JPS62155578A - レ−ザ発生装置 - Google Patents
レ−ザ発生装置Info
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- JPS62155578A JPS62155578A JP29606985A JP29606985A JPS62155578A JP S62155578 A JPS62155578 A JP S62155578A JP 29606985 A JP29606985 A JP 29606985A JP 29606985 A JP29606985 A JP 29606985A JP S62155578 A JPS62155578 A JP S62155578A
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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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/06837—Stabilising otherwise than by an applied electric field or current, e.g. by controlling the temperature
-
- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
-
- 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
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、「発明の目的」
（産業上の利用分野）
本発明は、スペクトル純度が高いレーザ光であって、安
定波長かつ波長の絶対値が正確なレーザを出力づること
ができるレーザ発生装置に関するものである。
定波長かつ波長の絶対値が正確なレーザを出力づること
ができるレーザ発生装置に関するものである。
（従来の技術）
コヒーレント光通信やコヒーレント光計測の分野では、
波長が安定化され、スペクトル純度の高い（狭スペクト
ル幅の）光源が必要とされる。
波長が安定化され、スペクトル純度の高い（狭スペクト
ル幅の）光源が必要とされる。
従来、レーザ光発生手段として、第４図と第５図に示づ
ような手段が知られている。
ような手段が知られている。
第４図は、通常、［吸収形波長安定化レーザ」と呼ばれ
る手段であり、これは例えば、ルビジウムＲＬ１．セシ
ウムＣｓ等を内部に封入した吸収セル１２へ半導体レー
ク゛（以下、単にＬＤと記す）１からのレーザ光を通し
、通過したレーザ光を光検出器１３で検出する。この場
合、吸収セル１２内の物質を構成する原子・分子の種類
により一義的に定まる特定の波長のレーザ光は、吸収セ
ル１２内で吸収され、減衰する。第４図の装（ｄでは、
ＬＤｌから出力されるレー「光の発振波長が、吸収線ス
ペクトルの中心となるようにロックインアンプ１５とレ
ーザ＄り胛部１７により制御している。
る手段であり、これは例えば、ルビジウムＲＬ１．セシ
ウムＣｓ等を内部に封入した吸収セル１２へ半導体レー
ク゛（以下、単にＬＤと記す）１からのレーザ光を通し
、通過したレーザ光を光検出器１３で検出する。この場
合、吸収セル１２内の物質を構成する原子・分子の種類
により一義的に定まる特定の波長のレーザ光は、吸収セ
ル１２内で吸収され、減衰する。第４図の装（ｄでは、
ＬＤｌから出力されるレー「光の発振波長が、吸収線ス
ペクトルの中心となるようにロックインアンプ１５とレ
ーザ＄り胛部１７により制御している。
第５図は、通常、「外部共振形レーザ」と呼ばれる手段
であり、ＬＤ’ｌの外部にハーフミラ−５と回折格子７
からなる外部共振器を付加し、Ｑを大きくして狭いスペ
クトルのレーザ光を得るようにしたものである。
であり、ＬＤ’ｌの外部にハーフミラ−５と回折格子７
からなる外部共振器を付加し、Ｑを大きくして狭いスペ
クトルのレーザ光を得るようにしたものである。
しかし、以上のような手段は次の問題点を有している。
■ ［吸収形波長安定化レーザ］は、吸収セル１２にお
