JPH03175685A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

Info

Publication number
JPH03175685A
JPH03175685A JP31419789A JP31419789A JPH03175685A JP H03175685 A JPH03175685 A JP H03175685A JP 31419789 A JP31419789 A JP 31419789A JP 31419789 A JP31419789 A JP 31419789A JP H03175685 A JPH03175685 A JP H03175685A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
fabry
humidity
resonator
perot resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31419789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Oshima
茂 大島
Mitsuko Nakamura
中村 美都子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP31419789A priority Critical patent/JPH03175685A/en
Priority to GB9006980A priority patent/GB2231713B/en
Priority to US07/501,045 priority patent/US4998256A/en
Publication of JPH03175685A publication Critical patent/JPH03175685A/en
Priority to GB9316180A priority patent/GB2268323B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor laser device excellent in stability to humidity change by completely sealing a Fabry-Perot resonator airtightly, and constituting a resonator such that it is not influenced by humidity. CONSTITUTION:A device including a Fabry-Perot resonator 19 is stored in a package 22 at large and is completely sealed airtightly. And, highly pure inert gas free of moisture or nitrogen is charged therein. Accordingly, since the humidity to the Fabry-Perot resonator 19 becomes constant, the refractive indexes of reflecting mirrors 191 and 192 also become constant, and it follows that the oscillating wavelength of a semiconductor laser 11 can be detected with high accuracy, whereby a radiated beam stable in wavelength can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、例えば光通信の光源に用いられ、半導体レ
ーザの放射光の波長を安定化させる半導体レーザ装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor laser device that is used, for example, as a light source for optical communications and stabilizes the wavelength of light emitted from a semiconductor laser.

(従来の技術) 従来より、光通信に用いる半導体レーザ装置として第3
図に示すものがある。第3図において、11は半導体レ
ーザであり、発振波長(発振周波数)を制御することが
できる。この半導体レーザ11の図中左側より出射され
た光S1はレンズ12.13を介して通信用光ファイバ
14の入力端に集光される。また、半導体レーザ11の
図中右側より出射された光S2はレンズ15によって平
行光に変換された後、ビームスプリッタ16によって2
方向に分岐される。分岐された一方の光S3はレンズ1
7を介してフォトダイオード18に集光される。他方の
光S4はファブリペロー共振器19に入射される。
(Conventional technology) Conventionally, the third type of semiconductor laser device used for optical communication has been
There is one shown in the figure. In FIG. 3, 11 is a semiconductor laser whose oscillation wavelength (oscillation frequency) can be controlled. Light S1 emitted from the left side of the semiconductor laser 11 in the drawing is focused on the input end of the communication optical fiber 14 via a lens 12.13. Furthermore, the light S2 emitted from the right side in the figure of the semiconductor laser 11 is converted into parallel light by the lens 15, and then converted into parallel light by the beam splitter 16.
branched in the direction. One of the branched lights S3 is sent to lens 1
The light is focused on a photodiode 18 via a photodiode 7 . The other light S4 is incident on the Fabry-Perot resonator 19.

このファブリペロ−共振器19は一対の反射鏡191.
192を互いに光軸上で対向させ、距離りだけ離間させ
て構成したもので、この」(振器19を透過した光は、
第4図に示すような自由スペクトル間隔λ2/2nL(
λ:波長、n:ファブリペロー共振器1つ中の屈折率)
を周期として繰返す特性を持つ光となり、レンズ20を
介してフォトダイオード21に集光される。
This Fabry-Perot resonator 19 includes a pair of reflecting mirrors 191.
192 facing each other on the optical axis and separated by a certain distance, and the light transmitted through the vibrator 19 is
The free spectral spacing λ2/2nL (
λ: wavelength, n: refractive index in one Fabry-Perot cavity)
The light has a characteristic of repeating as a period, and is focused on the photodiode 21 via the lens 20.

よって、フォトダイオード21の受光信号は共振器1つ
の透過光が受けた周波数変化に応じて変化する。したが
って、フォトダイオード18゜21の各受光出力の比を
測定すれば、半導体レーザ11の発振波長λを知ること
ができる。一般に、この半導体レーザ11の発振波長を
制御するには、フォトダイオード18.21の出力値の
比から半導体レーザ11の発振波長を検出し、半導体レ
ーザ11の温度、または注入電流を変化させることによ
り、欲する波長に制御する。
Therefore, the light reception signal of the photodiode 21 changes according to the frequency change received by the light transmitted through one resonator. Therefore, the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 11 can be determined by measuring the ratio of the received light outputs of the photodiodes 18 and 21. Generally, in order to control the oscillation wavelength of the semiconductor laser 11, the oscillation wavelength of the semiconductor laser 11 is detected from the ratio of the output values of the photodiodes 18 and 21, and the temperature of the semiconductor laser 11 or the injection current is changed. , control to the desired wavelength.

