JPH05307158A - 安定化光学共振器 - Google Patents
安定化光学共振器Info
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- JPH05307158A JPH05307158A JP11157092A JP11157092A JPH05307158A JP H05307158 A JPH05307158 A JP H05307158A JP 11157092 A JP11157092 A JP 11157092A JP 11157092 A JP11157092 A JP 11157092A JP H05307158 A JPH05307158 A JP H05307158A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安定化されている帯域が広く、安定性の高い
実用的な安定化光学共振器を提供する。 【構成】 半導体レーザ１の一方の端面からの出力光を
光電変換用受光器６と位相検波器８により高周波電気信
号発振器７からの参照信号に基づいて吸収セル５内の周
波数基準媒体の所定の共振ピーク周波数に同調させた周
波数安定化光を、光学共振器１１内の半透明反射鏡１
３，１４に挟まれた光学媒質１２に通す。光学共振器か
らの透過光を光電変換用受光器９と位相検波器１０とに
より高周波電気信号発振器からの参照信号と位相比較し
共振ピークの特定の１本と半導体レーザの共振周波数と
の周波数差に応じた誤差信号を発生し、これをローパス
フィルタに通して光学媒質に加えられる電界を制御して
屈折率を変化させ共振器長を安定させる。
実用的な安定化光学共振器を提供する。 【構成】 半導体レーザ１の一方の端面からの出力光を
光電変換用受光器６と位相検波器８により高周波電気信
号発振器７からの参照信号に基づいて吸収セル５内の周
波数基準媒体の所定の共振ピーク周波数に同調させた周
波数安定化光を、光学共振器１１内の半透明反射鏡１
３，１４に挟まれた光学媒質１２に通す。光学共振器か
らの透過光を光電変換用受光器９と位相検波器１０とに
より高周波電気信号発振器からの参照信号と位相比較し
共振ピークの特定の１本と半導体レーザの共振周波数と
の周波数差に応じた誤差信号を発生し、これをローパス
フィルタに通して光学媒質に加えられる電界を制御して
屈折率を変化させ共振器長を安定させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光直接増幅、パ
ラメトリック増幅用光学共振器や、大容量の周波数分割
多重光通信における送信源の光周波数標準および受信部
の光周波数選択フィルタとして用いられる安定化光学共
振器に関するものである。
ラメトリック増幅用光学共振器や、大容量の周波数分割
多重光通信における送信源の光周波数標準および受信部
の光周波数選択フィルタとして用いられる安定化光学共
振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の安定化光学共振器の構成
を示すブロック図である。図６において、１は所定の波
長で発振する半導体レーザ、２は光学共振器であり、こ
の光学共振器２内は空気または、光学媒質が満たされて
いる。３，４は、それぞれ、膜状の半透明反射鏡であ
り、一方の半透明反射鏡４はＰＺＴアクチュエータなど
の駆動装置が取り付けてあり、その光路長は可変になっ
ている。さらに、５は周波数基準媒体としての原子、分
子気体等が封入されたガスセルなどの吸収セル、６，９
は光電変換用受光器、７は高周波電気信号発振器、８，
１０は、それぞれ、位相検波器またはロックインアンプ
である。５０は被制御光である。
を示すブロック図である。図６において、１は所定の波
長で発振する半導体レーザ、２は光学共振器であり、こ
の光学共振器２内は空気または、光学媒質が満たされて
いる。３，４は、それぞれ、膜状の半透明反射鏡であ
り、一方の半透明反射鏡４はＰＺＴアクチュエータなど
の駆動装置が取り付けてあり、その光路長は可変になっ
ている。さらに、５は周波数基準媒体としての原子、分
子気体等が封入されたガスセルなどの吸収セル、６，９
は光電変換用受光器、７は高周波電気信号発振器、８，
１０は、それぞれ、位相検波器またはロックインアンプ
である。５０は被制御光である。
【０００３】このような構成系において、半導体レーザ
１の一方の端面からの出射光は、吸収セル５の周波数基
準媒体を透過し光電変換用受光器６で光電変換される。
そのとき半導体レーザ１は、高周波電気信号発振器７に
よる変調信号を参照して所定の周波数変調がかけられ、
半導体レーザ１からの出力光は周波数変調光として出力
