JPH0523513B2 - - Google Patents
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- JPH0523513B2 JPH0523513B2 JP31328586A JP31328586A JPH0523513B2 JP H0523513 B2 JPH0523513 B2 JP H0523513B2 JP 31328586 A JP31328586 A JP 31328586A JP 31328586 A JP31328586 A JP 31328586A JP H0523513 B2 JPH0523513 B2 JP H0523513B2
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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
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- Optics & Photonics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
《産業上の利用分野》
本発明は、半導体レーザの出力光を特定の波長
の光を吸収する吸収セルに入射し、この吸収セル
の出力光の強度に関連する信号を前記半導体レー
ザに帰還してその波長を安定化する半導体レーザ
波長安定化装置の特性の改善に関するものであ
る。
の光を吸収する吸収セルに入射し、この吸収セル
の出力光の強度に関連する信号を前記半導体レー
ザに帰還してその波長を安定化する半導体レーザ
波長安定化装置の特性の改善に関するものであ
る。
《従来の技術》
第１４図は従来の半導体レーザ波長安定化装置
を示す構成ブロツク図である。半導体レーザLD
の電流に周波数nの変調信号を重畳してレーザ出
力の発振波長を変調し、この変調した出力光をビ
ームスプリツタBSで２つに分岐した光の一方を
特定の波長で吸収を起こす標準物質を封入した吸
収セルCLに入射する。ビームスプリツタBSで２
つに分けた他方の光はミラーＭで反射されて出力
光となる。吸収セルCLからの出射光は光検出器
PDで電気信号に変換され、ロツクインアンプLA
で同期整流される。制御手段CTでロツクインア
ンプLAの出力が一定値となるように半導体レー
ザLDの電流を制御することにより、この半導体
レーザLDの波長を吸収セルCL内の原子の吸収線
にロツクすることができる。
を示す構成ブロツク図である。半導体レーザLD
の電流に周波数nの変調信号を重畳してレーザ出
力の発振波長を変調し、この変調した出力光をビ
ームスプリツタBSで２つに分岐した光の一方を
特定の波長で吸収を起こす標準物質を封入した吸
収セルCLに入射する。ビームスプリツタBSで２
つに分けた他方の光はミラーＭで反射されて出力
光となる。吸収セルCLからの出射光は光検出器
PDで電気信号に変換され、ロツクインアンプLA
で同期整流される。制御手段CTでロツクインア
ンプLAの出力が一定値となるように半導体レー
ザLDの電流を制御することにより、この半導体
レーザLDの波長を吸収セルCL内の原子の吸収線
にロツクすることができる。
《発明が解決しようとする問題点》
しかしながら上記のような構成の半導体レーザ
波長安定化装置では、低周波成分に対してのみフ
イードバツクが行なわれているので、中心波長は
非常に高安定なものが得られるが、半導体レーザ
固有の位相ゆらぎによりスペクトル線幅は半導体
レーザ単体のものと同じとなり、半値全幅は通常
数10MHzにも達する。また、変調周波数nでも周
波数が変動しており、発振周波数の瞬時値は安定
ではない。
波長安定化装置では、低周波成分に対してのみフ
イードバツクが行なわれているので、中心波長は
非常に高安定なものが得られるが、半導体レーザ
固有の位相ゆらぎによりスペクトル線幅は半導体
レーザ単体のものと同じとなり、半値全幅は通常
数10MHzにも達する。また、変調周波数nでも周
波数が変動しており、発振周波数の瞬時値は安定
ではない。
これに対し、半導体レーザ波長安定化装置をコ
ーヒレント通信や精度の高い光計測器に使用する
ためにはスペクトル線幅を狭めて高純度化しなけ
