JPH0712105B2 - 光共振装置 - Google Patents

光共振装置

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JPH0712105B2
JPH0712105B2 JP62506796A JP50679687A JPH0712105B2 JP H0712105 B2 JPH0712105 B2 JP H0712105B2 JP 62506796 A JP62506796 A JP 62506796A JP 50679687 A JP50679687 A JP 50679687A JP H0712105 B2 JPH0712105 B2 JP H0712105B2
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JP
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grating
laser
optical axis
lens
central optical
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JP62506796A
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ワット、リチャード
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • H01S5/141External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08004Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H01S3/08009Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は同調可能な光共振装置に関するものであり、特
にそれに限定されるわけではない外部空洞レーザに関す
るものである。
この明細書において、技術用語の光は一般に可視範囲と
して知られているものの外に可視範囲の各端部で赤外線
と紫外線の範囲の電磁スペクトルのそれらの部分を含む
ものである。
コヒーレント光通信システムのため、狭いライン幅のレ
ーザ源を有することが望ましく、それらはガスレーザか
ら得られることができるけれども、一般に2,3メガヘル
ツの広いライン幅を有する半導体レーザの出力はフィル
タすることが必要である。このようなフィルタ(ろ波)
は不経済であり、出力ライン幅を狭くするため特定の波
長のフィードバックによってレーザを励起することが好
ましい。選択されたフィードバックを導入する方法の1
つは分配されたフィードバックレーザによるものである
が、現在達成できるライン幅は充分ではない。100KHzの
程度の狭いライン幅は、半導体レーザの1面から集束さ
れ格子からコリメートレンズを経てレーザ面へ反射され
るような長い外部空洞レーザによって達成された。この
フィードバック励起は更に同じ波長の放射を用いる。同
調可能な長い外部空洞レーザの1例は文献(Electronic
s Letters 1983,19,pp110-112に開示されている。
一般に長い外部空洞レーザは半導体レーザ源と、コリメ
ートレンズと、格子とを含む。反射された波長の粗同調
は実効的な格子間隔を変えるため格子を回転することに
よって行われ、微同調はレーザと格子との間の路長の調
整によって行われる。路長は、格子をレーザへ近付けあ
るいは遠ざけることによって、あるいは光路中の同調板
の回転によって変えられても良い。空気に対して光密度
の異なる透明なプレートから成るこのような調整板の回
転は、光が大きい角度あるいは小さい角度で通過するこ
とを引起こし、それ故異なる路長をプレート中に生じさ
せる。このタイプの装置は第1図に示されている。
既知の長い外部空洞レーザの欠点は、各々を光軸上に整
列させることを必要とする3個または4個の別々の部品
があり、格子あるいは格子および同調板に対して別々の
調整の間その整列を維持する必要があることである。3
素子システム(同調板がない)の場合は格子を回転する
ことおよび置換えることの両方が可能なメカニズムを設
けることが必要とされ、あるいは4素子装置の場合は2
つの回転メカニズムが要求される。
回転可能な格子の必要を避けるための1つの方法は文献
(‘分散空洞内に傾斜屈折ファイバセグメントを有する
GaAsレーザの波長同調および安定のための提案’、J.C.
Vanderleeden Opto-electronics、第6巻、no.6、197
4、pp443-449)に開示されている。1/4ピッチ傾斜屈折
レンズ(以下GRINという)はその中心光軸に対して直角
な格子を一端に取付けられた。レーザダイオードはレン
ズの他端と接触して位置しており、レーザダイオードか
らの光が要求された選択的フィードバックを提供する角
度で回折格子上に衝突するように光軸から横にオフセッ
トされている。
この装置は、レーザダイオードからの光が所定の角度で
回折格子に衝突させるためにはレーザダイオードの位置
をレンズの焦点平面において中心光軸から離れた位置に
設定しなければならない。しかしながら、レンズの受光
立体角はレーザダイオードの位置と中心光軸との間の距
離が増加するにしたがって小さくなり、レンズの周辺に
位置の近いf値によってレーザ光の損失が増加する欠点
があることが認められた。また、回折格子の照明される
面積が減少するために、分解能が低下する欠点も生じ
る。さらに、レンズの収差はレーザダイオードの位置が
周辺に近付くにしたがって増加する。
本発明の目駅は、整列を必要とする部品の数を最小限に
