JPH07211977A - レーザー放射波長安定化方法と装置 - Google Patents
レーザー放射波長安定化方法と装置Info
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- JPH07211977A JPH07211977A JP6334229A JP33422994A JPH07211977A JP H07211977 A JPH07211977 A JP H07211977A JP 6334229 A JP6334229 A JP 6334229A JP 33422994 A JP33422994 A JP 33422994A JP H07211977 A JPH07211977 A JP H07211977A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
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- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー（１）の放射波長を気体の吸収線に
ロックすることにより安定化する方法及び装置の提供。 【構成】 レーザー（１）から放たれた放射は、その気
体を含む環境（セル）（７）を通り、ウエーブガイドの
外側を伝播する束の間の場を作り出す光ウエーブガイド
（６）に沿って検出器（８）に導かれる。
ロックすることにより安定化する方法及び装置の提供。 【構成】 レーザー（１）から放たれた放射は、その気
体を含む環境（セル）（７）を通り、ウエーブガイドの
外側を伝播する束の間の場を作り出す光ウエーブガイド
（６）に沿って検出器（８）に導かれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザーに関し、更に特
にレーザー放射波長の安定化法及び装置に関し、そのよ
うな安定化はその放射波長を気体の吸収線にロックする
ことにより得られる。好ましくは、独占的ではないが、
本発明は光通信システムでの光源として動作する半導体
レーザーの放射波長を安定化する為に使用できる。
にレーザー放射波長の安定化法及び装置に関し、そのよ
うな安定化はその放射波長を気体の吸収線にロックする
ことにより得られる。好ましくは、独占的ではないが、
本発明は光通信システムでの光源として動作する半導体
レーザーの放射波長を安定化する為に使用できる。
【０００２】
【従来の技術】レーザー放射波長は変動し、その結果レ
ーザーはそのような波長を安定化する制御回路に接続さ
れるということが知られている。ある用途では、安定化
は絶対的、即ち環境から独立していなければならず、そ
れゆえに、光源は短、長期の両方で全く安定しており、
放射波長の再現性が良い。そのような用途としては度量
衡学（周波数、長さなどの測定）、波長分割マルチプレ
クシング、光通信があり、この光通信においては、異な
る場所にある送信機を制御する為、若しくは様々なチャ
ンネルなどの間違いのない同定を確実に行う為に安定で
正確な波長基準が存在しなければならない。一般的に、
特に半導体レーザーの絶対的な安定化は、光源の放射波
長に近い吸収スペクトル線（典型的には光通信用途では
１．５mmの近辺）を有する気体の吸収線にレーザーの放
射波長をロックすることにより得られる。いくつかの技
術がそのロッキングのために提案されていて、２つの例
がバーチネット(F. Bertinetto) らによる論文”水素ア
イオダイドに対する１．５４mmＤＦＢレーザーダイオー
ドの放射周波数の安定化(Stabilization of the Emissi
on Frequency of 1 ．54 mm DFB Laser Diodes to Hydr
ogen Iodide)”、IEEEフォトニクステクノロジーレター
(Photonics Technology Letters)、第４巻、第４号、１
９９３年４月、及び”アンモニアの分子吸収線サイドに
安定化したレーザーダイオードの性能と限界(Performan
ce and Limitations of Laser Diodes Stabilized to t
he Sidesof Molecular Absorption Lines of Ammoni
a)”、レビューオブサイエンテフィクインスツルメント
(Review of Scientific Instruments)、６４（８）、１
９９３年８月に記載されており、夫々ピークに対するロ
ッキング及び使用された線のサイドに対するロッキング
についてのものである。
ーザーはそのような波長を安定化する制御回路に接続さ
れるということが知られている。ある用途では、安定化