ればならないという要求がある。半導体レーザの
出力光をフアブリ・ペロー・エタロンに通して、
位相ゆらぎ（周波数ゆらぎ）を振幅ゆらぎに変換
し広帯域でフイードバツクしスペクトルを細くす
ることは既に行なわれている（古田島、大津：注
入電流制御による1.5μmInGaAsPレーザの発振線
幅狭帯域化、信学技報OQE84−130）。しかしこ
の場合には波長安定化のループの他にフアブリ・
ペロー・エタロンが必要で、構成が複雑となると
いう問題がある。
ーヒレント通信や精度の高い光計測器に使用する
ためにはスペクトル線幅を狭めて高純度化しなけ
ればならないという要求がある。半導体レーザの
出力光をフアブリ・ペロー・エタロンに通して、
位相ゆらぎ（周波数ゆらぎ）を振幅ゆらぎに変換
し広帯域でフイードバツクしスペクトルを細くす
ることは既に行なわれている（古田島、大津：注
入電流制御による1.5μmInGaAsPレーザの発振線
幅狭帯域化、信学技報OQE84−130）。しかしこ
の場合には波長安定化のループの他にフアブリ・
ペロー・エタロンが必要で、構成が複雑となると
いう問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためにな
されたもので、フアブリ・ペロー・エタロンを用
いずに簡単な構成で狭帯域化を図つた半導体レー
ザ波長安定化装置を実現することを目的とする。
されたもので、フアブリ・ペロー・エタロンを用
いずに簡単な構成で狭帯域化を図つた半導体レー
ザ波長安定化装置を実現することを目的とする。
《問題点を解決するための手段》
本発明は半導体レーザの出力光を特定の波長の
光を吸収する吸収セルに入射し、この吸収セルの
出力光強度に関連する信号を前記半導体レーザに
帰還してその波長を安定化する半導体レーザ波長
安定化装置に係るもので、その特長とするところ
は半導体レーザの出力光を周波数変調する変調手
段と、その内部に特定の波長の光を吸収する標準
物質が封入され、前記半導体レーザの出力光が前
記変調手段を介して入射する吸収セルと、この吸
収セルの透過光を電気信号に変換する光検出器
と、この光検出器の出力電気信号に関連する電気
信号を入力して前記変調手段の変調周波数または
その整数倍の周波数で同期整流するロツクインア
ンプと、このロツクインアンプの出力が一定値と
なるように前記半導体レーザの電流または温度を
制御する制御手段とを備え、前記半導体レーザの
出力光に含まれる位相ノイズ成分が前記吸収セル
で変換されて生じる振幅変調信号に関連する信号
を前記半導体レーザの電流に負帰還するように構
成した点にある。
光を吸収する吸収セルに入射し、この吸収セルの
出力光強度に関連する信号を前記半導体レーザに
帰還してその波長を安定化する半導体レーザ波長
安定化装置に係るもので、その特長とするところ
は半導体レーザの出力光を周波数変調する変調手
段と、その内部に特定の波長の光を吸収する標準
物質が封入され、前記半導体レーザの出力光が前
記変調手段を介して入射する吸収セルと、この吸
収セルの透過光を電気信号に変換する光検出器
と、この光検出器の出力電気信号に関連する電気
信号を入力して前記変調手段の変調周波数または
その整数倍の周波数で同期整流するロツクインア
ンプと、このロツクインアンプの出力が一定値と
なるように前記半導体レーザの電流または温度を
制御する制御手段とを備え、前記半導体レーザの
出力光に含まれる位相ノイズ成分が前記吸収セル
で変換されて生じる振幅変調信号に関連する信号
を前記半導体レーザの電流に負帰還するように構
成した点にある。
《実施例》
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロツク
図である。LD１は半導体レーザ、PE１はこの半
導体レーザLD１を冷却または加熱するペルチエ
素子、CT１はこのペルチエ素子PE１を駆動して
前記半導体レーザLD１の温度を一定に制御する
温度制御手段、TB１はこれらを格納して温度変
動を減少させる恒温槽、BS１は前記半導体レー
ザLD１の出力光を２方向に分岐するビームスプ
リツタ、UM１はこのビームスプリツタBS１の
透過光が入射される変調手段を構成する音響光学
変調器、CL１はこの音響光学変調器UM１の光
出力が入射される特定の波長の光を吸収する標準
