JPH11126943A - 外部共振器型光源 - Google Patents

外部共振器型光源

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JPH11126943A
JPH11126943A JP9290987A JP29098797A JPH11126943A JP H11126943 A JPH11126943 A JP H11126943A JP 9290987 A JP9290987 A JP 9290987A JP 29098797 A JP29098797 A JP 29098797A JP H11126943 A JPH11126943 A JP H11126943A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部共振器型光源として、不要な自然放出光
成分をカットした極めて波長純度の高い出力光を得る。 【解決手段】 発光素子１と、該発光素子１から出射し
た光を波長選択し、発光素子１に帰還させる波長選択素
子３と、を備えた外部共振器型光源である。発光素子１
と波長選択素子３との間に光分岐素子２を配置し、波長
選択素子３からの選択光４を光分岐素子２によって分岐
させ、該分岐させた一方の光４Ａを出力光として取り出
す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、波長選択素子を
備えた外部共振器型光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の外部共振器型光源の一例として、
外部共振器型半導体レーザ光源（以下、半導体レーザを
ＬＤと略称する）について、図５及び図６を参照しなが
ら説明する。図５は、従来技術における外部共振器型Ｌ
Ｄ光源の一構成例を示す図、図６は、図５の外部共振器
型ＬＤ光源の出力光のスペクトルを示す図である。
【０００３】図５の従来例において、２００はＬＤであ
り、２０１、２０２はＬＤの端面を表している。通常、
外部共振器型ＬＤ光源では、ＬＤ両端面でのファブリペ
ロ共振を避けるため、片方の端面２０１に反射防止膜が
施されている。この反射防止膜が施された端面２０１か
ら出射した光は、レンズ２１０により平行光にされてか
ら、波長選択素子である回折格子２２０に入射する。な
お、波長選択素子としては、バンドパスフィルタを用い
ることも可能である。そして、回折格子２２０によって
波長選択された光は、向きを１８０゜変えて進行し、レ
ンズ２１０によって集光されてから、ＬＤ２００に帰還
する。ここで、ＬＤ２００の端面２０２と回折格子２２
０とにより外部共振器が構成され、レーザ発振をする。
一方、反射防止膜の施されていない端面２０２から出射
した光は、レンズ２３０により平行光にされ、光アイソ
レータ２４０を通過し、レンズ２５０により集光され
て、光ファイバ２６０から出力光として取り出される。
この出力光の波長成分は、図６に示すように、回折格子
２２０において選択された単一の波長が支配的となる
が、この他にＬＤ２００自身から直接レンズ２３０側に
出射した広波長帯域の自然放出光も含まれることとな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記の外
部共振器型ＬＤ光源においては、出力光の中に、波長選
択素子で選択された波長のレーザ光と、発光素子からの
自然放出光とが含まれているため、光パワーメータと組
み合わせて各種光学フィルタ特性などを測定しようとし
た場合、正確な測定ができないという問題があった。特
に、ノッチ型フィルタにおいては、それが顕著であっ
た。こうした単一波長のレーザ光と広波長帯域の自然放
出光とのパワーの比は、一般的に、サイドモード抑圧比
と呼ばれ、上記従来例の場合には、それが４０ｄＢ程度
であった。
【０００５】そこで、この発明の目的は、選択した波長
以外の不要な自然放出光成分をカットした、極めて波長
純度の高い出力光を有する外部共振器型光源を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、発光素子と、該発光素子か
ら出射した光を波長選択し、前記発光素子に帰還させる
波長選択素子と、を備えた外部共振器型光源において、
前記発光素子と前記波長選択素子との間に光分岐素子を
配置し、前記波長選択素子からの選択光を前記光分岐素
子によって分岐させ、該分岐させた一方の光を出力光と
して取り出す構成とした。
【０００７】この請求項１記載の発明によれば、発光素
子と波長選択素子との間に光分岐素子を配置し、波長選
択素子からの選択光を光分岐素子によって分岐させ、該
分岐させた一方の光を出力光として取り出すことによ
