JPH04170078A

JPH04170078A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH04170078A
Application number: JP29545690A
Authority: JP
Inventors: Mitsuko Nakamura; 中村　美都子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1992-06-17

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、コヒーレント光通信等の光通信システムに
用いられる半導体レーザ装置に関する。

（従来の技術）周知のように、コヒーレント光通信にあっては、光源の
波長の安定性が要求されるために、従来より、第３図に
示すような波長安定化半導体レーザ装置が用いられてい
る。第３図において、１０１は電流もしくは温度で発振
周波数が可変可能な半導、体レーザであり、図中左方に
進行する光は光学レンズ１０２によって光ファイバ１０
３に集光され、該光ファイバを通じて光信号の伝送に供
される。一方、図中右方に信号する光は光学レンズ１０
４によって平行光に変換された後、ビームスプリッタ１
０５に入射されて２系統に分割される。

ビームスプリッタ１０５で分割された一方の光は光学レ
ンズ１０６を通過して第１の光検出器１０７に入射され
る。すなわち、この第１の光検出器１０７はその検出出
力を見ることにより、半導体レーザ１０１の出力光強度
をモニタすることができる。他方の光は反射ｍ１０８，
１０９により形成したファブリペロー共振器に入射され
、特定波長の共振を受けた後、光学レンズ１】０を通過
して第２の光検出器１１１に入射される。この第２の光
検出器１１１の出力は第４図に示すように、波長に対し
て周期的なピークを有する。

上記構成により、半導体レーザ装置は第１の光検出器１
０７の出力レベルを基準にして第２の光検出器１１１の
発振波長を制御し、これによって発振波長を設定波長に
固定している。

ところが、上記半導体レーザ装置では、そのファブリペ
ロー共振器の波長検出に有効な範囲が第４図中Ａ−８で
示す光強度変化の最も大きい範囲か用いられることによ
り、波長検出範囲が狭く制約を受けるために、その取扱
いが面倒であるという問題を有していた。そこで、ファ
ブリペロ−共振器の波長検出に有効な範囲を広げる手段
として、該ファブリペロー共振器のフィネスを下げる方
法が考えられる。しかし、これによると、光検出感度が
悪化するために、安定した波長検出が困難となるという
問題が起こる。

（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波長検出に有効な検出範囲が狭いた
めに、その取扱いが面倒であるという問題を有していた
。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、光検出
感度を悪化させることなく、ファブリペロ−共振器の波
長検出範囲の拡大化を図り得るようにした半導体レーザ
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は発振波長を制御することのできる半導体レー
ザと、この半導体レーザが放射したレーザ光を平行ビー
ムに変換する光学系と、この光学系で変換した平行ビー
ムの検出波長を設定するもので、電気光学効果を有する
物質で形成された光透過媒体で、該光透過媒体の両端面
に反射膜が形成された一対の電極が設けられてなるファ
ブリペロー共振器と、このファブリペロ−共振器の透過
光量を検出する光検出手段と、前記ファブリペロ−共振
器の電極に電圧を印加して前記光透過媒体に直流電界を
与え、該ファブリペロー共振器の波長検出範囲を可変設
定する検出範囲設定手段とを備えて半導体レーザ装置を
構成したものである。

（作　用）上記構成によれば、ファブリペロ−共振器は、電極に検
出範囲設定手段を介して電圧が印加されると、光透過媒
体に直流電界が与えられて波長検出範囲が光強度に影響
を及はすことなく変化されることにより、波長検出に有
効な範囲が変化前と変化後に亘る範囲となる。従って、
光検出感度を悪化させることなく、波長検出範囲が実質
的に広がり、その取扱いの簡便化が図れる。

（実施ＰＩ　）以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体レーザ装置を
示すものである。すなわち、図において、１は発振波長
を制御することのできる半導体レーザで、図中左及び右
方にレーザ光を放射する。

