JPH0251291A - 半導体レーザ周波数安定化装置 - Google Patents
半導体レーザ周波数安定化装置Info
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- JPH0251291A JPH0251291A JP20291688A JP20291688A JPH0251291A JP H0251291 A JPH0251291 A JP H0251291A JP 20291688 A JP20291688 A JP 20291688A JP 20291688 A JP20291688 A JP 20291688A JP H0251291 A JPH0251291 A JP H0251291A
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- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 title abstract 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 7
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
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〕
本発明は半導体レーザの発振周波数安定化及びスペクト
ル線幅狭窄化を行う装置に関するものである。
ル線幅狭窄化を行う装置に関するものである。
半導体レーザは内部空胴共振器が非常に小さく、光子寿
命が短いので、その中に蓄えられる誘導放出光子数も気
体レーザ等に比べるとはるかに少ない。俤って、自然放
出光子が発弾モートｔコｉ入スることにより、容易にそ
の位相が乱され、発振周波数が変動し、スペクトル線幅
が広がる。光波通信や原子周波数標準器等に゛＋＝導体
レーザを用いる場き、発振周波数の安定化やスペク］・
ル線幅の狭窄化が必要である。このため、外部共振？１
ｇを用いてＪし子１ｊ命を長くし、自然放出光子による
位＋１１・周波数のゆらぎを低減する方法が用いられて
いる。
命が短いので、その中に蓄えられる誘導放出光子数も気
体レーザ等に比べるとはるかに少ない。俤って、自然放
出光子が発弾モートｔコｉ入スることにより、容易にそ
の位相が乱され、発振周波数が変動し、スペクトル線幅
が広がる。光波通信や原子周波数標準器等に゛＋＝導体
レーザを用いる場き、発振周波数の安定化やスペク］・
ル線幅の狭窄化が必要である。このため、外部共振？１
ｇを用いてＪし子１ｊ命を長くし、自然放出光子による
位＋１１・周波数のゆらぎを低減する方法が用いられて
いる。
例えば、第２図に示すように、半導体レーザ１の出力を
外部の反射鏡２を用いて、′４′、導体レーザに光学的
に帰還させる。反射帰還光の位相が適当な１１’ｌ：を
満足しているならば、この半導体レーザの発振周波数は
安定化し、スペクトル線幅は狭窄化される。しかし、振
動等によって反射帰還光の位相が乱れると、半導体レー
ザの発振周波数やスペクトル線幅が変動するという欠点
がある。
外部の反射鏡２を用いて、′４′、導体レーザに光学的
に帰還させる。反射帰還光の位相が適当な１１’ｌ：を
満足しているならば、この半導体レーザの発振周波数は
安定化し、スペクトル線幅は狭窄化される。しかし、振
動等によって反射帰還光の位相が乱れると、半導体レー
ザの発振周波数やスペクトル線幅が変動するという欠点
がある。
そこで、第３図に示すようなファブリ・ペロー共振器に
よる光学的帰還法が提案されている（Ｄａｈｍａｎｉｅ
Ｌ、ａｌ、、’Ｐｒｅｑｅｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｚａ口
ｏｎｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ １ａｓｅｒｓ
ｂｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｅｅｄｂ
ａｃｋ、 ” Ｏｐｔ、 Ｌｅｔｔｌ、１２．ｐｐ、
８７６−８７８．１９８７．又は、大津「周波数変調可
能な狭スペクトル線幅半導体レーザ」、信学技報、 ０
ＱＥ８７−１３５．１９８７）。半導体レーザ１の出力
をビームスプリッタ３によって分岐し、一方を反射鏡６
′を介して共焦点型ファブリ・ベロー共振器４に入射さ
せる。半導体レーザ１の周波数がファブリ・ベロー共振
器４の共振周波数と一致している場合に限り、反射光が
帰還するので、半導体レーザｌの周波数はファブリ・ベ
ロー共振器４の共振周波数に引き込まれ、周波数は安定
化され、スペクトル線幅は安定に狭窄化される。
よる光学的帰還法が提案されている（Ｄａｈｍａｎｉｅ
Ｌ、ａｌ、、’Ｐｒｅｑｅｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｚａ口
ｏｎｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ １ａｓｅｒｓ
ｂｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｅｅｄｂ
ａｃｋ、 ” Ｏｐｔ、 Ｌｅｔｔｌ、１２．ｐｐ、
８７６−８７８．１９８７．又は、大津「周波数変調可
能な狭スペクトル線幅半導体レーザ」、信学技報、 ０
ＱＥ８７−１３５．１９８７）。半導体レーザ１の出力
をビームスプリッタ３によって分岐し、一方を反射鏡６
′を介して共焦点型ファブリ・ベロー共振器４に入射さ
せる。半導体レーザ１の周波数がファブリ・ベロー共振
器４の共振周波数と一致している場合に限り、反射光が
帰還するので、半導体レーザｌの周波数はファブリ・ベ
