JPH0482193B2 - - Google Patents
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- JPH0482193B2 JPH0482193B2 JP30584686A JP30584686A JPH0482193B2 JP H0482193 B2 JPH0482193 B2 JP H0482193B2 JP 30584686 A JP30584686 A JP 30584686A JP 30584686 A JP30584686 A JP 30584686A JP H0482193 B2 JPH0482193 B2 JP H0482193B2
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- semiconductor laser
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レーザ波長の安定化およびスペクト
ル線幅の挟帯域化を同時に実現した半導体レーザ
波長安定化装置に関するものである。
ル線幅の挟帯域化を同時に実現した半導体レーザ
波長安定化装置に関するものである。
従来、レーザ波長の安定化およびスペクトル線
幅の狭帯域化を同時に実現した適当な半導体レー
ザ波長安定化装置がなかつたので、本出願人は昭
和61年４月23日に「半導体レーザ波長安定化装
置」の特許出願（以下、先願と記す）をした。
幅の狭帯域化を同時に実現した適当な半導体レー
ザ波長安定化装置がなかつたので、本出願人は昭
和61年４月23日に「半導体レーザ波長安定化装
置」の特許出願（以下、先願と記す）をした。
この先願によれば、出力レーザ光をビームスプ
リツタで２方向に分け、一方の光は波長選択素子
（例えばエタロン）を通して通過レーザ光を電気
信号IAに変換し、他方の光はそのまま光電変換し
それを第１の増幅器で増幅して電気信号IBを得
て、この２つの電気信号IA、IBの差分の信号Ierr
を積分器で積分し、その積分出力を第２の増幅器
で増幅してその信号を半導体レーザの注入電流に
帰還するようにしている。このような構成によれ
ば、割算器を使用せずとも等価的にIB／IA＝一定
な制御ができるので構成が簡単になるとともに、
積分器と第２の増幅器に広い帯域のものを使用す
るとエタロン透過光パワー変動の高周波成分も帰
還されるので、スペクトル線幅の狭帯域化も実現
できる効果が得られる。
リツタで２方向に分け、一方の光は波長選択素子
（例えばエタロン）を通して通過レーザ光を電気
信号IAに変換し、他方の光はそのまま光電変換し
それを第１の増幅器で増幅して電気信号IBを得
て、この２つの電気信号IA、IBの差分の信号Ierr
を積分器で積分し、その積分出力を第２の増幅器
で増幅してその信号を半導体レーザの注入電流に
帰還するようにしている。このような構成によれ
ば、割算器を使用せずとも等価的にIB／IA＝一定
な制御ができるので構成が簡単になるとともに、
積分器と第２の増幅器に広い帯域のものを使用す
るとエタロン透過光パワー変動の高周波成分も帰
還されるので、スペクトル線幅の狭帯域化も実現
できる効果が得られる。
しかし波長選択素子としてエタロンのように透
過率特性が周期的に繰返すもの（第６図参照）を
使用した場合、先願の回路のままでは、或る特別
な場合において改良の余地がある。
過率特性が周期的に繰返すもの（第６図参照）を
使用した場合、先願の回路のままでは、或る特別
な場合において改良の余地がある。
即ち、透過率特性が周期的に繰返す波長選択素
子を用いた場合、第６図に示す各山型状波形ごと
に波長安定化の制御系には１つの安定点が存在す
ることになる。従つて、所望の波長のレーザを得
るためには第６図の特定な山型状波形部で制御系
がロツクするように半導体レーザへ注入する電流
値を定める必要がある。
子を用いた場合、第６図に示す各山型状波形ごと
に波長安定化の制御系には１つの安定点が存在す
ることになる。従つて、所望の波長のレーザを得
るためには第６図の特定な山型状波形部で制御系
がロツクするように半導体レーザへ注入する電流
値を定める必要がある。
先願では、第２の増幅器に電圧Vinとして定電
