JPH051989B2

JPH051989B2 -

Info

Publication number: JPH051989B2
Application number: JP1897787A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shiozawa
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-01-29
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1993-01-11
Also published as: JPS63186489A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、発振波長を可変することができる
波長可変レーザーの特性の改良に関するものであ
る。

＜従来技術＞半導体レーザーは小型でかつ寿命が長いため情
報記録や通信、成分分析等に多く用いられてい
る。この様な半導体レーザーの発振波長を変化さ
せるために、その周囲温度や注入電流を変化させ
ることが行なわれているが、可変範囲が狭く、か
つ不安定であるという欠点がある。

これに対して外部に共振器を設置し、半導体レ
ーザーとこの共振器を結合し、この共振器の実効
光路長を変化させてその出力光の波長を可変する
可変波長レーザーが提案されている。この様な可
変波長レーザーを第５図に示す。第５図におい
て、１は半導体レーザーであり、その左右方向に
出力する出力光はレンズ２で平行光にされる。３
はミラーであり、左方向に出射した光を反射す
る。４は共振器であり、半導体レーザーの右方向
に出射した光が結合される。共振器４内にはミラ
ー５，６、ビームスプリツタ７、変調器８が含ま
れる。変調器８は制御器９で制御される。

この様な構成において、半導体レーザー１から
出射した光はミラー３で反射され、共振器４と結
合される。ミラー３からビームスプリツタ７を通
つてミラー５に至る距離をｌ、共振器４の長さを
l₁、内部の屈折率をｎとすると、この共振器４を
ｒ回およびｓ回往復する光の実質的な共振器長
Lr，Lsは、 Lr＝（ｌ＋ｒ・l₁）・ｎ Ls＝（ｌ＋ｓ・l₁）・ｎとなる。このため、この共振器で共振した光の複
合的な共振器長Lrsは、 Lrs＝｜ｒ−ｓ｜・l₁・ｎとなる。従つて、この系は共振器長がl₁の整数倍
の共振器の複合共振器と考えられ、全体の等価的
な共振器長Ｌは、Ｌ＝l₁・ｎ ……(1) となり、その出力光の波長λは、 λ＝２・l₁・ｎ／ｑ ……(2) ｑ：整数になる。制御器９により変調器８を制御して共振
器４の屈折率ｎを可変することにより、出力光の
波長を変化させることができる。フアブリペロー
共振器では透過率の周波数特性における半値幅
Δνは、 Δν＝ｃ・（１−Ｒ）／（2πnt）ｃ：光速Ｒ：ミラーの反射率ｎ：フアブリペロー共振器内の屈折率ｔ：フアブリペロー共振器の実質長さとなる。光は共振器４内およびミラー３の間を複
数回往復するので、フアブリペロー共振器と等価
な作用によりスペクトルの広がりが狭くなるとい
う特徴がある。

＜発明が解決すべき問題点＞しかしながら、この様な可変波長レーザーには
次のような問題点がある。出力光の波長は前記(2)
式で与えられ、基本的には複数の波長の光を発振
する。単一波長の光を発振するためには、共振器
の透過率のピークの間隔FSR（Free Spectrum
Range）を大きくしなければならず、そのために
は整数ｑは小さい値でなければならない。従つ
て、可視光付近の光を発振するためにはフアブリ
ペロー共振器の長さを数μｍにしなければなら
ず、共振器の制作が困難であるという欠点があ
る。

＜発明の目的＞この発明の目的は、単一波長で発振し、かつそ
の出力光のスペクトル幅が狭くできる可変波長レ
ーザーを提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞前記問題点を解決するために、本発明はレーザ
ー光源を外部共振器に結合し、この外部共振器を
制御して前記レーザー光源の出力光の波長を可変
する可変波長レーザーにおいて、レーザー光源と
独立して構成される少なくとも２つの共振器と、
これら共振器を結合する結合器を具備し、前記レ
ーザー光源を前記共振器に結合すると共にこれら
共振器のうち少なくとも１つの共振器の実効光路
長を変化させて前記レーザー光源の出力光の波長
を可変するようにしたものである。

また前記結合器および共振器としてビームスプ
リツタとミラーを用いたフアブリペローエタロ
ン、導波路型結合器と導波路の両端をミラーコー
トしたフアブリペローエタロン、フアイバカプラ
と光フアイバの両端をミラーコートしたフアブリ
ペローエタロンを用いたものである。

＜実施例＞第１図に本発明に係る可変波長レーザーの一実
施例を示す。なお、第５図と同じ要素には同一符
号を付し、説明を省略する。この実施例は結合器
としてビームスプリツタ、共振器としてミラーを
用いたフアブリペローエタロンを用いたものであ
る。第１図において、１０は共振器であり、半導
体レーザー１が結合される。この共振器１０内に
はビームスプリツタ１１およびミラー１２，１３
が含まれている。１４はビームスプリツタ１１を
透過した半導体レーザー１の出力光が入力される
もうひとつの共振器であり、内部にビームスプリ
ツタ１５、ミラー１６，１７が含まれている。１
８はねじのような機械的手段または電歪素子のよ
うな電気的手段により動作する微動装置であり、
ミラー１７をビームスプリツタ１５の方向に微動
させる。

この様な構成において、半導体レーザー１の出
力光はビームスプリツタ１１で反射して共振器１
０で共振し、またビームスプリツタ１１を透過し
た半導体レーザー１の出力光はビームスプリツタ
１５で反射して共振器１４で共振する。これらの
共振器１０，１４で共振した光はビームスプリツ
タ１５から外部に出射される。この系は半導体レ
ーザー１と共振器１０からなる可変波長レーザー
と半導体レーザー１と共振器１４からなる可変波
長レーザーが複合したものと考えられ、共振器１
０，１４の長さをl₂、l₃とすると、前記(1)式で求
めたようにフアブリペロー共振器１０，１４の等
価的光路長はl₂、l₃となり、この２つの共振器１
０，１４で構成された系全体の等価的光路長Ｌ
は、Ｌ＝｜l₂−l₃｜・ｎとなる。従つて、この可変波長レーザーの出力光
の波長λは、 λ＝２・ｎ・｜l₂−l₃｜／ｑ ……(3) ｑ：整数ｎ：フアブリペロー共振器の屈折率になる。l₂l₃とすることによりＬを小さくする
ことが出来るので、FSRを大きくすることが出
来る。また微動装置１８により、共振器１４の長
さl₃を100分の数nmのレンジで微動させることに
より、出力光の波長を変化させることができる。

第２図に本発明に係る可変波長レーザーの他の
実施例を示す。なお、第１図実施例と同じ要素に
は同一符号を付し、説明を省略する。第２図にお
いて、１９は共振器１４の光路中に設置された電
気光学素子であり、制御器２０により所定の電圧
が印加される。電気光学素子１９はその印加電圧
により屈折率が変化し、共振器１４の実効光路長
を変化させる。これにより、出力光の波長を可変
することができる。

第３図にさらに他の実施例をしめす。この実施
例は基板上に導波路を形成しこの導波路により共
振器を形成したものであり、結合器として導波路
型結合器、共振器として導波路の両端をミラーコ
ートしたフアブリペローエタロンを用いたもので
ある。第３図において、１は半導体レーザーであ
り、左端面にはミラー２１が形成されている。２
２は基板であり、その上に導波路２３〜２５が形
成されている。２６，２７はそれぞれ導波路２
３，２４および２４，２５が近接している部分で
あり、導波路型結合器を形成している。２８は導
波路型位相変調器であり、導波路２５の実効光路
長を可変させる。導波路２３，２５の端部にはミ
ラー２９が形成され、半導体レーザー１の右端お
よび導波路２４の端部には無反射コートが形成さ
れている。この様な構成において、導波路２４に
結合された半導体レーザー１の光は導波路型結合
器２６，２７により導波路２３，２５に導かれて
共振する。すなわち、導波路２３，２５は共振器
を形成している。そのためこの導波路２３，２５
の等価的光路長をl₂、l₃とすると、系全体の等価
的光路長Ｌは第１図実施例で説明したように、Ｌ＝｜l₂−l₃｜・ｎとなり、出力光の波長λは、前記(3)式に示したよ
うに、 λ＝２・｜l₂−l₃｜・ｎ／ｑｑ：整数ｎ：導波路２３，２５の屈折率になる。導波路型位相変調器２８を制御して導波
路２５の実効光路長を変化させると、出力光の波
長を可変することができる。

第４図に、本発明のさらに他の実施例を示す。
この実施例は結合器としてフアイバカプラ、共振
器として光フアイバの両端をミラーコートしたフ
アブリペローエタロンを用いたものである。光フ
アイバは偏波面保存フアイバを用いた方が良好な
結果が得られる。なお、第３図実施例と同じ要素
には同一符号を付し、説明を省略する。この図に
おいて、３１〜３３は光フアイバであり、光フア
イバ３２には半導体レーザー１が結合される。３
４，３５はフアイバカプラであり、光フアイバ３
２内の光を光フアイバ３１，３３に導く。光フア
イバ３１，３３の端面にはミラー２９が形成さ
れ、共振器を構成している。３６は光フアイバ３
３の途中に挿入された変調器であり、電気光学素
子３７が含まれている。動作は第３図実施例と同
じであり、光フアイバ３１，３３の等価的光路長
をそれぞれl₂、l₃とすると、出力光の波長λは、 λ＝２・｜l₂−l₃｜・ｎ／ｑｑ：整数ｎ：フアイバ３１，３３の屈折率になる。変調器３６内の電気光学素子３７に印加
する電圧を変化させて光フアイバ３３の等価的光
路長l₃を変化することにより、出力光の波長を可
変することができる。なお、電気光学素子３７を
用いずに電歪素子を用いてフアイバ長を変化させ
てもよい。

なお、これらの実施例では光源として半導体レ
ーザーを用いたが、その他のレーザーでもよい。

また、これらの実施例では共振器の数を２つと
したが、３つ以上であつてもよい。また、実効光
路長を可変する共振器の数を２つ以上としてもよ
い。

さらに、第１図および第２図実施例で、ミラー
３の代りに半導体レーザー自身の端面をミラーと
して用いてもよい。

＜発明の効果＞以上、実施例に基づいて具体的に説明したよう
に、この発明ではレーザー光源と独立して構成さ
れる共振器を少なくとも２つ用い、これらの共振
器のそれぞれにレーザーを結合し、この２つの共
振器の内少なくとも１つの共振器の実効光路長を
変化させるようにした。そのため、出力光の波長
は２つの共振器の光路長の差で決まるので、共振
器自体の長さを長くしてもスペクトルの間隔が狭
くなることはなく、単一モードで発振させること
ができる。

また、共振器の長さに制限がなくなるので、共
振器の制作が容易になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可変波長レーザーの一実
施例を示す構成図、第２図〜第４図は本発明に係
る可変波長レーザーの他の実施例を示す構成図、
第５図は従来の可変波長レーザーの構成を示す構
成図である。１……半導体レーザー、２……レンズ、３，１
２，１３，１６，１７，２１，２９……ミラー、
１０，１４……共振器、１１，１５……ビームス
プリツタ、１８……微動装置、１９，３７……電
気光学素子、２０……制御器、２２……基板、２
３，２４，２５……導波路、２６，２７……導波
路型結合器、２８……導波路型位相変調器、３
１，３２，３３……光フアイバ、３４，３５……
フアイバカプラ、３６……変調器。

Claims

【特許請求の範囲】１レーザー光源を外部共振器に結合し、この外
部共振器を制御して前記レーザー光源の出力光の
波長を可変する可変波長レーザーにおいて、レーザー光源と、このレーザー光源と独立して
構成される少なくとも２つの共振器と、これら共
振器を結合する結合器とを有し、前記レーザー光
源を前記共振器に結合すると共にこれら共振器の
うち少なくとも１つの共振器の実効光路長を変化
させて前記レーザー光源の出力光の波長を可変す
ることを特徴とする可変波長レーザー。２前記結合器としてビームスプリツタ、共振器
としてミラーを用いたフアブリペローエタロンを
用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の可変波長レーザー。３前記結合器として導波路型結合器、共振器と
して導波路の両端をミラーコートしたフアブリペ
ローエタロンを用いることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の可変波長レーザー。４前記結合器としてフアイバカプラ、共振器と
して光フアイバの両端をミラーコートしたフアブ
リペローエタロンを用いることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の可変波長レーザー。