JPH0626264B2 - Variable wavelength light source - Google Patents

Variable wavelength light source

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JPH0626264B2
JPH0626264B2 JP9599986A JP9599986A JPH0626264B2 JP H0626264 B2 JPH0626264 B2 JP H0626264B2 JP 9599986 A JP9599986 A JP 9599986A JP 9599986 A JP9599986 A JP 9599986A JP H0626264 B2 JPH0626264 B2 JP H0626264B2
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variable wavelength
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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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、可変波長レーザ光源の特性および機能の改良
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to improvement of characteristics and functions of a tunable laser source.

≪従来の技術≫ 第10図は従来の可変波長光源の一例を示す構成ブロッ
ク図である。半導体レーザLD1の出力光は集光レンズ
LS2を介して回折格子DGに入射し、1次回折光P1
が半導体レーザLD1に戻る。P2は0次回折光であ
る。回折格子DGを回転すると半導体レーザLD1へ戻
る1次回折光の波長が変化するので、発振波長を制御す
ることができる。外部への出力は半導体レーザLD1の
他端の出力光をレンズLS1を介して取出される。
<< Conventional Technology >> FIG. 10 is a configuration block diagram showing an example of a conventional variable wavelength light source. The output light of the semiconductor laser LD1 is incident on the diffraction grating DG via the condenser lens LS2, and the first-order diffracted light P1 is emitted.
Returns to the semiconductor laser LD1. P2 is the 0th order diffracted light. When the diffraction grating DG is rotated, the wavelength of the first-order diffracted light returning to the semiconductor laser LD1 changes, so that the oscillation wavelength can be controlled. As the output to the outside, the output light from the other end of the semiconductor laser LD1 is extracted via the lens LS1.

≪発明が解決しようとする問題点≫ しかしながら、このような構成の可変波長光源におい
て、回折格子の回転角と出力光の波長を対応づけようと
すると、He−Neレーザ等の波長が明らかな基準光源
を用いて、一点または数点の校正しかできないという問
題があった。
<< Problems to be Solved by the Invention >> However, in the variable wavelength light source having such a configuration, when the rotation angle of the diffraction grating and the wavelength of the output light are made to correspond to each other, the wavelength of the He-Ne laser or the like becomes a clear standard. There is a problem that only one or several points can be calibrated using the light source.

また回折角θおよび波長λの関係は λ=ksinθ …(1) (kは比例定数)となる。すなわち、回転角度と波長は
比較関係にないため、校正点付近では誤差が小さいが、
離れたところでは大きくなってしまうという問題があっ
た。
The relationship between the diffraction angle θ and the wavelength λ is λ = k sin θ (1) (k is a proportional constant). That is, since the rotation angle and the wavelength have no comparison relationship, the error is small near the calibration point,
There was a problem that it would grow larger in the distance.

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、広い帯域にわたって発振波長を正確に知ることが
できる可変波長光源を実現することを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to realize a variable wavelength light source capable of accurately knowing an oscillation wavelength over a wide band.

≪問題点を解決するための手段≫ 本発明に係る可変波長光源は入力信号に対応して出力光
の波長が変化する可変波長レーザ光源と、多モード発振
レーザ光を出力するマーカ光源とを備え、可変波長レー
ザ光源の出力光の波長をマーカ光源の所定の波長間隔で
発生する出力光で目盛り付するように構成したことを特
徴とする。
<< Means for Solving Problems >> A tunable wavelength light source according to the present invention includes a tunable wavelength laser light source in which the wavelength of output light changes in response to an input signal, and a marker light source that outputs multimode oscillation laser light. It is characterized in that the wavelength of the output light of the variable wavelength laser light source is calibrated with the output light generated at a predetermined wavelength interval of the marker light source.