し、光源であるレーザをコリメータの中心光軸付近に設
置して前記のような欠点を除去し、しかも、簡単な構成
で同調を可能にした共振空洞を有する光共振装置を提供
することである。
この目的は、本発明の光共振装置によって達成される。
本発明は、レーザと、中心光軸を有するコリメータと、
中心光軸に対して一定の角度で中心光軸に関して固定さ
れた位置に設置された格子とを具備している外部共振空
洞を有する同調可能な光共振装置において、レーザは実
質的に中心光軸上に配置され、格子の中心光軸に対する
一定した角度は、実質的に中心光軸上に配置されたレー
ザからのコリメートされた光の格子上に入射する角度が
予め定められた波長の共振が生じるような垂直とは異な
った角度に設定され、実質的に中心光軸上にレーザを支
持し、中心光軸に関して横方向に変位させて装置を同調
させる支持手段を具備していることを特徴とする。
本発明を以下の添付図面を参照して例によって説明す
る。
第1図は回転可能な格子と回転可能な同調板とを具備す
る従来技術の装置の概略図である。
第2図はGRINレンズおよびオフセットレーザダイオード
を用いる従来技術の装置の概略図である。
第3図は本発明に従った同調可能なレーザ共振装置の概
略図である。
第1図はコリメートレンズ2の中心光軸Aの中心に置か
れた、レーザを含む外部空洞レーザと、路長調節のため
の同調板3および格子4の4素子の従来技術装置を示
す。格子4および同調板5は、微同調および粗同調に影
響するためこれらの素子の回転に依存しないことの必要
のため、各々回転可能な支持部5および6に独立して各
々取付けられる必要がある。例示的な光線R1およびR2
光学システムを通る周辺光線を示している。
第2図を参照すると、反射側の端部9に格子10に付けら
れている中心光軸Bを有するGRINレンズ8の端部7と接
触するレーザダイオード1を含む既知の外部空洞レーザ
のもう1つのタイプを示す。レーザダイオード1は、レ
ーザダイオード1からの光が周辺光線R3とR4によって説
明されるような要求される同調された周波数に対応する
角度αで格子9上て衝突するようにコリメートされるよ
うに中心光軸Bから予め決められた距離で横にオフセッ
トされる。レーザ空洞はこの設計オフセットについてレ
ーザダイオード1の横方向変異によってある程度までこ
の周波数の付近で同調されることができる。
第3図を参照すると、本発明に従った外部空洞レーザが
示されている。コリメータを構成するCRINレンズ11は中
心光軸Cに対して直角な端部12および13を有する。レン
ズ11は完全な1/4ピッチ以下である。
レーザダイオード14は中心軸C付近(理想的には軸上)
で端部12から短い距離で支持部15上に取付けられ、この
支持体15は各々矢印XおよびYで示されるように、軸C
に関して平行および横方向に独立して動くことができ
る。
アセンブリ18を形成するためレンズ11の端部13へ付けら
れたプリズム16はレンズ11からコリメートされた光に対
して角度βでプリズム表面上で形成された格子17を提供
するため内角βを有する。角度βは、例示された周辺光
線R5とR6によって示されるように、ダイオード1である
レーザが中心軸C上にあるとき、レンズ11から出てくる
コリメートされた光が軸Cに平行で格子角度βによって
決定された設計周波数でフィードバックを与えるように
選択される。レーザダイオード14は、光が軸Cに関して
格子17を回転する必要を伴わずに格子17上に衝突する光
の角度を変える中心軸Cについて横の動きによて粗同調
されることができる。第2図の従来技術の装置と対照的
に、レーザダイオード14は中心軸C上に、あるいはその
近くに置かれ、そのためレーザダイオードをレンズ軸か
ら充分離れた距離で置かれなければならない必要性によ
って引起こされた上述されたこのような装置の欠点をか
なり克服することができる。
格子を回転する必要が取除かれたので、外部空洞レーザ
の格子およびコリメートレンズは、最初にほとんど整列
状態に維持される2つの素子、即ちレーザダイオード1
とレンズ格子組立体18を残して第3図に示されるような
単独の剛固な組立体へ統合され、それは第3図の実施例
において他方の剛固な組立体がこれらの素子を結合する
ため用いられても良いけれどもGRINレンズ11およびプリ
ズム16を含む。
レンズ11の長さは、空洞長を変えるためGRINレンズへ向
けての、およびレンズからの組立体18およびレーザ14の
相対的な縦の動きによってレーザ空洞の微同調を許容す
るため1/4ピッチ以下であるように配置される。レンズ
は軸Cに対して平行な動きによって微同調を許容するた
め1/4ピッチの任意の奇数の倍数以下である。単独支持
部上に取付けられたピエゾ電気装置が備えられることは
縦および横の移動のためには特に好ましいが、しかしそ
れらは共通支持部に関して異なる素子に対して完全に独
立してあるいは固定されても良い。部品の関連する動き
を与えるための機械的、あるいは電気的または熱的手段
が容易に計画されることができる。
いくつかの例において、特にもし球形レンズが用いられ
るなら、あるいはレーザへ付けられるレンズのため相互
結合を与えるためジグまたはフレーム中にレンズおよび
格子を取付けることが望ましい。
特に小型装置はレンズおよび格子のため例えば結合され
たレンズおよびプリズム格子のように統合的に製造され
る。
上述されたような長い外部空洞レーザは半導体レーザの
出力を100kHzの程度のライン幅で同調させることがわか
った。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 Opto−Electronics,V ol.6 No.6(1974)p.443−449

