JPH05299758A - Frequency-stabilized ring laser - Google Patents

Frequency-stabilized ring laser

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JPH05299758A
JPH05299758A JP10506192A JP10506192A JPH05299758A JP H05299758 A JPH05299758 A JP H05299758A JP 10506192 A JP10506192 A JP 10506192A JP 10506192 A JP10506192 A JP 10506192A JP H05299758 A JPH05299758 A JP H05299758A
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JP
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laser
ring
optical
resonator
optical path
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JP10506192A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruo Okamura
治男 岡村
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the oscillation frequency of an optical ring laser from being fluctuated by an external disturbance and to stably oscillate the optical ring laser when the optical ring laser is oscillated in a single longitudinal mode at a narrow spectral-line width. CONSTITUTION:One part of the laser oscillation output of a ring laser is injected into a ring in a direction opposite to that of its laser oscillation; a laser oscillator is utilized as a resonator in a light path in the opposite direction. A circulator 4 is installed in the ring; a difference is formed in a light-path length in a direction opposite to the positive direction; an-attenuator 5 is installed in the light path in the opposite direction; a slight difference is formed in an optical loss. A beam of light in the opposite direction is detected; an error signal is obtained by means of a comparator 14; a laser-resonator length is fixed by using a phase modulator 15 by means of a feedback by the error signal. By its result, a laser-oscillation wavelength is stabilized without a need for the absolute standard of a wavelength. Consequently, an oscillation frequency is stabilized with reference to an external disturbance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、近年の通信の発展に伴
って周波数が安定でスペクトル線幅の狭い光源が必要に
なってきたことに応えるために、光リングレーザが狭い
スペクトル線幅で常に単一の縦モードで発振するにあた
って、その発振周波数が外乱によって変動するのを防止
し安定なレーザ発振を可能にした周波数安定化リングレ
ーザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention provides an optical ring laser with a narrow spectral line width in order to meet the need for a light source having a stable frequency and a narrow spectral line width with the recent development of communication. The present invention relates to a frequency-stabilized ring laser in which the oscillation frequency is prevented from fluctuating due to disturbance when oscillating in a single longitudinal mode at all times, and stable laser oscillation is possible.

【0002】[0002]

【従来の技術】リングレーザは狭いスペクトル線幅で発
振し、進行波型のため単一モード発振が容易となる利点
がある。これまでにエルビウムイオンのような稀土類を
光ファイバや石英導波路にドービングしてレーザ発振を
行なった例が幾つか報告されている。
2. Description of the Related Art A ring laser oscillates with a narrow spectral line width, and since it is a traveling wave type, it has the advantage that single mode oscillation is easy. There have been some reports on laser oscillation by doving rare earths such as erbium ions into an optical fiber or a quartz waveguide.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のリングレーザによるレーザ発振では、レーザ共振器
長が振動や音響ノイズ,温度変動等で僅かに変動し、そ
の結果発振波長が連続的又は不連続的に変化することが
避けられなかった。リングレーザについては、開発の歴
史が短いこともあって、これまで発振波長を安定化する
試みは見当らない。一方、半導体レーザについては発振
波長を安定化する試みがあるが、発振波長の変化を抑圧
するためには共振波長が極めて安定となるように温度係
数の小さな材料で作成した別の共振器を周波数基準とし
て使うか又は、原子の吸収線に基ずく絶対周波数基準等
を用い、これに対してレーザ共振器長をフィードバック
で制御するといった複雑な構成が必要であった。しかも
そのような周波数安定なレーザの報告も僅かである。
However, in the laser oscillation by the above-mentioned conventional ring laser, the laser resonator length slightly fluctuates due to vibration, acoustic noise, temperature fluctuation, etc., and as a result, the oscillation wavelength is continuous or discontinuous. It was unavoidable that it changed. With respect to the ring laser, there is no attempt to stabilize the oscillation wavelength so far because the development history is short. On the other hand, there are attempts to stabilize the oscillation wavelength of semiconductor lasers, but in order to suppress changes in the oscillation wavelength, another resonator made of a material with a small temperature coefficient is used so that the resonance wavelength becomes extremely stable. It has been necessary to have a complicated structure in which it is used as a reference or an absolute frequency reference based on the absorption line of an atom is used, and the laser cavity length is controlled by feedback. Moreover, there are few reports of such frequency stable lasers.