ところで、このような装置に用いられる従来のファブリ
ペロ−共振器の反射鏡は誘電体多層膜で形成されている
。この誘電体多層膜は空気中の湿度により波長特性がシ
フトすることが知られているが、従来ではファブリペロ
ー共振器に用いる反射鏡としては以下の理由により十分
と考えられている。
Incidentally, the reflecting mirror of a conventional Fabry-Perot resonator used in such a device is formed of a dielectric multilayer film. Although it is known that the wavelength characteristics of this dielectric multilayer film shift depending on the humidity in the air, it is conventionally considered to be sufficient as a reflecting mirror for use in a Fabry-Perot resonator for the following reasons.

■ファプリベロー共振器の特性は、 a−4πnLeosθ/λ F−πJR/ (1−R) で与えられる。ここで、αは位相差、θはファブリペロ
−共振器への光入剃角、Fはファブリペロー共振器のフ
ィネス、Rは反射鏡の反射率である。
■The characteristics of the Fabry bellows resonator are given by a-4πnLeosθ/λ F-πJR/ (1-R). Here, α is the phase difference, θ is the angle of incidence of light into the Fabry-Perot resonator, F is the finesse of the Fabry-Perot resonator, and R is the reflectance of the reflecting mirror.

このことから、特性の波長軸に影響を!jえる量はnL
eO8θのみであり、多層膜の波長シフトには依存しな
い。
From this, the wavelength axis of the characteristics is affected! The amount you can get is nL
It is only eO8θ and does not depend on the wavelength shift of the multilayer film.

■ファブリペロー共振器に用いる誘電体多層膜の反射率
特性は波長にして緩やかに変化する特性である。したが
って、湿度変化による多層膜の波長シフトが生じても反
対率の変化は極めて小さく、問題とならない。
■The reflectance characteristics of the dielectric multilayer film used in Fabry-Perot resonators are characteristics that change gradually with wavelength. Therefore, even if a wavelength shift of the multilayer film occurs due to a change in humidity, the change in the reversal rate is extremely small and does not pose a problem.

しかし、上記の見解について高精度な実験により確めて
みたところ、実際には反射鏡を形成している誘電体多層
膜が湿度の影響を受けて屈折率が5〜6%変化してしま
い、これによって反射波の位相が変化し、共振器の波長
特性がシフトしてしまった。このようにファブリペロー
共振器の波長特性がシフトすると、該共振器を波長基準
としている半導体レーザの発振波長もシフトしてしまう
ので、湿度に対して安定した動作が得られなくなる。一
般に、湿度は温度とも関係するので、湿度安定性が悪い
装置は温度安定性も良くない傾向にある。
However, when we confirmed the above opinion through highly accurate experiments, we found that the refractive index of the dielectric multilayer film that forms the reflecting mirror actually changes by 5 to 6% due to the influence of humidity. This changed the phase of the reflected wave and shifted the wavelength characteristics of the resonator. If the wavelength characteristics of the Fabry-Perot resonator shift in this way, the oscillation wavelength of the semiconductor laser that uses the resonator as a wavelength reference will also shift, making it impossible to obtain stable operation against humidity. Generally, humidity is also related to temperature, so devices with poor humidity stability tend to have poor temperature stability as well.

(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように従来の半導体レーザ装置では、ファブ
リペロー共振器の反射鏡に用いる誘電体多層膜の屈折率
が湿度変化に伴って変化し、反射波の位相が変化して、
共振器の波長特性をシフトさせてしまうため、湿度に対
して安定した動作が得られなかった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in conventional semiconductor laser devices, the refractive index of the dielectric multilayer film used for the reflecting mirror of the Fabry-Perot cavity changes with changes in humidity, and the phase of the reflected wave changes. changes,
Because the wavelength characteristics of the resonator were shifted, stable operation against humidity could not be obtained.

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので
、湿度変化に対して安定性がよい半導体レーザ装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that has good stability against changes in humidity.

