JPH11307864A - 外部共振器型波長可変光源 - Google Patents

外部共振器型波長可変光源

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JPH11307864A
JPH11307864A JP10113739A JP11373998A JPH11307864A JP H11307864 A JPH11307864 A JP H11307864A JP 10113739 A JP10113739 A JP 10113739A JP 11373998 A JP11373998 A JP 11373998A JP H11307864 A JPH11307864 A JP H11307864A
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JP
Japan
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wavelength
diffraction grating
angle
optical amplifier
optical axis
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JP10113739A
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Inventor
Minoru Maeda
稔 前田
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Ando Electric Co Ltd
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • 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
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • 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
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H01S5/143—Littman-Metcalf configuration, e.g. laser - grating - mirror

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部共振器型波長可変光源において、機構的
バックラッシュの発生をなくして、波長可変の精度を向
上させる。 【解決手段】 一方の端面に無反射膜１ａが施された光
増幅器１と、光増幅器１の無反射膜１ａ側の射出光軸上
に配置され波長選択性を有する回折格子２と、回折格子
２の反射光軸上に配置され回折格子２からの反射光を反
射する反射器３と、回折格子２の反射光軸に対する反射
器３の角度を変化させて発振する光の波長を可変する波
長可変機構１００Ａとを備えた外部共振器型波長可変光
源である。波長可変機構１００Ａは、保持した反射器３
の回折格子２反射光軸に対する角度を変化させる波長可
変制御手段２０Ａとしてのバイモルフ型ピエゾ素子と、
バイモルフ型ピエゾ素子に印可する電圧を制御して発振
する光の波長を可変する波長可変駆動回路３０とを備え
ている。

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、例えば、光計測
技術分野で使用する外部共振器型の波長可変光源に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】光計測技術で使用する光源には、狭スペ
クトル線幅の単一モード発振で波長安定度が良く、かつ
波長可変が可能で小型の光源が要求されている。従来技
術における外部共振器型波長可変光源として、例えば、
図７、図８に示すような外部共振器型波長可変光源が知
られている。
【０００３】図７は、従来技術の外部共振器型波長可変
光源の構成例を示すブロック図である。この外部共振器
型波長可変光源は、光増幅器１、光増幅器駆動回路４、
レンズ５、６、７、光アイソレータ９、回折格子２、角
度調整機構５１、波長可変駆動回路５３、平行移動機構
５２、位置調整駆動回路５４などから構成されている。
光増幅器１は、ファブリペロ型半導体レーザー（ＬＤ）
であり、片端面に無反射膜（ＡＲコート）１ａが施さ
れ、光増幅器駆動回路４からの注入電流に応じて、両端
面から光を射出する。光増幅器１の無反射膜１ａ側端面
からの射出光は、レンズ５で平行光に変換され、回折格
子２に入射する。回折格子２は、波長選択反射器として
使用され、入射される平行光のうち、入射角によって決
まる特定の波長の光を反射する機能を有する。また、回
折格子２は、光増幅器１の無反射膜１ａが施されていな
い端面とで共振器を形成しており、回折格子２で選択さ
れた光を光増幅器１に再入射させることで、レーザー発
振させることができる。レンズ６は、光増幅器１の無反
射膜１ａが施されていない側の射出光軸上に配置され、
光増幅器１の端面から射出される光を平行光に変換す
る。平行光に変換された射出光は、光アイソレータ９に
入射される。光アイソレータ９は、出力ファイバ８側か
らの反射光が光増幅器１に戻らないようにするためのも
ので、この光アイソレータ９を透過した光は、レンズ７
で集光され、出力光として出力ファイバ８に入射され
る。
【０００４】図７に示す、光増幅器１と回折格子２との
光学配置は、リトロ配置と呼ばれている。このリトロ配
置の光学系での発振波長は、次式で示される。 λ＝２×ｄ／Ｍ×sin(θ) ・・・（１） ここで、λは回折格子２で選択された波長、ｄは回折格
子２の溝間隔、Ｍは回折光の次数、θは回折格子２の法
線と光増幅器１の射出光軸の角度（回折格子２への入射
角度）である。
【０００５】そして、回折格子２は、角度調整機構５１
により入射光軸に対して任意の角度（θ）に調整可能と
なっている。この角度調整機構５１を波長可変駆動回路
５３により制御することで、回折格子２を任意の角度に
回転させ、（１）式で求められる波長（ブラック波長）
を任意に変化させることができ、光増幅器１の利得範囲
で波長可変を行うことができる。また、回折格子２は平
行移動機構５２により入射光軸と平行に移動可能になっ
ている。この平行移動機構５２を位置調整駆動回路５４
により制御することで、回折格子２を共振器の光軸方向
に平行移動させ、共振波長を任意に変化させることがで
きる。
【０００６】図８に、上記以外の、従来技術の外部共振
器型波長可変光源の構成例を示す。この外部共振器型波
長可変光源は、光増幅器１、光増幅器駆動回路４、レン
ズ５、６、７、光アイソレータ９、回折格子２、反射器
３、角度調整機構５１、波長可変駆動回路５３などから
構成されている。なお、図８において、前述した図７と
同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０００７】図８に示す、光増幅器１、回折格子２及び
反射器３の光学配置は、リットマン配置と呼ばれてい
る。このリットマン配置の光学系での発振波長は、次式
で示される。 λ＝ｄ／Ｍ×[sin(α)＋sin(β)] ・・・（２） ここで、λは回折格子２で選択された波長、ｄは回折格
子２の溝間隔、Ｍは回折光の次数、αは回折格子２の法
線と光増幅器１の射出光軸との角度（回折格子２への入
射角度）、βは回折格子２の法線と回折格子２で反射し
た光の反射光軸との角度（回折格子２からの反射角度）
である。
【０００８】回折格子２は、光増幅器１の射出光軸に対
して入射角度αで、光学ベース台１０に固定されてい
る。反射器３は、角度調整機構５１上に配置され、
（２）式で求められる回折格子２からの反射光の内、反
射器３に垂直に入射した波長の光を回折格子２に再反射
する。角度調整機構５１は、回転中心５１ａを中心に反
射器３を角度変化させ、回折格子２からの反射光軸に対
して任意の角度に調整可能となっている。そのため、角
度調整機構５１の駆動系によって、角度調整すること
で、選択される波長を任意に変化させることができ、光
増幅器１の利得範囲で波長可変を行うことができる。ま
た、角度調整機構５１の回転中心５１ａと反射器３の配
置する位置を、最適化することで、モードホップのない
連続波長可変も可能となる。これら従来技術による外部
共振器型波長可変光源（図７及び図８）では、角度調整
機構５１や平行移動機構５２に、回転ステージやリニア
ステージなどが使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、角度調整機
構５１や平行移動機構５２に回転ステージやリニアステ
ージを使用した従来の外部共振器型波長可変光源の構造
では、機構的バックラッシュの発生が伴うため、正確な
波長変化を行うことができなかった。また、回転ステー
ジやリニアステージの他に、これら機構を精度良く制御
するには、高精度のギアーを内蔵したモーターが必要と
なり、その場合には、波長可変機構が大型になってしま
うという問題点があった。
【００１０】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、波長可変機構が小型であり、波
長可変に際して機構的バックラッシュが発生しない、波
長可変精度の良い外部共振器型波長可変光源を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、一方の端面に無反射膜が施
された光増幅器と、前記光増幅器の無反射膜側の射出光
軸上に配置され、波長選択性を有する回折格子と、前記
回折格子の反射光軸上に配置され、前記回折格子からの
反射光を反射する反射器と、前記回折格子の反射光軸に
対する前記反射器の角度を変化させて発振する光の波長
を可変する波長可変機構と、を備えた外部共振器型波長