ける物質（Ｒｂ 、Ｃｓ等）の原子吸収線を利用してい
るので、取出されるレーザ光の安定度は、−ＩＱ−１２
以上と非常に良く、またその波長の絶対値も正確である
反面、ＬＤｌから出力される光スペクトルの幅が、一般
に数１０ＭＨｚと大きいのが問題点である。
ける物質（Ｒｂ 、Ｃｓ等）の原子吸収線を利用してい
るので、取出されるレーザ光の安定度は、−ＩＱ−１２
以上と非常に良く、またその波長の絶対値も正確である
反面、ＬＤｌから出力される光スペクトルの幅が、一般
に数１０ＭＨｚと大きいのが問題点である。
■ 「外部共振形レーザ」は、共振器のＱを大きくする
ことで、ＬＤｌの光スペクトルの幅を狭くすることがで
きるが、発振波長が、外部共振器の物理的な間隔距離で
定まるため、波長安定度は、１０″″７程度と悪く、ま
た、波長の絶対値も精度が悪い等の問題がある。
ことで、ＬＤｌの光スペクトルの幅を狭くすることがで
きるが、発振波長が、外部共振器の物理的な間隔距離で
定まるため、波長安定度は、１０″″７程度と悪く、ま
た、波長の絶対値も精度が悪い等の問題がある。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、その目的
は発なするレーリ”尤の波長の絶対値が正確で、高安定
の１−１かつスペクトルｅＩｉ度が高いレーザ光を１ｒ
７ることができるレーザ光生装「１を提供することであ
る。
は発なするレーリ”尤の波長の絶対値が正確で、高安定
の１−１かつスペクトルｅＩｉ度が高いレーザ光を１ｒ
７ることができるレーザ光生装「１を提供することであ
る。
本発明は、「吸収形波１に安定化レーザ」と「外部共振
形レーザ」とを相合１することにより、従来の２つの手
段が有していた長所のみを備え、双方の手段がそれぞれ
持っていた問題点は含まれないように構成したものであ
る。即ち、 外部共振器を設けた半導体レーザと、 これから出力されたレーザ光を導入する吸収セルと、 吸収セルを通過してきたレーザ光を検出する光検出器と
、 光検出器からの信号を増幅する増幅器と、前記半導体レ
ーザの出力レーザ光の波長を制御するレーザ制御部と、
を婦え、 吸収セルにＪ３Ｇプるの吸収線にレーＩア光の波長を制
御するようにしたものである。
形レーザ」とを相合１することにより、従来の２つの手
段が有していた長所のみを備え、双方の手段がそれぞれ
持っていた問題点は含まれないように構成したものであ
る。即ち、 外部共振器を設けた半導体レーザと、 これから出力されたレーザ光を導入する吸収セルと、 吸収セルを通過してきたレーザ光を検出する光検出器と
、 光検出器からの信号を増幅する増幅器と、前記半導体レ
ーザの出力レーザ光の波長を制御するレーザ制御部と、
を婦え、 吸収セルにＪ３Ｇプるの吸収線にレーＩア光の波長を制
御するようにしたものである。
（実施例）
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示した図である。
同図において、１はＬＤ（半導体レーザ）であり、ＬＤ
ｌから出力された光はレンズ３を透過してハーフミラ−
５に照射する。そこで、レーザ光の一部は、このハーフ
ミラ−５を通過しレーザ出力ＰＯとなる。残りは、ハー
フミラ−５で反射し、ちと来た光路を遡り、ＬＤｌを通
過して、レンズ４を透過し、回折格子７で光の一部は、
再び反射され、ＬＤ１方向へ戻る。このようにハーフミ
ラ−５と回折格子７とは、外部共振器を構成する。ＬＤ
ｌの発振波長を可変する方法として、印加電流を変化さ
せること、ＬＤＩの温度を変化させること等があるが、
以下の説明では、電流制御を例に上げて説明するので、
レーザ発生装置の動作を分り易くするため、ここではＬ
Ｄｌの温度は一定の温度にη１り御されているものとす
る。
ｌから出力された光はレンズ３を透過してハーフミラ−
５に照射する。そこで、レーザ光の一部は、このハーフ
ミラ−５を通過しレーザ出力ＰＯとなる。残りは、ハー
フミラ−５で反射し、ちと来た光路を遡り、ＬＤｌを通
過して、レンズ４を透過し、回折格子７で光の一部は、
再び反射され、ＬＤ１方向へ戻る。このようにハーフミ
ラ−５と回折格子７とは、外部共振器を構成する。ＬＤ
ｌの発振波長を可変する方法として、印加電流を変化さ
せること、ＬＤＩの温度を変化させること等があるが、
