JPH02299280A - 発振波長安定化半導体レーザ装置 - 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】 〔産業上の利用分野Ｊ 本発明は、光通信及び光計測における波長基準として用
いる次めに、原子または分子気体の共鳴吸収線の波長を
基準にし、レーザ光をその基準に同期させることによっ
て安定化させた発振波長安定化半導体レーザ装置に関す
るものである。

し従来の技術〕 従来の発振波長安定化半導体レーザ装置の一例を第５図
を参照して説明する。このレーザ装置は、第５図に示す
ように、し／ズ２を用いて半導体レーザ１の出射光を平
行光にし、気体を封入したガラス管つまり吸収セル３を
通過させた後、その出射光をレンズ４で集光し、受光器
５で光電変換する。そして、この電気信号を帰還回路６
で処理した後、半導体レーザ１に帰還させることにより
、該半導体レーザの発振波長を安定化させるものである
。なお第５図中、７は半導体レーザ１の主要な出射光で
ある。この従来技術においては、吸収セル３として１０
／′Ｆ７＋から１ｍ長のものが通常用いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる従来の半導体レーザ装置では、上
記のような吸収セル構造を用いた場合、レンズ２及び４
、ガスセル３の微小な位置変化によって光路が乱れ、半
導体レーザ１からの出射光を適切にセル中を通路せしめ
、また受光することが困難になるという問題点があった
。また、この問題点ｆｒ：解決するために、半導体レー
ザ、レンズ。

セル、レンズ、受光器を強靭な固定盤上に設置した場合
、装置が大温化、大重量化する等、装置構成上の不都合
があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、小型で光学系の安定性に優れた光吸収セルを採用
した実用的な見損波長安定化半導体レーザ装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、特定の波長の光の
みを吸収する原子または分子気体を封入した光波長基準
用吸収セルを使用して、半導体レーザの見損する波長を
安定化する見損波長安定化半導体レーザ装置において、
上記吸収セルに、該セル内部に光を入射させるための光
ファイバが接合されていることを特徴とするものである
。

〔作用〕 したがって、本発明においては、光が入射する側の光フ
ァイバを、特定の波長光のみを吸収する原子または分子
気体（以下、光吸収性ガスと略称する。）を封入し次光
吸収セルに直接取り付けることにより、そのセル内部に
光が入射することを容易にして、光吸収強度をできるだ
け高めるとともに受光感度を上げることができる。

し実施例〕 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳、刑に説
明する。

、：Ｊｃ１図（ａ）、Φ）及び（ｃ）はそれぞれ本発明
の見損波長安定化半導体レーザ装置に使用する光吸収セ
ルの構造図である。第１図（ａ）において、１１は光吸
収性ガスを封入するための中空ガラス管、１２は光が入
射するための光ファイバ、１３は受光器、１４は光ファ
イバ１２の支持の之めの中空ガラス管、１５は光吸収性
ガス全封入するための管で、封入後不通にしである。な
お、この管１５を取り付けることなく、ガラス管１１を
加工してガスの封入口を取り付けてもよい。１６は中空
ガラス管１４と１５を固定するために接層剤等で固めた
封ｙ１１部分である。

すなわち、第１図（ａ）の光吸収セル１０は、中空のガ
ラス管１１から成シ、その入射側の開口端部に光フアイ
バ支持用の中空ガラス管１４と光吸収性ガス封入用の管
１５をそれぞれ封着して取り付けると共に、対向する側
の開口端部に受光器１３を取り付ける。そして、前記中
空ガラス管１４内に光ファイバ１２を支持させて該光フ
ァイバ１２にてセル内部に光を入射させる構造とし、前
記管１５よす光吸収性ガスを封入して充填させるように
構成されている。

第１図（ｂ）は第１図（ａ）の光吸収セルに加えて受光
器１３にガラス棒１７を付加し虎ものである。光吸収強
度を強くするためにセル長を長くした場合、光ファイバ
１２から出射した光が広がってしまう。

しかるに、ガラス棒ｔ７を付加することによってその広
がった光を集光し、効率よく受光器１３に送ることがで
きる。このとき、第２図のようにガラス棒１Ｔに屈折率
分布金もたせてやると、さらに効率よく光を伝搬するこ
とができる。

第２図（ａ）は屈折率分布を持ったガラス棒１７の断面
図であり、このガラス棒１Ｔは、光が導波するコア部１
７１とクランド部１７！の同心円状の二重構造から構成
されている。ここで、直径比（’ｔ４）として例えばコ
ア部１７１とクラッド部１７ｚを、ｌ：３の割合にする
。部材としては光ファイバを作るときの部材をそのまま
活用してもよい。第２図（ｂ）はコア部１７＋とクラッ
ド部１７１の屈折率分布を示し念ものである。また、第
２図（、）はコア部１７．の屈折率分布を放物線状にし
たものである。

第１図（Ｃ）は第１図ら）のガラス棒にファイバの部材
を使いその片端を引き延ばしファイバ１８にしたもので
、光の出射についても光ファイバで取り出すことを可能
にしたものである。なお、１９はファイバ１７を固定す
るために接着剤で固めた封着部分である。このセル構造
ではファイバ入力で光吸収セル１０を通過し次光をファ
イバ出力で得ることができ、光学系をすべてファイバで
構成することができる。

