JPH05198881A - 格子同調式レーザ装置 - Google Patents

格子同調式レーザ装置

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JPH05198881A
JPH05198881A JP4210981A JP21098192A JPH05198881A JP H05198881 A JPH05198881 A JP H05198881A JP 4210981 A JP4210981 A JP 4210981A JP 21098192 A JP21098192 A JP 21098192A JP H05198881 A JPH05198881 A JP H05198881A
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JP
Japan
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grating
laser
optical
lens
axis
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JP4210981A
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English (en)
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Paul Zorabedian
ポール・ゾラベディアン
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HP Inc
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Hewlett Packard Co
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Publication date
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    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
    • H01S3/1055—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being constituted by a diffraction grating

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】モード選択性および安定性の改善された、格子
同調式外部空胴レーザを提供する。 【構成】本発明の一実施例によれば、円柱レンズ２３は
レーザ増幅器２１とプリズム・ペア・ビーム拡大器２
４，２５との間に配置され、格子上２６に線形スポット
を形成するようレーザビームの焦点を合わせる。レーザ
増幅器とプリズム・ペアとの間の円柱レンズの配置は、
レーザ空胴の光学長を最小にする。この方法により、光
共振モード間の波長分離が増大され、装置のモード選択
性および安定性が増強される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にレーザに関し、
より詳しくは、波長可変外部キャビティ半導体レーザに
関する。
【０００２】
【従来の技術】回折格子同調式外部空胴レーザにおいて
は、光共振構造を形成する外部空胴が、その一端部に回
折格子を有し、この回折格子は格子線と平行な軸を中心
に回転させることができる。回折格子は、入射ビームを
回転軸の回りの小さな角度範囲に各々広がる多数のスペ
クトル次数に回折する。これらの中の１つ次数のスペク
トルは、回折格子をリトロー配置として知られる適切な
角度範囲に配向することにより光源に向けて逆反射され
る。所望の波長が発光半導体へ反射されるようこの逆反
射次数に対応する角度範囲内で回折格子を回転させるこ
とによって波長の選択が可能であり、その波長でのレー
ザ動作を得ることができる。
【０００３】この方式は、回折格子のミスアラインメン
トに非常に敏感に影響される。光学軸及び格子線の方向
に垂直な軸に関して不本意に格子をほんの僅かな角度で
も回転させると、光源に送り返される反射光の量が大幅
に減少する。このような好ましくない回転は、回折格子
の回転軸と格子線とのミスアラインメント、機械的衝撃
及び振動によって起こり得る。
【０００４】上記のアラインメントの問題は、半導体光
源と回折格子との間の外部空胴ビームに設けた光中継
（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｌａｙ）について開示した米国
特許第４，９４２，５８３号（以下、’５８３号と称す
る）で扱われている。’５８３号の発明の一実施例を図
１に示すが、これは同特許の図９の基本的特徴をそのま