以下の説明では、電流制御を例に上げて説明するので、
レーザ発生装置の動作を分り易くするため、ここではＬ
Ｄｌの温度は一定の温度にη１り御されているものとす
る。
一方、回折格子７からは、図のようにミラー９に向かう
反射光があり、この光は、吸収セル１２を通過する。吸
収しル１２を通過した光は、光検出器１３で検出され、
光検出器１３の出力信号は、ロックインアンプ１５に導
入される。ロックインアンプ１５の出力は、レーザａ、
ＩＩ １１１部１７に加えられ、レーザ制御部１７によ
り、ＬＤＩの出力レーザの波長を制御している。なお、
水明１１１１出では、第１図の１５として、ロックイン
アンプを用いた例で、説明するが、ロックインアンプに
限定するわけでなく、通常の増幅器としても本発明は成
立する。
反射光があり、この光は、吸収セル１２を通過する。吸
収しル１２を通過した光は、光検出器１３で検出され、
光検出器１３の出力信号は、ロックインアンプ１５に導
入される。ロックインアンプ１５の出力は、レーザａ、
ＩＩ １１１部１７に加えられ、レーザ制御部１７によ
り、ＬＤＩの出力レーザの波長を制御している。なお、
水明１１１１出では、第１図の１５として、ロックイン
アンプを用いた例で、説明するが、ロックインアンプに
限定するわけでなく、通常の増幅器としても本発明は成
立する。
以上のように構成された第１図装置の動作は以下の如く
である。
である。
■ まず、「外部共振形レー＋ｆ Ｊ部分１０の動作を
説明する。
説明する。
ＬＤｌはハーフミラ−５ど回折格子７で構成された外部
共振器の間に配置される。Ｌ［〕１のチップの光を放Ｉ
Ｊ′Ｊする而は、無反射コーティングされているため、
Ｌ Ｄチップ自体ではレーザ発振しないようになってい
る。そして、回折格子７の回折光が逆行し、ＬＤｌのチ
ップ内に入り、外部共振器の共振条件を満たす波長でレ
ーザ発振をする。
共振器の間に配置される。Ｌ［〕１のチップの光を放Ｉ
Ｊ′Ｊする而は、無反射コーティングされているため、
Ｌ Ｄチップ自体ではレーザ発振しないようになってい
る。そして、回折格子７の回折光が逆行し、ＬＤｌのチ
ップ内に入り、外部共振器の共振条件を満たす波長でレ
ーザ発振をする。
■゛次に本発明で１ｉ′７られるレーザ光が狭スペクト
ルの光であることを説明する。
ルの光であることを説明する。
レーザの発振スペクトル幅Δｆは、一般に（１）式１：
発振パワー ｌニブランク定数 シ：発撮周波数 Δ／ｃ：共振器の半値幅 Δ／Ｃは、共振器を構成するミラーの平面度、反射率、
共振器内の光損失、共振器長で決まる値である。
発振パワー ｌニブランク定数 シ：発撮周波数 Δ／ｃ：共振器の半値幅 Δ／Ｃは、共振器を構成するミラーの平面度、反射率、
共振器内の光損失、共振器長で決まる値である。
ここでは、理解を容易にするため、外部共振器をつけな
いでＬＤ単体でレーザ発振させた場合の発振スペクトル
幅〈Δ／ＬＤ）と、外部共振器を設けたＬＤで発振させ
た場合の発振スペクトル幅（ΔｆＥｘ＞とがどのように
異なるかを比較する。
いでＬＤ単体でレーザ発振させた場合の発振スペクトル
幅〈Δ／ＬＤ）と、外部共振器を設けたＬＤで発振させ
た場合の発振スペクトル幅（ΔｆＥｘ＞とがどのように
異なるかを比較する。
なお、」（振器良以外は同一であるとする。
となる。
Ｌ：外部共振器Ｉ（
ｌ：ＬＤチップ部での共ＶｒＸ器長
ｎ ： Ｌ Ｄのｆｔ１ｌ折率
ここで、一般にΔｆｔ−ｏは故１０Ｍ１−１ｚである。
一方、ｌ ＝１００ ｎｏｎ、 ｌ ＝ ０．３ ｍｍ
、 ｎ ＝ ３．５とすると、Δ／Ｅｘ”＝１ｋＬｌ
ｚ と４Ｔる。即ち、秋スペクトル化ができる。
、 ｎ ＝ ３．５とすると、Δ／Ｅｘ”＝１ｋＬｌ
ｚ と４Ｔる。即ち、秋スペクトル化ができる。
■ 次に目的の波長に制御する動作を説明する。
９１１図における吸収セル１２内に封入されている物質
の原子をＲｂとする。Ｒｂのエネルギー準位の微細構造
を第２図に示す。例えば、キャリアが５ｓｋから５銹へ
遷移するようなレーザ光が入力したｉ合、この波長のレ
ーザ光はキｉ・リアの遷移に費され、吸収セル１２内で
吸収される。従って、キャリアを上のエネルギ一単位に
遷移させることができる特定の周波数のレーザ光だけは
、吸収セル１２を通過する時に減衰するので、第３図（
イ）に示すような吸収特性が生ずる。第２図に示すよう
にＲｂでは、７８０．０ ｎｍと７９４．８ ｎｍの波
長の光が吸収される。そして、光検出器１３からは、第
３図（イ）の特性が得られる。ロックインアンプ１５で
は、この（イ）の特性を微分した波形［第３図（ロ）］
を１９で、第３図（ロ）の８点、即ち、（イ）のＡ点に
発振されるレーザ光の波長がなるように、レー骨１制御
部１７に信号を加えて波長を変化させ、吸収線にロック
している。
の原子をＲｂとする。Ｒｂのエネルギー準位の微細構造
を第２図に示す。例えば、キャリアが５ｓｋから５銹へ
遷移するようなレーザ光が入力したｉ合、この波長のレ
ーザ光はキｉ・リアの遷移に費され、吸収セル１２内で
吸収される。従って、キャリアを上のエネルギ一単位に
遷移させることができる特定の周波数のレーザ光だけは
、吸収セル１２を通過する時に減衰するので、第３図（
イ）に示すような吸収特性が生ずる。第２図に示すよう
にＲｂでは、７８０．０ ｎｍと７９４．８ ｎｍの波
長の光が吸収される。そして、光検出器１３からは、第
３図（イ）の特性が得られる。ロックインアンプ１５で
は、この（イ）の特性を微分した波形［第３図（ロ）］
を１９で、第３図（ロ）の８点、即ち、（イ）のＡ点に
発振されるレーザ光の波長がなるように、レー骨１制御
部１７に信号を加えて波長を変化させ、吸収線にロック
している。
一般に、外部共振器形レーザの発振周波数νＥｘは（３
）式で表わされる。
）式で表わされる。
ここで
Ｃ：光速
ｐ：整数
ＬＤチップの単体でレーザ発振をしている場合は、制御
電流を変化させると、屈折率ｎが変化するため発振波長
が変化する。その５と振周波数をシ１−０１変化量をΔ
νＬＯとすると、νｌ−ＤとΔνＬＯは（４）、（５）
式で表わされる。
電流を変化させると、屈折率ｎが変化するため発振波長
が変化する。その５と振周波数をシ１−０１変化量をΔ
νＬＯとすると、νｌ−ＤとΔνＬＯは（４）、（５）
式で表わされる。
ここで
１）ＬＤ：整数
ｎ′：電流を変化′ざけた時のＬＤの屈折率法に、上述
と同じＬＤチップを外部共振器の中に配置しく第１図の
構成）、制御電流を変えたとき、ｉｑられるレーザ光の
発振周波数変化ΔνＥＸは、（３）〜（５）式を用いて
（６）式で表わされる。
と同じＬＤチップを外部共振器の中に配置しく第１図の
構成）、制御電流を変えたとき、ｉｑられるレーザ光の
発振周波数変化ΔνＥＸは、（３）〜（５）式を用いて
（６）式で表わされる。
（６）式から分るように、ＬＤチップの単体の共振器１
（ｌと、外部共振器長しの比だ（プ、発振周波数変化分
が小さい。即ち、本発明によれは、発振するレーザ光の
周波数（波長）の安定性が、ＬＤチップ単体の場合と比
較して浸れていることを意味している。
（ｌと、外部共振器長しの比だ（プ、発振周波数変化分
が小さい。即ち、本発明によれは、発振するレーザ光の
周波数（波長）の安定性が、ＬＤチップ単体の場合と比
較して浸れていることを意味している。
一般のＬＤでは、ΔνＬ Ｄ ＝ １０Ｇ Ｈｚである
ので、例えば、チップ単体の共振器長／ −０，３ｍｔ
ｇ 。
ので、例えば、チップ単体の共振器長／ −０，３ｍｔ
ｇ 。
屈折率ｎ＝３．５とする。
今、外部共振器長１−＝１００ｍｍとすると、発振周波
数の変化分はΔν［：ｘｚ ０．１ＧＨｚ となる。
数の変化分はΔν［：ｘｚ ０．１ＧＨｚ となる。
ＲｂやＣｓの吸収線幅は、数１００Ｍ １１ ｚ 〜数
１０Ｍ ＨＺと小さいため、外部共振器形は、電流制御
し易いことになり、波１ｑの安定性が向１．卜する。
１０Ｍ ＨＺと小さいため、外部共振器形は、電流制御
し易いことになり、波１ｑの安定性が向１．卜する。
なお、回折格子７のスペクトル分解能は、最小でも数Ｇ
Ｈｚ Ｐ２度はあるため回折格子を固定しても、この
分解能の範囲で可変周波数とすることができる。
Ｈｚ Ｐ２度はあるため回折格子を固定しても、この
分解能の範囲で可変周波数とすることができる。
また、吸収セル１２に用いる原子としてＲｂ。
Ｃｓを例に上げて説明したが、これに限るものではない
。例えば、ＮＨ３，ｆ１２０の分子吸収線を用いても良
い。
。例えば、ＮＨ３，ｆ１２０の分子吸収線を用いても良
い。
また、外部共振器として、第１図では、回折格子７を用
いた例で説明したが、これに限定するものではない。こ
れを詳しく述べると、第１図の１０で示す「外部共振形
レーザ」の外部共振部分を第６図〜第１０図のように構
成しても良い。その結果、波長の可変範囲が広く、また
直線＋！１よく可変できる効果がある。
いた例で説明したが、これに限定するものではない。こ
れを詳しく述べると、第１図の１０で示す「外部共振形
レーザ」の外部共振部分を第６図〜第１０図のように構
成しても良い。その結果、波長の可変範囲が広く、また
直線＋！１よく可変できる効果がある。
第６図において、ＬＤ２は、半導体レーザ、５１゜５２
は、ＬＤ２の両端に設けられた無反射コート部、５３は
この無反射コート部５１かＩう出射される光を平行光と
するレンズ、５６はこのレンズ５３を通過した光が反射
されるミラー、５４は無灰ｑ」コート部５２から出射さ
れる光を平行光とするレンズ、５７はレンズ５４を通過
する光が入射する第１の超高波変調器、５８はこの超音
波変調器５７から出射する九が入用する第２の超音波変
調器、６０はこの超音波変調器５８から出射した光を反
射するミラー、６１は前記超音波変調器５７．５８を周
波数Ｆで励邊する発振器である。第７図は第６図装置に
おける超音波変調器５１゜５８による波長選択および周
波数挿引動作の様子を示すための動作説明図である。半
導体レーザＬＤ２の無反射コート部５１から出射した光
はレンズ５３で平行光とされ、ミラー５Ｇで反射される
。ミラー５６からの反射光は光路を元に戻って再びＬＤ
２に入射する。無灰！ＩＪＪ ｍｌ−ト部５２から出射
した周波数ｆｏＩの光はレンズ５４で平行光とされ、第
１の超音波５７に入射する。この際回折条件から、超音
波７１により生じる回折格子１３への入射角θｉ１・回
折後の出射角θ。１．光の波長λ０および超音波の波長
Δ０の間には、次式のような関係がある。
は、ＬＤ２の両端に設けられた無反射コート部、５３は
この無反射コート部５１かＩう出射される光を平行光と
するレンズ、５６はこのレンズ５３を通過した光が反射
されるミラー、５４は無灰ｑ」コート部５２から出射さ
れる光を平行光とするレンズ、５７はレンズ５４を通過
する光が入射する第１の超高波変調器、５８はこの超音
波変調器５７から出射する九が入用する第２の超音波変
調器、６０はこの超音波変調器５８から出射した光を反
射するミラー、６１は前記超音波変調器５７．５８を周
波数Ｆで励邊する発振器である。第７図は第６図装置に
おける超音波変調器５１゜５８による波長選択および周
波数挿引動作の様子を示すための動作説明図である。半
導体レーザＬＤ２の無反射コート部５１から出射した光
はレンズ５３で平行光とされ、ミラー５Ｇで反射される
。ミラー５６からの反射光は光路を元に戻って再びＬＤ
２に入射する。無灰！ＩＪＪ ｍｌ−ト部５２から出射
した周波数ｆｏＩの光はレンズ５４で平行光とされ、第
１の超音波５７に入射する。この際回折条件から、超音
波７１により生じる回折格子１３への入射角θｉ１・回
折後の出射角θ。１．光の波長λ０および超音波の波長
Δ０の間には、次式のような関係がある。
ｓｉｎθ（＋＋Ｓｉｎθ。１＝λ０／△０（７）即ち、
特定の入射角θＬＩお、よび出射角θ０１を満足するよ
うな光路を通る光の波長λ０は超音波の波長△０が変れ
ば変化する。出射）ヒは超音波によるドツプラシフトを
受け、この場合は＋１次回折光（超音波の方向と回折さ
れる方向が同じ）であるので、その周波数はｆ６１＋Ｆ
となる。超音波変調器５７からの出射光は超音波変５１
１器５８で再び回折する。前記と同様、超音波７２によ
り生じる回折格子１４への入射角θ、２１回折後の出射
角θ０２、光の波長λ０および超音波の波長△。の間に
は次式のような関係がある。
特定の入射角θＬＩお、よび出射角θ０１を満足するよ
うな光路を通る光の波長λ０は超音波の波長△０が変れ
ば変化する。出射）ヒは超音波によるドツプラシフトを
受け、この場合は＋１次回折光（超音波の方向と回折さ
れる方向が同じ）であるので、その周波数はｆ６１＋Ｆ
となる。超音波変調器５７からの出射光は超音波変５１
１器５８で再び回折する。前記と同様、超音波７２によ
り生じる回折格子１４への入射角θ、２１回折後の出射
