JPH04155878A - Frequency stabilizing device for semiconductor laser - Google Patents

Frequency stabilizing device for semiconductor laser

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JPH04155878A
JPH04155878A JP27923790A JP27923790A JPH04155878A JP H04155878 A JPH04155878 A JP H04155878A JP 27923790 A JP27923790 A JP 27923790A JP 27923790 A JP27923790 A JP 27923790A JP H04155878 A JPH04155878 A JP H04155878A
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JP
Japan
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semiconductor laser
frequency
harmonic
stabilizing device
shg element
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JP27923790A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Onaka
寛 尾中
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a frequency stabilizing device high in frequency stability by a method wherein an SHG element which is formed of material that induces both a nonlinear optical effect and an electro-optic effect and outputs second harmonics of light emitted from a semiconductor laser 2 basing on the light concerned is provided. CONSTITUTION:The output light 1.5mum in wavelength of a semiconductor laser 2 is made to penetrate an SHG element 4 so as to obtain a second harmonic of a certain wavelength coincident to the absorption line of a rubidium cell 8. The SHG element 4 is formed of material which induces an electro-optic effect, an electrode 6 is mounted on the SHG element concerned, and a modulation signal of low frequency is applied to the electrode 6 concerned to modulate the second harmonics in frequency. By this setup, the oscillation frequency of a semiconductor laser can be controlled so as to have a prescribed relation to the absorption wavelength of rubidium. In this case, a modulation current is not required to overlap the drive carnet of a semiconductor laser, so that a light source can be protected against deterioration in frequency stability.

Description

【発明の詳細な説明】 概要 半導体レーザの周波数安定化装置に関し、周波数安定度
が高い上記装置の提供を目的とし、1.5μm帯の波長
で発振する半導体レーザと、非線形光学効果及び電気光
学効果を生ずる材質からなり、上記半導体レーザからの
光に基づいてその第2高調波を出力するSHG素子と、
該SHG素子に装架された電極と、上記第2高調波を透
過させるルビジウムセルと、該セルを透過した第2高調
波を光−電気変換して該第2高調波の強度に応じた電気
信号を出力する光検出器と、上記電極に低周波の変調信
号を印加して上記電気光学効果により上記SHG素子か
ら出力する第2高調波を周波数変調し、該変調による上
記光検出器の出力変動が一定になるように上記半導体レ
ーザの発振周波数が依存するパラメータを制御する制御
回路とを備えて構成する。
Detailed Description of the Invention Overview Regarding a frequency stabilization device for a semiconductor laser, the purpose of the present invention is to provide the above device with high frequency stability, and to provide a semiconductor laser that oscillates at a wavelength in the 1.5 μm band, a nonlinear optical effect, and an electro-optic effect. an SHG element that is made of a material that produces a
An electrode mounted on the SHG element, a rubidium cell that transmits the second harmonic, and an optical-to-electrical converter for the second harmonic transmitted through the cell to generate electricity according to the intensity of the second harmonic. a photodetector that outputs a signal; and a low-frequency modulation signal is applied to the electrode to frequency-modulate the second harmonic output from the SHG element by the electro-optic effect, and the output of the photodetector due to the modulation. and a control circuit for controlling parameters on which the oscillation frequency of the semiconductor laser depends so that the fluctuation is constant.

産業上の利用分野 本発明は半導体レーザの周波数安定化装置に関する。Industrial applications The present invention relates to a frequency stabilizing device for a semiconductor laser.

近年、光通信の分野においては、通信容量の大容量化及
び長距離伝送等を目的としてコヒーレント光通信技術の
研究が活発化している。また、光信号の状態で直接交換
或いはクロスコネクトを行う光交換の技術の検討も進め
られている。これらのシステムにおいては、波長(周波
数)が制御された光源を多数用意し、光周波数領域で多
重化を行うことで通信容量の大容量化や交換時の情報識
別を行うことが検討されている。使用する光源には、出
力光の周波数が十分に安定化されていることが要求され
るが、光源として一般的な半導体レーザの発振周波数は
駆動電流及び温度に非常に敏感であり、これらを精密に
制御する必要がある。
In recent years, in the field of optical communications, research into coherent optical communication technology has become active with the aim of increasing communication capacity and long-distance transmission. Further, studies are also underway on optical switching technology that performs direct switching or cross-connection in the state of optical signals. In these systems, it is being considered to increase communication capacity and identify information during exchange by preparing a large number of light sources with controlled wavelengths (frequency) and multiplexing them in the optical frequency domain. . The light source used must have a sufficiently stabilized output light frequency, but the oscillation frequency of semiconductor lasers, which are common as light sources, is extremely sensitive to drive current and temperature, so these must be adjusted precisely. need to be controlled.

また、駆動電流及び温度を精密に制御したとしても、半
導体レーザの経年変化により周波数が変化することも考
えられるので、多数の光源の発振周波数を精密に維持・
管理するためには、何らかの方法で光周波数の絶対基準
を設定し、これを基に各光源の波長(周波数)の設定・
管理を行う必要がある。
Furthermore, even if the driving current and temperature are precisely controlled, the frequency may change due to aging of the semiconductor laser.
In order to manage this, we must set an absolute standard for optical frequency in some way, and then set and set the wavelength (frequency) of each light source based on this.
Management is required.

従来の技術 従来、半導体レーザの絶対周波数基準を作り出す周波数
安定化装置としては、原子或いは分子の吸収線を利用し
、吸収線の中心に発振周波数を制御して安定化させるよ
うにしたものが検討されている。光通信の波長帯である
1550nm付近には電子遷移による吸収線が存在しな
いので、これまでに提案されている手法としては、■H
,O,N H3゜HCN等の分子の回転・振動運動等に
基づく吸収線を利用したもの、■1560nmで発振す
るレーザ光の第2高調波を発生させ、780nmに吸収
を持つRb(ルビジウム)の吸収線に安定化させるもの
がある。このうち、後者のRbの吸収線に安定化させる
技術には、Rbセルを利用した原子マイクロ波周波数基
準に適用されている技術をほぼそのまま適用することが
できるので、Rbの持つ基準の精度、安定性についての
検討が進んでいること、電気パルスと光の絶対基準を同
時に取り出せること等から、実用上の有用性が極袷で高
い。
Conventional technology Conventionally, as a frequency stabilizing device that creates an absolute frequency standard for semiconductor lasers, devices that utilize atomic or molecular absorption lines and stabilize the oscillation frequency by controlling it at the center of the absorption line have been considered. has been done. Since there is no absorption line due to electronic transition near 1550 nm, which is the wavelength band for optical communication, the methods proposed so far are ■H
, O, N H3゜Those that utilize absorption lines based on the rotational and vibrational motion of molecules such as HCN, ■Rb (rubidium) that generates the second harmonic of a laser beam that oscillates at 1560 nm and has an absorption at 780 nm. There is something that stabilizes the absorption line of . Of these, for the latter technique of stabilizing the Rb absorption line, the technique applied to the atomic microwave frequency standard using an Rb cell can be applied almost as is, so the accuracy of the standard of Rb, It has extremely high practical utility, as stability has been studied extensively and absolute standards for electric pulses and light can be obtained simultaneously.

第6図はRbの吸収線を用いた従来の半導体レーザの周
波数安定化装置の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a conventional frequency stabilizing device for a semiconductor laser using an Rb absorption line.

この従来例においては、半導体レーザの駆動電流に低周
波の変調信号を重畳し、吸収セルを透過した光の強度の
検出信号と変調信号との位相比較を行うことによって、
半導体レーザの発振周波数を吸収ピークの頂点位置に安
定化している。
In this conventional example, a low-frequency modulation signal is superimposed on the drive current of the semiconductor laser, and a phase comparison is made between the detection signal of the intensity of light transmitted through the absorption cell and the modulation signal.
The oscillation frequency of the semiconductor laser is stabilized at the top position of the absorption peak.

発明が解決しようとする課題 従来の周波数安定化装置にあっては、光源となる半導体
レーザの駆動電流に変調信号を重畳しているので、換言
すれば半導体レーザを周波数変調しているので、光源の
周波数安定度を損ねるという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention In conventional frequency stabilizing devices, a modulation signal is superimposed on the drive current of the semiconductor laser that is the light source.In other words, the semiconductor laser is frequency modulated, so the light source There was a problem that the frequency stability of the

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、周
波数安定度が高い周波数安定化装置の実現を目的として
いる。
The present invention was created in view of these circumstances, and aims to realize a frequency stabilizing device with high frequency stability.

課題を解決するための手段 第1図は本発明の原理ブロック図である。Means to solve problems FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention.