は絶対的、即ち環境から独立していなければならず、そ
れゆえに、光源は短、長期の両方で全く安定しており、
放射波長の再現性が良い。そのような用途としては度量
衡学（周波数、長さなどの測定）、波長分割マルチプレ
クシング、光通信があり、この光通信においては、異な
る場所にある送信機を制御する為、若しくは様々なチャ
ンネルなどの間違いのない同定を確実に行う為に安定で
正確な波長基準が存在しなければならない。一般的に、
特に半導体レーザーの絶対的な安定化は、光源の放射波
長に近い吸収スペクトル線（典型的には光通信用途では
１．５mmの近辺）を有する気体の吸収線にレーザーの放
射波長をロックすることにより得られる。いくつかの技
術がそのロッキングのために提案されていて、２つの例
がバーチネット(F. Bertinetto) らによる論文”水素ア
イオダイドに対する１．５４mmＤＦＢレーザーダイオー
ドの放射周波数の安定化(Stabilization of the Emissi
on Frequency of 1 ．54 mm DFB Laser Diodes to Hydr
ogen Iodide)”、IEEEフォトニクステクノロジーレター
(Photonics Technology Letters)、第４巻、第４号、１
９９３年４月、及び”アンモニアの分子吸収線サイドに
安定化したレーザーダイオードの性能と限界(Performan
ce and Limitations of Laser Diodes Stabilized to t
he Sidesof Molecular Absorption Lines of Ammoni
a)”、レビューオブサイエンテフィクインスツルメント
(Review of Scientific Instruments)、６４（８）、１
９９３年８月に記載されており、夫々ピークに対するロ
ッキング及び使用された線のサイドに対するロッキング
についてのものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、どんな技術
が使われようと、レーザーから放たれる放射は適当に変
調され、気体を含むセル（環境）に送られ、出力放射が
検出され、線波長（従って公称の放射波長）に相対的な
実際のレーザー波長のシフトの符号と大きさを表わすエ
ラー信号がフィードバックループを通り検出信号から引
き出され、レーザー制御回路に送られる。光源からセル
への及びセルから検出器への放射の転送が自由空間で起
こる。既知の安定化システムの不便さは、多くの場合フ
ィードバックループの信号-ノイズ比が使用気体の制限
された吸収故に相対的に制限されることである。より大
きな吸収が長いセル又は多重通路セルを使用することに
より得られる。しかしながら、１０分の数センチメート
ルより長いセルを特に光ファイバーシステム分野の用途
で考えるのは全く実際的ではない。更に、光源と伝送線
であるファイバー間のウエーブガイド接続の為にレーザ
ーがファイバーピグテールと共に使用されるような用途
では、導かれた伝播光がアライメントの安定性や長い経
路にわたってのビームの発散などの起こりうる問題によ
り、気体と相互作用する放射を有するのを放棄しなけれ
ばならないというさらなる欠点がある。本発明の目的は
上記タイプの安定化法及び装置を提供することであり、
安定化すべき放射の自由空間伝播から生じる不便さが除
去される。
が使われようと、レーザーから放たれる放射は適当に変
調され、気体を含むセル（環境）に送られ、出力放射が
検出され、線波長（従って公称の放射波長）に相対的な
実際のレーザー波長のシフトの符号と大きさを表わすエ
ラー信号がフィードバックループを通り検出信号から引
き出され、レーザー制御回路に送られる。光源からセル
への及びセルから検出器への放射の転送が自由空間で起
こる。既知の安定化システムの不便さは、多くの場合フ
ィードバックループの信号-ノイズ比が使用気体の制限
された吸収故に相対的に制限されることである。より大
きな吸収が長いセル又は多重通路セルを使用することに
より得られる。しかしながら、１０分の数センチメート
ルより長いセルを特に光ファイバーシステム分野の用途
で考えるのは全く実際的ではない。更に、光源と伝送線
であるファイバー間のウエーブガイド接続の為にレーザ
ーがファイバーピグテールと共に使用されるような用途
では、導かれた伝播光がアライメントの安定性や長い経
路にわたってのビームの発散などの起こりうる問題によ
り、気体と相互作用する放射を有するのを放棄しなけれ
ばならないというさらなる欠点がある。本発明の目的は
上記タイプの安定化法及び装置を提供することであり、
安定化すべき放射の自由空間伝播から生じる不便さが除
去される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によると、安定化
される放射が光ウエーブガイドに沿って気体を含む環境
（セル）を移動してガイドされる間その気体と相互作用
する方法が示され、そのウエーブガイドはウエーブガイ
ドの外側を伝播する束の間の場を作り出すようなものに
なっている。本方法に用いられる装置は、セル出力に存
在する放射を検出し、その検出から得られる信号からエ
ラー信号を引き出す為の手段だけでなく、公称の光源波
長に近い波長の吸収線を有する気体を含むセル内にレー
ザーにより放たれた放射を送る為の手段を含み、該送り
手段は光ウエーブガイドを含み、このウエーブガイドは
一部がセルの内側に配置され、検出手段に接続され、そ
の周りを伝播して放射とセルに含まれる気体間の相互作
用を確かなものにする束の間の場を作り出すようなガイ
ド特性を有する。望ましくは、光ウエーブガイドはＤ形
ファイバーである。
される放射が光ウエーブガイドに沿って気体を含む環境
（セル）を移動してガイドされる間その気体と相互作用
する方法が示され、そのウエーブガイドはウエーブガイ
ドの外側を伝播する束の間の場を作り出すようなものに
なっている。本方法に用いられる装置は、セル出力に存
在する放射を検出し、その検出から得られる信号からエ
ラー信号を引き出す為の手段だけでなく、公称の光源波
長に近い波長の吸収線を有する気体を含むセル内にレー
ザーにより放たれた放射を送る為の手段を含み、該送り
手段は光ウエーブガイドを含み、このウエーブガイドは
一部がセルの内側に配置され、検出手段に接続され、そ
の周りを伝播して放射とセルに含まれる気体間の相互作
用を確かなものにする束の間の場を作り出すようなガイ
ド特性を有する。望ましくは、光ウエーブガイドはＤ形
ファイバーである。
【０００５】
【実施例】図１は上記ベルチネト(F. Bertinetto)の２
つの論文の最初の方に記載されているように安定化され
る光源からの信号が位相変調され、そのロッキングが吸
収線のピークに対してなされる、本発明による非制限的
な例の装置を示す。本発明は少なくとも使用される特別
なロッキング技術に依存しない。図中、実線は光ウエー
ブガイドを、細線は電気的接続を表わす。ここに与えら
れた、例えば既にファイバーピグテールに接続された半
導体レーザーのような光源１により放たれた信号はファ
イバースタブ２に送られる。パワースプリッター装置３
を通り、その信号は２つの部分に分けられ、一方の部分
は有益な信号で、もう一方は安定化の為に使用される。
後者の部分はジェネレータ５により供給される高周波信
号により駆動される光位相変調器４に送られる。位相変
調された信号は光源１の波長安定化の為に使用され得る
吸収線を有する気体の満ちたセル７の内側にその長さの
かなりの部分が通るファイバー６により集められる。
つの論文の最初の方に記載されているように安定化され
る光源からの信号が位相変調され、そのロッキングが吸
収線のピークに対してなされる、本発明による非制限的
な例の装置を示す。本発明は少なくとも使用される特別
なロッキング技術に依存しない。図中、実線は光ウエー
ブガイドを、細線は電気的接続を表わす。ここに与えら
れた、例えば既にファイバーピグテールに接続された半
導体レーザーのような光源１により放たれた信号はファ
イバースタブ２に送られる。パワースプリッター装置３
を通り、その信号は２つの部分に分けられ、一方の部分
は有益な信号で、もう一方は安定化の為に使用される。
後者の部分はジェネレータ５により供給される高周波信
号により駆動される光位相変調器４に送られる。位相変
調された信号は光源１の波長安定化の為に使用され得る
吸収線を有する気体の満ちたセル７の内側にその長さの
かなりの部分が通るファイバー６により集められる。
【０００６】ファイバー６は例えばエポキシ樹脂で密封
されたアパーチャーを通りセル７に入り若しくは出てい
く。セル７の外側で、ファイバー６が光検出器８上で終
端し、その出力はジェネレータ５からの信号を受けるミ
キサー９に接続される。ジェネレータ５とミキサー９の
間の位相シフト装置１０は変調信号とセル出力信号間の
正しい位相関係を設定する。ミキサー出力は大きさと符
号がレーザーの実際の放射波長と公称の波長間のシフト
に依存する信号であり、ループフィルター１１で適当に
濾過されたそのような信号はレーザー１（光源を示す同
じブロック内に集積化されている）の制御回路を駆動す
る。レーザーのタイプに依存して、フィルター１１の信
号出力はレーザー入射電流又は温度又はミラーの位置な
どを調節する。
されたアパーチャーを通りセル７に入り若しくは出てい
く。セル７の外側で、ファイバー６が光検出器８上で終
端し、その出力はジェネレータ５からの信号を受けるミ
キサー９に接続される。ジェネレータ５とミキサー９の
間の位相シフト装置１０は変調信号とセル出力信号間の
正しい位相関係を設定する。ミキサー出力は大きさと符
号がレーザーの実際の放射波長と公称の波長間のシフト
に依存する信号であり、ループフィルター１１で適当に
濾過されたそのような信号はレーザー１（光源を示す同
じブロック内に集積化されている）の制御回路を駆動す
る。レーザーのタイプに依存して、フィルター１１の信
号出力はレーザー入射電流又は温度又はミラーの位置な
どを調節する。
【０００７】ファイバー６は有利にはD 形ファイバーで
ある。D 形ファイバーはその名称を断面形状に由来す
る。図２から分かるように、ファイバーのクラッド１２
はプリフォームを同軸上に切断することにより得られる
平坦な部分を有し、そのコアーはその平坦な部分に非常
に接近している。電磁場はこのようにファイバーの周り
の環境を伝播するテール（束の間の場）を作り出し、こ
の環境はファイバー自身に沿って伝送される信号にこの
ように影響しうる。従って、このようなファイバーを使
用することにより、放射の伝播がセル内をガイドされる
にもかかわらず、吸収線をロックする要求により光源１
から放たれる放射とセル７に含まれる気体間の相互作用
が得られる。
ある。D 形ファイバーはその名称を断面形状に由来す
る。図２から分かるように、ファイバーのクラッド１２
はプリフォームを同軸上に切断することにより得られる
平坦な部分を有し、そのコアーはその平坦な部分に非常
に接近している。電磁場はこのようにファイバーの周り
の環境を伝播するテール（束の間の場）を作り出し、こ
の環境はファイバー自身に沿って伝送される信号にこの
ように影響しうる。従って、このようなファイバーを使
用することにより、放射の伝播がセル内をガイドされる
にもかかわらず、吸収線をロックする要求により光源１
から放たれる放射とセル７に含まれる気体間の相互作用
が得られる。
【０００８】
【発明の効果】ここに述べられたシステムは前述の不便
さを除去している。実際、相当長いファイバースタブが
縮小サイズのセル７の内側でさえ配置され得、その結
果、レーザー１により放たれた放射と制限された空間内
の気体間の相互作用の長い領域ができる。更に、有利な
ことに、安定化される放射が光源から検出器に向けてガ
イドされ、光学的誤アライメントは起こらず、装置の最
適な機械的安定性が得られる。上記記述は単に非制限的
例であり、変形と改良は可能であり、本発明の範囲内に
ある。
さを除去している。実際、相当長いファイバースタブが
縮小サイズのセル７の内側でさえ配置され得、その結
果、レーザー１により放たれた放射と制限された空間内
の気体間の相互作用の長い領域ができる。更に、有利な
ことに、安定化される放射が光源から検出器に向けてガ
イドされ、光学的誤アライメントは起こらず、装置の最
適な機械的安定性が得られる。上記記述は単に非制限的
例であり、変形と改良は可能であり、本発明の範囲内に
ある。
【図１】本発明による装置の概略図である。
【図２】断面内の場の振る舞いを示すＤ形ファイバーの
断面である。
断面である。
１ レーザー（光源） ２ ファイバースタブ ３ パワースプリッター装置 ４ 位相変調器 ５ 高周波発生器 ６ 光ウエーブガイド ７ セル（環境） ８ 検出器 ９ ミキサー １０ 位相シフト装置 １１ ループフィルター １２ クラッド １３ コア
Claims (4)
- 【請求項１】 気体の吸収線に対し波長をロックするこ
とによる、半導体レーザーの放射波長の絶対的な安定化
のための方法であって、レーザー（１）により放たれた
放射が光ウエーブガイド（６）に沿って導かれる間、気
体と相互作用し、その光ウエーブガイド（６）はその気
体を含む環境（７）を通過し且つウエーブガイド（６）
自身の外側を伝播する束の間の場を作り出すようなガイ
ド特性を有することを特徴とする該方法。 - 【請求項２】 ウエーブガイド（６）がＤ形ファイバー
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 セル（７）の出力での放射を検出し、そ
の検出から生じる信号からエラー信号を得るための手段
（８，９，１０，１１）だけでなく、公称の光源波長に
近い波長の吸収線を有する気体を含むセル（７）内にレ
ーザー（１）により放たれた放射を送るための手段
（２，３，４，５，６）を含む半導体レーザーの放射波
長の絶対的な安定化のための装置であって、前記送り手
段（２，３，４，５，６）は光ウエーブガイド（６）を
含み、このウエーブガイド（６）はその長さのかなりの
部分がセル（７）内を通り、検出手段（８）に接続さ
れ、放射とセル（７）に含まれる気体間の相互作用を確
実に引き起こす為に、ウエーブガイド自身の外側を伝播
する束の間の場を作り出すようなガイド特性を有するこ
とを特徴とする該安定化のための装置。 - 【請求項４】 前記ウエーブガイド（６）がＤ形ファイ
バーである請求項３に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITTO930954A IT1272077B (it) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | Procedimento e dispositivo per la stabilizzazione della lunghezza d'onda di emissione di un laser |
| IT93A000954 | 1993-12-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211977A true JPH07211977A (ja) | 1995-08-11 |
| JP2519672B2 JP2519672B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=11411936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6334229A Expired - Fee Related JP2519672B2 (ja) | 1993-12-16 | 1994-12-16 | レ―ザ―放射波長安定化方法と装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0660470B1 (ja) |
| JP (1) | JP2519672B2 (ja) |
| CA (1) | CA2138105C (ja) |
| DE (2) | DE660470T1 (ja) |
| IT (1) | IT1272077B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008251945A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 周波数安定化光源 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1310671B1 (it) * | 1999-08-05 | 2002-02-19 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento e dipositivo per la stabilizzazione della lunghezzad'onda di emissione di una sorgente laser. |
-
1993
- 1993-12-16 IT ITTO930954A patent/IT1272077B/it active IP Right Grant
-
1994
- 1994-12-14 CA CA002138105A patent/CA2138105C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-15 EP EP94119836A patent/EP0660470B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-15 DE DE0660470T patent/DE660470T1/de active Pending
- 1994-12-15 DE DE69402168T patent/DE69402168T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-16 JP JP6334229A patent/JP2519672B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008251945A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 周波数安定化光源 |
| JP4608512B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-01-12 | 日本電信電話株式会社 | 周波数安定化光源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0660470A1 (en) | 1995-06-28 |
| EP0660470B1 (en) | 1997-03-19 |
| DE69402168D1 (de) | 1997-04-24 |
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