物質（ここではCs）を封入した吸収セル、PD１
はこの吸収セルCL１の透過光が入射される光検
出器、Ａ１はこの光検出器PD１の出力電気信号
が入力される増幅器、LA１はこの増幅器Ａ１の
電気出力が入力されるロツクインアンプ、CT２
はこのロツクインアンプLA１の出力が入力され、
前記半導体レーザLD１の電流を制御する制御手
段を構成するPIDコントローラ、SW１は前記音
響光学変調器UM１にその一端が接続されるスイ
ツチ、SG１はその出力で前記スイツチSW１を周
波数n（例えば2KHz）でオンオフする信号発生
器、SG２は前記スイツチSW１の他端に接続され
る周波数D（例えば80MHz）の第２の信号発生器、
BS２は前記ビームスプリツタBS１の反射光を入
射して２方向に分岐するビームスプリツタ、Ｍ１
はこのビームスプリツタBS２の反射光を反射す
るミラー、PD２はこのミラーＭ１の反射光が前
記吸収セルCL１を介して入射されるPINフオト
ダイオードやアバランシエ・フオトダイオードな
どからなる高速の第２の光検出器、Ａ２はこの光
検出器PD２の出力電気信号を増幅し、その出力
が半導体レーザLD１の電流に重畳される広帯域
の増幅器である。
図である。LD１は半導体レーザ、PE１はこの半
導体レーザLD１を冷却または加熱するペルチエ
素子、CT１はこのペルチエ素子PE１を駆動して
前記半導体レーザLD１の温度を一定に制御する
温度制御手段、TB１はこれらを格納して温度変
動を減少させる恒温槽、BS１は前記半導体レー
ザLD１の出力光を２方向に分岐するビームスプ
リツタ、UM１はこのビームスプリツタBS１の
透過光が入射される変調手段を構成する音響光学
変調器、CL１はこの音響光学変調器UM１の光
出力が入射される特定の波長の光を吸収する標準
物質（ここではCs）を封入した吸収セル、PD１
はこの吸収セルCL１の透過光が入射される光検
出器、Ａ１はこの光検出器PD１の出力電気信号
が入力される増幅器、LA１はこの増幅器Ａ１の
電気出力が入力されるロツクインアンプ、CT２
はこのロツクインアンプLA１の出力が入力され、
前記半導体レーザLD１の電流を制御する制御手
段を構成するPIDコントローラ、SW１は前記音
響光学変調器UM１にその一端が接続されるスイ
ツチ、SG１はその出力で前記スイツチSW１を周
波数n（例えば2KHz）でオンオフする信号発生
器、SG２は前記スイツチSW１の他端に接続され
る周波数D（例えば80MHz）の第２の信号発生器、
BS２は前記ビームスプリツタBS１の反射光を入
射して２方向に分岐するビームスプリツタ、Ｍ１
はこのビームスプリツタBS２の反射光を反射す
るミラー、PD２はこのミラーＭ１の反射光が前
記吸収セルCL１を介して入射されるPINフオト
ダイオードやアバランシエ・フオトダイオードな
どからなる高速の第２の光検出器、Ａ２はこの光
検出器PD２の出力電気信号を増幅し、その出力
が半導体レーザLD１の電流に重畳される広帯域
の増幅器である。
上記のような構成の半導体レーザ波長安定化装
置の動作を以下に詳しく説明する。半導体レーザ
LD１は恒温槽TB１内に配置され、この恒温槽
の温度信号が入力される制御手段CT１によりペ
ルチエ素子PE１を駆動して一定温度に制御され
ている。半導体レーザLD１の出力光はビームス
プリツタBS１で２方向に分岐され、透過光は音
響光学変調器UM１に入射される。スイツチSW
１がオンの時、音響光学変調器UM１は信号発生
器SG２の周波数Dの出力で駆動されるので、周
波数ν0の入射光の大部分は回折して周波数（ドツ
プラ）シフトを受け、１次回折光として周波数ν0
＋Dの光が吸収セルCL１に入射される。スイツ
チSW１がオフのときは入射光は全て０次回折光
として周波数ν0で吸収セルCL１に入射される。
この際、１次回折光と０次回折光とは回折により
多少進行方向が異なるが、ともに光検出器PD１
で検出できるように構成されている。スイツチ
SW１は信号発生器SG１の周波数nのクロツクで
駆動されるので、吸収セルCL１に入射される光
は変調周波数n、変調深さDの周波数変調を受け
ることになる。
置の動作を以下に詳しく説明する。半導体レーザ
LD１は恒温槽TB１内に配置され、この恒温槽
の温度信号が入力される制御手段CT１によりペ
