JPH0522216B2 - - Google Patents

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JPH0522216B2
JPH0522216B2 JP1345010A JP34501089A JPH0522216B2 JP H0522216 B2 JPH0522216 B2 JP H0522216B2 JP 1345010 A JP1345010 A JP 1345010A JP 34501089 A JP34501089 A JP 34501089A JP H0522216 B2 JPH0522216 B2 JP H0522216B2
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JP
Japan
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laser
light
frequency
light source
output
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JP1345010A
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Teii Hookinsu Za Sekando Rarufu
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Tektronix Inc
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Tektronix Inc
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0064Anti-reflection devices, e.g. optical isolaters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/061Sources
    • G01N2201/06113Coherent sources; lasers
    • G01N2201/0612Laser diodes
    • GPHYSICS
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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、戻り光による影響を低減し得るレー
ザ光源に関する。
[従来技術及び発明が解決しようとする課題] レーザは、極めて狭い帯域幅内の周波数を有す
る光線を出力する。例えば、空気中で約1300nm
の波長(約200THzの周波数に相当)の光線を出
力するレーザ・ダイオードのライン幅(周波数帯
域幅)は、100MHz未満、即ち、周波数に対して
レーザ光線のライン幅は約200万分の1未満しか
ない。この出力された光線の一部分が、例えば反
射又は散乱等によりレーザに戻ると、レーザの放
射強度及びスペクトル特性が変化してしまう。こ
れらの変化は、特にレーザ・ダイオードの場合に
顕著で、一般にレーザを含むシステムに有害な影
響を与えてしまう。
レーザ・ダイオード光線の応用例として、レー
ザ光線を用いて或る現象を監視する為に、その現
象によつて決まる強度の光線を反射するトランス
デユーサに光線を入射させても良い。フオト・ダ
イオードの如き光検出器に反射光線の一部分が入
射すると、その反射光線の強度に応じた信号が光
検出器から出力されるので、この出力信号には監
視すべき現象の情報が含まれている。このような
場合、レーザ・ダイオードから出力された光線の
一部分がレーザ・ダイオードに戻るのは避けられ
ない。例えば、レーザ・ダイオードからの光線を
トランスデユーサに送るのに光フアイバを用いた
場合、光フアイバの両端面で光線が反射されてし
まう。また、トランスデユーサによつて反射され
た光の一部分もレーザ・ダイオードに戻されるこ
とになる。光検出器の出力光線から現象の情報を
引き出す為には、レーザ・ダイオードの出力光線
の強度が既知でなければならない。しかし、レー
ザの出力光線の周波数に匹敵する光線がレーザに
入射すると、レーザの動作特性が著しく変動し、
特に、そのレーザから出力される光線の強度及び
スペクトル分布が大幅に変化する原因となる。こ
れらの変化が生じると、光検出器から得られる信
号から有益な情報を引き出すことは困難になる。
第2の例として、レーザ光線を用いてDUT(被
試験装置)を或る状態に励起する場合があるが、
この励起状態は、DUTに入射するレーザ光線の
強度及びスペクトル分布の一方又は両方に依存し
ている。もし、レーザの出力光線の一部でもレー
ザに戻ると、レーザの出力光線の強度及びスペク
トル分布が変化するので、DUTの励起状態にも
影響を与えることになる。
従つて、本発明の目的は、戻り光の影響を殆ど
受けないレーザ光源装置を提供することである。
[課題を解決する為の手段及び作用] 本発明によれば、戻り光効果を低減したレーザ
光源装置を提供している。このレーザ光源装置
は、レーザ光線を発生するレーザ光源と、このレ
ーザ光源に光学的に結合され、レーザ光線を受け
且つ伝播される為の電気光学材料の光伝播手段を
含んでいる。この電気光学材料の装置内で、レー
ザ光線が通過する部分に電界を発生させる為の電
極手段が設けられている。この電極手段に接続さ
れた信号発生器により、時間経過に伴つて変化す
る電圧が電極手段に供給される。
本発明の他の実施例によれば、光学的にDUT
(被試験装置)を試験する試験装置を提供してい
る。この試験装置は、レーザ光線を出力するレー
ザ光源と、このレーザ光源に光学的に接続され、
レーザ光源からの光線を受け、この光線をDUT
に伝送する電気光学材料の光伝播手段を含んでい
る。この電気光学材料の装置内で、レーザ光線が
通過する部分に電界を発生させる為の電極手段が
設けられている。この電極手段に接続された電源
により、時間経過に伴つて変化する電圧が電極手
段に供給される。この結果、DUTに供給される
光線の周波数は、レーザ光源から出力される光線
の周波数と十分に異なる値に出来るので、レーザ
光源装置の戻り光効果に対する感度を格段に低減
し得る。
尚、DUTに供給される光線の周波数と、レー
ザ光線から出力される光線の周波数との差は、少
なくともレーザ光源の出力光線の周波数帯域幅程
度あることが望ましい。しかし、レーザ光源の戻
り光効果に対する感度を完全になくす必要は必ず
しもないので、この条件は必須のものではない。
何れにしても、戻り光効果が発生するシステム内
のレーザ光源装置の出力光線の周波数帯域幅とい
うのは、それ自身戻り光効果による影響を受ける
ので、不確定な概念である。
また、本発明には、電気光学材料の光伝播手段
を採用している。光線が電気光学材料の物体中を
伝播する際に、その光が通過する部分に特定の方
向の電界が存在した場合、その光の位相シフト量
は、電気光学効果によつて電気光学材料と相互作
用する電界成分を伝播距離に関して積分した値で
決まる。特に、高感度の電気光学的位相器を実現
するには、電気光学材料の光学導波管が使用され
る。この光学導波管を用いると、光学的作用を生
じる電界を電気光学材料の微小体積内に集中出来
るので、両者間の相互作用の強さを最大にするこ
とが出来る。光線の伝播する光軸をどのように選
択した場合でも、光線の伝播方向を逆にしただけ
では位相のシフト量は不変である。
[実施例] 第1図は、本発明のレーザ光源装置のブロツク
図を示している。レーザ光源2は、周波数が例え
ば200THzののレーザ光線を出力し、電気光学材
料の位相変調器4は、レーザ光源2の出力レーザ
光線を受け、この光線の位相をシフトさせる。光
線の位相のシフト量は、時間の関数であり、例え
ば時間に対して直線的に変動する。周期波形の位
相の変化率がその周期波形の周波数である。従つ
て、位相のシフト量の変化が時間の関数なので、
位相変調器4から出力される光線の周波数は、レ
ーザ光源2から出力される光線の周波数に対して
位相がシフトしている。位相シフト量が時間に対
して直線的に変化すれば、周波数の変化量も一定
である。従つて、位相変調器4から出力される光
線の周波数は、レーザ光源2の出力光線の周波数
とは異なつている。もし、位相変調器4の出力光
線が反射されて位相変調器4に戻されたとする
と、この戻り光の一部は、レーザ光源2に戻るこ
とになろう。しかし、位相変調器4を通過する戻
り光の周波数は、更にシフトされる。周知の電気
光学的位相変調器を用いることにより、100MHz
を超える周波数シフトが可能なので、レーザ光源
2に戻る光線の総周波数シフト量を十分大きくす
ることが可能であり、その結果、レーザ光源2へ
の戻り光の周波数帯域幅をレーザ光源2が出力す
る光線の周波数帯域幅から充分にはずれるように
することが出来る。従つて、このようにしてレー
ザ光源2に戻る光線によつてレーザ光源2の動作
が乱れることは殆どなくなる。
第2図は、第1図の光源装置の代表的な応用例
を示すブロツク図である。第2図に示すように、
位相変調器4から出力された光線は、DUT(被試
験装置)6に供給される。DUT6は、位相変調
器4から受けた光線を通過させるが、この通過光
線に対して監視される現象に依存する影響を与え
る。DUT6を通過した光線は、光検出器8に供
給され、この光検出器8により、DUT6を通過
する際に光線に与えられた影響を検出することが
出来る。例えば、監視すべき現象は、DUT6を
通過する光線の強度に影響することが考えられる
が、その場合には、光検出器8は、入射光線の強
度を検出する。従つて、レーザ光源2の出力光線
の強度は、実質的に一定であるべきであり、少な
くとも、容易に補償出来なくなる程、強度が変化
すべきではない。
DUT6又は光検出器8から光源2に向かつて
光が反射されるかも知れない。この反射光線の一
部は、レーザ光源2に達するが、レーザ光源2に
戻される光線の周波数がレーザ光源2の出力光線
の周波数と大幅に異なる場合には、この戻り光に
よつてレーザ光源2の強度やスペクトル分布が変
化することは殆どなくなる。
第3図は、第2図の試験装置の応用例を更に詳
細に示した図である。第3図の装置は、周波数が
例えば200THzのレーザ光源を出力するレーザ・
ダイオード12を含んでいる。このレーザ・ダイ
オード12は光学導波管14に接続されており、
この光学導波管14は、試験位置まで光線を送信
する為の光フアイバ16に接続されている。光フ
アイバ16から出力された光線は、DUT18に
入射される。この入射光線の一部は、DUT18
によつて反射され、第2の光フアイバ20に入射
される。DUT18により反射される光線の強度
は、このDUTに影響する現象によつて決まる。
DUT18の反射光線の周波数は、DUT18の入
射光線の周波数とあまり変化はない。DUT18
から光フアイバ20に入射する光線は、フオト・
ダイオード26に供給される。フオト・ダイオー
ド26の出力信号は、入射光線の強度によつて決
まる。
光学導波管14は、ニオブ酸リチウムのような
電気光学材料で出来ており、その両側に対向して
2つの電極28及び30が設けられている。これ
ら電極28及び30には信号発生器32が接続さ
れている。この信号発生器32は、振動電圧信号
を発生する。特に、時間に伴つて直線的に変化す
る電界を光学導波管14に発生させる場合には、
傾斜波形信号が振動電圧信号として特に好適であ
る。
レーザ・ダイオード12から導波管14を通過
する光線は、導波管14の電気光学材料と電界の
相互作用により周波数がシフトされる。従つて、
試験位置で光フアイバ16から出力される光線の
周波数は、レーザ・ダイオード12の出力光線の
周波数と異なつている。また、DUT18からの
反射光線の周波数も、光フアイバ16の出力光線
の周波数と同じなので、レーザ・ダイオード12
の出力光線の周波数とは異なつている。DUT1
8の反射光線の一部が、光フアイバ16に入射
し、光学導波管14を介してレーザ・ダイオード
12に戻るのは避けることができない。この戻り
光が導波管14を通過する際には、最初に導波管
14を通過したときと同様に周波数が更に同じ量
だけシフトされる。信号発生器32の出力電圧の
変化率を適宜調整することにより、レーザ・ダイ
オード12に戻る光線の周波数を、レーザ・ダイ
オード12の出力光線の周波数に対して少なくと
も周波数帯域幅分だけずらすことが可能である。
従つて、レーザ・ダイオード12への戻り光によ
つてレーザ・ダイオード12の動作が乱れるのを
確実に防止することが出来る。
勿論、導波管の電極に印加する傾斜波形の電圧
は、無限に同じ割合で変化させることは出来ない
ので、信号発生器32は、周期的にリセツトされ
るべきである。信号発生器32をリセツトするに
はある有限の時間がかかる。レーザ・ダイオード
12からDUT18までの光の伝播時間を調整す
ることにより、信号発生器32のリセツト期間中
に、反射光線が光学導波管14を通過して光源に
戻るようにすることが出来る。このリセツト期間
中の電極に供給される信号波形の傾斜が、最初の
傾斜波形の傾斜と絶対値が同じで符号が逆であれ
ば、レーザ・ダイオード12に戻る反射光線の周
波数のずれは、レーザ・ダイオードの出力光線の
周波数帯域幅の範囲内に入ることになり、レー
ザ・ダイオード12の動作が乱れることになる。
従つて、信号発生器32の出力信号は、非対称波
形とし、その一例を示せば第4図のように立ち上
がり及び立ち下がりの傾斜の絶対値は等しくなら
ないように設計されている。レーザ・ダイオード
12が周波数f0の光線を出力し、第4図の三角波
信号の立ち上がりの傾斜による周波数シフト量を
F+とし、立ち下がりの傾斜による周波数シフト
量をF-とすると、レーザ・ダイオード12に戻
される光線の周波数は、以下の式で表される。
0+2F+ =0+F++F- 0+2F- F+とF-の間の差を十分な値とすることにより、
戻り光の周波数をレーザ・ダイオード12の出
力光線のライン幅の範囲以外に調整し得る。
以上本発明の好適実施例について説明したが、
本発明はここに説明した実施例のみに限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく
必要に応じて種々の変形及び 便施し得ることは
当業者には明らかである。例えば、光フアイバ2
0の出力光線は、フオト・ダイオード26に直接
入射させず、第3図に破線で示すように、光フア
イバ20とフオト・ダイオード26の間に或る処
理を施す為の装置34を挿入しても良い。この装
置34は、例えば光フアイバ20の出力光線の偏
光状態を変えるものでも良い。更に、測定は、
DUTからの反射光線を検出して行うだけでなく、
他の効果、例えば光起電力効果等を利用して
DUTに入射する光線の影響を測定しても良い。
また、導波管を構成する電気光学材料中に光源か
らの光線を伝播させ、導波管内を通過する光線の
方向と電界の方向が直交していることが望ましい
が、これらのことは、何れも本発明にとつて必須
のものではない。大きな電気光学材料中を光が伝
播する場合に、勿論、光が通過する部分に電界を
印加する必要がある。本発明は、レーザ光源の出
力光線の周波数を一定量だけシフトさせる場合に
限定されるものではない。また、時間の経過と共
に変化する電圧信号は、直線的な傾斜信号である
というのも必須の事項ではない。戻り光効果が問
題となる場合であれば、レーザ・ダイオード以外
の光源装置にも本発明を適用して、この問題を効
果的に解決することが出来る。
[発明の効果] 本発明のレーザ光源装置は、電気光学材料で出
来ている導波管のような光伝播手段に電極を設
け、この電極に時間的に変化する電圧信号を印加
して、外部からの戻り光の周波数をレーザ光源の
出力の周波数帯域幅の範囲外にシフトさせること
により、レーザ光源の動作への戻り光の干渉を排
除出来るので、極めて安定な出力レーザ光線を発
生可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のレーザ光源装置の原理を示
すブロツク図、第2図は、第1図の装置の応用例
を示すブロツク図、第3図は、本発明を利用した
光試験装置の一実施例の構成を示す図、第4図
は、第3図の信号発生器の出力信号の一例を示す
グラフである。 2,12はレーザ光源、14は光伝播手段、2
8,30は電極手段、32は信号発生手段であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レーザ光線を出力するレーザ光源と、 該レーザ光源に光学的に接続され、上記レーザ
    光線を外部物体に向かつて伝播させる電気光学材
    料の光伝播手段と、 該光伝播手段に設けられた電極手段と、 時間的に変化する電圧信号を上記電極手段に供
    給して上記光伝播手段を双方向に伝播する光の周
    波数をシフトさせる信号発生手段とを具え、 上記外部物体からの戻り光の周波数を上記レー
    ザ光源の出力レーザ光線の周波数帯域幅の範囲外
    にシフトさせ、上記レーザ光源の動作に対する上
    記戻り光の干渉を排除することを特徴とするレー
    ザ光源装置。
JP1345010A 1989-01-09 1989-12-29 レーザ光源装置 Granted JPH02232620A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/294,232 US4890290A (en) 1989-01-09 1989-01-09 Laser light source with reduced sensitivity to optical feedback effects
US294,232 1995-06-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02232620A JPH02232620A (ja) 1990-09-14
JPH0522216B2 true JPH0522216B2 (ja) 1993-03-26

Family

ID=23132464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1345010A Granted JPH02232620A (ja) 1989-01-09 1989-12-29 レーザ光源装置

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US (1) US4890290A (ja)
JP (1) JPH02232620A (ja)

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US4890290A (en) 1989-12-26
JPH02232620A (ja) 1990-09-14

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