JP7289646B2 - 単色光信号のエミッタ - Google Patents

Description

本発明は、単色光信号のエミッタに関する。

レーザ光源、特に半導体レーザ光源は、「周波数雑音」として知られるものを示す。この周波数雑音の結果として、単色レーザの周波数は、レーザ光源の放出周波数ｖ_ＳＬにおいて、一定の周波数幅Δｖ_ＳＬを有する。幅Δｖ_ＳＬは「線幅」とも呼ばれる。典型的には、周波数雑音を補償するために何もしなければ、幅Δｖ_ＳＬは一般に１メガヘルツより大きく、大抵の場合１ＭＨｚから５ＭＨｚの間、半導体レーザ光源の場合には１ＭＨｚから１０ＭＨｚの間となる。ここで、幅Δｖ_ＳＬは、パワースペクトルの線の半値全幅、すなわち、この線の最大パワーの半分の全幅であると定義される。

そのような幅Δｖ_ＳＬは、例えばＦＭＣＷ（周波数変調連続波）変調技術の実装などの特定の用途と互換性がない。そのため、同じエミッタ内で半導体レーザ光源とその線幅を減少させるフィードバックループとを組み合わせることが提案されている。

従って、単色光信号の既知のエミッタは、以下のものを含む。
－周波数ｖ_ＳＬで光信号を放出することができる半導体レーザ光源。このレーザ光源は、周波数ｖ_ＳＬを変更することができる注入電流を受け取るための少なくとも１つの制御入力と、光信号が放出される少なくとも１つの出力とを備えている。このレーザ光源は、注入電流が存在しない場合に周波数ｖ_０で光信号を放出する。
－光信号の線幅を減少させることができる注入電流を生成することが可能なフィードバックループ。このフィードバックループは、一方ではレーザ光源の出力に接続され、他方ではレーザ光源に生成された注入電流を注入するためにレーザ光源の制御入力に接続されている。このフィードバックループは、この目的で、通過帯域を有する光学フィルタを備えている。この通過帯域は、少なくとも片側で、周波数ｖ_０を含む周波数間隔にわたって連続的に変化する、立ち上がり又は立ち下がりエッジによって境界が定められている。このエッジは、この周波数間隔に含まれる周波数ｖ_ｂに対応する予め設定された動作点を含む。この光学フィルタは、注入電流がそれに基づいて生成されるフィルタリングされた光信号が放出される出力を備える。

例えば、そのような既知の発光体は以下の非特許文献１、２の論文に開示されている。

Vincent CROZATIERによる論文に記載されているエミッタは、周波数ｖ_ＳＬを変調することができ、幅Δｖ_ＳＬを小さくすることができるという点で有利である。この既知のエミッタでは、フィードバックループはマッハツェンダー干渉計を含み、その一方のアームは長さＬの光ファイバを使用して生成される。このエミッタでは、長さＬはフィードバックループの感度を最大にするためにできるだけ大きくなければならない。この長さＬは、大きすぎてもいけない。具体的には、フィードバックループの通過帯域は遅延Ｔｄ＝ｎ．Ｌ／ｃに反比例することが示されている。ここで、ｎは光ファイバ内の伝搬指数、ｃは光速、記号「．」は乗算演算を示す。減少される前のレーザの線幅に対応する、数メガヘルツの通過帯域を有するフィードバックループを得るために、遅延Ｔｄは２５０ｎｓに最大化される。これは６０メートルの長さＬに相当する。従って、この既知のエミッタは大型である。さらに、マッハツェンダー干渉計のアームの長さのために、このエミッタは振動及び温度変化に敏感である。そのため、温度を安定させ、振動から隔離する必要がある。また、マッハツェンダー干渉計のアームの長さのために、フィードバックループの通過帯域は２．５ＭＨｚに制限される。従って、周波数雑音のパワースペクトルが２．５ＭＨｚよりも広い幅にわたって広がる場合、後者はフィードバックループによって完全に除去することができない。しかしながら、このエミッタは、レーザ光源の周波数の変調の存在下で動作することができるという利点を有する。

Motoich Ohtsuによる論文に記載されているエミッタはまた、レーザ光源の線幅を減少させることを可能にする。対照的に、これを行うためには、レーザ光源の温度をその線幅を減少させることができる温度設定点に自動的に制御しなければならない。レーザ光源の温度を自動的に制御するための機構は大型である。さらに、Motoichi Ohtsuによる論文に提案されているエミッタは、レーザ光源の周波数の変調と両立しない。

Vincent CROZATIER et al., "Phase locking of a frequency agile laser", Applied Physics Letters 89, 261115 (2006) Motoichi OHTSU et al.: "Linewidth Reduction of a Semiconductor Laser by Electrical Feedback", IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. QE-21, 12/12/1985

本発明は、温度変化又は振動に対するそれらの感度を増加させることなく、あるいは実際には減少させることなく、単色光信号の既知のエミッタの体積を減少させることを目的とする。そのため、その主題は請求項１に記載のそのようなエミッタである。

このエミッタの実施形態は、従属請求項の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。

本発明は、限定されない例として示され、図面を参照して与えられる以下の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。

フィルタを備える周波数変調された光信号のエミッタの概略図である。 図１のエミッタに用いられるフィルタの２つの透過スペクトルの概略図である。 図１のエミッタに用いられるフィルタの２つの透過スペクトルの概略図である。 図１のエミッタによって受信された電気変調信号の経時変化を示すグラフである。 図１のエミッタの他の実施形態の概略図である。 図１のエミッタの他の実施形態の概略図である。 図６の実施形態に適用される電気フィルタの通過帯域の概略図である。 図１のエミッタに適用することができるレーザ光源の別の実施形態の概略図である。

セクションＩ：定義と表記

これらの図において、同じ参照符号は、同じ要素を参照するために用いられている。この説明の残りにおいて、当業者によく知られている特徴及び機能は詳細には説明されない。

本明細書では、用語「接続された（connected）」は、「光学的に接続された」又は「電気的に接続された」のいずれかを意味するために用いられる。以下では、接続の種類、すなわち光学的／電気的接続が文脈から明らかである場合、それが光学的接続であるか電気的接続であるかを特定することなく「接続された」という用語のみが使用される。

光信号のパワー又は強度とは、単色光信号については、この光信号の光場Ｅとこの光場Ｅの共役との積であることを意味する。光場は電磁波やマクスウェルの方程式の中で用いられる電場Ｅに対応する。

信号の周波数成分とは、所与の周波数におけるこの信号のパワースペクトルの非ゼロ成分を意味する。従って、周波数成分はパワースペクトルの線に対応する。

「ＤＣ成分」とは、ゼロ周波数の周波数成分を意味する。

セクションＩＩ：実施形態例

図１は、周波数変調光信号のエミッタ２を示す。エミッタ２は、この目的のために以下を含む。
－電気変調信号ＳＥ_ｍを受信するための入力４。
－信号ＳＥ_ｍに応じて変調された光信号ＳＯ_ｍ６が放出される出力６。

エミッタ２は、周波数ｖ_ＳＬで単色光信号を放出する半導体レーザ光源を含む。周波数雑音のため、そのような半導体レーザ光源のレーザ線の幅Δｖ_ＳＬは一般に１ＭＨｚから１０ＭＨｚの間となる。ここでは、それは数メガヘルツであり、例えば５ＭＨｚに等しい。特定のレーザ光源では、この幅Δｖ_ＳＬは１０ＭＨｚに達することがある。