≪実施例≫ 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。<< Examples >> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明に係る可変波長光源の一実施例を示す構
成ブロック図である。可変波長光源1において、11は
入力信号に対応する波長の光を出力する可変波長レーザ
光源、12は一定波長間隔のマーカ光を出力する光周波
数マーカ光源(以下マーカ光源と呼ぶ)、13は波長が
一定の光を出力する基準波長レーザ光源(以下基準光源
と呼ぶ)、14は前記可変波長レーザ光源11の出力光
を入射して2方向に分離するハーフミラー、15はこの
ハーフミラー14の反射光および前記マーカ光源12の
出力光を入射するハーフミラー、16はこのハーフミラ
ー15の透過光および前記基準光源13の出力光を入射
するハーフミラー、17はPINフォトダイオードやア
バランシェフォトダイオードなどからなり前記ハーフミ
ラー15の反射光および透過光を入射する光検出器、1
8はこの光検出器17の電気出力を入力するバンドパス
増幅器、19は前記ハーフミラー16の反射光および透
過光を入射する17と同様の光検出器、20はこの光検
出器19の電気出力を入力するバンドパス増幅器であ
る。信号処理部2において、21,22は前記バンドパ
ス増幅器18,20の出力をそれぞれ入力する電気スペ
クトラム・アナライザである。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a variable wavelength light source according to the present invention. In the variable wavelength light source 1, 11 is a variable wavelength laser light source that outputs light having a wavelength corresponding to an input signal, 12 is an optical frequency marker light source (hereinafter, referred to as marker light source) that outputs marker light at fixed wavelength intervals, and 13 is a wavelength. Is a reference wavelength laser light source (hereinafter referred to as a reference light source) that outputs a constant light, 14 is a half mirror that makes the output light of the variable wavelength laser light source 11 incident and separates into two directions, and 15 is a reflection of this half mirror 14. A half mirror that receives light and the output light of the marker light source 12, 16 is a half mirror that receives the transmitted light of the half mirror 15 and the output light of the reference light source 13, and 17 is a PIN photodiode or an avalanche photodiode. A photodetector for injecting reflected light and transmitted light of the half mirror 15,
Reference numeral 8 is a bandpass amplifier for inputting the electric output of the photodetector 17, 19 is a photodetector similar to 17 for injecting reflected light and transmitted light of the half mirror 16, and 20 is an electric output of the photodetector 19. Is a bandpass amplifier for inputting. In the signal processing unit 2, reference numerals 21 and 22 are electric spectrum analyzers to which the outputs of the bandpass amplifiers 18 and 20 are input, respectively.

上記のような構成の可変波長光源の動作を以下に説明す
る。可変波長レーザ光源11の出力光の一部はハーフミ
ラー14を透過して出力光となり、他の一部は反射して
ハーフミラー15に入射する。この光の一部はハーフミ
ラー15で反射し、ハーフミラー15を透過したマーカ
光源12の出力光と干渉して光検出器17に入射する。
光検出部17はヘテロダイン検波により、両光の周波数
の差を持つ電気信号に変換する。光検出部17の電気出
力はフィルタ18のバンドパス特性を一部が通過し、電
気スペクトラム・アナライザ21で可変波長レーザ光a
およびマーカ光bが表示される。ハーフミラー15を透
過した他の一部の光(可変波長光源からの光)はハーフ
ミラー16で反射し、ハーフミラー16を透過する基準
光源13の出力光と干渉して光検出器19に入射する。
光検出部19はヘテロダイン検波により、両光の周波数
の差を持つ電気信号に変換する。光検出部19の電気出
力はフィルタ20のバンドパス特性を一部が透過し、電
気スペクトラム・アナライザ22で可変波長レーザ光a
および基準光cが表示される。電気スペクトラム・アナ
ライザ21の表示画面からマーカ光の周波数間隔および
マーカ光と可変波長光の周波数間隔を正確に知ることが
でき、電気スペクトラム・アナライザ22の表示画面で
基準光との関係から可変波長光の周波数を正確に知るこ
とがてきる。例えば、電気スペクトラム・アナライザ2
2の表示画面でビート信号がOHzに現れるときは可変
波長レーザの波長と基準波長レーザの波長とは等しい。
The operation of the variable wavelength light source having the above configuration will be described below. Part of the output light of the variable wavelength laser light source 11 passes through the half mirror 14 to become output light, and the other part is reflected and enters the half mirror 15. Part of this light is reflected by the half mirror 15, interferes with the output light of the marker light source 12 that has passed through the half mirror 15, and enters the photodetector 17.
The photodetection unit 17 converts the electrical signal having a difference in frequency between the two lights by heterodyne detection. Part of the electric output of the photodetector 17 passes through the bandpass characteristic of the filter 18, and the electric spectrum analyzer 21 causes the tunable laser light a
And the marker light b is displayed. The other part of the light (light from the variable wavelength light source) that has passed through the half mirror 15 is reflected by the half mirror 16, interferes with the output light of the reference light source 13 that passes through the half mirror 16, and enters the photodetector 19. To do.
The photodetection unit 19 converts the electric signal having a difference in frequency between the two lights by heterodyne detection. A part of the electric output of the photodetector 19 passes through the bandpass characteristic of the filter 20, and the electric spectrum analyzer 22 causes the variable wavelength laser light a to pass.
And the reference light c is displayed. The frequency interval of the marker light and the frequency interval of the marker light and the variable wavelength light can be accurately known from the display screen of the electric spectrum analyzer 21, and the variable wavelength light can be known from the relationship with the reference light on the display screen of the electric spectrum analyzer 22. You can know the frequency of. For example, electric spectrum analyzer 2
When the beat signal appears at OHz on the display screen of No. 2, the wavelength of the variable wavelength laser is equal to the wavelength of the reference wavelength laser.