〔発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明は、半導体レーザの
放射光の一部を誘電体多層膜による反射鏡を組合わせて
構成されるファブリペロ−共振器を介して受光素子で受
光し、この受光信号に基づいて前記半導体レーザの発振
を制御して放射光の波長を安定化する半導体レーザ装置
において、gl:c!ソフアリペロ−共振器を完全気密
封止し、該共振器が湿度の影響を受けないようにする湿
度補償手段を具備して構成される。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a Fabry-Perot system which is constructed by combining a reflection mirror made of a dielectric multilayer film to reflect a part of the light emitted from a semiconductor laser. In a semiconductor laser device, gl:c! The Soft Liperot resonator is completely hermetically sealed and is equipped with humidity compensation means to prevent the resonator from being affected by humidity.

特に、前記湿度補償手段は、前記ファブリペロ−共振器
をその先人出射端近傍に窓部材を配置したパッケージに
収納することにより完全気密封止することをl特徴とす
る。
Particularly, the humidity compensating means is characterized in that the Fabry-Perot resonator is completely hermetically sealed by being housed in a package having a window member disposed near the emission end thereof.

また、前記パッケージ内に高純度不活性ガスもしくは窒
素ガスを封入することを特徴とする特(作 用) 上記構成の半導体レーザ装置では、ファブリペロ−共振
器を完全気密封止することにより、誘7は体多jφ膜の
湿度による屈折率変化をなくし、反射波の位相変化を抑
え、・これによってファブリペロ−共振器の波長特性シ
フトを抑圧するようにしている。
In addition, in the semiconductor laser device having the above structure, the Fabry-Perot resonator is completely hermetically sealed, so that a high-purity inert gas or nitrogen gas is sealed in the package. This eliminates the refractive index change due to humidity in the polygonal jφ film, suppresses the phase change of the reflected wave, and thereby suppresses the wavelength characteristic shift of the Fabry-Perot resonator.

特に、ファブリペロ−共振器をその先人出射端近傍に窓
部材を配置したパッケージに収納することにより完全気
密封止すれば、外部との干渉がなくなり、さらに温度に
よる影響が少なくなる。
In particular, if the Fabry-Perot resonator is completely hermetically sealed by being housed in a package with a window member placed near its emission end, interference with the outside will be eliminated and the influence of temperature will be further reduced.

また、前記パッケージ内に高純度ガスを封入すれば、パ
ッケージ内の水分がなくなり、完全に湿度による影響を
なくすことができる。
Further, if a high purity gas is sealed in the package, moisture in the package is eliminated, and the influence of humidity can be completely eliminated.

(実施例) 以下、この発明の実施例を第1図及び第2図を参照して
説明する。但し、第1図及び第2図において第3図と同
一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分
を中心に説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. However, in FIGS. 1 and 2, the same parts as in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the different parts will be mainly explained here.

第1図は第1の実施例を示すもので、反射鏡19+、1
9□は誘電体多層膜で形成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment, in which reflecting mirrors 19+, 1
9□ is formed of a dielectric multilayer film.

このため、前述のように湿度の影響を受けて反射光の位
相が変化し、その結果ファプリペロー共振器19の波長
特性がシフトする。そこで、ここではファブリペロ−共
振器19を完全気密封止するため、装置全体をパッケー
ジ22内に収納する。
Therefore, as described above, the phase of the reflected light changes under the influence of humidity, and as a result, the wavelength characteristics of the Fabry-Perot resonator 19 shift. Therefore, in order to completely hermetically seal the Fabry-Perot resonator 19, the entire device is housed in a package 22.

このような構成によれば、水分の出入りがなくなり、フ
ァブリペロ−共振器19に対する湿度が一定となる。す
なわち、通常、半導体レーザ装置はペルチェ素子等によ
り温度制御を行うので、水分量、温度が一定ならばパッ
ケージ22内の湿度は一定値になる。温度制御しない場
合には、水分量が一定でも湿度は一定にならないので、
水分のない高純度な不活性ガスあるいは窒素を封入して
おく。
According to such a configuration, moisture does not enter or exit, and the humidity relative to the Fabry-Perot resonator 19 becomes constant. That is, since a semiconductor laser device normally performs temperature control using a Peltier element or the like, if the moisture content and temperature are constant, the humidity within the package 22 will be at a constant value. If the temperature is not controlled, even if the moisture content is constant, the humidity will not be constant.
Fill with moisture-free, high-purity inert gas or nitrogen.

