JPH01291480A

JPH01291480A - 外部共振器付半導体レーザ

Info

Publication number: JPH01291480A
Application number: JP12063888A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Miyata; 英之宮田; Masuo Suyama; 寿山　益夫; Hiroshi Onaka; 寛尾中
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1989-11-24

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】ヰ既　　　　　要発振スペクトル線幅を狭窄化するために外部共振器構造
を具備した外部共振器付半導体レーザに関し、スペクトル線幅の狭窄化を安定に行うことを目的とし、半導体レーザから放射された光を光ファイバに導入して
この光ファイバの途中又は端面にて反射した光を上記半
導体レーザに帰還させるようにした外部共振器付半導体
レーザにおいて、上記光ファイバを単一偏波ファイバと
し、上記半一導体レーザから放射された光の偏波面を上
記単一偏波ファイバの固有偏波面に一致させて構成する
。

産業上の利用分野本発明は、発振スペクトル線幅を狭窄化するために外部
共振器構造を具備した外部共振器付半導体レーザに関す
る。

近年、光通信又は光伝送の分野にふいては、光の周波数
使用効率の向上、伝送距離の長大化等の要請から、スペ
クトル純度の高いレーザ光源を送信用及び局発用の光源
とし、受信光と局発光とを混合してホモダイン又はへテ
ロダイン検波を行うようにしたコヒーレント光通信方式
の研究が活発化している。例えばヘテロゲイン検波に際
しては、受信光の信号成分は、受光素子の非線形特性に
より、受信光の周波数と局発光の周波数との差の周波数
（例えば数ＧＨｚ）の中間周波信号として取り出される
。一方、計測の分野においては、光の可干渉性を積極的
に利用して、極めて高精度な測距及び微小変位の測定等
が実現している（コヒーレント光計測）。これらの用途
の光源としては、一般に、小型化等に適した半導体レー
ザが用いられ、この半導体レーザには、単一軸モード発
振でありそのスペクトル線幅の広がりが小さいことが要
求される。

従来の技術従来から光通信方式における光源として多用されている
半導体レーザ（以下ＬＤと称することがある。）は、ス
ペクトル純度が高いとされる分布帰還型半導体レーザ（
ＤＦＢ−ＬＤ）にあってもそのスペクトル線幅が数十か
ら数百ＭＨｚ程度であり、コヒーレント光通信又は計測
の光源とじては、スペクトル純度が不十分であることが
ある。

具体的には、ＰＳＫ等の狭帯域デジタル変調方式に適用
する場合に不十分なものである。このような場合に従来
は、ＬＤの一方の端面を無反射化しその端面側に外部共
振器を形成することで、レーザ共振器のＱ値を高め、ス
ペクトル線幅を狭窄化するようにしていた。

第６図（ａ）〜（Ｃ）は従来の外部共振器付半導体レー
ザを説明するための図である。

（ａ）ＬＤ５１と平面鏡５２を対向させてこの間にレン
ズ５３を介在させたもの。

（ｂ）ＬＤ５４と回折格子５５を対向させてこの間にレ
ンズ５６を介在させたもの。

（Ｃ）　　光ファイバ５７の一方の端部にレンズ機能を
有するテーバ先球部５７ａを形成し他方の端部に反射面
５７ｂを形成し、この光ファイバ５７をＬＤ５８に対向
配置したもの。

これらの従来構成においては、レーザ共振器の一部を形
成する空気層又は光ファイバの長さがＬＤの活性層の長
さに比べて充分に大きいので、全体としての等測的な共
振器長が増大し、スペクトル線幅が狭窄化されるもので
ある。

発明が解決しようとする課題しかしながら、従来の外部共振器付半導体レーザである
と、レーザ共振器の一部となる空気層又は光ファイバの
温度変化等の擾乱によって、ＬＤから放射された光の偏
波面とＬＤに反射帰還する光の偏波面とが異なるものと
なり、又、この偏波面の変動が経時的に変化するので、
スペクトル線幅の狭窄化が経時的に安定に行われないと
いう問題があった。

本発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたもの
で、ＬＤの発振スペクトル線幅の狭窄化を安定に行うこ
とを目的としている。

課題を解決するための手段第１図は本発明の原理図である。

この外部共振器付半導体レーザは、半導体レーザ１から
放射された光を単一偏波ファイバ２に導入してこの単一
偏波ファイバ２の途中又は端面にて反射した光を半導体
レーザ１に帰還させるようにしたものである。

そして、半導体レーザ１から放射された光の偏波面が単
一偏波ファイバ２の固有偏波面に一致するようにされて
いる。

ここで、単一偏波ファイバ２の途中又は端面（図では端
面）にて反射した光を半導体レーザ１に帰還させる、と
しているのは、ファイバ端面に反射面を形成するだけで
なく、ファイバの途中に回折格子を形成すること等を署
定しているからである。

作　　　用第２図は本発明の原理説明補助図である。半導体レーザ
１から放射された光３の偏波面は、一般にはこの半導体
レーザ１の接合面と平行である（Ｘ方向）。外部共振器
からの反射帰還光４の偏波面が放射光３の偏波面と一致
しているときには、最大の干渉効率で干渉する。ところ
が、反射帰還光の偏波面が放射光３の偏波面と垂直（Ｘ
方向）である場合には、全く干渉しない。本発明の構成
においては、半導体レーザから放射された光の偏波面を
単一偏波ファイバの固有偏波面に一致させているので、
放射光の偏波面と反射帰還光の偏波面とが常に一致し、
経時的に安定して最大の干渉効率で干渉する。その結果
、スペクトル線幅の狭窄化を安定に行うことが可能にな
る。

実　　施　　例以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明の実施に使用することのできる単一偏波
ファイバの断面図である。同図（ａ）は、断面内で直交
するｘ、Ｘ方向における屈折率に異方性（複屈折性）を
付与することによって両開波モードの伝播定数差をでき
るだけ大きくした単一偏波ファイバを示している。なお
、ここでいう偏波モードは、単一モード光ファイバにお
いて伝播可能な互いに直交する２つの独立な基本モード
（ＨＥロモード）である。１１はクラッド、１２はコア
であって、それぞれ異なる屈折率を有している。

１３．１４はコア１２の両側に例えばＸ方向に軸対称に
ファイバ長手方向に設けられた応力付与部であって、周
囲の部分とは異なる線熱膨張係数を有し、溶融紡糸後に
収縮して、コア１２にＸ方向とＸ方向とで異なる応力分
布を生じさせている。

これによってコア１２に生じた複屈折性がＸ方向とＸ方
向の伝播定数差を生じさせ、単一偏波特性を付与するも
のである。

同図（ｂ）は、一方の偏波モードの伝送損失が極めて大
きくなるような特性（絶対単一偏波特性゛）を付与した
単一偏波ファイバを示している。２１はクラッド、２５
はコア、２２はモードフィールド部である。２３．２４
は金属等の導電率の大きい材質からなる導電部であって
、モードフィールド部２２の両側に沿って軸対称にファ
イバ長手方向　　　゛に設けられている。このような構
造によれば、Ｘ方向に偏波面を有する偏波成分の伝播損
失は小さく、一方、Ｘ方向に偏波面を有する偏波成分に
ついては、モードフィールド部２２に隣接して導電部２
３．２４があるためこの部分での電界成分が０となり、
したがって、伝播損失が極めて大となる。このようにし
て絶対単一偏波特性が達成されるものである。

なお、本願明細書中車−偏波ファイバの固有偏波面とい
うのは、同図（ａ）のタイプについてはＸ方向及びＸ方
向、同図ら）のタイプについてはＸ方向である。

第４図は本発明の実施例図であって、外部共振器付半導
体レーザの構成例を示す図である。同図（ａ）において
は、単一偏波ファイバ３１にテーパ先球部３２を形成し
、その反対側に全反射膜等により反射面３３を形成し、
テーパ先球部３２がＬＤ３４の活性層端面に対向するよ
うに各部材を配置している。ＬＤ３４のテーパ先球部３
２に対向する側３４ａは無反射化処理されている。同図
（ｂ）においては、単一偏波ファイバ３５の一方の端面
３６を無反射化処理し、他方の端面に反射面３７を形成
し、無反射化処理された側がレンズ３８を介してＬＤ３
９に対向するように各部材を配置している。ＬＤ３９の
レンズ３８に対向する側３９ａは無反射化処理されてい
る。

これらの構成において、ＬＤの放射光の偏波面と単一偏
波ファイバの固有偏波面とが一致するようにしておくこ
とで、経時的に安定して高い干渉効率を得ることができ
るので、安定したスペクトル線幅の狭窄化が可能になる
。

第５図は本発明の他の実施例を説明するための図である
である。、ここでは単一偏波ファイバの端部に反射面を
形成するのではなく、単一偏波ファイバの途中部分に回
折格子を形成するようにしている。すなわち、単一偏波
ファイバ４１の途中部分を部分的にコア４２の近傍まで
露出させ、その部分に回折格子４３を形成している。こ
のような構成によっても、主としてコア４２内部を伝播
してきた光は、回折格子４３で良好に反射されるので、
前実施例と同様な作用がなされるものである。

発明の効果以上詳述したように、本発明によれば、単一偏波ファイ
バを効果的に用いているので、半導体レーザの発振スペ
クトル線幅の狭窄化を安定に行うことが可能になるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明の原理説明補助図、第３図は本発明の実施に使用することのできる単一偏波
ファイバの断面図、第４図は本発明の実施例を示す外部共振器付半導体レー
ザの構成図、第５図は本発明の他の実施例を示す単一偏波ファイバの
要部説明図、第６図は従来の外部共振器付半導体レーザを示す図であ
る。１．３４．３９・・・半導体レーザ（ＬＤ）、２．３１
．３５．４１・・・単一偏波ファイバ、３３．３７・・
・反射面１、　４３・・・回折格子。２　　草−イ帛ジ皮ファイ）マ ′＃　哨５ヨ月　の　澤　理　閏第１　図刀暫理事で、θ月オ恵゛リカ図第２図１３．１４　　九書付手飾２２　　モ、−ドフイー１し上音下２３．２４　　　等電飾う（）乍へ　イｌツ」　ｒＡ第３図喫　プＬンム　イダリ　５口第４臼イ２−　の　項【蓋キ九イタ”リ　図８ｔぎ　　５　　　しき４

Claims

【特許請求の範囲】

半導体レーザ（１）から放射された光を光ファイバに導
入してこの光ファイバの途中又は端面にて反射した光を
上記半導体レーザ（１）に帰還させるようにした外部共
振器付半導体レーザにおいて、上記光ファイバを単一偏
波ファイバ（２）とし、上記半導体レーザ（１）から放
射された光の偏波面を上記単一偏波ファイバ（２）の固
有偏波面に一致させたことを特徴とする外部共振器付半
導体レーザ。