JP3317896B2 - レーザ発振波長監視装置 - Google Patents

レーザ発振波長監視装置

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J4/00Measuring polarisation of light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光源から射
出されたレーザ光の発振波長を監視するレーザ発振波長
監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、1本の光ファイバに複数の波長の
光を伝送する波長多重伝送が盛んに行われている。この
波長多重伝送を行うためには、複数の異なる波長のレー
ザ光源が必要である。これらの光源は、良好な伝送品質
を確保するために、その発振波長を極めて正確に制御す
る必要がある。レーザ発振波長監視装置は、その制御の
ために、発振波長の変動を監視するものである。
【0003】従来のレーザ発振波長監視装置としては、
例えば、特開平10−009961号公報に記載されて
いるものがある。この波長監視装置では、レーザ光を誘
電体多層膜に入射させ、その透過光をフォトダイオード
で受光し、それによって得られるフォトカレントの変動
を監視することにより、レーザ光源の発振波長の変動を
監視していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10−009961号公報に記載の従来のレーザ発振波
長監視装置によれば、入射する光の偏光状態によって誘
電体多層膜での透過光強度が変化(即ち、偏光依存性が
存在)するため、フォトカレントの変動がレーザ光源
(光)の発振波長の変動によるものか、装置に入射した
レーザ光の偏光の変動によるものかを特定することがで
きず、高精度の波長監視が不可能であるという問題があ
る。
【0005】従って、本発明の目的は、レーザ(入射)
光の偏光状態にかかわらず、発振波長の変動方向および
変動量を高精度に監視することができるレーザ発振波長
監視装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】係る目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、レーザ光源から出射された
レーザ光の発振波長を監視するレーザ発振波長監視装置
において、レーザ光の所定の偏光成分を透過させる透過
手段と、透過手段を透過したレーザ光内の、所定の波長
の光を透過するバンドパスフィルタと、バンドパスフィ
ルタを透過したレーザ光を、予め定めた偏光成分別に分
離して出力する偏光分離手段と、偏光分離手段から出力
された光を偏光成分別に受光する複数の受光素子と、を
具備し、所定の偏光成分は、偏光分離手段における分離
方向に対して45°の傾きである直線偏光成分であり、
バンドパスフィルタは、透過手段を透過したレーザ光の
光軸に対して所定の角度を有して配置され、複数の受光
素子がそれぞれ受光した光の強度及び光の強度比に基づ
いて、レーザ光の発振波長の変動方向およびその変動量
を監視することを特徴とする。
【0007】請求項2記載の発明は、レーザ光源から出
射されたレーザ光の発振波長を監視するレーザ発振波長
監視装置において、レーザ光の所定の偏光成分を透過さ
せる透過手段と、透過手段を透過したレーザ光を、予め
定めた偏光成分別に分離して出力する偏光分離手段と、
偏光分離手段を透過したレーザ光の内、所定の波長の光
を透過するバンドパスフィルタと、偏光分離手段から出
力された光を偏光成分別に受光する複数の受光素子と、
を具備し、所定の偏光成分は、偏光分離手段における分
離方向に対して45°の傾きである直線偏光成分であ
り、バンドパスフィルタは、偏光分離手段を透過した各
々のレーザ光の光軸に対して各々所定の角度を有して配
置され、複数の受光素子がそれぞれ受光した光の強度及
び光の強度比に基づいて、レーザ光の発振波長の変動方
向およびその変動量を監視することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0009】図1は、本発明の実施の形態によるレーザ
発振波長監視装置の構成図であり、図2はその一部斜視
図である。
【0010】図1に示すように、このレーザ発振波長監
視装置は、不図示のレーザ光源から出射されたレーザ光
を導くシングルモードの光ファイバ1と、光ファイバ1
からの出射光を平行光に像変換するレンズ2と、レンズ
2で像変換された平行光のうち所定の直線偏光成分のみ
を選択透過する検光子3と、例えば、誘電体多層膜で形
成される狭帯域の光バンドパスフィルタ4と、光バンド
パスフィルタ4を透過した光を偏光成分別に分離する偏
光分離素子5と、偏光分離素子5で分離した各偏光成分
を受光し電気信号に変換する受光素子61および62と
から構成されている。
【0011】以上の構成において、レンズ2は、例え
ば、光ファイバ1からの出射光をビーム径300umの
平行光に像変換するものであり、本実施の形態では結合
効率の低下を抑制するために非球面レンズを用いてい
る。
【0012】検光子3には、高い消光比を得るために透
過偏光以外の偏光成分を吸収するタイプの偏光子(商品
名:ポーラコア)を用いている。この検光子3の透過偏
光方向は、図中のx軸およびy軸に対して45度傾斜さ
せている。
【0013】光バンドパスフィルタ4は、例えば、厚さ