ロー共振器４の共振周波数に引き込まれ、周波数は安定
化され、スペクトル線幅は安定に狭窄化される。
原子周波￥１ｔｉｉ＊Ｗの励起用に半導体レーザを用い
る場合は、半導体レーザの発振周波数が原子の遷移周波
数に長期間にわたーで共鳴している必要がある。しかし
、ｌ記のようにファブリ・ベロー共振器を使う場合、そ
の共振周波数と原子の遷移周波数は必ずしも一致してい
ないため、ファブリ。
る場合は、半導体レーザの発振周波数が原子の遷移周波
数に長期間にわたーで共鳴している必要がある。しかし
、ｌ記のようにファブリ・ベロー共振器を使う場合、そ
の共振周波数と原子の遷移周波数は必ずしも一致してい
ないため、ファブリ。
ベロー共振器に周波数の調整機構を設ける必要があった
。
。
本発明はｌ７ｉｌ波数調整機構を設けずに、発き周波数
が原子の遷移周波数に安定化されて、かつ反射光の位相
の乱れの影響を受けない半導体レーザ周波数安定化装置
を実現することを目的とする。
が原子の遷移周波数に安定化されて、かつ反射光の位相
の乱れの影響を受けない半導体レーザ周波数安定化装置
を実現することを目的とする。
本発明は、半導体レーザの出力光の一部を、共鳴位相共
役鏡によって反射し、前記半導体レーザに光学的に帰還
させるることを特徴としている。
役鏡によって反射し、前記半導体レーザに光学的に帰還
させるることを特徴としている。
〔実施例］
第１図に本発明による半導体レーザの周波数安定化装置
の一実施例を示す。半導体レーザ１の出力をビームスプ
リッタ３で分岐し、その一方をビームスプリッタ５でざ
ら、に分岐する。ビームスプリッタ５で分岐された光の
一方（ａ）と、この光を反射鏡６で反射した光（ｂ）は
ポンプ光としてアルカリ金属蒸気を封入した原子セルフ
に入射される。先アイソレータ８はポンプ光が半導体レ
ーザ１に戻ることを防ぐために挿入する。ビームスブリ
、り５で分岐された他方の光（Ｃ）は反射鏡６′により
プローブ光として原子セルフに入射される。ポンプ光の
一方（ａ）とプローブ光（Ｃ）は原子セルフの中で干渉
縞を作る。原子セルフの中の原子の共鳴周波数と、ポン
プ光・プローブ光の周波数が一致しているならば、干渉
縞の光強度に応じて光ポンピングが起き、原子のエネル
ギー準位分布か変化する。従って、もう一方のポンプ光
（ｂ）から見ると、原子セルフ中に干渉縞に対応して透
過率・屈折率が変化している回折格子が形成され、ポン
プ光（ｂ）は回折される。同様にして、ポンプ光（ｂ）
とプローブ光（Ｃ）によって形成された回折格子により
ポンプ光（ａ）は回折される。この回折光（ｄ）は、プ
ローブ光（Ｃ）の位相を反転させた位相を有しているの
で位相共役光と呼ばれ、また位相共役光を発生させる非
線形光学素子は位相共役鏡と呼ばれる。原子セルフ中の
原子としてナトリウムを用いた場合、超微細構造の分解
された、ドプラ幅より狭い共鳴特性を有する位相共役光
が発生することが既に実証されている（Ｌｉａｏ ｅｔ
、ａｌ、、”（、ｗ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅ−ｆｒ
ｏｎｔ ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｂｙ ５ａｔｕｒａ
ｔｅｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ａｔｏｍｉｃｓ
ｏｄｉｕ！６ｖａｐｏｒ、”Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、１ｅ
ｔｔ、、３２．ｐｐ、 ８１３−８＋５１９７８＞。従
って、この共鳴位＋１共投光を半導体レーザ１に帰還す
れば、半導体レーザ１の発振周波数はこの原子セルフの
共鳴線に引き込まれて安定化される。この原子セルフの
共鳴周波数は原子に固有のものなので、ファブリ・ベロ
ー共振器の」１ミ振周波数よりも安定である。また、位
＋ＩＩ共役先（ｄ）はプローブ光（Ｃ）の位相を反転し
たものなので、途中の光路における位相の乱れはキャン
セルされ、半導体レーザの発振周波数やスペクトル線幅
は変動しない。
の一実施例を示す。半導体レーザ１の出力をビームスプ
リッタ３で分岐し、その一方をビームスプリッタ５でざ
ら、に分岐する。ビームスプリッタ５で分岐された光の
一方（ａ）と、この光を反射鏡６で反射した光（ｂ）は
ポンプ光としてアルカリ金属蒸気を封入した原子セルフ
に入射される。先アイソレータ８はポンプ光が半導体レ
ーザ１に戻ることを防ぐために挿入する。ビームスブリ
、り５で分岐された他方の光（Ｃ）は反射鏡６′により
プローブ光として原子セルフに入射される。ポンプ光の
一方（ａ）とプローブ光（Ｃ）は原子セルフの中で干渉
縞を作る。原子セルフの中の原子の共鳴周波数と、ポン
プ光・プローブ光の周波数が一致しているならば、干渉
縞の光強度に応じて光ポンピングが起き、原子のエネル
ギー準位分布か変化する。従って、もう一方のポンプ光
（ｂ）から見ると、原子セルフ中に干渉縞に対応して透
過率・屈折率が変化している回折格子が形成され、ポン
プ光（ｂ）は回折される。同様にして、ポンプ光（ｂ）
とプローブ光（Ｃ）によって形成された回折格子により
ポンプ光（ａ）は回折される。この回折光（ｄ）は、プ
ローブ光（Ｃ）の位相を反転させた位相を有しているの
で位相共役光と呼ばれ、また位相共役光を発生させる非
線形光学素子は位相共役鏡と呼ばれる。原子セルフ中の
原子としてナトリウムを用いた場合、超微細構造の分解
された、ドプラ幅より狭い共鳴特性を有する位相共役光
が発生することが既に実証されている（Ｌｉａｏ ｅｔ
、ａｌ、、”（、ｗ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅ−ｆｒ