例えば、ここでレーザ光源１０は分布ブラッグ反射器（ＤＶＲ）レーザとして知られているタイプのレーザ光源である。

レーザ光源１０は、信号ＳＥ_ｍを受信するように意図された入力１２、電気注入電流を受信するように意図された入力１４、有用な光信号ＳＯ_ｍ６が放出される第１出力１６、及び、そこから幅Δｖ_ＳＬを狭くするために使用される光信号ＳＯ_ｍ２０が放出される第２出力１８を有する。

信号ＳＯ_ｍ２０は、そのパワーが異なり得ることを除いて信号ＳＯ_ｍ６と同一である。例えば、信号ＳＯ_ｍ２０のパワーは信号ＳＯ_ｍ６のパワーよりも低い。例示として、信号ＳＯ_ｍ２０のパワーは、信号ＳＯ_ｍ６のパワーの５分の１、好ましくは１０分の１である。ここで、例えば、信号ＳＯ_ｍ２０のパワーは信号ＳＯ_ｍ６のパワーの１０分の１である。

入力１２は入力４に直接接続され、出力１６は出力６に直接接続されている。

信号ＳＥ_ｍは周波数ｖ_ＳＬが変調されることを可能にする。ここで、信号ＳＥ_ｍは入力１２に印加される電流であり、その大きさは時間の関数として変調される。信号ＳＥ_ｍのこの変調は、周波数ｖ_ＳＬの対応する変調又は移動を引き起こす。より正確には、ｖ_ＳＬは、レーザ光源１０の自走周波数ｖ_０に対して変動する。この変動は、入力１２によって受信される電流の大きさに比例する。レーザ光源１０の周波数ｖ_０は、その入力１２によって受信される信号がない場合にこのレーザ光源によって放出される単色信号の周波数である。この周波数ｖ_０は、レーザ光源１０の固有の特性である。周波数ｖ_０は、例えば、温度変化などの外部摂動に応じてゆっくりとしか変動しない。

信号ＳＥ_ｍの一例が図４に示されている。この図において、ｙ軸はアンペアで目盛りが付けられており、ｘ軸は秒で目盛りが付けられている。この例では、信号ＳＥ_ｍは周期的であり、周期Ｔ_ｂのものである。周期Ｔ_ｂは１／ｆ_ｂに等しく、ここでｆ_ｂは信号ＳＥ_ｍの１次の高調波周波数であり、基本周波数とも呼ばれる。

１周期Ｔ_ｂにわたって、信号ＳＥ_ｍは－Ｉｍから＋Ｉｍまで直線的に変化する。このようなのこぎり波信号では、信号ＳＥ_ｍのパワースペクトルは、周波数ｆ_ｂ、３ｆ_ｂ、５ｆ_ｂ
、．．．、（２ｎ ＋ １）ｆ_ｂの線で構成され、ここでｎは整数である。これらの線の振幅は、ｎが大きくなるにつれて減少する。

この周波数ｆ_ｂは任意の周波数であり得る。しかしながら、実際には、周波数ｆ_ｂは一般に１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ又は１００ｋＨｚより高い。この実施形態では、周波数ｆ_ｂは１００ｋＨｚに等しい。

幅Δｖ_ＳＬを減少させるために、エミッタ２は、フィードバックループ２０を備える。このループ２０は、信号ＳＯ_ｍ２０を受信する入力２２と、幅Δｖ_ＳＬを減少させるために生成された注入電流が放出される出力２４とを備える。入力２２は出力１８に接続されている。出力２４は、それに再び注入電流を注入するために、レーザ光源１０の入力１４に直接接続されている。

ループ２０は、入力２２に直接接続されている入力３２を備えた光学フィルタ３０を備えている。フィルタ３０は２つの出力３４及び３６を備え、そこから、それぞれ入力３２によって受信された信号ＳＯ_ｍ２０から構築された、フィルタ処理された光信号ＳＯ_３４、ＳＯ_３６がそれぞれ放出される。

入力３２と出力３６の間のフィルタ３０の透過スペクトルＴ_２－６を図２に示す。入力３２と出力３４の間のフィルタ３０の透過スペクトルＴ_２－４を図３に示す。図２、図３これらの図において、レーザ光源１０のスペクトルも周波数ｖ_ＳＬの単一周波数成分によって概略的に示されている。これらの図において、ｘ軸は光周波数ｆ_ｏｐｔを表す。ｙ軸は、入力３２とフィルタ３０の対応する出力３４又は３６との間の光パワーの透過率を表す。ここでは、図２及び図３を単純化するために、エミッタ２の動作の理解に関して重要な透過スペクトルＴ_２－４及びＴ_２－６のそれらの部分のみが示される

スペクトルＴ_２－６は周波数ｖ_ｆｏ６で最大Ｔ_ｍａｘ６を有する。ここで、スペクトルＴ_２－６は、例えば、周波数ｖ_ｆｏ６を中心とするローレンツ関数である。この関数は、とりわけ、正弦波、ガウス関数又はゲート関数であり得る。周波数ｖ_ｆｏ６の両側で、スペクトルＴ_２－６は、それぞれ４２及び４４の立上り及び立下りエッジを有する。エッジ４２は単調関数であり、これは周波数間隔［ｖ_ｍｉｎ６；ｖ_ｆｏ６］にわたって最小Ｔ_ｍｉｎ６から最大Ｔ_ｍａｘ６まで連続的に増加する。エッジ４４は、単調関数であり、周波数間隔［ｖ_ｆｏ６；ｖ_ｍａｘ６］にわたって最大Ｔ_ｍａｘ６から最小Ｔ_ｍｉｎ６まで連続的に減少する。エッジ４２及び４４の一方に沿って、以下で「動作点」と呼ばれる特定の点が選択される。この点は、単調関数が、この点においてエミッタ２の動作に一般的に有利な所望の幾何学的特性を有するという点で特に重要である。ここで選択された動作点は、エッジの傾きの絶対値が最大となる点に対応する。例えば、エッジ４２及び４４はそれぞれ変曲点を有し、傾きの絶対値はこの変曲点で最大となる。ここでは、動作点はエッジ４２上で選択され、参照番号４３が与えられている。点４３のｘ軸上の周波数はｖ_ｂ６で示される。この点４３では、エッジ４２は実質的に直線である。従って、この点４３において、エッジ４２は、

の形の一次関数によって近似される。ここで、係数ａ_６及びｂ_６は、光周波数ｆ_ｏｐｔから独立している。

スペクトルＴ_２－４は、周波数ｖ_ｆｏ４において最小のＴ_ｍｉｎ４を有する。周波数ｖ_ｆｏ４の両側において、スペクトルＴ_２－４は、それぞれ４８及び５０の立上り及び立下りエッジを有する。エッジ４８は、周波数間隔［ｖ_ｍｉｎ４；ｖ_ｆｏ４］にわたって最大Ｔ_ｍａｘ４から最小Ｔ_ｍｉｎ４まで連続的に減少する単調関数である。エッジ５０は、周波数間隔［ｖ_ｆｏ４；ｖ_ｍａｘ４］にわたって最小Ｔ_ｍｉｎ４から最大Ｔ_ｍａｘ４まで連続的に増加する単調関数である。エッジ４８及び５０のそれぞれに対して、エッジの傾きの絶対値が最大となる点がある。例えば、エッジ４８及び５０はそれぞれ変曲点を有し、傾きの絶対値はこの変曲点で最大となる。点４３について上述したのと同様に、ここでは動作点４９がエッジ４８に沿って選択される。点４９のｘ軸上の周波数はｖ_ｂ４で示される。点４３に関しては、この点４９において、エッジ４８は直線で近似することができる。
従って、この点４９において、エッジ４８は、