圧を加え、或る特定な山型状波形で制御系が安定
するようにしている。
圧を加え、或る特定な山型状波形で制御系が安定
するようにしている。
一方、第２の増幅器にはこの電圧Vinのほかに
積分器の出力電圧Voutが加えられている。通常
の制御時では、Vout≪Vinであるため、電圧Vin
で設定した山型状波形で安定点が得られるように
動作している。
積分器の出力電圧Voutが加えられている。通常
の制御時では、Vout≪Vinであるため、電圧Vin
で設定した山型状波形で安定点が得られるように
動作している。
しかし、この積分器の出力電圧Voutは上述し
た差分の電流Ierrを積分したものであり、波長安
定化の制御系が大きく変動した場合（例えば、電
源投入時）はこの電流Ierrは大きな値になる可能
性がある。従つて、Vout≪Vinの条件が崩れた
場合、電圧Vinで目標としたものと別の山型状波
形位置で波長安定化の制御系がロツクする恐れが
ある。
た差分の電流Ierrを積分したものであり、波長安
定化の制御系が大きく変動した場合（例えば、電
源投入時）はこの電流Ierrは大きな値になる可能
性がある。従つて、Vout≪Vinの条件が崩れた
場合、電圧Vinで目標としたものと別の山型状波
形位置で波長安定化の制御系がロツクする恐れが
ある。
また、波長選択素子として単一の山型状波形し
か現れないもの（第６図では３個の山型状波形が
ある例を示したが、この山が１個しかないもの）
を使用した場合にも不都合なことが生じる。即
ち、先願は、山型状波形の単調減少領域側、また
は単調増加領域側のどちらか一方において、安定
点が存在するように動作している。今、例えば単
調増加側に安定点が得られるように装置の設計を
した場合、電源投入時に、もし制御系の動作点が
単調減少領域側に行つてしまうと波長安定化の制
御系は正帰還となり安定点は存在しないことにな
る。
か現れないもの（第６図では３個の山型状波形が
ある例を示したが、この山が１個しかないもの）
を使用した場合にも不都合なことが生じる。即
ち、先願は、山型状波形の単調減少領域側、また
は単調増加領域側のどちらか一方において、安定
点が存在するように動作している。今、例えば単
調増加側に安定点が得られるように装置の設計を
した場合、電源投入時に、もし制御系の動作点が
単調減少領域側に行つてしまうと波長安定化の制
御系は正帰還となり安定点は存在しないことにな
る。
本発明はこのような誤動作を防ぐために成され
たものであり、本発明の目的は、電源投入後、自
動的に目標位置に波長が安定化される半導体レー
ザ波長安定化装置を提供することである。
たものであり、本発明の目的は、電源投入後、自
動的に目標位置に波長が安定化される半導体レー
ザ波長安定化装置を提供することである。
本発明は、上記の問題点を解決するために
半導体レーザの出力光を２方向に分け、一方の
光は波長選択素子へ照射しそれから得られる光を
電気信号に変換し、他方の光はそのまま光電変換
しそれを増幅器で増幅して電気信号を得て、この
２つの電気信号の差分の信号を積分器で積分し、
その積分出力により半導体レーザの注入電流を制
御するするようにした半導体レーザ波長安定化装
置において、 前記積分出力に応じて制御電流（IR4、IC2）を
流す制御回路と、 一定電流（Iin）を流す定電流回路と、 を備え、この一定電流と制御電流の和を前記注入
電流として用い、この注入電流における直流成分
に応じたレーザ波長が波長選択素子の山型状の透
過率または反射率特性の特定の単調増加領域内ま
たは単調減少領域内にあるように前記制御電流と
一定電流を設定するようにしたものである。
光は波長選択素子へ照射しそれから得られる光を
電気信号に変換し、他方の光はそのまま光電変換
しそれを増幅器で増幅して電気信号を得て、この
２つの電気信号の差分の信号を積分器で積分し、
その積分出力により半導体レーザの注入電流を制
御するするようにした半導体レーザ波長安定化装
置において、 前記積分出力に応じて制御電流（IR4、IC2）を
流す制御回路と、 一定電流（Iin）を流す定電流回路と、 を備え、この一定電流と制御電流の和を前記注入
電流として用い、この注入電流における直流成分