されている。吸収セル５においては、その透過率の周波
数依存性によって光の周波数変化が、光の強度変化に変
換される。すなわち、周波数変調光の中心周波数（波
長）と吸収セル５中のガスの光吸収線のピーク周波数
（波長）との周波数差が検出される。図７（Ａ）にその
光吸収線の例を示す。
１の一方の端面からの出射光は、吸収セル５の周波数基
準媒体を透過し光電変換用受光器６で光電変換される。
そのとき半導体レーザ１は、高周波電気信号発振器７に
よる変調信号を参照して所定の周波数変調がかけられ、
半導体レーザ１からの出力光は周波数変調光として出力
されている。吸収セル５においては、その透過率の周波
数依存性によって光の周波数変化が、光の強度変化に変
換される。すなわち、周波数変調光の中心周波数（波
長）と吸収セル５中のガスの光吸収線のピーク周波数
（波長）との周波数差が検出される。図７（Ａ）にその
光吸収線の例を示す。
【０００４】この吸収セル５の透過光は、光電変換用受
光器６にて受光され光信号から電気信号に変換されて、
位相検波器８に送られる。位相検波器８では高周波電気
信号発振器７の参照信号と位相比較することにより、上
述した周波数差に応じた誤差信号を発生し、この誤差信
号をローパスフィルタを通して、半導体レーザ１の注入
電流、すなわち、発振波長（周波数）が波長（周波数）
基準としてのガスの光吸収線に追従するように制御した
注入電流、を半導体レーザ１に供給する。これにより、
安定化された出力光が半導体レーザ１の他方の端面から
出力される。
光器６にて受光され光信号から電気信号に変換されて、
位相検波器８に送られる。位相検波器８では高周波電気
信号発振器７の参照信号と位相比較することにより、上
述した周波数差に応じた誤差信号を発生し、この誤差信
号をローパスフィルタを通して、半導体レーザ１の注入
電流、すなわち、発振波長（周波数）が波長（周波数）
基準としてのガスの光吸収線に追従するように制御した
注入電流、を半導体レーザ１に供給する。これにより、
安定化された出力光が半導体レーザ１の他方の端面から
出力される。
【０００５】この出力光が光学共振器２に入射してい
る。光学共振器２は半透明反射鏡３および４の間隔で決
定される共振間隔で、図７（Ｂ）に示すような共振ピー
ク特性を持っている。この光学共振器２の透過光は、光
電変換用受光器９で受光され光信号から電気信号に変換
されて、位相検波器１０に送られる。位相検波器１０で
は高周波電気信号発振器７の参照信号と位相比較するこ
とにより、共振ピークの特定の１本と半導体レーザ１か
らの出力光との周波数差に応じた誤差信号を発生し、こ
の誤差信号をローパスフィルタを通して、半透明反射鏡
４の駆動装置に供給する。これにより、共振器長を安定
化している。
る。光学共振器２は半透明反射鏡３および４の間隔で決
定される共振間隔で、図７（Ｂ）に示すような共振ピー
ク特性を持っている。この光学共振器２の透過光は、光
電変換用受光器９で受光され光信号から電気信号に変換
されて、位相検波器１０に送られる。位相検波器１０で
は高周波電気信号発振器７の参照信号と位相比較するこ
とにより、共振ピークの特定の１本と半導体レーザ１か
らの出力光との周波数差に応じた誤差信号を発生し、こ
の誤差信号をローパスフィルタを通して、半透明反射鏡
４の駆動装置に供給する。これにより、共振器長を安定
化している。
【０００６】しかしながら、かかる従来の安定化光学共
振器では、光路長を機械的に制御しているため、その安
定性に難がある。またその応答速度は数百ｍｓ程度に制
御され、急激な環境温度変化などに対応できず、十分な
安定性が得られていない。また、ヒーターなど光学媒質
の屈折率の温度依存性、熱膨張性により共振器長を制御
した例もあるが、その応答速度もせいぜい数十ｍｓ程度
である。
振器では、光路長を機械的に制御しているため、その安
定性に難がある。またその応答速度は数百ｍｓ程度に制
御され、急激な環境温度変化などに対応できず、十分な
安定性が得られていない。また、ヒーターなど光学媒質
の屈折率の温度依存性、熱膨張性により共振器長を制御
した例もあるが、その応答速度もせいぜい数十ｍｓ程度
である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】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、安定化されてい
る帯域が広く、安定性の高い、実用的な安定化光学共振
器を提供することを目的とする。
題点を解決するためになされたもので、安定化されてい
る帯域が広く、安定性の高い、実用的な安定化光学共振
器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明に従う安定化光学共振器は、所定の周波数の
光にのみ共鳴する周波数基準に同調した周波数安定化光
を用いて共振周波数を安定化した光学共振器において、
前記光学共振器内に、電気光学効果を有する光学媒質を
具備し、前記周波数安定化光と前記光学共振器の１つの
共振周波数とのずれを、電気信号として前記光学媒質に
帰還し、前記電気光学効果によって、前記光学媒質の屈
折率を制御することにより、共振周波数を安定化したこ
とを特徴とする。
め、本発明に従う安定化光学共振器は、所定の周波数の
光にのみ共鳴する周波数基準に同調した周波数安定化光
を用いて共振周波数を安定化した光学共振器において、
前記光学共振器内に、電気光学効果を有する光学媒質を
具備し、前記周波数安定化光と前記光学共振器の１つの
共振周波数とのずれを、電気信号として前記光学媒質に
帰還し、前記電気光学効果によって、前記光学媒質の屈
折率を制御することにより、共振周波数を安定化したこ
とを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明においては、光路長の機械的制御や光学
媒質の屈折率の温度依存性、熱膨張性により共振器長を
安定化するのではなく、電気光学効果を有する光学媒質
を使用し、その電気光学効果によって光学媒質の屈折率
を制御することにより共振器長を安定化している。この
場合、光学媒質の屈折率の制御は、周波数安定化光と光
学共振器の１つの共振周波数との誤差信号を光学媒質に
帰還することにより行っている。
媒質の屈折率の温度依存性、熱膨張性により共振器長を
安定化するのではなく、電気光学効果を有する光学媒質
を使用し、その電気光学効果によって光学媒質の屈折率
を制御することにより共振器長を安定化している。この
場合、光学媒質の屈折率の制御は、周波数安定化光と光
学共振器の１つの共振周波数との誤差信号を光学媒質に
帰還することにより行っている。
【００１０】本発明の安定化光学共振器で使用される光
学共振器はファイバ形状もしくは平面導波路形状の導波
構造を有していてもよく、また、ファブリペロ形状もし
くはリング形状の導波構造を有していてもよい。
学共振器はファイバ形状もしくは平面導波路形状の導波
構造を有していてもよく、また、ファブリペロ形状もし
くはリング形状の導波構造を有していてもよい。
【００１１】光学媒質としては、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴ
ａＯ3 、ＬｉＩＯ3 、ＢａＴｉＯ3、ＧａＡｓ、Ｚｎ
Ｏ、ＰｂＭｏＯ4 、ＡＤＰ（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 ）、ＫＤ
Ｐ（ＫＨ2 ＰＯ4 ）、ＲＤＡ（ＲｂＨ2 ＡｓＯ4 ）、Ｃ
ＤＡ（Ｃ2 Ｈ2 ＡｓＯ4 ）、Ｂａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ16等を
用いることができる。
ａＯ3 、ＬｉＩＯ3 、ＢａＴｉＯ3、ＧａＡｓ、Ｚｎ
Ｏ、ＰｂＭｏＯ4 、ＡＤＰ（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 ）、ＫＤ
Ｐ（ＫＨ2 ＰＯ4 ）、ＲＤＡ（ＲｂＨ2 ＡｓＯ4 ）、Ｃ
ＤＡ（Ｃ2 Ｈ2 ＡｓＯ4 ）、Ｂａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ16等を
用いることができる。
【００１２】吸収セルにおいて周波数基準媒体として作
用する光吸収性ガスとしては、同位体置換アセチレンガ
ス、例えば13Ｃ2 Ｈ2 、通常のアセチレンガス、アンモ
ニアガス、メタンガス、二酸化炭素等を使用できる。
用する光吸収性ガスとしては、同位体置換アセチレンガ
ス、例えば13Ｃ2 Ｈ2 、通常のアセチレンガス、アンモ
ニアガス、メタンガス、二酸化炭素等を使用できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明の１つの実施例に従う安定化
光学共振器の構成を示すブロック図である。本発明の安
定化光学共振器は図１に示すように、所定の波長で発振
する半導体レーザ１、光学共振器１１、原子，分子気体
等の吸収性ガス等の周波数基準媒体が封入されたガスセ
ルなどの吸収セル５、光電変換用受光器６，９、高周波
電気信号発振器７、位相検波器またはロックインアンプ
８，１０を備えている。
光学共振器の構成を示すブロック図である。本発明の安
定化光学共振器は図１に示すように、所定の波長で発振
する半導体レーザ１、光学共振器１１、原子，分子気体
等の吸収性ガス等の周波数基準媒体が封入されたガスセ
ルなどの吸収セル５、光電変換用受光器６，９、高周波
