JPH0810781B2 - 周波数安定化光源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光通信、光計測、光記録用の周波数安定化光
源に関する。

従来の技術 従来、半導体レーザの周波数安定化に回析格子を用い
た光帰還が行われてきたが、これらの回析格子として機
械刻線によるエシェレット格子が使用されてきた。この
エシェレット格子はその格子溝形状が鋸歯状をしてお
り、格子の傾きによって決まるブレーズ角とブレース波
長にたいして回析効率が高くなる。従って半導体レーザ
から出た光は、回析格子で効率良く反射されて再びもと
の半導体レーザと強く結合し、半導体レーザの発振モー
ドが単一化されて周波数が安定化される。発振波長は回
析格子と半導体レーザとの位置関係により幾何学的に決
定される。第４図に従来の実施例をしめす。半導体レー
ザ１より出た光は、レンズ２より平行光となりエシェレ
ット格子３に入射される。入射光はその波長に従い分散
され特定の波長のみが半導体レーザ１と結合し、その波
長で半導体レーザ１は発振する。特にエシェレット格子
３の溝面と入射及び回析光が鏡面反射の関係にあるとき
回析効率は高くなり、半導体レーザ１との結合が強くな
り発振が安定する。例えばエレクトロニクスレター（EL
ECTRONICS LETTER）21巻15号658ページ1985年。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記に述べた周波数安定化光源に用いるエシ
ェレット格子は主に機械刻線によって製作されるために
溝ピッチ誤差により発生するゴーストや迷光が発生し、
半導体レーザの波長を不安定にしたり、ノイズを発生さ
せたりする。また格子定数の設定もネジピッチで制約さ
れる。このためにレンズを含む光学系の設計に制約が生
じる。また機械刻線のエシェレット格子は製作に時間が
かかり、さらに刻線のためのルーリングエンジンは超精
密機械のために作成されたエシェレット格子は非常に高
価なものになるので従来のエシェレット格子を用いた周
波数安定化光源はコストが高くなる。エシェレット格子
を量産する方法にマスターの格子からレプリカをとる方
法があるが機械刻線のエシェレット格子の溝形状はルー
リングエンジンのカッターの歯先の形状や設定に依って
完全に鋸歯状にはならず、第５図に示すように先端部が
平になったり、ひげが生じたりする。このため、レプリ
ガをとって形状を転写すると、元のオリジナルとは特性
が異なったり、レプリカがとれない場合もある。

本発明は上記問題に鑑み、コストが安くノイズの低い
周波数安定化光源を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の周波数安定化光
源は使用波長λと格子間隔ｄの比が、0.7＜λ/d＜1.3の
範囲を有し、かつ、格子溝深さ2hと格子間隔ｄの比が0.
25＜2h/d＜0.6の先端突出形の溝形状を有する先端突出
形のフーリエ平面回析格子を用いて光帰還をおこなうも
のである。

作用 本発明は上記した構成によって、コストが安くノイズ
の低い周波数安定化光源を提供するものである。

実施例 以下、本発明の一実施例における周波数安定化光源に
ついて図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における周波数安定化光源
の構成図を示すものである。１は半導体レーザ、２はレ
ンズ、４は先端突出形のフーリエ平面回析格子、５は反
射防止膜である。半導体レーザ１よりでた光は、レンズ
２より平行光となり先端突出形のフーリエ平面回析格子
４に入射される。入射光はその波長に従い分散され特性
の波長のみが半導体レーザ１と結合し、その波長で半導
体レーザ１は発振する。

先端突出形のフーリエ平面回析格子の回析効率は入射
光の偏光方向及び格子定数ｄと波長λの比λ/dに依存す
る。その様子を第２図に示す。先端突出形のフーリエ平
面回析格子の溝方向と平行な方向に電気ベクトルを持つ
ものをＥ偏光、垂直なものをＨ偏光とする。Ｅ又はＨ偏
光に対して特定のλ/dで効率が高くなる。半導体レーザ
１の出力光の波長幅は数オングストロームしかないため
回析格子のｄを効率が高くなるように設定すれば回析光
強度が高くなり半導体レーザ１に強い光帰還がかけられ
る。半導体レーザ１の出力光はその接合面に対して水平
方向に偏光しているため、先端突出形のフーリエ平面回
析格子４の溝方向に対して半導体レーザ１の接合面を水
平または垂直に配置することでＥまたはＨ偏光状態で構
成することが容易にできる。ＥまたはＨ偏光状態での入
射光に対してλ/dが0.2＜λ/d＜1.7の範囲では特に回析
効率が高くなる。

先端突出形のフーリエ平面回析格子は単一波長の二光
束でフォトレジストを感光し、現像することで作成する
ことができる。また、先端突出形のフーリエ平面回析格
子はその形状が滑らかでかつ、対称であるため形状の転
写が行いやすく、オリジナルの溝構造がそのまま転写さ
れる。したがって転写されてできたレプリカは、元のオ
リジナルの先端突出形のフーリエ平面回析格子の特性を
そのまま有する。レプリカを作成することによって、同
一特性の先端突出形のフーリエ平面回析格子を簡単にか
つ大量に生産することができる。従って先端突出形のフ
ーリエ平面回析格子を用いてコストの安い周波数安定化
光源を構成することができる。また二光束干渉露光法に
よって作成された先端突出形のフーリエ平面回析格子は
機械刻線によるエシェレット格子にくらべピッチ誤差に
よるゴーストが少ないために、半導体レーザ１への光帰
還をおこなっても不安定な結合状態にならない利点を持
つ。

発明の効果 以上のように本発明は半導体レーザと使用波長λと格
子間隔ｄの比が、0.7＜λ/d＜1.3の範囲を有し、かつ、
格子溝深さ2hと格子間隔ｄの比が0.25＜2h/d＜0.6の先
端突出形の溝形状を有する先端突出形のフーリエ平面回
析格子によって、安価でかつノイズの少ない周波数安定
化光源を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における周波数安定化光
源の構成図、第２図は先端突出形のフーリエ平面回析格
子の偏光と効率を示したグラフ、第３図は先端突出形の
フーリエ平面回析格子の溝深さと効率の関係を示すグラ
フ、第４図は従来の実施例における周波数安定化光源の
構成図、第５図は機械刻線エシェレット格子の断面図で
ある。 １……半導体レーザ、２……レンズ、３……エシェレッ
ト格子、４……先端突出形のフーリエ平面回析格子、５
……反射防止膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西岡 稔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村瀬 宏一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−230074（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−143682（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】使用波長λと格子間隔ｄの比が、0.7＜λ/
   d＜1.3の範囲を有し、かつ、格子溝深さ2hと格子間隔ｄ
   の比が0.25＜2h/d＜0.6の先端突出形の溝形状を有する
   先端突出形のフーリエ平面回析格子と半導体レーザ素子
   からなることを特徴とする周波数安定化光源。
2. 【請求項２】半導体レーザに反射防止膜をつけた特許請
   求の範囲第（１）項記載の周波数安定化光源。