可変光源において、前記波長可変機構が、少なくとも一
部が弾性体から構成され、前記反射器を支持する固定手
段と、前記固定手段の弾性体部を変形させて、前記回折
格子の反射光軸に対する反射器の角度を変化させる変位
手段と、前記変位手段を制御して前記反射器の角度変化
を調整し、発振する光の波長を可変する変位制御手段
と、を備えた構成とした。
【００１２】この請求項１記載の発明によれば、変位制
御手段の制御により、変位手段が反射器を支持する固定
手段の弾性体を変形させて、回折格子の反射光軸に対す
る反射器の角度を変化させ、回折格子から反射器に垂直
入射する光の波長、即ち、発振する光の波長を可変す
る。
【００１３】請求項２記載の発明は、一方の端面に無反
射膜が施された光増幅器と、前記光増幅器の無反射膜側
の射出光軸上に配置され、波長選択性を有する回折格子
と、前記回折格子の反射光軸上に配置され、前記回折格
子からの反射光を反射する反射器と、前記光増幅器の射
出光軸に対する前記回折格子の角度を変化させて発振す
る光の波長を可変する波長可変機構と、を備えた外部共
振器型波長可変光源において、前記波長可変機構が、少
なくとも一部が弾性体から構成され、前記回折格子を支
持する固定手段と、前記固定手段の弾性体部を変形させ
て、前記光増幅器の射出光軸に対する前記回折格子の角
度を変化させる変位手段と、前記変位手段を制御して前
記回折格子の角度変化を調整し、発振する光の波長を可
変する変位制御手段と、を備えた構成とした。
【００１４】この請求項２記載の発明によれば、変位制
御手段の制御により、変位手段が回折格子を支持する固
定手段の弾性体を変形させて、反射器の法線に対する回
折格子の角度を変化させ、回折格子から反射器に垂直入
射する光の波長、即ち、発振する光の波長を可変する。
【００１５】請求項３記載の発明は、一方の端面に無反
射膜が施された光増幅器と、前記光増幅器の無反射膜側
の射出光軸上に配置され、波長選択性を有するバンドパ
スフィルタと、前記光増幅器の射出光軸上に配置され、
前記バンドパスフィルタからの透過光を前記光増幅器の
射出光軸に反射する反射器と、前記光増幅器の射出光軸
に対する前記バンドパスフィルタの角度を変化させて発
振する光の波長を可変する波長可変機構と、を備えた外
部共振器型波長可変光源において、前記波長可変機構
が、少なくとも一部が弾性体から構成され、前記バンド
パスフィルタを支持する固定手段と、前記固定手段の弾
性体部を変形させて、前記光増幅器の射出光軸に対する
前記バンドパスフィルタの角度を変化させる変位手段
と、前記変位手段を制御して前記バンドパスフィルタの
角度変化を調整し、発振する光の波長を可変する変位制
御手段と、を備えた構成とした。
【００１６】この請求項３記載の発明によれば、変位制
御手段の制御により、変位手段がバンドパスフィルタを
支持する固定手段の弾性体を変形させて、光増幅器の射
出光軸に対するバンドパスフィルタの角度を変化させ、
バンドパスフィルタを透過する光の波長、即ち、発振す
る光の波長を可変する。
【００１７】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波長可変光源において、前記
固定手段の弾性体には、バイモルフ型ピエゾ素子が用い
られ、該バイモルフ型ピエゾ素子が、前記変位手段を兼
ねる構成とした。
【００１８】この請求項４記載の発明によれば、固定手
段の弾性体としてバイモルフ型ピエゾ素子を用いたた
め、バイモルフ型ピエゾ素子に印可する電圧を調整し
て、バイモルフ型ピエゾ素子に生じる変位量を制御する
ことにより、バイモルフ型ピエゾ素子を介して支持され
た反射器、回折格子またはバンドパスフィルタの角度を
連続的に変化させることができる。即ち、電気的な制御
によって、機構的バックラッシュを生じることなく、発
振する光の波長を正確に可変することができる。また、
バイモルフ型ピエゾ素子が、反射器、回折格子またはバ
ンドパスフィルタを支持する固定手段の弾性体と変位手
段とを兼ねる構成としたため、当該外部共振器型波長可
変光源の小型化及び簡素化が可能となる。
【００１９】請求項５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波長可変光源において、前記
固定手段の弾性体には、板バネが用いられ、前記変位手
段が、積層型ピエゾ素子により構成されている。
【００２０】この請求項５記載の発明によれば、固定手
段の弾性体には、板バネが用いられ、変位手段が、積層
型ピエゾ素子により構成されているため、積層型ピエゾ
素子に印可する電圧を調整して、積層型ピエゾ素子に生
じる変位量を制御することにより、板バネを介して支持
された反射器、回折格子またはバンドパスフィルタの角
度を連続的に変化させることができる。即ち、電気的な
制御によって、機構的バックラッシュを生じることな
く、発振する光の波長を正確に可変することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る外部共振器型