角θ０２、光の波長λ０および超音波の波長△。の間に
は次式のような関係がある。
ｓｉｎ θ ｉ ２ ＋Ｓ！１１ θ。 ２
＝ λ 。 ／Δｏ（８）ただし、（８）式において超
音波変調器５７のドツプラシフトによるλ０の変化は小
さいので無視している。ここでは超音波の進行波７２と
回折光の関係が超音波変調器５７における場合と逆で、
−１次回折光となるので、ドツプラシフト聞は−Ｆとな
り、超音波変調器５８の出射光の周波数は １’ｏ ＋ ＋ｌ”−Ｆ＝ｆ、） １となる。超音波変
調器５８の出射光はミラー６０で反射した後、元の光路
を逆行して、再び半導体レーザＬＤ２に入射する。逆行
する際に、ドツプラシフトで５８の出射光の周痺数はｆ
ｏ＋ Ｆとなり、５７の出射光の周波数はｆｏ ＋
Ｆ＋Ｆ＝ｆ６１と元の周波数ｆｏ１とイにってＬＤ２
に戻るので、共振状態が持続する。なＪ３回折効率を高
めるためにブラッグ入射条件を満足させ、超音波の波長
△０のとき入射角θ９．。
＝ λ 。 ／Δｏ（８）ただし、（８）式において超
音波変調器５７のドツプラシフトによるλ０の変化は小
さいので無視している。ここでは超音波の進行波７２と
回折光の関係が超音波変調器５７における場合と逆で、
−１次回折光となるので、ドツプラシフト聞は−Ｆとな
り、超音波変調器５８の出射光の周波数は １’ｏ ＋ ＋ｌ”−Ｆ＝ｆ、） １となる。超音波変
調器５８の出射光はミラー６０で反射した後、元の光路
を逆行して、再び半導体レーザＬＤ２に入射する。逆行
する際に、ドツプラシフトで５８の出射光の周痺数はｆ
ｏ＋ Ｆとなり、５７の出射光の周波数はｆｏ ＋
Ｆ＋Ｆ＝ｆ６１と元の周波数ｆｏ１とイにってＬＤ２
に戻るので、共振状態が持続する。なＪ３回折効率を高
めるためにブラッグ入射条件を満足させ、超音波の波長
△０のとき入射角θ９．。
出射角θＯＩ＋入射角θ、２および出射角θ０２の間に
次の関係が成立つようにしている。
次の関係が成立つようにしている。
θ１＋＝θ０１−θ（２＝θｏ２
このような構成で超音波の波長へ〇を変えれば、θ（＋
＋ θＯＩ＋ θｉ２＋ θ。２を満２して共振する光
の波長λ０を次式のように掃引できる。
＋ θＯＩ＋ θｉ２＋ θ。２を満２して共振する光
の波長λ０を次式のように掃引できる。
ｓ ｉ ｎ θＬ、 ＋ｓｉｎ θＯＩ ＝ （
λ。＋△λ）／（Δ ０ −ト Δ Δ ） また、「外部共振形レーザ」として、第８図のように共
振器内に屈折率を制御できる素子を挿入したものを用い
ても良い。第６図と同一の部分には同じ記号を付して説
明を省略する。Ｇ２はＬｉＮｂ０３（ニオブ酸リチウム
）等からなりレンズ５４の出力光を入射する両面無反射
コートの電気光学素子、６３はこの電気光学素子６２を
制御する電源である。ＬＤ２を出射した光はレンズ５４
で平行光となった後、電気光学素子６２を通過し、ミラ
ー６０で反射した後、元の光路を逆行して、再びＬＤ２
に入射する。この結果、ミラー５６とミラー６０の間で
共振器を構成できる。ミラー５６とミラー６０の間の電
気光学素子６２の光路に沿った長さ！を除く距離をし、
電気光学素子６２の屈折率をｎ、光速をＣ，ｐを整数と
すると、発振周波数ｆ０２はｆｏ ２ ＝ｐ−ｃ／２（
Ｌ＋ｎ （Ｖ）ｌ＞ （９）となる。即ち電源
６３により電気光学素子６２の電界強度を変えることに
より屈折率ｎを変化させることがでさ、その結果、発振
周波１１ ｆ Ｏ２を帰引できる。
λ。＋△λ）／（Δ ０ −ト Δ Δ ） また、「外部共振形レーザ」として、第８図のように共
振器内に屈折率を制御できる素子を挿入したものを用い
ても良い。第６図と同一の部分には同じ記号を付して説
明を省略する。Ｇ２はＬｉＮｂ０３（ニオブ酸リチウム
）等からなりレンズ５４の出力光を入射する両面無反射
コートの電気光学素子、６３はこの電気光学素子６２を
制御する電源である。ＬＤ２を出射した光はレンズ５４
で平行光となった後、電気光学素子６２を通過し、ミラ
ー６０で反射した後、元の光路を逆行して、再びＬＤ２
に入射する。この結果、ミラー５６とミラー６０の間で
共振器を構成できる。ミラー５６とミラー６０の間の電
気光学素子６２の光路に沿った長さ！を除く距離をし、
電気光学素子６２の屈折率をｎ、光速をＣ，ｐを整数と
すると、発振周波数ｆ０２はｆｏ ２ ＝ｐ−ｃ／２（