0.3mmのガラス基板上に、誘電体多層膜を形成させ
てなる狭帯域の光バンドパスフィルタである。無偏光状
態における半値全幅は0.4nm、また透過中心波長
は、所望とするレーザの発振波長(ここでは、155
0.00nm)に調整している。このために、図1中の
x軸に対して16度(望ましい範囲は、10〜30度程
度)傾斜して配置させている。
【0014】偏光分離素子5は、PBSプリズムであ
り、図2に示すように、x軸およびy軸に平行な偏光成
分を別々に分離できるように配置されている。
【0015】受光素子61および62は、例えば、有効
アパーチャ径が500umのpin接合フォトダイオー
ドである。
【0016】なお、検光子3および偏光分離素子5につ
いては、ルチルのような複屈折性物質を用いてもよい。
【0017】次に、波長監視動作について、図1〜図4
を用いて説明する。光ファイバ1より出射した光100
は、レンズ2で平行光100aに変換された後、検光子
3へ入射される。検光子3の透過偏光方向は、x軸およ
びy軸に対して45度傾斜させているので、偏光方向が
x軸およびy軸に対して45度となっている直線偏光1
01のみが透過する。検光子3を透過した直線偏光10
1は、光バンドパスフィルタ4へ入射する。光バンドパ
スフィルタ4を透過した直線偏光101aは、偏光分離
素子5でx軸に平行な偏光成分である直線偏光102と
y軸に平行な偏光成分である直線偏光103とに分離さ
れた後、受光素子61,62に入射される。これによ
り、受光素子61、62から入射光強度に応じたフォト
カレントがそれぞれ出力される。
【0018】この際、前述したように、検光子3を透過
した直線偏光101の偏光方向はx軸およびy軸に対し
て45度の傾きを持っているため、光バンドパスフィル
タ4を透過した直線偏光101aのうち、x軸に平行な
偏光成分である直線偏光102とy軸に平行な偏光成分
である直線偏光103とでは、光バンドパスフィルタ4
での実効屈折率が異なる。
【0019】例えば、直線偏光101が白色光であった
場合、直線偏光102と103の透過スペクトラムは異
なる。具体的には、直線偏光102のフィルタ透過中心
波長が、直線偏光103のフィルタ透過中心波長に比べ
て短波長側にシフトする。これにより、出射光100の
波長に応じて受光素子61,62に入射する光の強度、
即ち、フォトカレントが変化するようになっている。こ
れらの光102、103の強度は、後述するように、光
100の強度あるいは偏光状態によっても変化する。
【0020】ここで、光100の波長、即ち、レーザ光
(光源)の所望の発振波長が1550.00nmである
場合を例にとって、図3および図4を参照しながら波長
監視動作について具体的に説明する。図3は、直線偏光
102および103の透過損失波長特性を示す図であ
り、図4は、受光素子61および62のフォトカレント
の光波長特性を示す図である。
【0021】図3に示すように、光(レーザ光)100
の発振波長が1550.00nmである場合、光バンド
パスフィルタ4における直線偏光102と103の透過
損失は同一で、約8dBである。このとき受光素子6
1,62で得られるフォトカレントは、図4に示すよう
に、それぞれ130uAである。
【0022】次に、光100の波長が1549.90n
mにシフトすると、光バンドパスフィルタ4における直
線偏光102の透過損失は小さくなるのに対して、直線
偏光103の透過損失は大きくなる。即ち、本実施の形
態では、図3に示すように、直線偏光102の透過損失
が約7dBであるのに対して、直線偏光103の透過損
失は約10dBとなる。このため、受光素子61,62
に入射する光強度が異なり、得られるフォトカレントも
変化する。即ち、図4に示すように、受光素子61で得
られたフォトカレントが152uAであるのに対して、
受光素子62のフォトカレントは110uAとなる。
【0023】このように、受光素子61,62で得られ
るフォトカレントは、光100の波長により異なり、光
100が短波長側にシフトした場合には受光素子61の
フォトカレントが受光素子62のそれと比較して増加
し、長波長側にシフトした場合には、この逆の振る舞い
をする。このような振る舞いから、受光素子61,62
のフォトカレントの比は、光100の波長変動の方向お
よびその変動量に応じて変化する。このため、受光素子
61,62のフォトカレントおよびそれらの比を監視す
ることで、光100の波長変動、その変動方向およびそ
の変動量を電気的に高精度に監視することができる。
【0024】一方、光100の偏光状態が変化すると、
検光子3を透過した直線偏光101の光強度が変化する
ことになる。このため、偏光分離素子5を透過後の直線
偏光102,103の光強度もまた変化し、受光素子6
1,62で発生するフォトカレントも変化することにな
る。しかし、光バンドパスフィルタ4による透過損失は
変化しない。このため、直線偏光102および103の
強度比は変化せず、発生するフォトカレントの比もまた
変化しない。このことから、フォトカレントの比を監視
することで、偏光状態の変化を補償することができる。
また、同じ理由から、この監視手法を用いることで光1
00の強度変化も補償することができる。
【0025】なお、入射光を無偏光状態にして入射し、
光バンドパスフィルタ4の中心波長を調整することによ
り、フィルタ中心波長を動作点(レーザ発振波長)に容
易に調整することができるため、レーザ発振波長監視装