第1図装置において、可変波長レーザ光源11としては
半導体レーザの注入電流や温度を変えて波長を変化させ
るもの、第10図の従来例のように外部共振器の片方の
ミラーを回折格子とし、その回転角を変えて波長を変化
させるもの、そのほか各種のものを使用できる。
In the apparatus shown in FIG. 1, the variable wavelength laser light source 11 changes the wavelength by changing the injection current or temperature of the semiconductor laser, and one mirror of the external resonator is a diffraction grating as in the conventional example of FIG. It is possible to use one that changes the rotation angle to change the wavelength and various other materials.

第2図は可変波長レーザ光源11の一実施例を示す構成
ブロック図である。図においてLD2は半導体レーザ、
AR1,AR2はこの半導体レーザLD2の両端に設け
られた無反射コート部、LS3はこの無反射コート部A
R1から出射される光を平行光とするレンズ、BS1は
このレンズLS3を通過した光が反射されるとともに共
振光を外部へ出力するビームスプリッタ、LS4は無反
射コート部AR2から出射される光を平行光とするレン
ズ、UM1はこのレンズLS4を通過する光が入射する
第1の超音波変調器、UM2はこの超音波変調器UM1
からの出力光が入射する第2の超音波変調器、M1はこ
の超音波変調器UM2から出射した光を反射するミラ
ー、DR1は前記超音波変調器UM1,UM2を周波数
Fで励振する発振器である。半導体レーザLD2の無反
射コート部AR1から出射した光はレンズLS3で平行
光とされた後ビームスプリッタBS1で反射され、反射
光は光路を元に戻って再び半導体レーザLD2に入射す
る。無反射コート部AR2から出射した周波数f01
光はレンズLS4で平行光とされ、第1の超音波変調器
UM1に入射する。超音波により形成される回折格子に
対して特定の入射角および出射角を満足するような光の
波長は超音波の波長が変われば変化する。入射光は回折
の際に超音波によるドップラシフトを受け、+1次回折
光(超音波の方向と回折される方向が同じ)の周波数は
01+Fとなる。超音波変調器UM1からの出射光は
超音波変調器UM2で再び回折する。超音波変調器UM
2では超音波の進行波と回折光の関係が超音波変調器U
M1における場合と逆で、−1次回折光となるので、ド
ップラシフト量は−Fとなり、超音波変調器UM2の出
力光の周波数はf01+F−F=f01となる。超音波
変調器UM2の出力光はミラーM1で反射した後、超音
波変調器UM2でドップラシフトを受けて周波数がf
01−Fとなった後、超音波変調器UM1でf01−F
+F=f01となり、元の周波数f01となって半導体
レーザLD2に戻るので、共振状態が持続する。この様
な構成で超音波の波長(周波数F)を変えれば、共振す
る光の波長を掃引することができる。ビームスプリッタ
BS1を介して共振した光が外部に出力される。
FIG. 2 is a configuration block diagram showing an embodiment of the variable wavelength laser light source 11. In the figure, LD2 is a semiconductor laser,
AR1 and AR2 are antireflection coating portions provided at both ends of the semiconductor laser LD2, and LS3 is the antireflection coating portion A.
A lens for collimating the light emitted from R1 into parallel light, a beam splitter BS1 for reflecting the light passing through the lens LS3 and outputting resonance light to the outside, and a lens LS4 for converting the light emitted from the non-reflection coating part AR2. A lens for making parallel light, UM1 is a first ultrasonic modulator on which light passing through this lens LS4 is incident, and UM2 is this ultrasonic modulator UM1.
The second ultrasonic modulator on which the output light from the device is incident, M1 is a mirror that reflects the light emitted from the ultrasonic modulator UM2, and DR1 is an oscillator that excites the ultrasonic modulators UM1 and UM2 at a frequency F. is there. The light emitted from the non-reflective coating portion AR1 of the semiconductor laser LD2 is collimated by the lens LS3, reflected by the beam splitter BS1, and the reflected light returns to the original optical path and enters the semiconductor laser LD2 again. The light of the frequency f 01 emitted from the non-reflection coating part AR2 is collimated by the lens LS4 and is incident on the first ultrasonic modulator UM1. The wavelength of light that satisfies a specific incident angle and emission angle with respect to a diffraction grating formed by ultrasonic waves changes if the wavelength of ultrasonic waves changes. The incident light undergoes a Doppler shift due to the ultrasonic waves during diffraction, and the frequency of the + 1st order diffracted light (the direction of the ultrasonic waves is the same as the direction of diffraction) is f 01 + F. The light emitted from the ultrasonic modulator UM1 is diffracted again by the ultrasonic modulator UM2. Ultrasonic modulator UM
In FIG. 2, the relationship between the traveling wave of the ultrasonic wave and the diffracted light is
In contrast to the case of M1, the -1st-order diffracted light is generated, so the Doppler shift amount is -F, and the frequency of the output light of the ultrasonic modulator UM2 is f 01 + F-F = f 01 . The output light of the ultrasonic modulator UM2 is reflected by the mirror M1 and then subjected to Doppler shift by the ultrasonic modulator UM2 so that its frequency is f.
After becoming 01- F, the ultrasonic modulator UM1 produces f 01 -F.
Since + F = f 01 and the original frequency f 01 is returned to the semiconductor laser LD2, the resonance state continues. By changing the wavelength (frequency F) of the ultrasonic wave with such a configuration, the wavelength of the resonating light can be swept. The resonated light is output to the outside via the beam splitter BS1.

第3図は可変波長レーザ光源11の第2の実施例を示す
構成ブロック図である。第2図と同一の部分には同じ記
号を付して説明を省略する。BS2はレンズLS4から
の出射光を2方向に分離するビームスプリッタ、EO1
はこのビームスプリッタBS2を透過した光を入射する
電気光学素子、V1はこの電気光学素子EO1を制御す
る信号源、M1は前記電気光学素子EO1の出射光を反
射するミラー、EO2は前記ビームスプリッタBS2で
反射した光を入射する電気光学素子、M2はこの電気光
学素子EO2の出射光を反射するミラー、V2はこの電
気光学素子EO2を制御する信号源である。電気光学素
子EO1,EO2の光路方向の長さをそれぞれl,l
、屈折率をそれぞれn,n、ビームスプリッタB
S1,M1間の光路に沿ったlを除く距離をL、ビ
ームスプリッタBS1,M2間の光路に沿ったlを除
く距離をL、qを整数とすると、この場合の発振周波
数f02は f02=q・c/2|(L+n(V)l) −(L+n(V)l)| …(2) となる。すなわち信号源V1またはV2により電気光学
素子EO1またはEO2の電界強度を変えて屈折率n
またはnを変化させることにより、発振周波数f02
を広範囲に掃引できる。
FIG. 3 is a configuration block diagram showing a second embodiment of the variable wavelength laser light source 11. The same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. BS2 is a beam splitter EO1 that splits the light emitted from the lens LS4 into two directions.
Is an electro-optical element that makes the light transmitted through the beam splitter BS2 incident, V1 is a signal source that controls the electro-optical element EO1, M1 is a mirror that reflects the light emitted from the electro-optical element EO1, and EO2 is the beam splitter BS2. An electro-optical element that receives the light reflected by M.sub.2, a mirror M2 that reflects the light emitted from the electro-optical element EO2, and a signal source V2 that controls the electro-optical element EO2. The lengths of the electro-optical elements EO1 and EO2 in the optical path direction are l 1 and l, respectively.
2 , the refractive indices are n 1 and n 2 , respectively, and the beam splitter B
Assuming that the distance excluding l 1 along the optical path between S1 and M1 is L 1 and the distance excluding l 2 along the optical path between the beam splitters BS1 and M2 is L 2 and q is an integer, the oscillation frequency f in this case is f. 02 f 02 = q · c / 2 | (L 1 + n 1 (V 1) l 1) - (L 2 + n 2 (V 2) l 2) | ... becomes (2). That is, by changing the electric field strength of the electro-optical element EO1 or EO2 by the signal source V1 or V2, the refractive index n 1
Alternatively, by changing n 2 , the oscillation frequency f 02
Can be swept over a wide range.

第4図は第1図装置のマーカ光源12の一実施例を示す
構成ブロック図である。マーカ光源12aにおいて、L
D3はその両端がARコーティング(無反射コーティン
グ)された半導体レーザ、LS5およびLS6はこの半
導体レーザLD3の出力光を平行光にするリメータレン
ズ、HM1のおよびHM2はこのレンズLS5,LS6
の外側で外部共振器を構成する半透過ミラー、ATはこ
の半透過ミラーLS6から出力する光が通過するアッテ
ネータである。前記半透過ミラーHM1を透過した出力
光はレンズLS7で集光し、APD(Avalanch
e Photodiode)からなる光検出器PD1で
検出される。光検出器PD1の出力電気信号は増幅器A
1で増幅された後スペストルアナライサSAで波形がモ
ニタされる。
FIG. 4 is a configuration block diagram showing an embodiment of the marker light source 12 of the apparatus shown in FIG. In the marker light source 12a, L
D3 is a semiconductor laser whose both ends are AR-coated (non-reflection coating), LS5 and LS6 are meter lenses for collimating the output light of this semiconductor laser LD3, and HM1 and HM2 are these lenses LS5 and LS6.
AT is an attenuator through which the light output from the semi-transmissive mirror LS6 passes. The output light transmitted through the semi-transmissive mirror HM1 is condensed by the lens LS7, and is output to the APD (Avalanch).
It is detected by the photodetector PD1 composed of e Photodiode). The output electric signal of the photodetector PD1 is an amplifier A.
After being amplified by 1, the waveform is monitored by the spectrum analyzer SA.

