JP3407209B2 - 周波数安定化光源 - Google Patents
周波数安定化光源Info
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- JP3407209B2 JP3407209B2 JP27474094A JP27474094A JP3407209B2 JP 3407209 B2 JP3407209 B2 JP 3407209B2 JP 27474094 A JP27474094 A JP 27474094A JP 27474094 A JP27474094 A JP 27474094A JP 3407209 B2 JP3407209 B2 JP 3407209B2
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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、波長多重光通信や周波
数多重光通信などに利用される周波数安定化光源（また
は周波数基準光源ともいう）に関するものである。
数多重光通信などに利用される周波数安定化光源（また
は周波数基準光源ともいう）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】波長（あるいは周波数）多重光通信では
複数の波長が使用されるため、それぞれの波長に対応し
た基準光源が複数個必要となる。従来の基準光源として
は、単一モード発振する半導体レーザの出力光をガスな
どの吸収線にロックした周波数安定化光源が使用されて
いる。
複数の波長が使用されるため、それぞれの波長に対応し
た基準光源が複数個必要となる。従来の基準光源として
は、単一モード発振する半導体レーザの出力光をガスな
どの吸収線にロックした周波数安定化光源が使用されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
そのような基準光源を波長（または周波数）多重通信に
使用する場合には当然ながら多重化する波長の数だけ半
導体レーザやガスセル、電気回路などが必要となるとい
う問題があった。
そのような基準光源を波長（または周波数）多重通信に
使用する場合には当然ながら多重化する波長の数だけ半
導体レーザやガスセル、電気回路などが必要となるとい
う問題があった。
【０００４】本発明の目的は、所定の複数の波長で同時
に発振する半導体レーザを用いて複数の出力光の波長の
安定化を図り、１台で多波長の基準光源を実現する周波
数安定化光源を提供することにある。
に発振する半導体レーザを用いて複数の出力光の波長の
安定化を図り、１台で多波長の基準光源を実現する周波
数安定化光源を提供することにある。
【０００５】このような目的を達成するために本発明で
は、半導体レーザの出力光をガスなどの吸収線にロック
し、出力光の波長または周波数を安定化した周波数安定
化光源において、前記半導体レーザとして同一の光共振
器で複数の波長で同時に発振する半導体レーザを使用
し、 前記複数の波長のうちの１つの波長の光をガスなど
を封入した吸収セルに入射し、その出力を基に前記１つ
の波長が前記吸収セルの吸収線の中心に一致するように
前記半導体レーザを駆動する手段を具備し、前記１つの
波長を吸収線にロックして安定化することにより他の波
長も同時に安定化できるように構成したことを特徴とす
る。
は、半導体レーザの出力光をガスなどの吸収線にロック
し、出力光の波長または周波数を安定化した周波数安定
化光源において、前記半導体レーザとして同一の光共振
器で複数の波長で同時に発振する半導体レーザを使用
し、 前記複数の波長のうちの１つの波長の光をガスなど
を封入した吸収セルに入射し、その出力を基に前記１つ
の波長が前記吸収セルの吸収線の中心に一致するように
前記半導体レーザを駆動する手段を具備し、前記１つの
波長を吸収線にロックして安定化することにより他の波
長も同時に安定化できるように構成したことを特徴とす
る。
【０００６】
【作用】半導体レーザとして複数の波長で同時に発振す
る半導体レーザを用い、複数の波長の１つがガスなどの
吸収線にロックされ安定化されるように半導体レーザを
駆動制御する。隣合う発振モードの波長間隔は共振器長
および屈折率に基づいて決まるため、波長の１つが安定
化されると、他の複数の発振波長も同時に安定化する。
る半導体レーザを用い、複数の波長の１つがガスなどの
吸収線にロックされ安定化されるように半導体レーザを
駆動制御する。隣合う発振モードの波長間隔は共振器長
および屈折率に基づいて決まるため、波長の１つが安定
化されると、他の複数の発振波長も同時に安定化する。
【０００７】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明に係る周波数安定化光源の一実施例を示す
構成図である。図において、１は同一の光共振器で複数
の波長で同時に発振する半導体レーザ、２および３は光
アイソレータ、４はビームスプリッタ、５はガスを封入
した吸収セル、６は光検出器、７はロックインアンプ、
８は電流変調信号を発振させる発振器、９は半導体レー
ザ１の発振周波数を制御する電流制御回路、１０は発振
器８と電流制御回路９の出力を加算する加算器である。
図１は本発明に係る周波数安定化光源の一実施例を示す
構成図である。図において、１は同一の光共振器で複数
の波長で同時に発振する半導体レーザ、２および３は光
アイソレータ、４はビームスプリッタ、５はガスを封入
した吸収セル、６は光検出器、７はロックインアンプ、
８は電流変調信号を発振させる発振器、９は半導体レー
ザ１の発振周波数を制御する電流制御回路、１０は発振
器８と電流制御回路９の出力を加算する加算器である。
【０００８】半導体レーザ１の出力光は光アイソレータ
２を介してビームスプリッタ４に入射し２つに分岐され
る。ビームスプリッタ４の一方の出力は光アイソレータ
３を介して安定化出力光として出力され、他方の出力は
吸収セル５に入射する。吸収セル５は図４の（Ａ）に示
すような吸収特性を持っている。光検出器６は吸収セル
５の出力を受け、出力をロックインアンプ７に入力す
る。ロックインアンプ７は光検出器６の出力信号を発振
器８の出力で同期検波し、その同期検波出力を電流制御
回路９に与える。加算器１０は発振器８と電流制御回路
９の各出力電流を加算し、これを駆動電流として半導体
レーザ１に与える。
２を介してビームスプリッタ４に入射し２つに分岐され
る。ビームスプリッタ４の一方の出力は光アイソレータ
３を介して安定化出力光として出力され、他方の出力は
吸収セル５に入射する。吸収セル５は図４の（Ａ）に示
すような吸収特性を持っている。光検出器６は吸収セル
５の出力を受け、出力をロックインアンプ７に入力す
る。ロックインアンプ７は光検出器６の出力信号を発振
器８の出力で同期検波し、その同期検波出力を電流制御
回路９に与える。加算器１０は発振器８と電流制御回路
９の各出力電流を加算し、これを駆動電流として半導体
レーザ１に与える。
【０００９】このような構成における動作を次に説明す
る。まず、半導体レーザの発振について説明する。半導
体レーザ１の発振スペクトル（同時に発振する波長の数
とその波長）に制限はないが、以下説明を簡単にするた
め図２に示すようにａとｂの２つの波長で発振している
ものとする。また、波長ａの近傍にガスの吸収線が存在
し、波長ａの出力光を吸収線にロックする場合を例にと
って説明するが、ロックする波長についても制限はな
い。
る。まず、半導体レーザの発振について説明する。半導
体レーザ１の発振スペクトル（同時に発振する波長の数
とその波長）に制限はないが、以下説明を簡単にするた
め図２に示すようにａとｂの２つの波長で発振している
ものとする。また、波長ａの近傍にガスの吸収線が存在
し、波長ａの出力光を吸収線にロックする場合を例にと
って説明するが、ロックする波長についても制限はな
い。
【００１０】半導体レーザの発振波長の間隔は共振器の
発振モードの間隔で決まる。これをファブリーペロー型
半導体レーザを例に説明する。図３にファブリーペロー
型半導体レーザ内の光の定在波を示す。ここで、λは真
空中の光の波長、ｎは屈折率、Ｌは共振器の長さであ
る。定在波の波長λ／（２・ｎ）の整数倍が共振器長Ｌ
となることから、定在波の波の数をｍとして、 ｍ・λ＝２・Ｌ・ｎ ……(1) の関係が成立する。
発振モードの間隔で決まる。これをファブリーペロー型
半導体レーザを例に説明する。図３にファブリーペロー
型半導体レーザ内の光の定在波を示す。ここで、λは真
空中の光の波長、ｎは屈折率、Ｌは共振器の長さであ
る。定在波の波長λ／（２・ｎ）の整数倍が共振器長Ｌ
となることから、定在波の波の数をｍとして、 ｍ・λ＝２・Ｌ・ｎ ……(1) の関係が成立する。
【００１１】このようなファブリーペロー型半導体レー
ザは、ｍの値に対応し、 (1)式で決まる飛び飛びの波長
で発振する。これを発振モードと呼ぶ。隣合う発振モー
ドの波長間隔Δλは、 (1)式の屈折率ｎが波長に依存し
ないと近似して、 Δλ＝λ2 ／（２・Ｌ・ｎ） ……(2) で与えられる。 (2)式より波長λと、共振器長Ｌと屈折
率ｎの積が決まればΔλが定数として求められ、ａとｂ
の波長間隔も定数となる。
ザは、ｍの値に対応し、 (1)式で決まる飛び飛びの波長
で発振する。これを発振モードと呼ぶ。隣合う発振モー
ドの波長間隔Δλは、 (1)式の屈折率ｎが波長に依存し
ないと近似して、 Δλ＝λ2 ／（２・Ｌ・ｎ） ……(2) で与えられる。 (2)式より波長λと、共振器長Ｌと屈折
率ｎの積が決まればΔλが定数として求められ、ａとｂ
の波長間隔も定数となる。
【００１２】次に実施例における動作を説明する。半導
体レーザ１の出力光は光アイソレータ２を介してビーム
スプリッタ４に入射し、２つの光ビームに分岐する。ビ
ームスプリッタ４の一方の出力ビームは光アイソレータ
３を介して安定化出力光として出力され、他方のビーム
は吸収セル５を介して光検出器６に入射する。
体レーザ１の出力光は光アイソレータ２を介してビーム
スプリッタ４に入射し、２つの光ビームに分岐する。ビ
ームスプリッタ４の一方の出力ビームは光アイソレータ
３を介して安定化出力光として出力され、他方のビーム
は吸収セル５を介して光検出器６に入射する。
【００１３】光検出器６の出力はロックインアンプ７に
入力され、発振器８の出力１００により同期検波され、
電流制御回路９に入力される。吸収セル５は半導体レー
ザ１の発振波長ａの近傍に図４の（Ａ）に示すような吸
収特性を持っている。ロックインアンプ７で光検出器６
の出力を同期検波すると、図４の（Ｂ）に示すような微
分波形が出力される。電流制御回路９はこの微分波形を
用い、吸収セル５の吸収線の中心に一致するように半導
体レーザ１の発振波長ａを制御する制御信号を出力す
る。更に、この制御信号は加算器１０により発振器８の
出力１０１を加算された後、半導体レーザ１の制御信号
（駆動電流）として入力される。
入力され、発振器８の出力１００により同期検波され、
電流制御回路９に入力される。吸収セル５は半導体レー
ザ１の発振波長ａの近傍に図４の（Ａ）に示すような吸
収特性を持っている。ロックインアンプ７で光検出器６
の出力を同期検波すると、図４の（Ｂ）に示すような微
分波形が出力される。電流制御回路９はこの微分波形を
用い、吸収セル５の吸収線の中心に一致するように半導
体レーザ１の発振波長ａを制御する制御信号を出力す
る。更に、この制御信号は加算器１０により発振器８の
出力１０１を加算された後、半導体レーザ１の制御信号
（駆動電流）として入力される。
【００１４】このようにして半導体レーザ１の発振波長
ａは吸収セル５のガスの吸収線に関連して安定化され
る。この場合、(1)式から明らかなように、波長λが決
まれば共振器長Ｌと屈折率ｎの積も決まり、 (2)式から
Δλが決まる。これにより半導体レーザ１の２つの発振
波長ａとｂの波長間隔も安定化され、ガスの吸収線に安
定化された発振波長ａだけでなく、発振波長ｂも安定化
される。
ａは吸収セル５のガスの吸収線に関連して安定化され
る。この場合、(1)式から明らかなように、波長λが決
まれば共振器長Ｌと屈折率ｎの積も決まり、 (2)式から
Δλが決まる。これにより半導体レーザ１の２つの発振
波長ａとｂの波長間隔も安定化され、ガスの吸収線に安
定化された発振波長ａだけでなく、発振波長ｂも安定化
される。
【００１５】なお、複数の波長で同時に発振する半導体
レーザとして、例えば本願出願人等により出願された特
願平６−２６３８１２号「半導体レーザ」あるいは特願
平６−２６３８１３号「半導体レーザ」を使用すること
ができる。特願平６−２６３８１２号「半導体レーザ」
は、回折格子を用いた光共振器を持つ半導体レーザであ
って、回折格子の反射スペクトルに複数の反射ピークが
生ずるように構成することにより、複数の波長で同時に
発振するようにした半導体レーザであり、例えば、周期
的に１８０゜位相シフトが設けられるように構成したも
のがある。特願平６−２６３８１３号「半導体レーザ」
は、周期的に位相シフトが設けられた回折格子を持つ半
導体レーザにおいて、位相シフト量が異なる２種類の位
相シフトを交互に設けると共に前記２種類の位相シフト
量の和が３６０度になるように構成したものである。
レーザとして、例えば本願出願人等により出願された特
願平６−２６３８１２号「半導体レーザ」あるいは特願
平６−２６３８１３号「半導体レーザ」を使用すること
ができる。特願平６−２６３８１２号「半導体レーザ」
は、回折格子を用いた光共振器を持つ半導体レーザであ
って、回折格子の反射スペクトルに複数の反射ピークが
生ずるように構成することにより、複数の波長で同時に
発振するようにした半導体レーザであり、例えば、周期
的に１８０゜位相シフトが設けられるように構成したも
のがある。特願平６−２６３８１３号「半導体レーザ」
は、周期的に位相シフトが設けられた回折格子を持つ半
導体レーザにおいて、位相シフト量が異なる２種類の位
相シフトを交互に設けると共に前記２種類の位相シフト
量の和が３６０度になるように構成したものである。
【００１６】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜の変
形や置き換えが許される。例えば、吸収セル５は実施例
ではガスの吸収特性を利用したものであるが、同様の吸
収特性を発揮するものであればガス以外を利用したもの
でもよい。
のではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜の変
形や置き換えが許される。例えば、吸収セル５は実施例
ではガスの吸収特性を利用したものであるが、同様の吸
収特性を発揮するものであればガス以外を利用したもの
でもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定の複数の波長で同時に発振する半導体レーザの１つの
発振波長をガスなどの吸収線にロックすることにより、
１台で多波長の基準光源が実現でき、波長多重光通信用
基準光源で必要となる半導体レーザ、ガスセル、電気回
路などの数を低減し、構造を簡略化できる。
定の複数の波長で同時に発振する半導体レーザの１つの
発振波長をガスなどの吸収線にロックすることにより、
１台で多波長の基準光源が実現でき、波長多重光通信用
基準光源で必要となる半導体レーザ、ガスセル、電気回
路などの数を低減し、構造を簡略化できる。
【図１】本発明に係る半導体レーザの一実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図２】発振スペクトルの一例を示す図である。
【図３】ファブリーペロー型半導体レーザ内の光の定在
波を示す図である。
波を示す図である。
【図４】吸収特性および同期検波したときの微分波形を
示す図である。
示す図である。
１ 半導体レーザ
２，３ 光アイソレータ
４ ビームスプリッタ
５ 吸収セル
６ 光検出器
７ ロックインアンプ
８ 発振器
９ 電流制御回路
１０ 加算器
Claims (4)
- 【請求項１】半導体レーザの出力光をガスなどの吸収線
にロックし、出力光の波長または周波数を安定化した周
波数安定化光源において、 前記半導体レーザとして同一の光共振器で複数の波長で
同時に発振する半導体レーザを使用し、 前記複数の波長のうちの１つの波長の光をガスなどを封
入した吸収セルに入射し、その出力を基に前記１つの波
長が前記吸収セルの吸収線の中心に一致するように前記
半導体レーザを駆動する手段を具備し、前記１つの波長
を吸収線にロックして安定化することにより他の波長も
同時に安定化できるように構成した ことを特徴とする周
波数安定化光源。 - 【請求項２】前記半導体レーザとして、回折格子を用い
た光共振器を持つ半導体レーザであって、回折格子の反
射スペクトルに複数の反射ピークが生ずるように構成す
ることにより、複数の波長で同時に発振するようにした
半導体レーザを使用することを特徴とする請求項１記載
の周波数安定化光源。 - 【請求項３】前記半導体レーザとして、周期的に１８０
゜位相シフトが設けられるように構成した半導体レーザ
を使用することを特徴とする請求項１記載の周波数安定
化光源。 - 【請求項４】前記半導体レーザとして、周期的に位相シ
フトが設けられた回折格子を持つ半導体レーザにおいて
位相シフト量が異なる２種類の位相シフトが交互に設け
られると共に前記２種類の位相シフト量の和が３６０度
になるように構成した半導体レーザを使用することを特
徴とする請求項１記載の周波数安定化光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27474094A JP3407209B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 周波数安定化光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27474094A JP3407209B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 周波数安定化光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139400A JPH08139400A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3407209B2 true JP3407209B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=17545930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27474094A Expired - Fee Related JP3407209B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 周波数安定化光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3407209B2 (ja) |
-
1994
- 1994-11-09 JP JP27474094A patent/JP3407209B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08139400A (ja) | 1996-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090314 Year of fee payment: 6 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |