JPH0697557A - Laser frequency sweeping equipment - Google Patents

Laser frequency sweeping equipment

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JPH0697557A
JPH0697557A JP26805692A JP26805692A JPH0697557A JP H0697557 A JPH0697557 A JP H0697557A JP 26805692 A JP26805692 A JP 26805692A JP 26805692 A JP26805692 A JP 26805692A JP H0697557 A JPH0697557 A JP H0697557A
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laser
output light
output
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功 小林
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茂 衣川
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Anritsu Corp
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Abstract

PURPOSE:To enable frequency sweeping of continuous phase over a wide frequency range, while keeping narrow line width. CONSTITUTION:A laser equipment 1 is equipped with a frequency setting means capable of changing the frequency of output light without changing the intensity of the output light. In order to constrict the spectrum line width of the output light of the laser equipment 1 and change continuously the frequency of the output light, a frequency variable frequency discriminator 2 driven by a driving equipment 3 is installed, and optical self-injection synchronization is generated. In order to keep the state of optical self-injection synchronization state, a control equipment 5 is installed, which controls a frequency setting means while referring the output of a light receiving equipment 4 for converting the intensity of the output light of the frequency variable frequency discriminator 2 to an electric signal.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、光通信、光
波計測等の分野において光源として用いられる、狭いス
ペクトル線幅を維持しつつ、広帯域の周波数掃引が行え
るレーザ周波数掃引装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser frequency sweeping device, which is used as a light source in the fields of optical communication, light wave measurement and the like, and which is capable of sweeping a wide frequency band while maintaining a narrow spectral line width.

【0002】[0002]

【従来の技術】発振波長が可変であり、発振スペクトル
線幅が狭窄化される半導体レーザ装置として、例えば特
開平2−156691号公報にあるような半導体レーザ
装置が提案されている。図8に前記特開平2−1566
91号公報に開示された発振波長が可変の半導体レーザ
装置の断面構成図を示す。図8の半導体レーザ装置は、
活性領域11と、境界18を挟んで該活性領域11に連
続して成る位相制御領域12と、位相制御領域12側か
ら出射した光を再び位相制御領域12へ戻すための反射
鏡(反射手段)20と、位相制御領域12から出射した
光を反射鏡20に入射させるとともに、反射鏡20で反
射された光を再び位相制御領域12に結合するためのレ
ンズ21からなっている。前記活性領域11には活性層
15が形成され、該活性層15にはその全域にわたって
回折格子14が形成されている。また、前記活性領域1
1には前記活性層15に電流を注入するための電極16
が設けられており、活性領域11の出射端面19aには
ARコートが施されている。そして、前記位相制御領域
12には前記活性層15に連続して光導波路層13が形
成されており、また、該光導波路層13に電流を注入す
るための電極17が設けられている。位相制御領域12
の出射端面19bにはARコートが施されている。
2. Description of the Related Art As a semiconductor laser device whose oscillation wavelength is variable and whose oscillation spectrum line width is narrowed, there is proposed a semiconductor laser device disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-1566691. In FIG.
A cross-sectional configuration diagram of a semiconductor laser device having a variable oscillation wavelength disclosed in Japanese Patent No. 91 is shown. The semiconductor laser device of FIG.
The active region 11, the phase control region 12 which is continuous with the active region 11 with the boundary 18 in between, and a reflecting mirror (reflection means) for returning the light emitted from the phase control region 12 side to the phase control region 12 again. 20 and a lens 21 for allowing the light emitted from the phase control region 12 to enter the reflecting mirror 20 and coupling the light reflected by the reflecting mirror 20 to the phase controlling region 12 again. An active layer 15 is formed on the active region 11, and a diffraction grating 14 is formed on the entire active layer 15. In addition, the active region 1
1 is an electrode 16 for injecting current into the active layer 15.
Is provided, and the emission end face 19a of the active region 11 is AR-coated. In the phase control region 12, an optical waveguide layer 13 is formed continuously with the active layer 15, and an electrode 17 for injecting a current into the optical waveguide layer 13 is provided. Phase control area 12
An AR coating is applied to the light emitting end face 19b of the.