【0004】更に、発振波長の不連続的変化も問題であ
った。特に光ファイバリングレーザは光共振器長が長い
ので共振のフリースペクトルレンジが短く、従って光共
振器をレーザ発振させることができるゲイン帯域内に光
共振モードが数多く存在する。このようなレーザ共振器
に何等かの外乱が加わると発振モードが別のモードに不
規則にジャンプする。即ち、発振波長が不連続的に変化
する。実際に、振動や音響ノイズを除去し、温度変動を
充分に防止しても数秒間に1回程度のモードジャンプを
避けることは出来なかった。このようなモードジャンプ
を防止する方法には、レーザ共振器中にこの共振器の縦
モード間隔以下の狭い通過帯域のバンドパス光フィルタ
を用いるのが最も確実である。しかし、従来このような
目的に適合する性能のバンドパス光フィルタは存在せ
ず、従ってファイバリングレーザのモードジャンプを避
けることは出来なかった。
Further, a discontinuous change in oscillation wavelength has been a problem. In particular, since the optical fiber ring laser has a long optical resonator length, the free spectral range of resonance is short, and therefore, there are many optical resonance modes within the gain band in which the optical resonator can oscillate. When some disturbance is applied to such a laser resonator, the oscillation mode jumps randomly to another mode. That is, the oscillation wavelength changes discontinuously. In fact, even if vibrations and acoustic noises were removed and temperature fluctuations were sufficiently prevented, it was not possible to avoid a mode jump about once every few seconds. The most reliable method for preventing such mode jump is to use a bandpass optical filter having a narrow pass band within the longitudinal mode interval of the resonator in the laser resonator. However, there has been no bandpass optical filter having a performance suitable for such a purpose, so that the mode jump of the fiber ring laser cannot be avoided.

【0005】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、光リングレーザが狭い
スペクトル線幅で常に単一の縦モードで発振するにあた
って、その発振周波数が外乱によって変動するのを防止
し、安定な発振を可能にする周波数安定化リングレーザ
を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an optical ring laser with a narrow spectral line width in a single longitudinal mode in which the oscillation frequency is disturbed. Another object of the present invention is to provide a frequency-stabilized ring laser that prevents fluctuations due to fluctuations and enables stable oscillation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の周波数安定化リングレーザにおいては、光
リング共振器中に光増幅手段を設けてレーザ発振を行な
うリングレーザを、該光リング共振器のリング中の任意
の一点で該リングを一方向にレーザ発振する光の一部を
取り出し、この光が該リングを該一方向と反対方向に周
回するように該リング中の他の一点から注入する経路を
有するとともに、前記リング中に光サーキューレータを
有し、該光サーキューレータは、前記一方向から該光サ
ーキューレータに入射した光が出射するときに辿る第1
の光路と、前記反対方向から該光サーキュレータに入射
した光が出射するときに辿る第2の光路とでは少なくと
も一部分が異なっていて該第1の光路と該第2の光路と
の間に光路長差を有すると共に僅かに光損失の差を有
し、更に、前記リングを前記反対方向に周回する光の一
部を該リングから取り出し、その強度の変化分を誤差信
号として前記リングの共通光路部分の光路長を伸縮させ
るフィードバック回路を有する構成としたことを特徴と
している。
In order to achieve the above object, in the frequency stabilized ring laser of the present invention, a ring laser for oscillating a laser is provided by providing an optical amplifying means in an optical ring resonator. A portion of the light that lases the ring in one direction at any point in the ring of the ring resonator is extracted and the other light in the ring is tuned to orbit the ring in the opposite direction. The optical circulator has a path for injecting from one point, and has an optical circulator in the ring, and the optical circulator traces when light incident on the optical circulator from the one direction is emitted.
At least partly differs from the second optical path traced when the light incident on the optical circulator from the opposite direction is emitted, and the optical path length between the first optical path and the second optical path is different. There is a difference and a slight difference in optical loss, and further, a part of the light that circulates in the opposite direction of the ring is extracted from the ring, and a change in intensity thereof is used as an error signal to form a common optical path portion of the ring. It is characterized by having a feedback circuit that expands and contracts the optical path length.

【0007】[0007]

【作用】本発明の周波数安定化リングレーザでは、リン
グレーザのレーザ発振出力の一部をそのレーザ発振とは
逆方向にリング中に注入し、レーザ発振器を逆方向の光
路で共振器としても利用する。このリング中に光アイソ
レータを設け、正方向と逆方向の光路長に差を設けると
共に、逆方向の光路に僅かに光損失に差を設ける。この
逆方向の光を検出し、正方向と逆方向の両者のモード挙
動の差から誤差信号を得て、レーザ共振器長をその誤差
信号によるフィードバック回路で制御し固定する。その
結果により、波長の絶対基準を必要とせずにレーザ発振
波長を安定化し、従って発振周波数を外乱に対し安定化
させる。
In the frequency-stabilized ring laser of the present invention, a part of the laser oscillation output of the ring laser is injected into the ring in the direction opposite to that of the laser oscillation, and the laser oscillator is also used as a resonator in the optical path in the opposite direction. To do. An optical isolator is provided in this ring to provide a difference in the optical path length between the forward and reverse directions and a slight difference in the optical loss in the reverse optical path. The light in the reverse direction is detected, an error signal is obtained from the difference between the mode behaviors of the forward direction and the reverse direction, and the laser resonator length is controlled and fixed by the feedback circuit based on the error signal. The result is that the laser oscillation wavelength is stabilized without the need for an absolute wavelength reference, thus stabilizing the oscillation frequency against disturbances.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明の第一の実施例を示す基本構
成図である。図において、1は反射防止端、2,3はカ
ップラ、4はサーキュレータ、5は減衰器、6,7はミ
ラ、8は励起光源、9はダイクロイックミラ、10はア
クティブファイバ、11はフィルタ、12はアイソレー
タ、13は受光器、14は比較器、15は位相変調器、
16は直流値、17はレーザ出力取り出し用のカップ
ラ、18はレーザ出力を示す。
FIG. 1 is a basic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an antireflection end, 2 and 3 are couplers, 4 is a circulator, 5 is an attenuator, 6 and 7 are mirrors, 8 is a pump light source, 9 is a dichroic mirror, 10 is an active fiber, 11 is a filter, 12 Is an isolator, 13 is a light receiver, 14 is a comparator, 15 is a phase modulator,
Reference numeral 16 is a DC value, 17 is a coupler for extracting a laser output, and 18 is a laser output.

【0010】本実施例の構成においては、ファイバリン
グ中に、ダイクロイックミラ9,アクティブファイバ1
0,フィルタ11,カップラ2,カップラ3,位相変調
器15,サーキュレータ4を反時計回りに順に配置して
共振器ループを形成し、励起光源8をダイクロイックミ
ラ9に結合する。カップラ2の時計回りの出射端には、
反射防止端を結合する。カップラ3の反時計回りの出射
端には、レーザ出力18の取り出し用のカップラ17と
アイソレータ12を順に結合し、アイソレータ12の出
力をカップラ2の時計回りの入射端に結合する。一方、
カップラ3の時計回りの出射端には受光器13を結合す
る。この受光器13の出力は比較器14の一方の入力に
接続し、比較器14の他方の入力には直流値16を接続
して、この比較器14の出力で位相変調器15を制御す
る。サーキュレータ4は、時計回りと反時計回りとで異
なる経路を仙るようにするためのもので、時計回りでは
減衰器5を介してミラ6で反射される経路を仙り、反時
計回りではミラ7で反射される経路を仙るものとする。
In the configuration of this embodiment, the dichroic mirror 9 and the active fiber 1 are provided in the fiber ring.
0, the filter 11, the coupler 2, the coupler 3, the phase modulator 15, and the circulator 4 are sequentially arranged counterclockwise to form a resonator loop, and the excitation light source 8 is coupled to the dichroic mirror 9. At the clockwise exit end of the coupler 2,
Join the antireflection edges. A coupler 17 for extracting a laser output 18 and an isolator 12 are sequentially coupled to a counterclockwise emission end of the coupler 3, and an output of the isolator 12 is coupled to a clockwise incidence end of the coupler 2. on the other hand,
A light receiver 13 is coupled to the clockwise output end of the coupler 3. The output of the light receiver 13 is connected to one input of the comparator 14, the DC value 16 is connected to the other input of the comparator 14, and the output of the comparator 14 controls the phase modulator 15. The circulator 4 serves to send different paths in clockwise and counterclockwise directions. In the clockwise direction, the path reflected by the mirror 6 via the attenuator 5 is sent, and in the counterclockwise direction, the mirror is sent. The path reflected at 7 is assumed to be a sensation.

