JPH11233895A - 外部共振器型レーザ - Google Patents
外部共振器型レーザInfo
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- JPH11233895A JPH11233895A JP3617898A JP3617898A JPH11233895A JP H11233895 A JPH11233895 A JP H11233895A JP 3617898 A JP3617898 A JP 3617898A JP 3617898 A JP3617898 A JP 3617898A JP H11233895 A JPH11233895 A JP H11233895A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＦＢＧのブラッグ波長とレーザの発振波長を
一致させる。 【解決手段】 光結合部３０とレーザ発光素子１０側の
グレーティング２４までのＦＢＧ２０に外部から応力を
加えて、そのＦＢＧの長さ及びレーザ発光素子１０の高
反射端面１３とグレーティング２４間で共振される光の
伝搬定数を変更させて調整することにより、共振される
光の位相を調整して、ＦＢＧを介して発振されるレーザ
光の発振波長をブラッグ波長に変更する。
一致させる。 【解決手段】 光結合部３０とレーザ発光素子１０側の
グレーティング２４までのＦＢＧ２０に外部から応力を
加えて、そのＦＢＧの長さ及びレーザ発光素子１０の高
反射端面１３とグレーティング２４間で共振される光の
伝搬定数を変更させて調整することにより、共振される
光の位相を調整して、ＦＢＧを介して発振されるレーザ
光の発振波長をブラッグ波長に変更する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバーブラッ
ググレーティング（以下、「ＦＢＧ」という）を用いて
所望波長のレーザ光を出力する外部共振器型レーザに関
する。
ググレーティング（以下、「ＦＢＧ」という）を用いて
所望波長のレーザ光を出力する外部共振器型レーザに関
する。
【０００２】
【関連する背景技術】従来、この種のＦＢＧを用いた外
部共振器型レーザには、例えば特開平９−１５３６５９
号公報や特開平９−１６２４９１号公報に開示されたレ
ーザモジュールがあり、これらレーザモジュールでは、
レーザ発光素子とファイバとの光結合部に、ファイバ端
面をレンズ加工した、いわゆるレンズドファイバを用い
ていた。この結果、レーザ共振器の長さは短くなり、光
子寿命を短くでき、通信用レーザに必要な高い緩和振動
周波数を実現していた。
部共振器型レーザには、例えば特開平９−１５３６５９
号公報や特開平９−１６２４９１号公報に開示されたレ
ーザモジュールがあり、これらレーザモジュールでは、
レーザ発光素子とファイバとの光結合部に、ファイバ端
面をレンズ加工した、いわゆるレンズドファイバを用い
ていた。この結果、レーザ共振器の長さは短くなり、光
子寿命を短くでき、通信用レーザに必要な高い緩和振動
周波数を実現していた。
【０００３】また、特開平９−１６２４８９号公報に開
示されたごとく、レーザ発光素子の光射出面と光ファイ
バの端部を直接接続する、いわゆるバットジョインとす
る構成によっても、共振器長を短くすることができる。
これらレーザは、単一縦モードで発振しており、その発
振モードは、共振器構造で決まる縦モードの中で、ＦＢ
Ｇのブラッグ波長に最も近い単一のモードとなる。これ
らレーザにおける光源の波長選別は、ＦＢＧのブラッグ
波長を規定することで決まっていた。
示されたごとく、レーザ発光素子の光射出面と光ファイ
バの端部を直接接続する、いわゆるバットジョインとす
る構成によっても、共振器長を短くすることができる。
これらレーザは、単一縦モードで発振しており、その発
振モードは、共振器構造で決まる縦モードの中で、ＦＢ
Ｇのブラッグ波長に最も近い単一のモードとなる。これ
らレーザにおける光源の波長選別は、ＦＢＧのブラッグ
波長を規定することで決まっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、光源の選別
は、ＦＢＧのブラッグ波長を規定することで決まるが、
発振モードは、上述したごとく、共振器構造で決まるの
で、必ずしもブラッグ波長で発振するものではなかっ
た。ここで、一般的な外部共振器型レーザの構成図を図
１０に示す。図において、外部共振器型レーザは、光源
であるレーザダイオードからなるレーザ発光素子１０
と、導光路で、かつブラッグ波長に反射のピークを有す
る狭帯域反射型の光ファイバであるＦＢＧ２０とを備え
て構成される。レーザ発光素子１０は、活性層１１と、
活性層１１を挟んで形成される無反射端面１２及び高反
射端面１３とを、またＦＢＧ２０は、クラッド２１の端
面２２が球面状にレンズ加工されたレンズドファイバ
（先球レンズ部）と、ファイバコア２３内に形成された
グレーティング２４とをそれぞれ有し、注入される電流
によって活性層１１に光が生じ、その光が高反射端面１
３とグレーティング２４間で形成される共振器によって