【0003】次に、この半導体レーザ装置の動作につい
て説明する。活性領域11の電極16に電流Idを注入
することにより活性層15の利得が増加し、共振器の損
失を上回るとレーザ発振が生じる。ここで、端面19
a、19bにARコートが施されているので、共振器は
回折格子14と反射鏡20とで構成される。この時回折
格子14はブラッグ波長λg 近傍の波長の光に対しての
み反射鏡として作用するので、ブラッグ波長λg 近傍の
波長で単一モード発振が生じる。ここで、np (Ip
を注入電流Ip に依存する光導波路層13の屈折率、L
p を光導波路層13の長さ、ne を端面19bと反射鏡
20との間の屈折率、Le を端面19bと反射鏡20と
の距離とおくと、次式の関係を満足する場合はブラッグ
波長λg でレーザ発振する。 N+3/4=〔2np (Ip )Lp +2ne e 〕/λg ………(1) ここで、Nは整数である。
Next, the operation of this semiconductor laser device will be described. By injecting the current Id into the electrode 16 of the active region 11, the gain of the active layer 15 increases, and when the loss of the resonator is exceeded, laser oscillation occurs. Here, the end face 19
Since the AR coating is applied to a and 19b, the resonator is composed of the diffraction grating 14 and the reflecting mirror 20. Because they act only as a reflecting mirror to light having a wavelength in this case the diffraction grating 14 is the Bragg wavelength lambda g near the single-mode oscillation occurs at the Bragg wavelength lambda g wavelength in the vicinity. Where n p (I p )
Is the refractive index of the optical waveguide layer 13 depending on the injection current I p , L
When p is the length of the optical waveguide layer 13, n e is the refractive index between the end face 19b and the reflecting mirror 20, and L e is the distance between the end face 19b and the reflecting mirror 20, the following equation is satisfied: Oscillates at the Bragg wavelength λ g . N + 3/4 = [2n p (I p ) L p + 2n e Le e ] / λ g (1) Here, N is an integer.

【0004】従って、位相制御領域12に注入する電流
p を式(1)を満足するように設定すれば、レーザの
発振波長をブラッグ波長λg に設定することができる。
また、電流Ip の値をこの設定値からずらすことによ
り、レーザの発振波長をブラッグ波長λg からずらすこ
とができる。つまり、位相制御領域12に注入する電流
p によりレーザの発振波長を可変することができる。
また、従来の半導体レーザ装置は反射鏡20を外に設定
しているため、共振器長を長くすることができ共振器の
Q値を高くすることができる。従って、発振スペクトル
線幅をより狭窄化することができる。
Therefore, if the current I p injected into the phase control region 12 is set so as to satisfy the expression (1), the oscillation wavelength of the laser can be set to the Bragg wavelength λ g .
Further, by shifting the value of the current I p from this set value, the oscillation wavelength of the laser can be shifted from the Bragg wavelength λ g . That is, the oscillation wavelength of the laser can be changed by the current I p injected into the phase control region 12.
Further, in the conventional semiconductor laser device, since the reflecting mirror 20 is set outside, the resonator length can be increased and the Q value of the resonator can be increased. Therefore, the oscillation spectrum line width can be further narrowed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ装
置は、前述のように、位相制御領域12に注入する電流
p によりレーザの発振波長を可変することができ、ま
た、発振スペクトル線幅が狭窄化される半導体レーザ装
置である。しかし、従来の半導体レーザ装置を用いてレ
ーザ周波数の掃引を行う場合、位相制御領域12に注入
する電流Ip を変化させて行うが、電流Ip の変化によ
りブラッグ波長の発振モードの発振しきい値ゲインが増
加し、活性層端面19aと反射鏡20とで構成されるフ
ァブリペローモードの発振しきい値ゲインが低下するた
め、発振モードがファブリペローモードに変化する現象
が発生する。このため、従来の半導体レーザ装置は、
位相連続で周波数掃引できる帯域が狭い、発振モード
が飛び飛びになるので連続的な掃引ができない、周波
数が安定しない、等の問題が有った。この発明の目的
は、前述の問題を解決し、狭いスペクトル線幅を維持し
つつ、広い帯域にわたって位相連続で周波数を掃引でき
るレーザ周波数掃引装置を提供することである。
As described above, in the conventional semiconductor laser device, the oscillation wavelength of the laser can be varied by the current I p injected into the phase control region 12, and the oscillation spectral line width is reduced. The semiconductor laser device is narrowed. However, when the laser frequency is swept using the conventional semiconductor laser device, the current I p injected into the phase control region 12 is changed, but the oscillation threshold of the Bragg wavelength oscillation mode is changed by the change of the current I p. Since the value gain increases and the oscillation threshold gain of the Fabry-Perot mode formed by the active layer end face 19a and the reflecting mirror 20 decreases, the phenomenon that the oscillation mode changes to the Fabry-Perot mode occurs. Therefore, the conventional semiconductor laser device is
There are problems that the frequency sweep range is narrow in continuous phase, continuous oscillation is not possible because the oscillation modes are scattered, and the frequency is not stable. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a laser frequency sweeping device capable of sweeping a frequency in a continuous phase over a wide band while maintaining a narrow spectral line width.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のレーザ周波数掃引装置は、レーザ装置を出
力光の強さを変えずに出力光の周波数を可変できる周波
数設定手段を備えたレーザ装置とし、該レーザ装置の出
力光のスペクトル線幅を狭窄化するため、及び、前記出
力光の周波数を連続的に変化させるために周波数可変周
波数弁別器を設けて光自己注入同期を発生させ、該光自
己注入同期状態を維持するために制御装置を設けて前記
周波数可変周波数弁別器の出力光の強さを電気信号に変
換する受光器の出力を参照して前記周波数設定手段を制
御するようにしている。
In order to solve the above-mentioned problems, the laser frequency sweeping device of the present invention comprises frequency setting means capable of varying the frequency of the output light without changing the intensity of the output light in the laser device. The laser device is provided with a frequency variable frequency discriminator for narrowing the spectral line width of the output light of the laser device and for continuously changing the frequency of the output light to generate optical self-injection locking. And controlling the frequency setting means by referring to the output of the photodetector which converts the intensity of the output light of the frequency variable frequency discriminator into an electric signal by providing a controller for maintaining the optical self-injection locked state. I am trying to do it.