このうち左方に放射された光は光学レンズ２によって平
行光に変換された後、ビームスプリッタ３を通過して、
光学レンズ４．６により光ファイバ５、第１の光検出器
７に集光される。光ファイバ５は光伝送路に接続され、
第１の出力モニタとして利用される。他方、半導体レー
ザ１がら右方に放射された光は光学レンズ８により平行
光に変換された後、光透過媒体、例えば物質として柱状
のＬＩ　ＮｂＯ，エタロンを用いた後述するバルク形の
ファブリペロー共振器９に入射される。このファブリペ
ロ−共振器９を通過したＬ　＋　Ｎ　ｂ　Ｏｓエタロン
透過光は光学レンズ１０を通過して第２の光検出器１１
に導かれる。

上記ファブリペロー共振器９は結晶のＸ軸方向に光を通
すように、結晶のＸカット面に多層膜等による反射鏡１
２．１３が形成され、該結晶のＺカット面には一対の電
極１４，１．５が対向配設される。この電極１４．１５
には信号発生器１６が接続される。この信号発生器１６
は電気信号（電圧）を電極１４．１５間に印加してＬＩ
　ＮｂＯ３エタロンにＺ方向の直流電界を与え、光をＺ
方向に直線偏向する。これにより、ファブリペロー共振
器９に導かれた光はＬＩ　ＮｂＯ３エタロンの電気光学
効果ｒ。により、ファブリペロ−共振器長に対応した光
透過特性に変化される。

また、上記第２の光検出器１１の出力はフィードバック
制御器１７に入力される。フィードバック制御器１７に
は上記信号発生器１６の出力と上記第１の光検出器７の
出力が入力されており、入力した第２の光検出器１１と
第１の光検…器７の検出出力と信号発生器１６の出力電
圧に基づいた半導体レーザ１の出力波長を検出して該半
導体レーザ１の印加型流を制御して所定の発振波長に制
御する。

上記構成において、ファブリペロ−共振器９は、その電
極１４．１５に上述したように信号発生器１６を介して
電気信号が印加されると、Ｌ、ＮｂＯ３エタロンにＺ方
向の直流電界が与えられて光をＺ方向に直線偏向する。

すると、光はＬｉＮｂＯ３エタロンの電気光学効果ｒ３
３により、ファブリペロー共振器長に対応した光透過特
性が第２図中実線で示す特性Ｃから破線で示す特性りに
変化される。これにより、ファブリペロ−共振器９はそ
の波長検波の有効範囲がＡ−Ｂ、の範囲に設定される。

すなわち、ファブリペロー共振器９はＬ　＋　Ｎ　ｂ　Ｏ３エタロンの電気光学効果による位
相変化特性がＬ　＋　Ｎ　ｂ　Ｏ、エタロンのＸ軸方向
に光を通すように設定されており、Ｚ軸方向に直線偏向
させると、透過光の光波の電界Ｅ　（ｔ、ｘ）がＥ　（
ｔ、ｘ）−Ｅ＋　ｃｏｓ　（ωｔ−φ２）・・・　（１
） φ２−　（２π／λ）・ｇ　・　ｉｎ、−（１／２）ｎ
　、　３ｒ　月Ｖｏ　／　ｄｉ　　　　　　−（２）の
式で表わされる。ここで、λ：波長、ｇ：エタロンの厚
み、ｄ：電極間距離、ｎ、：異常光屈折率、ｒ３３：　
ＬＩ　Ｎｂ０１エタロンの電気光学定数、ｖｏ：印加電
圧、ＶＯ”Ｅｚである。

一方、ＬＩ　ＮｂＯ，エタロンのｎ＊、ｒ３３はそれぞ
れ２，１８．３０．３Ｘ１０−１２ｍ／Ｖであるから、例えば１−０．５ｍｍ、λ−１，５５μｍ。

ｄ　−２ｍ　ｍ　ＳＶ　ｏ　−４００Ｖとすると、φ２
→π１５となる。そして、ファブリペロー共振器は、そ
のフリースペクトラムレンジが約１１人であることから
、Ｌ、ＮｂＯ，エタロンにＶ。／ｄ−２００Ｖ　／　ｍ
　ｍを加えると、約２．２人光透過特性が波長に対して
シフトする。これにより、ファブリペロー共振器９は電
気信号の印加の有無に応じて特性Ｃ及び特性りに可変さ
れ、これら特性Ｃ及びＤによる範囲Ａ−Ｂ、が有効な波
長検出範囲として供される。