反射増幅され、レーザ光として出力している。
は、ＦＢＧのブラッグ波長を規定することで決まるが、
発振モードは、上述したごとく、共振器構造で決まるの
で、必ずしもブラッグ波長で発振するものではなかっ
た。ここで、一般的な外部共振器型レーザの構成図を図
１０に示す。図において、外部共振器型レーザは、光源
であるレーザダイオードからなるレーザ発光素子１０
と、導光路で、かつブラッグ波長に反射のピークを有す
る狭帯域反射型の光ファイバであるＦＢＧ２０とを備え
て構成される。レーザ発光素子１０は、活性層１１と、
活性層１１を挟んで形成される無反射端面１２及び高反
射端面１３とを、またＦＢＧ２０は、クラッド２１の端
面２２が球面状にレンズ加工されたレンズドファイバ
（先球レンズ部）と、ファイバコア２３内に形成された
グレーティング２４とをそれぞれ有し、注入される電流
によって活性層１１に光が生じ、その光が高反射端面１
３とグレーティング２４間で形成される共振器によって
反射増幅され、レーザ光として出力している。
【０００５】このような構成のレーザ共振器における各
パラメータは、以下のように定義される。ｎ0は、空気
の屈折率、β0は、空気の伝搬定数、α0は、空気の伝搬
損失、Ｃoutは、上記レンズドファイバの結合係数、ｚ
は、上記無反射端面とレンズドファイバ（端面２２）間
の距離、ｎ1は、上記活性層の実効屈折率、β1は、上記
活性層内の伝搬定数、ｒhは、上記高反射端面の電界反
射率、ｒaは、上記無反射端面の電界反射率、Гは、上
記活性層横方向光閉じ込め係数、α1は、上記活性層内
の伝搬損失、Ｌ1は、上記活性層の長さ、ｇthは、しき
い利得、ｎ2は、上記ファイバコアの実効屈折率、β
2は、上記ファイバコア内の伝搬定数、α2は、上記ファ
イバコア内の伝搬損失、Ｒは、上記レンズ半径、Ｌ
2は、先球レンズ部の中心からレーザダイオード側のグ
レーティング２４端までの距離である。
パラメータは、以下のように定義される。ｎ0は、空気
の屈折率、β0は、空気の伝搬定数、α0は、空気の伝搬
損失、Ｃoutは、上記レンズドファイバの結合係数、ｚ
は、上記無反射端面とレンズドファイバ（端面２２）間
の距離、ｎ1は、上記活性層の実効屈折率、β1は、上記
活性層内の伝搬定数、ｒhは、上記高反射端面の電界反
射率、ｒaは、上記無反射端面の電界反射率、Гは、上
記活性層横方向光閉じ込め係数、α1は、上記活性層内
の伝搬損失、Ｌ1は、上記活性層の長さ、ｇthは、しき
い利得、ｎ2は、上記ファイバコアの実効屈折率、β
2は、上記ファイバコア内の伝搬定数、α2は、上記ファ
イバコア内の伝搬損失、Ｒは、上記レンズ半径、Ｌ
2は、先球レンズ部の中心からレーザダイオード側のグ
レーティング２４端までの距離である。
【０００６】このレーザ構成において、レーザ発光素子
の前面（無反射端面）反射率及びレンズドファイバの端
面反射率が無視できる程に十分小さいとすると、レーザ
発振のしきい条件は、以下のように与えられる。 Ｃout 2ｒhｒaexp＝［（Гｇth−α1）Ｌ1−２（α0ｚ＋α2Ｒ＋α2Ｌ2）−j｛２ （β0×ｚ＋β1Ｌ1＋β2Ｒ＋β2Ｌ2）＋φ｝］＝１…（１） ここで、φは、グレーティングによって光波が反射する
ことによる位相遅れを表す。また、上記（１）式におけ
る伝搬定数β0，β1，β2は、波長λと屈折率ｎ0，
ｎ1，ｎ2を用いて、 β0＝２πｎ0／λ，β1＝２πｎ1／λ，β2＝２πｎ2／λ …（２） と表されるから、次に位相条件の式を上記（２）式の波
長と屈折率を用いて表現すると、 ２（２πｎ0ｚ／λ＋２πｎ1Ｌ1／λ＋２πｎ2Ｒ／λ＋２πｎ2Ｌ2／λ）＋φ ＝２ｑπ （ただし、ｑ＝１，２，３，…） …（３） となる。この位相条件が満たされる波長にのみ縦モード
が存在する。また、ブラッグ波長において、φは、π／
２となる。この位相条件において、ブラッグ波長に最も
近い単一縦モードが発振モードとなる。
の前面（無反射端面）反射率及びレンズドファイバの端
面反射率が無視できる程に十分小さいとすると、レーザ
発振のしきい条件は、以下のように与えられる。 Ｃout 2ｒhｒaexp＝［（Гｇth−α1）Ｌ1−２（α0ｚ＋α2Ｒ＋α2Ｌ2）−j｛２ （β0×ｚ＋β1Ｌ1＋β2Ｒ＋β2Ｌ2）＋φ｝］＝１…（１） ここで、φは、グレーティングによって光波が反射する
ことによる位相遅れを表す。また、上記（１）式におけ
る伝搬定数β0，β1，β2は、波長λと屈折率ｎ0，
ｎ1，ｎ2を用いて、 β0＝２πｎ0／λ，β1＝２πｎ1／λ，β2＝２πｎ2／λ …（２） と表されるから、次に位相条件の式を上記（２）式の波
長と屈折率を用いて表現すると、 ２（２πｎ0ｚ／λ＋２πｎ1Ｌ1／λ＋２πｎ2Ｒ／λ＋２πｎ2Ｌ2／λ）＋φ ＝２ｑπ （ただし、ｑ＝１，２，３，…） …（３） となる。この位相条件が満たされる波長にのみ縦モード
が存在する。また、ブラッグ波長において、φは、π／
２となる。この位相条件において、ブラッグ波長に最も
近い単一縦モードが発振モードとなる。
【０００７】上記（３）式において、安定した結合効率
を得るためには、ｚを一定にする必要がある（ｚがずれ
ると、結合効率が低下する）。レーザモジュールパッケ
ージでは、通常、不活性ガスが気密されている。例え
ば、窒素気密が為されており、屈折率ｎ0は一定とな
る。また、所望の温度、所望の電流を流した場合のレー
ザダイオードの実効屈折率ｎ1は一定となる。
を得るためには、ｚを一定にする必要がある（ｚがずれ
ると、結合効率が低下する）。レーザモジュールパッケ
ージでは、通常、不活性ガスが気密されている。例え
ば、窒素気密が為されており、屈折率ｎ0は一定とな
る。また、所望の温度、所望の電流を流した場合のレー
ザダイオードの実効屈折率ｎ1は一定となる。
【０００８】図１１は、ブラッグ波長のグレーティング
反射スペクトラムと位相条件で決まる縦モードの関係を
示す図である。なお、位相条件は、共振器の長さと伝搬
定数で、伝搬定数は、波長と実効屈折率でそれぞれ決ま
る。それゆえ、位相条件は、共振器の長さと波長の関数
となり、レーザ発光素子に注入する電流で変化する。つ
まり、レーザ発光素子の注入電流に応じて、レーザ発光
素子の実効屈折率が変化し、伝搬定数が変化するからで
ある。従って、ある任意の注入電流の場合、図１１に示
されるように、ブラッグ波長において縦モードが存在し
ない場合がある。このような場合、図１２に示される発
振スペクトラムでは、発振波長λがブラッグ波長λBか
ら離れたものとなる。
反射スペクトラムと位相条件で決まる縦モードの関係を
示す図である。なお、位相条件は、共振器の長さと伝搬
定数で、伝搬定数は、波長と実効屈折率でそれぞれ決ま
る。それゆえ、位相条件は、共振器の長さと波長の関数
となり、レーザ発光素子に注入する電流で変化する。つ
まり、レーザ発光素子の注入電流に応じて、レーザ発光
素子の実効屈折率が変化し、伝搬定数が変化するからで
ある。従って、ある任意の注入電流の場合、図１１に示
されるように、ブラッグ波長において縦モードが存在し
ない場合がある。このような場合、図１２に示される発
振スペクトラムでは、発振波長λがブラッグ波長λBか
ら離れたものとなる。
【０００９】このような場合に、従来では、所定の注入
電流でＦＢＧのブラッグ波長と発振波長を一致させるこ
とは難しいという問題点があった。また、このようなレ
ーザを波長多重伝送等の光通信に使用する場合、発振波
長は、ＩＴＵ（国際電気通信連合）の勧告で制定されて
いる。従って、レーザの発振波長とＦＢＧのブラッグ波
長が一致しない場合には、この制定された発振波長から
ずれてしまって、勧告に合わないものとなるという問題
点があった。さらに、レーザの発振波長がＦＢＧのブラ
ッグ波長と一致しない場合には、伝送特性が悪くなると
いう問題点もあった。
電流でＦＢＧのブラッグ波長と発振波長を一致させるこ
とは難しいという問題点があった。また、このようなレ
ーザを波長多重伝送等の光通信に使用する場合、発振波
長は、ＩＴＵ（国際電気通信連合）の勧告で制定されて
いる。従って、レーザの発振波長とＦＢＧのブラッグ波
長が一致しない場合には、この制定された発振波長から
ずれてしまって、勧告に合わないものとなるという問題
点があった。さらに、レーザの発振波長がＦＢＧのブラ
ッグ波長と一致しない場合には、伝送特性が悪くなると
いう問題点もあった。
【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、上記（３）式のカッコ内の第４項におけるファイバ
コアの実効屈折率ｎ2と距離Ｌ2を調整することで縦モー
ドを調整して、ＦＢＧのブラッグ波長とレーザの発振波
長を一致させる外部共振器型レーザを提供することを目
的とする。
で、上記（３）式のカッコ内の第４項におけるファイバ
コアの実効屈折率ｎ2と距離Ｌ2を調整することで縦モー
ドを調整して、ＦＢＧのブラッグ波長とレーザの発振波
長を一致させる外部共振器型レーザを提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、グレーティングを有し、該グレーティ
ングによる反射光のブラッグ波長が所定波長に設定され
るＦＢＧからなる光ファイバと、前記光ファイバと光の
入出力が可能なように光結合される光結合部と、生じた
光を反射する反射面を有して該反射面と前記グレーティ
ングとの間で前記光を共振させて所定発振波長のレーザ
光を発振するレーザダイオードからなるレーザ発光素子
とを光結合させてなる外部共振器型レーザにおいて、前
記レーザ発光素子との光結合部と該レーザ発光素子側の
前記グレーティング端間の前記光ファイバに応力を加え
て、光ファイバの長さ及びファイバコアの実効屈折率を
調整する調整手段を備えた外部共振器型レーザが提供さ
れる。
め、本発明では、グレーティングを有し、該グレーティ
ングによる反射光のブラッグ波長が所定波長に設定され
るＦＢＧからなる光ファイバと、前記光ファイバと光の
入出力が可能なように光結合される光結合部と、生じた
光を反射する反射面を有して該反射面と前記グレーティ
ングとの間で前記光を共振させて所定発振波長のレーザ
光を発振するレーザダイオードからなるレーザ発光素子
とを光結合させてなる外部共振器型レーザにおいて、前
記レーザ発光素子との光結合部と該レーザ発光素子側の