【0007】即ち、出力光の強さを変えずに出力光の周
波数を可変できる周波数設定手段を備えたレーザ装置
と、該レーザ装置からの光を受けて特定周波数の光自己
注入同期を発生させるための光を生成する周波数可変周
波数弁別器と、該周波数可変周波数弁別器を駆動して前
記特定周波数を連続的に掃引する駆動装置と、前記周波
数可変周波数弁別器の出力光の強さを電気信号に変換す
る受光器と、該受光器の出力を参照して光自己注入同期
の状態を維持するように前記周波数設定手段を制御する
制御装置とを備えている。
That is, a laser device provided with a frequency setting means capable of varying the frequency of the output light without changing the intensity of the output light, and receiving light from the laser device to generate optical self-injection locking of a specific frequency. A frequency variable frequency discriminator for generating light, a drive device for driving the frequency variable frequency discriminator to continuously sweep the specific frequency, and an output light intensity of the frequency variable frequency discriminator A light receiver for converting into a signal and a controller for controlling the frequency setting means so as to maintain the state of optical self-injection locking by referring to the output of the light receiver.

【0008】[0008]

【作用】半導体レーザは、発振したレーザ光が再度入射
すると、入射したレーザ光の周波数に発振周波数が引き
込まれ、かつ、発振線幅が狭窄化される。この現象を光
自己注入同期という。本発明では、特定周波数において
のみ共振したレーザ光を半導体レーザに注入し、かつ、
前記特定周波数を可変できる周波数可変周波数弁別器を
用いる。発振周波数掃引時は、駆動装置で周波数可変周
波数弁別器を駆動し、周波数可変周波数弁別器で弁別さ
れる周波数を変える。このとき、弁別される前記特定周
波数と、周波数可変周波数弁別器からの戻り光がないと
きの注入電流で決定される半導体レーザの発振周波数と
の間にある程度以上の差が発生すると光自己注入同期の
状態が発生しなくなるため、周波数可変周波数弁別器の
出力光の強さを受光器で電気信号に変換し、該受光器の
出力を参照しながら制御装置で周波数設定手段を制御す
る。その結果、光自己注入同期の状態が維持される。
In the semiconductor laser, when the oscillated laser beam is incident again, the oscillating frequency is pulled to the frequency of the incident laser beam and the oscillation line width is narrowed. This phenomenon is called optical self-injection locking. In the present invention, a laser beam that resonates only at a specific frequency is injected into a semiconductor laser, and
A frequency variable frequency discriminator capable of varying the specific frequency is used. During the oscillation frequency sweep, the drive unit drives the variable frequency frequency discriminator to change the frequency discriminated by the variable frequency frequency discriminator. At this time, if a certain amount of difference occurs between the specific frequency to be discriminated and the oscillation frequency of the semiconductor laser determined by the injection current when there is no return light from the frequency variable frequency discriminator, optical self-injection locking Therefore, the intensity of the output light of the frequency variable frequency discriminator is converted into an electric signal by the light receiver, and the frequency setting means is controlled by the controller while referring to the output of the light receiver. As a result, the state of optical self-injection locking is maintained.

【0009】つまり、この発明の装置では、従来技術に
おいて生じた、周波数掃引時に発生するモード間のゲイ
ンプロファイルの変化に起因したモード変化の発生を抑
制することができるので、位相連続で周波数掃引が可能
になる。また、レーザ装置は周波数設定手段により出力
光の強さを変えずに出力光の周波数を可変できるので、
周波数掃引時に広い光周波数範囲で光自己注入同期の状
態が安定して維持され、広帯域の周波数掃引が可能にな
る。
That is, in the device of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of the mode change caused by the change in the gain profile between the modes occurring during the frequency sweep, which has occurred in the prior art. It will be possible. Further, since the laser device can change the frequency of the output light by the frequency setting means without changing the intensity of the output light,
During the frequency sweep, the state of optical self-injection locking is stably maintained over a wide optical frequency range, enabling wideband frequency sweep.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1はこの発明の第1の実施例を示す概略構成図
である。第1の実施例のレーザ周波数掃引装置はDBR
(Distributed Bragg Reflec
tor:分布反射型)レーザ(レーザ装置)1、該DB
Rレーザ1の出力光を受ける位置に配置された共振周波
数可変のエタロン(周波数可変周波数弁別器)2、該エ
タロン2を構成するミラーに設けられたピエゾ素子3a
を含むピエゾ制御器(駆動装置)3、前記エタロン2の
出力光を受ける位置に配置された受光器4、該受光器4
の出力を受ける制御装置5から構成され、該制御装置5
は前記受光器4の出力を受ける位相検波器5a、該位相
検波器5aの出力を受ける注入電流源5b、並びに、該
注入電流源5b及び前記位相検波器5aに変調信号を印
加する変調信号源5cを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. The laser frequency sweeping device of the first embodiment is a DBR
(Distributed Bragg Reflect
tor: distributed reflection type laser (laser device) 1, the DB
Resonance frequency variable etalon (frequency variable frequency discriminator) 2 arranged at a position for receiving the output light of the R laser 1, and a piezo element 3a provided on a mirror forming the etalon 2.
A piezo controller (driving device) 3, including a light receiver 4, which is arranged at a position for receiving the output light of the etalon 2, and the light receiver 4
And a control device 5 for receiving the output of
Is a phase detector 5a that receives the output of the photodetector 4, an injection current source 5b that receives the output of the phase detector 5a, and a modulation signal source that applies a modulation signal to the injection current source 5b and the phase detector 5a. 5c.