り、出力光が、選択した波長以外の不要な自然放出光成
分をカットした、波長純度の高いものとなる。
【０００８】ここで、発光素子は、例えば、半導体レー
ザ、固体レーザ、液体レーザ、気体レーザなどが挙げら
れる。光分岐素子としては、無偏光ビームスプリッタな
どである。また、波長選択素子としては、フィルタ型、
回折格子型などが挙げられる。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の外
部共振器型光源であって、前記波長選択素子が、回折格
子からなる構成とした。
【００１０】この請求項２記載の発明によれば、波長選
択素子が、回折格子からなるため、回折格子に入射した
光は、回折格子において波長選択が行われ、特定の波長
の光だけが、光の向きを１８０゜変えて、光分岐素子へ
と入射する。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の外
部共振器型光源であって、前記波長選択素子が、バンド
パスフィルタと、該バンドパスフィルタを透過した選択
光を反射し、光の向きを１８０゜変えて再び前記バンド
パスフィルタへと入射させるミラーと、から構成されて
いる。
【００１２】この請求項３記載の発明によれば、波長選
択素子がバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタ
を透過した選択光を反射し、光の向きを１８０゜変えて
再びバンドパスフィルタへと入射させるミラーとから構
成されるため、発光素子よりバンドパスフィルタに入射
した光は、バンドパスフィルタを通過する過程で、波長
選択が行われ、特定の波長の光のみが透過する。また、
バンドパスフィルタを透過した特定の波長の光は、ミラ
ーにより反射され、光の向きを１８０゜変えて、光分岐
素子へと入射する。
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何
れかに記載の外部共振器型光源であって、前記波長選択
素子を任意の角度に回転させる回転機構を備えた構成と
した。
【００１４】この請求項４記載の発明によれば、波長選
択素子を任意の角度に回転させる回転機構を備えたた
め、波長選択素子を任意の角度に回転させることによ
り、その回転角に応じた任意の波長を選択することが可
能となる。
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項３記載の外
部共振器型光源であって、前記発光素子の光軸に対して
垂直方向に、前記波長選択素子を所定量移動させるスラ
イドステージを備えた構成とした。
【００１６】この請求項５記載の発明によれば、発光素
子の光軸に対して垂直方向に、波長選択素子を所定量移
動させるスライドステージを備えたため、波長選択素子
を所定量移動させることにより、その移動量に応じた任
意の波長を選択することが可能となる。
【００１７】請求項６記載の発明は、発光素子と、該発
光素子から出射した光を波長選択し、前記発光素子に帰
還させる回折格子と、を備えた外部共振器型光源におい
て、前記回折格子で波長選択された光を反射し、光の向
きを１８０゜変えて再び前記回折格子へ入射させるミラ
ーを設け、該ミラーが、角度の異なる少なくとも２以上
の反射面を備えた多面反射ミラーである構成とした。
【００１８】この請求項６記載の発明によれば、回折格
子で波長選択された光を反射し、光の向きを１８０゜変
えて再び回折格子へ入射させるミラーを設けたため、回
折格子で波長選択された光の一部は、発光素子へ帰還す
る。また、ミラーが、角度の異なる少なくとも２以上の
反射面を備えた多面反射ミラーであるため、回折格子で
波長選択された光の一部は、発光素子の光軸とは異なる
方向に進行する。従って、回折格子において波長選択さ
れた光がミラーによって分岐されるため、分岐された一
方の光を出力光として取り出すことができる。即ち、選
択した波長以外の不要な自然放出光成分をカットした、
極めて波長純度の高い出力光を得ることができる。
【００１９】請求項７記載の発明は、請求項１〜７の何
れかに記載の外部共振器型光源であって、前記発光素子
が、半導体レーザからなる構成とした。
【００２０】この請求項７記載の発明によれば、発光素
子が、半導体レーザからなるため、発光スペクトル幅が
狭く、出力光を高い精度でコリメートできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る外部共振器型
光源の実施の形態例について、図１〜図４の図面を参照
しながら説明する。
【００２２】［第１の実施の形態例］図１は、本発明を
適用した外部共振器型光源の第１の実施の形態例を示す
構成図である。この実施の形態例の外部共振器型光源
は、図１に示すように、発光素子１、該発光素子１から
出射した光を波長選択する波長選択素子３、該波長選択
素子３からの選択光４を出力光４Ａと帰還光４Ｂとに分
岐させる光分岐素子２等から構成されている。
【００２３】このように構成される外部共振器型光源に
おいて、発光素子２の一方の端面１ａより出射した光
は、光分岐素子２を介して波長選択素子３に入射する。
この波長選択素子３に入射した光は、波長選択されたの
ち、向きを１８０゜変えて進行し、光分岐素子２へと入
射する。そして、光分岐素子２へと入射した選択光４
は、一部が、光分岐素子２を透過し、帰還光４Ｂとして
発光素子４へと帰還する。ここで、波長選択素子３と発
光素子２の端面１ｂとにより外部共振器が構成され、レ
ーザ発振をする。また、光分岐素子２を透過しなかった
光は、光分岐素子２において反射され、向きを９０゜変
えて、出力光４Ａとして外部へと出力されることとな
る。
【００２４】また、波長選択素子３は、図には現れない
回転機構やスライドステージによって、角度調整や共振
器長調整が行われ、それにより、波長可変が行われるよ
うになっている。
【００２５】次に、この外部共振器型光源において、発
光素子１がＬＤ、光分岐素子２が無偏光ビームスプリッ
タ、波長選択素子３が回折格子である場合について、図
２を参照しながら説明する。図２は、外部共振器型光源
として例示する外部共振器型ＬＤ光源を示す構成図、図
３は、図２の外部共振器型ＬＤ光源の出力光のスペクト
ルを示す図である。
【００２６】この外部共振器型ＬＤ光源は、図２に示す
ように、発光素子としてのＬＤ１００、レンズ１１０、
光分岐素子としての無偏光ビームスプリッタ１２０、波
長選択素子としての回折格子１３０、光アイソレータ１
４０、レンズ１５０、光ファイバ１６０等により構成さ
れている。そして、ＬＤ１００の端面１０１には、従来
と同様に、反射防止膜が施されている。
【００２７】このように構成される外部共振器型ＬＤ光
源において、端面１０１から出射した光はレンズ１１０
により平行光にされ無偏光ビームスプリッタ１２０を通
過したのち回折格子１３０に入射する。ここで、無偏光
ビームスプリッタ１２０は、透過率８０％（反射率２０
％）のものを使用しているため、無偏光ビームスプリッ
タ１２０に入射した光の８０％が回折格子１３０に入射
することになる。そして、回折格子１３０に入射した光
は、波長選択されたのち、向きを１８０゜変えて進行
し、再度、無偏光ビームスプリッタ１２０に入射する。
そして、無偏光ビームスプリッタ１２０において、入射
した光の８０％は透過し、２０％は反射して向きを変え
て進行する。無偏光ビームスプリッタ１２０を透過した
光は、そのまま直進し、レンズ１１０により集光された
後、ＬＤ１００に帰還する。ここで、回折格子１２０と
ＬＤの端面１０２とにより外部共振器が構成され、レー
ザ発振をする。一方、無偏光ビームスプリッタ１２０に
おいて、反射した光は、向きを９０゜変えて進行し、光
アイソレータ１４０を通過してから、レンズ１５０によ
り集光され、光ファイバ１６０により出力光として外部
に取り出される。
【００２８】こうして外部に取り出された出力光は、Ｌ
Ｄ１００の内部で発生した自然放出光成分が回折格子１
３０において波長選択されているため、図３に示すよう
に、選択波長以外の成分は極めて低くなり、そのサイド
モード抑圧比が６０ｄＢを超える値となる。
【００２９】また、例えば、回折格子１３０で波長選択
された光を、一旦横に逃がした後、その逃がした光をミ
ラーで全反射させて再び回折格子１３０に入射させれ
ば、回折格子１３０において２回の波長選択が行われ、
それにより波長選択性をさらに高めることもできる。
【００３０】また、波長選択素子３は、上記の回折格子
１３０以外にも、例えば、バンドパスフィルタを用いる
ことも可能である。その場合には、ＬＤ１００の端面１
０１から出射した光は、無偏光ビームスプリッタ１２０
を通過して、バンドパスフィルタに入射する。このバン
ドパスフィルタに入射した光は、バンドパスフィルタを
通過する過程で波長選択が行われ、特定の波長の光だけ
が透過する。そして、透過した光はミラーに反射され
て、光の向きを１８０゜変えて進行し、再度、バンドパ
スフィルタを透過してから、無偏光ビームスプリッタ１
２０に入射する。無偏光ビームスプリッタ１２０に入射
した光は、前述と同様に、分岐され、一方は、光ファイ
バ１６０により出力光として外部に取り出され、他方
は、ＬＤ１００に帰還する。
【００３１】以上のように、第１の実施の形態例の外部
共振器型光源によれば、発光素子１と波長選択素子３と
の間に光分岐素子２を配置し、波長選択素子３からの選
択光を光分岐素子２によって分岐させ、該分岐させた一
方の光を出力光として取り出すことにより、出力光が、
選択した波長以外の不要な自然放出光成分をカットし
た、波長純度の高いものとなる。また、回転機構等によ
り、波長選択素子３を任意の角度に回転させれば、その
回転角に応じた任意の波長を選択することが可能とな
る。また、スライドステージ等により、発光素子１の光
軸方向に波長選択素子３を所定量移動させれば、その移
動量に応じた任意の波長を選択することが可能となる。
【００３２】［第２の実施の形態例］図４は、本発明を
適用した外部共振器型ＬＤ光源の第２の実施の形態例を
示すもので、（ａ）は上方から見た図、（ｂ）は側方か
ら見た図、（ｃ）はミラーの側面図である。
【００３３】この実施の形態例の外部共振器型ＬＤ光源
は、図４に示すように、ＬＤ１００、レンズ１１０、無
偏光ビームスプリッタ１２０、回折格子１３０、光アイ
ソレータ１４０、レンズ１５０、光ファイバ１６０、ミ
ラー１７０等により構成されている。この第２の実施の
形態例において、前述の第１の実施の形態例と同一部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。ミラー１７
０は、角度の異なる複数の反射面を持つ多面反射ミラー
となっていて、第１反射面１７１と、第２反射面１７２
とを備えている。第１反射面１７１は、回折格子１３０
からの選択光を、向きを１８０゜変えて進行させ、再び
回折格子１３０に入射させてから、帰還光としてＬＤ１
００に帰還させる。一方、第２反射面１７２は、回折格
子１３０からの光を、回折格子１３０の溝方向に角度を
ずらして戻す。この回折格子１３０に再入射した光は、
反射してＬＤ１００の光軸とはずれた方向に進行し、光
アイソレータ１４０を通過してから、レンズ１５０によ
り集光され、光ファイバ１６０により出力光として外部
に取り出される。
【００３４】即ち、この実施の形態例の場合には、回折
格子１３０からの帰還光をミラー１７０の反射角度を複
数にすることにより分離しているので、ＬＤ１００と回
折格子１３０との間に光分岐素子を設ける必要がなくな
る。また、ミラー１７０を、例えば、部分反射膜の単一
反射面にして、その透過光を出力光とすることも可能で
あるが、その場合、ビームプロファイルが楕円となるた
め、効率よく光ファイバに結合するのが困難となる。
【００３５】以上のように、第２の実施の形態例の外部
共振器型ＬＤ光源によれば、回折格子１３０で波長選択
された光を反射し、光の向きを１８０゜変えて再び回折
格子１３０へ入射させるミラー１７０を設けたため、回
折格子１３０で波長選択された光の一部は、ＬＤ１００
へ帰還する。また、ミラー１７０が、角度の異なる少な
くとも２以上の反射面を備えた多面反射ミラーであるた
め、回折格子１３０で波長選択された光の一部は、ＬＤ
１００の光軸とは異なる方向に進行する。従って、回折
格子１３０において波長選択された光がミラー１７０に
よって分岐されるため、分岐された一方の光を出力光と
して取り出すことができる。即ち、選択した波長以外の
不要な自然放出光成分をカットした、極めて波長純度の
高い出力光を得ることができる。
【００３６】なお、本発明は、この実施の形態の外部共
振器型ＬＤ光源に限定されるものではなく、例えば、発
光素子として半導体レーザ以外に、固体レーザ、液体レ
ーザ、気体レーザなどを用いることも可能である。ま
た、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更
可能であることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、発光素子
と波長選択素子との間に光分岐素子を配置し、波長選択
素子からの選択光を光分岐素子によって分岐させ、該分
岐させた一方の光を出力光として取り出すことにより、
出力光が、選択した波長以外の不要な自然放出光成分を
カットした、波長純度の高いものとなる。
【００３８】請求項２記載の発明によれば、波長選択素
子が、回折格子からなるため、回折格子に入射した光
は、回折格子において波長選択が行われ、特定の波長の
光だけが、光の向きを１８０゜変えて、光分岐素子へと
入射する。
【００３９】請求項３記載の発明によれば、波長選択素
子がバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタを透
過した選択光を反射し、光の向きを１８０゜変えて再び
バンドパスフィルタへと入射させるミラーとから構成さ
れるため、発光素子よりバンドパスフィルタに入射した
光は、バンドパスフィルタを通過する過程で、波長選択
が行われ、特定の波長の光のみが透過する。また、バン
ドパスフィルタを透過した特定の波長の光は、ミラーに
より反射され、光の向きを１８０゜変えて、光分岐素子
へと入射する。
【００４０】請求項４記載の発明によれば、波長選択素
子を任意の角度に回転させる回転機構を備えたため、波
長選択素子を任意の角度に回転させることにより、その
回転角に応じた任意の波長を選択することが可能とな
る。
【００４１】請求項５記載の発明によれば、発光素子の
光軸に対して垂直方向に、波長選択素子を所定量移動さ
せるスライドステージを備えたため、波長選択素子を所
定量移動させることにより、その移動量に応じた任意の
波長を選択することが可能となる。
【００４２】請求項６記載の発明によれば、回折格子で
波長選択された光を反射し、光の向きを１８０゜変えて
再び回折格子へ入射させるミラーを設けたため、回折格
子で波長選択された光の一部は、発光素子へ帰還する。
また、ミラーが、角度の異なる少なくとも２以上の反射
面を備えた多面反射ミラーであるため、回折格子で波長
選択された光の一部は、発光素子の光軸とは異なる方向
に進行する。従って、回折格子において波長選択された
光がミラーによって分岐されるため、分岐された一方の
光を出力光として取り出すことができる。即ち、選択し
た波長以外の不要な自然放出光成分をカットした、極め
て波長純度の高い出力光を得ることができる。
【００４３】請求項７記載の発明によれば、発光素子
が、半導体レーザからなるため、発光スペクトル幅が狭
く、出力光を高い精度でコリメートできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した外部共振器型光源の第１の実
施の形態例を示す構成図である。
【図２】外部共振器型光源として例示する外部共振器型
ＬＤ光源を示す構成図である。
【図３】図２の外部共振器型ＬＤ光源の出力光のスペク
トルを示す図である。
【図４】本発明を適用した外部共振器型ＬＤ光源の第２
の実施の形態例を示すもので、（ａ）は上方から見た
図、（ｂ）は側方から見た図、（ｃ）はミラーの側面図
である。
【図５】従来技術における外部共振器型ＬＤ光源の一構
成例を示す図である。
【図６】図５の外部共振器型ＬＤ光源の出力光のスペク
トルを示す図である。
【符号の説明】
１ 発光素子 ２ 光分岐素子 ３ 波長選択素子 ４ 選択光 ４Ａ 出力光 ４Ｂ 帰還光 １００ ＬＤ １２０ 無偏光ビームスプリッタ １３０ 回折格子 １７０ ミラー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発光素子と、 該発光素子から出射した光を波長選択し、前記発光素子
    に帰還させる波長選択素子と、 を備えた外部共振器型光源において、 前記発光素子と前記波長選択素子との間に光分岐素子を
    配置し、 前記波長選択素子からの選択光を前記光分岐素子によっ
    て分岐させ、該分岐させた一方の光を出力光として取り
    出すことを特徴とする外部共振器型光源。
  2. 【請求項２】前記波長選択素子は、回折格子からなるこ
    とを特徴とする請求項１記載の外部共振器型光源。
  3. 【請求項３】前記波長選択素子は、 バンドパスフィルタと、 該バンドパスフィルタを透過した選択光を反射し、光の
    向きを１８０゜変えて再び前記バンドパスフィルタへと
    入射させるミラーと、 から構成されていることを特徴とする請求項１記載の外
    部共振器型光源。
  4. 【請求項４】前記波長選択素子を任意の角度に回転させ
    る回転機構を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何
    れかに記載の外部共振器型光源。
  5. 【請求項５】前記発光素子の光軸に対して垂直方向に、
    前記波長選択素子を所定量移動させるスライドステージ
    を備えたことを特徴とする請求項３記載の外部共振器型
    光源。
  6. 【請求項６】発光素子と、 該発光素子から出射した光を波長選択し、前記発光素子
    に帰還させる回折格子と、 を備えた外部共振器型光源において、 前記回折格子で波長選択された光を反射し、光の向きを
    １８０゜変えて再び前記回折格子へ入射させるミラーを
    設け、 該ミラーは、角度の異なる少なくとも２以上の反射面を
    備えた多面反射ミラーであることを特徴とする外部共振
    器型光源。
  7. 【請求項７】前記発光素子は、半導体レーザからなるこ
    とを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の外部共振
    器型光源。
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