発振周波数の周波数をf0とすると、
周波数安定化装置30によって、半導体レーザ10の光発振
周波数f0に固定的に安定させることができる。この場
合、周波数安定化装置30内の発振制御部34は、信号SPが
常に上記の零点に追従するように半導体レーザ10を制御
することになる。
の図である。本図の光出力検出信号レベルは第２図の点
線のカーブP2を上下反転させて、第２図の実線のカーブ
P1に加え合わせたものに相当し、零レベルを中心に正
（＋）および負（−）に振れる。この零レベルと信号レ
ベルSPとの交点を零点と称することにすると、この零点
は、第２図のレベルP2とレベルP1とが交差する点に相当
する。この点での光発振周波数の周波数をf0とすると、
周波数安定化装置30によって、半導体レーザ10の光発振
周波数f0に固定的に安定させることができる。この場
合、周波数安定化装置30内の発振制御部34は、信号SPが
常に上記の零点に追従するように半導体レーザ10を制御
することになる。
本発明による第３図の“零点”は前述した第15図に示
す従来の“零点”に対応するものであるが、この零点を
得るために本発明では従来の外部変調手段（23,26）を
全く導入していないことに注目すべきである。したがっ
て従来の外部変調手段を用いることによって生じる既述
の問題は解消されることになる。
す従来の“零点”に対応するものであるが、この零点を
得るために本発明では従来の外部変調手段（23,26）を
全く導入していないことに注目すべきである。したがっ
て従来の外部変調手段を用いることによって生じる既述
の問題は解消されることになる。
第４図は本発明の一実施例を説明するための図であ
り、演算部33の具体例が示されている。すなわち減算部
33は引算回路として組まれた演算増幅器41で実現され
る。なお、引算回路とは、２つの入力のうち一方をレベ
ル反転回路を通してレベル極性切り替えをした後に加算
する加算回路をも含む概念である。
り、演算部33の具体例が示されている。すなわち減算部
33は引算回路として組まれた演算増幅器41で実現され
る。なお、引算回路とは、２つの入力のうち一方をレベ
ル反転回路を通してレベル極性切り替えをした後に加算
する加算回路をも含む概念である。
上記演算増幅器41の出力を受けて動作する発振制御部
34は、半導体レーザ10の光発振周波数を、信号SPが常に
零点に収束するように動作するものであり、そのために
例えばバイアス制御手段42や温度制御手段43を制御す
る。これらの手段42および43の少なくとも一方を制御す
ればよく、必要なら両方を制御する。
34は、半導体レーザ10の光発振周波数を、信号SPが常に
零点に収束するように動作するものであり、そのために
例えばバイアス制御手段42や温度制御手段43を制御す
る。これらの手段42および43の少なくとも一方を制御す
ればよく、必要なら両方を制御する。
バイアス制御手段42は、一般的な半導体レーザ駆動回
路に含まれる周知のバイアス電流制御回路でよい。
路に含まれる周知のバイアス電流制御回路でよい。
また温度制御手段43は、一般的な半導体レーザ駆動回
路に付帯せしめられる周知の熱源素子、例えばペルチエ
効果を有する半導体デバイスでよい。通常、半導体レー
ザはこのような熱源素子によって一定温度（例えば25
℃）下で動作せしめられ、光発振周波数がシフトしない
ようにしている。この熱源素子を前記光出力検出信号SP
が常に零点に収束するように制御すればよい。
路に付帯せしめられる周知の熱源素子、例えばペルチエ
効果を有する半導体デバイスでよい。通常、半導体レー
ザはこのような熱源素子によって一定温度（例えば25
℃）下で動作せしめられ、光発振周波数がシフトしない
ようにしている。この熱源素子を前記光出力検出信号SP
が常に零点に収束するように制御すればよい。
第５図は第1A図の周波数安定化装置に周波数設定部を
付加した図である。第２図および第３図を再び参照する
と、光発振周波数における特定の周波数f0は、零点が定
まると一義的に定まる。したがって零点が定まると、こ
の周波数f0は動かすことができない。そうすると、実用
上は使い勝手が悪い。例えば既述の光周波数多重伝送方
式（FDM）においては、多数のチャネルが所定の周波数
間隔をおいて周波数軸上に配列されることになるが、そ
の所定の周波数間隔を厳密に設定すべく、例えばある周
波数帯を担う半導体レーザの光発振周波数を例えば3GHz
シフトさせたい、という要求が生じ得る。この要求に応
えるためには、前記の周波数f0が任意に設定可能でなけ
ればならない。このために第５図に示す周波数設定部51
を設ける。
付加した図である。第２図および第３図を再び参照する
と、光発振周波数における特定の周波数f0は、零点が定
まると一義的に定まる。したがって零点が定まると、こ
の周波数f0は動かすことができない。そうすると、実用
上は使い勝手が悪い。例えば既述の光周波数多重伝送方
式（FDM）においては、多数のチャネルが所定の周波数
間隔をおいて周波数軸上に配列されることになるが、そ
の所定の周波数間隔を厳密に設定すべく、例えばある周
波数帯を担う半導体レーザの光発振周波数を例えば3GHz
シフトさせたい、という要求が生じ得る。この要求に応
えるためには、前記の周波数f0が任意に設定可能でなけ
ればならない。このために第５図に示す周波数設定部51
を設ける。
第６図は周波数設定部の第１例を示す図である。第１
例では、傾斜手段61に用いる。該手段61は、ファブリ・
ペローエタロン22を出力光P0の光軸に対し任意の角度で
図中の矢印の方向に傾斜させる。その駆動源としてはμ
ｍのオーダの変位をする圧電素子（PZT）を用いること
ができる。傾きを変えることにより、ファブリ・ペロー
エタロンの共振器長が変えられることを利用したもので
ある。
例では、傾斜手段61に用いる。該手段61は、ファブリ・
ペローエタロン22を出力光P0の光軸に対し任意の角度で
図中の矢印の方向に傾斜させる。その駆動源としてはμ
ｍのオーダの変位をする圧電素子（PZT）を用いること
ができる。傾きを変えることにより、ファブリ・ペロー
エタロンの共振器長が変えられることを利用したもので
ある。
第７図は周波数設定部の第２例を示す図である。第２
例では、温度制御手段62を用いる。ファブリ・ペローエ
タロンの温度を変えることにより共振器長が変えられる
ことを利用したものである。
例では、温度制御手段62を用いる。ファブリ・ペローエ
タロンの温度を変えることにより共振器長が変えられる
ことを利用したものである。
第８図は周波数設定部の第３例を示す図である。第３
例では、電界制御手段63を用いる。この手段63は、ファ
ブリ・ペローエタロンの両端に固着された電極対に電圧
を印加する。これは電気光学効果を有するファブリ・ペ
ローエタロンに対する電界を変えることにより共振器長
が変えられることを利用したものである。
例では、電界制御手段63を用いる。この手段63は、ファ
ブリ・ペローエタロンの両端に固着された電極対に電圧
を印加する。これは電気光学効果を有するファブリ・ペ
ローエタロンに対する電界を変えることにより共振器長
が変えられることを利用したものである。
第９図は周波数設定部の第４例を示す図である。第４
例では、押圧手段64を用いる。これは光弾性効果を有す
るファブリ・ペローエタロン22を、その主軸にそって外
圧により伸縮せしめることにより共振器長が変えられる
ことを利用したものである。なお、その押圧源としては
圧電素子（PZT）を用いることができる。
例では、押圧手段64を用いる。これは光弾性効果を有す
るファブリ・ペローエタロン22を、その主軸にそって外
圧により伸縮せしめることにより共振器長が変えられる
ことを利用したものである。なお、その押圧源としては
圧電素子（PZT）を用いることができる。
第10図は周波数設定部の第５例を示す図である。第５
例では、調整手段65を用いる。これは一対のミラーから
なるファブリ・ペローエタロン22のミラー対の間隔を変
えることにより共振器長が変えられることを利用したも
のである。ミラー対の間隔を変える駆動源としては、圧
電素子（PZT）を用いることができる。
例では、調整手段65を用いる。これは一対のミラーから
なるファブリ・ペローエタロン22のミラー対の間隔を変
えることにより共振器長が変えられることを利用したも
のである。ミラー対の間隔を変える駆動源としては、圧
電素子（PZT）を用いることができる。
第11図は受光器の第１の変形例を説明する図である。
本図において、既述の第１および第２受光器は、それぞ
れ第１の大口径受光器71および第２の大口径受光器72と
なっている。それぞれ透過光P1のおよび反射光P2の光軸
に対し広角度αおよびβをもって、P1およびP2を受光可
能である。これは、多少の光軸ずれを許容するものであ
り、製造上のマージンを大きくとれるメリットがある。
本図において、既述の第１および第２受光器は、それぞ
れ第１の大口径受光器71および第２の大口径受光器72と
なっている。それぞれ透過光P1のおよび反射光P2の光軸
に対し広角度αおよびβをもって、P1およびP2を受光可
能である。これは、多少の光軸ずれを許容するものであ
り、製造上のマージンを大きくとれるメリットがある。
このように大口径の受光器71,72が採用できたのは本
発明において従来の外部変調手段（23,26）を排除した
からである。この外部変調手段の変調周波数は、半導体
レーザの光発振周波数に比べればきわめて低いものの、
例えば100KHzと高い周波数である。このような高周波数
に応答する高速ホトダイオード（受光器31,32）は一般
に小口径である。
発明において従来の外部変調手段（23,26）を排除した
からである。この外部変調手段の変調周波数は、半導体
レーザの光発振周波数に比べればきわめて低いものの、