ルチエ素子PE１を駆動して一定温度に制御され
ている。半導体レーザLD１の出力光はビームス
プリツタBS１で２方向に分岐され、透過光は音
響光学変調器UM１に入射される。スイツチSW
１がオンの時、音響光学変調器UM１は信号発生
器SG２の周波数Dの出力で駆動されるので、周
波数ν0の入射光の大部分は回折して周波数（ドツ
プラ）シフトを受け、１次回折光として周波数ν0
＋Dの光が吸収セルCL１に入射される。スイツ
チSW１がオフのときは入射光は全て０次回折光
として周波数ν0で吸収セルCL１に入射される。
この際、１次回折光と０次回折光とは回折により
多少進行方向が異なるが、ともに光検出器PD１
で検出できるように構成されている。スイツチ
SW１は信号発生器SG１の周波数nのクロツクで
駆動されるので、吸収セルCL１に入射される光
は変調周波数n、変調深さDの周波数変調を受け
ることになる。
第２図は吸収セルに封入された標準物質として
用いられたCs原子のエネルギー準位を示す説明
図、第３図のスペクトル吸収線図に示すように
852.112nm付近の波長で9.2GHz離れた位置に２本
の吸収スペクトルを有する。吸収セルCL１に音
響光学変調器UM１で変調された光が入射する
と、第４図の動作説明図に示すように吸収信号の
箇所でのみ透過光量が変調を受けて出力に信号が
現れる。この信号を光検出器PD１で電気信号に
変換し増幅器Ａ１を介してロツクインアンプLA
１において周波数nで同期整流すれば、第５図の
周波数特性曲線図に示すような１次微分波形が得
られる。PIDコントローラCT２により半導体レ
ーザLD１の電流を制御して、ロツクインアンプ
LA１の前記１次微分波形出力が一定値となるよ
うにロツク（制御）すれば、半導体レーザの出力
光は例えばνS−D／２の安定な周波数となる。こ
のとき半導体レーザLD１の発振周波数は変調さ
れておらず、瞬時的にも非常な安定な光源とな
る。
用いられたCs原子のエネルギー準位を示す説明
図、第３図のスペクトル吸収線図に示すように
852.112nm付近の波長で9.2GHz離れた位置に２本
の吸収スペクトルを有する。吸収セルCL１に音
響光学変調器UM１で変調された光が入射する
と、第４図の動作説明図に示すように吸収信号の
箇所でのみ透過光量が変調を受けて出力に信号が
現れる。この信号を光検出器PD１で電気信号に
変換し増幅器Ａ１を介してロツクインアンプLA
１において周波数nで同期整流すれば、第５図の
周波数特性曲線図に示すような１次微分波形が得
られる。PIDコントローラCT２により半導体レ
ーザLD１の電流を制御して、ロツクインアンプ
LA１の前記１次微分波形出力が一定値となるよ
うにロツク（制御）すれば、半導体レーザの出力
光は例えばνS−D／２の安定な周波数となる。こ
のとき半導体レーザLD１の発振周波数は変調さ
れておらず、瞬時的にも非常な安定な光源とな
る。
一方ビームスプリツタBS１で反射された光は
ビームスプリツタBS２に入射しその透過光は外
部への出力光となり、反射光はミラーＭ１で反射
され図の縦方向から吸収セルCL１に入射する。
このとき入射光には半導体レーザのスペクトル拡
がりによる位相ゆらぎがある。前述のように半導
体レーザ出力が周波数νS−D／２にロツクされて
いると、この位相ゆらぎは第６図の動作説明図に
示すように吸収信号の肩で光パワーゆらぎに変換
され、光検出器PD２の出力ゆらぎとなる。これ
を広帯域の増幅器Ａ２で増幅した後半導体レーザ
LD１の電流に負帰還となるように重畳すること
により、半導体レーザLD１のスペクトル拡がり
を小さくし狭帯域化することができる。
ビームスプリツタBS２に入射しその透過光は外
部への出力光となり、反射光はミラーＭ１で反射
され図の縦方向から吸収セルCL１に入射する。
このとき入射光には半導体レーザのスペクトル拡
がりによる位相ゆらぎがある。前述のように半導
体レーザ出力が周波数νS−D／２にロツクされて
いると、この位相ゆらぎは第６図の動作説明図に
示すように吸収信号の肩で光パワーゆらぎに変換
され、光検出器PD２の出力ゆらぎとなる。これ
を広帯域の増幅器Ａ２で増幅した後半導体レーザ
LD１の電流に負帰還となるように重畳すること
により、半導体レーザLD１のスペクトル拡がり
を小さくし狭帯域化することができる。