【0011】第1の実施例のレーザ装置として用いたD
BRレーザ1は、例えば図3に示すような構造のもので
ある。図3のDBRレーザは、出力パワーを変えること
ができる活性領域、DBRレーザ内部の光の位相を調整
する位相制御領域、出力パワーを変えることなしに発振
周波数を変えることができるDBR領域より形成されて
いる。各領域へ独立して電流を注入することで、前記出
力パワー、位相、発振周波数をそれぞれ独立して調整で
きる。DBR領域は前記周波数設定手段に相当する。な
お、図1では活性領域及び位相制御領域への注入電流源
は省略してある。
D used as the laser device of the first embodiment
The BR laser 1 has a structure as shown in FIG. 3, for example. The DBR laser of FIG. 3 is formed of an active region where the output power can be changed, a phase control region where the phase of light inside the DBR laser is adjusted, and a DBR region where the oscillation frequency can be changed without changing the output power. ing. By independently injecting current into each region, the output power, phase, and oscillation frequency can be adjusted independently. The DBR area corresponds to the frequency setting means. In FIG. 1, the injection current source to the active region and the phase control region is omitted.

【0012】第1の実施例の動作を説明する。DBRレ
ーザ1から出射された光はエタロン2で共振し、一方の
光は再びDBRレーザ1に戻り、また、もう一方の光は
エタロン2を透過し受光器4で受光される。エタロン2
はミラーを2枚対向させたもので、ミラーの間隔によっ
てのみ反射及び透過する光の周波数(共振周波数)が決
まる共振器である。半導体レーザは、発振したレーザ光
が再び半導体レーザに入射すると該入射したレーザ光の
周波数に発振周波数が引き込まれ、かつ、発振線幅が狭
窄化される(この現象を光自己注入同期という)という
性質を有する。従って、DBRレーザ1の発振周波数は
エタロン2の共振周波数に安定化され、かつ、発振線幅
は狭窄化される。
The operation of the first embodiment will be described. The light emitted from the DBR laser 1 resonates with the etalon 2, one light returns to the DBR laser 1 again, and the other light passes through the etalon 2 and is received by the light receiver 4. Etalon 2
Is a resonator in which two mirrors are opposed to each other, and the frequency (resonance frequency) of light reflected and transmitted is determined only by the distance between the mirrors. In a semiconductor laser, when the oscillated laser beam is incident on the semiconductor laser again, the oscillation frequency is pulled to the frequency of the incident laser beam and the oscillation line width is narrowed (this phenomenon is called optical self-injection locking). It has the property. Therefore, the oscillation frequency of the DBR laser 1 is stabilized at the resonance frequency of the etalon 2, and the oscillation line width is narrowed.

【0013】光自己注入同期が発生しているときに、D
BRレーザ1のDBR領域への注入電流を掃引すると受
光器4で得られるエタロン2からの反射光量及び透過光
量は図4のようになる。光自己注入同期を発生させるた
めの戻り光を施していないときの出力光量は図5のよう
になる。図5ではエタロン2の共振周波数に対応する注
入電流値において急峻なピークが見られるが、光自己注
入同期が発生している図4の場合は矩形状になってい
る。この矩形状の部分(Aの部分)は、DBR領域への
注入電流を変化させても、エタロン2からの反射光量及
び透過光量が変化しないことを意味している。即ち、D
BRレーザ1の発振周波数が安定化されていることを意
味する。前記矩形状の部分はロッキングレンジと呼ばれ
る。
When optical self-injection locking is occurring, D
When the injection current to the DBR region of the BR laser 1 is swept, the amount of reflected light and the amount of transmitted light from the etalon 2 obtained by the light receiver 4 are as shown in FIG. The output light quantity when the return light for generating the light self-injection locking is not applied is as shown in FIG. In FIG. 5, a steep peak is seen in the injection current value corresponding to the resonance frequency of the etalon 2, but in the case of FIG. 4 in which optical self-injection locking occurs, the shape is rectangular. This rectangular portion (A portion) means that the amount of reflected light and the amount of transmitted light from the etalon 2 do not change even if the injection current to the DBR region is changed. That is, D
This means that the oscillation frequency of the BR laser 1 is stabilized. The rectangular portion is called a rocking range.

【0014】発振周波数の掃引は、光自己注入同期を発
生させた状態を維持したまま、ピエゾ制御器3でエタロ
ン2のミラーの間隔を連続的に変えることで行われる。
エタロン2のミラー間隔が変わると、共振周波数が変わ
る。このとき、戻り光のないときにDBR領域への注入
電流で決定される半導体レーザの発振周波数が前記ロッ
キングレンジの範囲から外れると、光自己注入同期の状
態が発生しなくなる。従って、周波数掃引時には発振周
波数を、DBR領域への注入電流を制御することによっ
て、前記変化する共振周波数にロッキングレンジの範囲
内で追随させる必要がある。この周波数追随制御は、受
光器4で検出されるエタロン2からの透過光量を参照し
つつDBRレーザ1のDBR領域への注入電流を制御す
ることで行われる。
The oscillation frequency is swept by continuously changing the distance between the mirrors of the etalon 2 by the piezo controller 3 while maintaining the state where the optical self-injection locking is generated.
When the mirror spacing of the etalon 2 changes, the resonance frequency changes. At this time, if the oscillation frequency of the semiconductor laser, which is determined by the injection current to the DBR region when there is no returning light, deviates from the locking range, the optical self-injection locked state does not occur. Therefore, at the time of frequency sweep, it is necessary to make the oscillation frequency follow the changing resonance frequency within the rocking range by controlling the injection current to the DBR region. This frequency tracking control is performed by controlling the injection current into the DBR region of the DBR laser 1 while referring to the amount of transmitted light from the etalon 2 detected by the light receiver 4.

【0015】即ち、前記注入電流源5bからの注入電流
は変調信号源5cからの信号で変調されDBRレーザ1
のDBR領域へ注入される。DBRレーザ1からは前記
変調された注入電流と戻り光の周波数に応じた周波数の
レーザ光が出射される。出射されたレーザ光のうちエタ
ロン2で共振し、エタロン2を透過した光は受光器4で
受光される。受光器4は受光した光のパワーに応じた信
号を位相検波器5aへ出力する。位相検波器5aは受光
器4の出力から、変調された注入電流の最大値に対応す
るエタロン2の透過光量と最小値に対応するエタロン2
の透過光量との差を検出し注入電流源5bへ出力する。
That is, the injection current from the injection current source 5b is modulated by the signal from the modulation signal source 5c, and the DBR laser 1
Is injected into the DBR region. The DBR laser 1 emits laser light having a frequency corresponding to the modulated injection current and the frequency of the return light. Of the emitted laser light, the light that resonates with the etalon 2 and that has passed through the etalon 2 is received by the light receiver 4. The light receiver 4 outputs a signal corresponding to the power of the received light to the phase detector 5a. The phase detector 5a uses the output of the light receiver 4 to transmit the amount of transmitted light of the etalon 2 corresponding to the maximum value of the modulated injection current and the etalon 2 corresponding to the minimum value thereof.
Of the transmitted light is detected and output to the injection current source 5b.

【0016】位相検波器5aの出力は図7に示すような
ものであり、図4で示した光自己注入同期時におけるエ
タロン2からの反射及び透過光量の微分波形に対応し、
出力が零の部分(Bの部分)は図4における矩形状の部
分(Aの部分)に対応する。変調されている注入電流の
最小値側が図4の矩形状の領域から外れると、位相検波
器5aの出力は図7に示すようにプラス側に振れ、最大
値側が図4の矩形状の領域から外れると、位相検波器5
aの出力は図7に示すようにマイナス側に振れる。
The output of the phase detector 5a is as shown in FIG. 7, and corresponds to the differential waveform of the amount of light reflected and transmitted from the etalon 2 during the optical self-injection locking shown in FIG.
The portion where the output is zero (the portion B) corresponds to the rectangular portion (the portion A) in FIG. When the minimum value side of the modulated injection current deviates from the rectangular area of FIG. 4, the output of the phase detector 5a swings to the positive side as shown in FIG. 7, and the maximum value side of the rectangular area of FIG. When it comes off, the phase detector 5
The output of a swings to the negative side as shown in FIG.

