JPH11163469A - ファイバグレーティング外部共振器レーザ - Google Patents

ファイバグレーティング外部共振器レーザ

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JPH11163469A
JPH11163469A JP34400197A JP34400197A JPH11163469A JP H11163469 A JPH11163469 A JP H11163469A JP 34400197 A JP34400197 A JP 34400197A JP 34400197 A JP34400197 A JP 34400197A JP H11163469 A JPH11163469 A JP H11163469A
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JP
Japan
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fiber grating
semiconductor amplifier
resonator
external cavity
oscillation wavelength
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Withdrawn
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JP34400197A
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English (en)
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Takashi Kato
隆志 加藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】発振波長の調整可能なファイバグレティング外
部共振器レーザを提供する。 【解決手段】半導体アンプ2と、グレーティング10がコ
アに形成された光ファイバ1と、それぞれに光を効率よ
く入射させるためのレンズ31および32を備える。レンズ
31および32間の光路上には、電気光学結晶LiNbO3を使
用した位相調整用素子5を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファイバグレーティン
グ外部共振器レーザに関する。より詳細には、注入電流
の変化や外部環境の変化の影響を受け難い構成のファイ
バグレーティング外部共振器レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】ファイバグレーティング外部共振器レー
ザは、半導体アンプと、ファイバグレーティングを組み
合わせて構成されたレーザ装置である。外部共振器レー
ザは、一般に内部共振器レーザよりもエピタキシャル構
造が単純で製造コストが低いという利点がある。しかし
ながら、共振器が外部にあるために、さまざまな攪乱を
受けやすいという短所もある。特に、注入電流の変化に
よる半導体アンプの温度変化や、外部環境の変化により
共振器長が変化するなどの影響を受けやすい。
【0003】図5に従来のファイバグレーティング外部
共振器レーザの一例を示す。図5は、半導体アンプ2と
グレーティング10がコアの一部に形成された光ファイバ
1とを組み合わせて構成されるファイバグレーティング
外部共振器レーザの断面図である。図5において、半導
体アンプ2の導波路は、端面(へき開面)28に対して角
度をもって形成され、光ファイバ1は、導波路と正対し
ている。また、半導体アンプ2の端面28には無反射コー
トが形成されている。
【0004】しかしながら、図5のファイバグレーティ
ング外部共振器レーザは、温度変化の影響を抑える効果
はない。
【0005】波長λの光が半導体アンプの後面とファイ
バグレーティングで決まる共振器長Lの共振器を一周し
たときの位相変化をΦ、屈折率をnとすると、
【式1】Φ=4πnL/λ であり、発振するための位相条件は
【式2】Φ=2πm (mは整数)である。
【0006】式1、式2より、
【式3】λ=2nL/m である。
【0007】一方、ファイバグレーティングの回折波長
をλFG、屈折率をnFG、周期をΛとすると、
【式4】λFG=2nFGλΛ となる。
【0008】ファイバグレーティングレーザの発振は、
ファイバグレーティングの反射損失が最小となるλFG
傍の縦モード波長λで発振する。ファイバグレーティン
グレーザでは、ファイバグレーティング部分には電流が
注入されることもなく、nFGの温度変化も小さいのでλ
FGの変化も小さい。しかしながら、半導体アンプには電
流を流すのでキャリア密度や温度の変化による屈折率の
変化を伴う。また、半導体アンプとファイバグレーティ
ングの距離も外部環境の変化の影響を受けやすい。従っ
て、いま、ある整数mの縦モードに対して発振している
とすると、注入電流の変化によりnが変化したり、外部
環境の変化の影響を受けてLが変化すると、式3から発
振波長λが変化する。この変化が大きい場合には、mに
隣接するm±1のモードに発振波長が移ってしまう(縦
モードのホッピング)ことがある。このとき、光出力の
変動や雑音が生ずる。
【0009】これは、ファイバグレーティングレーザに
限らず、外部共振器型のレーザに共通の問題である。そ
こで、従来からDBRレーザ(分布ブラッグ反射型レー
ザ)では対策が採られてきた。図6に、温度変化に伴う
縦モードのホッピングを調整可能なDBRレーザの例を
示す。
【0010】図6(a)は、従来のDBRレーザダイオー
ドの一例の模式的断面図であり、基板24上に活性層が設
けられ、その上にクラッド層26が配置され、さらにクラ
ッド層26上の中央部付近に電極21が配置されている。活
性層内には増幅領域151 、位相制御領域152 、ブラッグ
波長制御領域153 および154 を備える。増幅領域151に
は発光電流Il が電極21から、位相制御領域152 にはバ
イアス電流Ipoに調整用電流△Ip を加えたものが、ブ
ラッグ波長制御領域153 および154 にはバイアス電流I
boに調整用電流△Ib を加えたものがそれぞれ印加され
る。図6(b)は、従来のDBRレーザダイオードの他の
一例の模式的断面図であり、図6(a)のものから、位相
制御領域152 を省いた構成である。
【0011】図6(a)および(b)のDBRレーザダイオー
ドでは、調整用電流△Ib を印加することによりブラッ
グ波長制御領域153 および154 の屈折率を変化させて、
すなわち、式3のnを変化させて発振波長の調整を行っ
ている。
【発明が解決しようとする課題】
【0012】このように、DBRレーザダイオードでは
発振波長の調整を行う構成が提案されているが、ファイ
バグレーティングレーザには発振波長の調整が可能なも
のがない。そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決した発振波長の調整が可能なファイバグレー
ティングレーザを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、半導体
アンプと、外部共振器であるファイバグレーティングを
備えるファイバグレーティング外部共振器レーザにおい