第７図は第１図装置の変形例を示す要部構成ブ
ロツク図である。第１図装置と相違する部分は、
正弦波信号発生器SG２０（例えば変調周波数n
＝2KHz）でFM変調器FM１を制御することによ
り正弦波で音響光学変調器UM１を変調する点に
ある。
ロツク図である。第１図装置と相違する部分は、
正弦波信号発生器SG２０（例えば変調周波数n
＝2KHz）でFM変調器FM１を制御することによ
り正弦波で音響光学変調器UM１を変調する点に
ある。
第８図は本発明の第２の実施例の光学系部分を
示す要部構成ブロツク図である。第１図装置と異
なる部分のみについて以下に説明する。BS３は
半導体レーザLD１の出力光を２方向に分岐して
その反射光を一方向から音響光学変調器UM１に
入射するビームスプリツタ、Ｍ２はこのビームス
プリツタBS３を透過した光を反射してその反射
光を別方向から音響光学変調器UM１に入射する
ミラーである。スイツチSW１がオフのときはビ
ームスプリツタBS３で反射した光は音響光学変
調器UM１を透過して周波数ν0で吸収セルCL１
に入射する。スイツチSW１がオンのときはミラ
ーＭ２で反射した光が音響光学変調器UM１で回
折し、周波数ν0＋Dで吸収セルCL１に入射する。
このような構成の半導体レーザ波長安定化装置に
よれば、吸収セル内で光路が動かないという利点
がある。
示す要部構成ブロツク図である。第１図装置と異
なる部分のみについて以下に説明する。BS３は
半導体レーザLD１の出力光を２方向に分岐して
その反射光を一方向から音響光学変調器UM１に
入射するビームスプリツタ、Ｍ２はこのビームス
プリツタBS３を透過した光を反射してその反射
光を別方向から音響光学変調器UM１に入射する
ミラーである。スイツチSW１がオフのときはビ
ームスプリツタBS３で反射した光は音響光学変
調器UM１を透過して周波数ν0で吸収セルCL１
に入射する。スイツチSW１がオンのときはミラ
ーＭ２で反射した光が音響光学変調器UM１で回
折し、周波数ν0＋Dで吸収セルCL１に入射する。
このような構成の半導体レーザ波長安定化装置に
よれば、吸収セル内で光路が動かないという利点
がある。
第９図に本発明の第３の実施例を示す。なお第
１図と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略
する。この実施例は信号発生器SG１の出力を半
導体レーザLD１に入力してその出力光を変調す
る様にしたものである。すなわち、信号発生器
SG１の出力は抵抗Ｒを介して半導体レーザLD１
に入力されてその出力光を変調し、またPIDコン
トローラCT２の出力はローパスフイルタLPFを
介して半導体レーザLD１に入力されてロツクイ
ンアンプLA１の出力が一定になるように制御さ
れ、さらに増幅器Ａ２の出力はハイパスフイルタ
HPFを介して半導体レーザに負帰還される。こ
のようにすることにより、第２の信号発生器の出
力をスイツチングする必要がなくなり、またスイ
ツチSW１を省けるという利点がある。
１図と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略
する。この実施例は信号発生器SG１の出力を半
導体レーザLD１に入力してその出力光を変調す
る様にしたものである。すなわち、信号発生器
SG１の出力は抵抗Ｒを介して半導体レーザLD１
に入力されてその出力光を変調し、またPIDコン
トローラCT２の出力はローパスフイルタLPFを
介して半導体レーザLD１に入力されてロツクイ
ンアンプLA１の出力が一定になるように制御さ
れ、さらに増幅器Ａ２の出力はハイパスフイルタ
HPFを介して半導体レーザに負帰還される。こ
のようにすることにより、第２の信号発生器の出
力をスイツチングする必要がなくなり、またスイ
ツチSW１を省けるという利点がある。
第１０図および第１２図に第４および第５の実
施例を示す。なお第１図と同じ要素には同一符号
を付し、説明を省略する。これらの実施例は半導
体レーザLD１の出力光を周波数シフトさせない
で、さらに光検出器PD１の出力を増幅器Ａ２を
介して半導体レーザLD１に負帰還するようにし
たものである。そのため、音響光学変調器UM１
および第２の光検出器PD２を省くことが出来る。
第１０図の実施例はビームスプリツタBS１の透