例えば100KHzと高い周波数である。このような高周波数
に応答する高速ホトダイオード（受光器31,32）は一般
に小口径である。
ところが本発明によると、上記の変調周波数に対応す
る周波数は、光出力検出信号SPのレベル変動の周波数で
あり、ほぼ直流に近いものである。そうすると、このよ
うな低周波用のホトダイオードとしては一般に大口径の
ものが安価に入手できる。この点に着目し、大口径の受
光器71,72を採用したものである。
る周波数は、光出力検出信号SPのレベル変動の周波数で
あり、ほぼ直流に近いものである。そうすると、このよ
うな低周波用のホトダイオードとしては一般に大口径の
ものが安価に入手できる。この点に着目し、大口径の受
光器71,72を採用したものである。
第12図は受光器の第２の変形例を説明する図である。
上述のように大口径の受光器を用いることにより製造上
のマージンが大きくとれるというメリットがある。
上述のように大口径の受光器を用いることにより製造上
のマージンが大きくとれるというメリットがある。
ところで、上記の光出力検出信号SPのレベル変動の周
波数は、上述のように常に低いとは限らない。これは半
導体レーザ10の光発振周波数がかなり高速にシフトする
場合もあるからである。そうすると、信号SPのレベル変
動の周波数もそれについて高いものとなる。
波数は、上述のように常に低いとは限らない。これは半
導体レーザ10の光発振周波数がかなり高速にシフトする
場合もあるからである。そうすると、信号SPのレベル変
動の周波数もそれについて高いものとなる。
このようなときは高速応答に適した小口径のホトダイ
オードが必要になる。そこで小口径のホトダイオード、
すなわち小口径受光素子をアレイ状に複数配列して、形
状からすると第11図の大口径受光器71,72とほぼ等価な
ものとする。これが、第１のアレイ形受光器81および第
２のアレイ形受光器82である。
オードが必要になる。そこで小口径のホトダイオード、
すなわち小口径受光素子をアレイ状に複数配列して、形
状からすると第11図の大口径受光器71,72とほぼ等価な
ものとする。これが、第１のアレイ形受光器81および第
２のアレイ形受光器82である。
第４図から第12図までファブリ・ペローエタロン22を
斜めにして反射するような構成を取っているが、これら
の構成において第1B図のように反射光を光分岐手段28に
より分岐しその光を受光するような構成としてもよい。
斜めにして反射するような構成を取っているが、これら
の構成において第1B図のように反射光を光分岐手段28に
より分岐しその光を受光するような構成としてもよい。
以上説明したように本発明によれば、外部変調成分が
全くなく、半導体レーザによる本来の光データ伝送品質
をほとんど劣化させない、という大きな利点を生ずる。
全くなく、半導体レーザによる本来の光データ伝送品質
をほとんど劣化させない、という大きな利点を生ずる。
また、これに加えファブリ・ペローエタロン22からの
反射光P2は、半導体レーザの出力光P0には戻らないよう
に構成しているから、この戻り光の影響による光データ
品質の劣化ということはあり得ない。
反射光P2は、半導体レーザの出力光P0には戻らないよう
に構成しているから、この戻り光の影響による光データ
品質の劣化ということはあり得ない。
さらに、第３図に示すとおり、光出力検出信号SPの振
幅は、従来の対応する検出信号（第15図）の振幅の概略
２倍となるから、発振制御部34にはいわゆるS/Nの高い
制御入力が与えられることになり、この点からも半導体
レーザの周波数は一層安定化されることになる。
幅は、従来の対応する検出信号（第15図）の振幅の概略
２倍となるから、発振制御部34にはいわゆるS/Nの高い
制御入力が与えられることになり、この点からも半導体
レーザの周波数は一層安定化されることになる。
第1A図は本発明に係る半導体レーザの周波数安定化装置
の基本構成を示す図、 第1B図は第1A図の構成の変形例を示す図、 第２図は本発明の原理説明に用いる図、 第３図は減算部からの光出力検出信号を説明するための
図、 第４図は本発明の一実施例を説明するための図、 第５図は第1A図の周波数安定化装置に周波数設定部を付
加した図、 第６図は周波数設定部の第１例を示す図、 第７図は周波数設定部の第２例を示す図、 第８図は周波数設定部の第３例を示す図、 第９図は周波数設定部の第４例を示す図、 第10図は周波数設定部の第５例を示す図、 第11図は受光器の第１の変形例を説明する図、 第12図は受光器の第２の変形例を説明する図、 第13図は従来例による半導体レーザの周波数安定化装置
を示す図、 第14図は第13図の装置内におけるファブリ・ペローエタ
ロンの共振特性を示す図、 第15図は第13図の装置内における受光器からの掃引検出
信号の変化を示す図である。 図において、 10……半導体レーザ、 22……ファブリ・ペローエタロン、 28……光分岐手段、30……周波数安定化装置、 31……第１受光器、32……第２受光器、 33……減算部、34……発振制御部、 41……減算増幅器、42……バイアス制御手段、 43……温度制御手段、51……周波数設定部、 61……傾斜手段、62……温度制御手段、 63……電界制御手段、64……押圧手段、 65……調整手段、 71……第１の大口径受光器、 72……第２の大口径受光器、 81……第１のアレイ形受光器、 82……第２のアレイ形受光器、 P0……出力光、P1……透過光、 P2……反射光、SP……光出力検出信号。
の基本構成を示す図、 第1B図は第1A図の構成の変形例を示す図、 第２図は本発明の原理説明に用いる図、 第３図は減算部からの光出力検出信号を説明するための
図、 第４図は本発明の一実施例を説明するための図、 第５図は第1A図の周波数安定化装置に周波数設定部を付
加した図、 第６図は周波数設定部の第１例を示す図、 第７図は周波数設定部の第２例を示す図、 第８図は周波数設定部の第３例を示す図、 第９図は周波数設定部の第４例を示す図、 第10図は周波数設定部の第５例を示す図、 第11図は受光器の第１の変形例を説明する図、 第12図は受光器の第２の変形例を説明する図、 第13図は従来例による半導体レーザの周波数安定化装置
を示す図、 第14図は第13図の装置内におけるファブリ・ペローエタ
ロンの共振特性を示す図、 第15図は第13図の装置内における受光器からの掃引検出
信号の変化を示す図である。 図において、 10……半導体レーザ、 22……ファブリ・ペローエタロン、 28……光分岐手段、30……周波数安定化装置、 31……第１受光器、32……第２受光器、 33……減算部、34……発振制御部、 41……減算増幅器、42……バイアス制御手段、 43……温度制御手段、51……周波数設定部、 61……傾斜手段、62……温度制御手段、 63……電界制御手段、64……押圧手段、 65……調整手段、 71……第１の大口径受光器、 72……第２の大口径受光器、 81……第１のアレイ形受光器、 82……第２のアレイ形受光器、 P0……出力光、P1……透過光、 P2……反射光、SP……光出力検出信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/133
Claims (4)
- 【請求項１】半導体レーザ（10）の光発振周波数を制御
するための発振制御部を有する半導体レーザの周波数安
定化装置において、 前記半導体レーザ（10）からの出力光（P0）を受けて、
一方ではその透過光（P1）を送出し、他方では反射光
（P2）を送出するファブリ・ペローエタロン（22）と、 前記透過光（P1）および反射光（P2）をそれぞれ受光す
る第１受光器（31）および第２受光器（32）と、 前記第１受光器（31）の出力と前記第２の受光器（32）
の出力とを相互に減算して光出力検出信号（SP）を生成
する減算部（33）と、 から構成し、前記発振制御部は前記光出力検出信号
（SP）のレベルを零にするように前記光発振周波数を制
御する発振制御部（34）からなることを特徴とする半導
体レーザの周波数安定化装置。 - 【請求項２】前記光出力検出信号（SP）のレベルを零に
するときの前記光発振周波数の周波数（f0）を任意に設
定するための周波数設定部（51）を備える請求項１に記
載の周波数安定化装置。 - 【請求項３】前記発振制御部（34）が、前記半導体レー
ザ（10）のバイアスを変化させるバイアス制御手段（4
2）および該半導体レーザ（10）の動作温度を変化させ
る温度制御手段（43）の少なくとも１つを制御する請求
項１に記載の周波数安定化装置。 - 【請求項４】前記周波数設定部（51）が、前記ファブリ
・ペローエタロン（22）を前記出力光（P0）の光軸に対
し任意の角度で傾斜させる傾斜手段（61）、該ファブリ
・ペローエタロンの動作温度を変化させる温度制御手段
（62）、該ファブリ・ペローエタロンの電気光学効果を
変化させる電界制御手段（63）、該ファブリ・ペローエ
タロンの光弾性効果を変化させる押圧手段（64）および
該ファブリ・ペローエタロンを構成するミラーの対の間
隔を制御する調整手段（65）の少なくとも１つからなる
請求項２に記載の周波数安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28306590A JP2914748B2 (ja) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 半導体レーザの周波数安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28306590A JP2914748B2 (ja) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 半導体レーザの周波数安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04157780A JPH04157780A (ja) | 1992-05-29 |
| JP2914748B2 true JP2914748B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=17660751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28306590A Expired - Fee Related JP2914748B2 (ja) | 1990-10-20 | 1990-10-20 | 半導体レーザの周波数安定化装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2914748B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6711188B2 (en) | 2000-12-18 | 2004-03-23 | Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. | Wavelength stabilizing unit and wavelength stabilized laser module |
| US6788717B2 (en) | 2000-03-10 | 2004-09-07 | Nec Corporation | Wavelength stabilized laser module |
| US7027473B2 (en) | 2001-10-01 | 2006-04-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multimode semiconductor laser module, wavelength detector, wavelength stabilizer, and Raman amplifier |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9308519D0 (en) * | 1993-04-24 | 1993-06-09 | Renishaw Transducer Syst | Frequency stabilised laser diode |
| ES2079282B1 (es) * | 1993-09-13 | 1997-11-16 | Fagor S Coop | Dispositivo interferometrico y metodo para medir y para estabilizar la longitud de onda de diodo laser. |
| GB9408085D0 (en) * | 1994-04-23 | 1994-06-15 | Renishaw Plc | Frequency stabilisation of a laser diode |
| US5825792A (en) * | 1996-07-11 | 1998-10-20 | Northern Telecom Limited | Wavelength monitoring and control assembly for WDM optical transmission systems |
| JP2989775B2 (ja) * | 1997-01-21 | 1999-12-13 | サンテック株式会社 | レーザ光源の波長安定化装置 |
| US6134253A (en) * | 1998-02-19 | 2000-10-17 | Jds Uniphase Corporation | Method and apparatus for monitoring and control of laser emission wavelength |
| US6289028B1 (en) * | 1998-02-19 | 2001-09-11 | Uniphase Telecommunications Products, Inc. | Method and apparatus for monitoring and control of laser emission wavelength |
| EP0966079B1 (en) * | 1998-06-17 | 2003-05-07 | Santec Corporation | Laser light source apparatus |
| US6144025A (en) * | 1999-01-13 | 2000-11-07 | Santec Corporation | Laser light source apparatus |