波長可変光源の実施の各形態例について、図１〜６の図
面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】＜第１の実施の形態例＞図１は本発明を適
用した第１の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変
光源の構成を示すブロック図である。
【００２３】外部共振器型波長可変光源は、光増幅器
１、光増幅器駆動回路４、光増幅器１の射出光軸上に配
置されるレンズ５、６、７、光アイソレータ９、回折格
子２、反射器３、波長可変機構１００Ａ等から構成され
ている。
【００２４】光増幅器１は、ファブリペロ型半導体レー
ザー（ＬＤ）であり、片端面に無反射膜（ＡＲコート）
１ａが施されている。光増幅器１は、光増幅器駆動回路
４と接続され、この光増幅器駆動回路４からの注入電流
に応じて、両端面から光を射出する。レンズ５は、光増
幅器１の無反射膜１ａ側の射出光軸上に配置され、光増
幅器１の端面から射出される光を平行光に変換する。平
行光に変換された射出光は、回折格子２に入射される。
回折格子２は、光増幅器１からの射出光軸に対して入射
角度αになるように光学ベース台１０に固定されてい
る。回折格子２は、波長選択反射器として機能し、入射
角度αで入射された平行光のうち、前述した（２）式で
示される波長の光を反射角度βで反射器３側に反射す
る。
【００２５】反射器３は、回折格子２からの反射光のう
ち、反射器３に垂直に入射した波長の光のみを同一光路
で回折格子２に反射する。それ以外の角度で反射器３に
入射した波長の光は、入射光路とは異なった光路で回折
格子２に反射する。即ち、反射器３に垂直入射し、反射
した波長の光は、再度回折格子２に入射するが、今度
は、前述した反射角度βが入射角度、前述した入射角度
αが反射角度となって、光増幅器１の射出光軸に反射さ
れ、光増幅器１に戻る。一方、反射器３に垂直入射した
波長の光以外は、光増幅器１の射出光軸とは異なった角
度に反射され、光増幅器１に戻ることはない。
【００２６】レンズ６は、光増幅器１の無反射膜１ａが
施されていない側の射出光軸上に配置され、光増幅器１
の端面から射出される光を平行光に変換する。平行光に
変換された射出光は、光アイソレータ９に入射される。
光アイソレータ９は、出力ファイバ８側からの反射光が
光増幅器１に戻らないようにするためのもので、この光
アイソレータ９を透過した光は、レンズ７で集光され、
出力光として出力ファイバ８に入射される。以上の光学
系については、従来技術のリットマン配置の光学系と同
一である。
【００２７】波長可変機構１００Ａは、固定手段として
例示する固定部１２及び保持部１１、固定手段の弾性体
及び変位手段として例示する波長可変制御手段（バイモ
ルフ型ピエゾ素子）２０Ａ、変位制御手段として例示す
る波長可変駆動回路３０により構成され、回折格子２の
反射光軸に対する反射器３の角度を変化させて発振する
光の波長を可変する。波長可変制御手段２０Ａは、光学
ベース台１０上の固定部１２により一端を固定され、自
由端側には保持部１１を介して反射器３が設置されてい
る。波長可変制御手段２０Ａは、例えば、次に示すバイ
モルフ型ピエゾ素子により構成されている。
【００２８】バイモルフ型ピエゾ素子は、圧電セラミッ
クス２枚を貼り合わせてできており、分極方向を同一方
向にして貼り合わせた直列型と分極方向を逆に貼り合わ
せた並列型があり、通常、補強板として金属薄板が入れ
られている。例えば、直列型のバイモルフ型ピエゾ素子
において、２枚の圧電セラミックスの両面の電極に同一
電圧を印加すると、貼り合わせた面の電極との電圧差が
生じ、ピエゾ素子全体が湾曲変形する。そのため、例え
ば、バイモルフ型ピエゾ素子の一端を固定した状態で、
電圧を印可すると、バイモルフ型ピエゾ素子が湾曲変形
し、もう一方の自由端側が大きく変位する。
【００２９】従って、バイモルフ型ピエゾ素子により構
成された波長可変制御手段２０Ａは、波長可変駆動回路
３０からの電圧制御により湾曲変形して、反射器３の角
度を回折格子２の反射光軸に対して変化させる。そし
て、バイモルフ型ピエゾ素子に印可する電圧を波長可変
駆動回路３０によって制御すれば、反射器３の角度が変
化し、発振する光の波長を可変することができる。な
お、バイモルフ型ピエゾ素子で圧電セラミックスの貼り
合わせ方向による違いは、波長可変駆動回路３０との配
線や電圧印可方向などが異なるだけであり、外部共振器
型波長可変光源の構成には影響しない。
【００３０】以上のように、第１の実施の形態例の外部
共振器型波長可変光源によれば、波長可変駆動回路３０
が印可する電圧に応じて波長可変制御手段２０Ａ（バイ
モルフ型ピエゾ素子）に変位が生じ、それにより、バイ
モルフ型ピエゾ素子の自由端側に保持された反射器３の
角度が変化し、回折格子２から反射器３に垂直入射する
光の波長、即ち、発振する光の波長が変化する。つま