第３図は本発明に係る見損波長安定化半導体レーザ装置
の一実施例を示す構成ブロック図である。

この実施例は、第３図（ａ）に示すように、第１図（＆
）の本発明による光波長基準用吸収セル１０と、光ファ
イバ３３の出力で光が取り出せる半導体レーザモジュー
ル３１と、発振波長安定化用帰還回路３２と、前記吸収
セル１０の入力光ファイバ１２と前記光ファイバ３３を
結ぶ光カップラ３４から構成され、これら入力光ファイ
バ１２と光ファイバ３３が光カップラ３４で納金されて
その出力の片方が取シ出せるようになっている。なお図
中、同一符号は同一または相当部分を示している。

次に、本実施例の光波長基準用吸収セル１０を用いた発
振波長安定化半導体レーザ装置の動作を第３図（＆）に
従づて説明する。

まず、半導体レーザモジュール３１より出射した出射光
を光カップラ３４１＆：介して光ファイバ１２より光波
長基準用吸収セル１Ｇに入射し、ある特定の周波数にお
ける光吸収を生じさせる３、このとき、光吸収性ガスを
透過した光強度は第４図のような特性金示す。また、そ
の吸収ビークにレーザ光の発振周波数を同期させる。し
かして、その透過光を吸収セル１Ｇ内の受光器１３で光
電変換した信号３６は発振波長安定化用帰還回路３２に
送信された後、その信号に基づき半導体レーザモジュー
ル３１への注入電流を調整することによ）、該半導体レ
ーザモジュール３１の発振波長が吸収セル１０中の封入
気体の吸収線ピークに同期され、この波長に安定化され
る。そして、この安定光は光ファイバ３５の出力として
得られる。

また、第１図（ｃ）のファイバ出力型光波長基準用吸収
セル１０を用い九場合のブロック図を第３図（ｂ）に示
す。この実施例においては第３図（ａ）と異なる点は、
前記吸収セル１０の出力端の光ファイバ１８からの出力
を光電変換するためにファイバ入力型の受光器１３ｚを
設け、この受光器１３にの入力ファイバ３１と前記吸収
セル１０の出力ファイバ１８が光コネクタ３８で結ばれ
ていることである。

例えば、第３図の装置構成において、半導体レーザモジ
ュール３１として波長１．５３００μｍで発振するＩｎ
ＧａＡｓＰ系の分布帰還凰半導体レーザ（ＤＦＢ型ＬＤ
）　ｔ−使用し１．また、セル長１ｃｒｎの吸収セル１
０に、吸収気体としてアセチレンを１Ｔｏｒｒ封入し次
場合、１．５３１５μｍの吸収ａ（半値全幅８００ＭＨ
ｚ、吸収強度５０％）を利用して前記半導体レーザを吸
収線に波長同期させ友。その結果、この構成系を使い半
導体レーザの中心発振波長の変動をｔ　ｘ　ｔｏ”　１
　（光周波数にしてＩＭＨｚ）以下に抑えることができ
た。

ナオ、光吸収性ガスとしては、アセチレンの他にアンモ
ニアガスやメタンガス、二酸化炭素等を用いても前記機
能と同様の動作原理によって発振波長安定化を行うこと
ができる。

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明し次が、本
発明は、上記実施例に限定されるものでは；２く、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、光が入射する側の
光ファイバを光吸収セルに直接取り付けることにより、
セル内部に光が入射することを容易にして、光吸収強度
をできるだけ高めるとともに受光感度を上げることがで
きるので、半導体レーザの発振波長を極めて高精度で所
定の波長に同期し、安定化することができるという効果
がある。

また、本発明の発振波長安定化半導体レーザ装置は、光
学系の安定性に優れ、小型化、ま走光学系をすべてファ
イバで構成できるという利点があることから、コヒーレ
ント光通信における波長標準光源や光計測における光源
として利用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）　、　（ｂ）及び（、）はそれぞれ本発明
に係る光吸収セルの基本的な構造図、第２図は８１図に
おける光吸収セルの集光用ガラス棒の屈折率分布を示す
説明図、第３図は第１図の光吸収セルを用いた発振周波
数安定化半導体レーザ装置の一実施例を示す構成ブロッ
ク図、第４図は第３図の実施例の動作説明に供する光吸
収性ガスを透過した光の光強度を示す図、第５図は、従
来の光吸収セルを用いた発振波長安定化半導体レーザ装
置を示す構成ブロック図である。 １Ｇ・・・も光吸収セル、１１・・・・光吸収性ガスを
封入した中空ガラス管、１２．１８，３３゜３５．３７
−−−−光ファイバ、１３　、１３ｔ・・・・受光器、
１４・・１１書光フア・ｒパ支持用ガラス管、１５・ｓ
ｅｅ光吸収性ガス封入用管、１６゜１９・―・・封着部
分、３１φ・・・半導体レーザモジュール、３２・嗜・
・発振波長安定化用帰還回路、３４・・・・光カップラ
、３８・ｅ・φ光コネクタ。 特許出願人　　日本亀信電話株式会社 代　埋　八　　山　　川　　政　　樹 第１図 （Ｃ１） ｎ 第２２ （Ｇ） 第３ズ （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 特定の波長の光のみを吸収する原子または分子気体を封
   入した光波長基準用吸収セルを使用して、半導体レーザ
   の発振する波長を安定化する発振波長安定化半導体レー
   ザ装置において、上記吸収セルに、該セル内部に光を入
   射させるための光ファイバが接合されていることを特徴
   とする発振波長安定化半導体レーザ装置。