過光を直接吸収セルCL１に入射し、かつロツク
インアンプLA１を信号発生器SG１の出力周波数
nの２倍の周波数で同期整流し、２次微分波形に
ロツクさせるようにしたものである。第１０図に
おいて、DBは入力周波数を２倍にして出力する
倍加器である。ロツクインアンプLA１はこの倍
加器DBの出力である2nの周波数で同期整流さ
れ、吸収セルCL１のスペクトル吸収線図の２次
微分波形が出力される。第１１図から明らかなよ
うに、２次微分波形のゼロ点はスペクトル吸収線
図の肩部分に一致するため、音響光学変調器UM
１で周波数シフトしなくてもよい。また、第１２
図実施例はロツクインアンプLA１の出力に安定
な直流電圧を加算するようにしたものである。第
１２図において、RVは安定な直流電圧源であ
り、この直流電圧源RVの出力およびロツクイン
アンプLA１の出力は加算器ADDで加算される。
この加算された出力は半導体レーザLD１に負帰
還するようにする。第１３図からわかるように、
ロツクインアンプLA１の出力である１次微分波
形のゼロ点はスペクトル吸収線図の中心周波数に
一致するが、それをeSだけシフトしたものはスペ
クトル吸収線図の肩部分になり、そのため周波数
シフトを行う必要がない。
施例を示す。なお第１図と同じ要素には同一符号
を付し、説明を省略する。これらの実施例は半導
体レーザLD１の出力光を周波数シフトさせない
で、さらに光検出器PD１の出力を増幅器Ａ２を
介して半導体レーザLD１に負帰還するようにし
たものである。そのため、音響光学変調器UM１
および第２の光検出器PD２を省くことが出来る。
第１０図の実施例はビームスプリツタBS１の透
過光を直接吸収セルCL１に入射し、かつロツク
インアンプLA１を信号発生器SG１の出力周波数
nの２倍の周波数で同期整流し、２次微分波形に
ロツクさせるようにしたものである。第１０図に
おいて、DBは入力周波数を２倍にして出力する
倍加器である。ロツクインアンプLA１はこの倍
加器DBの出力である2nの周波数で同期整流さ
れ、吸収セルCL１のスペクトル吸収線図の２次
微分波形が出力される。第１１図から明らかなよ
うに、２次微分波形のゼロ点はスペクトル吸収線
図の肩部分に一致するため、音響光学変調器UM
１で周波数シフトしなくてもよい。また、第１２
図実施例はロツクインアンプLA１の出力に安定
な直流電圧を加算するようにしたものである。第
１２図において、RVは安定な直流電圧源であ
り、この直流電圧源RVの出力およびロツクイン
アンプLA１の出力は加算器ADDで加算される。
この加算された出力は半導体レーザLD１に負帰
還するようにする。第１３図からわかるように、
ロツクインアンプLA１の出力である１次微分波
形のゼロ点はスペクトル吸収線図の中心周波数に
一致するが、それをeSだけシフトしたものはスペ
クトル吸収線図の肩部分になり、そのため周波数
シフトを行う必要がない。
このような構成の半導体レーザ波長安定化装置
によれば、波長安定化とスペクトル幅の狭帯域化
を同時に行うことができる。フアブリ・ペロー・
エタロンが不要なので構成も簡単である。
によれば、波長安定化とスペクトル幅の狭帯域化
を同時に行うことができる。フアブリ・ペロー・
エタロンが不要なので構成も簡単である。
また第１図および第９図実施例において音響光
学変調器UM１の回折効率が変化しても、変調に
寄与しない光の成分（０次回折光）が増えて信号
強度が下がるのみで、中心波長には影響しない。
学変調器UM１の回折効率が変化しても、変調に
寄与しない光の成分（０次回折光）が増えて信号
強度が下がるのみで、中心波長には影響しない。
なお上記の実施例ではロツクインアンプLA１
の参照周波数として変調周波数nをそのまま用い
たがその整数倍の周波数としてもよい。
の参照周波数として変調周波数nをそのまま用い
たがその整数倍の周波数としてもよい。
また吸収セルCL１の標準物質としては、CSの
ほかに例えばRb，NH3，H2Ｏなどを用いてもよ
い。
ほかに例えばRb，NH3，H2Ｏなどを用いてもよ
い。
また上記の実施例では変調手段として音響光学
変調器を用いているが、これに限らず、例えば電
気光学素子を用いた位相変調器を用いてもよい。
これには例えば縦型変調器、横型変調器、進行波
形変調器などがある（Amnon Yariv：光エレク
トロニクスの基礎（丸善）、p247〜p253）。
変調器を用いているが、これに限らず、例えば電
気光学素子を用いた位相変調器を用いてもよい。
これには例えば縦型変調器、横型変調器、進行波
形変調器などがある（Amnon Yariv：光エレク
トロニクスの基礎（丸善）、p247〜p253）。
また位相ゆらぎに関するフイードバツク径路の
光学系をミラー等を用いずに光フアイバ等で構成
してもよい。
光学系をミラー等を用いずに光フアイバ等で構成
してもよい。
また、これらの実施例では半導体レーザLD１
の電流を変化させるようにしたが、その温度を変
化させるようにしてもよい。
の電流を変化させるようにしたが、その温度を変
化させるようにしてもよい。
なお上記の各実施例において音響光学変調器
UM１の出射光の一部をポンプ光として吸収セル
に入射し、他の一部を反対の方向から細い光束で
プローブ光として吸収セルに入射して飽和吸収信
号を得る飽和吸収法（例えば；堀、角田、北野、
藪崎、小川：飽和吸収分光を用いた半導体レーザ
の周波数安定化、信学技報OQE82−116）を用い
れば、より安定な半導体レーザ波長安定化装置を
実現することができる。また位相ずれに関するフ
イードバツク系に飽和吸収法を用いることもでき
る。
UM１の出射光の一部をポンプ光として吸収セル
に入射し、他の一部を反対の方向から細い光束で
プローブ光として吸収セルに入射して飽和吸収信
号を得る飽和吸収法（例えば；堀、角田、北野、
藪崎、小川：飽和吸収分光を用いた半導体レーザ
の周波数安定化、信学技報OQE82−116）を用い
れば、より安定な半導体レーザ波長安定化装置を
実現することができる。また位相ずれに関するフ
イードバツク系に飽和吸収法を用いることもでき
る。
《発明の効果》
以上述べたように本発明によれば、半導体レー
ザの出力光の波長安定化と狭帯域化が簡単な構成
で同時に実行できるため、装置の構成が簡単にか
つ安価になるという効果がある。
ザの出力光の波長安定化と狭帯域化が簡単な構成
で同時に実行できるため、装置の構成が簡単にか
つ安価になるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロツク
図、第２図は第１図装置の動作を説明するための
説明図、第３図は第１図装置の動作を説明するた
めの特性曲線図、第４図および第６図は第１図装
置の動作を説明するための動作説明図、第５図は
第１図装置の動作を説明するための第２の特性曲
線図、第７図は第１図装置の変形例を示す要部構
成ブロツク図、第８図は本発明の第２の実施例を
示す要部構成ブロツク図、第９図は本発明の第３
の実施例を示す構成ブロツク図、第１０図、第１
２図は本発明の第４、第５の実施例を示す構成ブ
ロツク図、第１１図、第１３図はそれぞれ第１０
図、第１２図実施例の動作を説明するための特性
曲線図、第１４図は従来の半導体レーザ波長安定
化装置を示す構成ブロツク図である。 LD１……半導体レーザ、UM１……変調手段、
CL１……吸収セル、PD１……光検出器、PD２
……第２の光検出器、SG１……信号発生器、SG
２……第２の信号発生器、n……変調周波数、
LA１……ロツクインアンプ、CT２……制御手
段、Ａ１，Ａ２……増幅器、DB……倍加器、
RV……直流電圧源、ADD……加算器。
図、第２図は第１図装置の動作を説明するための
説明図、第３図は第１図装置の動作を説明するた
めの特性曲線図、第４図および第６図は第１図装
置の動作を説明するための動作説明図、第５図は
第１図装置の動作を説明するための第２の特性曲
線図、第７図は第１図装置の変形例を示す要部構
成ブロツク図、第８図は本発明の第２の実施例を
示す要部構成ブロツク図、第９図は本発明の第３
の実施例を示す構成ブロツク図、第１０図、第１
２図は本発明の第４、第５の実施例を示す構成ブ
ロツク図、第１１図、第１３図はそれぞれ第１０
図、第１２図実施例の動作を説明するための特性
曲線図、第１４図は従来の半導体レーザ波長安定
化装置を示す構成ブロツク図である。 LD１……半導体レーザ、UM１……変調手段、
CL１……吸収セル、PD１……光検出器、PD２
……第２の光検出器、SG１……信号発生器、SG
２……第２の信号発生器、n……変調周波数、
