JPH09246645A - レーザからの光の発生方法 - Google Patents
レーザからの光の発生方法Info
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- JPH09246645A JPH09246645A JP9011029A JP1102997A JPH09246645A JP H09246645 A JPH09246645 A JP H09246645A JP 9011029 A JP9011029 A JP 9011029A JP 1102997 A JP1102997 A JP 1102997A JP H09246645 A JPH09246645 A JP H09246645A
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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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
- H01S3/0823—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
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-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/146—External cavity lasers using a fiber as external cavity
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- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
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- Lasers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザの安定性を高める方法及び装置を提供
する。 【解決手段】 前記課題は、ファイバ格子を使用するレ
ーザのＬ対Ｉ曲線の変動を低下させる方法により解決さ
れる。ファイバ格子のスペクトル幅はレーザ共振器のフ
ァブリ・ペロー間隔よりも大きくされている。その結
果、レーザ機能（例えば、レーザ駆動電流、レーザ老
化、温度変化又は機械的応力）によりレーザが調波間を
移動するに応じて、ファイバ格子は、その大きなスペク
トル幅により、線形的に対応することができる。
する。 【解決手段】 前記課題は、ファイバ格子を使用するレ
ーザのＬ対Ｉ曲線の変動を低下させる方法により解決さ
れる。ファイバ格子のスペクトル幅はレーザ共振器のフ
ァブリ・ペロー間隔よりも大きくされている。その結
果、レーザ機能（例えば、レーザ駆動電流、レーザ老
化、温度変化又は機械的応力）によりレーザが調波間を
移動するに応じて、ファイバ格子は、その大きなスペク
トル幅により、線形的に対応することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザに関する。更
に詳細には、本発明はレーザの不安定性を改善する方法
及び装置に関する。
に詳細には、本発明はレーザの不安定性を改善する方法
及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在のレーザ技術では、材料（例えば、
半導体類、ガス、固体材料類）は、２つの正確に光軸合
わせされた光ミラー間に配置される。一方のミラーの反
射率はほぼ１００％（例えば、９５％）であり、他方の
ミラーの反射率は僅少（例えば、１％又は５％）であ
る。２枚のミラー間に配置された材料の電子を励起する
ために、外部ソース（例えば、初期電流）が使用され
る。２枚のミラー及び該ミラー間に配置された材料は、
光を前後に跳ね返らせる共振器を形成する。光が前後に
跳ね返るにつれて、同じ光軸方向に移動する光が、レー
ザ光として共振器から放出される。
半導体類、ガス、固体材料類）は、２つの正確に光軸合
わせされた光ミラー間に配置される。一方のミラーの反
射率はほぼ１００％（例えば、９５％）であり、他方の
ミラーの反射率は僅少（例えば、１％又は５％）であ