【0011】励起光源8で励起されアクティブファイバ
10から放出される自然放出光は、フィルタ11,カッ
プラ2,3、位相変調器15,サーキュレータ4の一方
の経路を辿り、ダイクロイックミラ9を経て再び増幅さ
れ、これを繰返して反時計回りにレーザ発振し、出力1
8としてカップラ3から取り出される。発振波長のチュ
ーニングはフィルタ11の通過帯域を設定することで行
える。
The spontaneous emission light excited by the excitation light source 8 and emitted from the active fiber 10 follows one path of the filter 11, the couplers 2 and 3, the phase modulator 15 and the circulator 4, passes through the dichroic mirror 9, and is amplified again. Repeatedly, laser oscillation is generated counterclockwise and output 1
It is taken out from the coupler 3 as 8. Tuning of the oscillation wavelength can be performed by setting the pass band of the filter 11.

【0012】ここで、レーザ光の一部はアイソレータ1
2を経てファイバカップラ2に戻り、今度は時計回りに
前記の共振器ループ内を伝搬する。この光は再びサーキ
ュレータ4に入るが、このときサーキュレータ4内部で
光が辿る経路は時計回りのループでの経路とは異なる。
サーキュレータ4は経路によって辿る光路長が異なるよ
うに設計されているので、共振器長も時計回りと反時計
回りとで異なる。従って共振器長の差に応じて両者のフ
リースペクトルレンジ(以後FSRと書く)も異なる。
しかも周回の光損失が両回りで僅かに異なるように、例
えばサーキュレータ4内部で光が辿る経路の一方のみに
減衰器5を用いている。このようにレーザ光の一部を取
り出して改めて同じ共振器に今度は逆回り(図1では時
計回り)に入射する際、逆回りの周回の光損失が僅かに
大きければ、この方向で共振器はレーザ発振することな
く、入射してきたレーザ光に対するバンドパスフィルタ
として動作する。
Here, a part of the laser light is the isolator 1.
It returns to the fiber coupler 2 via 2 and then propagates clockwise in the resonator loop. This light enters the circulator 4 again, but the path that the light follows inside the circulator 4 at this time is different from the path in the clockwise loop.
Since the circulator 4 is designed so that the optical path length to follow depends on the path, the resonator length also differs between clockwise and counterclockwise. Therefore, the free spectrum range (hereinafter, referred to as FSR) of both is also different depending on the difference in the cavity length.
Moreover, for example, the attenuator 5 is used only in one of the paths that the light follows inside the circulator 4 so that the light loss in the circulation is slightly different in both directions. In this way, when a part of the laser light is taken out and again made incident on the same resonator in the reverse direction (clockwise in FIG. 1) again, if the optical loss in the reverse direction is slightly large, the resonator is moved in this direction. Operates as a bandpass filter for incident laser light without oscillating laser.

【0013】尚、共振器をレーザ発振することなく、し
かもフィネスの高いバンドパスフィルタとして動作する
には前記減衰器5を共振器が発振する直前の値に設定す
ればよい。この技術についてはすでに特願平3−102
924号で開示してある。
To operate the resonator as a bandpass filter having high finesse without oscillating the resonator, the attenuator 5 may be set to a value just before the resonator oscillates. Regarding this technology, Japanese Patent Application No. 3-102 has already been applied.
No. 924.

【0014】ここで、共振器の光路のうちで正逆両回り
光が夫々異なった光路を進行する部分が外乱に対して安
定で、この部分では共振器の正逆両回りの間の光路長差
が変動しないものとする。一方、正逆両回り光が夫々同
じ光路を反対方向に進行する部分に設けた位相変調器は
15は、この部分のファイバ又は導波路の光学長を電気
信号によって伸縮する。
Here, in the optical path of the resonator, the portions in which the light in both forward and reverse directions travels in different optical paths are stable against disturbance, and in this portion, the optical path length between the forward and reverse directions of the resonator is long. The difference shall not change. On the other hand, the phase modulator 15 provided in the portions where the bidirectional lights travel in the same optical path in the opposite directions respectively expands or contracts the optical length of the fiber or the waveguide in this portion by an electric signal.

【0015】この様な構成の実施例の作用を以下に述べ
る。
The operation of the embodiment having such a configuration will be described below.

【0016】本実施例においては、レーザ発振の縦モー
ドと、逆方向に於ける共振器(ここではバンドパスフィ
ルタとして動作している)の通過モードが一致したと
き、その共振器(バンドパスフィルタ)の出力でレーザ
光が検出される。二つのモードの周波数が一致しなけれ
ば、共振器(バンドパスフィルタ)の出力でレーザ光は
検出されない。従って、二つのモードの周波数が完全に
一致したとき共振器(バンドパスフィルタ)出力は最大
値を示し、二つのモードの周波数差と共に出力は減少す
る。この出力は周波数差に対して上に凹の曲線となる。
従って、この最大値より低い値を目標値に設定し、この
目標値に対応する電圧値を信号発生器で与え、受光器出
力との差を誤差信号として、ファイバリングの共通光路
部分の光路長の伸縮に帰還させるフィードバック回路を
構成すれば、光出力を目標値に固定することが可能であ
る。このような制御系でレーザ出力をある値に固定する
ことは、レーザ発振の周波数を固定することに他ならな
い。但し、前記の凹の曲線のピーク点に系を固定するこ
とは、誤差信号の符号が決らないため困難である。この
ような制御を実現する一実施例が図1中に示されたもの
である。ここでは、受光器13で検出したレーザ発振パ
ワを直流値16と比較し、その誤差信号を位相変調器1
5にフィードバックする回路構成としている。
In the present embodiment, when the longitudinal mode of laser oscillation and the pass mode of the resonator (which operates as a bandpass filter in the opposite direction) in the opposite direction match, the resonator (bandpass filter) The laser light is detected by the output of). If the frequencies of the two modes do not match, no laser light is detected at the output of the resonator (bandpass filter). Therefore, when the frequencies of the two modes are completely the same, the resonator (bandpass filter) output shows a maximum value, and the output decreases with the frequency difference between the two modes. This output has a concave curve with respect to the frequency difference.
Therefore, a value lower than this maximum value is set as the target value, the voltage value corresponding to this target value is given by the signal generator, and the difference from the photoreceiver output is used as the error signal, and the optical path length of the common optical path part of the fiber ring is set. It is possible to fix the optical output to the target value by constructing a feedback circuit that feeds back the expansion and contraction of. Fixing the laser output to a certain value in such a control system is nothing but fixing the frequency of laser oscillation. However, it is difficult to fix the system at the peak point of the concave curve because the sign of the error signal is not determined. One embodiment for realizing such control is shown in FIG. Here, the laser oscillation power detected by the light receiver 13 is compared with the DC value 16, and the error signal is compared with the phase modulator 1
It has a circuit configuration that feeds back to 5.

【0017】次に、前記のようなフィードバック回路を
有する制御系でレーザ出力をある値に固定することによ
って、レーザ発振の周波数を固定できることを以下に説
明する。
Next, it will be explained below that the frequency of laser oscillation can be fixed by fixing the laser output to a certain value in the control system having the above feedback circuit.

【0018】ここで、共振器に外乱が加わった結果、正
逆両方向の各共振器を構成する夫々の光路のうちで、各
共振器で共有する光路部分のみが外乱に応じて伸縮する
ものとする。一方、各共振器が共有していない光路部
分、言い換えれば、各共振器が別々の光路として独立に
有している部分は、外乱から充分保護されていて伸縮し
ないと仮定する。この場合、各共振器の光路長の変化は
全て同一である。共振器長が伸縮すれば、これに伴って
各共振器の通過波長が変化する。この通過波長の変動幅
Δλi(i=1,2,3,…は夫々の共振器の番号に対
応する)は、各共振器毎のフリースペクトルレンジをF
SRi(i=1,2,3,…)、各共振器に共通の伸縮
長さをδ、波長をλoとすれば、
Here, as a result of the disturbance being applied to the resonator, only the optical path portion shared by the resonators expands and contracts according to the disturbance among the optical paths forming the resonators in both the forward and reverse directions. To do. On the other hand, it is assumed that an optical path portion that is not shared by the resonators, in other words, a portion that each resonator independently has as a separate optical path is sufficiently protected from disturbance and does not expand or contract. In this case, the change in the optical path length of each resonator is the same. As the resonator length expands and contracts, the passing wavelength of each resonator changes accordingly. The variation width Δλi of the passing wavelength (i = 1, 2, 3, ... Corresponds to the numbers of the respective resonators) is defined by the free spectral range F of each resonator.
SRi (i = 1, 2, 3, ...), If the expansion / contraction length common to each resonator is δ and the wavelength is λo,

【0019】[0019]

【数1】Δλi=FSRi×δ/λo である。ここでδが一定でもΔλiはFSRiに依存す
る(各々の共振器長に依存する)。これは本発明の実施
例(図1)について以下のことを示している。即ち、本
発明の実施例で、一方向で発振するレーザ波長が反対方
向の共振器(バンドパスフィルタ)の通過波長の一つに
一致しているとき、この共振器長がδだけ変化すればレ
ーザ波長とバンドパスフィルタの通過波長条件はもはや
一致しない。従ってバンドパスフィルタからの出力光パ
ワは、前記レーザ波長とバンドパスフィルタの通過波長
の差に応じて変化する。従ってバンドパスフィルタから
の出力光パワを一定値に固定する制御は、共振器長を固
定する制御(δ=0とする制御)に対応する。
## EQU1 ## Δλi = FSRi × δ / λo. Here, even if δ is constant, Δλi depends on FSRi (depending on each resonator length). This shows the following for the embodiment of the present invention (FIG. 1). That is, in the embodiment of the present invention, when the laser wavelength oscillating in one direction matches one of the passing wavelengths of the resonator (bandpass filter) in the opposite direction, if this resonator length changes by δ, The laser wavelength and the pass wavelength condition of the bandpass filter no longer match. Therefore, the output light power from the bandpass filter changes according to the difference between the laser wavelength and the passing wavelength of the bandpass filter. Therefore, the control for fixing the output light power from the bandpass filter to a constant value corresponds to the control for fixing the resonator length (control for setting δ = 0).

【0020】図2はこれを説明するものである。(1)
は一方向で発振するレーザ波長が反対方向の共振器(バ
ンドパスフィルタ)の通過波長の一つに一致している状
況であって、受信出力パワが大きく得られている。
(2)はこの共振器長が共通部分でδ=λ/2(波長の
丁度半分)だけ変化した場合であって、レーザ波長とバ
ンドパスフィルタは共にFSRの1/2に相当する周波
数だけシフトする。その結果両者の中心周波数にはズレ
を生じ、受信出力パワは(1)に比べて低下する。この
受信出力パワの変化が制御の誤差信号を与える。
FIG. 2 illustrates this. (1)
Indicates that the laser wavelength oscillating in one direction matches one of the passing wavelengths of the resonator (bandpass filter) in the opposite direction, and a large reception output power is obtained.
(2) is the case where the resonator length changes by δ = λ / 2 (just half the wavelength) at the common portion, and the laser wavelength and the bandpass filter are both shifted by a frequency corresponding to 1/2 of the FSR. To do. As a result, the center frequencies of the two are displaced, and the reception output power is lower than that in (1). This change in the reception output power gives a control error signal.

【0021】この制御精度は、レーザ発振のスペクトル
線幅が狭く安定であるほど、また逆方向のリング共振器
のフィネスが高いほど向上する。このとき共振器両回り
の光路長に僅かな差があれば共通光路部分の僅かな伸縮
が受光器13の受光レベルを大幅に変化させ、制御のた
めの大きな誤差信号を得ることが出来る。但し、レーザ
発振パワそのものが、励起光パワの変動、共振器の光損
失の変動等の原因によって変化すれば前記誤差信号も変
化するので注意が必要である。
This control accuracy is improved as the spectral line width of laser oscillation is narrower and more stable, and as the finesse of the ring resonator in the reverse direction is higher. At this time, if there is a slight difference in the optical path lengths around both sides of the resonator, a slight expansion and contraction of the common optical path portion can significantly change the light receiving level of the light receiver 13, and a large error signal for control can be obtained. However, it should be noted that if the laser oscillation power itself changes due to a change in pumping light power, a change in optical loss of the resonator, or the like, the error signal also changes.

【0022】図3は上記本発明の実施例中の、サーキュ
レータ4の具体的構成を示すものであって、4−1,4
−2は入出力ファイバ、4−3は正立複屈折結晶、4−
4は45度ファラデー回転子、4−5は45度傾斜複屈
折結晶、4−6は光路差付与部、4−7は減衰器(図1
の減衰器5に相当)、4−8はミラ(図1のミラ6,7
に相当)、である。この動作の詳細は既に特願平3−2
20505号に開示してあるので、ここでは詳しくは省
略する。要するにサーキュレータ4は、その内部が図1
の説明で述べた[共振器毎が別々の光路として独立に有
している光路部分]であるが、これをこのようなバルク
型で構成することによって温度変化その他の外乱の影響
を避けることが可能となり、本発明の目的達成のために
好適である。
FIG. 3 shows a concrete structure of the circulator 4 in the embodiment of the present invention, which is 4-1 and 4
-2 is an input / output fiber, 4-3 is an upright birefringent crystal, 4-
4 is a 45 degree Faraday rotator, 4-5 is a 45 degree tilt birefringent crystal, 4-6 is an optical path difference providing part, 4-7 is an attenuator (see FIG. 1).
Of the attenuator 5) and 4-8 are mirrors (mirrors 6 and 7 of FIG. 1).
Equivalent to). Details of this operation are already in Japanese Patent Application No. 3-2.
Since it is disclosed in No. 20505, detailed description thereof will be omitted here. In short, the inside of the circulator 4 is shown in FIG.
[The optical path part that each resonator independently has as a separate optical path] described above, but by constructing this in a bulk type, it is possible to avoid the influence of temperature changes and other disturbances. This is possible and suitable for achieving the object of the present invention.

【0023】図4は本発明の第二の実施例を示す構成図
である。本実施例は、第一の実施例に対しレーザ出力の
取り出し方が異なるほかは全く同じ構成であり、同一の
構成要素には図1と同一番号を付してある。本実施例で
は、レーザ出力18′をカップラ2の時計回りの出射端
から取り出す。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. This embodiment has exactly the same configuration as that of the first embodiment except that the laser output is taken out differently, and the same components are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In this embodiment, the laser output 18 'is taken out from the clockwise emission end of the coupler 2.

【0024】本実施例は、レーザ出力として18′で示
す時計方向のフィルタ出力を利用する構成であって、図
1の構成と比べてカップラ(図1の17)を一つ省略で
き効率的である。
This embodiment uses a clockwise filter output indicated by 18 'as a laser output, and one coupler (17 in FIG. 1) can be omitted as compared with the configuration in FIG. 1, which is efficient. is there.

【0025】なお、以上の図1,図3,図4には光ファ
イバ共振器を基にした実施例を示したが、光導波路を用
いた光共振器を用いても基本的には同様の構成が可能で
ある。光導波路を用いたレーザ共振器技術については、
特願昭63−173938号,特願平1−71828
号,特願平3−281579号等に開示してある。光導
波路を用いたレーザ共振器で本発明のフィードバック機
構を具備させる場合には位相変調器15としては導波路
を熱的に伸縮する熱歪型位相変調器等を用いることがで
きる。このように本発明は、その目的に沿って種々に応
用され、種々の実施態様を取り得るものである。
Although FIG. 1, FIG. 3 and FIG. 4 show the embodiments based on the optical fiber resonator, basically the same is true even if an optical resonator using an optical waveguide is used. Configurable. Regarding laser resonator technology using optical waveguides,
Japanese Patent Application No. 63-173938, Japanese Patent Application No. 1-71828
And Japanese Patent Application No. 3-281579. When a laser resonator using an optical waveguide is provided with the feedback mechanism of the present invention, as the phase modulator 15, a thermal strain type phase modulator that thermally expands and contracts the waveguide can be used. As described above, the present invention is variously applied and can take various embodiments in accordance with its purpose.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
周波数安定化リングレーザによれば、光リングレーザが
狭いスペクトル線幅で常に単一の縦モードで発振するに
あたってその発振周波数が外乱によって変動するのを防
止でき、安定な発振が可能となる。
As is apparent from the above description, according to the frequency-stabilized ring laser of the present invention, when the optical ring laser always oscillates in a single longitudinal mode with a narrow spectral line width, its oscillation frequency causes disturbance. Fluctuation can be prevented and stable oscillation becomes possible.

【0027】レーザ発振の周波数安定化には、従来、別
の周波数基準を必要とする複雑な制御が必要であった
が、本発明では自分のレーザ共振器を周波数基準として
も利用することで、レーザ共振器の外部に別の周波数基
準を必要とすることがない。本発明では発振波長のチュ
ーニングも可能であって、一度決定された波長を簡単な
構成で固定することが出来る。このようなレーザは通
信,計測その他の分野で極めて有効である。
In the past, in order to stabilize the frequency of laser oscillation, complicated control that required another frequency reference was required. However, in the present invention, by using one's own laser resonator as the frequency reference, There is no need for a separate frequency reference external to the laser cavity. In the present invention, the oscillation wavelength can be tuned, and the wavelength once determined can be fixed with a simple configuration. Such lasers are extremely effective in communication, measurement, and other fields.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施例を示す基本構成図FIG. 1 is a basic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の制御のための誤差信号の発生の過程を
説明する図
FIG. 2 is a diagram illustrating a process of generating an error signal for control according to the present invention.

【図3】上記第一の実施例中のサーキュレータの具体的
構成例を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration example of a circulator in the first embodiment.

【図4】本発明の第二の実施例を示す構成図FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反射防止端 2,3…カップラ 4…サーキュレータ 5…減衰器 6,7…ミラ 8…励起光源 9…ダイクロイックミラ 10…アクティブファイバ 11…フィルタ 12…アイソレータ 13…受光器 14…比較器 15…位相変調器 16…直流値 17…カップラ 18…レーザ出力 1 ... Antireflection end 2, 3 ... Coupler 4 ... Circulator 5 ... Attenuator 6, 7 ... Mira 8 ... Excitation light source 9 ... Dichroic mirror 10 ... Active fiber 11 ... Filter 12 ... Isolator 13 ... Photodetector 14 ... Comparator 15 ... Phase modulator 16 ... DC value 17 ... Coupler 18 ... Laser output

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光リング共振器中に光増幅手段を設けて
レーザ発振を行なうリングレーザにおいて、 該光リング共振器のリング中の任意の一点で該リングを
一方向にレーザ発振する光の一部を取り出し、この光が
該リングを該一方向と反対方向に周回するように該リン
グ中の他の一点から注入する経路を有するとともに、 前記リング中に光サーキューレータを有し、該光サーキ
ューレータは、前記一方向から該光サーキューレータに
入射した光が出射するときに辿る第1の光路と、前記反
対方向から該光サーキュレータに入射した光が出射する
ときに辿る第2の光路とでは少なくとも一部分が異なっ
ていて該第1の光路と該第2の光路との間に光路長差を
有すると共に僅かに光損失の差を有し、 更に、前記リングを前記反対方向に周回する光の一部を
該リングから取り出し、その強度の変化分を誤差信号と
して前記リングの共通光路部分の光路長を伸縮させるフ
ィードバック回路を有することを特徴とする周波数安定
化リングレーザ。
1. A ring laser for performing laser oscillation by providing optical amplification means in an optical ring resonator, wherein one point of light lasing the ring in one direction at any one point in the ring of the optical ring resonator. And a path for injecting this light from another point in the ring so as to circulate the ring in a direction opposite to the one direction, and an optical circulator in the ring, The circulator has a first optical path traced when the light incident on the optical circulator from the one direction is emitted, and a second optical path traced when the light incident on the optical circulator from the opposite direction is emitted. At least a part of the optical path is different from the optical path, and there is an optical path length difference between the first optical path and the second optical path and a slight optical loss difference. Further, the ring is circulated in the opposite direction. Light A frequency-stabilized ring laser having a feedback circuit for extracting a part of the optical path length from the ring and expanding / contracting the optical path length of the common optical path part of the ring by using the variation of the intensity as an error signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1194859A (en) * 1997-09-18 1999-04-09 Toshihiko Kataoka Scanning near-field optical microscope utilizing optical resonator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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