て、共振器の光学的長さを変更する手段を備えることを
特徴とするファイバグレーティング外部共振器レーザが
提供される。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明のファイバグレーティング
外部共振器レーザは、共振器の光学的長さを変更する手
段を備える。共振器の光学的長さを変更することによ
り、なんらかの攪乱を受けて本来の発振波長からずれた
波長を元の波長に戻したり、また、意図的に発振波長を
変更することが可能である。
【0015】本発明のファイバグレーティング外部共振
器レーザは、半導体アンプとファイバグレーティングと
の間の光路上に電気光学結晶を使用した位相調整用素子
を備え、この位相調整用素子により共振器の光学的長さ
を変更する構成とすることができる。この構成では、半
導体アンプもファイバグレーティングもいずれも従来の
ものがそのまま使用できるので、製造が容易で、コスト
も低い。
【0016】また、本発明のファイバグレーティング外
部共振器レーザは、半導体アンプと前記ファイバグレー
ティングとが、ピエゾ素子を介して結合されている構成
とすることができる。このピエゾ素子により半導体アン
プとファイバグレーティングとの間の距離を変更するこ
とにより位相の調整を行う。
【0017】さらに、半導体アンプが、増幅用電流を受
ける電極以外に位相調整用電極を備え、この位相調整用
電極に印加された電流や電圧により活性層の一部の屈折
率を変更して共振器の光学的長さを変更する構成として
もよい。また、電気光学結晶を使用して前記半導体アン
プと一体化された位相調整用素子を備え、この位相調整
用素子により共振器の光学的長さを変更する構成であっ
てもよい。
【0018】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
【0019】
【実施例】図1を参照して、本発明のファイバグレーテ
ィング外部共振器レーザの第1の実施例を説明する。図
1は、本発明のファイバグレーティング外部共振器レー
ザの一例の概略図で、半導体アンプ2と、グレーティン
グ10がコアに形成された光ファイバ1と、それぞれに光
を効率よく入射させるためのレンズ31および32を備え
る。レンズ31および32間の光路上には、電気光学結晶Li
NbO3を使用した位相調整用素子5を備える。発振波長
を変更する場合には、位相調整用素子5に適当な電圧V
を印加する。すると、電気光学結晶LiNbO3の屈折率が
変化して、共振器の光学的長さが変わり、発振波長が変
更される。
【0020】図2に、本発明のファイバグレーティング
外部共振器レーザの第2の実施例を示す。図2は、本発
明のファイバグレーティング外部共振器レーザの一例の
平面図で、基板20に搭載された半導体アンプ2と、基板
20の一端に取り付けられた一対のピエゾ素子11と、ピエ
ゾ素子11を結合する部材12と、部材12に固定され、部材
12とともに可動に構成されている光ファイバ1とを備え
る。光ファイバ1のコアには、グレーティング10が形成
されている。本実施例のファイバグレーティング外部共
振器レーザにおいて、発振波長を変更する場合には、ピ
エゾ素子11に電圧を印加する。すると、ピエゾ素子11
は、印加された電圧に応じて長さが変わるので、共振器
長も変わり、発振波長が変更される。なお、ピエゾ素子
11に電圧を印加する回路は、周知の任意のものが使用で
きる。
【0021】図3に、本発明のファイバグレーティング
外部共振器レーザの第3の実施例を示す。図3は、本発
明のファイバグレーティング外部共振器レーザの一例の
断面図で、半導体アンプ2と、グレーティング10がコア
に形成された光ファイバ1とを備える。半導体アンプ2
は、基板24上にクラッド層26、活性層25およびクラッド
層26が順に積層されて構成され、上側のクラッド層26の
表面には電極21および22が、基板の下面には電極23が形
成されている。また、光ファイバ1に対向している端面
には無反射コート28が、その反対側の端面には反射コー
ト27が施されている。電極22には増幅用電流Iが印加さ
れ、活性層25の電極22の直下の部分では増幅が行われる
増幅領域251 が生ずる。一方、電極21には逆バイアス電
圧が印加され、活性層25の電極21の直下の部分の屈折率
が変化する。この部分が位相調整領域252 となる。本実
施例のファイバグレーティング外部共振器レーザにおい
て、発振波長を変更する場合には、電極21に適当な逆バ
イアス電圧を印加する。すると、位相調整領域252 の屈
折率が変化して共振器の光学的長さも変わり、発振波長
が変更される。
【0022】図4に、本発明のファイバグレーティング
外部共振器レーザの第4の実施例を示す。図4は、本発
明のファイバグレーティング外部共振器レーザの一例の
断面図で、電気光学結晶LiNbO3を使用した位相調整用
素子50が組み込まれた半導体アンプ2と、グレーティン
グ10がコアに形成された光ファイバ1とを備える。半導
体アンプ2は、基板24上にクラッド層26、活性層25およ
びクラッド層26が順に積層されて構成され、上側のクラ
ッド層26上に電極22を備える。一方、位相調整用素子50
は、基板24上にLiNbO3層253 およびクラッド層26が積
層されて構成され、クラッド層26上に電極21を備える。
また、光ファイバ1に対向している端面には無反射コー
ト28が、その反対側の端面には反射コート27が施されて
いる。電極22には増幅用電流Iが印加され、活性層25の
電極22の直下の部分では増幅が行われる増幅領域251 が
生ずる。一方、電極21には逆バイアス電圧または順バイ
アス電流が印加され、LiNbO3層253 の屈折率が変化す
る。本実施例のファイバグレーティング外部共振器レー
ザにおいて、発振波長を変更する場合には、電極21に適
当な逆バイアス電圧を印加する。すると、LiNbO3層253
の屈折率が変化して共振器の光学的長さも変わり、発
振波長が変更される。
【0023】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のフ
ァイバグレーティング外部共振器レーザは、共振器の光
学的長さを変更する手段を備えるので、発振波長を任意
に変更可能である。従って、所定の発振波長からずれて
しまった場合に、元の発振波長へ復帰させることも、意
図的に発振波長を変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のファイバグレーティング外部共振器レ
ーザの第1の実施例の断面図である。
【図2】本発明のファイバグレーティング外部共振器レ
ーザの第2の実施例の平面図である。
【図3】本発明のファイバグレーティング外部共振器レ
ーザの第3の実施例の断面図である。
【図4】本発明のファイバグレーティング外部共振器レ
ーザの第4の実施例の断面図である。
【図5】従来のファイバグレーティング外部共振器レー
ザの一例の断面図である。
【図6】(a)、(b)ともに従来のDBRレーザダイオード
の一例の断面図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ 2 半導体アンプ 10 グレーティング 11 ピエゾ素子 20、24 基板 21、22、23 電極 25 活性層 26 クラッド層 27 反射コート 28 無反射コート