前記グレーティング端間の前記光ファイバに応力を加え
て、光ファイバの長さ及びファイバコアの実効屈折率を
調整する調整手段を備えた外部共振器型レーザが提供さ
れる。
【００１２】すなわち、前記光ファイバに応力を加え
て、その長さ及びファイバコアの伝搬定数を変更させて
調整することにより、共振される光の位相を調整して、
発振されるレーザ光の発振波長を所望の波長に変更す
る。また、前記調整手段は、前記レーザ発光素子との光
結合部と該レーザ発光素子側の前記グレーティング端間
の前記光ファイバに光を照射し、ファイバコアの実効屈
折率を調整して、その伝搬定数を変更させて調整するこ
とによって、発振するレーザ光の位相を調整することも
好ましい。
て、その長さ及びファイバコアの伝搬定数を変更させて
調整することにより、共振される光の位相を調整して、
発振されるレーザ光の発振波長を所望の波長に変更す
る。また、前記調整手段は、前記レーザ発光素子との光
結合部と該レーザ発光素子側の前記グレーティング端間
の前記光ファイバに光を照射し、ファイバコアの実効屈
折率を調整して、その伝搬定数を変更させて調整するこ
とによって、発振するレーザ光の位相を調整することも
好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係る外部共振器型レーザ
を図１乃至図９の図面に基づいて説明する。図１は、本
発明に係る外部共振器型レーザの概略構成を示す構成図
である。なお、図１以下の図面において、図１０と同様
の構成部分については説明の都合上、同一符号を付記す
る。
を図１乃至図９の図面に基づいて説明する。図１は、本
発明に係る外部共振器型レーザの概略構成を示す構成図
である。なお、図１以下の図面において、図１０と同様
の構成部分については説明の都合上、同一符号を付記す
る。
【００１４】図において、レーザダイオードからなるレ
ーザ発光素子１０は、活性層１１を挟んで形成される無
反射端面１２及び高反射端面１３とを有し、無反射端面
１２とＦＢＧ２０の端面２２間に形成される光結合部３
０で、ＦＢＧ２０と光の入出力が可能なように光結合さ
れている。上記構成の外部共振器型レーザは、レーザ発
光素子１０の高反射端面１３とＦＢＧ２０のグレーティ
ング２４間で共振器を形成しており、注入される電流に
よって活性層１１に光が生じ、その光が高反射端面１３
とグレーティング２４との間で反射共振されて、グレー
ティング２４を介してレーザ光として出力している。
ーザ発光素子１０は、活性層１１を挟んで形成される無
反射端面１２及び高反射端面１３とを有し、無反射端面
１２とＦＢＧ２０の端面２２間に形成される光結合部３
０で、ＦＢＧ２０と光の入出力が可能なように光結合さ
れている。上記構成の外部共振器型レーザは、レーザ発
光素子１０の高反射端面１３とＦＢＧ２０のグレーティ
ング２４間で共振器を形成しており、注入される電流に
よって活性層１１に光が生じ、その光が高反射端面１３
とグレーティング２４との間で反射共振されて、グレー
ティング２４を介してレーザ光として出力している。
【００１５】ここで、本発明では、光結合部３０とレー
ザ発光素子１０側のグレーティング２４端の間に応力を
加えて、ファイバコア２３の屈折率を局所的に変化さ
せ、ファイバコア２３の実効屈折率ｎ2を変化させるこ
とによって、（２）式に示したファイバコア２３内の伝
搬定数β2を調整する。これにより、上記伝搬定数β2が
含まれる（３）式の光の位相条件を調整することができ
る。
ザ発光素子１０側のグレーティング２４端の間に応力を
加えて、ファイバコア２３の屈折率を局所的に変化さ
せ、ファイバコア２３の実効屈折率ｎ2を変化させるこ
とによって、（２）式に示したファイバコア２３内の伝
搬定数β2を調整する。これにより、上記伝搬定数β2が
含まれる（３）式の光の位相条件を調整することができ
る。
【００１６】また、上記応力を光結合部３０とレーザ発
光素子１０側のグレーティング２４端までのＦＢＧ２０
の距離Ｌ2を変化させるように加えれば、上記距離Ｌ2が
含まれる（３）式の位相条件を調整することができる。
従って、図２の位相条件調整後の縦モードとＦＢＧの反
射スペクトラムの関係に示すように、この応力に基づく
位相条件の調整で、ブラッグ波長λBに縦モードが存在
することとなり、図３の発振スペクトラムに示すよう
に、ブラッグ波長λBにおいて発振モードが得られるの
で、発振波長λとブラッグ波長λBが等しくなり、レー
ザ光の発振波長λをＦＢＧ２０によるブラッグ波長λB
に設定することが可能になる。
光素子１０側のグレーティング２４端までのＦＢＧ２０
の距離Ｌ2を変化させるように加えれば、上記距離Ｌ2が
含まれる（３）式の位相条件を調整することができる。
従って、図２の位相条件調整後の縦モードとＦＢＧの反
射スペクトラムの関係に示すように、この応力に基づく
位相条件の調整で、ブラッグ波長λBに縦モードが存在
することとなり、図３の発振スペクトラムに示すよう
に、ブラッグ波長λBにおいて発振モードが得られるの
で、発振波長λとブラッグ波長λBが等しくなり、レー
ザ光の発振波長λをＦＢＧ２０によるブラッグ波長λB
に設定することが可能になる。
【００１７】図４乃至図８は、上記伝搬定数β2又は距
離Ｌ2を調整する具体的な実施例を示す図である。図４
の第１実施例では、光結合部３０とレーザ発光素子１０
側のグレーティング２４端までのＦＢＧ２０を曲げるこ
とによって、ＦＢＧ２０に応力を加えてファイバコアの
実効屈折率ｎ2を変えるとともに、光結合部３０とレー
ザ発光素子１０側のグレーティング２４端までの距離Ｌ
2を変える。なお、上記距離Ｌ2を変えるということは、
高反射端面１３とグレーティング２４間で形成される共
振器の長さが変わるということである。
離Ｌ2を調整する具体的な実施例を示す図である。図４
の第１実施例では、光結合部３０とレーザ発光素子１０
側のグレーティング２４端までのＦＢＧ２０を曲げるこ
とによって、ＦＢＧ２０に応力を加えてファイバコアの
実効屈折率ｎ2を変えるとともに、光結合部３０とレー
ザ発光素子１０側のグレーティング２４端までの距離Ｌ
2を変える。なお、上記距離Ｌ2を変えるということは、
高反射端面１３とグレーティング２４間で形成される共
振器の長さが変わるということである。
【００１８】従って、本実施例では、（２）及び（３）
式の伝搬定数β2及び距離Ｌ2を調整できるので、位相条
件が調整でき、これによりレーザ光の発振波長をＦＢＧ
によるブラッグ波長に設定することができる。図５の第
２実施例では、光結合部とレーザ発光素子側のグレーテ
ィング２４端までのＦＢＧ２０に、本発明の支持部材を
構成する支持棒４０を取り付け、支持棒４０をＦＢＧ２
０に押し当てて応力を加えてファイバコアの実効屈折率
ｎ2を変えるとともに、距離Ｌ2を変える。
式の伝搬定数β2及び距離Ｌ2を調整できるので、位相条
件が調整でき、これによりレーザ光の発振波長をＦＢＧ
によるブラッグ波長に設定することができる。図５の第
２実施例では、光結合部とレーザ発光素子側のグレーテ
ィング２４端までのＦＢＧ２０に、本発明の支持部材を
構成する支持棒４０を取り付け、支持棒４０をＦＢＧ２
０に押し当てて応力を加えてファイバコアの実効屈折率
ｎ2を変えるとともに、距離Ｌ2を変える。
【００１９】従って、本実施例では、伝搬定数β2及び
距離Ｌ2を調整できるので、（３）式の位相条件が調整
でき、これによってもレーザ光の発振波長をＦＢＧによ
るブラッグ波長に設定することができる。図６の第３実
施例では、所定の状態、例えば乾いた状態で収縮又は膨
張する材質（樹脂又は金属）の部材４１を、例えば樹脂
塗布したり、半田付けして光結合部とレーザ発光素子側
のグレーティング２４端までのＦＢＧ２０に取り付け、
部材４１を乾かして収縮又は膨張させることによって、
ＦＢＧ２０に応力を加えてファイバコアの実効屈折率ｎ
2を変えるとともに、距離Ｌ2を変える。
距離Ｌ2を調整できるので、（３）式の位相条件が調整
でき、これによってもレーザ光の発振波長をＦＢＧによ
るブラッグ波長に設定することができる。図６の第３実
施例では、所定の状態、例えば乾いた状態で収縮又は膨
張する材質（樹脂又は金属）の部材４１を、例えば樹脂
塗布したり、半田付けして光結合部とレーザ発光素子側
のグレーティング２４端までのＦＢＧ２０に取り付け、
部材４１を乾かして収縮又は膨張させることによって、
ＦＢＧ２０に応力を加えてファイバコアの実効屈折率ｎ
2を変えるとともに、距離Ｌ2を変える。
【００２０】従って、本実施例でも、伝搬定数β2及び
距離Ｌ2を調整できるので、（３）式の位相条件が調整
でき、これによりレーザ光の発振波長をＦＢＧによるブ
ラッグ波長に設定することができる。図７（ａ）の第４
実施例では、光結合部とレーザ発光素子側のグレーティ
ング２４端までのＦＢＧ２０の外周面に円筒状の圧電素
子４２を取り付け、圧電素子４２に直流電圧源４３から
電圧を印加して動作させ、ＦＢＧ２０の長手方向に応力
を加えて実効屈折率ｎ2を変えるとともに、距離Ｌ2を変
える。また、図７（ｂ）に示すように、板状の圧電素子
４２を取り付けてＦＢＧ２０を曲げるように構成しても
良い。
距離Ｌ2を調整できるので、（３）式の位相条件が調整
でき、これによりレーザ光の発振波長をＦＢＧによるブ
ラッグ波長に設定することができる。図７（ａ）の第４
実施例では、光結合部とレーザ発光素子側のグレーティ
ング２４端までのＦＢＧ２０の外周面に円筒状の圧電素
子４２を取り付け、圧電素子４２に直流電圧源４３から
電圧を印加して動作させ、ＦＢＧ２０の長手方向に応力
を加えて実効屈折率ｎ2を変えるとともに、距離Ｌ2を変
える。また、図７（ｂ）に示すように、板状の圧電素子
４２を取り付けてＦＢＧ２０を曲げるように構成しても
良い。
【００２１】従って、本実施例では、直流電圧源からの
印加電圧を可変にすることで、ＦＢＧ２０に加わる応力
が変化し、伝搬定数β2及び距離Ｌ2を調整できるので、
（３）式の位相条件が調整でき、これによってもレーザ
光の発振波長をＦＢＧによるブラッグ波長に設定するこ
とができる。なお、図８の第５実施例は、図７の第４実
施例に示した圧電素子の結晶方向を９０度変化させたも
のである。本実施例でも、圧電素子４２に直流電圧源４
３から電圧を印加して動作させており、これによりＦＢ