第4図装置の動作を以下に説明する。半導体レーザLD
3の出力光の自然放出光ゲインカーブは第5図の点線d
のようになる。半導体レーザLD3の両端面から出力さ
れた光はレンズLS5,LS6でそれぞれ平行光とな
り、半透過ミラーHM1,HM2の間で共振する。共振
器長(半透過ミラーHM1,HM2の距離)をL、光速
をc、屈折率をnとすると、外部共振器のフリースペク
トルレンジはc/2nLで決まり、第5図の点線に示す
ようにc/2nLごとにQが高くなる。その結果アッテ
ネータATから出力されるマーカ出力光は第5図の実線
fのようになる(多モード発振)。マーカ出力光の波長
間隔λχは電気スペクトルアナライザSAで周波数間隔
νχとして正確に読み取ることができる。共振器長Lが
変えれば、マーカ出力の波長間隔λχを変えることがで
きる。例えば、L=10mmのとき周波数間隔νχはν
χ=c/2L=15GHzとなる。また必要に応じて外
部共振器を恒温槽等に入れて、安定な周波数間隔とする
ことができる。
FIG. 4 The operation of the apparatus will be described below. Semiconductor laser LD
The spontaneous emission light gain curve of the output light of No. 3 is the dotted line d in FIG.
become that way. The light output from both end surfaces of the semiconductor laser LD3 is collimated by the lenses LS5 and LS6, respectively, and resonates between the semi-transmissive mirrors HM1 and HM2. Assuming that the resonator length (distance between the semi-transmissive mirrors HM1 and HM2) is L, the speed of light is c, and the refractive index is n, the free spectral range of the external resonator is determined by c / 2nL, as shown by the dotted line in FIG. Q increases every c / 2nL. As a result, the marker output light output from the attenuator AT becomes as shown by the solid line f in FIG. 5 (multimode oscillation). The wavelength interval λ χ of the marker output light can be accurately read by the electric spectrum analyzer SA as the frequency interval ν χ . If the resonator length L is changed, the wavelength interval λ χ of the marker output can be changed. For example, when L = 10 mm, the frequency interval ν χ is ν
χ = c / 2L = 15 GHz. If necessary, an external resonator may be placed in a constant temperature bath or the like to provide stable frequency intervals.

第6図は基準波長レーザ光源13の1実施例を示す構成
ブロック図である。図において、LD4は半導体レー
ザ、BS3はこの半導体レーザLD4の出力光が入射す
るビームスプリッタ、CL1はこのビームスプリッタB
S3の反射光を入射する標準物質が封入された吸収セ
ル、PD2はこの吸収セルCL1の出力光が入射する受
光素子、LA1はこの受光素子PD2の電気出力を入力
しこれに対応する出力で前記半導体レーザLD4の電流
を制御するロックインアンプ、DR2は前記半導体レー
ザLD4の電流を周波数変調するとともに前記ロックイ
ンアンプLA1の位相検波周波数を供給する発振器であ
る。ビームスプリッタBS3の透過光がこの基準波長レ
ーザ光源の出力光となる。標準物質としてはC
,NH,HOなど任意の物質を用いることがで
きる。
FIG. 6 is a configuration block diagram showing an embodiment of the reference wavelength laser light source 13. In the figure, LD4 is a semiconductor laser, BS3 is a beam splitter on which the output light of this semiconductor laser LD4 is incident, and CL1 is this beam splitter B.
An absorption cell in which a standard substance which makes the reflected light of S3 incident is encapsulated, PD2 is a light receiving element to which the output light of this absorbing cell CL1 is made incident, and LA1 inputs the electric output of this light receiving element PD2 and outputs the corresponding output. A lock-in amplifier that controls the current of the semiconductor laser LD4, and a DR2 is an oscillator that frequency-modulates the current of the semiconductor laser LD4 and supplies the phase detection frequency of the lock-in amplifier LA1. The transmitted light of the beam splitter BS3 becomes the output light of this reference wavelength laser light source. As the standard substance, C s ,
Any substance such as R b , NH 3 and H 2 O can be used.

半導体レーザLD4の出力光はビームスプリッタBS3
で反射されて吸収セルCL1に入射し、吸収セル内CL
1の標準物質による吸収を受ける。吸収量を受光素子P
D2で検出し、ロックインアンプLA1を介して半導体
レーザLD4の電流に帰還する。半導体レーザLD4の
出力波長は標準物質の吸収スペクトル線にロックされる
ので、高安定,高精度の基準波長光源を実現できる。
The output light of the semiconductor laser LD4 is the beam splitter BS3.
Is reflected by and is incident on the absorption cell CL1 and CL in the absorption cell CL
It is absorbed by the standard substance of 1. The absorption amount is determined by the light receiving element P
It is detected by D2 and is fed back to the current of the semiconductor laser LD4 via the lock-in amplifier LA1. Since the output wavelength of the semiconductor laser LD4 is locked to the absorption spectrum line of the standard substance, a highly stable and highly accurate reference wavelength light source can be realized.

また第6図装置で用いている方法は線形吸収法とよれ
ば、ドップラシフトにより吸収スペクトルが比較的太く
なるが、飽和吸収法(堀,門田,北野,薮崎,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)によりドップラシフトで隠
れている超微細構造の吸収線を検出して、これに半導体
レーザLD4の発信波長をロックすればさらに高安定と
することができる。
According to the method used in the apparatus shown in FIG. 6, the absorption spectrum becomes relatively thick due to the Doppler shift according to the linear absorption method, but the saturated absorption method (Hori, Kadota, Kitano, Yabuzaki, Ogawa: Saturated absorption spectroscopy was used. Frequency stabilization of the semiconductor laser, by the Technical Report OQE82-116), the absorption line of the ultrafine structure hidden by the Doppler shift is detected, and the oscillation wavelength of the semiconductor laser LD4 is locked to this to make it even more stable. be able to.

また第1図の基準光源としては、この他に波長が既知の
レーザ、例えばHe−Neレーザなどを用いることがで
きる。
In addition, as the reference light source in FIG. 1, a laser having a known wavelength, for example, a He-Ne laser can be used.

このような構成の可変波長光源によれば、可変波長レー
ザ光源にマーカ光源と基準光源を付加することにり、可
変波長レーザの発振波長を広範囲に正確に知ることがで
きる。
According to the tunable wavelength light source having such a configuration, by adding the marker light source and the reference light source to the tunable wavelength laser light source, the oscillation wavelength of the tunable wavelength laser can be accurately known in a wide range.

また電気スペクトラム・アナライザを用いれば、発振波
長を周波数として高精度・高分解能で知ることができ
る。
If an electric spectrum analyzer is used, the oscillation wavelength can be used as a frequency and can be detected with high precision and high resolution.

なお上記の実施例で電気スペクトラム・アナライザを用
いているが、次のように光スペクトラム・アナライザを
用いて近似的に可変波長を求めることもできる。第7図
は第1図装置の可変波長レーザ光源,マーカ光源および
基準波長光源の各出力光を光スペクトラム・アナライザ
で観測した場合の表示画面を示す説明図である。図にお
いて、基準光gの波長λおよびマーカ光の波長間隔λ
はあらかじめ正確に分ってい。表示画面上で基準光の
位置に対応する各部の長さy,yおよび可変波長光
の位置に対応する各部の長さy,yを用いて、可変
波長光の波長λを次のように近似計算できる。
Although the electric spectrum analyzer is used in the above embodiment, the variable wavelength can be approximately obtained by using the optical spectrum analyzer as follows. FIG. 7 is an explanatory view showing a display screen when each output light of the variable wavelength laser light source, the marker light source and the reference wavelength light source of the apparatus of FIG. 1 is observed by the optical spectrum analyzer. In the figure, the wavelength λ 0 of the reference light g and the wavelength interval λ of the marker light
3 is known exactly in advance. The wavelength λ x of the variable wavelength light is calculated by using the lengths y 2 and y 3 of the respective portions corresponding to the position of the reference light and the lengths y 1 and y 4 of the respective portions corresponding to the position of the variable wavelength light on the display screen. It can be calculated approximately as follows.

λ=λ+2λ+λ+λ =λ/y+2λ+λ/y+λ =λ(y/y+2+y/y+λ …(3) 第8図は第1図装置のマーカ光源12の他の構成例を示
す構成ブロック図である。マーカ光源12bにおいて、
LS7およびLS8は半導体レーザLD4の出力光を平
行光とするロッドレンズ、M3はこのロッドレンズLS
7の一端に設けられたミラー、EO3は前記ロッドレン
ズLS8の出力光を入射する電気光学結晶、V3はこの
電気光学結晶EO3の電極に接続する制御信号源、HM
3は前記電気光学結晶EO3の出力光を反射する半透過
ミラーである。
λ x = λ 1 + 2λ 3 + λ 2 + λ 0 = λ 3 y 3 / y 2 + 2λ 3 + λ 3 y 4 / y 1 + λ 0 = λ 3 (y 3 / y 2 + 2 + y 4 / y 1 + λ 0 ... (3) Fig. 8 is a configuration block diagram showing another configuration example of the marker light source 12 of the Fig. 1. In the marker light source 12b,
LS7 and LS8 are rod lenses that make the output light of the semiconductor laser LD4 parallel light, and M3 is this rod lens LS.
7, EO3 is a mirror provided at one end of the electro-optical crystal, EO3 is an electro-optical crystal that receives the output light of the rod lens LS8, V3 is a control signal source connected to an electrode of the electro-optical crystal EO3, and HM
Reference numeral 3 is a semi-transmissive mirror that reflects the output light of the electro-optic crystal EO3.

上記構成の装置において、ミラーM3および半透過ミラ
ーHM3は半導体レーザLD4の両側で共振器を構成
し、その共振器長は電気光学結晶EO3の屈折率が印加
電圧により変ると等価的に変化するので、マーカ出力光
の波長間隔を制御信号源V3の出力で容易に変えること
ができる。
In the apparatus having the above structure, the mirror M3 and the semi-transmissive mirror HM3 form a resonator on both sides of the semiconductor laser LD4, and the resonator length is equivalently changed when the refractive index of the electro-optic crystal EO3 is changed by the applied voltage. The wavelength interval of the marker output light can be easily changed by the output of the control signal source V3.

なお第1図装置のマーカ光源12として多モード発振す
る単体の半導体レーザを用いてもよい。この場合には、
半導体レーザの温度や電流を変化することにより、マー
カ波長間隔を変えることができる。
A single semiconductor laser that oscillates in multiple modes may be used as the marker light source 12 of the apparatus shown in FIG. In this case,
The marker wavelength interval can be changed by changing the temperature or current of the semiconductor laser.

また第1図装置ではハーフミラーを用いて各光をリアル
タイムで合成しているが、これに限らず、スイッチなど
で時分割的に切換えて表示してもよい。
Further, in the apparatus shown in FIG. 1, the respective lights are combined in real time using the half mirror, but the present invention is not limited to this, and it is also possible to switch and display them in a time division manner.

第9図は本発明に係る可変波長光源の1応用例であるコ
ヒーレント型の光スペクトラムアナライザを示す構成ブ
ロック図である。第1図装置と同一の部分は同じ記号を
付して説明を省略する。1aは可変波長光源、31はこ
の可変波長光源1aの出力光をその一方から入射し被測
定光を他方から入射するハーフミラー、32はPINフ
ォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどか
らなり前記ハーフミラー31の出力光を入射してヘテロ
ダイン検波を行う光検出器、33はバンドパス特性を有
し前記光検出器32の電気出力を入力するフィルタ回
路、34はこのフィルタ回路33の出力を入力する増幅
器、35はこの増幅器34の出力を入力する信号処理・
表示部、36はこの信号処理・表示部35および前記可
変波長光源1aの可変波長レーザ光源11の掃引を制御
する掃引信号源である。
FIG. 9 is a configuration block diagram showing a coherent optical spectrum analyzer which is one application example of the variable wavelength light source according to the present invention. The same parts as those of the device shown in FIG. Reference numeral 1a is a variable wavelength light source, 31 is a half mirror that allows the output light of the variable wavelength light source 1a to enter from one side and the measured light to enter from the other side, and 32 denotes a PIN photodiode, an avalanche photodiode or the like. A photodetector for inputting output light to perform heterodyne detection, a filter circuit 33 for inputting an electric output of the photodetector 32 having a bandpass characteristic, and an amplifier 34 for inputting an output of the filter circuit 33, Is a signal processing for inputting the output of the amplifier 34
The display unit 36 is a sweep signal source for controlling the sweep of the signal processing / display unit 35 and the variable wavelength laser light source 11 of the variable wavelength light source 1a.

上記のような構成の光スペクトラムアナライザの動作を
次に説明する。可変波長光源1aにおいて、掃引信号源
36により波長の掃引を制御される可変波長レーザ光源
11,マーカ光源12および基準光源13の出力光はハ
ーフミラー14,15および16により合成されてハー
フミラー14からハーフミラー31に入射する。被測定
光はハーフミラー31で可変波長光源1aの出力光と合
成され、光検出部32で両周波数の差の周波数をもつ電
気信号に変換される。光検出部32の電気出力はフィル
タ回路33のバンドパス特性を一部が通過し増幅部34
でパワーとして取出される。信号処理・表示部35は掃
引信号源36からの制御信号を周波数軸信号として入力
し、増幅部34の電気出力をパワー信号として入力して
被測定光j,基準光kおよびマーカ光lをスペクトル表
示する。
The operation of the optical spectrum analyzer having the above configuration will be described below. In the tunable wavelength light source 1 a, the output lights of the tunable wavelength laser light source 11, the marker light source 12, and the reference light source 13 whose wavelength sweeping is controlled by the sweep signal source 36 are combined by the half mirrors 14, 15 and 16 to be output from the half mirror 14. It is incident on the half mirror 31. The light to be measured is combined with the output light of the variable wavelength light source 1a by the half mirror 31, and is converted into an electric signal having a frequency of the difference between the two frequencies by the photodetector 32. A part of the electric output of the photodetection unit 32 passes through the bandpass characteristic of the filter circuit 33 and the amplification unit 34
Is taken out as power. The signal processing / display unit 35 inputs the control signal from the sweep signal source 36 as a frequency axis signal and the electric output of the amplification unit 34 as a power signal to spectrum the measured light j, the reference light k and the marker light l. indicate.

なお上記の応用例ではフィルタ回路33としてバンドパ
スフィルタを用いたが、これに限らず、ローパスフィル
タを用いてもよい。
Although the band pass filter is used as the filter circuit 33 in the above application example, the present invention is not limited to this, and a low pass filter may be used.

上記の応用例によれば、測定データとともに基準光とマ
ーカ光が表示(または記録)されるので、基準光の波長
からマーカ光の間隔数を数えるとともに、内挿を行えば
波長を容易に知ることができる。
According to the above application example, since the reference light and the marker light are displayed (or recorded) together with the measurement data, the number of intervals of the marker light is counted from the wavelength of the reference light, and the wavelength can be easily known by performing interpolation. be able to.

≪発明の効果≫ 以上述べたように本発明によれば、広い帯域にわたって
発振波長を正確に知ることができる可変波長光源を簡単
な構成で実現することができる。また可変波長レーザ光
源の入力信号と発振波長の間の関係に精度が要求されな
いので、可変波長レーザ光源の構成が簡単である。
<< Effects of the Invention >> As described above, according to the present invention, it is possible to realize a variable wavelength light source capable of accurately knowing an oscillation wavelength over a wide band with a simple configuration. Further, since the relationship between the input signal of the tunable wavelength laser light source and the oscillation wavelength is not required to be accurate, the structure of the tunable wavelength laser light source is simple.

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

第1図は本発明に係る可変波長光源の1実施例を示す構
成ブロック図、第2図〜第4図および第6図は第1図装
置の一部を説明するための部分構成ブロック図、第5図
は第4図装置の動作を説明するための特性曲線図、第7
図は第1図装置の動作を説明するための特性曲線図、第
8図は第1図装置の一部の他の構成例を示す構成ブロッ
ク図、第9図は本発明に係る可変波長光源の1応用例を
示す構成ブロック図、第10図は従来の可変波長光源を
示す構成ブロック図である。 1,1a……可変波長光源、11,11a,11b……
可変波長レーザ光源、12,12a,12b……マーカ
光源、λ……波長間隔、13,13a……基準波長レ
ーザ光源。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a variable wavelength light source according to the present invention, and FIGS. 2 to 4 and 6 are partial configuration block diagrams for explaining a part of the apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a characteristic curve diagram for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 4, FIG.
FIG. 1 is a characteristic curve diagram for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 1, FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a part of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 9 is a variable wavelength light source according to the present invention. FIG. 10 is a configuration block diagram showing one application example of FIG. 1, and FIG. 10 is a configuration block diagram showing a conventional variable wavelength light source. 1, 1a ... Variable wavelength light source, 11, 11a, 11b ...
Tunable laser light source, 12,12a, 12b ...... marker light source, λ 3 ...... wavelength interval, 13,13a ...... reference wavelength laser light source.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力信号に対応して出力光の波長が変化す
る可変波長レーザ光源と、 多モード発振レーザ光を出力するマーカ光源とを備え、 可変波長レーザ光源の出力光の波長をマーカ光源の所定
の波長間隔で発生する出力光で目盛り付するように構成
したことを特徴とする可変波長光源。
1. A variable wavelength laser light source that changes the wavelength of output light in response to an input signal, and a marker light source that outputs multimode oscillation laser light. The wavelength of the output light of the variable wavelength laser light source is a marker light source. A variable wavelength light source characterized in that the output light generated at a predetermined wavelength interval is calibrated.
【請求項2】マーカ光源を半導体レーザと外部共振器を
組合せて構成した特許請求の範囲第1項記載の可変波長
光源。
2. The variable wavelength light source according to claim 1, wherein the marker light source is constituted by combining a semiconductor laser and an external resonator.
【請求項3】外部共振器長を変化することでマーカ光源
出力の波長間隔を変えるように構成した特許請求の範囲
第2項記載の可変波長光源。
3. The variable wavelength light source according to claim 2, wherein the wavelength interval of the marker light source output is changed by changing the external resonator length.
【請求項4】外部共振器内に電気光学素子を挿入して等
価的な共振器長を電気的に変えるように構成した特許請
求の範囲第2項記載の可変波長光源。
4. The variable wavelength light source according to claim 2, wherein an electro-optical element is inserted in the external resonator to electrically change the equivalent resonator length.
【請求項5】可変波長レーザ光源の出力帯域内で一定波
長の光出力を発生する基準波長レーザ光源を備えたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の可変波長光
源。
5. The variable wavelength light source according to claim 1, further comprising a reference wavelength laser light source for generating an optical output of a constant wavelength within an output band of the variable wavelength laser light source.
【請求項6】可変波長レーザ光源出力とマーカ光源出力
および基準波長レーザ光源出力を干渉させ、ヘテロダイ
ン検波した後バンドパスフィルタを通過させることによ
り可変光電気信号,マーカ電気信号および基準電気信号
を得るように構成した特許請求の範囲第5項記載の可変
波長光源。
6. A variable optical electric signal, a marker electric signal and a reference electric signal are obtained by causing the variable wavelength laser light source output, the marker light source output and the reference wavelength laser light source output to interfere, heterodyne detected and then passed through a band pass filter. The variable wavelength light source according to claim 5, configured as described above.
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