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体アンプと、外部共振器であるファ
    イバグレーティングを備えるファイバグレーティング外
    部共振器レーザにおいて、共振器の光学的長さを変更す
    る手段を備えることを特徴とするファイバグレーティン
    グ外部共振器レーザ。
  2. 【請求項2】 前記半導体アンプと前記ファイバグレー
    ティングとの間の光路中に電気光学結晶を使用した位相
    調整用素子を備え、この位相調整用素子により共振器の
    光学的長さを変更することを特徴とする請求項1に記載
    のファイバグレーティング外部共振器レーザ。
  3. 【請求項3】 前記半導体アンプと前記ファイバグレー
    ティングとが、ピエゾ素子を介して結合されており、こ
    のピエゾ素子により前記半導体アンプと前記ファイバグ
    レーティングとの間の距離を変更することを特徴とする
    請求項1に記載のファイバグレーティング外部共振器レ
    ーザ。
  4. 【請求項4】 前記半導体アンプが、増幅用電流を受け
    る電極以外に位相調整用電極を備え、この位相調整用電
    極に印加された電流または電圧により活性層の一部の屈
    折率を変更して共振器の光学的長さを変更することを特
    徴とする請求項1に記載のファイバグレーティング外部
    共振器レーザ。
  5. 【請求項5】 前記ファイバグレーティング外部共振器
    レーザが、電気光学結晶を使用して前記半導体アンプと
    一体化された位相調整用素子を備え、この位相調整用素
    子により共振器の光学的長さを変更することを特徴とす
    る請求項1に記載のファイバグレーティング外部共振器
    レーザ。
JP34400197A 1997-11-28 1997-11-28 ファイバグレーティング外部共振器レーザ Withdrawn JPH11163469A (ja)

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Cited By (5)

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