Ｇ２０の長手方向と垂直の方向に応力を加えて実効屈折
率ｎ2を変えるとともに、距離Ｌ2を変える。
印加電圧を可変にすることで、ＦＢＧ２０に加わる応力
が変化し、伝搬定数β2及び距離Ｌ2を調整できるので、
（３）式の位相条件が調整でき、これによってもレーザ
光の発振波長をＦＢＧによるブラッグ波長に設定するこ
とができる。なお、図８の第５実施例は、図７の第４実
施例に示した圧電素子の結晶方向を９０度変化させたも
のである。本実施例でも、圧電素子４２に直流電圧源４
３から電圧を印加して動作させており、これによりＦＢ
Ｇ２０の長手方向と垂直の方向に応力を加えて実効屈折
率ｎ2を変えるとともに、距離Ｌ2を変える。
【００２２】従って、本実施例でも、第４実施例と同様
に、ＦＢＧに加わる応力が変化し、伝搬定数β2及び距
離Ｌ2を調整できるので、（３）式の位相条件が調整で
き、これによりレーザ光の発振波長をＦＢＧによるブラ
ッグ波長に設定することができる。また、図９の第６実
施例は、応力の代わりに光を使用した場合の一例であ
る。第６実施例では、光結合部とレーザ発光素子側のグ
レーティング２４端までのＦＢＧ２０に外部の光源（図
示せず）から光を照射することによって、既知の非線形
効果（いわゆるカー効果）を起こさせて、ファイバコア
２３の実効屈折率ｎ2を変える。すなわち、カー効果で
は、電界強度の２乗に比例した屈折率変化を生じる。つ
まり、光強度は、電界強度の２乗に比例するから、入射
した光のパワーに比例して、屈折率が変化する。ここ
で、例えばシリカを用いた場合、ファイバコアの屈折率
をｎcoreとし、カー効果による屈折率変化分をｎkerrで
表すと、実効屈折率ｎ2とは次の関係がある。
に、ＦＢＧに加わる応力が変化し、伝搬定数β2及び距
離Ｌ2を調整できるので、（３）式の位相条件が調整で
き、これによりレーザ光の発振波長をＦＢＧによるブラ
ッグ波長に設定することができる。また、図９の第６実
施例は、応力の代わりに光を使用した場合の一例であ
る。第６実施例では、光結合部とレーザ発光素子側のグ
レーティング２４端までのＦＢＧ２０に外部の光源（図
示せず）から光を照射することによって、既知の非線形
効果（いわゆるカー効果）を起こさせて、ファイバコア
２３の実効屈折率ｎ2を変える。すなわち、カー効果で
は、電界強度の２乗に比例した屈折率変化を生じる。つ
まり、光強度は、電界強度の２乗に比例するから、入射
した光のパワーに比例して、屈折率が変化する。ここ
で、例えばシリカを用いた場合、ファイバコアの屈折率
をｎcoreとし、カー効果による屈折率変化分をｎkerrで
表すと、実効屈折率ｎ2とは次の関係がある。
【００２３】 ｎ2＝ｎcore＋ｎkerrＩ …（４） なお、Ｉは光強度（インテンシティ又は光パワー密度）
である。ファイバコアにおけるｎkerrの値は、一般的
に、２×１０-20〜３×１０-20（ｍ2／Ｗ）からなる値
が知られている。上記（４）式を入射パワーと結びつけ
るには、光ファイバの実効断面積Ａeffを用いて、 ｎ2＝ｎcore＋ｎkerrＰ／Ａeff …（５） と表される。ここで、Ａeff≒πｒ2である。また、ｒ
は、モードフィールド半径であり、通常シングルモード
ファイバであれば、４〜６μｍ程度となる。
である。ファイバコアにおけるｎkerrの値は、一般的
に、２×１０-20〜３×１０-20（ｍ2／Ｗ）からなる値
が知られている。上記（４）式を入射パワーと結びつけ
るには、光ファイバの実効断面積Ａeffを用いて、 ｎ2＝ｎcore＋ｎkerrＰ／Ａeff …（５） と表される。ここで、Ａeff≒πｒ2である。また、ｒ
は、モードフィールド半径であり、通常シングルモード
ファイバであれば、４〜６μｍ程度となる。
【００２４】従って、本実施例では、ＦＢＧに照射され
る光の強度を変えることで、実効屈折率ｎ2が（５）式
のように変化して、（２）式の伝搬定数β2を調整でき
るので、（３）式の位相条件が調整でき、これによって
もレーザ光の発振波長をＦＢＧによるブラッグ波長に設
定することができる。なお、これら実施例において、レ
ーザ光の発振波長をＦＢＧによるブラッグ波長に一致さ
れる場合には、例えばＦＢＧ２０のレーザ光出力側に光
カプラ（図示せず）を取り付け、出力されるレーザ光を
分離し、その波長をモニタしてフィードバックし、応力
又は光の強度を調整すれば、上記レーザ光の発振波長を
上記ブラッグ波長に対応させることができ、実際にファ
イバグレーティングのブラッグ波長を選別することで、
発振波長が精度良く選別することができる。
る光の強度を変えることで、実効屈折率ｎ2が（５）式
のように変化して、（２）式の伝搬定数β2を調整でき
るので、（３）式の位相条件が調整でき、これによって
もレーザ光の発振波長をＦＢＧによるブラッグ波長に設
定することができる。なお、これら実施例において、レ
ーザ光の発振波長をＦＢＧによるブラッグ波長に一致さ
れる場合には、例えばＦＢＧ２０のレーザ光出力側に光
カプラ（図示せず）を取り付け、出力されるレーザ光を
分離し、その波長をモニタしてフィードバックし、応力
又は光の強度を調整すれば、上記レーザ光の発振波長を
上記ブラッグ波長に対応させることができ、実際にファ
イバグレーティングのブラッグ波長を選別することで、
発振波長が精度良く選別することができる。
【００２５】また、第４及び第５実施例においては、予
め印加電圧と発振波長の関係が解っている場合には、印
加する電圧を可変にして、上記電圧をフィードバックす
れば、位相条件が調整され、上記レーザ光の発振波長を
上記ブラッグ波長に対応させることができる。
め印加電圧と発振波長の関係が解っている場合には、印
加する電圧を可変にして、上記電圧をフィードバックす
れば、位相条件が調整され、上記レーザ光の発振波長を
上記ブラッグ波長に対応させることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、グレ
ーティングによる反射光のブラッグ波長が所定波長に設
定される光ファイバと、前記光ファイバと光の入出力が
可能なように光結合される光結合部と、生じた光を反射
する反射面を有して該反射面と前記グレーティングとの
間で前記光を共振させて所定発振波長のレーザ光を発振
するレーザ発光素子とを備えた外部共振器型レーザにお
いて、前記レーザ発光素子との光結合部と前記グレーテ
ィング間の前記光ファイバに、応力を加えて又は光を照
射して、前記光ファイバの長さ又は前記共振される光の
伝搬定数又はこれら双方を調整する調整手段を備えたの
で、前記共振される光の位相を調整してＦＢＧのブラッ
グ波長とレーザの発振波長を一致させることができる。
ーティングによる反射光のブラッグ波長が所定波長に設
定される光ファイバと、前記光ファイバと光の入出力が
可能なように光結合される光結合部と、生じた光を反射
する反射面を有して該反射面と前記グレーティングとの
間で前記光を共振させて所定発振波長のレーザ光を発振
するレーザ発光素子とを備えた外部共振器型レーザにお
いて、前記レーザ発光素子との光結合部と前記グレーテ
ィング間の前記光ファイバに、応力を加えて又は光を照
射して、前記光ファイバの長さ又は前記共振される光の
伝搬定数又はこれら双方を調整する調整手段を備えたの
で、前記共振される光の位相を調整してＦＢＧのブラッ
グ波長とレーザの発振波長を一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る外部共振器型レーザの概略構成を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】図１に示した本発明に係る外部共振器型レーザ
を用いた時の位相条件調整後の縦モードとＦＢＧの反射
スペクトラムの関係を示す関係図である。
を用いた時の位相条件調整後の縦モードとＦＢＧの反射
スペクトラムの関係を示す関係図である。
【図３】同じく本発明による発振スペクトラムを示す図
である。
である。
【図４】図１に示した外部共振器型レーザの第１実施例
の構成を示す構成図である。
の構成を示す構成図である。
【図５】同じく第２実施例の構成を示す構成図である。
【図６】同じく第３実施例の構成を示す構成図である。
【図７】同じく第４実施例の構成を示す構成図である。
【図８】同じく第５実施例の構成を示す構成図である。
【図９】同じく第６実施例の構成を示す構成図である。
【図１０】従来の外部共振器型レーザの概略構成を示す
構成図である。
構成図である。
【図１１】図１０に示した外部共振器型レーザを用いた
時の縦モードとＦＢＧの反射スペクトラムの関係を示す
関係図である。
時の縦モードとＦＢＧの反射スペクトラムの関係を示す
関係図である。
【図１２】同じく従来による発振スペクトラムを示す図
である。
である。
１０ レーザ発光素子 １１ 活性層 １２ 無反射端面 １３ 高反射端面 ２０ 光ファイバ（ＦＢＧ） ２１ クラッド ２２ クラッド端面 ２３ ファイバコア ２４ グレーティング ３０ 光結合部 ４０ 支持棒 ４１ 部材 ４２ 圧電素子 ４３ 直流電圧源
Claims (7)
- 【請求項１】 グレーティングを有し、該グレーティン
グによる反射光のブラッグ波長が所定波長に設定される
光ファイバと、前記光ファイバと光の入出力が可能なよ
うに光結合される光結合部と、生じた光を反射する反射
面を有して該反射面と前記グレーティングとの間で前記
光を共振させて所定発振波長のレーザ光を発振するレー
ザ発光素子とを備えた外部共振器型レーザにおいて、 前記光ファイバの長さ又は前記共振される光の伝搬定数
又はそれら双方を調整する調整手段を備えたことを特徴
とする外部共振器型レーザ。 - 【請求項２】 前記調整手段は、前記レーザ発光素子と
の光結合部と前記グレーティング間の前記光ファイバに
応力を加えて前記長さ及び前記伝搬定数を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の外部共振器型レーザ。 - 【請求項３】 前記調整手段は、前記光結合部と前記グ
レーティング間の前記光ファイバを屈曲させることによ
って、該光ファイバに前記応力を加えることを特徴とす
る請求項２に記載の外部共振器型レーザ。 - 【請求項４】 前記調整手段は、前記光結合部と前記グ
レーティング間の前記光ファイバに所定状態で収縮又は
膨張する材質の部材を取り付け、該部材を収縮又は膨張
させることによって、該光ファイバに前記応力を加える
ことを特徴とする請求項２に記載の外部共振器型レー
ザ。 - 【請求項５】 前記調整手段は、前記光結合部と前記グ
レーティング間の前記光ファイバに支持部材を取り付
け、該光ファイバに該支持部材から前記応力を加えるこ
とを特徴とする請求項２に記載の外部共振器型レーザ。 - 【請求項６】 前記調整手段は、前記光結合部と前記グ
レーティング間の前記光ファイバに圧電素子を取り付
け、該圧電素子に電圧を印加して動作させことによっ
て、前記光ファイバに前記応力を加えることを特徴とす
る請求項２に記載の外部共振器型レーザ。 - 【請求項７】 前記調整手段は、前記光結合部と前記グ
レーティング間の前記光ファイバに光を照射して、前記
伝搬定数を調整することを特徴とする請求項１に記載の
外部共振器型レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03617898A JP4176860B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 外部共振器型レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03617898A JP4176860B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 外部共振器型レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233895A true JPH11233895A (ja) | 1999-08-27 |
| JP4176860B2 JP4176860B2 (ja) | 2008-11-05 |
Family
ID=12462493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03617898A Expired - Fee Related JP4176860B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 外部共振器型レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4176860B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003060296A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 外部共振器半導体レーザを製造する方法、外部共振器半導体レーザ、および波長多重伝送システム |
| JP2004363534A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子装置およびそれが用いられた半導体レーザモジュール |
| JP2005217077A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Intelligent Cosmos Research Institute | レーザ装置 |
| WO2015191952A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-17 | Seagate Technology Llc | Bragg grating external cavity laser |
-
1998
- 1998-02-18 JP JP03617898A patent/JP4176860B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003060296A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 外部共振器半導体レーザを製造する方法、外部共振器半導体レーザ、および波長多重伝送システム |
| JP2004363534A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子装置およびそれが用いられた半導体レーザモジュール |
| JP2005217077A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Intelligent Cosmos Research Institute | レーザ装置 |
| WO2015191952A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-17 | Seagate Technology Llc | Bragg grating external cavity laser |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4176860B2 (ja) | 2008-11-05 |
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