したがって、上記構成による半導体レーザ装置は、ファ
ブリペロー共振器19に対する湿度が一定となるため、
反射鏡19+、19□の屈折率も一定となって高い精度
で半導体レーザ11の発振波長を検出できるようになり
、これによって波長の安定した放射光を得ることができ
る。
Therefore, in the semiconductor laser device having the above configuration, since the humidity relative to the Fabry-Perot cavity 19 is constant,
The refractive index of the reflecting mirrors 19+ and 19□ also becomes constant, making it possible to detect the oscillation wavelength of the semiconductor laser 11 with high precision, thereby making it possible to obtain emitted light with a stable wavelength.

第2図は第2の実施例を示すものである。この夫地例で
は、ファブリペロ−共振器30は平行板30、の先人出
面に反射鏡302,303を形成して構成される。この
ファブリペロ−共振器30は完全気密封止するため、窓
部材311,312を備えた蓋313及び筺体314か
らなるパッケージ31内に収められ、湿度の影響を受け
ないようになされている。窓部材311.312はガラ
ス、サファイア等を用いればよい。
FIG. 2 shows a second embodiment. In this example, the Fabry-Perot resonator 30 is constructed by forming reflective mirrors 302 and 303 on the front surface of a parallel plate 30. This Fabry-Perot resonator 30 is housed in a package 31 consisting of a lid 313 and a casing 314 having window members 311 and 312 in order to be completely hermetically sealed, so that it is not affected by humidity. The window members 311 and 312 may be made of glass, sapphire, or the like.

この構成の特徴は以下の点にある。すなわち、第1の実
施例では、パッケージ22内に高純度ガスを充填すると
、組立て時とは異なる波長特性にシフトしてしまうが、
第2の実施例では、予めファブリペロ−具振器30をパ
ッケージ31内に収納した後にレーザ装置に取付けるの
で、パッケージ31に収納して波長特性がシフ)・シて
も、レーザ装置に取付ける際に入射角度を調整すること
により波長特性を決めることができる。したがって、第
2の実施例の構成によれば、高純度ガスの封入を容易に
行うことができる。
The features of this configuration are as follows. That is, in the first embodiment, when the package 22 is filled with high-purity gas, the wavelength characteristics shift to a different one from that at the time of assembly.
In the second embodiment, the Fabry-Perot vibrator 30 is housed in the package 31 in advance and then attached to the laser device. The wavelength characteristics can be determined by adjusting the incident angle. Therefore, according to the configuration of the second embodiment, high-purity gas can be easily filled.

尚、この発明の適用はtjSl、第2の実施例に示すよ
うな波長検出系に限定されるものではなく、例えばファ
ブリペロ−共振器の共振器長を交流信号で変調し、ファ
ブリペロー共振器の透過光を受光し、この受光信号と前
記交流信号を同期検波することにより、波長の誤差信号
を得るものに対しても適用できる。
Note that the application of the present invention is not limited to the wavelength detection system as shown in the second embodiment; for example, the resonator length of a Fabry-Perot resonator is modulated with an alternating current signal to The present invention can also be applied to a device that obtains a wavelength error signal by receiving transmitted light and synchronously detecting the received light signal and the AC signal.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、ファブリペロー共振器
を完全気密封止しているので、湿度に対して安定化され
、また湿度は温度にも関係するので、環境の温度変化に
対しても安定化され、さらに一般的な信頼性向上も期待
できる半導体レーザ装置を捉供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the Fabry-Perot resonator is completely hermetically sealed, it is stabilized against humidity, and since humidity is also related to temperature, the temperature of the environment is It is possible to provide a semiconductor laser device that is stabilized against changes and can also be expected to have improved general reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明に係る半導体レーザ装置の第1の実施
例の構成を示す斜蜆図、第2図はこの発明に係る半導体
レーザ装置の他の実施例の構成を示す斜視図、第3図は
従来の半導体レーザ装置の一般的な構成を示す斜視図、
第4図は上記半導体レーザ装置に用いられるファブリペ
ロ−共振器の波長特性を示す特性図である。 11・・・半導体レーザ、12,13,15゜17.2
0・・・レンズ、14・・・通信用光ファイバ、16・
・・ビームスプリッタ、18.21・・・フォトダイオ
ード、19.30・・・ファブリペロー共振器、191
.192,302.30*・・・反射鏡、22゜31・
・・パッケージ、23,311.31□・・・窓部材、
30.・・・平行板、313・・・蓋、314・・・筐
体。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a first embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the structure of another embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. The figure is a perspective view showing the general configuration of a conventional semiconductor laser device.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the wavelength characteristics of the Fabry-Perot resonator used in the semiconductor laser device. 11... Semiconductor laser, 12, 13, 15° 17.2
0...Lens, 14...Optical fiber for communication, 16.
...Beam splitter, 18.21...Photodiode, 19.30...Fabry-Perot resonator, 191
.. 192,302.30*...Reflector, 22°31.
...Package, 23,311.31□...Window member,
30. ...parallel plate, 313...lid, 314...casing.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体レーザの放射光の一部を、誘電体多層膜に
よる反射鏡を組合わせて構成されるファブリペロー共振
器を介して受光素子で受光し、この受光信号に基づいて
前記半導体レーザの発振を制御して放射光の波長を安定
化する半導体レーザ装置において、前記ファブリペロー
共振器を完全にに気密封止し、該共振器が湿度の影響を
受けないようにする湿度補償手段を具備する半導体レー
ザ装置。
(1) A part of the light emitted from the semiconductor laser is received by a light receiving element through a Fabry-Perot resonator composed of a combination of reflecting mirrors made of a dielectric multilayer film, and based on this light reception signal, the light emitted from the semiconductor laser is A semiconductor laser device that controls oscillation and stabilizes the wavelength of emitted light, comprising a humidity compensation means for completely hermetically sealing the Fabry-Perot resonator so that the resonator is not affected by humidity. Semiconductor laser equipment.
(2)前記湿度補償手段は、ファブリペロー共振器をそ
の光入出射端近傍に窓部材を配置したパッケージに収納
することにより完全気密封止することを特徴とする請求
項(1)記載の半導体レーザ装置。
(2) The semiconductor according to claim (1), wherein the humidity compensation means completely hermetically seals the Fabry-Perot resonator by housing it in a package in which a window member is arranged near the light input/output end. laser equipment.
(3)前記パッケージ内に高純度不活性ガスもしくは窒
素ガスを封入することを特徴とする請求項(2)記載の
半導体レーザ装置。
(3) The semiconductor laser device according to claim 2, wherein a high purity inert gas or nitrogen gas is sealed in the package.
JP31419789A 1989-03-30 1989-12-05 Semiconductor laser device Pending JPH03175685A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31419789A JPH03175685A (en) 1989-12-05 1989-12-05 Semiconductor laser device
GB9006980A GB2231713B (en) 1989-03-30 1990-03-28 Semiconductor laser apparatus
US07/501,045 US4998256A (en) 1989-03-30 1990-03-29 Semiconductor laser apparatus
GB9316180A GB2268323B (en) 1989-03-30 1993-08-04 Semiconductor laser apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31419789A JPH03175685A (en) 1989-12-05 1989-12-05 Semiconductor laser device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03175685A true JPH03175685A (en) 1991-07-30

Family

ID=18050439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31419789A Pending JPH03175685A (en) 1989-03-30 1989-12-05 Semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03175685A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4998256A (en) Semiconductor laser apparatus
EP0646767B1 (en) Interferometric distance measuring apparatus
US5798859A (en) Method and device for wavelength locking
US4627728A (en) Compensated Fabry Perot sensor
US6621580B2 (en) Single etalon wavelength locker
US20040190836A1 (en) Package with a light emitting device
US4035081A (en) Laser gyroscope
US8837540B2 (en) Simple, low power microsystem for saturation spectroscopy
US4536087A (en) Dither compensator for ring laser gyroscope
EP4345923A1 (en) Wavelength-stabilized broadband light source
US3517327A (en) Laser output coupler
JPH03175685A (en) Semiconductor laser device
JP2835068B2 (en) Semiconductor laser module
JP2809727B2 (en) Fabry-Perot resonator
GB2179146A (en) Optical sensor
GB2154787A (en) Laser stabilisation circuit
JPH09129982A (en) External resonator type ld light source
JPH0560781A (en) Acceleration measuring apparatus
JPH06140717A (en) External resonator type semiconductor laser light source
JP2741060B2 (en) Multiple reflection interferometer and stabilized laser light source using the same
JPH03118404A (en) Optical sensor
GB2268323A (en) Semiconductor laser apparatus
JPH09260792A (en) External resonator-type wavelength-variable ld light source
US5926274A (en) Very low expansion radiation hardened transmission medium
JPH0331090Y2 (en)