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザと、中心光軸を有するコリメータ
    と、中心光軸に対して一定の角度で中心光軸に関して固
    定された位置に設置された格子とを具備している外部共
    振空洞を有する同調可能な光共振装置において、 前記レーザは実質的に前記中心光軸上に配置され、 前記格子の中心光軸に対する一定した角度は、実質的に
    前記中心光軸上に配置されたレーザからのコリメートさ
    れた光の前記格子上に入射する角度が予め定められた波
    長の共振が生じるような垂直とは異なった角度に設定さ
    れ、 実質的に中心光軸上に前記レーザを支持し、前記中心光
    軸に関して横方向に変位させて装置を同調させる支持手
    段を具備していることを特徴とする同調可能な光共振装
    置。
  2. 【請求項2】前記支持手段が格子に関して縦方向に前記
    レーザを変位可能に構成されている請求項1記載の装
    置。
  3. 【請求項3】前記コリメータがGRINレンズを具備してい
    る請求項1または2記載の装置。
  4. 【請求項4】前記レンズがnを奇数としてn/4ピッチよ
    り短い請求項3記載の装置。
  5. 【請求項5】前記格子がコリメータに強固に固定されて
    いる請求項1乃至4のいずれか1項記載の装置。
  6. 【請求項6】格子およびコリメータが一体的に形成され
    ている請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】格子がプリズム格子を含む請求項1乃至6
    のいずれか1項記載の装置。
  8. 【請求項8】レーザとコリメータとの相対運動がピエゾ
    電気手段によって与えられる請求項1乃至7のいずれか
    1項記載の装置。
  9. 【請求項9】レーザが半導体レーザである請求項1乃至
    8のいずれか1項記載の装置。
JP62506796A 1986-11-10 1986-11-06 光共振装置 Expired - Lifetime JPH0712105B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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GB868626787A GB8626787D0 (en) 1986-11-10 1986-11-10 Optical tuning device
GB8626787 1986-11-10
PCT/GB1987/000788 WO1988003723A1 (en) 1986-11-10 1987-11-06 An optical resonant device

Publications (2)

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JPH01501827A JPH01501827A (ja) 1989-06-22
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EP (1) EP0268411B1 (ja)
JP (1) JPH0712105B2 (ja)
AT (1) ATE100642T1 (ja)
CA (1) CA1303710C (ja)
DE (1) DE3788850T2 (ja)
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GB (1) GB8626787D0 (ja)
WO (1) WO1988003723A1 (ja)

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