り、バイモルフ型ピエゾ素子に印可する電圧を電気的に
制御するだけで、発振する光の波長を可変することがで
きる。
【００３１】また、反射器３をバイモルフ型ピエゾ素子
で保持する構造の波長可変機構１００Ａにより波長可変
を行うため、従来の回転ステージやリニアステージで生
じる機構的バックラッシュが発生しなくなり、再現性良
く波長可変することが可能となる。波長可変機構１００
Ａにバイモルフ型ピエゾ素子を使用することで、従来の
回転ステージやリニアステージによって構成される波長
可変機構と比較して、波長可変機構１００Ａの構成を非
常に簡素で小型にすることが可能となる。また、バイモ
ルフ型ピエゾ素子は、発生力は小さいが、電圧を印可し
たときの変位量が数百μｍと大きい値が得られるので、
反射器３の角度変化が大きくなり、広い波長可変が可能
である。
【００３２】＜第２の実施の形態例＞図２は、本発明を
適用した第２の実施の形態例に係る外部共振器型波長可
変光源の構成を示すブロック図である。なお、図２にお
いて、前述した図１と同一部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。
【００３３】第２の実施の形態例の外部共振器型波長可
変光源では、波長可変機構１００Ｂが、固定手段として
例示する固定部１２Ａ及び保持部１１、固定手段の弾性
体として例示する板バネ部１３、変位手段として例示す
る波長可変制御手段（積層型ピエゾ素子）２０Ｂ、変位
制御手段として例示する波長可変駆動回路３０、波長可
変制御手段２０ｂを固定する固定部１２Ｂ等により構成
されている。その他の構成は、前述した第１の実施の形
態例と同じである。
【００３４】板バネ部１３は、光学ベース台１０上の固
定部１２Ａにより一端を固定され、自由端側には保持部
１１を介して反射器３が設置されている。波長可変制御
手段２０Ｂは、その一端を光学ベース台１０上の固定部
１２Ｂに、他端を保持部１１に接続された状態で配置さ
れている。波長可変制御手段２０Ｂは、例えば、次に示
す積層型ピエゾ素子により構成されている。
【００３５】積層型ピエゾ素子とは、圧電セラミックス
に電界を印加すると歪みを生じ、分極方向と同方向に電
圧が印加されると縮み、逆方向に印加されると伸びる性
質を持ち、印加電圧によって物理的変位が得られる圧電
セラミックス素子を多数層状に積み重ねたものである。
積層型ピエゾ素子は、印加電圧による変位は小さいが、
発生力が大きく、積層数の異なるピエゾ素子に変更する
ことで変位量を調整することができる。即ち、波長可変
制御手段２０Ｂである積層型ピエゾ素子に電圧を印可す
ることで、積層型ピエゾ素子に変位が発生し、それによ
り、板バネ部１３が屈曲して、板バネ部１３の自由端側
に配置されている反射器３の角度が変化するため、回折
格子２からの反射光軸に対する入射角度が変化して、発
振する光の波長が可変する。
【００３６】以上のように、第２の実施の形態例の外部
共振器型波長可変光源によれば、波長可変駆動回路３０
が印可する電圧に応じて波長可変制御手段２０Ｂ（積層
型ピエゾ素子）に変位が生じ、それにより、板バネ部１
３が屈曲して反射器３の角度が変化し、回折格子２から
反射器３に垂直入射する光の波長、即ち、発振する光の
波長が変化する。つまり、積層型ピエゾ素子に印可する
電圧を電気的に制御するだけで、発振する光の波長を可
変することができる。
【００３７】また、反射器３を板バネ部１３で支持する
板バネ構造の波長可変機構１００Ｂにより、波長可変を
行うため、従来の回転ステージやリニアステージで生じ
る機構的バックラッシュが発生しなくなり、再現性良く
波長可変することが可能となる。また、波長可変機構１
００Ｂに積層型ピエゾ素子と板バネ構造を用いたため、
従来の回転ステージやリニアステージによって構成され
る波長可変機構と比較して、波長可変機構１００Ｂを非
常に小型で軽量にすることが可能となる。
【００３８】第２の実施の形態例では、波長可変制御手
段２０Ｂに積層型ピエゾ素子を使用した例を示したが、
波長可変制御手段２０Ｂとして、モーター類を使用する
ことも可能なことは明らかである。しかし、波長可変制
御手段２０Ｂとしてモーターを使用した場合、精度良く
波長可変するには、高精度のギアーを内蔵したモーター
が必要となり、波長可変機構１００Ｂが大型になってし
まうという問題がある。波長可変制御手段２０Ｂである
積層型ピエゾ素子は、固定手段の弾性体（板バネ部１
３）を所定方向に弾性変形させることができれば任意の
位置に設置可能である。
【００３９】＜第３の実施の形態例＞図３は本発明を適
用した第３の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変
光源の構成を示すブロック図である。なお、図３におい
て、前述した図面と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。
【００４０】第３の実施の形態例の外部共振器型波長可