本発明の半導体レーザの周波数安定化装置は、1.5μ
m帯の波長で発振する半導体レーザ2と、非線形光学効
果及び電気光学効果を生ずる材質からなり、上記半導体
レーザ2からの光に基づいてその第2高調波を出力する
SHG素子4と、該SHG素子4に装架された電極6と
、上8己第2高調波を透過させるルビジウムセル8と、
該セル8を透過した第2高調波を光−電気変換して該第
2高調波の強度に応じた電気信号を出力する光検出器1
0と、上8己電極6に低周波の変調信号を印加して上記
電気光学効果により上記SHG!子4から出力する第2
高調波を周波数変調し、該変調による上記光検出器10
の出力変動が一定になるように上記半導体レーザ2の発
振周波数が依存するノくラメータを制御する制御回路1
2とを備えて構成される。
The semiconductor laser frequency stabilizing device of the present invention has a
a semiconductor laser 2 that oscillates at an m-band wavelength; an SHG element 4 that is made of a material that produces a nonlinear optical effect and an electro-optic effect and outputs a second harmonic wave based on the light from the semiconductor laser 2; An electrode 6 mounted on the element 4, a rubidium cell 8 that transmits the upper and second harmonics,
A photodetector 1 that converts the second harmonic transmitted through the cell 8 into electricity and outputs an electrical signal according to the intensity of the second harmonic.
0 and a low frequency modulation signal is applied to the upper electrode 6 to generate the SHG! by the electro-optic effect. The second output from child 4
The photodetector 10 frequency-modulates harmonics and uses the modulation
A control circuit 1 that controls a parameter on which the oscillation frequency of the semiconductor laser 2 depends so that the output fluctuation of the semiconductor laser 2 is constant.
2.

作   用 本発明においては、非線形光学効果を生ずる材質からな
るSHG素子を用いているので、このSHG素子に1.
5μm帯の波長の半導体レーザ出力光を透過させること
により、ルビジウムの吸収線に一致した波長を有する第
2高調波を得ることができる。また、電気光学効果を生
ずる材質からなるSHG素子を用いるとともに、このS
HG素子に電極を装荷しているので、この電極に低周波
の変調信号を印加して第2高調波を周波数変調すること
ができ、これにより、半導体レーザの発振波長をルビジ
ウムの吸収波長に対して所定の関係を有する波長に制御
することができる。この場合、従来装置のように半導体
レーザの駆動電流に変調電流を重畳する必要がないので
、光源の周波数安定度を損ねる問題が生じることはなく
、周波数安定度が高い周波数安定化装置の提供が可能に
なる。
Function: In the present invention, since an SHG element made of a material that produces a nonlinear optical effect is used, the SHG element has 1.
By transmitting the semiconductor laser output light having a wavelength in the 5 μm band, a second harmonic having a wavelength matching the absorption line of rubidium can be obtained. In addition, an SHG element made of a material that produces an electro-optic effect is used, and this SHG element is
Since the HG element is loaded with electrodes, it is possible to frequency modulate the second harmonic by applying a low frequency modulation signal to these electrodes, thereby making the oscillation wavelength of the semiconductor laser different from the absorption wavelength of rubidium. The wavelength can be controlled to have a predetermined relationship. In this case, unlike conventional devices, there is no need to superimpose a modulation current on the drive current of the semiconductor laser, so there is no problem of impairing the frequency stability of the light source, and it is possible to provide a frequency stabilizing device with high frequency stability. It becomes possible.

実  施  例 第2図は本発明の第1実施例を示す半導体レーザの周波
数安定化装置のブロック図である。この実施例では、制
御回路は、低周波で発振する発振器22と、発振器22
からの低周波信号に基づき電極6に変調信号を加えるS
HG駆動回路24と、光検出器10からの信号と上記低
周波信号の位相比較を行い、位相差に応じた誤差信号を
出力する位相比較器26と、半導体レーザ2に駆動電流
を与えるLD駆動回路28と、上記誤差信号が零になる
ように上言己駆動電流をPID制御するPID演算器3
0とを含んで構成されている。32はRbセル8と光検
出器10の間に設けられた光フィルタであり、この光フ
ィルタは基本波を除去して第2高調波のみが光検出器1
0に入射するように機能する。34は光検出器10の出
力信号を増幅して位相比較器26に入力する増幅器であ
る。31は半導体レーザ2とSHG素子4の間に設けら
れた集光レンズである。尚、ルビジウムセル8は、石英
等からなる気体容器中に波長0.78μm近辺に吸収原
子線を有するルビジウム蒸気を場合によっては中性の緩
衝ガスとともに所定圧力で封入して構成されている。
Embodiment FIG. 2 is a block diagram of a semiconductor laser frequency stabilizing device showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the control circuit includes an oscillator 22 that oscillates at a low frequency;
Adding a modulation signal to the electrode 6 based on the low frequency signal from S
An HG drive circuit 24, a phase comparator 26 that compares the phase of the signal from the photodetector 10 and the above-mentioned low frequency signal and outputs an error signal according to the phase difference, and an LD drive that supplies a drive current to the semiconductor laser 2. a circuit 28, and a PID calculator 3 that performs PID control on the self-driving current so that the error signal becomes zero.
0. 32 is an optical filter provided between the Rb cell 8 and the photodetector 10, and this optical filter removes the fundamental wave and only the second harmonic is transmitted to the photodetector 1.
It functions to be incident on 0. 34 is an amplifier that amplifies the output signal of the photodetector 10 and inputs it to the phase comparator 26. 31 is a condensing lens provided between the semiconductor laser 2 and the SHG element 4. Note that the rubidium cell 8 is constructed by sealing rubidium vapor having an absorbed atomic beam at a wavelength of around 0.78 μm in a gas container made of quartz or the like at a predetermined pressure together with a neutral buffer gas as the case may be.

第3図は位相比較器26の動作の説明図であって、縦軸
は光検出器lOの出力、横軸は第2高調波の周波数であ
る。101はルビジウムセル8における第2高調波の吸
収に起因する吸収曲線を表す。吸収が最大になる周波数
fo は絶対的に一定であり、この周波数に第2高調波
の周波数を安定化するものである。いま、第2高調波の
周波数がfo よりも低い周波数にあり、102で示さ
れるような変調信号(周波数ft )が与えられている
場合、光検出器の出力信号は102′で示すように変調
信号とは逆相で周波数fL Oものとなる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the phase comparator 26, in which the vertical axis represents the output of the photodetector lO, and the horizontal axis represents the frequency of the second harmonic. 101 represents an absorption curve resulting from absorption of the second harmonic in the rubidium cell 8. The frequency fo at which the absorption is maximum is absolutely constant, and the frequency of the second harmonic is stabilized at this frequency. Now, if the frequency of the second harmonic is lower than fo and a modulation signal (frequency ft) as shown at 102 is given, the output signal of the photodetector is modulated as shown at 102'. The signal has a phase opposite to that of the signal and has a frequency fLO.

また、第2高調波の周波数がf。よりも高く、103で
示されるような変調信号が与えられている場合には、光
検出器の出力信号は103′で示すように、変調信号と
同相で周波数がf、のものとなる。第2高調波の周波数
がfo に一致しており、104で示されるような変調
信号が与えられている場合には、光検出器の出力信号は
104′で示すように、周波数fL の成分を含まず周
波数2fL成分のみとなる。変調信号と光検出器の出力
信号との位相比較を行うには、これらの信号を同期検波
すると良い。
Also, the frequency of the second harmonic is f. , and when a modulation signal as shown at 103 is applied, the output signal of the photodetector is in phase with the modulation signal and has a frequency f, as shown at 103'. When the frequency of the second harmonic matches fo and a modulation signal as shown at 104 is given, the output signal of the photodetector has a component of frequency fL as shown at 104'. It does not include the frequency 2fL component. In order to compare the phases of the modulation signal and the output signal of the photodetector, it is preferable to perform synchronous detection of these signals.

第4図は同期検波により得られる誤差信号の説明図であ
る。この例では、変調信号と光検出器の出力信号とが逆
相の場合に正の誤差信号が得られ、同相の場合に負の誤
差信号が得られ、誤差信号のレベルは所定の周波数範囲
で当該位相差に比例したものどなっている。従って、こ
の誤差信号が零に一致するように通常のフィードバック
制御を行うことによって、第2高調波の周波数を吸収ピ
ークの周波数に安定化することができる。PID制御回
路30の制御対象としては、半導体レーザの駆動電流の
他に半導体レーザの温度を選択する二とができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an error signal obtained by synchronous detection. In this example, a positive error signal is obtained when the modulation signal and the photodetector output signal are out of phase, a negative error signal is obtained when they are in phase, and the level of the error signal is within a given frequency range. The difference is proportional to the phase difference. Therefore, by performing normal feedback control so that this error signal becomes equal to zero, the frequency of the second harmonic can be stabilized to the frequency of the absorption peak. In addition to the driving current of the semiconductor laser, the temperature of the semiconductor laser can be selected as the object to be controlled by the PID control circuit 30.

SHG素子4を光導波路として実現することにより、高
い第2高調波変換効率を得ることができる。これは狭い
光導波路内に基本波を効率良く閉じ込めて第2高調波を
効率良く発生し得るからである。非線形光学効果及び電
気光学効果を生ずる光導波路の材質の例としては、ニオ
ブ酸すウチムをあげることができる。この場合、光導波
路上又はその近傍に通常のパターン形成技術により導体
からなる電極を形成することによって、先導波路の屈折
率を比較的低電圧で制御することが可能である。発生し
た第2高調波は光−電気変換する光検出器の受光面へ入
射させるだけで良いので、微小領域に絞り込む必要がな
く、従って、位相整合の方法としては、チェレンコフ型
を利用することができる。この場合、自動的に基本波と
高調波成分の位相整合が行われるので、周波数安定化の
だ砧のSHG素子への位相変調の変調指数を高くとり、
検出信号のS/N比を向上させたとしても高い第2高調
波変換効率を維持することができる。
By realizing the SHG element 4 as an optical waveguide, high second harmonic conversion efficiency can be obtained. This is because the fundamental wave can be efficiently confined within a narrow optical waveguide and the second harmonic can be efficiently generated. An example of the material of the optical waveguide that produces the nonlinear optical effect and the electro-optic effect is utium niobate. In this case, by forming an electrode made of a conductor on or near the optical waveguide using a normal pattern forming technique, it is possible to control the refractive index of the guide waveguide with a relatively low voltage. Since the generated second harmonic only needs to be incident on the light-receiving surface of the photodetector that converts light to electricity, there is no need to narrow it down to a minute area. Therefore, the Cerenkov type can be used as a phase matching method. can. In this case, phase matching between the fundamental wave and harmonic components is automatically performed, so the modulation index of the phase modulation to the SHG element for frequency stabilization is set high.
Even if the S/N ratio of the detection signal is improved, high second harmonic conversion efficiency can be maintained.

第5図は本発明の第2実施例を示す半導体レーザの周波
数安定化動作のブロック図である。この例では、SHG
素子4の入射端及び出射端に、基本波に対して反射率が
高い反射膜36.38をそれぞれ形成している。このよ
うに共振器型のSHG発生器を構成することにより、基
本波の第2高調波への変換効率を高めることができる。
FIG. 5 is a block diagram of a frequency stabilizing operation of a semiconductor laser showing a second embodiment of the present invention. In this example, SHG
Reflective films 36 and 38 having high reflectivity for the fundamental wave are formed at the input end and the output end of the element 4, respectively. By configuring the resonator-type SHG generator in this way, it is possible to improve the conversion efficiency of the fundamental wave into the second harmonic.

この場合、SHG素子両端に形成された反射膜間はファ
ブリペロ共振器になり、SHG素子への入射波長が限定
されてしまうが、元々Rbの吸収線に正確に周波数を安
定化させることが目的であるから、半導体レーザの周波
数安定化動作が良好に作動しているときには、周波数変
動幅はファブリペロ共振器の共振状態のバンド幅よりも
十分小さく何ら問題はない。
In this case, the space between the reflective films formed on both ends of the SHG element becomes a Fabry-Perot resonator, which limits the wavelength of incidence on the SHG element, but the original purpose was to stabilize the frequency accurately to the absorption line of Rb. Therefore, when the frequency stabilization operation of the semiconductor laser is working well, the frequency fluctuation width is sufficiently smaller than the bandwidth of the resonant state of the Fabry-Perot resonator, and there is no problem.

しかしながら、SHG#子の温度変動等に起因して、フ
ァブリペロ共振器の共振周波数が変動する恐れがあるの
で、反射膜36.38間における基本波の共振ピークが
変動しないように、SHG素子4の温度又は電極6への
印加電圧を制御するようにすると良い。その具体例を第
5図により説明する。同図において、4oは波長1.5
6μmの基本波と波長0.78μmの第2高調波を分離
する分波器であり、この分波器40を透過した第2高調
波は前実施例と同様ルビジウムセル8を透過して光検出
器10に入射する。一方、分波器40で反射した基本波
は、ファブリペロ共振器の共振周波数を一定に制御する
フィードバックループの構成要素である光検出器42に
入射する。この例では、分波器40が備えられているの
で、前実施例における光フィルタ32は不要である。光
検出器42の出力信号は増幅器44で増幅されて位相比
較器46に入力する。48は発振器22とは異なる低周
波で発振する発振器であり、その出力信号は位相比較器
46及びSHG駆動回路24に人力する。従って、SH
G素子4は発振器48からの低周波信号に基づいて、周
波数fL とは異なる周波数でも周波数変調されること
となる。位相比較器46からの誤差信号は、駆動回路2
4とSHG素子4の恒温槽52の温度制御を行う温度制
御装置50とに入力する。このようなフィードバックル
ープを形成することにより、SHG素子4の温度変化等
に起因した前述のファブリペロ共振器の共振ピークの変
動を良好に防止することができる。尚、位相比較器45
からの誤差信号はSHG駆動回路24及び温度制御装置
50のいずれか一方に人力するようにしても良い。
However, there is a possibility that the resonant frequency of the Fabry-Perot resonator may fluctuate due to changes in the temperature of the SHG # element, so the SHG element 4 must be It is preferable to control the temperature or the voltage applied to the electrode 6. A specific example will be explained with reference to FIG. In the same figure, 4o is a wavelength of 1.5
This is a demultiplexer that separates a fundamental wave of 6 μm and a second harmonic with a wavelength of 0.78 μm, and the second harmonic that passes through this demultiplexer 40 is transmitted through the rubidium cell 8 and optically detected as in the previous embodiment. The light enters the vessel 10. On the other hand, the fundamental wave reflected by the demultiplexer 40 enters the photodetector 42, which is a component of a feedback loop that controls the resonant frequency of the Fabry-Perot resonator to be constant. In this example, since the demultiplexer 40 is provided, the optical filter 32 in the previous embodiment is unnecessary. The output signal of the photodetector 42 is amplified by an amplifier 44 and input to a phase comparator 46. 48 is an oscillator that oscillates at a low frequency different from that of the oscillator 22, and its output signal is input to the phase comparator 46 and the SHG drive circuit 24. Therefore, S.H.
The G element 4 is frequency modulated based on the low frequency signal from the oscillator 48 even at a frequency different from the frequency fL. The error signal from the phase comparator 46 is sent to the drive circuit 2.
4 and a temperature control device 50 that controls the temperature of the constant temperature bath 52 of the SHG element 4. By forming such a feedback loop, fluctuations in the resonance peak of the Fabry-Perot resonator described above due to changes in the temperature of the SHG element 4 can be effectively prevented. In addition, the phase comparator 45
The error signal may be manually input to either the SHG drive circuit 24 or the temperature control device 50.

この実施例によると、基本波の第2高調波への変換効率
を十分に高給ることができるので、半導体レーザの周波
数安定化に供されるレーザ光出力が少なくて済む。
According to this embodiment, since the conversion efficiency of the fundamental wave into the second harmonic can be sufficiently increased, the laser light output used for frequency stabilization of the semiconductor laser can be reduced.

発明の詳細 な説明したように、本発明によると、周波数安定度が高
い半導体レーザの周波数安定化装置の提供が可能になる
という効果を奏する。
As described in detail, the present invention has the advantage that it is possible to provide a frequency stabilizing device for a semiconductor laser with high frequency stability.

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

第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の第1実施例を示す単導体レーザの周波
数安定化装置のブD−)り図、第3図は本発明の実施例
における位相比較の説明図、 第4図は本発明の実施例における誤差信号の説明図、 第5図は本発明の第2実施例を示す半導体レーザの周波
数安定化装置のブロック図、 第6図は従来技術の説明図である。 2・・・半導体レーザ、 4・・・SHG素子、 6・・・電極、 8・・・ルビジウムセル(Rbセル)、10・・・光検
出器、 12・・・制御回路。
Fig. 1 is a block diagram of the principle of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a frequency stabilizing device for a single conductor laser showing a first embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a block diagram of the frequency stabilizing device for a single conductor laser showing a first embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of an error signal in an embodiment of the present invention; FIG. 5 is a block diagram of a semiconductor laser frequency stabilizing device according to a second embodiment of the present invention; FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram of a prior art. 2... Semiconductor laser, 4... SHG element, 6... Electrode, 8... Rubidium cell (Rb cell), 10... Photodetector, 12... Control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、1.5μm帯の波長で発振する半導体レーザ(2)
と、 非線形光学効果及び電気光学効果を生ずる材質からなり
、上記半導体レーザ(2)からの光に基づいてその第2
高調波を出力するSHG素子(4)と、該SHG素子(
4)に装架された電極(6)と、上記第2高調波を透過
させるルビジウムセル(8)と、 該セル(8)を透過した第2高調波を光−電気変換して
該第2高調波の強度に応じた電気信号を出力する光検出
器(10)と、 上記電極(6)に低周波の変調信号を印加して上記電気
光学効果により上記SHG素子(4)から出力する第2
高調波を周波数変調し、該変調による上記光検出器(1
0)の出力変動が一定になるように上記半導体レーザ(
2)の発振周波数が依存するパラメータを制御する制御
回路(12)とを備えたことを特徴とする半導体レーザ
の周波数安定化装置。2、請求項1に記載の半導体レー
ザの周波数安定化装置において、 上記制御回路(12)は、 低周波で発振する発振器(22)と、 該発振器(22)からの低周波信号に基づき上記電極(
6)に変調信号を加えるSHG駆動回路(24)と、上
記光検出器(10)からの信号と上記低周波信号の位相
比較を行い、当該位相差に応じた誤差信号を出力する位
相比較器(26)と、 上記半導体レーザ(2)に駆動電流を与えるLD駆動回
路(28)と、 上記誤差信号が零になるように上記駆動電流をPID制
御するPID演算器(30)とを含んでいることを特徴
とする半導体レーザの周波数安定化装置。 3、請求項1又は2に記載の半導体レーザの周波数安定
化装置において、 上記SHG素子(4)の入射端及び出射端には、基本波
に対して反射率が高い反射膜(36、38)が形成され
ていることを特徴とする半導体レーザの周波数安定化装
置。 4、請求項3に記載の半導体レーザの周波数安定化装置
において、 上記反射膜(36、38)間における基本波の共振ピー
クが変動しないように、上記SHG素子(4)の温度又
は上記電極(6)への印加電圧を制御するようにしたこ
とを特徴とする半導体レーザの周波数安定化装置。
[Claims] Semiconductor laser (2) that oscillates at a wavelength in the 1 and 1.5 μm band
and a material that produces a non-linear optical effect and an electro-optic effect, and based on the light from the semiconductor laser (2), the second
An SHG element (4) that outputs harmonics, and the SHG element (
4) mounted on the electrode (6), a rubidium cell (8) that transmits the second harmonic, and the second harmonic transmitted through the cell (8) undergoes optical-to-electrical conversion to convert the second harmonic into the second harmonic. a photodetector (10) that outputs an electrical signal according to the intensity of the harmonic; 2
The harmonics are frequency modulated, and the photodetector (1
The above semiconductor laser (
2) A control circuit (12) for controlling a parameter on which the oscillation frequency depends. 2. The frequency stabilization device for a semiconductor laser according to claim 1, wherein the control circuit (12) includes: an oscillator (22) that oscillates at a low frequency; (
6) an SHG drive circuit (24) that applies a modulation signal to the signal, and a phase comparator that compares the phase of the signal from the photodetector (10) and the low frequency signal and outputs an error signal according to the phase difference. (26), an LD drive circuit (28) that provides a drive current to the semiconductor laser (2), and a PID calculator (30) that performs PID control of the drive current so that the error signal becomes zero. A semiconductor laser frequency stabilizing device characterized by: 3. In the frequency stabilizing device for a semiconductor laser according to claim 1 or 2, the SHG element (4) has reflective films (36, 38) at the input end and the output end that have a high reflectance for the fundamental wave. A frequency stabilizing device for a semiconductor laser, characterized in that: 4. In the frequency stabilizing device for a semiconductor laser according to claim 3, the temperature of the SHG element (4) or the electrode ( 6) A frequency stabilizing device for a semiconductor laser, characterized in that the voltage applied to the semiconductor laser is controlled.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259999A (en) * 2004-03-11 2005-09-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Laser modulation wave adjusting device

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