ｏｎｔ ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｂｙ ５ａｔｕｒａ
ｔｅｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ａｔｏｍｉｃｓ
ｏｄｉｕ！６ｖａｐｏｒ、”Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、１ｅ
ｔｔ、、３２．ｐｐ、 ８１３−８＋５１９７８＞。従
って、この共鳴位＋１共投光を半導体レーザ１に帰還す
れば、半導体レーザ１の発振周波数はこの原子セルフの
共鳴線に引き込まれて安定化される。この原子セルフの
共鳴周波数は原子に固有のものなので、ファブリ・ベロ
ー共振器の」１ミ振周波数よりも安定である。また、位
＋ＩＩ共役先（ｄ）はプローブ光（Ｃ）の位相を反転し
たものなので、途中の光路における位相の乱れはキャン
セルされ、半導体レーザの発振周波数やスペクトル線幅
は変動しない。
本発明によれば、発振周波数が原子の遷移周波数に安定
化され、かつ反射光の位相の乱れの影響を受けない半導
体レーザ周波数安定化装置を周波数調整機構を設けずに
実現することができる。本発明は、セシウム原子周波数
標準器やルビジウム原子周波数標準器の励起用半導体レ
ーザの安定化に用いることができる。また、このように
して安定化された半導体レーザ自体も光波周波数標準２
Ｘとして不り用することかできる。
化され、かつ反射光の位相の乱れの影響を受けない半導
体レーザ周波数安定化装置を周波数調整機構を設けずに
実現することができる。本発明は、セシウム原子周波数
標準器やルビジウム原子周波数標準器の励起用半導体レ
ーザの安定化に用いることができる。また、このように
して安定化された半導体レーザ自体も光波周波数標準２
Ｘとして不り用することかできる。
第１図は本発明の一実施例として示した半導体レーザ周
波数安定化装置の概略構成図、第２図、第３図はいずれ
も従来の半導体レーザ周波数安定化装置の概略構成図で
ある。 ｌ・・・半ｊＪ７体し〜ザ、３，５・・・ビームスプリ
ッタ、６．６′・・反射鏡、７・・原子セル、８・・・
光アイソレータ。 第１図 ５．６，７：弐」〜イ立相夫＆会し 第２図 第３図
波数安定化装置の概略構成図、第２図、第３図はいずれ
も従来の半導体レーザ周波数安定化装置の概略構成図で
ある。 ｌ・・・半ｊＪ７体し〜ザ、３，５・・・ビームスプリ
ッタ、６．６′・・反射鏡、７・・原子セル、８・・・
光アイソレータ。 第１図 ５．６，７：弐」〜イ立相夫＆会し 第２図 第３図
Claims (1)
- 半導体レーザの出力光の一部を、共鳴位相共役鏡によ
って反射し、前記半導体レーザに光学的に帰還させるこ
とを特徴とする半導体レーザ周波数安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20291688A JP2683252B2 (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 半導体レーザ周波数安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20291688A JP2683252B2 (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 半導体レーザ周波数安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251291A true JPH0251291A (ja) | 1990-02-21 |
| JP2683252B2 JP2683252B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16465289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20291688A Expired - Lifetime JP2683252B2 (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 半導体レーザ周波数安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2683252B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102944518A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-27 | 合肥知常光电科技有限公司 | 基于驻波激发瞬态体光栅效应的材料特性检测方法及装置 |
-
1988
- 1988-08-15 JP JP20291688A patent/JP2683252B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102944518A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-27 | 合肥知常光电科技有限公司 | 基于驻波激发瞬态体光栅效应的材料特性检测方法及装置 |
| CN102944518B (zh) * | 2012-11-20 | 2015-12-02 | 合肥利弗莫尔仪器科技有限公司 | 基于驻波激发瞬态体光栅效应的材料特性检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2683252B2 (ja) | 1997-11-26 |
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Legal Events
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