変光源では、波長可変機構１００Ｃが、反射器３ではな
く回折格子２の角度を変化させることによって、発振す
る光の波長を可変するようになっている。
【００４１】回折格子２は、光増幅器１からの射出光軸
に対して入射角度αになるように配置されている。ま
た、回折格子２は、保持部１４を介して波長可変制御手
段２０Ａの一端に固定され、この波長可変制御手段２０
Ａの他端は、光学ベース台１０の固定部１２に固定され
ている。反射器３は、回折格子２からの特定波長の反射
光が反射器３に垂直に入射するように、光学ベース台１
０に配設されている。波長可変機構１００Ｃは、固定手
段として例示する固定部１２及び保持部１４、固定手段
の弾性体及び変位手段として例示する波長可変制御手段
（バイモルフ型ピエゾ素子）２０Ａ、変位制御手段とし
て例示する波長可変駆動回路３０により構成され、光増
幅器１の射出光軸に対する回折格子２の角度を変化させ
て発振する光の波長を可変する。
【００４２】このように構成される外部共振器型波長可
変光源では、波長可変制御手段２０Ａであるバイモルフ
型ピエゾ素子に印可する電圧を制御することで、バイモ
ルフ型ピエゾ素子を湾曲変形させて、該バイモルフ型ピ
エゾ素子に支持された回折格子２の前記入射角度αを変
化させ、反射器３に垂直入射する光の波長を変化させて
いる。つまり、波長可変制御手段（バイモルフ型ピエゾ
素子）２０Ａに印可する電圧を波長可変駆動回路３０が
制御することで、発振する光の波長が可変される。
【００４３】＜第４の実施の形態例＞図４は本発明を適
用した第４の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変
光源の構成を示すブロック図である。なお、図４におい
て、前述した図面と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。
【００４４】第４の実施の形態例の外部共振器型波長可
変光源において、回折格子２は、光増幅器１からの射出
光軸に対して入射角度αになるように配置されている。
また、回折格子２は、保持部１４を介して板バネ部１３
の一端に固定され、この板バネ部１３の他端は、光学ベ
ース台１０の固定部１２Ａに固定されている。波長可変
制御手段２０Ｂは、積層型ピエゾ素子により構成され、
その一端を光学ベース台１０上の固定部１２Ｂに、他端
を保持部１４に接続された状態で配置されている。波長
可変機構１００Ｄは、固定手段として例示する固定部１
２Ａ及び保持部１４、固定手段の弾性体として例示する
板バネ部１３、変位手段として例示する波長可変制御手
段（積層型ピエゾ素子）２０Ｂ、変位制御手段として例
示する波長可変駆動回路３０、波長可変制御手段２０Ｂ
を固定する固定部１２Ｂ等により構成され、光増幅器１
の射出光軸に対する回折格子２の角度を変化させて発振
する光の波長を可変する。
【００４５】このように構成される外部共振器型波長可
変光源では、波長可変制御手段２０Ｂである積層型ピエ
ゾ素子に印可する電圧を制御することで、積層型ピエゾ
素子に変位を発生させて、板バネ部１３を屈曲させ、板
バネ部１３の自由端側に配置されている回折格子２の前
記入射角度αを変化させ、反射器３に垂直入射する光の
波長を変化させている。つまり、波長可変制御手段（積
層型ピエゾ素子）２０Ｂに印可する電圧を波長可変駆動
回路３０が制御することで、発振する光の波長が可変さ
れる。
【００４６】＜第５の実施の形態例＞図５は本発明を適
用した第５の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変
光源の構成を示すブロック図である。なお、図５におい
て、前述した図面と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。
【００４７】第５の実施の形態例の外部共振器型波長可
変光源では、回折格子２に代わって、バンドパスフィル
タ１６が用いられ、該バンドパスフィルタ１６の角度を
波長可変機構１００Ｅが変化させることによって、発振
する光の波長を可変するようになっている。
【００４８】バンドパスフィルタ１６は、光増幅器１か
らの射出光軸に対して所定の入射角度になるように配置
されている。また、バンドパスフィルタ１６は、保持部
１５を介して波長可変制御手段２０Ａの一端に固定さ
れ、この波長可変制御手段２０Ａの他端は、光学ベース
台１０の固定部１２に固定されている。反射器３は、バ
ンドパスフィルタ１６からの透過光を光増幅器１の射出
光軸に反射するように、光学ベース台１０に配設されて
いる。波長可変機構１００Ｅは、固定手段として例示す
る固定部１２及び保持部１５、固定手段の弾性体及び変
位手段として例示する波長可変制御手段（バイモルフ型
ピエゾ素子）２０Ａ、変位制御手段として例示する波長
可変駆動回路３０により構成されている。
【００４９】このように構成される外部共振器型波長可
変光源では、波長可変制御手段２０Ａであるバイモルフ
型ピエゾ素子に印可する電圧を制御することで、バイモ