ま図示したものである。この図においては、半導体光源
からの光はセルフォックレンズとして図示したコリメー
ティングレンズを通過した後、格子線に垂直な横軸
（Ｔ）に沿ってビームを拡大するプリズム対を通り、そ
の後格子線と平行な軸（Ｐ）に沿ってビームを収縮させ
る円柱レンズを通る。円柱レンズから出たビームは、格
子線と平行な方向の幅が非常に狭く、格子線に垂直な方
向の幅が非常に広いビームであって、回折格子のウエス
トに焦点が合わせられている。この特許に開示されてい
るように、回折格子からの逆反射ビームは、回折格子の
Ｐ軸回りの回転に関する所与の感度に対し、Ｔ軸回りの
好ましくない回転に関しては比較的感受性が低い。
【０００５】図１に示す’５８３号の発明の方式は、ア
ラインメント問題に取り組むことにより従来技術に比べ
て大きな改良を達成している。しかしながら、外部空胴
レーザシステムの安定性の問題は依然として解決されて
いない。プリズム・ペア・ビーム拡大器や円柱レンズビ
ーム収縮器のようなビーム整形要素は、外部空胴の光学
的長さを増大させる傾向がある。空胴の光学的長さが増
大するにつれて、空胴の縦共振モード間の波長間隔は短
くなり、これによってレーザシステムのモード安定性及
び選択性が低下する。このような情況にあっては、Ｔ軸
に関する回折格子の回転の影響を受けにくく、モード安
定性及び選択性に優れた外部空胴レーザシステムの必要
性が依然として非常に大きい。
【０００６】
【発明の目的】本発明の目的は、縦モード選択性が改良
された、ミスアラインメント許容型の、格子同調式、外
部空胴レーザを提供することにある。本発明の第２の目
的は、実効焦点距離が縮小された、ミスアラインメント
許容型の、格子同調式、外部空胴レーザを提供すること
にある。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、光中継における光学要素を円
柱レンズがモード選択性を低下させないように新たに配
置構成することによって上記の問題を解消したものであ
る。本発明のこのシステムにおいては、コリメーティン
グレンズとビーム拡大プリズムとの間に円柱レンズを配
置する。従って、円柱レンズの焦点距離はシステムのビ
ーム拡大部の内部に入り、このレンズを用いないシステ
ムと比べて光路長が増大することはない。本発明の実施
例においては、円柱レンズは第１のプリズムの入力面に
光学的に接触させて取り付けられる。本発明の他の実施
例は、円柱面状入力面を有する第１のプリズムを使用
し、円柱レンズがこのプリズムと一体状をなすようにな
っている。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。本発明の顕著な特徴は、従来技術と比べて光路長が
短くなる光学要素の新規な配置構成にある。図２に示す
ように、格子同調式外部空胴レーザの構成要素は、図１
（’５８３号の図９）に示すものと同様であるが、光路
長をより短くするための配置構成が採用されている。光
ビームは半導体レーザのような光源２１によって発生す
る。この光源からの光はコリメーティングレンズ２２を
通過するが、コリメーティングレンズとしては、セルフ
ォック（ＳＥＬＦＯＣ）レンズまたは屈折率分布型（Ｇ
ＲＩＮ）レンズを用いることができる。コリメーティン
グレンズ２２からの平行光線ビームは続いて円柱レンズ
２３を通る。円柱レンズ２３は、図２においては図の平
面内に円筒軸を有する。このレンズは、回折格子２６に
焦点ウエストが生じるように図面に垂直な平面内にビー
ムの焦点を合わせるが、図の平面内にある平面にはビー
ムは集束しない。
【０００９】ビームは円柱レンズ２３からプリズム対２
４及び２５を通る。これらのプリズムはビームを図面の
平面内に拡大する一方、図面に垂直な平面にはビームを
集束をさせない。これらの光学要素２２、２３、２４及
び２５の組み合わせが本発明のレーザの光中継部を構成
する。この光中継の最終効果は、光源２１より発生する
ほぼ円形のレーザスポットを回折格子２６で非常に直線
に近い線形スポットとなるように焦点を合わせることに
ある。この線形スポットは、図の平面内の幅広のウエス
トＷｔに比べて図面に垂直な平面内に非常に狭い焦点ウ
エスト（高さ）Ｗｐを有する。
【００１０】回折格子２６は図の平面に垂直な方向の格
子線を有する（すなわち、図２の上面図において格子線
は垂直になっている）。回折格子は、所望のスペクトル
次数が光源２１へ逆反射されるよう、格子の法線Ｎと光
学軸Ａとの間の角度Θとしてリトロー配置により配向さ
れている。レーザは、レーザ動作の所望の波長を選択す
るために、縦軸Ｐ（図の平面に垂直）に関して格子を回
転させることにより同調される。このレーザシステム
は、図１（及び’５８３号の図９）に示すレーザシステ
ムと同じ理由によってミスアラインメント許容性を有
し、格子の平面内にある横軸Ｔに関する格子の好ましく
ない回転に左右されにくい。回折格子の非常に直線に近