に応じたレーザ波長が波長選択素子の山型状の透
過率または反射率特性の特定の単調増加領域内ま
たは単調減少領域内にあるように前記制御電流と
一定電流を設定するようにしたものである。
以下、図面を用いて本発明を詳しく説明する。
第１図は、本発明に係る半導体レーザ波長安定
化装置の一実施例を示した図である。同図におい
て、LDは半導体レーザ・ダイオードであり（以
下LDという）、このLDは温度変動による波長の
変動を抑制するために図示しない恒温槽内に配置
され、温度コントローラTCによりその温度が一
定に制御されている。恒温槽内の温度が予め決め
られた温度になつたことを判別する温度判別器
（図示せず）の信号をうけたのち、波長安定化回
路は動作するように構成されている。LDからで
た光はレンズＬで平行光にコリメートされ、ハー
フミラーHMで帰還用に使用する反射光と出力光
としての透過光に分岐される。ハーフミラーHM
で反射された帰還用の光は1/2λ板Ｚを通つてビ
ームスプリツタPBSで分岐され、このビームス
プリツタPBSを透過した一方の光は第１の光電
変換素子（例えばフオトダイオード）PD1で電気
信号に変換されたのち増幅器Ａの反転入力端子に
入力される。一方ビームスプリツタPBSで反射
した光は波長選択素子（例えばエタロン、回折格
子、ガスセル等）Ｅに入射され、その波長−透過
率特性（例えば第６図）に応じてパワーの減衰を
受けた光は第２の光電変換素子PD2で電気信号に
変換されたのち、増幅器Ａからの出力とともに帰
還抵抗R0および帰還コンデンサC1を有する積分
器Ｂの反転入力端子に入力される。この積分器の
出力はLDの注入電流を制御する信号として用い
られる。
化装置の一実施例を示した図である。同図におい
て、LDは半導体レーザ・ダイオードであり（以
下LDという）、このLDは温度変動による波長の
変動を抑制するために図示しない恒温槽内に配置
され、温度コントローラTCによりその温度が一
定に制御されている。恒温槽内の温度が予め決め
られた温度になつたことを判別する温度判別器
（図示せず）の信号をうけたのち、波長安定化回
路は動作するように構成されている。LDからで
た光はレンズＬで平行光にコリメートされ、ハー
フミラーHMで帰還用に使用する反射光と出力光
としての透過光に分岐される。ハーフミラーHM
で反射された帰還用の光は1/2λ板Ｚを通つてビ
ームスプリツタPBSで分岐され、このビームス
プリツタPBSを透過した一方の光は第１の光電
変換素子（例えばフオトダイオード）PD1で電気
信号に変換されたのち増幅器Ａの反転入力端子に
入力される。一方ビームスプリツタPBSで反射
した光は波長選択素子（例えばエタロン、回折格
子、ガスセル等）Ｅに入射され、その波長−透過
率特性（例えば第６図）に応じてパワーの減衰を
受けた光は第２の光電変換素子PD2で電気信号に
変換されたのち、増幅器Ａからの出力とともに帰
還抵抗R0および帰還コンデンサC1を有する積分
器Ｂの反転入力端子に入力される。この積分器の
出力はLDの注入電流を制御する信号として用い
られる。
なお本明細書では波長選択素子Ｅが有する特性
として第６図で波長一透過率特性を示し透過型の
波長選択素子を例に用いて説明するが、光を反射
しその波長−反射率特性が第６図となるような波
長選択素子を用いてもよい。
として第６図で波長一透過率特性を示し透過型の
波長選択素子を例に用いて説明するが、光を反射
しその波長−反射率特性が第６図となるような波
長選択素子を用いてもよい。
また、第６図では山型状波形が複数個ある特性
例を示したが、この山型状波形が単一の特性を有
する波長選択素子を用いても以下に説明する本発
明は成立する。
例を示したが、この山型状波形が単一の特性を有
する波長選択素子を用いても以下に説明する本発
明は成立する。
以上までの構成は先願に記載された構成である
が、以下に述べる構成が本発明で新たに付加した
構成例である。
が、以下に述べる構成が本発明で新たに付加した
構成例である。
即ち、積分器Ｂの出力はトランジスタQ1のベ
ースに加えられる。このトランジスタQ1のエミ
ツタは抵抗R4を介して電位VEのラインに接続さ
れる。また、このエミツタはコンデンサC2と抵