【0017】また、前記矩形状の領域は共振周波数の変
化に応じて図6のように変化する。つまり、注入電流を
変化させずに(例えばiaに固定したまま)エタロン2
のミラーの間隔をLa、Lb、Lcと変化(共振周波数
を変化)させていけば、やがて矩形状の部分A(光自己
注入同期の状態)から外れてしまう。注入電流源5bは
位相検波器5aの出力を受けて該出力が零となるように
DBR領域への注入電流を増減する。このように制御す
ることで、エタロン2のミラーの間隔を変化(共振周波
数を変化)させても、矩形状の領域(光自己注入同期の
状態)から外れないようにしている。このような、位相
検波器5a、注入電流源5b、変調信号源5cから成る
制御装置5を用いて行う電気的制御方法は、本発明に適
用できる注入電流を制御する方法の一例である。
The rectangular area changes as shown in FIG. 6 in accordance with the change in resonance frequency. That is, the etalon 2 without changing the injection current (eg, fixed at ia)
If the distance between the mirrors is changed to La, Lb, and Lc (resonance frequency is changed), the rectangular portion A is eventually deviated from (a state of optical self-injection locking). The injection current source 5b receives the output of the phase detector 5a and increases or decreases the injection current into the DBR region so that the output becomes zero. By controlling in this way, even if the distance between the mirrors of the etalon 2 is changed (resonance frequency is changed), the etalon 2 does not deviate from the rectangular region (state of optical self-injection locking). Such an electrical control method performed by using the control device 5 including the phase detector 5a, the injection current source 5b, and the modulation signal source 5c is an example of a method for controlling the injection current applicable to the present invention.

【0018】図2はこの発明の第2の実施例を示す概略
構成図である。第2の実施例のレーザ周波数掃引装置
は、実質的には、第1の実施例のレーザ周波数掃引装置
のDBRレーザ1と該DBRレーザ1の出力光を受ける
位置に配置された共振周波数可変のエタロン2との間
に、光路長を変えるためのコーナーミラー6及び該コー
ナーミラー6に設けられた第二のピエゾ素子7dを含む
第二のピエゾ制御器7が追加されたものである。前記コ
ーナーミラー6と第二のピエゾ制御器7とでDBRレー
ザ1からエタロン2までの光路長を可変する手段を構成
しており、第二のピエゾ制御器7はマイクロコンピュー
タ7aと後述の印加電圧Ve −印加電圧Vc テーブルを
記憶したメモリ7bと印加電圧源7cと第二のピエゾ素
子7dとを備えている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. The laser frequency sweeping device of the second embodiment is substantially a resonant frequency variable device arranged at a position for receiving the DBR laser 1 and the output light of the DBR laser 1 of the laser frequency sweeping device of the first embodiment. A second piezo controller 7 including a corner mirror 6 for changing the optical path length and a second piezo element 7d provided on the corner mirror 6 is added between the etalon 2 and the etalon 2. The corner mirror 6 and the second piezo controller 7 constitute means for varying the optical path length from the DBR laser 1 to the etalon 2, and the second piezo controller 7 is a microcomputer 7a and an applied voltage described later. V e - includes a memory 7b which stores applied voltage V c table and applied voltage source 7c and the second piezoelectric element 7d.

【0019】第2の実施例の動作を説明する。DBRレ
ーザ1から出射された光はコーナーミラー6で反射され
エタロン2に入射する。入射した光はエタロン2で共振
し一方の光はコーナーミラー6を経由してDBRレーザ
1に戻るとともに、エタロン2で共振したもう一方の光
はエタロン2を透過し受光器4で受光される。以下、D
BRレーザ1の発振周波数がエタロン2の共振周波数に
安定化され、かつ、発振線幅が狭窄化されること、レー
ザ周波数の掃引は光自己注入同期を発生させた状態を維
持したまま第一のピエゾ制御器3でエタロン2のミラー
の間隔を連続的に変えることで行われること、光自己注
入同期を発生させた状態の維持は受光器4で検出される
エタロン2からの透過光量を参照しつつDBRレーザ1
のDBR領域への注入電流を制御することで行われるこ
と等は第1の実施例と同じである。
The operation of the second embodiment will be described. The light emitted from the DBR laser 1 is reflected by the corner mirror 6 and enters the etalon 2. The incident light resonates with the etalon 2 and one light returns to the DBR laser 1 via the corner mirror 6, while the other light resonating with the etalon 2 passes through the etalon 2 and is received by the light receiver 4. Below, D
The oscillation frequency of the BR laser 1 is stabilized at the resonance frequency of the etalon 2 and the oscillation line width is narrowed. The sweeping of the laser frequency is the first while maintaining the state where the optical self-injection locking is generated. The piezo controller 3 continuously changes the distance between the mirrors of the etalon 2, and the maintenance of the state in which the optical self-injection locking is generated refers to the amount of transmitted light from the etalon 2 detected by the light receiver 4. While DBR laser 1
The same as in the first embodiment is performed by controlling the injection current into the DBR region.