| US6560253B1 (en) | 1999-01-14 | 2003-05-06 | Jds Uniphase Corporation | Method and apparatus for monitoring and control of laser emission wavelength |
| US6477190B1 (en) * | 1999-02-15 | 2002-11-05 | Fujitsu Limited | Optical module |
| CA2381662A1 (en) | 1999-08-10 | 2001-02-15 | Reich Watterson | Single etalon optical wavelength reference device |
| US6587214B1 (en) * | 2000-06-26 | 2003-07-01 | Jds Uniphase Corporation | Optical power and wavelength monitor |
| JP2002148121A (ja) * | 2000-11-09 | 2002-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | 波長モニタ装置及びこれを用いた波長安定化光源並びに波長検出方法 |
| JP4190775B2 (ja) | 2002-03-05 | 2008-12-03 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | 波長安定化半導体レーザモジュール |
| JP4690658B2 (ja) * | 2004-03-11 | 2011-06-01 | 古河電気工業株式会社 | レーザ変調波調整装置 |
| JP5362169B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2013-12-11 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | レーザ装置、光学装置の制御方法、およびレーザ装置の制御方法 |
| CA2665527A1 (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Sensilaser Technologies Inc. | Method and device for reducing laser phase noise |
| JP2009004525A (ja) * | 2007-06-21 | 2009-01-08 | Fujitsu Ltd | 光源モジュール |
| JP2010212700A (ja) * | 2010-04-02 | 2010-09-24 | Opnext Japan Inc | 光伝送装置 |
| JP2011244018A (ja) * | 2011-09-07 | 2011-12-01 | Sumitomo Electric Device Innovations Inc | レーザ装置、光学装置の制御方法、およびレーザ装置の制御方法 |
| KR101943050B1 (ko) * | 2012-01-13 | 2019-01-28 | 주식회사 포벨 | 파장 측정 기능을 가지는 파장 가변형 레이저 장치 |
-
1990
- 1990-10-20 JP JP28306590A patent/JP2914748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6788717B2 (en) | 2000-03-10 | 2004-09-07 | Nec Corporation | Wavelength stabilized laser module |
| US6711188B2 (en) | 2000-12-18 | 2004-03-23 | Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. | Wavelength stabilizing unit and wavelength stabilized laser module |
| US7027473B2 (en) | 2001-10-01 | 2006-04-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multimode semiconductor laser module, wavelength detector, wavelength stabilizer, and Raman amplifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04157780A (ja) | 1992-05-29 |
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