抗R3の直列回路を介して電位VEに接続される。
更にエミツタにはトランジスタQ2と増幅器Ｕと
抵抗R2とで構成される定電流回路が接続され、
この定電流回路の他端は電位VEに接続される。
定電流回路に流れる一定電流Iinは増幅器Ｕに加
えられる電圧Vrによつて決定され、その電流値
はIin＝Vr／R2である。ここで、Vrは電位VEか
らの電圧とする。
ースに加えられる。このトランジスタQ1のエミ
ツタは抵抗R4を介して電位VEのラインに接続さ
れる。また、このエミツタはコンデンサC2と抵
抗R3の直列回路を介して電位VEに接続される。
更にエミツタにはトランジスタQ2と増幅器Ｕと
抵抗R2とで構成される定電流回路が接続され、
この定電流回路の他端は電位VEに接続される。
定電流回路に流れる一定電流Iinは増幅器Ｕに加
えられる電圧Vrによつて決定され、その電流値
はIin＝Vr／R2である。ここで、Vrは電位VEか
らの電圧とする。
なお、トランジスタQ1と、このエミツタに接
続される抵抗R4および直列回路（C2、R3）とか
ら構成される回路を本明細書では“制御回路”と
呼ぶ。この制御回路は電圧−電流変換動作を行な
い、積分器Ｂの積分出力に応じた制御電流（IR4
＋IC2）を流すものである。
続される抵抗R4および直列回路（C2、R3）とか
ら構成される回路を本明細書では“制御回路”と
呼ぶ。この制御回路は電圧−電流変換動作を行な
い、積分器Ｂの積分出力に応じた制御電流（IR4
＋IC2）を流すものである。
第２図は第１図の制御系ブロツク図である。こ
の第２図を参照して、第１図装置の動作を説明す
る。第２図の記号は以下のことを表わしている。
の第２図を参照して、第１図装置の動作を説明す
る。第２図の記号は以下のことを表わしている。
Λ（Ｉ）：LDの電流−波長特性
Ｐ：LDの電流−光パワー変換係数
D1，D2：1/2λ板とビームスプリツタPBSにより
分配される出射光パワーの分配率０＜D1＋D2
≦１ K0：光電変換素子PD1，PD2の感度 G1：増幅器Ａの利得 Ｔ：波長選択素子ＥのスループツトＯ＜Ｔ＜１ ｇ（λ）：波長選択素子Ｅの透過率特性（最大透過
率が１となるように規格化したもの） なお、第２図においてブロツク１は抵抗R4と
直列回路（コンデンサC2と抵抗R3）とが並列接
続された部分の伝達関数である。ここで、 C1R2＝C2R3となるように値を定めたとすれば、
このブロツク１と積分器のブロツクを合成した伝
達関数は、第２図のブロツク１ａに示すように、 −１＋SC2（R3＋R4）／SC2・R3・R4／R0 となる。
分配される出射光パワーの分配率０＜D1＋D2
≦１ K0：光電変換素子PD1，PD2の感度 G1：増幅器Ａの利得 Ｔ：波長選択素子ＥのスループツトＯ＜Ｔ＜１ ｇ（λ）：波長選択素子Ｅの透過率特性（最大透過
率が１となるように規格化したもの） なお、第２図においてブロツク１は抵抗R4と
直列回路（コンデンサC2と抵抗R3）とが並列接
続された部分の伝達関数である。ここで、 C1R2＝C2R3となるように値を定めたとすれば、
このブロツク１と積分器のブロツクを合成した伝
達関数は、第２図のブロツク１ａに示すように、 −１＋SC2（R3＋R4）／SC2・R3・R4／R0 となる。
上記の記号を用いるとレーザ光の波長（λ）と
半導体レーザに注入する電流Ｉの関係は次式のよ
うになる。
半導体レーザに注入する電流Ｉの関係は次式のよ
うになる。
λ＝∧（Ｉ） ……(1)
Ｉ＝Iin−１＋SC2（R3＋R4）／SC2・R3・R4／R0
・（G1K0D1PI−K0g（λ）TD2PI）……(2) ここで、ｓは複素数（ωj） (1)、(2)式からＩを消去すると、 λ＝∧（Iin／１＋１＋SC2（R3＋R4）／SC2・R3
・R4／R0・K0p｛G1D1−TD2g（λ）｝）……(3) ここで、LDの発振波長λは注入電流Ｉに対し
て第３図に一点鎖線で示すような特性を持つの
で、着目する電流付近を実線で示すような直線イ
で表わすことができる。
・（G1K0D1PI−K0g（λ）TD2PI）……(2) ここで、ｓは複素数（ωj） (1)、(2)式からＩを消去すると、 λ＝∧（Iin／１＋１＋SC2（R3＋R4）／SC2・R3