【0020】ここで、前記コーナーミラー6と第二のピ
エゾ制御器7の働きについて述べる。DBRレーザ1の
発振周波数を掃引するためにエタロン2のミラー間隔を
ピエゾ素子3aにより変えていくと、エタロン2で共振
したDBRレーザ1への帰還レーザ光とDBRレーザ1
内部のレーザ光との間に位相ずれが生じてしまう。その
位相ずれによりエタロン2の透過スペクトルの形状が変
化する。エタロン2の透過スペクトルの形状が変化する
と光自己注入同期の状態が不安定になる。そこで、コー
ナーミラー6と第二のピエゾ制御器7とでDBRレーザ
1の出射端面からエタロン2の入射端面までの光路長を
変化させ位相ずれが生じないように補正している。
The functions of the corner mirror 6 and the second piezo controller 7 will now be described. When the mirror interval of the etalon 2 is changed by the piezo element 3a in order to sweep the oscillation frequency of the DBR laser 1, the feedback laser light to the DBR laser 1 resonated by the etalon 2 and the DBR laser 1
There is a phase shift with the internal laser light. The phase shift causes the shape of the transmission spectrum of the etalon 2 to change. If the shape of the transmission spectrum of the etalon 2 changes, the state of optical self-injection locking becomes unstable. Therefore, the corner mirror 6 and the second piezo controller 7 change the optical path length from the emission end face of the DBR laser 1 to the incident end face of the etalon 2 so as to prevent phase shift.

【0021】前記補正は、エタロン2のミラー間隔を変
化させるピエゾ素子3aへ電圧Veが印加されたとき、
前記位相ずれを補正するのに必要なコーナーミラー6に
設けられたピエゾ素子7dへの印加電圧Vc を予め測定
しておき、エタロン2のミラー間隔を変化させるピエゾ
素子3aへの印加電圧Ve に応じて、第二のピエゾ制御
器7内に設けられたマイクロコンピュータ7aがメモリ
7bに記憶されている印加電圧Ve −印加電圧Vc テー
ブルを参照し、印加電圧源7cにコーナーミラー6のピ
エゾ素子7dへ電圧Vc を印加させるようにして行われ
る。
The above correction is performed when a voltage V e is applied to the piezo element 3a for changing the mirror spacing of the etalon 2.
The voltage V c applied to the piezo element 7d provided in the corner mirror 6 necessary for correcting the phase shift is measured in advance, and the voltage V e applied to the piezo element 3a for changing the mirror spacing of the etalon 2 is measured. the reference to the applied voltage V c table, corner mirror 6 to the applied voltage source 7c - in response to the second microcomputer 7a provided to the piezo controller within 7 applied voltage V e which is stored in the memory 7b The voltage V c is applied to the piezo element 7d.

【0022】第1及び第2の実施例ではレーザ装置とし
てDBRレーザを用いたが、温度を変えることで出力光
の強さを変えずに出力光の周波数を可変できるレーザ装
置等を用いてもよい。
Although the DBR laser is used as the laser device in the first and second embodiments, a laser device or the like which can change the frequency of the output light without changing the intensity of the output light by changing the temperature may be used. Good.

【0023】この発明の装置では、従来技術において生
じた、周波数掃引時に発生するモード間のゲインプロフ
ァイルの変化に起因したモード変化の発生を抑制するこ
とができるので、位相連続で周波数掃引が可能になる。
また、レーザ装置は周波数設定手段により出力光の強さ
を変えずに出力光の周波数を可変できるので、周波数掃
引時に広い光周波数範囲で光自己注入同期の状態が安定
して維持され、広帯域の周波数掃引が可能になる。具体
的に述べると、DFB(Distributed Fe
edback:分布帰還型)レーザを用いた場合には、
周波数掃引の際に行う注入電流制御に起因する出力光の
強さの変化のため、周波数掃引幅は高々数10GHz程
度であるのに対し、DBRレーザを用いた場合には、前
記注入電流制御を行っても出力光の強さが変化しないた
め、DBRレーザの屈折率変化幅に対応する数100G
Hz程度の周波数掃引が可能になる。
In the device of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of the mode change caused by the change of the gain profile between the modes which occurs in the frequency sweep, which occurs in the prior art, and therefore the frequency sweep can be performed continuously in phase. Become.
Further, since the laser device can change the frequency of the output light without changing the intensity of the output light by the frequency setting means, the state of optical self-injection locking is stably maintained in a wide optical frequency range during the frequency sweep, and the broadband Frequency sweep is possible. Specifically, DFB (Distributed Fe)
If an edback (distributed feedback type) laser is used,
Due to the change in the intensity of the output light caused by the injection current control performed during the frequency sweep, the frequency sweep width is at most about several tens of GHz, whereas when the DBR laser is used, the injection current control is performed. Since the intensity of the output light does not change even if it goes, it corresponds to the range of the refractive index change of the DBR laser of several 100 G.
A frequency sweep of about Hz becomes possible.

【0024】この発明によれば、第1の実施例のように
位相ずれの補正がなかったとしても、狭いスペクトル線
幅を維持しつつ、広い帯域にわたって位相連続で周波数
を掃引できるが、第2の実施例のように位相ずれの補正
をすることで、更に、周波数掃引時の各周波数における
光自己注入同期状態の安定性が向上し、周波数掃引時に
おける発振線幅及び出力パワーの変動が零になる。
According to the present invention, the frequency can be continuously swept over a wide band while maintaining a narrow spectral line width even if the phase shift is not corrected as in the first embodiment. By correcting the phase shift as in the embodiment described above, the stability of the optical self-injection locked state at each frequency during the frequency sweep is further improved, and the fluctuation of the oscillation line width and the output power during the frequency sweep is zero. become.

【0025】[0025]

【発明の効果】この発明のレーザ周波数掃引装置は、レ
ーザ装置を出力光の強さを変えずに出力光の周波数を可
変できる周波数設定手段を備えたレーザ装置とし、該レ
ーザ装置の出力光のスペクトル線幅を狭窄化するため、
及び、前記出力光の周波数を連続的に変化させるために
周波数可変周波数弁別器を設けて光自己注入同期を発生
させ、該光自己注入同期の状態を維持するために制御装
置を設けて前記周波数可変周波数弁別器の出力光の強さ
を電気信号に変換する受光器の出力を参照して前記周波
数設定手段を制御することとしたから、狭いスペクトル
線幅を維持しつつ、広い帯域にわたって位相連続で周波
数を掃引できるレーザ周波数掃引装置が得られた。
According to the laser frequency sweeping device of the present invention, the laser device is provided with a frequency setting means capable of varying the frequency of the output light without changing the intensity of the output light. In order to narrow the spectral line width,
And a frequency variable frequency discriminator for continuously changing the frequency of the output light to generate optical self-injection locking, and a controller for maintaining the state of the optical self-injection locking to provide the frequency. Since the frequency setting means is controlled by referring to the output of the photodetector that converts the intensity of the output light of the variable frequency discriminator into an electric signal, the phase continuity is maintained over a wide band while maintaining a narrow spectral line width. We have obtained a laser frequency sweeper that can sweep the frequency at.

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

【図1】この発明の第1の実施例を示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例を示す概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】DBRレーザの構造を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a structure of a DBR laser.

【図4】光自己注入同期が発生しているときのエタロン
の透過スペクトルを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a transmission spectrum of an etalon when optical self-injection locking occurs.

【図5】光自己注入同期を発生させるための戻り光を施
していないときのエタロンの透過スペクトルを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a transmission spectrum of an etalon when no return light for generating optical self-injection locking is applied.

【図6】共振周波数の変化に伴って光自己注入同期の状
態の領域が変化することを説明するための図であり、
(a)はエタロンのミラー間隔がLaのとき、(b)は
エタロンのミラー間隔がLbのとき、(c)はエタロン
のミラー間隔がLcのときの光自己注入同期の状態の領
域と注入電流iaとの関係をそれぞれ示す図。
FIG. 6 is a diagram for explaining that a region in a state of optical self-injection locking changes with a change in resonance frequency;
(A) is a region where the etalon mirror is La, (b) is a region where the etalon mirror is Lb, and (c) is a region in the state of optical self-injection locking when the etalon mirror period is Lc and the injection current. The figure which shows each relationship with ia.

【図7】位相検波器の出力を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an output of a phase detector.

【図8】従来の半導体レーザ装置の断面構成図。FIG. 8 is a sectional configuration diagram of a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ装置(DBRレーザ) 2 周波数可変周波数弁別器(エタロン) 3 駆動装置(ピエゾ制御器) 4 受光器 5 制御装置 6 コーナーミラー 7 第二のピエゾ制御器 1 Laser Device (DBR Laser) 2 Frequency Variable Frequency Discriminator (Etalon) 3 Drive Device (Piezo Controller) 4 Light Receiver 5 Control Device 6 Corner Mirror 7 Second Piezo Controller

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 出力光の強さを変えずに出力光の周波数
を可変できる周波数設定手段を備えたレーザ装置(1)
と、該レーザ装置からの光を受けて特定周波数の光自己
注入同期を発生させるための光を生成する周波数可変周
波数弁別器(2)と、該周波数可変周波数弁別器を駆動
して前記特定周波数を連続的に掃引する駆動装置(3)
と、前記周波数可変周波数弁別器の出力光の強さを電気
信号に変換する受光器(4)と、該受光器の出力を参照
して光自己注入同期の状態を維持するように前記周波数
設定手段を制御する制御装置(5)とを備えたレーザ周
波数掃引装置。
1. A laser device (1) comprising frequency setting means capable of varying the frequency of output light without changing the intensity of output light.
A frequency variable frequency discriminator (2) for receiving light from the laser device to generate light for generating optical self-injection locking of a specific frequency; and driving the frequency variable frequency discriminator to generate the specific frequency. Drive device for continuously sweeping (3)
A photoreceiver (4) for converting the intensity of the output light of the variable frequency discriminator into an electric signal, and the frequency setting so as to maintain the state of optical self-injection locking with reference to the output of the photoreceiver. A laser frequency sweeping device comprising a controller (5) for controlling the means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642371A (en) * 1993-03-12 1997-06-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical transmission apparatus

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