このように、上記半導体レーザ装置はファブリペロ−共
振器９に電極１４．１５を設け、この電極１４．１５に
対して電圧を選択的に印加して、Ｌ、ＮｂＯ，エタロン
に直流電界を与え、波長検出範囲が光強度に影響を及は
すことなく変化させるように構成した。これによれば、
ファブリペロ−共振器９の波長検出に有効な範囲を電極
１４゜１５に印加する電圧を変化させることにより、光
感度を悪化することなく、実質的に波長検出範囲を広げ
ることができるため、その取扱いの簡便化が図れる。

なお、上記実施例では、Ｌ　＋　Ｎ　ｂ　０３エタロン
のＸ軸方向にＺ軸方向に偏波した光を通し、Ｚ軸方向に
電圧を印加した場合で説明したが、これに限ることなく
、Ｌ、ＮｂＯ３エタロンの電気光学効果を引出せる光の
透過方向、偏波方向、電圧を印加する方向を任意に組合
わせ設定することが可能である。

また、上記実施例では、光透過媒体の物質として、ＬＩ
　ＮｂＯ，系のＬｉＮｂＯ３エタロンを用いて構成した
場合で説明したが、これに限ることなく、電気光学効果
を有する他の物質を用いて構成することが可能である。

さらに、上記実施例では、ファブリペロ−共振器９の電
極１４．１５に一種類の電圧を印加した場合で説明した
が、これに限ることなく、複数種類の電圧を印加するよ
うに構成することも可能である。この場合には、波長検
波に有効な波長検波範囲がさらに広範囲に設定すること
が可能となることにより、さらに有効な効果が期待され
る。

また、さらに、上記実施例では、バルク形のファブリペ
ロ−共振器９を用いて構成したが、これに限ることなく
、例えば導波路形のものに適用するすることも可能であ
る。この場合には、電圧印加用の電極の間隔を比較的狭
く配設することが可能となることにより、駆動電圧が低
減されて省電力化が図れるという効用も有する。

さらに、上記実施例では、半導体レーザ１より放射され
る光のうち第１図中右方に放射されたものを用いて波長
制御を行うように構成した場合で説明したが、これに限
ることなく、半導体レーザの左方より放射される光を利
用して波長制御を行うように構成することも可能である
。

よって、この発明は上記実施例に限ることなく、その他
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施
し得ることは勿論のことである。

［発明の効果］以上詳述したように、この発明によれば、光検出感度を
低下させることなく、ファブリペロー共振器の波長検出
範囲の拡大化を図り得るようにした半導体レーザ装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体レーザ装置の
構成を示す図、第２図は第１図の動作特性を示す図、第
３図は従来の半導体レーザ装置の構成を示す図、第４図
は第３図の動作特性を示す図である。１・・・半導体レーザ、２．４．６．８．１０・・・光
学レンズ、３・・・ビームスプリッタ、５・・・光ファ
イバ、７・・・第１の光検出器、９・・・ファブリペロ
ー共振器、１１・・・第２の光検出器、１２．１３−・
・反射鏡、１４．１５・・・電極、１６・・・信号発生
器、１７・・・フィードバック制御器。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦イ摺〈

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発振波長をが制御することができる半導体レーザ
と、この半導体レーザが放射したレーザ光を平行ビームに変
換する光学系と、電気光学効果を有する物質で形成された光透過媒体で、
該光透過媒体の両端面に反射膜が形成された一対の電極
が設けられてなるファブリペロー共振器と、このファブリペロー共振器の透過光量を検出する光検出
手段と、前記ファブリペロー共振器の電極に電圧を印加して前記
光透過媒体に直流電界を与え、該ファブリペロー共振器
の波長に対する光透過特性を可変設定する光透過特性設
定手段とを具備したことを特徴とする半導体レーザ装置。
（２）前記ファブリペロー共振器の光透過媒体はＬ＿ｉ
ＮｂＯ＿３系の物質で形成されてなることを特徴とする
請求項１記載の半導体レーザ装置。