Ｌ＋ｎ （Ｖ）ｌ＞ （９）となる。即ち電源
６３により電気光学素子６２の電界強度を変えることに
より屈折率ｎを変化させることがでさ、その結果、発振
周波１１ ｆ Ｏ２を帰引できる。
第９図は第８図の可変波長レーザを２ｆ１１！共振形と
したものを示す構成ブ［］ツク図である。第８図と同一
の部分は同じ記号を付して説明を省略する。
したものを示す構成ブ［］ツク図である。第８図と同一
の部分は同じ記号を付して説明を省略する。
６４はレンズｊＪ４からの出射光を２方向に分離するビ
ームスプリッタ、６５はこのビームスプリッタＧ４を透
過した光を入射する電気光学素子、６０はこの電気光学
素子Ｇ５の出射光を反０１するミラー、６Ｇは前記ビー
ムスプリッタ６４で反射した光を入射する電気光学素子
、６７はこの電気光学素子６Ｇの出ｎ＝１光を反射する
ミラーである。電気光学素子６５．６６の光路方向の長
さをそれぞれ！＋ ＋ １２、屈折率をそれぞれｎ Ｉ
＋ ｎ２ 、ミラー５６．６０間の光路に沿った距離
をＬ＋、ミラー５６．６７間の光路に沿った距離をＬ２
、ｑを整数とすると、この場合の発振周波数ｆ０３は ｆｏ３＝Ｑ−ｃ／２（（Ｌ＋＋ｎ＋ （Ｖ＋＞１＋＞
（Ｌ２ ＋ｎ２ （Ｖ２ ） （！２） ）
−００）となる。００）式は（９）式よりも分子Ｆ
Ｊを小ざくできるので、第８図！装置の場合よりも発振
周波数の可変範囲を小さくできる。
ームスプリッタ、６５はこのビームスプリッタＧ４を透
過した光を入射する電気光学素子、６０はこの電気光学
素子Ｇ５の出射光を反０１するミラー、６Ｇは前記ビー
ムスプリッタ６４で反射した光を入射する電気光学素子
、６７はこの電気光学素子６Ｇの出ｎ＝１光を反射する
ミラーである。電気光学素子６５．６６の光路方向の長
さをそれぞれ！＋ ＋ １２、屈折率をそれぞれｎ Ｉ
＋ ｎ２ 、ミラー５６．６０間の光路に沿った距離
をＬ＋、ミラー５６．６７間の光路に沿った距離をＬ２
、ｑを整数とすると、この場合の発振周波数ｆ０３は ｆｏ３＝Ｑ−ｃ／２（（Ｌ＋＋ｎ＋ （Ｖ＋＞１＋＞
（Ｌ２ ＋ｎ２ （Ｖ２ ） （！２） ）
−００）となる。００）式は（９）式よりも分子Ｆ
Ｊを小ざくできるので、第８図！装置の場合よりも発振
周波数の可変範囲を小さくできる。
第１０図は第８図の可変波長レーザダイオードを１チツ
プ上に集積形としたものを示す構成図である。９１はＧ
ａΔｊ’Ａｓ 、 Ｉｕ Ｇａ Ａｓ Ｐ等から構成
されるレーザダイオード、９２はこのレーザダイオード
９１の接合部に設けられた光増幅部、９３は同じ（導波
路形外部共振器、９４．９５はレーザダイオード９１の
両端に設【）られたミラー、９Ｇは前記光増幅部９２に
対応してレーザダイオード９１の表面に設（）られた電
極、９７は前記導波路形外部ノ（振器９３に対応してレ
ーザダイオード９１の表面に設けられた電極である。電
極９６を介して接合部に電流ＩＬ。
プ上に集積形としたものを示す構成図である。９１はＧ
ａΔｊ’Ａｓ 、 Ｉｕ Ｇａ Ａｓ Ｐ等から構成
されるレーザダイオード、９２はこのレーザダイオード
９１の接合部に設けられた光増幅部、９３は同じ（導波
路形外部共振器、９４．９５はレーザダイオード９１の
両端に設【）られたミラー、９Ｇは前記光増幅部９２に
対応してレーザダイオード９１の表面に設（）られた電
極、９７は前記導波路形外部ノ（振器９３に対応してレ
ーザダイオード９１の表面に設けられた電極である。電
極９６を介して接合部に電流ＩＬ。
を注入して光増幅部９２においてレーザ光を発生させ、
導波路形外部共振器９３に′Ｆ１ｉ９７を介して電流Ｉ
Ｆを流し、導波路外部共振器９３の屈折率を変化させて
発振周波数を抑引する。光増幅部９２および導波路外部
共振器９３の接合部に沿った良さをそれぞれＩ３、ｌａ
、屈折率をそれＰれｎ３、ｎ４ｓｒを整数とづると、
発振周波数ｆ０４はｆｏ ４ ＝ｒ −Ｃ，’２
（ｎｘ ｉｓ ＋ｎ４ （ＩＦ ）Ｉ！４）と
なる。
導波路形外部共振器９３に′Ｆ１ｉ９７を介して電流Ｉ
Ｆを流し、導波路外部共振器９３の屈折率を変化させて
発振周波数を抑引する。光増幅部９２および導波路外部
共振器９３の接合部に沿った良さをそれぞれＩ３、ｌａ
、屈折率をそれＰれｎ３、ｎ４ｓｒを整数とづると、