電気信号発振器７、位相検波器またはロックインアンプ
８，１０を備えている。
【００１５】光学共振器１１は電気光学効果を有する光
学媒質１２と半透明反射鏡１３，１４からなる。図２に
導波路構造でファブリペロ形状の光学共振器の例を示
す。この光学共振器は基板２１と、この基板２１上に設
けられたクラッド部２２と、コア部（光導波路）２３
と、半透明反射膜２４，２５と、電極２６，２７とから
なる。図２に示す光学共振器に入射光２８が入射したと
き、電極２６，２７と間の電圧を変化させることによ
り、電気光学効果によって、光学媒質１２の屈折率が変
わる。従って、光学共振器１１の共振周波数が変化し、
それに応じた出射光２９が得られる。
学媒質１２と半透明反射鏡１３，１４からなる。図２に
導波路構造でファブリペロ形状の光学共振器の例を示
す。この光学共振器は基板２１と、この基板２１上に設
けられたクラッド部２２と、コア部（光導波路）２３
と、半透明反射膜２４，２５と、電極２６，２７とから
なる。図２に示す光学共振器に入射光２８が入射したと
き、電極２６，２７と間の電圧を変化させることによ
り、電気光学効果によって、光学媒質１２の屈折率が変
わる。従って、光学共振器１１の共振周波数が変化し、
それに応じた出射光２９が得られる。
【００１６】次に、本実施例の安定化光学共振器の動作
を図１に従って説明する。
を図１に従って説明する。
【００１７】このような構成系において、半導体レーザ
１の一方の端面からの出射光は、吸収セル５の周波数基
準媒体を透過し光電変換用受光器６で光電変換される。
そのとき半導体レーザ１には、高周波電気信号発振器７
による変調信号を参照して所定の周波数変調がかけら
れ、半導体レーザ１からの出射光は周波数変調光として
出力されている。吸収セル５においては、その透過率の
周波数依存性によって光の周波数変化が、光の強度変化
に変換される。すなわち、周波数変調光の中心周波数と
吸収セル５中の周波数基準媒体としてのガスの光吸収線
のピーク周波数との周波数差が検出される。
１の一方の端面からの出射光は、吸収セル５の周波数基
準媒体を透過し光電変換用受光器６で光電変換される。
そのとき半導体レーザ１には、高周波電気信号発振器７
による変調信号を参照して所定の周波数変調がかけら
れ、半導体レーザ１からの出射光は周波数変調光として
出力されている。吸収セル５においては、その透過率の
周波数依存性によって光の周波数変化が、光の強度変化
に変換される。すなわち、周波数変調光の中心周波数と
吸収セル５中の周波数基準媒体としてのガスの光吸収線
のピーク周波数との周波数差が検出される。
【００１８】この吸収セル５からの透過光は、光電変換
用受光器６にて受光され光信号から電気信号に変換され
て、位相検波器８に送られる。位相検波器８では高周波
電気信号発振器７の参照信号と位相比較することによ
り、上述した周波数差に応じた誤差信号を発生し、この
誤差信号をローパスフィルタを通して、半導体レーザ１
の注入電流を制御している。これにより、安定化された
出力光が半導体レーザ１の他方の端面から出力されてい
る。
用受光器６にて受光され光信号から電気信号に変換され
て、位相検波器８に送られる。位相検波器８では高周波
電気信号発振器７の参照信号と位相比較することによ
り、上述した周波数差に応じた誤差信号を発生し、この
誤差信号をローパスフィルタを通して、半導体レーザ１
の注入電流を制御している。これにより、安定化された
出力光が半導体レーザ１の他方の端面から出力されてい
る。
【００１９】この出力光が光学共振器１１に入射する。
この光学共振器１１からの透過光は、光電変換用受光器
９にて受光され光信号から電気信号に変換されて、位相
検波器１０に送られる。位相検波器１０では高周波電気
信号発振器７の参照信号と位相比較することにより、共
振ピークの特定の１本と半導体レーザ１の共振周波数と
の周波数差に応じた誤差信号が発生し、この誤差信号を
ローパスフィルタを通して、光学媒質１２に加えられる
電界を制御し、その屈折率を変化させることにより、共
振器長を安定化するものである。この安定化光学共振器
に入射された被制御光５０は高い安定性をもって出力さ
れる。
この光学共振器１１からの透過光は、光電変換用受光器
９にて受光され光信号から電気信号に変換されて、位相
検波器１０に送られる。位相検波器１０では高周波電気
信号発振器７の参照信号と位相比較することにより、共
振ピークの特定の１本と半導体レーザ１の共振周波数と
の周波数差に応じた誤差信号が発生し、この誤差信号を
ローパスフィルタを通して、光学媒質１２に加えられる
電界を制御し、その屈折率を変化させることにより、共
振器長を安定化するものである。この安定化光学共振器