置の製造が容易であるという効果もある。
【0026】図5は、本発明の他の実施の形態によるレ
ーザ発振波長監視装置の構成図である。この他の実施の
形態は、図5に示すように、図1の光バンドパスフィル
タ4を省いた代わりに、偏光分離素子5と受光素子6
1,62の間にそれぞれ光バンドパスフィルタ41,4
2を設けたものである。
【0027】この場合、光バンドパスフィルタ41,4
2は、図1の光バンドパスフィルタ4と同一の特性を有
する光バンドパスフィルタであり、その透過中心波長
は、光バンドパスフィルタ41が1549.50nm、
光バンドパスフィルタ42が1550.50nmに調整
されている。そして、その時の光線入射角は、光バンド
パスフィルタ41が10度、光バンドパスフィルタ42
が8度となっている。なお、レーザ光源の波長は155
0.00nmである。
【0028】以上のような構成としても、受光素子6
1、62に入射される光の強度は、光100の波長や強
度あるいは偏光状態に応じて変化し、偏光状態が変化し
ただけではそれらの光の強度の比は変化しないため、上
記実施の形態と同じ効果を得ることができる。
【0029】なお、本発明は、上述した各実施の形態以
外の形でも適用させることができる。例えば、図1に示
す構成において、光バンドパスフィルタ4は、レンズ2
と検光子3の間に配置しても良い。検光子3が透過させ
る偏光成分、偏光分離素子5が分離させて出力する偏光
成分については、それらの間の関係によって生じる制限
の範囲内で任意に変更させることができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のレーザ発
振波長監視装置によれば、レーザ光の所定の偏光成分を
透過手段によって透過し、この透過手段を透過したレー
ザ光を偏光分離手段によって予め定めた偏光成分別に分
離して出力し、この偏光分離手段から出力された光を複
数の受光素子によって偏光成分別に受光するようにした
ので、レーザ(入射)光の偏光状態にかかわらず、発振
波長の変動方向および変動量を高精度に監視することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるレーザ発振波長監視
装置の構成を示す図である。
【図2】図1の一部斜視図である。
【図3】光バンドパスフィルタの透過損失波長特性を示
す図である。
【図4】受光素子のフォトカレントの光波長特性を示す
図である。
【図5】本発明の他の実施の形態によるレーザ発振波長
監視装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ 2 レンズ 3 検光子 4,41,42 光バンドパスフィルタ 5 偏光分離素子 61,62 受光素子 100 光ファイバからの出射光 100a レンズで像変換された平行光 101 検光子を透過した直線偏光 101a 光バンドパスフィルタを透過した直線偏光 102,103 偏光分離素子を透過した直線偏光
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 9/00,3/26 H01S 3/13

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源から出射されたレーザ光の発
    振波長を監視するレーザ発振波長監視装置において、 前記レーザ光の所定の偏光成分を透過させる透過手段
    と、 前記透過手段を透過したレーザ光内の、所定の波長の光
    を透過するバンドパスフィルタと、 前記バンドパスフィルタを透過したレーザ光を、予め定
    めた偏光成分別に分離して出力する偏光分離手段と、 前記偏光分離手段から出力された光を前記偏光成分別に
    受光する複数の受光素子と、を具備し、 前記所定の偏光成分は、前記偏光分離手段における分離
    方向に対して45°の傾きである直線偏光成分であり、 前記バンドパスフィルタは、前記透過手段を透過したレ
    ーザ光の光軸に対して所定の角度を有して配置され、前記複数の受光素子がそれぞれ受光した光の強度及び前
    記光の強度比に基づいて、前記レーザ光の発振波長の変
    動方向およびその変動量を監視する ことを特徴とするレ
    ーザ発振波長監視装置。
  2. 【請求項2】 レーザ光源から出射されたレーザ光の発
    振波長を監視するレーザ発振波長監視装置において、 前記レーザ光の所定の偏光成分を透過させる透過手段
    と、 前記透過手段を透過したレーザ光を、予め定めた偏光成
    分別に分離して出力する偏光分離手段と、 前記偏光分離手段を透過したレーザ光の内、所定の波長
    の光を透過するバンドパスフィルタと、 前記偏光分離手段から出力された光を前記偏光成分別に
    受光する複数の受光素子と、を具備し、 前記所定の偏光成分は、前記偏光分離手段における分離
    方向に対して45°の傾きである直線偏光成分であり、 前記バンドパスフィルタは、前記偏光分離手段を透過し
    た各々のレーザ光の光軸に対して各々所定の角度を有し
    て配置され、前記複数の受光素子がそれぞれ受光した光の強度及び前
    記光の強度比に基づいて、前記レーザ光の発振波長の変
    動方向およびその変動量を監視する ことを特徴とするレ
    ーザ発振波長監視装置。
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