ルフ型ピエゾ素子を湾曲変形させて、該バイモルフ型ピ
エゾ素子に支持されたバンドパスフィルタ１６の光増幅
器１射出光軸に対する角度を変化させている。バンドパ
スフィルタ１６への入射角度を変化させると、透過する
多層膜の膜厚または共振器長が等価的に変化するため、
透過する光のピーク波長が変化する。つまり、波長可変
制御手段（バイモルフ型ピエゾ素子）２０Ａに印可する
電圧を波長可変駆動回路３０が制御することで、バンド
パスフィルタ１６を透過して光増幅器１に戻る光の波
長、即ち、発振する光の波長が可変される。
【００５０】＜第６の実施の形態例＞図６は本発明を適
用した第６の実施の形態例に係る外部共振器型波長可変
光源の構成を示すブロック図である。なお、図６におい
て、前述した図面と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。
【００５１】第６の実施の形態例の外部共振器型波長可
変光源において、バンドパスフィルタ１６は、光増幅器
１からの射出光軸に対して所定の入射角度になるように
配置されている。また、バンドパスフィルタ１６は、保
持部１５を介して板バネ部１３の一端に固定され、この
板バネ部１３の他端は、光学ベース台１０の固定部１２
Ａに固定されている。波長可変制御手段２０Ｂは、積層
型ピエゾ素子により構成され、その一端を光学ベース台
１０上の固定部１２Ｂに、他端を保持部１５に接続され
た状態で配置されている。波長可変機構１００Ｆは、固
定手段として例示する固定部１２Ａ及び保持部１５、固
定手段の弾性体として例示する板バネ部１３、変位手段
として例示する波長可変制御手段（積層型ピエゾ素子）
２０Ｂ、変位制御手段として例示する波長可変駆動回路
３０、波長可変制御手段２０Ｂを固定する固定部１２Ｂ
等により構成され、光増幅器１の射出光軸に対するバン
ドパスフィルタ１６の角度を変化させて発振する光の波
長を可変する。
【００５２】このように構成される外部共振器型波長可
変光源では、波長可変制御手段２０Ｂである積層型ピエ
ゾ素子に印可する電圧を制御することで、積層型ピエゾ
素子に変位を発生させて、板バネ部１３を屈曲させ、板
バネ部１３の自由端側に配置されているバンドパスフィ
ルタ１６の光増幅器１射出光軸に対する角度を変化させ
ている。バンドパスフィルタ１６への入射角度を変化さ
せると、透過する多層膜の膜厚または共振器長が等価的
に変化するため、透過する光のピーク波長が変化する。
つまり、波長可変制御手段（積層型ピエゾ素子）２０Ｂ
に印可する電圧を波長可変駆動回路３０が制御すること
で、バンドパスフィルタ１６を透過して光増幅器１に戻
る光の波長、即ち、発振する光の波長が可変される。
【００５３】なお、以上の各実施の形態例では、光増幅
器１として、半導体レーザーを例示したが、これに限ら
れるものではなく、例えば、固体レーザー、気体レーザ
ー、ファイバレーザーなどを用いることも可能である。
反射器３としては、例えば、平面反射ミラー、直角プリ
ズムを使用したダイヘドラルミラーなどが挙げられる。
また、第３の実施例においては、これら以外に、コーナ
ーキューブプリズムを用いることもできる。バンドパス
フィルタ１６としては、例えば、光学基板に多層膜を形
成した多層膜フィルタやファブリペロエタロン（ＦＰエ
タロン）などが挙げられる。
【００５４】
【発明の効果】本発明による外部共振器型波長可変光源
によれば、変位制御手段が変位手段を制御して固定手段
の弾性体を弾性変形させることにより、固定手段により
保持されている反射器、回折格子またはバンドパスフィ
ルタの角度を光軸に対して変化させるため、機構的バッ
クラッシュが発生することなく、発振する光の波長を正
確に可変することができる。変位手段にピエゾ素子を使
用し、ピエゾ素子に印可する電圧を調整することによ
り、ピエゾ素子の変位量を変化させ、固定手段に保持さ
れている反射器、回折格子またはバンドパスフィルタの
角度を変化させるため、発振する光の波長を電気的に可
変することができる。バイモルフ型ピエゾ素子が、反射
器、回折格子またはバンドパスフィルタを保持する固定
手段の弾性体と変位手段とを兼ねる構成にすると、構成
部品の点数削減と構成部品の小型化が行えるため、外部
共振器型波長可変光源の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態例に係る外
部共振器型波長可変光源の構成を示すブロック図であ
る。
【図２】本発明を適用した第２の実施の形態例に係る外
部共振器型波長可変光源の構成を示すブロック図であ
る。
【図３】本発明を適用した第３の実施の形態例に係る外
部共振器型波長可変光源の構成を示すブロック図であ
る。
【図４】本発明を適用した第４の実施の形態例に係る外
部共振器型波長可変光源の構成を示すブロック図であ
る。
【図５】本発明を適用した第５の実施の形態例に係る外
部共振器型波長可変光源の構成を示すブロック図であ
る。
【図６】本発明を適用した第６の実施の形態例に係る外
部共振器型波長可変光源の構成を示すブロック図であ
る。
【図７】従来技術の外部共振器型波長可変光源の構成例
（リトロ配置）を示すブロック図である。
【図８】従来技術の外部共振器型波長可変光源の構成例
（リットマン配置）を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 光増幅器 １ａ 無反射膜 ２ 回折格子 ３ 反射器 ４ 光増幅器駆動回路 ５、６、７ レンズ ８ 出力ファイバ ９ 光アイソレータ １０ 光学ベース台 １３ 板バネ部（弾性体） １２、１２Ａ、１２Ｂ 固定部（固定手段） １１、１４、１５ 保持部（固定手段） １６ バンドパスフィルタ ２０Ａ 波長可変制御手段（バイモルフ型ピエゾ素子：
変位手段、弾性体） ２０Ｂ 波長可変制御手段（積層型ピエゾ素子：変位手
段） ３０ 波長可変駆動回路（変位制御手段） ５１ 角度調整機構 ５２ 平行移動機構 ５３ 波長可変駆動回路 ５４ 位置調整駆動回路 １００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、
１００Ｆ 波長可変機構

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の端面に無反射膜が施された光増幅
    器と、 前記光増幅器の無反射膜側の射出光軸上に配置され、波
    長選択性を有する回折格子と、 前記回折格子の反射光軸上に配置され、前記回折格子か
    らの反射光を反射する反射器と、 前記回折格子の反射光軸に対する前記反射器の角度を変
    化させて発振する光の波長を可変する波長可変機構と、 を備えた外部共振器型波長可変光源において、 前記波長可変機構は、 少なくとも一部が弾性体から構成され、前記反射器を支
    持する固定手段と、 前記固定手段の弾性体部を変形させて、前記回折格子の
    反射光軸に対する反射器の角度を変化させる変位手段
    と、 前記変位手段を制御して前記反射器の角度変化を調整
    し、発振する光の波長を可変する変位制御手段と、 を備えたことを特徴とする外部共振器型波長可変光源。
  2. 【請求項２】 一方の端面に無反射膜が施された光増幅
    器と、 前記光増幅器の無反射膜側の射出光軸上に配置され、波
    長選択性を有する回折格子と、 前記回折格子の反射光軸上に配置され、前記回折格子か
    らの反射光を反射する反射器と、 前記光増幅器の射出光軸に対する前記回折格子の角度を
    変化させて発振する光の波長を可変する波長可変機構
    と、 を備えた外部共振器型波長可変光源において、 前記波長可変機構は、 少なくとも一部が弾性体から構成され、前記回折格子を
    支持する固定手段と、 前記固定手段の弾性体部を変形させて、前記光増幅器の
    射出光軸に対する前記回折格子の角度を変化させる変位
    手段と、 前記変位手段を制御して前記回折格子の角度変化を調整
    し、発振する光の波長を可変する変位制御手段と、 を備えたことを特徴とする外部共振器型波長可変光源。
  3. 【請求項３】 一方の端面に無反射膜が施された光増幅
    器と、 前記光増幅器の無反射膜側の射出光軸上に配置され、波
    長選択性を有するバンドパスフィルタと、 前記光増幅器の射出光軸上に配置され、前記バンドパス
    フィルタからの透過光を前記光増幅器の射出光軸に反射
    する反射器と、 前記光増幅器の射出光軸に対する前記バンドパスフィル
    タの角度を変化させて発振する光の波長を可変する波長
    可変機構と、 を備えた外部共振器型波長可変光源において、 前記波長可変機構は、 少なくとも一部が弾性体から構成され、前記バンドパス
    フィルタを支持する固定手段と、 前記固定手段の弾性体部を変形させて、前記光増幅器の
    射出光軸に対する前記バンドパスフィルタの角度を変化
    させる変位手段と、 前記変位手段を制御して前記バンドパスフィルタの角度
    変化を調整し、発振する光の波長を可変する変位制御手
    段と、 を備えたことを特徴とする外部共振器型波長可変光源。
  4. 【請求項４】 前記固定手段の弾性体には、バイモルフ
    型ピエゾ素子が用いられ、該バイモルフ型ピエゾ素子
    が、前記変位手段を兼ねる構成としたこと、 を特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の外部共振器
    型波長可変光源。
  5. 【請求項５】 前記固定手段の弾性体には、板バネが用
    いられ、 前記変位手段は、積層型ピエゾ素子により構成されてい
    ること、 を特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の外部共振器
    型波長可変光源。
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