に入射された被制御光５０は高い安定性をもって出力さ
れる。
【００２０】例えば、図１の装置構成において、半導体
レーザ１として波長１．５５μｍ帯で発振するＩｎＧａ
ＡｓＰ系の分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ型ＬＤ）を
使用した。セル長５ｃｍの吸収セル５に、光吸収媒体と
して同位体置換アセチレンガス（13Ｃ2 Ｈ2 ）を１０Ｔ
ｏｒｒ封入した。数多くの吸収線のうち１．５４９４９
μｍの吸収線（半値全幅８００ＭＨｚ、吸収強度５７
％）を利用して前記半導体レーザ１をこの選択された吸
収線に周波数同期させた。高周波発振器７の周波数を１
００ＭＨｚとし、この構成系を使い半導体レーザ１の中
心発振周波数の変動を１ＭＨｚ以下に抑えた。
レーザ１として波長１．５５μｍ帯で発振するＩｎＧａ
ＡｓＰ系の分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ型ＬＤ）を
使用した。セル長５ｃｍの吸収セル５に、光吸収媒体と
して同位体置換アセチレンガス（13Ｃ2 Ｈ2 ）を１０Ｔ
ｏｒｒ封入した。数多くの吸収線のうち１．５４９４９
μｍの吸収線（半値全幅８００ＭＨｚ、吸収強度５７
％）を利用して前記半導体レーザ１をこの選択された吸
収線に周波数同期させた。高周波発振器７の周波数を１
００ＭＨｚとし、この構成系を使い半導体レーザ１の中
心発振周波数の変動を１ＭＨｚ以下に抑えた。
【００２１】この周波数安定化光を光学共振器１１に入
射した。光学共振器１１として、導波路型ＬｉＮｂＯ3
ファブリペロ共振器を用いた。共振周波数間隔は５ＧＨ
ｚである。
射した。光学共振器１１として、導波路型ＬｉＮｂＯ3
ファブリペロ共振器を用いた。共振周波数間隔は５ＧＨ
ｚである。
【００２２】共振器長の変動による光学共振器の特性へ
の影響を考察するため、光学共振器の共振ピーク周波数
の安定性を検討した。共振周波数間隔ｆは次式で表され
る。
の影響を考察するため、光学共振器の共振ピーク周波数
の安定性を検討した。共振周波数間隔ｆは次式で表され
る。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここで、ｃは光速（２．９９８×１０8 ｍ
／ｓ）、Ｎ1 は屈折率、Ｌは共振器長である。例えば、
ｆを５ＧＨｚにするためには、ＬｉＮｂＯ3 の屈折率ｎ
1 ＝２．１４として、（１）式に代入してＬ＝１４ｍｍ
が得られる。ＬｉＮｂＯ3 の屈折率の温度係数はΔｎT
／ｎ1 ＝３．８×１０-5ｄｅｇ-1、熱膨張係数はΔＬ T
／Ｌ＝１×１０-6ｄｅｇ-1程度であり、屈折率の温度係
数の方が極めて大きく、熱膨張係数は無視できる。温度
１度（ｄｅｇ．）あたりのｆの温度変化をΔｆT とし、
高次の微小項を省略すると、（１）式より
／ｓ）、Ｎ1 は屈折率、Ｌは共振器長である。例えば、
ｆを５ＧＨｚにするためには、ＬｉＮｂＯ3 の屈折率ｎ
1 ＝２．１４として、（１）式に代入してＬ＝１４ｍｍ
が得られる。ＬｉＮｂＯ3 の屈折率の温度係数はΔｎT
／ｎ1 ＝３．８×１０-5ｄｅｇ-1、熱膨張係数はΔＬ T
／Ｌ＝１×１０-6ｄｅｇ-1程度であり、屈折率の温度係
数の方が極めて大きく、熱膨張係数は無視できる。温度
１度（ｄｅｇ．）あたりのｆの温度変化をΔｆT とし、
高次の微小項を省略すると、（１）式より
【００２５】
【数２】
【００２６】となる。
【００２７】ところで、ある共振ピーク周波数をＦ0
（１９３４２０ＧＨｚ、波長λ＝１．５５μｍ）、モー
ド数をｍとすると
（１９３４２０ＧＨｚ、波長λ＝１．５５μｍ）、モー
ド数をｍとすると
【００２８】
【数３】
【００２９】であり、１ｄｅｇあたりのＦ0 の温度変化
ΔＦ0 は
ΔＦ0 は
【００３０】
【数４】 ΔＦ0 ＝ｍΔｆT ＝−７．４ＧＨｚ／ｄｅｇ （４） である。
【００３１】従って、たとえ周囲温度を±０．０１℃以
下に温度制御したとしても、±７４ＭＨｚの選択周波数
ゆらぎが生じてしまう。
下に温度制御したとしても、±７４ＭＨｚの選択周波数
ゆらぎが生じてしまう。
【００３２】ここで、ポケッルス効果によって、光路長
を安定化する。最大可能印加電界１０Ｖ／μｍとして、
Δｎ＝１．６×１０-3の変化が得られる。これは、共振
周波数変化に対して約３００ＧＨｚに相当し、可変可能
範囲としては、十分である。可変幅を±１０ＧＨｚとし
て、±３００ｍＶの印加電圧によって制御可能である。
を安定化する。最大可能印加電界１０Ｖ／μｍとして、
Δｎ＝１．６×１０-3の変化が得られる。これは、共振
周波数変化に対して約３００ＧＨｚに相当し、可変可能
範囲としては、十分である。可変幅を±１０ＧＨｚとし
て、±３００ｍＶの印加電圧によって制御可能である。
【００３３】半導体レーザ１の１００ＭＨｚの変調光の
成分を位相検波器１０で、位相検出し光学共振器１１の
共振器長を±２ＭＨｚ（印加電圧６０μＶ）以下に安定
化した。安定化帯域は１００ｎｓである。この安定度は
温度変動に直すと±３／１００００℃に相当し、温度安
定化だけでは達成できなかった安定度が得られている。
成分を位相検波器１０で、位相検出し光学共振器１１の
共振器長を±２ＭＨｚ（印加電圧６０μＶ）以下に安定
化した。安定化帯域は１００ｎｓである。この安定度は
温度変動に直すと±３／１００００℃に相当し、温度安
定化だけでは達成できなかった安定度が得られている。
【００３４】光学共振器構造として、図２に示したファ
ブリペロ構造を例に示したが、図３に示すリング構造で
も同様の効果が得られる。図３において、３１はＬｉＮ
ｂＯ3 基板で、上方から眺めた図になっている。３２は
光導波路で、３３，３４，３５，３６は膜として形成さ
れた反射面で３７の方向から入射し、３８の方向から出
射する。
ブリペロ構造を例に示したが、図３に示すリング構造で
も同様の効果が得られる。図３において、３１はＬｉＮ
ｂＯ3 基板で、上方から眺めた図になっている。３２は
光導波路で、３３，３４，３５，３６は膜として形成さ
れた反射面で３７の方向から入射し、３８の方向から出
射する。
【００３５】また、実施例では、導波路構造について述
べたが、ファイバ構造のものも同様の効果がある。
べたが、ファイバ構造のものも同様の効果がある。
【００３６】光学媒質として、ＬｉＮｂＯ3 以外にもＬ
ｉＴａＯ3 、ＬｉＩＯ3 、ＢａＴｉＯ3 、ＧａＡｓ、Ｚ
ｎＯ、ＰｂＭｏＯ4 、ＡＤＰ（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 ）、Ｋ
ＤＰ（ＫＨ2 ＰＯ4 ）、ＲＤＡ（ＲｂＨ2 ＡｓＯ4 ）、
ＣＤＡ（Ｃ2 Ｈ2 ＡｓＯ4 ）またはＢａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ
16を同様に用いることもできる。
ｉＴａＯ3 、ＬｉＩＯ3 、ＢａＴｉＯ3 、ＧａＡｓ、Ｚ
ｎＯ、ＰｂＭｏＯ4 、ＡＤＰ（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 ）、Ｋ
ＤＰ（ＫＨ2 ＰＯ4 ）、ＲＤＡ（ＲｂＨ2 ＡｓＯ4 ）、
ＣＤＡ（Ｃ2 Ｈ2 ＡｓＯ4 ）またはＢａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ
16を同様に用いることもできる。
【００３７】以上のように共振周波数を安定化した光学
共振器に被制御光５０を入射し、例えば光直接増幅、パ
ラメトリック増幅や、大容量の周波数分割多重光通信に
おける送信源の光周波数標準および受信源の光周波数選
択フィルタとして用いることができる。光周波数標準と
して用いれば、安定化した共振ピーク毎に、例えば、５
ＧＨｚ毎に安定化された複数レーザ光源を実現できる。
図４に本発明の本安定化光学共振器を用いて複数のレー
ザを同時に安定化した構成例を示す。１は図１に示した
基準となる半導体レーザで１１は光学共振器、４１，４
２は光合分波器、４３Ａ1 ，４３Ａ2 ，…，４３Ａn は
安定化する対象としての複数の半導体レーザである。こ
の系で光周波数分割多重用の安定化光源が実現できる。
共振器に被制御光５０を入射し、例えば光直接増幅、パ
ラメトリック増幅や、大容量の周波数分割多重光通信に
おける送信源の光周波数標準および受信源の光周波数選
択フィルタとして用いることができる。光周波数標準と
して用いれば、安定化した共振ピーク毎に、例えば、５
ＧＨｚ毎に安定化された複数レーザ光源を実現できる。
図４に本発明の本安定化光学共振器を用いて複数のレー
ザを同時に安定化した構成例を示す。１は図１に示した
基準となる半導体レーザで１１は光学共振器、４１，４
２は光合分波器、４３Ａ1 ，４３Ａ2 ，…，４３Ａn は
安定化する対象としての複数の半導体レーザである。こ
の系で光周波数分割多重用の安定化光源が実現できる。
【００３８】光直接増幅やパラメトリック増幅では、安
定化された共振周波数に共振した安定な増幅光が得られ
る。図５ではパラメトリック増幅に応用した構成例を示
す。図５中、５１はパラメトリック用非線形光学特性を
持った光学媒質、５２は励起光、５３は信号光、５４は
出力光である。図５に示すように、安定化用の非線形光
学特性を持つ光学媒質１２を挿入することにより共振周
波数を安定化し、安定なパラメトリック増幅が得られ
る。
定化された共振周波数に共振した安定な増幅光が得られ
る。図５ではパラメトリック増幅に応用した構成例を示
す。図５中、５１はパラメトリック用非線形光学特性を
持った光学媒質、５２は励起光、５３は信号光、５４は
出力光である。図５に示すように、安定化用の非線形光
学特性を持つ光学媒質１２を挿入することにより共振周
波数を安定化し、安定なパラメトリック増幅が得られ
る。
【００３９】吸収セルにおいて周波数基準媒体として作
用する光吸収性ガスとしては、上述した13Ｃ2 Ｈ2 以外
の同位体置換アセチレンガス、通常のアセチレンガス、
アンモニアガス、メタンガス、二酸化炭素等を用いても
上述した機能と同様の動作原理によって安定化を行うこ
とができる。図１に示す構成例では半導体レーザ１の変
調に直接変調を用いたが、音響光学変調器、ＬｉＮｂＯ
3 変調器、電気光学変調器などの、他の構成の変調器を
用いて変調しても同様の効果を得ることができる。
用する光吸収性ガスとしては、上述した13Ｃ2 Ｈ2 以外
の同位体置換アセチレンガス、通常のアセチレンガス、
アンモニアガス、メタンガス、二酸化炭素等を用いても
上述した機能と同様の動作原理によって安定化を行うこ
とができる。図１に示す構成例では半導体レーザ１の変
調に直接変調を用いたが、音響光学変調器、ＬｉＮｂＯ
3 変調器、電気光学変調器などの、他の構成の変調器を
用いて変調しても同様の効果を得ることができる。
【００４０】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、上述した実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更
可能であることは言うまでもない。
明したが、本発明は、上述した実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更
可能であることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、光学共振器内に、電気光学効果を有する光学媒質を
備え、周波数安定化光と光学共振器の１つの共振周波数
との誤差信号を光学媒質に帰還し、電気光学効果によっ
て、光学媒質の屈折率を制御することにより、共振器長
を安定化することによって、これまでには到達できなか
った、高精度で高安定な安定化光学共振器を実現できる
利点がある。
ば、光学共振器内に、電気光学効果を有する光学媒質を
備え、周波数安定化光と光学共振器の１つの共振周波数
との誤差信号を光学媒質に帰還し、電気光学効果によっ
て、光学媒質の屈折率を制御することにより、共振器長
を安定化することによって、これまでには到達できなか
った、高精度で高安定な安定化光学共振器を実現できる
利点がある。
【図１】本発明の安定化光学共振器の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明の安定化光学共振器の一つの例である導
波路型ファブリペロ共振器の構成を示す模式的斜視図で
ある。
波路型ファブリペロ共振器の構成を示す模式的斜視図で
ある。
【図３】本発明の安定化光学共振器の一つの例である導
波路型リング共振器の構成を示す模式的平面図である。
波路型リング共振器の構成を示す模式的平面図である。
【図４】本発明の安定化光学共振器を複数の半導体レー
ザの安定化に応用した構成例を示すブロック図である。
ザの安定化に応用した構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の安定化光学共振器をパラメトリック増
幅に応用した構成例を示すブロック図である。
幅に応用した構成例を示すブロック図である。
【図６】従来の安定化光学共振器の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図７】（Ａ）は光吸収性ガスの光吸収線を示す線図、
および（Ｂ）は光学共振器の共振ピークを示す線図であ
る。
および（Ｂ）は光学共振器の共振ピークを示す線図であ
る。
１ 半導体レーザ ２，１１ 光学共振器 ３，４，１３，１４，２４，２５，３３ 半透明反射鏡
（膜） ５ 吸収セル ６，９ 光電変換用受光器 ７ 高周波電気信号発振器 ８，１０ 位相検波器 １２ 光学媒質 ２１，３１ 基板 ２２ クラッド部 ２３，３２ 光導波路 ２６，２７ 電極 ２８ 入射光 ２９ 出射光 ３３，３４，３５，３６ 反射面 ３７ 入射方向 ３８ 出射方向 ４１，４２ 光合分波器 ４３Ａ1 ，４３Ａ2 ，…，４３Ａn 半導体レーザ ５０ 被制御光 ５１ 光学媒質 ５２ 励起光 ５３ 信号光 ５４ 出力光
（膜） ５ 吸収セル ６，９ 光電変換用受光器 ７ 高周波電気信号発振器 ８，１０ 位相検波器 １２ 光学媒質 ２１，３１ 基板 ２２ クラッド部 ２３，３２ 光導波路 ２６，２７ 電極 ２８ 入射光 ２９ 出射光 ３３，３４，３５，３６ 反射面 ３７ 入射方向 ３８ 出射方向 ４１，４２ 光合分波器 ４３Ａ1 ，４３Ａ2 ，…，４３Ａn 半導体レーザ ５０ 被制御光 ５１ 光学媒質 ５２ 励起光 ５３ 信号光 ５４ 出力光
フロントページの続き (72)発明者 三冨 修 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 石橋 茂雄 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 横尾 篤 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 所定の周波数の光にのみ共鳴する周波数
基準に同調した周波数安定化光を用いて共振周波数を安
定化した光学共振器において、 前記光学共振器内に、電気光学効果を有する光学媒質を
具備し、前記周波数安定化光と前記光学共振器の１つの
共振周波数とのずれを、電気信号として前記光学媒質に
帰還し、前記電気光学効果によって、前記光学媒質の屈
折率を制御することにより、共振周波数を安定化したこ
とを特徴とする安定化光学共振器。 - 【請求項２】 前記光学媒質として、ＬｉＮｂＯ3 、Ｌ
ｉＴａＯ3 、ＬｉＩＯ3 、ＢａＴｉＯ3 、ＧａＡｓ、Ｚ
ｎＯ、ＰｂＭｏＯ4 、ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ
4 、ＲｂＨ2 ＡｓＯ4 、Ｃ2 Ｈ2 ＡｓＯ4 またはＢａ2
ＮａＮｂ5 Ｏ16を用いることを特徴とする請求項１記載
の安定化光学共振器。 - 【請求項３】 前記光学共振器がファイバ形状もしくは
平面導波路形状の導波構造を有していることを特徴とす
る請求項１または２記載の安定化光学共振器。 - 【請求項４】 前記光学共振器がファブリペロ形状もし
くはリング形状の導波構造を有していることを特徴とす
る請求項１，２または３記載の安定化光学共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157092A JPH05307158A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 安定化光学共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157092A JPH05307158A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 安定化光学共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05307158A true JPH05307158A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14564729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11157092A Pending JPH05307158A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 安定化光学共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05307158A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002538494A (ja) * | 1999-02-23 | 2002-11-12 | マルコニ キャスウェル リミテッド | 光変調器 |
| CN115266582A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-11-01 | 山东大学 | 一种法布里-波罗谐振腔式盐度传感器 |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP11157092A patent/JPH05307158A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002538494A (ja) * | 1999-02-23 | 2002-11-12 | マルコニ キャスウェル リミテッド | 光変調器 |
| CN115266582A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-11-01 | 山东大学 | 一种法布里-波罗谐振腔式盐度传感器 |
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