の形の一次関数によって近似される。ここで、係数ａ_４及びｂ_４は、光周波数ｆ_ｏｐｔから独立している。

周波数ｖ_ｂ４とｖ_ｂ６は等しく、以下ではｖ_ｂと表される。また、ここでは、周波数ｖ_ｆｏ４とｖ_ｆｏ６も等しく、以下ではｖ_ｆｏと表記する。この説明の残りの部分では、周波数ｖ_ｂとｖ_ｆｏとの間の差はδｖと表される。

この実施形態では、フィルタ３０は光リング共振器である。光リング共振器はよく知られている。特に、スペクトルＴ_２－６及びＴ_２－４の特性がリング及びリングに結合するために使用される光バスの幾何学的パラメータに依存する方法はよく知られている。従って、以下にいくつかの詳細のみを示す。フィルタ３０は、リング６０、第１光バス及び第２光バスを備える。リング６０は閉ループを形成する導波路である。入力３２及び出力３４、３６は、それぞれインポート、スルーポート及びドロップポートと通常呼ばれるポートに対応する。第１及び第２光バスは導波路である。それらはそれぞれ、概してそれらの中間部分を介して、リング６０に光学的に結合されている。ここで、これらのバスの一方は入力３２と出力３４との間に延在し、これらのバスの他方は出力３６をリング６０に光学的に接続する。

エミッタ２では、周波数ｖ_ｂは周波数ｖ_０に等しくなければならない。これを達成するために、エミッタ２は、周波数ｖ_ｂが周波数ｖ_０に等しくなるように、スペクトルＴ_２－６を位置付けることを可能にする自動制御ループ７０を備える。具体的には、たとえ設計段階において、等しい周波数ｖ_ｂ及びｖ_０を得るようにレーザ光源１０及びフィルタ３０を製造しようとしたとしても、製造誤差のために、これらの周波数は一般に等しくない。従って、エミッタ２がオンにされるとき、これら２つの周波数ｖ_ｂ及びｖ_０を一致させることが必要である。ここで、これは、フィルタ３０のスペクトルＴ_２－４及びＴ_２－６を周波数軸に沿って平行移動させることによって行われる。

さらに、エミッタ２の動作中、フィルタ３０及びレーザ光源１０は、周波数ｖ_ｂ及びｖ_０がもはや等しくならないようにスペクトルＴ_２－６の位置を修正する摂動を受けることがある。レーザ光源１０とフィルタ３０とに異なる影響を与えるのは遅い摂動の問題である。これらの摂動は、典型的には、レーザ光源１０とフィルタ３０の温度の異なる変化、又は、レーザ光源１０とフィルタ３０に異なる影響を与える振動である。ここで、ループ７０は、一般に、製造誤差及び遅い摂動にもかかわらず、周波数ｖ_ｂ及びｖ_０が等しいままであるように、スペクトルＴ_２－６の位置を維持する機能も有する。

このために、ループ７０はスペクトルＴ_２－６を周波数方向に移動させることができるアクチュエータ７２を含む。フィルタ３０は、リング６０のような出力３４と３６に共通の要素を含むので、スペクトルＴ_２－６とＴ_２－４は、一緒に同じように周波数方向に系統的に移動することが当業者に知られている。従って、アクチュエータ７２はスペクトルＴ_２－６及びＴ_２－４を同時に移動させる。

アクチュエータ７２は電気制御信号を受信するための入力７４を含む。アクチュエータ７２はこの電気制御信号に応じてスペクトルＴ_２－６を移動させる。例えば、アクチュエータ７２は、リング６０のセグメントに近接して配置されたヒータである。このヒータは、このリング６０を形成する材料の屈折率を変化させるために、リング６０のこのセグメントを加熱することができる。導波路の屈折率を変更することを可能にする、そのようなヒータの例示的な実施形態は、例えば以下の論文に記載されている。
J. E. Cunningham et al., “Highly-efficient thermally-tuned resonant optical filters”, Optical Express, 08/2010
従って、アクチュエータ７２については、ここでは詳細に説明しない。

ループ７０はまた、周波数ｖ_ｂとｖ_０との間の差を表す電気信号ＳＥ_７８を生成することができる光検出器７６を含む。光検出器７６は以下を備える。
－信号ＳＥ_７８が放出される出力７８
－フィルタ３０のスペクトルＴ_２－６によってフィルタリングされた光信号の少なくとも一部分を受信するために、出力３６に接続された入力８０

例えば、光検出器７６はフォトダイオードである。

最後に、ループ７０は、電気信号ＳＥ_７８に基づいて、周波数ｖ_ｂとｖ_０を等しく保つアクチュエータ７２を制御するための電気信号ＳＥ_７４を生成することができる制御回路８２を含む。この信号ＳＥ_７４はアクチュエータ７２の入力７４に送信される。

回路８２の多くの異なる実施形態が可能である。例えば、ここでは、回路８２は、予め記録された値のテーブルＴ_８２とコンパレータとを含む。テーブルＴ_８２は、信号ＳＥ_７４の対応する値Ｍ_７４にそれぞれ関連する一組の値Ｍ_７８を含む。値Ｍ_７８は、値Ｍ_ｂ、値Ｍ_ｂよりも低い値Ｍ_ｉ及び値Ｍ_ｂよりも高い値Ｍ_ｓを含む。周波数ｖ_ｂとｖ_０が等しいとき、値Ｍ_ｂは信号ＳＥ_７８の値に等しい。コンパレータは、信号ＳＥ_７８を値Ｍ_７８と比較し、次いで信号ＳＥ_７８の実際の値に最も近い値Ｍ_７８に関連する１つ又は複数の値Ｍ_７４に基づいて信号ＳＥ_７４を生成する。電気信号ＳＥ_７８が値Ｍ_ｂより低いとき、回路８２はスペクトルＴ_２－６を左にシフトするように寸法決めされた電気信号ＳＥ_７４を発生する。具体的には、周波数ｖ_ｂが周波数ｖ_０よりも高くなるようにフィルタ３０のスペクトルＴ_２－６が位置決めされると、フィルタ３０の出力３６上の光パワーはＰ_ｂより低くなり、Ｐ_ｂは周波数ｖｂとｖ０が等しいときの信号ＳＯ_３６のパワーに等しいパワーである。信号ＳＥ_７８は値Ｍ_ｂよりも低い値Ｍ_ｉを有する。対照的に、信号ＳＥ_７８が値Ｍ_ｂより高いとき、回路８２はスペクトルＴ_２－６を右にシフトするように寸法決めされた信号ＳＥ_７４を発生する。

ループ７０は、周波数範囲［０Ｈｚ、ｆ_ｃ７０］において有効であるように寸法設定され、ここで、ｆ_ｃ７０は、ループ７０の－３ｄＢカットオフ周波数である。ループ７０によって補償される摂動が遅いと仮定すると、摂動が温度変化又は振動である場合、周波数ｆ_ｃ７０は低く、すなわちこの場合５ｋＨｚより低い。ここで、周波数ｆ_ｃ７０は１ｋＨｚである。

レーザ光源１０の周波数雑音を減少させるために、ループ２０はフィルタ３０の出力３４を用いる。それは、フィルタ３０に加えて、光検出器９０を含む。光検出器９０は、出力３４に伝送される光信号ＳＯ_３４のパワーを測定し、光信号ＳＯ_３４のパワーに比例する電気信号ＳＥ_９４を出力９４に生成する。光検出器９０は、この目的のために、出力３４に直接接続されている入力９２を含む。例えば、光検出器９０はフォトダイオードである。

この実施形態では、出力９４は、電気フィルタ９８及び増幅器９６を介してのみループ２０の出力２４に接続されている。

フィルタ９８は、信号ＳＥ_９４のＤＣ成分を除去又は減衰する少なくとも１つの阻止帯域を含む。従って、この阻止帯域は周波数０Ｈｚを含む。さらに、フィルタ９８は、光信号ＳＯ_３４においてループ７０によって生成された周波数成分の振幅を選択的に除去又は減衰することができる。具体的には、ループ７０はスペクトルＴ_２－６、従ってスペクトルＴ_２－４を移動させ、その結果、周波数ｖ_ｂは現在の周波数ｖ_０に等しいままである。ループ７０による周波数ｖ_ｂの移動は、周波数雑音によって引き起こされない光信号ＳＯ_３４のパワーにおける修正を生成する。周波数ｖ_ｂのこれらの移動は、周波数ｆ_ｃ７０より低い周波数で起こる。従って、ループ７０によって生成された周波数成分は、本質的に範囲［０Ｈｚ；ｆ_ｃ７０］に含まれる。この実施形態では、主にループ７０によって生成された信号ＳＯ_３４の周波数スペクトルの部分は、この範囲［０Ｈｚ；ｆ_ｃ７０］にわたって連続的に広がると考えられる。これらの条件下では、例示として、フィルタ９８はハイパス電気フィルタであり、その－３ｄＢカットオフ周波数ｆ_ｃ９８は周波数ｆ_ｃ７０以上である。一般に、周波数ｆ_ｃ９８は１メガヘルツ及び／又は周波数ｆ_ｂより低い。好ましくは、この周波数ｆ_ｃ９８は、ｆ_ｃ７０と１．３ｆ_ｃ７０との間、又はｆ_ｃ７０と１．１ｆ_ｃ７０との間に含まれる。ここで、フィルタ９８は、信号ＳＯ_３４においてループ７０によって生成された周波数成分を減衰させるために、出力９４と出力２４との間の増幅器９６の前に配置されている。

フィルタ９８のおかげで、ループ７０によって引き起こされる光検出器９０によって測定されるパワーの修正は、ループ２０によって補償されない。従って、ループ２０は、ループ７０の動作を無効にしない。さらに、ループ２０は、周波数雑音によって生成された信号ＳＯ_３４のパワースペクトルの部分が主に周波数ｆ_ｃ７０を超えて位置するため、幅Δｖ_ＳＬを減少させることができるままである。従って、フィルタ９８は、幅Δｖ_ＳＬが小さくなるのを妨げない。

増幅器９６は、フィルタ９８から出力された電気信号にゲインＧ２を乗算する。ここで、エッジ４８が立ち下がりエッジであると仮定すると、負のフィードバックを得るために、ゲインＧ２は正である。

ループ２０は、周波数範囲［ｆ_ｃ９８、ｆ_ｃ２０］において効果的であるように寸法決めされ、ここでｆ_ｃ２０はループ２０のカットオフ周波数である。典型的には、幅Δｖ_ＳＬを効果的に減少させるために、周波数ｆｃ２０は、Δｖ_ＳＬ０／２又はΔｖ_ＳＬ０以上になるように選択される。ここでΔｖ_ＳＬ０は、ループ２０がない場合のレーザ光源１０の線の幅Δｖ_ＳＬである。好ましくは、周波数ｆ_ｃ２０は１．２Δｖ_ＳＬ０／２又は１．２Δｖ_ＳＬ０以下になるように選択される。従って、周波数ｆ_ｃ２０は一般に０．５ＭＨｚと１０ＭＨｚ又は１２ＭＨｚの間に含まれる。ここで、幅Δｖ_ＳＬ０が５ＭＨｚであると考えられる場合、周波数ｆ_ｃ２０は例えば５ＭＨｚに等しくなるように選択される。

これらの条件下で、１ｋＨｚと５ＭＨｚとの間に含まれるレーザ光源１０の周波数雑音は、以下のメカニズムを介して打ち消される。周波数ｖ_ｂに対する周波数ｖ_０の増加は、光検出器９０によって受信される信号ＳＯ_３４の光パワーの減少をもたらす。従って、光検出器９０から出力される電流は減少する。入力１４に注入される注入電流も減少する。注入電流のこの減少は周波数ｖ_０の減少を生じ、それは周波数ｖ_ｂに接近することを可能にする。周波数ｖ_ｂに対して周波数ｖ_０が減少すると、光検出器９０によって受信される信号ＳＯ_３４の光パワーが増加する。従って、光検出器９０から出力される電流が増加する。注入電流もまた増加する。注入電流のこの増加は、レーザ周波数ｖ_０の増加を引き起こし、それは周波数ｖ_ｂに接近することを可能にする。

特に何もしなければ、周波数変調によって引き起こされる信号ＳＯ_ｍ６の少なくとも特定の周波数成分は、レーザ光源１０の周波数雑音と同じ理由でループ２０によって除去されるか又は大きく減衰される。具体的には、信号ＳＥ_ｍの基本周波数ｆ_ｂ、ここでは周波数３ｆ_ｂ、５ｆ_ｂ・・・等も周波数範囲［ｆ_ｃ９８、ｆ_ｃ２０］に含まれる。従って、それを回避するために何もしなければ、周波数ｆ_ｃ２０より低い周波数における信号ＳＥ_ｍの周波数成分は、ループ２０によって相殺されるので、周波数ｖ_ＳＬを変調することができない。

この実施形態では、周波数ｖ_０の変調と幅Δｖ_ＳＬの減少の両方を達成するために、信号ＳＥ_ｍがレーザ光源１０の周波数ｖ_ＳＬを変調するのと同じ方法で、エミッタ２は、フィルタ３０のスペクトルＴ_２－４、従ってスペクトルＴ_２－６を変調することができる変調器１００を備える。「同じ方法で」とは、周波数ｖ_ｂが、レーザ光源１０の周波数ｖ_ＳＬと同じ速度で、同じ振幅で、同時に移動することを意味する。

この目的のために、変調器１００は信号ＳＥ_ｍを受信する制御入力１０２を含む。入力１０２はエミッタ２の入力４に直接接続されている。変調器１００は以下を備える。
－電気制御信号ＳＥ_１０６に応答してフィルタ３０のスペクトルＴ_２－４及びＴ_２－６を動かすことができるアクチュエータ１０４。
－信号ＳＥ_ｍに基づいて、周波数ｖ_ＳＬが移動されるのと同じ方法で、スペクトルＴ_２－４及びＴ_２－６を移動させることを可能にする信号ＳＥ_１０６を生成することができる制御回路１０６。

例えば、アクチュエータ１０４は、リング６０の一部に形成されたｐ－ｎジャンクションと、このｐ－ｎジャンクションによって電荷キャリア密度レベルを変化させることができる電極とを含む。ｐ－ｎジャンクションによる電荷キャリア密度レベルの変化は、リング６０の屈折率を急速に変化させることを可能にし、従ってスペクトルＴ_２－４及びＴ_２－６を急速に移動させることを可能にする。この技術は、例えば以下の記事に記載されている。
Giovanni Beninca de Farias et al. “Up to 64-QAM Modulation of a Silicon-Ring-Resonator-Modulator”, OSA 2014.
従って、当業者は、アクチュエータ１０４及び回路１０６を製造することができるであろう。従って、前記アクチュエータ及び回路は、ここでは詳細には説明されない。

ここで、ループ７０と同じように、変調器１００はスペクトルＴ_２－４とＴ_２－６を同時に移動させる。

周波数ｖ_ｂは周波数ｖ_ＳＬと同じ方法で変調されるので、ループ２０は周波数変調によって引き起こされる周波数ｖ_ＳＬの変動を除去しない。従って、エミッタ２は同時に周波数ｖ_ＳＬを変調し、幅Δｖ_ＳＬ恒久的に減少させることができる。

好ましくは、エミッタ２のコンパクト性をさらに増大させ、同時にその振動に対する感度を減少させるために、エミッタ２の前述の光学部品の全てがここでは同じ基板上に製造される。例えば、これらの光学部品は、フォトニック部品をシリコン上に製造するために使用されるものと同じ従来の製造プロセスを使用して製造される。従って、レーザ光源１０、フィルタ３０及び光検出器７６及び９０は同じチップ又はダイに一体化されている。例えば、使用される製造プロセスは、以下の記事に記載されているものである。
S. Menezo et al: “Advances on III-V on Silicon DBR and DFB Lasers for WDM Optical Interconnects and Associated Heterogeneous Integration 200mm-Wafer-Scale Technology”, Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICs), 2014 IEEE

図５は、ループ２０がループ１３２によって置き換えられていることを除いて、エミッタ２と同一であるエミッタ１３０を示す。ループ１３２は、ループ１３２が信号ＳＯ３４の光パワーのＤＣ成分を除去し、周波数雑音の寄与のみを保存するための他の構成要素を含むことを除いて、ループ２０と同一である。さらに、幅Δｖ_ＳＬをもたらす周波数雑音が存在するとき、同時にレーザ光源の線の強度を周波数ｖ_ＳＬで変化させる強度雑音が存在する。さらに、レーザ光源の周波数が変調されると、その光強度の残留変調が存在する。何もしなければ、この強度雑音及びレーザ強度の残留変調は注入電流の大きさを変更し、注入電流のこの変更は幅Δｖ_ＳＬの減少に寄与しない。この実施形態では、ループ１３２はさらに、強度雑音及び残留強度変調を減衰させるか、さらには除去するように設計されている。

この目的のために、ループ１３２は、レーザ光パワー、強度雑音及び残留強度変調を表す電気的基準信号ＳＥ_１４０を供給する構成要素１３６を含む。この構成要素１３６は、信号ＳＯ_ｍ２０を受信するために入力２２に接続されている入力１３８と、電気信号ＳＥ_１４０が放出される出力１４０とを備える。信号ＳＥ_１４０の大きさは、レーザ線の出力、その強度雑音及び信号ＳＥ_ｍ２０の影響下での強度の残留変調に依存し、好ましくはそれに等しい。例えば、構成要素１３６は、この目的のために以下を含む。
－可変光減衰器１４２又はＶＯＡ。
－光検出器１４４。

減衰器１４２は、信号ＳＯ_ｍ２０のパワーを減衰させる。それは、信号ＳＯ_ｍ２０を受信するために入力１３８に直接接続されている入力を含む。入力１３８は、信号ＳＯ_ｍ２０がフィルタ３０を通過する前の点で入力２２に接続されている。ここで、従来、光信号ＳＯ_３４のパワーは、入力３２によって受信される光信号ＳＯ_ｍ２０のパワーに対して減衰していることを思い出されたい。

減衰器１４２はまた、出力１４６を含み、そこからパワーが減衰された減衰光信号ＳＯ_１４６が放出される。ここで、減衰器１４２は、減衰器１４２の減衰係数がフィルタ３０の減衰係数と等しくなるように調整される。光学部品の減衰係数は、ここでは、この光学部品から出力される光信号の測定されたパワーを同じ光学部品に入力された光信号の測定されたパワーで除算したものに等しいと定義される。

出力１４６は、光検出器１４４の入力１４８に接続されている。光検出器１４４は、信号ＳＯ_１４６のパワーを、上述した「信号ＳＥ_１４０」と呼ばれる電気信号に変換する。信号ＳＥ_１４０は、出力１４０を介して放出される。信号ＳＥ_１４０は、信号ＳＥ_９４とは異なり、フィルタ３０の周波数ｖ_ｂの変動とは無関係である。言い換えれば、信号ＳＥ_９４は、信号ＳＥ_１４０と等しい電気信号と、レーザ光源の周波数雑音及びループ７０に関連する変動に依存する電気信号との和である。

この実施形態では、フィルタ９８はフィルタ１５４によって置き換えられている。フィルタ１５４は、ループ７０によって生成される誘導電流の周波数成分の振幅のみを除去又は減衰させる。例えば、フィルタ１５４は、フィルタ９８とは異なり、生成された誘導電流のＤＣ成分を必ずしもほとんど減衰又は減衰させない。この実施形態では、ＤＣ成分は、後述する減算器によって除去される。

この目的のために、例えば、フィルタ１５４は、阻止帯域によって互いに分離されているローパス通過帯域とハイパス通過帯域とを含む。阻止帯域内では、生成された注入電流の周波数成分の減衰は－３ｄＢよりも大きい。例えば、ハイパス通過帯域は、フィルタ９８の通過帯域と同一である。ローパス通過帯域は、１００Ｈｚ又は５０Ｈｚより低い－３ｄＢカットオフ周波数を有する。

出力１４０及びフィルタ１５４の出力は減算器１５０のそれぞれの入力に接続されている。

減算器１５０は、光検出器１４４によって生成された電流の大きさをフィルタ１５４によって生成された電流の大きさから減算し、その大きさがこの減算の結果である注入電流を出力１５２から放出する。出力１５２は増幅器９６を介してループ１３２の出力２４に接続されている。このように構成された注入電流はレーザ光源の周波数雑音を補償するのみである。

図６は、フィードバックループが周波数ｖ_ＳＬの変調によって生成された周波数成分を補償するのを防ぐために上記以外の方法を実施するエミッタ２００を示す。より正確には、この実施形態で実施される方法は、電気フィルタを使用して、周波数ｖ_ＳＬの変調によって引き起こされる生成された注入電流の周波数成分の振幅を選択的に除去又は減衰することからなる。

ここで、エミッタ２００は、ループ２０がループ２０２に置き換えられ、変調器１００が省略されていることを除いて、エミッタ２と同一である。ループ２０２は、フィルタ９８が電気フィルタ２０４によって置き換えられていることを除いて、ループ２０と同一である。

フィルタ２０４は、基本周波数ｆ_ｂ及び信号ＳＥ_ｍの高調波において注入電流の周波数成分の振幅を選択的に減衰させるように設計されている。図４を参照して説明した信号ＳＥ_ｍの特定の場合には、信号ＳＥ_ｍの高調波は基本周波数ｆ_ｂの奇数の整数倍（uneven integer multiples）である。従って、フィルタ２０４はくし形フィルタである。フィルタ２０４の透過スペクトル２０６を図７に示す。

図７において、ｘ軸はヘルツで目盛りがつけられており、ｙ軸はフィルタ２０４の入力と出力との間のパワーの伝達比を表している。スペクトル２０６は最小値Ｔ_{ｍｉｎ２０４}と最大値Ｔ_{ｍａｘ２０４}との間で変化する。図７において、スペクトル２０６を終了させる破線は、このスペクトルの始まりのみが示されていることを示す。スペクトル２０６は、阻止帯域２１０_ｉによって互いに離間している多数の通過帯域２０８_ｉを含む。インデックスｉは順番を示す番号である。阻止帯域２１０_ｉの内部では、電気信号の減衰は－３ｄＢより高い。阻止帯域２１０_ｉはそれぞれ、基本周波数ｆ_ｂの奇数の整数倍（uneven integer multiple）を中心とする。例えば、各阻止帯域２１０_ｉは、０．８（２ｋ＋１）ｆ_ｂと１．２（２ｋ＋１）ｆ_ｂの間、好ましくは０．９（２ｋ＋１）ｆ_ｂと１．１（２ｋ＋１）ｆ_ｂの間に含まれる。ここで、ｋは、ｉ－１に等しい整数である。

ここで、フィルタ２０４は、さらに、フィルタ９８と同じ役割を果たすように設計されている。この目的のために、スペクトル２０６は、０Ｈｚと周波数ｆ_ｃ７０以上のカットオフ周波数との間に広がる阻止帯域２１２をさらに含む。

この実施形態では、周波数ｖ_ＳＬの変調によって生成された周波数成分は、ループ２０２によって生成された注入電流から除去されるので、このループ２０２はこの変調を補償しない。従って、この実施形態はまた、周波数ｖ_ＳＬを変調することを可能にし、同時に周波数ｖ_ＳＬにおける線の幅Δｖ_ＳＬを永続的に減少させる。

レーザ光源はＤＢＲレーザ光源でもよいがＤＦＢ（分布フィードバック）レーザ光源でもよい。これら２つのレーザ光源は単一の光出力のみを有し得る。図８は、単一の光出力、すなわちここでは出力１６のみを含むこのようなレーザ光源２５０を示す。このレーザ光源２５０は、同じ入力１２及び１４を含む。この場合、ここに記載のエミッタのいずれかにおいてレーザ光源１０の代わりにレーザ光源２５０を使用するために、光パワースプリッタ２５２がレーザ光源２５０の出力１６に接続される。スプリッタ２５０は、出力１６から放出された光信号ＳＯ_ｍ１６を同一であるが任意には異なるパワーの２つの光信号に分割する。これらの光信号の一方は、出力２５４によって放出され、他方は、スプリッタ２５２の出力２５６によって放出される。出力２５４及び２５６によって放出された光信号間のパワー比は、要件に応じて、０．０００１～０．９９９９となるように選択される。例えば、パワー比は、信号ＳＯ_ｍ６及び信号ＳＯ_ｍ２０について説明したものと同じである。従って、レーザ光源２５０及び分周器２５２がレーザ光源１０を置き換えるとき、フィードバックループの入力２２に接続されるのは出力２５６である。

レーザ光源の変形例：

ここに記載されたすべては、ここに記載された注入電流のような電流を用いて、その周波数を変調することが可能である限り、ＤＢＲ又はＤＦＢレーザ光源以外の半導体レーザ光源に適用可能である。例えば、レーザ光源は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であり得る。

入力１２及び１４は、これまで、レーザ光源の別々の入力として説明された。しかしながら、これらの入力１２及び１４は、信号ＳＥ_ｍ及び生成された注入電流が同じ入力を介してレーザ光源に注入されるように併合することができる。この場合、エミッタは、例えば、この合計の結果がレーザ光源の入力に注入される前に、生成された注入電流を信号ＳＥ_ｍに加えることができる加算器を備える。

他の実施形態では、信号ＳＯ_ｍ２０のパワーは信号ＳＯ_ｍ６のパワーより高い。例えば、信号ＳＯ_ｍ２０のパワーは信号ＳＯ_ｍ６のパワーの５倍又は１０倍高い。これにより、幅Δｖ_ＳＬをさらに小さくすることができる。より一般的には、信号ＳＯ_ｍ６とＳＯ_ｍ２０との間のパワー比は、要件に応じて０．０００１から０．９９９９の間になるように選択される。

自動制御ループの変形例：

アクチュエータ７２の他の実施形態も可能である。例えば、他の技術は、リング６０を形成する導波路内の電荷キャリア密度、従って導波路の屈折率を修正することにある。この技術は、例えば以下の記事に記載されている。
Giovanni Beninca de Farias et al. “Up to 64-QAM Modulation of a Silicon-Ring-Resonator-Modulator”, OSA 2014

他の変形例では、ループ７０は、アクチュエータ７２ではなく変調器１００と同じアクチュエータを使用する。この場合、変調器１００は、この合計の結果をアクチュエータ１０４の入力に送信する前に、回路８２及び１０６によってそれぞれ生成された電気信号を加算する加算器又は増幅器加算器（amplifier-summer）を含む。この場合、アクチュエータ７２は省略されてもよい。

ループ７０は、フィルタ３０の立ち上がりエッジの代わりに立ち下がりエッジを使用してフィルタリングされた光信号を用いて動作することができる。この場合、ループ７０は、光検出器７６によって測定された電気信号を反転するインバータをさらに含む。

ループ７０は、フィルタ３０とは独立した追加の光学フィルタを使用して、そのパワーが周波数ｖ_ｂとｖ_０との間の差を表す光信号を生成することができる。例えば、この追加のフィルタはフィルタ３０と同一であり、出力１８に並列に接続されている。この場合、ループ７０はフィルタ３０の出力３６に接続されておらず、この追加のフィルタの出力に接続されている。追加のフィルタは、アクチュエータ７２と同一の追加のアクチュエータに関連付けられている。回路８２によって生成された信号ＳＥ_７４は、アクチュエータ７２の入力７４と追加のアクチュエータの制御入力の両方に送信される。

変形として、光検出器７６は、出力３６に接続されるのではなく、フィルタ３０の出力３４に接続される。この場合、例えば、テーブルＴ_８２はそれに応じて修正されなければならない。具体的には、信号ＳＯ_３４と信号ＳＯ_３６とは相補的である。通常、信号ＳＯ_３６は信号ＳＯ_３４の反転信号である。従って、ループ７０を入力信号のこの反転に適応させることが必要である。

フィードバックループの変形例：

ループ２０は、その周波数ｆ_ｃ２０が幅Δｖ_ＳＬ０よりも低くなるように寸法設定することができる。

変形例として、光信号ＳＯ_３４を得るために光学フィルタ３０の立ち下がりエッジを使用する代わりに、光学フィルタの立ち上がりエッジが使用される。この場合、例えば、負のフィードバックを得るために、フィードバックループは、光検出器９０によって測定された電気信号の符号を反転する電気インバータをさらに含む。例えば、この目的のために、増幅器９６は増幅器反転器（amplifier-inverter）によって置き換えられる。

フィルタ９８、１５４、又は２０４は、フィードバックループ内の他の場所に配置することができる。例えば、増幅器９６の後に配置することができる。

各電気フィルタは、単一の電気フィルタ又は直列に接続された複数の電気フィルタから構成することができる。

ループ７０の実施形態に応じて、このループ７０によって主に生成される信号ＳＯ_３４のパワースペクトルの部分は、分離されて０Ｈｚとｆ_ｃ７０との間に含まれる１つの線又は一連の線の形態をとり得る。ループ７０によって生成されるスペクトルの部分の基本成分はＦ_ｌｏｃｋと表され、スペクトルのこの部分の１つより高い次数の高調波はｋＦ_ｌｏｃｋと表される。ここで、ｋは次数を示す１より厳密に高い整数である。この場合、フィルタ９８は、通過帯域によって互いに隔てられている少なくとも第１及び第２阻止帯域を含む、くし形フィルタによって置き換えられてもよい。第１阻止帯域は周波数０Ｈｚを含み、第２阻止帯域は周波数Ｆ_ｌｏｃｋを含む。このくし形フィルタはさらに、特定の高調波ｋＦ_ｌｏｃｋを中心とする追加の阻止帯域を含むことができる。同じ場合、同様に、フィルタ１５４も、第１阻止帯域が省略され得ることを除いて、同じくし形フィルタと置き換えられ得る。この場合もやはり、阻止帯域２１２は、０Ｈｚ及びＦ_ｌｏｃｋを中心とし、任意に、複数の高調波ｋＦ_ｌｏｃｋを中心とする複数の別々の阻止帯域で置き換えることができる。

フィルタ２０４の単純化された変形例では、阻止帯域２１０_１を除いて、他の阻止帯域２１０_ｉを省略することができる。具体的には、基本周波数以外の、高調波における信号ＳＥ_ｍのスペクトルの周波数成分の振幅は、一般的にはるかに低い。従って、ループ２０によるそれらの除去は必ずしも問題ではない。

自動制御とフィードバックループに共通の変形例：

光学フィルタの他の実施形態も可能である。例えば、光学フィルタは、リング共振器ベースフィルタ以外の形態をとってもよい。従って、例示として、フィルタ３０は、グレーティング支援型反方向性結合器（grating-assisted contra-directional coupler：ＧＡＣＣ）として知られているタイプのフィルタに置き換えることができる。そのようなＧＡＣＣフィルタは当業者にはよく知られている。それらは、例えば次の論文に記載されている。
Wei Shi, et al.: “Silicon photonic grating-assisted, contra-directional couplers” Vol. 21, No. 3, OPTICS EXPRESS 3633, 11/02/2013
ＧＡＣＣフィルタの入力及び出力は、フィルタ３０について説明したものと同じ名前を有し、同じ方法で使用される。

他の実施形態では、フィルタ３０は複数のリングを適用したフィルタによって置き換えられる。複数のリングを含むそのようなフィルタは、次の論文に記載されている。
Mattia Mancinelli, et al.: “Optical characterization of a SCISSOR device”, Vol. 19, No. 14, Optics EXPRESS 13664, 4/07/2011
また、使用されるポートは、フィルタ３０について説明したものと同じ名前を有し、同じ方法で使用される。

通過帯域が単一の立ち上がりエッジ又は単一の立ち下がりエッジを含む光学フィルタを用いることも可能である。例えば、この場合、光学フィルタはハイパス又はローパス光学フィルタである。単一の立ち上がり又は立ち下がりエッジのみであることを除いて、エミッタは上記のように動作する。

変形例として、動作点は、透過スペクトルのエッジの傾きの絶対値が最大になる点に対応しない。例えば、動作点は異なるように選択され、傾きが最大ではない立ち上がり又は立ち下がりエッジの他の点に対応する。他の変形例として、動作点が立ち上がり又は立ち下がりエッジの変曲点に対応する必要はない。

エミッタ１３０の場合で説明したように、信号ＳＯ_３４のＤＣ成分、強度雑音及び残留強度変調を除去することは、ここで説明する他のすべての実施形態で実施することができる。

図６を参照して説明した実施形態は、変調器１００を備える他の実施形態のいずれとも組み合わせることができる。この場合、得られた実施形態は、変調器１００及びフィルタ２０４の両方を用いて基本周波数ｆ_ｂの整数倍で生成された誘導電流の周波数成分を除去する。

他の変形例：

変形例として、エミッタ２は、入力４と、それ自体が信号ＳＥ_ｍを受信することも意図されている追加の入力とを備える。この場合、例えば、レーザ光源１０の入力１２は入力４にのみ接続され、変調器１００の入力１０２はこの追加の入力にのみ接続される。このエミッタが正しく動作するために、電気信号ＳＥ_ｍは入力４と同時にこの追加の入力に伝送される。

実施形態は、周波数変調された光信号のエミッタの特定の場合において説明された。しかしながら、ここで説明したことは全て、周波数変調されていない光信号のエミッタの場合にも当てはまる。周波数ｖ_ＳＬが変調されていない場合、変調器１００及びフィルタ２０４の阻止帯域２１０_ｉを省略することができる。周波数ｖ_ＳＬが変調されていない場合、ループ７０を間欠的にのみ動作させることが可能である。例えば、ループ７０はエミッタの初期化段階中にのみ作動される。その後、ループ７０がオフにされる。それがオフにされると、それはもはや光学フィルタ３０に作用しない。

構成要素１３６及び減算器１５０は、ループ７０とは無関係に幅Δｖ_ＳＬを減少させるように設計されたフィードバックループにおいて実現され得る。例えば、この構成要素１３６及びこの減算器１５０は、図５のものと同一であるが、ループ７０は省略されているエミッタにおいて実施され得る。これは、例えば、レーザ光源１０及びフィルタ３０の温度が、それを一定に保つ冷却回路によって安定化される場合に可能である。ループ７０が省略される場合、フィードバックループが、このループ７０によって生成された周波数成分を選択的に減衰又は除去するフィルタを備える必要はない。

フィルタ２０４及び／又は変調器１００は、ループ７０とは無関係に実施されても得る。例えば、ここに記載のすべての実施形態において、ループ７０は省略されて得る。上述したように、これは、フィルタ３０に影響を及ぼす遅い摂動が無視できる場合に全く可能である。

記載された実施形態の利点：

ループ７０を用いて、温度変化又は振動などの遅い摂動による周波数ｖ_ｂとｖ_０との間の差を補償することにより、これらの摂動を減衰させるためのより複雑で大きな手段に頼ることなくエミッタの動作を安定化させることができる。例えば、光学フィルタの温度をレーザ光源の温度と等しく保つために冷却器を使用する必要はない。

さらに、通過帯域が周波数ｖ_０上に位置するエッジを含む光学フィルタを用いるという事実は、一方のアームの長さが６０ｍであるマッハツェンダ格子よりもはるかにコンパクトな光学要素を用いて、周波数ｖ_ｂとｖ_０との間の差を表す物理量を抽出することを可能にする。

所与のフィルタを用いて、注入電流からＤＣ成分及び周波数ｆ_ｃ７０以下の周波数成分を除去するという事実は、エミッタの製造を単純化することを可能にする。

パワーが光検出器７６及び９０によってそれぞれ測定される光信号を生成するために同じフィルタ３０を用いるという事実は、エミッタの構成要素の数を制限する。

変調器１００及び／又は電気フィルタ２０４を用いることによって、周波数変調によって生成された周波数成分を生成された注入電流から引き出すことが可能になる。従って、フィードバックループは、相殺されず、信号ＳＥ_ｍによって引き起こされる周波数ｖ_ＳＬの変調を補償しない。従って、周波数ｖ_ＳＬを変調しながら幅Δｖ_ＳＬを減少させることが可能である。さらに、これは、信号ＳＥ_ｍの基本周波数がフィードバックループのカットオフ周波数ｆ_ｃ２０より低い場合でも機能する。

リング共振器を使用すると、エミッタの大部分をさらに制限することができる。具体的には、リング共振器は、同等の性能を提供するにもかかわらず、例えばＧＡＣＣフィルタよりも小さい。

構成要素１３６及び減算器１５０を用いることによって、その大きさが、周波数雑音と並列に存在しがちな、強度雑音及び残留強度変調とは実質的に無関係である注入電流を生成することが可能になる。これはエミッタの動作を改善し、特に幅Δｖ_ＳＬをさらに減少させることを可能にする。

傾きの絶対値が最大となる光学フィルタのエッジの点を動作点として選択することにより、ループ２０及び７０の感度を高めることができる。

Claims (14)

1. 単色光信号のエミッタ（２；１３０；２００）であって、
   該エミッタは、
   －周波数ｖＳＬで光信号を放出することができる半導体レーザ光源（１０；２５０）と、
   －光信号の線幅を減少させることができる注入電流を生成することができるフィードバックループ（２０；１３２；２０２）と、
   通過帯域を含む透過スペクトルを有する光学フィルタ（３０）と、
   を備え、
   該レーザ光源は、周波数ｖＳＬを変更することができる注入電流を受信するための少なくとも１つの制御入力（１４）と、光信号が放出される少なくとも１つの出力（１８）とを備え、
   該レーザ光源は、注入電流がない場合に周波数ｖ０で光信号を放出し、
   該フィードバックループは、一方では前記レーザ光源の出力（１８）に接続され、他方では生成された注入電流を前記レーザ光源に注入するために前記レーザ光源の制御入力（１４）に接続され、
   該光学フィルタは、光信号を受信するために前記レーザ光源の出力（１８）に接続される入力（３２）と、注入電流が生成されることに基づいてフィルタリングされた光信号が放出される出力（３４）を備え、
   該通過帯域は、透過スペクトルにおいて、少なくとも一方の側で、周波数ｖ０を含む周波数範囲にわたって連続的に変化する立ち上がり又は立ち下がりエッジ（４２、４８）によって境界が定められ、
   該エッジは、前記エッジに沿って予め設定された位置にあり、周波数範囲に含まれる周波数ｖｂに対応する動作点（４３、４９）を含み、
   －前記エミッタは、前記フィードバックループ（２０；１３２；２０２）に加えて、周波数ｖｂを周波数ｖ０に自動的に制御するための自動制御ループ（７０）を備え、
   －前記フィードバックループ（２０；１３２；２０２）は、生成された注入電流において、前記自動制御ループ（７０）により生成された周波数成分の振幅を選択的に減衰させることができる電気フィルタ（９８；１５４；２０４）を含むことを特徴とする、
   エミッタ。
2. 前記電気フィルタ（９８；２０４）はまた、電気信号のＤＣ成分を減衰させることができ、電気信号のＤＣ成分の減衰は－３ｄＢより高い、
   請求項１に記載のエミッタ。
3. 前記電気フィルタ（９８；１５４；２０４）は、その内部で電気信号の減衰が－３ｄＢよりも高い阻止帯域（２１２）を有し、
   該阻止帯域は低周波数から高周波数まで連続的に広がり、
   低周波数は０Ｈｚに等しいか１００Ｈｚ未満であり、高周波数は範囲［ｆｃ７０；１．３ｆｃ７０］に含まれ、
   ここで、ｆｃ７０は前記自動制御ループ（７０）の－３ｄＢカットオフ周波数である、
   請求項１、２のいずれか１項に記載のエミッタ。
4. 前記電気フィルタは、その内部で電気信号の減衰が－３ｄＢよりも高い阻止帯域を有し、
   該阻止帯域は低周波数から高周波数まで連続的に広がり、
   低周波数は範囲［０．７Ｆｌｏｃｋ；０．９８Ｆｌｏｃｋ］に含まれ、
   高周波数は範囲［１．０２Ｆｌｏｃｋ；１．３Ｆｌｏｃｋ］の範囲内に含まれ、
   ここで、Ｆｌｏｃｋは、前記自動制御ループによって生成されるフィルタリングされた光信号のスペクトルのその部分の基本周波数である、
   請求項１、２のいずれか１項に記載のエミッタ。
5. 前記自動制御ループ（７０）は、
   制御入力（７４）を含むアクチュエータ（７２）と、光検出器と、制御回路とを含み、
   該アクチュエータ（７２）は、その制御入力（７４）によって受信された制御信号に応じて、前記光学フィルタの前記通過帯域の前記エッジ（４８）の移動を引き起こすことができ、
   該光検出器は、周波数ｖｂとｖ０との間の差を表す電気信号を生成することができ、
   該制御回路は、周波数ｖｂとｖ０との間の差を表す電気信号に基づいて、前記アクチュエータ（７２）の制御入力に、前記光学フィルタの前記通過帯域の前記エッジ（４８）の移動を誘導する制御信号を生成することができ、周波数ｖｂとｖ０との間の差を減少させる、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のエミッタ。
6. 前記光検出器（７６）は、周波数ｖｂとｖ０との間の差を表す電気信号を生成するように前記光学フィルタ（３０）の同じ出力（３４）又は他の出力（３６）に接続される、
   請求項５に記載のエミッタ。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のエミッタ（２；１３０；２００）であって、
   光信号の周波数を変調することがさらに可能であり、
   －前記レーザ光源（１０；２５０）は電気変調信号を受信することができ、それに応答して、受信した電気変調信号に応じて光信号の周波数を移動させることができ、
   ・前記エミッタは、さらに、電気変調信号を受信するように意図された制御入力（１０２）を含む変調器（１００）を含み、該変調器は、その制御入力（１０２）によって受信された電気的変調信号が前記レーザ光源（１０； ２５０）によって受信された電気変調信号と同一であるときに、光信号の周波数ｖＳＬに適用される移動と同一である、前記光学フィルタ（３０）の前記通過帯域の前記エッジ（４８）の移動を誘発することができるか、又は、
   ・前記電気フィルタ（２０４）は、生成された注入電流において、少なくとも周波数ｆｂにおける周波数成分の振幅を選択的に減衰させることができ、ここで、周波数ｆｂは前記電気変調信号の基本周波数である、
   エミッタ。
8. 前記電気フィルタ（２０４）は、電気信号の減衰が－３ｄＢよりも大きい阻止帯域（２１０ｉ）によって互いに離間した複数の通過帯域（２０８ｉ）を有するくし形フィルタを含み、これらの阻止帯域のそれぞれは、周波数ｆｂのそれぞれの整数倍を含む、
   請求項７に記載のエミッタ。
9. 前記光学フィルタ（３０）がリング共振器を含む、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のエミッタ。
10. 予め設定された動作点（４９）が、前記エッジ（４８）の傾きの絶対値が最大となる透過スペクトルの前記エッジ（４８）の点である、
    請求項１から９のいずれか１項に記載のエミッタ。
11. 前記フィードバックループ（１３２）は、
    －前記光学フィルタによってフィルタリングされる前の光信号のパワーを表す、「基準信号」と呼ばれる電気信号を生成することができる構成要素（１３６）と、
    －生成された注入電流から該基準電気信号を減算することができる減算器（１５０）と、
    を備え、
    該構成要素（１３６）は、パワー減衰器（１４２）と、光検出器（１４４）とを含み、
    ・パワー減衰器（１４２）は、
    －前記光学フィルタ（３０）の上流の前記レーザ光源の出力に接続された入力（１３８）と、
    －パワー減衰係数の範囲内で、前記入力（１３８）によって受信された信号と同一の光信号を送出する出力（１４６）とを備え、
    前記減衰器の該パワー減衰係数は、前記光学フィルタの減衰係数に等しく、
    ・該光検出器（１４４）は、前記減衰器の出力に接続された入力（１４８）と、前記減衰器の出力から送出された減衰された光信号に基づいて得られた基準電気信号を放出する出力（１４０）を含む、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載のエミッタ。
12. 前記透過スペクトルにおいて、前記光学フィルタの前記通過帯域の前記エッジ（４８）は立ち下がりエッジである、
    請求項１～１１のいずれか１項に記載のエミッタ。
13. 前記フィードバックループは、フィルタリングされた光信号を、該フィルタリングされた光信号のパワーに比例し、それに基づいて注入電流が生成される測定電気信号に変換することができる光検出器（９０）を備え、
    該光検出器は、フィルタリングされた光信号を受信するために前記光学フィルタ（３０）の出力（３４）に接続され、前記測定電気信号を放出する出力（９４）を備える、
    請求項１～１２のいずれか１項に記載のエミッタ。
14. 前記レーザ光源（１０）と前記光学フィルタ（３０）とが同一基板内に製造され、一体化されていることを特徴とする
    請求項１から１３のいずれか一項に記載のエミッタ。

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