・R4／R0・K0p｛G1D1−TD2g（λ）｝）……(3) ここで、LDの発振波長λは注入電流Ｉに対し
て第３図に一点鎖線で示すような特性を持つの
で、着目する電流付近を実線で示すような直線イ
で表わすことができる。
この実線は次式により表わされる。
∧（Ｉ）＝∧Ｉ＋λ0
ここで、λ0は第３図における仮定した直線と縦
軸が交わる点の値 (3)式より １＋１＋SC2（R3＋R4）／SC2・R3＋R4／R0・K0p
｛G1D1−TD2g（λ）｝（λ−λ0）＝∧・Iin……(4) 波長が一定値に制御されている状態ではｓ＝０と
して K0P［G1D1−TD2g（λ）］ ・（λ−λ0）＝０ ……(5) (5)式が成立するためには K0≠０，Ｐ≠０であるから λ＝λ0 またTD2g（λ）＝G1D1 λ＝λ0のときＩ＝０ つまり発光していない状態であるのでλ≠λ0と考
えてよい。従つて、 ｇ（λ）＝（G1D1）／（TD2） ……(6) ここで、第１図に示す増幅器Ａの利得G1の出
力と第２の光電変換素子PD2の出力との差出力を
Ierrとし、(6)式を満足する波長をλfとすると、ｇ
（λ）が単調増加の領域では増幅器Ａの出力と第
２の光電変換素子PD2の出力の関係は第４図に示
すようなものとなる。
軸が交わる点の値 (3)式より １＋１＋SC2（R3＋R4）／SC2・R3＋R4／R0・K0p
｛G1D1−TD2g（λ）｝（λ−λ0）＝∧・Iin……(4) 波長が一定値に制御されている状態ではｓ＝０と
して K0P［G1D1−TD2g（λ）］ ・（λ−λ0）＝０ ……(5) (5)式が成立するためには K0≠０，Ｐ≠０であるから λ＝λ0 またTD2g（λ）＝G1D1 λ＝λ0のときＩ＝０ つまり発光していない状態であるのでλ≠λ0と考
えてよい。従つて、 ｇ（λ）＝（G1D1）／（TD2） ……(6) ここで、第１図に示す増幅器Ａの利得G1の出
力と第２の光電変換素子PD2の出力との差出力を
Ierrとし、(6)式を満足する波長をλfとすると、ｇ
（λ）が単調増加の領域では増幅器Ａの出力と第
２の光電変換素子PD2の出力の関係は第４図に示
すようなものとなる。
第４図から分るように、
λ＜λfの時Ierr＞０となりこのとき、Ｉは減少
しλは小 λ＞λfの時Ierr＞０となりこのとき、Ｉが増加
しλは大となる。
しλは小 λ＞λfの時Ierr＞０となりこのとき、Ｉが増加
しλは大となる。
従つて正帰還となるため波長をλfに安定化するこ
とができない。
とができない。
また、ｇ（λ）が単調減少の領域では増幅器の
出力と第２の光電変換素子PD2の出力の関係は第
５図に示すようなものとなる。
出力と第２の光電変換素子PD2の出力の関係は第
５図に示すようなものとなる。
第５図から分るように、
λ＜λfのときIerr＞０となりこのとき、Ｉは増
加しλは大 λ＞λfのときIerr＞０となりこのとき、Ｉが減
少しλは小となる。
加しλは大 λ＞λfのときIerr＞０となりこのとき、Ｉが減
少しλは小となる。
従つて負帰還となり、波長λfに安定化することが
できる。つまり、波長をｇ（λ）の特定の位置に
安定化させることができる。
できる。つまり、波長をｇ（λ）の特定の位置に
安定化させることができる。
第７図は前記第４図と第５図を合成し、縦軸を
１／TD2にスケーリングしたものである。第７図
において、λf近傍を直線で近似し、 ｇ（λ）＝α（λ−λe） （α＜０） ここで、 αは直線の傾き λeは近似した直線が横軸と交わる点の値 λf＝（G1D1／（TD2α）＋λe となる。
１／TD2にスケーリングしたものである。第７図
において、λf近傍を直線で近似し、 ｇ（λ）＝α（λ−λe） （α＜０） ここで、 αは直線の傾き λeは近似した直線が横軸と交わる点の値 λf＝（G1D1／（TD2α）＋λe となる。
以上に説明したシーケンスにより、或る波長
（λf）の点に引込み動作が行なわれ、波長が安定
するが、本発明では、更に定電流回路（トランジ
スタQ2＋増幅器Ｕ＋抵抗R2）と“制御回路”（ト
ランジスタQ1＋抵抗R4＋コンデンサC2、抵抗R3）
とを備えることにより、装置の電源を投入後、引
込み動作を行なわしめることなく、自動的に或る
特定の目標値にレーザ波長を安定化することがで
きる。
（λf）の点に引込み動作が行なわれ、波長が安定
するが、本発明では、更に定電流回路（トランジ
スタQ2＋増幅器Ｕ＋抵抗R2）と“制御回路”（ト
ランジスタQ1＋抵抗R4＋コンデンサC2、抵抗R3）
とを備えることにより、装置の電源を投入後、引
込み動作を行なわしめることなく、自動的に或る
特定の目標値にレーザ波長を安定化することがで
きる。
ここで抵抗R4とこれに並列に接続される回路
（即ちコンデンサC2と抵抗R3の直列回路）の合成
のインピーダンス特性は(7)式で表わされ、これを
第８図に示す。
（即ちコンデンサC2と抵抗R3の直列回路）の合成
のインピーダンス特性は(7)式で表わされ、これを
第８図に示す。
Ｚ＝R4（１＋jwC2R3）／１＋jwC2（R3＋R4）……
(7) トランジスタQ1のベース電圧をVBとすると
（VBは電位VEからの電圧）、VBの変動による電圧
−電流変換特性は第９図に示すようになる。ここ
で、第９図は電圧−電流変換特性であるから、イ
ンピーダンス特性である第８図の特性とは逆数の
関係にある。
(7) トランジスタQ1のベース電圧をVBとすると
（VBは電位VEからの電圧）、VBの変動による電圧
−電流変換特性は第９図に示すようになる。ここ
で、第９図は電圧−電流変換特性であるから、イ
ンピーダンス特性である第８図の特性とは逆数の
関係にある。
ここで、1/2πR0C1＝1/2πC2R3となるように値
を定めると積分器Ｂを含めたトータルのフイード
バツクゲイン特性は第１０図となる。この第１０
図から分るように、本発明はゲインを落すことな
く波長の変動可能範囲を制限することができると
ともに周波数1/2πC2（R3＋R4）以下の領域では、
依然として積分作用を維持している。即ち、先願
が保持していた特徴（割算器を用いなくとも割算
機能を有する）を本発明は保持している。
を定めると積分器Ｂを含めたトータルのフイード
バツクゲイン特性は第１０図となる。この第１０
図から分るように、本発明はゲインを落すことな
く波長の変動可能範囲を制限することができると
ともに周波数1/2πC2（R3＋R4）以下の領域では、
依然として積分作用を維持している。即ち、先願
が保持していた特徴（割算器を用いなくとも割算
機能を有する）を本発明は保持している。
以下、具体的に発明の特徴とする動作を説明す
る。
る。
増幅器ＵとトランジスタQ2と抵抗R2は定電流
回路を構成し、トランジスタQ2に流れる電流値
IinはVr／R2である。
回路を構成し、トランジスタQ2に流れる電流値
IinはVr／R2である。
コンデンサC2と抵抗R3はトランジスタQ1のベ
ースに印加される帰還電圧VBの高周波の信号を
通過させる回路であり、直流に対してはオープン
となる。
ースに印加される帰還電圧VBの高周波の信号を
通過させる回路であり、直流に対してはオープン
となる。
抵抗R4は帰還電圧VBの低周波の信号を通過さ
せる回路であり、積分コンデンサC1にチヤージ
がなく、LDの波長が丁度ロツク点にあるときの
帰還電圧VBをVB0とすると、抵抗R4には（VB0−
VBE）／R4＋△VB／R4の電流が流れる。なお、
△VBはフイードバツクによるVBの変動分であり、
VBEはトランジスタQ1のベース・エミツタ間の電
圧である。
せる回路であり、積分コンデンサC1にチヤージ
がなく、LDの波長が丁度ロツク点にあるときの
帰還電圧VBをVB0とすると、抵抗R4には（VB0−
VBE）／R4＋△VB／R4の電流が流れる。なお、
△VBはフイードバツクによるVBの変動分であり、
VBEはトランジスタQ1のベース・エミツタ間の電
圧である。
帰還電圧VBの最大変化量を±△VBMAXとする
と、注入電流Ｉ（LD電流）の直流分、即ち、（Iin
＋IR4）の変化量は±△VBMAX／R4で決まるので、
この電流変化によるLDの波長変化がエタロンの
山型状波形特性の単調増加領域内または単調減少
領域内のどちらか一方内であれば、特定の山型状
波形部への引込み動作なしに自動的に波長が目標
値に安定する。
と、注入電流Ｉ（LD電流）の直流分、即ち、（Iin
＋IR4）の変化量は±△VBMAX／R4で決まるので、
この電流変化によるLDの波長変化がエタロンの
山型状波形特性の単調増加領域内または単調減少
領域内のどちらか一方内であれば、特定の山型状
波形部への引込み動作なしに自動的に波長が目標
値に安定する。
以上を第１１図を用いて説明するとLDに流れ
る注入電流Ｉは、定電流回路に流れる一定電流
Iinと、制御回路に流れる制御電流（IR4＋IC2）の
和の電流である。LDで出力されるレーザの波長
はこの注入電流Ｉで決定される（但し温度は或る
値に制御されている）から、この注入電流Ｉの直
流分に対応する波長が第１１図に示すようにエタ
ロンの特定の山型状波形の単調増加領域内（太線
部）、または単調減少領域内のどちらか一方とな
るように回路定数を定めれば、電源を投入後、必
ず、上述した安定化動作を経て、目標値の波長で
ロツクする。
る注入電流Ｉは、定電流回路に流れる一定電流
Iinと、制御回路に流れる制御電流（IR4＋IC2）の
和の電流である。LDで出力されるレーザの波長
はこの注入電流Ｉで決定される（但し温度は或る
値に制御されている）から、この注入電流Ｉの直
流分に対応する波長が第１１図に示すようにエタ
ロンの特定の山型状波形の単調増加領域内（太線
部）、または単調減少領域内のどちらか一方とな
るように回路定数を定めれば、電源を投入後、必
ず、上述した安定化動作を経て、目標値の波長で
ロツクする。
なお、コンデンサC2と抵抗R3とで構成される
高周波通過回路の効果を説明すると、もし、エタ
ロンの透過特性または反射特性が急峻な場合、△
VBMAX／R4を小さい値にする必要があるが、この
とき、△VB／R4が小さくなり、フイードバツク
ゲインを充分にとれなくなる恐れがある。これを
防ぐために、コンデンサC2と抵抗R3の回路を付
加しフイードバツクゲインを確保しているのであ
る。
高周波通過回路の効果を説明すると、もし、エタ
ロンの透過特性または反射特性が急峻な場合、△
VBMAX／R4を小さい値にする必要があるが、この
とき、△VB／R4が小さくなり、フイードバツク
ゲインを充分にとれなくなる恐れがある。これを
防ぐために、コンデンサC2と抵抗R3の回路を付
加しフイードバツクゲインを確保しているのであ
る。
また、“制御回路”は第１図の構成に限定する
わけでなく、上述に詳しく説明したような動作を
行なうことができれば、どのようなものでもよ
い。
わけでなく、上述に詳しく説明したような動作を
行なうことができれば、どのようなものでもよ
い。
以上述べたように本発明によれば電源投入後、
引込み動作を行なうことなく自動的に目的の波長
に安定化回路をロツクすることができる。
引込み動作を行なうことなく自動的に目的の波長
に安定化回路をロツクすることができる。
第１図は本発明に係る半導体レーザ波長安定化
装置の構成例を示す図、第２図は第１図の制御系
を示すブロツク図、第３図は半導体レーザダイオ
ードの電流−波長特性を示す図、第４図、第５図
はｇ（λ）が単調増加および単調減少の領域にお
ける増幅器Ａの出力と第２の光電変換素子PD2の
出力の関係を示す図、第６図はｇ（λ）のλに対
する周期性を示す関係図、第７図はλf近傍を直線
で近似した状態を示す関係図、第８図は抵抗R4
とこれに並列に接続される回路（C2、R3）の合
成インピーダンス特性を示す図、第９図はVBの
変動による電圧−電流変換特性を示す図、第１０
図は積分器を含めたトータルのフイードバツクゲ
インの特性を示す図、第１１図は本発明により自
動的に波長が目標値に安定することを説明するた
めの図である。 Ａ……増幅器、Ｂ……積分器、PD1，PD2……
光電変換素子、LD……半導体レーザダイオード、
Ｅ……波長選択素子、Q1，Q2……トランジスタ、
Ｕ……増幅器、C1，C2……コンデンサ、R0〜R5
……抵抗。
装置の構成例を示す図、第２図は第１図の制御系
を示すブロツク図、第３図は半導体レーザダイオ
ードの電流−波長特性を示す図、第４図、第５図
はｇ（λ）が単調増加および単調減少の領域にお
ける増幅器Ａの出力と第２の光電変換素子PD2の
出力の関係を示す図、第６図はｇ（λ）のλに対
する周期性を示す関係図、第７図はλf近傍を直線
で近似した状態を示す関係図、第８図は抵抗R4
とこれに並列に接続される回路（C2、R3）の合
成インピーダンス特性を示す図、第９図はVBの
変動による電圧−電流変換特性を示す図、第１０
図は積分器を含めたトータルのフイードバツクゲ
インの特性を示す図、第１１図は本発明により自
動的に波長が目標値に安定することを説明するた
めの図である。 Ａ……増幅器、Ｂ……積分器、PD1，PD2……
光電変換素子、LD……半導体レーザダイオード、
Ｅ……波長選択素子、Q1，Q2……トランジスタ、
Ｕ……増幅器、C1，C2……コンデンサ、R0〜R5
……抵抗。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザの出力光を２方向に分け、一方
の光は波長選択素子へ照射しそれから得られる光
を電気信号に変換し、他方の光はそのまま光電変
換しそれを増幅器で増幅して電気信号を得て、こ
の２つの電気信号の差分の信号を積分器で積分
し、その積分出力により半導体レーザの注入電流
を制御するするようにした半導体レーザ波長安定
化装置において、 前記積分出力に応じて制御電流（IR4、IC2）を
流す制御回路と、 一定電流（Iin）を流す定電流回路と、 を備え、この一定電流と制御電流の和を前記注入
電流として用い、この注入電流における直流成分
に応じたレーザ波長が波長選択素子の山型状の透
過率または反射率特性の特定の単調増加領域内ま
たは単調減少領域内にあるように前記制御電流と
一定電流を設定したことを特徴とする半導体レー
ザ波長安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30584686A JPS63157488A (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | 半導体レ−ザ波長安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30584686A JPS63157488A (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | 半導体レ−ザ波長安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63157488A JPS63157488A (ja) | 1988-06-30 |
| JPH0482193B2 true JPH0482193B2 (ja) | 1992-12-25 |
Family
ID=17950068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30584686A Granted JPS63157488A (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | 半導体レ−ザ波長安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63157488A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994015388A1 (en) * | 1992-12-18 | 1994-07-07 | Olympus Optical Co., Ltd. | Apparatus for stabilizing wavelength |
| JP3788232B2 (ja) | 2000-12-13 | 2006-06-21 | 日本電気株式会社 | 波長可変光送信器、その出力制御方法並及び光通信システム |
| JP4820075B2 (ja) * | 2003-10-09 | 2011-11-24 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 半導体レーザ波長制御装置 |
-
1986
- 1986-12-22 JP JP30584686A patent/JPS63157488A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63157488A (ja) | 1988-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |