JPH01501827A - 光共振装置 - 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】 光共振装置 本発明は同調可能な光共振装置に関するものであり、特にそれに限定されるわけ ではない外部空洞レーザに関するものである。

この明細書において、技術用語の光は一般に可視範囲として知られているものの 外に可視範囲の各端部で赤外線と紫外線の範囲の電磁スペクトルのそれらの部分 を含むものである。

コヒーレント光通信システムのため、狭いライン幅のレーザ源を有することが望 ましく、それらはガスレーザから得られることができるけれども、一般に２．３ メガヘルツの広いライン幅を有する半導体レーザの出力はフィルタすることが必 要である。このようなフィルタ（ろ波）は不経済であり、出力ライン幅を狭くす るため特定の波長のフィードバックによってレーザを励起することが好ましい。

選択されたフィードバックを導入する方法の１つは分配されたフィードバックレ ーザによるものであるが、現在達成できるライン幅は充分ではない。１００ＫＨ ｚの程度の狭いライン幅は、半導体レーザの１面から集束され格子からコリメー トレンズを経てレーザ面へ反射されるような長い外部空洞レーザによって達成さ れた。このフィードバック励起は更に同じ波長の放射を用いる。同調可能な長い 外部空洞レーザの１例は文献（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　１９ ８３．１９．　ｐｐＨ０−１１２に開示されている。

一般に長い外部空洞レーザは半導体レーザ源と、コリメートレンズと、格子とを 含む。反射された波長の粗同調は実効的な格子間隔を変えるため格子を回転する ことによって行われ、微同調はレーザと格子との間の路長の調整によって行われ る。路長は、格子をレーザへ近付けあるいは遠ざけることによって、あるいは光 路中の同調板の回転によって変えられても良い。空気に対して光密度の異なる透 明なプレートから成るこのような調整板の回転は、光が大きしＹ角度あるいは小 さい角度で通過することを引起こし、それ故異なる路長をプレート中に生じさせ る。このタイプの装置は第１図に示されている。

既知の長い外部空洞レーザの欠点は、各々を光軸上に整列させることを必要とす る３個または４個の別々の部品があり、格子あるいは格子および同調板に対して 別々の調整の間その整列を維持する必要があることである。３素子システム（同 調板がない）の場合は格子を回転することおよび置換えることの両方が可能なメ カニズムを設けることが必要とされ、あるいは４素子装置の場合は２つの回転メ カニズムが要求される。

回転可能な格子の必要を避けるための１つの方法は文献（゛分散空洞内に傾斜屈 折ファイバセグメントを有するＧａＡｓレーザの波長同調および安定のための提 案゛、Ｊ。

Ｃ，Ｖａｎｄｅｒｌｅｅｄｅｎ　０ｐ１０−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　、第６巻 、ｎｏ、６．１９７４、ｐｐ　４４３−４４９）に開示されている。１／４ピツ チ傾斜屈折レンズ（以下ＧＲＩＮという）はその中心光軸に対して直角な格子を 一端に取付けられた。レーザダイオードはレンズの他端と接触して位置しており 、レーザダイオードからの光が要求された選択的フィードバックを提供する角度 で回折格子上に衝突するように光軸から横にオフセットされている。

この装置の１つの欠点はレーザダイオードがレンズの光軸から実質的な距離をオ フセットされなＪすればならないことである。レンズの許容固体角度は周辺のｆ 値を有するレンズに対してレーザ光損失が増加する光軸からの距離を増加するこ とによって減少するが、また回折格子の領域が小さくなるので分解能に悪影響を 及ぼすことが明らかであるからである。

レンズ収差もまたオフセットが増加するとき増加する。

本発明は整列を必要とする部品の数を最少にし、光源を光軸あるいはその付近に 置くことを許容しながら光共振空洞装置における同調調節メカニズムを簡潔化す ることに向けられる。

捉って本発明は光源を含む外部共振空洞を有する同調可能な光共振装置と、中心 光軸を有するコリメータと、光源からのコリメートされた光が光源が光軸上にあ るとき予め決められた格子角度で格子上に投射されるように置かれた格子と、光 軸に関して光源を横にオフセットするための支持手段とを提供する。

本発明を以下の添付図面を参照して例によって説明する。

第１図は回転可能な格子と回転可能な同調板とを具備する従来技術の装置の概略 図である。

第２図はＧＲＩＮレンズおよびオフセットレーザダイオードを用いる従来技術の 装置の概略図である。

第３図は本発明に従った同調可能なレーザ共振装置の概略図である。

第１図はコリメートレンズ２の中心光軸Ａの中心に置かれた、レーザを含む外部 空洞レーザと、路長調節のための同調板３および格子４の４素子の従来技術装置 を示す。格子４および同調板５は、微同調および粗同調に影響するためこれらの 素子の回転に依存しない二との必要のため、各々回転可能な支持部５および６に 独立して各々取付けられる必要がある。

例示的な光線Ｒ１およびＲ２は光学システムを通る周辺光線を示している。

第２図を参照すると、反対側の端部９に格子ｌＯに付けられている中心光軸Ｂを 有するＧＲＩＮレンズ８の端部７と接触するレーザダイオード１を含む既知の外 部空洞レーザのもう１つのタイプを示す。レーザダイオード１は、レーザダイオ ード１からの光が周辺光線Ｒ３とＲ４によって説明されるような要求される同調 された周波数に対応する角度αで格子９上で面突するようにコリメートされるよ うに中心光軸Ｂから予め決められた距離で横にオフセットされる。レーザ空洞は この設計オフセットについてレーザダイオード１の横方向変異によっである程度 までこの周波数の付近で同調されることができる。

第３図を参照すると、本発明に従った外部空洞レーザが示されている。コリメー タを構成するＧＲＩＮレンズ１１は中心光軸Ｃに対して直角な端部１２および１ ３を有する。レンズ１１は完全な１／４ピツチ以下である。

レーザダイオード１４は中心軸Ｃ付近（理想的には軸上）で端部１２から短い距 離で支持部１５上に取付けられ、この支持体１５は各々矢印ＸおよびＹで示され るように、軸Ｃに関して平行および横方向に独立して動くことができる。

アセンブリ１８を形成するためレンズ１１の端部１３へ付けられたプリズム１６ はレンズ１１からコリメートされた光に対して角度βでプリズム表面上で形成さ れた格子１７を提供するため内角βを有する。角度βは、例示された周辺光線Ｒ ５とＲ６によって示されるように、ダイオード１であるレーザが中心軸Ｃ上にあ るとき、レンズ１１から出てくるコリメートされた光が軸Ｃに平行で格子角度β によって決定された設計周波数でフィードバックを与えるように選択される。レ ーザダイオード１４は、光が軸Ｃに関して格子１７を回転する必要を伴わずに格 子１７上に衝突する光の角度を変える中心軸Ｃについて横の動きによって粗同調 されることができる。第２図の従来技術の装置と対照的に、レーザダイオード１ ４は中心軸Ｃ上に、あるいはその近くに置゛かれ、そのためレーザダイオードを レンズ軸から光分離れた距離で置かれなければならない必要性によって引起こさ れた上述されたこのような装置の欠点をかなり克服することができる。

格子を回転する必要が取除かれたので、外部空洞レーザの格子およびコリメート レンズは、最初にほとんど整列状態に維持される２つの素子、即ちレーザダイオ ード１とレンズ格子組立体１８を残して第３図に示されるような単独の剛固な組 立体へ統合され、それは第３図の実施例において他方の剛固な組立体がこれらの 素子を結合するため用いられても良いけれどもＧＲＩＮレンズ１１およびプリズ ム１６を含む。

レンズ１１の長さは、空洞長を変えるためＧＲＩＮレンズへ向けての、およびレ ンズからの組立体１８およびレーザ１４の相対的な縦の動きによってレーザ空洞 の微同調を許容するため１／４ピツチ以下であるように配置される。レンズは軸 Ｃに対して平行な動きによって微同調を許容するため１／４ピツチの任意の奇数 の倍数以下である。単独支持部上に取付けられたピエゾ電気装置が備えられるこ とは縦および横の移動のためには特に好ましいが、しかしそれらは共通支持部に 関して異なる素子に対して完全に独立しであるいは固定されても良い。部品の関 連する動きを与えるための機械的、あるいは電気的または熱的手段が容易に計画 されることができる。

いくつかの例において、特にもし球形レンズが用いられるなら、あるいはレーザ へ付けられるレンズのため相互結合を与えるためジグまたはフレーム中にレンズ および格子を取付けることが望ましい。

特に小型装置はレンズおよび格子のため例えば結合されたレンズおよびプリズム 格子のように統合的に製造される。

上述されたような長い外部空洞レーザは半導体レーザの出力を１００ｋＨｚの程 度のライン幅で同調させることがわかった。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源を含む外部共振空洞と、中心光軸を有するコリメータと、光源からコ リメートされた光が光源が光軸上にあるとき予め決められた格子角度で格子上に 投射されるように置かれた格子と、光軸に関して光源を横にオフセットするため の支持手段とを具備する同調可能な光共振装置。
2. （２）支持手段が格子に関して縦方向の光源の動きを与える請求項１記載の装置 。
3. （３）コリメータがＧＲＩＮレンズを含む請求項１または２のいずれかに記載の 装置。
4. （４）レンズがｎが奇数であるｎ／４ピッチ以下である請求項３記載の装置。
5. （５）格子がコリメータに堅く接続される前記請求項１乃至４のいずれかに記載 の装置。
6. （６）格子およびコリメータが一体的に形成されている請求項５記載の装置。
7. （７）格子がプリズム格子を含む前記請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
8. （８）光源およびコリメータの相対運動がピエゾ電気手段によって与えられる前 記請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
9. （９）光源が半導体レーザを含む前記請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
10. （１０）実質的に以上に記述されるような装置。