い線形ビームスポット（Ｔで示す軸沿いに伸張する）
は、Ｔ軸の回りの格子の回転に比較的影響されない。
【００１１】このような新規なやり方で光学要素を組み
合わせることによって、本発明のレーザ空胴の全光路長
は従来技術のシステムに比べて相当短縮される。従っ
て、本発明の空胴共振モードは、図１に示す光学要素の
配置構成を用いたものに比べてより大きい波長間隔によ
って分離される。これによって、従来技術のレーザシス
テムと比較して本発明のモード選択性は増大し、モード
不安定性は小さくなる。
【００１２】図２において、円柱レンズ２３は、光学軸
Ａに対して破線で示す角度、すなわち鋭角Φだけ傾斜し
ている。理想的には、この角度は光学軸に対する回折格
子２６の配向角度と同じにする。実際には、回折格子の
配向角度はレーザの同調を取るのに伴って変化する。円
柱レンズ２３を固定配向する場合は、その光学軸に対す
る角度は、チューニング範囲の中間点における格子の配
向角度に一致させるのが最適である。特許’５８３号に
は、これが装置の動作に対して実際上障害にならない理
由がこの問題に取り組むためのいくつかの代案と共に記
載されている。
【００１３】図３は、円柱レンズ２３とプリズム２４を
結合した本発明の実施例を示す。レンズ２３及びプリズ
ム２４は、接着剤によって互いに接合されるか、あるい
は一体物として製造される。回折格子のピッチ及びプリ
ズム材料の屈折率は、当技術分野において周知のところ
により、また’５８３号に開示されているところに従い
円柱レンズ２３の配向角度に影響する条件を満足させる
ように選択される。以上の詳細な説明は、専ら本発明の
長所、特徴及び性格を例示説明することを目的としたも
のである。本発明の精神及び範囲内において他の変形態
様や修正態様も可能である。例えば、円柱レンズと両方
のプリズムを一体構造物として作ることも可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、ミスアラインメント許容型の、格子同調式、
外部空胴レーザにおいて、縦モード選択性を改良するこ
とができる。また、実効焦点距離を縮小することもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビーム拡大器及びアナモルフィック要素を有す
る従来の格子同調式外部空胴レーザの一実施例を示す斜
視図である。
【図２】本発明による格子同調式外部空胴レーザの平面
図である。
【図３】図２における円柱レンズと第１プリズムとを結
合した本発明の別の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２１：光源、 ２２：コリメーテ
ィングレンズ ２３：円柱レンズ、 ２４、２５：プリズム ２６：回折格子、 Ａ：光学軸 Ｎ：格子の法線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザビームを光軸に沿って放射するレー
    ザ増幅器と、 前記レーザビームの経路内に配置され、前記レーザ増幅
    器に向けて逆反射する回折次数を発生するよう配向さ
    れ、前記レーザ増幅器とともに外部空胴を形成する格子
    と、 前記レーザ増幅器と前記格子との間の前記レーザビーム
    の経路内に配置され、前記ビームを、前記格子におい
    て、該格子の刻線にほぼ垂直の方向に拡大するビーム拡
    大器と、 前記レーザ増幅器と前記ビーム拡大器との間の前記レー
    ザビームの経路内に配置され、前記ビームを、前記格子
    において、該格子の刻線にほぼ平行な方向に縮小する円
    柱レンズと、 を備えてなる格子同調式レーザ装置。
JP4210981A 1991-07-30 1992-07-15 格子同調式レーザ装置 Pending JPH05198881A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US07/737,625 US5177750A (en) 1991-07-30 1991-07-30 Misalignment-tolerant, grating-tuned external-cavity laser with enhanced longitudinal mode selectivity
US737,625 1991-07-30

Publications (1)

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ID=24964622

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EP (1) EP0525752B1 (ja)
JP (1) JPH05198881A (ja)
DE (1) DE69207102T2 (ja)

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