LA１……ロツクインアンプ、CT２……制御手
段、Ａ１，Ａ２……増幅器、DB……倍加器、
RV……直流電圧源、ADD……加算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザの出力光を特定の波長の光を吸
収する吸収セルに入射し、この吸収セルの出力光
強度に関連する信号を前記半導体レーザに帰還し
てこの半導体レーザの出力光の波長を安定化する
半導体レーザ波長安定化装置において、 前記半導体レーザの出力光を周波数変調する変
調手段と、その内部に特定の波長の光を吸収する
標準物質が封入され、前記半導体レーザの出力光
が前記変調手段を介して入射する吸収セルと、こ
の吸収セルの出力光の強度を電気信号に変換する
光検出器と、この光検出器の出力電気信号に関連
する電気信号を入力して前記変調手段の変調周波
数またはその整数倍の周波数で同期整流するロツ
クインアンプと、このロツクインアンプの出力が
一定値となるように前記半導体レーザの電流また
は温度を制御する制御手段とを備え、前記半導体
レーザの出力光に含まれる位相ノイズ成分が前記
吸収セルで変換されて生じる振幅変調信号に関連
する信号を前記半導体レーザの電流に負帰還する
ように構成したことを特徴とする半導体レーザ波
長安定化装置。 ２ 半導体レーザの出力光の一部を吸収セルに入
射させる光学系と、この光学系からの入射光が前
記吸収セルを透過した光を受光する第２の光検出
器とを備え、この第２の光検出器の電気出力に関
連する信号を前記半導体レーザの電流に負帰還す
るように構成した特許請求の範囲第１項記載の半
導体レーザ波長安定化装置。 ３ 変調手段として音響光学変調器を用いた特許
請求の範囲第１項記載の半導体レーザ波長安定化
装置。 ４ 変調手段として電気光学素子からなる位相変
調器を用いた特許請求の範囲第１項記載の半導体
レーザ波長安定化装置。 ５ 変調手段として前記半導体レーザの電流を変
調する手段を用いた特許請求の範囲第１項記載の
半導体レーザ波長安定化装置。 ６ 標準物質としてRbまたはCsを用いた特許請
求の範囲第１項記載の半導体レーザ波長安定化装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-16586 | 1986-01-28 | ||
| JP1658686 | 1986-01-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252984A JPS62252984A (ja) | 1987-11-04 |
| JPH0523513B2 true JPH0523513B2 (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=11920377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31328586A Granted JPS62252984A (ja) | 1986-01-28 | 1986-12-29 | 半導体レ−ザ波長安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62252984A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2665527A1 (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Sensilaser Technologies Inc. | Method and device for reducing laser phase noise |
| JP2008288390A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長可変光周波数安定化光源 |
-
1986
- 1986-12-29 JP JP31328586A patent/JPS62252984A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62252984A (ja) | 1987-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |