JPH01128584A - 半導体レーザの発振周波数安定化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｍ立■工且１ 本発明は、半導体レーザの発振周波数を安定化させる方
法に関する。

１λ立且韮 従来、半導体レーザから得られる発振光の一部でなる発
射光から、半導体レーザと相対的に位置決めされている
鏡を用いて、反射光を、帰還光としてＩＦｌ、その帰還
光を半導体レーザに帰還させる、という光帰遠形の半導
体レー量アの発振周波数安定化法が提案されている。

このような半導体レーザの発振周波数安定化。

法によれば、半導体レーザ内で、発振光と帰遷光とが干
渉することによって、半導体レー（ｆの発振周波数が変
化するという機ｆｆ４で、半導体レーザの発振周波数を
安定化させる。

また、従来、半導体レーＩｆから得られる・発振光の一
部でなる出射光から、光の周波数に応じた反射率または
透過率を呈する光学フィルタを用いて、出射光の周波数
に応じた充足を有する光を（り、その光から、光電変換
器を用いて、出射光の周波数に応じた直を有する制御電
圧または制御電流を得、その制御電圧または制υＯ電流
によって、半導体レーザを作動させる電流を制御させ、
ぞれによって、半導体レーザの発振周波数を安定化さけ
る、という電流帰還形の半導体レーザの発振周波数安定
化法も提案されている。

、　が　゛しようとする問題点 しかしながら、上述した従来の光帰還形の半導体レーザ
の発振周波数安定化法の場合、半導体レーザと、帰還光
を得るために用いている鏡との相対位置が、例えば、鏡
の様械的振動などによって変化した場合、帰還光と出射
光との相対位相が変化するため、半導体レーザの発振周
波数が比較的速い速度で変化する場合、半導体レーザの
発振周波数を安定化することができなくなり、このため
、半導体レーザの発振光のスペクトル線幅が広くなった
りする、という欠点を右していた。

また、上述した電流帰還形の半導体レーザの発振周波数
安定化法の場合、半導体レーザの発振周波数を安定化さ
けるために、光学系の外、電気系を必要とし、また、半
導体レーザの発振周波数を安定さＵるための電気系を含
んだ系で異常発振が生ずるおそれがある、という欠点を
有していた。

間　、Ｊを解決するための手段 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な半導体
レーザの発振周波数安定化法を提案Ｕんとするものであ
る。

本発明による半導体レーザの発振周波数安定化法によれ
ば、半導体レーザから得られる発振光の一部でなる出射
光から、光の周波数に応じた反ｑ寸率または透過率を呈
する光学フィルタと、偏光回転子とを用いて、上記出射
光の周波数に応じた光昂を有し且つ上記出射光に対して
９０°回転している偏光角を有する帰還光をｉ＋７、そ
の帰還光を、上記半導体レーザに帰還させる。

Ｌ皿羞」 このような、本発明による半導体レーデの発振周波数安
定化法によれば、帰還光が出射光に対して９０°回転し
ている偏光角を有しているので、従来の光帰還形の半導
体レーザの発振周波数安定化法のような、半導体レーザ
内において、発振光と帰還光とが干渉することによって
、半導体レーザの発振周波数が安定化される、という機
構をとらず、半導体レーザ内において、帰還光の光量の
変化に応じて、半導体レーザを構成している活性層のキ
ャリア密度が変化し、これに応じて、半導体レーザの活
性層の屈折率が変化し、このため、半導体レーｆの発振
周波数が変化するという機構をとって、半導体レーザの
発振周波数を安定化させる。

また、このため、たとえ、半導体レープと光学フィルタ
との相対位置が、例えば、光学フィルタの振動によって
変化しても、それに依存することなしに、半導体レーザ
の発振周波数を安定化させることができ、このため、半
導体レージの発振光のスペクトル線幅が広くなったりし
ない。

さらに、半導体レーザの発振周波数を安定化ざＵｏるた
めに電気系を必要とせず、また、このため、その電気系
を含んだ系で異常発振が生ずる、というおそれも有しな
い。

実施例１ 次に、第１図を伴って本発明による半導体レープの発掘
周波数安定化法の第１の実施例を述べよう。

第１図に示す本発明による半導体レーザの発振周波数安
定化法においては、半導体レー＋ｆ１から冑られる発振
光の一部でなる出射光Ｌ１を光学レンズ２を介して、偏
光回転子３に通し、出射光Ｌ１に対して４５°回転して
いる偏光角を有する光Ｌ２を得る。

次で、その先Ｌ２を、光の周波数に応じた反射率を呈す
る光学フィルタ４に入射さヒ、その光学フィルタ４から
、出射光Ｌ１の周波数に応じた光ωを有し且つ出射光Ｌ
１に対して４５゜回転している偏光角を有する光Ｌ〜３
を１ｑる。

この場合、光学フィルタ４として、第２図に承りような
、光の周波数に対する反射率の特性に、周波数が高くな
るに従い反射率が大きくなる関係を表している傾斜部を
有し、そして、その傾斜部のほぼ中央位置の周波数「、
またはｆ。が、出射光Ｌ１の予定の周波数とほぼ等しい
、というそれ自体は公知の７アプリベロエタロンを用い
１ｑる。光学フィルタ４として、このようなファブリペ
ロエタロンを用いる場合、光Ｌ３は、出射光Ｌ１の周波
数が予定の周波数から低い方に変化した場合、その変化
１に応じて光ｍが予定の光量から低い方に変化している
ものとして得られる。

次で、このように光学フィルタ４から得られる光Ｌ３を
、再度偏向回転子３に通し、出射光Ｌ１の周波数に応じ
た光量を有し且つ出射光Ｌ１に対して９０’回転してい
る光を、帰還光Ｌ４として得る。

次で、その帰還光［４を、半導体レーザ１に帰還させる
。

しかるときは、半導体レーザ１を構成している活性層の
キャリア密度が、１Ｉｉｉ）還元Ｌ４の光量が予定の光
量から低下する方向に変化する場合、予定のキャリア密
度から増加する方向に変化するという関係で、予定のキ
ャリア密度から変化し、これに応じて半導体レーザの活
性層の屈折率が、活性層のキャリア密度が予定のキャリ
ア密度から増加する方向に変化する場合、予定の屈折率
から低下する方向に変化する関係で、予定の屈折率から
変化し、このため、半導体レーザの発振周波数が、活性
層の屈折率が予定の屈折率から低下する方向に変化する
場合、予定の発振周波数から高くなる方向に変化する関
係で、変化する、という機構をとって、半尋体し−１１
の発振周波数を安定化させる。

以上が本発明による半導体レー１１の発振周波数安定化
法の第１の実施例である。

このような本発明による半導体レーザの発振周波数安定
化法によれば、帰還光Ｌ４が、出射光Ｌ１に対して９０
’回転している偏光角を有しているので、従来の光帰還
形の半導体レーザの発振周波数安定化法の場合のような
、半導体レーザ１内において、発振光と帰還光とが干渉
することによって、半導体レーザの発振周波数が安定化
される、という機構をとらず、半導体レーザ１内におい
て、帰還光Ｌ４の光ｍの変化に応じて、半導体レーザ１
を構成している活性層のキャリア密度が変化し、これに
応じて、半導体レーザの活性層の屈折率が変化し、この
ため、半導体レーザの発振周波数が変化する、というｎ
１１４をとって、半導体レーザの発振周波数が安定化さ
れるので、たとえ、半導体レーザ１と光学フィルタ４と
の相対位置が、例えば、光学フィルタ４の振彷によって
変化しても、それに依存することなしに、半導体レープ
１の発振周波数を安定化させることができ、このため、
半導体レーザの発振光のスペクトル線幅が広くなったり
しない。

また、半導体レーザの発振周波数を安定化さけるために
電気系を必要とけず、また、このため、その電気系を含
んだ系で異常発振が生ずる、というおぞれも有しない。

実施例２ 次に、第３図を伴って、本発明による半導体レーザの発
振周波数安定化法の第２の実施例を述べよう。

第３図において、第１図との対応部分には同一符号を付
して示す。

第３図に示す本発明による半導体レーザの発振周波数安
定化法においては、第１図で上述した本発明による半導
体レーザの発振周波数安定化法′の第１の実施例の場合
と同様に、半導体レーザ１から得られる発振光の一部で
なる出射光Ｌ１を光学レンズ２を介して、偏光回転子３
に通し、出射光Ｌ１に対して４５°回転している偏光角
を有する光Ｌ２を得る。

次で、その光Ｌ２を、光の周波数に応じた透過率を呈す
る光学フィルタ５に通し、次で、その通過光Ｌ５を再度
光学フィルタ５に通し、よって、光学フィルタ５から、
出射光Ｌ１の周波数に応じた光■を有し且つ出射光Ｌ１
に対して４５°回転している偏光角を有する光Ｌ７を（
ｑる。

この場合、光学フィルタ５として、その光学フィルタ５
が反ｅＪ　ＳＪＩ　６を含んでいる乙のとしたときの光
の周波数に対する反射率の特性でみて、その特性に、第
４図に示すように、周波数が高くなるに従い反射率が大
きくなる関係を表している傾斜部を有し、そして、その
傾斜部のほぼ中央位置の周波数ｆｃまたはｆ、が、出射
光Ｌ１の予定の周波数とほぼ等しい、という、それ自体
は公知のリング干渉針形光学フィルタを用い１７る。光
学フィルタ５として、このようなリング干渉針形光学フ
ィルタを用いる場合、光Ｌ７は、出射光Ｌ１の周波数が
予定の周波数から低い方に変化した場合、その変化量に
応じて光ωが予定の光量から低い方に変化しているもの
として得られる。

次で、このように光学フィルタ５から１′：Ｉられる光
Ｌ７を、第１図で上述した本発明による半導体レーデの
発振周波数安定化法の第１の実施例の場合と同様に、再
度−向回転子３に通し、出射光Ｌ１の周波数に応じた光
芒を有し且つ出射光Ｌ１に対して９０’回転している光
を、帰還光Ｌ’４として得る。

次で、その帰還光Ｌ４を半導体レー＋′ｆ１に帰還させ
る。

しかるときは、第１図で上述した本発明による半導体レ
ーＩＪ’の発振周波数安定化法の第１の実施例の場合と
同様に、半導体レーザ１を構成している活性層のキャリ
ア密度が、帰）７光Ｌ４の光量が予定の光芒から変化づ
る場合、これに応じて予定のキャリア密度から変化し、
これに応じて半導体レーザの活性層の屈折率が、予定の
屈折率から変化し、このため、半導体レーザの発振周波
数が、予定の発振周波数から変化ケる、という機能で、
半導体レーＩ７’の発振周波数を安定化させる。

以上が本発明による半導体レーザの発振周波数安定化法
の第２の実施例である。

このような本発明による半導体レー１１の発振周波数安
定化法によれば、第１図で上述した本発明による半導体
レーザの発振周波数安定化法の第１の実施例の場合と同
様に、帰還光Ｌ４が、出射光Ｌ１に対して９０°回転し
ている隔光角を有しているので、従来の光帰遷形の半導
体レーザの発振周波数安定化法の場合のような、半導体
レー量ア１内において、発振光と帰）７光とが干渉する
ことによって、半導体レーザの発振周波数が安定化され
る、という機構をとらず、半導体レーザ１内において、
帰還光Ｌ４の光量の変化に応じて、半導体レーザ１を構
成している活性層のキャリア密度が変化し、これに応じ
て、半導体レーザの活性層の屈折率が変化し、このため
、半導体レーデの発振局□波数が変化する、という機構
をどって、半導体レーザの発振周波数が安定化されるの
で、たとえ、半導体レーザ１と光学フィルタ５との相対
位置が、例えば、光学フィルタ５の振動によって変化し
ても、また、光学フィルタ５と反射鏡６との相対位置が
、それらのいずれか一方または双方の振動によって変化
しても、それらに依存することなしに、半導体レーザ１
の発振周波数を安定化させることができ、このため、半
導体レーザの発振光のスペクトル線幅が広くなったりし
ない。

また、第１図で上述した本発明による半導体レーザの発
振周波数安定化法の第１の実施例の場合と同様に、半導
体レーザの発振周波数を安定化させるために電気系を必
要とせず、また、このため、その電気系を含んだ系でｆ
ｉｌ、！常発振が生ずる、というおそれも有しない。

なお、上述においては、本発明による半導体レー量アの
発振周波数安定化法の２つの実施例を示したに過ぎず、
本発明の精神を脱することなしに、種々の変型、変更を
なし１７るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による半導体レーデの発振周波数安定
化法の第１の実施例を示す系統図である。 第２図は、第１図に示す本発明による半導体レーザの発
振周波数安定化法の第１の実／Ｊｌ１例に用いている光
学フィルタの説明に供する、光の周波数に対する反射率
の特性を示す図である。 第３図は、本発明による半導体レーザの発振周波数安定
化法の第２の実施例を示づ系統図である。 第４図は、第３図に承り本発明による半導体レーザの発
振周波数安定化法の第２の実施例に用いている光学フィ
ルタの説明に供する、光の周波数に対する反射率の特性
を示す図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・半導体レーザ
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・光学レンズ３
・・・・・・・・・・・・・・・・・・偏向回転子４．
５・・・・・・・・・・・・光学フィルタ６・・・・・
・・・・・・・・・・・・・反射鏡出願人　　日本電信
電話株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザから得られる発振光の一部でなる出射光か
   ら、光の周波数に応じた反射率または透過率を呈する光
   学フィルタと、漏光回転子とを用いて、上記出射光の周
   波数に応じた光量を有し且つ上記出射光に対して９０°
   回転している偏光角を有する帰還光を得、その帰還光を
   、上記半導体レーザに帰還させることを特徴とする半導
   体レーザの発振周波数安定化法。