る。２枚のミラー間に配置された材料の電子を励起する
ために、外部ソース（例えば、初期電流）が使用され
る。２枚のミラー及び該ミラー間に配置された材料は、
光を前後に跳ね返らせる共振器を形成する。光が前後に
跳ね返るにつれて、同じ光軸方向に移動する光が、レー
ザ光として共振器から放出される。
【０００３】反射ミラー間の材料が半導体材料である場
合、大部分の非励起電子は価電子帯と呼ばれる領域内に
存在する。価電子帯は低エネルギー準位である。電子が
励起されるにつれて、電子は、半導体のバンドギャップ
（禁制帯）と呼ばれる領域から、伝導帯と呼ばれる領域
にジャンプする。伝導帯は高エネルギー準位である。伝
導帯において、電子は励起状態となる。
合、大部分の非励起電子は価電子帯と呼ばれる領域内に
存在する。価電子帯は低エネルギー準位である。電子が
励起されるにつれて、電子は、半導体のバンドギャップ
（禁制帯）と呼ばれる領域から、伝導帯と呼ばれる領域
にジャンプする。伝導帯は高エネルギー準位である。伝
導帯において、電子は励起状態となる。
【０００４】レーザ光が共振器から放出される時、大部
分の電子は伝導帯内に存在する。レーザ光を共振器から
放出させるためには、十分な量の電子を価電子帯から伝
導帯に移動させなければならない。価電子帯内よりも伝
導帯内の電子の密度が高い状態は、反転分布状態と呼ば
れる。
分の電子は伝導帯内に存在する。レーザ光を共振器から
放出させるためには、十分な量の電子を価電子帯から伝
導帯に移動させなければならない。価電子帯内よりも伝
導帯内の電子の密度が高い状態は、反転分布状態と呼ば
れる。
【０００５】共振器内の光のエネルギーは、波長又は周
波数により記述することができる。関係式、λｘＥ＝ｈ
ｃはエネルギー、波長及び周波数間の関係を定義する。
前記関係式において、Ｅはエネルギー、λは波長、ｈは
プランク定数、ｃは真空内における光速である。しか
し、レーザ材料として半導体が使用される場合、光速
は、半導体材料内の光の速度に変化される。従って、半
導体が使用される場合、レーザは真空中の光速対半導体
材料中の光速の比率により特徴付けられる。この特徴
は、材料の屈折率と呼ばれている。
波数により記述することができる。関係式、λｘＥ＝ｈ
ｃはエネルギー、波長及び周波数間の関係を定義する。
前記関係式において、Ｅはエネルギー、λは波長、ｈは
プランク定数、ｃは真空内における光速である。しか
し、レーザ材料として半導体が使用される場合、光速
は、半導体材料内の光の速度に変化される。従って、半
導体が使用される場合、レーザは真空中の光速対半導体
材料中の光速の比率により特徴付けられる。この特徴
は、材料の屈折率と呼ばれている。
【０００６】様々な波長の光が共振器内で共振するにつ
れて、様々の波長の光が様々な周波数で共振する。光は
広い範囲の周波数又は調波の全域にわたって共振する。
大抵のレーザは主周波数を有するが、代表的なレーザ共
振器は主周波数の副周波数又は調波も有する。このよう
な調波はファブリ・ペロー（ＦＰ）モードと呼ばれる。
れて、様々の波長の光が様々な周波数で共振する。光は
広い範囲の周波数又は調波の全域にわたって共振する。
大抵のレーザは主周波数を有するが、代表的なレーザ共
振器は主周波数の副周波数又は調波も有する。このよう
な調波はファブリ・ペロー（ＦＰ）モードと呼ばれる。
【０００７】図１は、ｙ軸のレーザ利得対ｘ軸のレーザ
波長の関係を示すグラフ図である。図１には、主周波数
２と調波４が図示されている。主周波数２と調波４のピ
ークは利得曲線６を画成する。レーザの２つの周波数間
の間隔はファブリ・ペロー間隔８である。レーザは通
常、一つの主周波数（例えば、主周波数２）で動作す
る。しかし、動作条件（例えば、レーザ駆動電流、温
度、外部反射）を選択することにより、レーザを主周波
数から或る調波周波数４に切り替えることができる。モ
ード間の切り替え（モードジャンプと呼ばれる）はレー
ザを不安定にする。
波長の関係を示すグラフ図である。図１には、主周波数
２と調波４が図示されている。主周波数２と調波４のピ
ークは利得曲線６を画成する。レーザの２つの周波数間
の間隔はファブリ・ペロー間隔８である。レーザは通
常、一つの主周波数（例えば、主周波数２）で動作す
る。しかし、動作条件（例えば、レーザ駆動電流、温
度、外部反射）を選択することにより、レーザを主周波
数から或る調波周波数４に切り替えることができる。モ
ード間の切り替え（モードジャンプと呼ばれる）はレー
ザを不安定にする。
【０００８】主周波数の安定性はレーザ材料及びレーザ
共振器へ戻るレーザ光の外部反射に左右される。格子の
無いレーザでは、共振器に戻る出力レーザ光の極く僅か
な反射でさえもレーザを不安定にする。（S.Y.Huang, "
Optical-feedback-induced degradations of the spect
rum and the kink current of 980-nm pump lasers",CL
EO'95 Technical Digest, pp.76-77, Baltimore, May 1
995参照）
共振器へ戻るレーザ光の外部反射に左右される。格子の
無いレーザでは、共振器に戻る出力レーザ光の極く僅か
な反射でさえもレーザを不安定にする。（S.Y.Huang, "
Optical-feedback-induced degradations of the spect
rum and the kink current of 980-nm pump lasers",CL
EO'95 Technical Digest, pp.76-77, Baltimore, May 1
995参照）
【０００９】その結果、反射によるレーザの不安定性を
処理するために、幾つかの技術が開発された。或る技術
では、ファイバ格子と呼ばれるデバイスを使用する。フ
ァイバ格子はレーザの出力光ストリーム内に配置され、
レーザ共振器に戻る主周波数のレーザ光を可干渉的に反
射する。従って、格子は主周波数のレーザ光を強め、そ
れにより、不安定性が低下される。
処理するために、幾つかの技術が開発された。或る技術
では、ファイバ格子と呼ばれるデバイスを使用する。フ
ァイバ格子はレーザの出力光ストリーム内に配置され、
レーザ共振器に戻る主周波数のレーザ光を可干渉的に反
射する。従って、格子は主周波数のレーザ光を強め、そ
れにより、不安定性が低下される。
【００１０】通常、９８０ｎｍポンプレーザのような特
定の波長を有するレーザでは、ファイバ格子は、格子が
９８０ｎｍの波長の調波を強め、その他の調波を抑える
ように、設計されている。従って、ファイバ格子が反射
する波長は、通常、９８０ｎｍ周辺に集中する。大抵の
ファイバ格子は通常、レーザの特定の主周波数を処理す
るように設計されている。
定の波長を有するレーザでは、ファイバ格子は、格子が
９８０ｎｍの波長の調波を強め、その他の調波を抑える
ように、設計されている。従って、ファイバ格子が反射
する波長は、通常、９８０ｎｍ周辺に集中する。大抵の
ファイバ格子は通常、レーザの特定の主周波数を処理す
るように設計されている。
【００１１】従って、大抵のファイバ格子の帯域幅は狭
い。代表的なファイバ格子について、格子の反射率（格
子の光を反射する能力）を波長の関数としてプロットす
ると、図２に示されるようなガウス曲線が得られる。図
２において、ｘ軸はファイバ格子を通り抜ける波長を示
し、ｙ軸はこの波長におけるファイバ格子の反射率を示
す。
い。代表的なファイバ格子について、格子の反射率（格
子の光を反射する能力）を波長の関数としてプロットす
ると、図２に示されるようなガウス曲線が得られる。図
２において、ｘ軸はファイバ格子を通り抜ける波長を示
し、ｙ軸はこの波長におけるファイバ格子の反射率を示
す。
【００１２】更に、ライン１０はファイバ格子のスペク
トル幅の半値全幅（ＦＷＨＭ）を示す。スペクトル幅
は、ファイバ格子が反射することができる光の波長範囲
を示す。ＦＷＨＭはファイバ格子の尺度であり、反射率
が５０％以下に低下する際の波長に対する、立ち上がり
パルスがピーク反射率の５０％を超える際の波長として
定義される。
トル幅の半値全幅（ＦＷＨＭ）を示す。スペクトル幅
は、ファイバ格子が反射することができる光の波長範囲
を示す。ＦＷＨＭはファイバ格子の尺度であり、反射率
が５０％以下に低下する際の波長に対する、立ち上がり
パルスがピーク反射率の５０％を超える際の波長として
定義される。
【００１３】ファイバ格子はレーザ（例えば、半導体レ
ーザ）と併用される。半導体レーザは活性材料を有す
る。この活性材料の屈折率は温度の関数である。レーザ
を安定化させるためには、レーザの老化、周囲温度変化
及び機械的応力に対して、レーザを一定に維持しなけれ
ばならない。従って、レーザの安定性を維持するため
に、半導体レーザではしばしばフィードバックループが
使用される。
ーザ）と併用される。半導体レーザは活性材料を有す
る。この活性材料の屈折率は温度の関数である。レーザ
を安定化させるためには、レーザの老化、周囲温度変化
及び機械的応力に対して、レーザを一定に維持しなけれ
ばならない。従って、レーザの安定性を維持するため
に、半導体レーザではしばしばフィードバックループが
使用される。
【００１４】初期電流は初期エネルギーを供給する。こ
の初期エネルギーは電子及びホール（正孔）を伝導帯及
び価電子帯にそれぞれ注入させ、反転分布状態を生成さ
せる。或るレーザでは、フィードバックループは、レー
ザの後部から放出する少量の光出力を検出する検出器
（例えば、リアモニタ）を使用し、そして、この出力を
初期電流に返送供給することにより達成される。その結
果、レーザの前部において、一定の出力が維持される。
の初期エネルギーは電子及びホール（正孔）を伝導帯及
び価電子帯にそれぞれ注入させ、反転分布状態を生成さ
せる。或るレーザでは、フィードバックループは、レー
ザの後部から放出する少量の光出力を検出する検出器
（例えば、リアモニタ）を使用し、そして、この出力を
初期電流に返送供給することにより達成される。その結
果、レーザの前部において、一定の出力が維持される。
【００１５】このフィードバック制御メカニズムを作用
させるために、後部出力は或る電流範囲に関して線形で
なければならない。しかし、電流が半導体レーザに注入
されると、電力の一部は熱に変換され、その結果、レー
ザ材料の温度が上昇する。半導体材料の温度が上昇する
につれて、この材料の屈折率が変化する。半導体材料の
屈折率の変化は結果的に、レーザの主調波周波数を変化
させる。従って、レーザに供給される電流が増大するに
つれて、主調波は変化する。
させるために、後部出力は或る電流範囲に関して線形で
なければならない。しかし、電流が半導体レーザに注入
されると、電力の一部は熱に変換され、その結果、レー
ザ材料の温度が上昇する。半導体材料の温度が上昇する
につれて、この材料の屈折率が変化する。半導体材料の
屈折率の変化は結果的に、レーザの主調波周波数を変化
させる。従って、レーザに供給される電流が増大するに
つれて、主調波は変化する。
【００１６】ファイバ格子が半導体レーザで使用され、
そして、主周波数が格子モードと一致する場合、出力は
増大する。また、主調波が格子モードから離れる場合、
出力は減少する。主調波モード間のこのスイッチング現
象は前記のモードジャンプに対応する。ファイバ光出力
（Ｌ）と後部モニタ電流（Ｉbd）をレーザ電流（Ｉ）の
関数としてプロットすると、モードジャンプは、図３の
Ｌ対Ｉ曲線１０及びＩbd対Ｉ曲線２０における波動とし
て表される。Ｌ対Ｉ曲線１０及びＩbd対Ｉ曲線２０の両
方の波動量を減らすことによりレーザを安定させること
が好ましい。
そして、主周波数が格子モードと一致する場合、出力は
増大する。また、主調波が格子モードから離れる場合、
出力は減少する。主調波モード間のこのスイッチング現
象は前記のモードジャンプに対応する。ファイバ光出力
（Ｌ）と後部モニタ電流（Ｉbd）をレーザ電流（Ｉ）の
関数としてプロットすると、モードジャンプは、図３の
Ｌ対Ｉ曲線１０及びＩbd対Ｉ曲線２０における波動とし
て表される。Ｌ対Ｉ曲線１０及びＩbd対Ｉ曲線２０の両
方の波動量を減らすことによりレーザを安定させること
が好ましい。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、レーザの安定性を高める方法及び装置を提供するこ
とである。
は、レーザの安定性を高める方法及び装置を提供するこ
とである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】半導体レーザと、このレ
ーザを安定化させるファイバ格子との間の配置を画定す
ることにより、Ｌ対Ｉ曲線及びＩbd対Ｉ曲線の波動量を
減少させる。特に、レーザのＦＰ間隔よりも約２倍〜約
４倍大きいスペクトル幅を有する格子が画定されると、
レーザ出力に一つの主調波だけが存在する。
ーザを安定化させるファイバ格子との間の配置を画定す
ることにより、Ｌ対Ｉ曲線及びＩbd対Ｉ曲線の波動量を
減少させる。特に、レーザのＦＰ間隔よりも約２倍〜約
４倍大きいスペクトル幅を有する格子が画定されると、
レーザ出力に一つの主調波だけが存在する。
【００１９】または、一つの主モードから次の主モード
へ遷移する間、レーザの駆動電流が増大しているとき、
前部及び後部出力は線形である。格子をレーザ出力に結
合させ直線状のＬ対Ｉ曲線を生成するために、ファイバ
格子の帯域幅を増大させることにより、波動を減少させ
る。本発明では、ファイバ格子のスペクトル幅の半値全
幅を、０．１７ｎｍのファブリ・ペロー間隔を有する９
８０ｎｍレーザについて、約０．４ｎｍ〜約０．６ｎｍ
の間に設定する。
へ遷移する間、レーザの駆動電流が増大しているとき、
前部及び後部出力は線形である。格子をレーザ出力に結
合させ直線状のＬ対Ｉ曲線を生成するために、ファイバ
格子の帯域幅を増大させることにより、波動を減少させ
る。本発明では、ファイバ格子のスペクトル幅の半値全
幅を、０．１７ｎｍのファブリ・ペロー間隔を有する９
８０ｎｍレーザについて、約０．４ｎｍ〜約０．６ｎｍ
の間に設定する。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明では、ファイバ格子のスペ
クトル幅はレーザ共振器のＦＰ間隔よりも大きくされて
いる。その結果、レーザ出力にモードジャンプが存在し
ても、レーザの調波はファイバ格子の帯域幅内に収ま
る。例えば、９８０ｎｍのポンプレーザでは、主周波数
又はモードは９８０ｎｍに集中される。主周波数の次の
調波は９８０．１７ｎｍで生じる。従って、このレーザ
のＦＰ間隔は０．１７ｎｍである。
クトル幅はレーザ共振器のＦＰ間隔よりも大きくされて
いる。その結果、レーザ出力にモードジャンプが存在し
ても、レーザの調波はファイバ格子の帯域幅内に収ま
る。例えば、９８０ｎｍのポンプレーザでは、主周波数
又はモードは９８０ｎｍに集中される。主周波数の次の
調波は９８０．１７ｎｍで生じる。従って、このレーザ
のＦＰ間隔は０．１７ｎｍである。
【００２１】ファイバ格子のスペクトル幅が０．１９ｎ
ｍ（ＦＰ間隔よりも０．０２ｎｍ大きい）にまで増大す
ると、図４に示される曲線が得られる。Ｌ対Ｉ曲線１０
及びＩbd対Ｉ曲線２０の両方の波動は減少する。ファイ
バ格子のスペクトル幅が０．５８ｎｍ（レーザ共振器の
ＦＰ間隔よりも０．４１ｎｍ大きい）にまで増大する
と、図５に示されるように、Ｌ対Ｉ曲線及びＩbd対Ｉ曲
線の波動は更に一層減少する。
ｍ（ＦＰ間隔よりも０．０２ｎｍ大きい）にまで増大す
ると、図４に示される曲線が得られる。Ｌ対Ｉ曲線１０
及びＩbd対Ｉ曲線２０の両方の波動は減少する。ファイ
バ格子のスペクトル幅が０．５８ｎｍ（レーザ共振器の
ＦＰ間隔よりも０．４１ｎｍ大きい）にまで増大する
と、図５に示されるように、Ｌ対Ｉ曲線及びＩbd対Ｉ曲
線の波動は更に一層減少する。
【００２２】容認可能と見做される、Ｌ対Ｉ曲線及びＩ
bd対Ｉ曲線の波動の減少量は、レーザが使用される特定
の用途に応じて変化する。しかし、多くの用途におい
て、Ｌ対Ｉ曲線及びＩbd対Ｉ曲線はできるだけ平滑であ
ることが必要である。例えば、本発明は光増幅器のポン
プ源としてレーザを使用する。従って、レーザのＦＰ間
隔の約３倍のスペクトル幅を有するファイバ格子が最も
望ましい。
bd対Ｉ曲線の波動の減少量は、レーザが使用される特定
の用途に応じて変化する。しかし、多くの用途におい
て、Ｌ対Ｉ曲線及びＩbd対Ｉ曲線はできるだけ平滑であ
ることが必要である。例えば、本発明は光増幅器のポン
プ源としてレーザを使用する。従って、レーザのＦＰ間
隔の約３倍のスペクトル幅を有するファイバ格子が最も
望ましい。
【００２３】なぜなら、レーザのＦＰ間隔の約３倍のス
ペクトル幅を有するファイバ格子は直線状のＬ対Ｉ曲線
及びＩbd対Ｉ曲線を生成するからである。最後に対照サ
ンプルを使用し、特定のＦＰ間隔及び所望の波動減少量
にとって必要なスペクトル幅の半値全幅を決定する。
ペクトル幅を有するファイバ格子は直線状のＬ対Ｉ曲線
及びＩbd対Ｉ曲線を生成するからである。最後に対照サ
ンプルを使用し、特定のＦＰ間隔及び所望の波動減少量
にとって必要なスペクトル幅の半値全幅を決定する。
【００２４】Ｌ対Ｉ曲線及びＩbd対Ｉ曲線の波動の減少
は、レーザ共振器のＦＰ間隔よりも大きなスペクトル幅
を有するファイバ格子を使用することにより得られる。
その結果、ファイバ格子は、様々な調波のピーク間の遷
移（モードジャンプ）に対して線形的に適応することが
できる。換言すれば、或るモードのピークと別のモード
のピークとの間のレーザ遷移として、レーザ出力光はフ
ァイバ格子スペクトル幅の帯域幅内に依然として包容さ
れている。
は、レーザ共振器のＦＰ間隔よりも大きなスペクトル幅
を有するファイバ格子を使用することにより得られる。
その結果、ファイバ格子は、様々な調波のピーク間の遷
移（モードジャンプ）に対して線形的に適応することが
できる。換言すれば、或るモードのピークと別のモード
のピークとの間のレーザ遷移として、レーザ出力光はフ
ァイバ格子スペクトル幅の帯域幅内に依然として包容さ
れている。
【００２５】前記の格子形状（例えば、ファイバ格子の
スペクトル幅が＜０．０１ｎｍである形状）では、レー
ザが或る調波から別の調波に移動するにつれて、レーザ
は格子のスペクトル幅の外側に逸脱してしまうことがあ
る。その結果、ファイバ格子は光をレーザ共振器に向か
って不均一に反射する。
スペクトル幅が＜０．０１ｎｍである形状）では、レー
ザが或る調波から別の調波に移動するにつれて、レーザ
は格子のスペクトル幅の外側に逸脱してしまうことがあ
る。その結果、ファイバ格子は光をレーザ共振器に向か
って不均一に反射する。
【００２６】本発明の方法及び装置では、ファイバ格子
のスペクトル幅がＦＰ間隔よりも大きい場合、レーザ共
振器が或るモードから別のモードにジャンプするに応じ
て、モード間の遷移はファイバ格子の帯域幅内に依然と
して含まれる。従って、一定で均一な光出力フィードバ
ックがレーザ共振器に返送され、直線状のＬ対Ｉ曲線が
得られる。
のスペクトル幅がＦＰ間隔よりも大きい場合、レーザ共
振器が或るモードから別のモードにジャンプするに応じ
て、モード間の遷移はファイバ格子の帯域幅内に依然と
して含まれる。従って、一定で均一な光出力フィードバ
ックがレーザ共振器に返送され、直線状のＬ対Ｉ曲線が
得られる。
【００２７】図６は本発明で使用される装置の一例の概
要構成図である。本発明の目的のために、マルチモード
レーザのようなレーザはファブリ・ペローモードを発揮
しなければならない。図６において、半導体レーザチッ
プ１００はレーザキャリア１１０に実装されている。レ
ーザキャリア１１０は窒化アルミニウム又は酸化バリウ
ムから構成されている。
要構成図である。本発明の目的のために、マルチモード
レーザのようなレーザはファブリ・ペローモードを発揮
しなければならない。図６において、半導体レーザチッ
プ１００はレーザキャリア１１０に実装されている。レ
ーザキャリア１１０は窒化アルミニウム又は酸化バリウ
ムから構成されている。
【００２８】しかし、レーザキャリアの使用目的の一つ
はレーザからの熱を放散させることなので、高熱伝導率
を示す材料ならば全てレーザキャリアとして使用でき
る。更に、レーザキャリア１１０は、レーザチップと同
じ熱膨張率を有しなければならない。これにより、レー
ザチップに加わる熱膨張応力を低下させることができ
る。
はレーザからの熱を放散させることなので、高熱伝導率
を示す材料ならば全てレーザキャリアとして使用でき
る。更に、レーザキャリア１１０は、レーザチップと同
じ熱膨張率を有しなければならない。これにより、レー
ザチップに加わる熱膨張応力を低下させることができ
る。
【００２９】レーザキャリアはレーザチップ１００のビ
ヒクルサポートを提供し、ヒートシンクとしても機能す
る。レーザ１００からの前方発光はマイクロレンズ１４
０を通してシングルモードファイバ１５０に結合され
る。シングルモードファイバ１５０の終端には面取りさ
れたコネクタ１７０が配設されている。レーザ１００の
後方発光はホトダイオード１３０によりモニタされる。
ヒクルサポートを提供し、ヒートシンクとしても機能す
る。レーザ１００からの前方発光はマイクロレンズ１４
０を通してシングルモードファイバ１５０に結合され
る。シングルモードファイバ１５０の終端には面取りさ
れたコネクタ１７０が配設されている。レーザ１００の
後方発光はホトダイオード１３０によりモニタされる。
【００３０】レーザ１００、レーザキャリア１１０、ホ
トダイオード１３０及びマイクロレンズ１４０は全てレ
ーザモジュール１２０内に収容されている。レーザモジ
ュール１２０のサイズは高さ０．３インチ（７．３ｍ
ｍ）、長さ１インチ（２４．５ｍｍ）、幅０．５インチ
（１２．３ｍｍ）である。
トダイオード１３０及びマイクロレンズ１４０は全てレ
ーザモジュール１２０内に収容されている。レーザモジ
ュール１２０のサイズは高さ０．３インチ（７．３ｍ
ｍ）、長さ１インチ（２４．５ｍｍ）、幅０．５インチ
（１２．３ｍｍ）である。
【００３１】長さが約１ｃｍのファーストオーダーファ
イバ格子はレーザチップ１００から約５インチ〜４０イ
ンチ（１２．３ｃｍ〜１０１ｃｍ）離されて配置されて
いる。しかし、ファイバの屈折率変化が小さい場合、長
い格子を使用すべきであり、反対に、ファイバの屈折率
が大きい場合、短い格子を使用する事ができる。例え
ば、ファイバ格子１６０のパラメータを下記の表１に要
約して示す。
イバ格子はレーザチップ１００から約５インチ〜４０イ
ンチ（１２．３ｃｍ〜１０１ｃｍ）離されて配置されて
いる。しかし、ファイバの屈折率変化が小さい場合、長
い格子を使用すべきであり、反対に、ファイバの屈折率
が大きい場合、短い格子を使用する事ができる。例え
ば、ファイバ格子１６０のパラメータを下記の表１に要
約して示す。
【００３２】
【００３３】前記の表１に示された特性を有する格子を
使用することにより、より一層安定な９８０ｎｍ半導体
レーザが得られる。図７は、本発明で使用されるレーザ
及び格子のフロントライト及びバックライト性能を示す
特性図である。図７において、ファイバ格子のスペクト
ル幅は、光出力２００（ＤＬ’／Ｌ’）における第１導
関数変化率の関数及びモニタ電流２１０（ＤＩbd／
Ｉbd）の変化率の関数としてプロットされている。
使用することにより、より一層安定な９８０ｎｍ半導体
レーザが得られる。図７は、本発明で使用されるレーザ
及び格子のフロントライト及びバックライト性能を示す
特性図である。図７において、ファイバ格子のスペクト
ル幅は、光出力２００（ＤＬ’／Ｌ’）における第１導
関数変化率の関数及びモニタ電流２１０（ＤＩbd／
Ｉbd）の変化率の関数としてプロットされている。
【００３４】図７から明らかなように、スペクトル幅が
増大するにつれて、光出力及びモニタ電流の変化率は減
少する。例えば、スペクトル幅が０ｎｍから０．２ｎｍ
にまで増大すると、フロントライト２００及びバックラ
イト２１０の両方とも劇的に減少する。スペクトル幅が
０．２ｎｍ〜０．６ｎｍの範囲内の場合、フロントライ
ト２００及びバックライト２１０の両方とも減少は緩慢
となる。
増大するにつれて、光出力及びモニタ電流の変化率は減
少する。例えば、スペクトル幅が０ｎｍから０．２ｎｍ
にまで増大すると、フロントライト２００及びバックラ
イト２１０の両方とも劇的に減少する。スペクトル幅が
０．２ｎｍ〜０．６ｎｍの範囲内の場合、フロントライ
ト２００及びバックライト２１０の両方とも減少は緩慢
となる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ共振器のＦＰ間隔よりも大きなスペクトル幅を有
するファイバ格子を使用することにより優れた安定性を
有するレーザが得られる。
レーザ共振器のＦＰ間隔よりも大きなスペクトル幅を有
するファイバ格子を使用することにより優れた安定性を
有するレーザが得られる。
【図１】利得対波長の関係を示す特性図である。
【図２】ファイバ格子の反射率曲線を示す特性図であ
る。
る。
【図３】スペクトル幅が０．０１ｎｍ未満の場合の、フ
ァイバ光出力対レーザ順方向電流の関係を示す特性図で
ある。
ァイバ光出力対レーザ順方向電流の関係を示す特性図で
ある。
【図４】スペクトル幅が０．１９ｎｍの場合の、ファイ
バ光出力対レーザ順方向電流の関係を示す特性図であ
る。
バ光出力対レーザ順方向電流の関係を示す特性図であ
る。
【図５】スペクトル幅が０．５８ｎｍの場合の、ファイ
バ光出力対レーザ順方向電流の関係を示す特性図であ
る。
バ光出力対レーザ順方向電流の関係を示す特性図であ
る。
【図６】本発明の装置の一例の概要構成図である。
【図７】ファイバ格子スペクトル幅の関数としての、フ
ロントライト及びバックライトの線形性を示す特性図で
ある。
ロントライト及びバックライトの線形性を示す特性図で
ある。
１００ 半導体レーザチップ １１０ レーザキャリア １２０ レーザモジュール １３０ ホトダイオード １４０ マイクロレンズ １５０ シングルモードファイバ １６０ ファイバ格子 １７０ 面取コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ.
Claims (11)
- 【請求項１】 レーザからファブリ・ペロー間隔の光を
発生するステップと、 前記光をファイバ格子で受光するステップとからなり、 前記格子は、前記ファブリ・ペロー間隔よりも約２倍〜
約４倍大きいスペクトル幅を有することを特徴とするレ
ーザからの光の発生方法。 - 【請求項２】 ファブリ・ペロー間隔の調波を含む光を
レーザから発生するステップと、 前記ファブリ・ペロー間隔よりも大きなスペクトル幅を
有する外部格子で前記光を受光するステップとからなる
ことを特徴とする外部格子を有するレーザからの光の発
生方法。 - 【請求項３】 前記外部格子は、前記レーザから約１
２．７ｃｍ〜約１０２ｃｍの間に配置される請求項２の
方法。 - 【請求項４】 前記格子はファーストオーダー格子であ
る請求項２の方法。 - 【請求項５】 前記格子の長さは、約１ｃｍである請求
項３の方法。 - 【請求項６】 前記レーザは、約０．１７ｎｍのファブ
リ・ペロー間隔を有する請求項２の方法。 - 【請求項７】 前記ファイバ格子の格子ピーク反射率
は、約１％〜約３％の範囲内である請求項６の方法。 - 【請求項８】 前記ファイバ格子の中心波長は、約９７
８ｎｍ〜９８２ｎｍの範囲内である請求項６の方法。 - 【請求項９】 前記ファイバ格子のスペクトル幅は、約
０．４ｎｍ〜約０．６ｎｍの範囲内である請求項６の方
法。 - 【請求項１０】 前記ファイバ格子の副モード抑制比
は、１０ｄＢ以上である請求項６の方法。 - 【請求項１１】 前記ファイバ格子の温度同調速度は、
約−０．０２ｎｍ／℃〜約０．０２ｎｍ／℃の範囲内で
ある請求項６の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US608874 | 1996-02-29 | ||
| US08/608,874 US5724377A (en) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | Method and apparatus for improving the instability of a laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246645A true JPH09246645A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3542694B2 JP3542694B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=24438418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01102997A Expired - Lifetime JP3542694B2 (ja) | 1996-02-29 | 1997-01-24 | レーザからの光の発生方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5724377A (ja) |
| EP (1) | EP0793314B1 (ja) |
| JP (1) | JP3542694B2 (ja) |
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| JP2000111764A (ja) * | 1998-09-30 | 2000-04-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光素子モジュール |
| JP2002118325A (ja) * | 2000-02-03 | 2002-04-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザモジュール、それを用いた励起光源装置 |
| US6707072B2 (en) | 2001-02-28 | 2004-03-16 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser module |
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| US6215809B1 (en) | 1996-03-25 | 2001-04-10 | Sdl, Inc. | Stabilization of laser sources with closely-coupled optical reflectors using an internal dither circuit |
| JP3120828B2 (ja) * | 1996-04-08 | 2000-12-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザモジュール |
| JP4063908B2 (ja) * | 1997-01-29 | 2008-03-19 | 富士通株式会社 | 光源装置、光増幅器及び光通信システム |
| US6330257B1 (en) * | 1998-08-06 | 2001-12-11 | Sdl, Inc. | Polarization-insensitive laser stabilization using multiple waveguide gratings |
| JP2937196B1 (ja) | 1998-08-27 | 1999-08-23 | 住友電気工業株式会社 | ファイバグレーティング半導体レーザ |
| US6243404B1 (en) | 1999-01-25 | 2001-06-05 | Lucent Technologies, Inc. | Laser module with adjustable operating temperature range |
| EP1069659A4 (en) | 1999-02-03 | 2003-03-05 | Furukawa Electric Co Ltd | SEMICONDUCTOR LASERS AND SEMICONDUCTOR LASER MODULES USING THEM |
| US6327402B1 (en) | 1999-02-04 | 2001-12-04 | Lucent Technologies, Inc. | Lightwave transmission system having wide pump wavebands |
| US6278721B1 (en) | 1999-03-03 | 2001-08-21 | Lucent Technologies, Inc. | Method for minimizing locking range variability of a laser module |
| US6810063B1 (en) | 1999-06-09 | 2004-10-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| JP2000353845A (ja) * | 1999-06-10 | 2000-12-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザモジュール |
| WO2001057976A1 (fr) * | 2000-02-03 | 2001-08-09 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Module laser a semiconducteur et source lumineuse de pompage utilisant ledit module |
| US6614822B2 (en) | 2000-02-03 | 2003-09-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| US6870871B2 (en) | 2000-02-03 | 2005-03-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser devices, and semiconductor laser modules and optical communication systems using the same |
| JP2001251014A (ja) | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | レーザダイオードモジュール |
| JP2002111135A (ja) | 2000-10-02 | 2002-04-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子、それを用いた光ファイバ増幅器用励起光源 |
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| EP3206830B1 (de) * | 2014-10-13 | 2019-08-07 | Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG | Optische anordnung mit einer kopplungseinrichtung und einer faserlaseranordnung, sowie verfahren zum bearbeiten eines werkstücks unter verwendung einer solchen optischen anordnung |
| CN115201619B (zh) * | 2022-09-19 | 2023-02-03 | 武汉乾希科技有限公司 | 用于检测激光发射器稳定性的方法、设备和介质 |
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1996
- 1996-02-29 US US08/608,874 patent/US5724377A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-24 JP JP01102997A patent/JP3542694B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-18 EP EP97301021A patent/EP0793314B1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| US5724377A (en) | 1998-03-03 |
| EP0793314A1 (en) | 1997-09-03 |
| JP3542694B2 (ja) | 2004-07-14 |
| EP0793314B1 (en) | 2001-03-28 |
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