発振周波数ｆ０４はｆｏ ４ ＝ｒ −Ｃ，’２
（ｎｘ ｉｓ ＋ｎ４ （ＩＦ ）Ｉ！４）と
なる。
また、回折格子７の代りとして、ファブリペローエタロ
ンにより、モード選択性を持たせたものでも良い。
ンにより、モード選択性を持たせたものでも良い。
また、光ファイバを光路として用いた外部共振器でも良
い。
い。
また、ＬＤを製作した半導体ウェハ上に外部共振器を形
成しても良い。
成しても良い。
また、ＬＤの電流を変化さＵて、発振するレーザの波長
を可変したが、回折格子を回転さぜたり、Ｌ、 Ｄの温
１（を変化ざぜても良い。
を可変したが、回折格子を回転さぜたり、Ｌ、 Ｄの温
１（を変化ざぜても良い。
ハ、［本発明の効果］
以上述べたように、本発明によれば、次の効果が得られ
る。
る。
■ Ｒｂ 、Ｃｓ等の原子吸収線を基準としているので
、発振レーザ光の波長の絶対値がｉＴＥ確である。
、発振レーザ光の波長の絶対値がｉＴＥ確である。
また、高安定のレーザ“光が１０られる。
■ 狭スペクトル幅の光を用いたため、波長制御の精度
が向上する。
が向上する。
■ 外部共振器のＬＤ電流制御により波長制御を行なっ
たため、精度が向上する（電流ノイズの影費が小さい） ■ 外部共振器を用いたため、狭スペクトル幅のレーザ
光を得ることができる。
たため、精度が向上する（電流ノイズの影費が小さい） ■ 外部共振器を用いたため、狭スペクトル幅のレーザ
光を得ることができる。
第１図は本発明に係るレーｌＪ″発生装置の構成例を示
した図、第２図はＲＩ３のエネルギーレベルを示した図
、第３図は光の吸収１４性とロックインアンプにおける
微分波形を示した図、第４図と第５図は従来例を示した
図、第６図〜第１０図は本発明に係る装置の外部共振器
の構成例を示した図である。 １・・・ＬＤ、５・・・ハーフミラ−１７・・・回折格
子、１２・・・吸収セル、１３・・・光検出器、１５・
・・ロックインアンプ、１７・・・レーデ制御部。 第３図 （イ） 第 ４ 因 第１図 第 ２ 図 第７５ 第８図 ヒーーーー し
した図、第２図はＲＩ３のエネルギーレベルを示した図
、第３図は光の吸収１４性とロックインアンプにおける
微分波形を示した図、第４図と第５図は従来例を示した
図、第６図〜第１０図は本発明に係る装置の外部共振器
の構成例を示した図である。 １・・・ＬＤ、５・・・ハーフミラ−１７・・・回折格
子、１２・・・吸収セル、１３・・・光検出器、１５・
・・ロックインアンプ、１７・・・レーデ制御部。 第３図 （イ） 第 ４ 因 第１図 第 ２ 図 第７５ 第８図 ヒーーーー し
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 外部共振器を設けた半導体レーザと、 これから出力されたレーザ光を導入する吸収セルと、 吸収セルを通過してきたレーザ光を検出する光検出器と
、 光検出器からの信号を増幅する増幅器と、 前記半導体レーザの出力レーザ光の波長を制御するレー
ザ制御部と、を備え、 吸収セルにおけるの吸収線にレーザ光の波長を制御する
ようにしたレーザ発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29606985A JPS62155578A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | レ−ザ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29606985A JPS62155578A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | レ−ザ発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62155578A true JPS62155578A (ja) | 1987-07-10 |
Family
ID=17828704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29606985A Pending JPS62155578A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | レ−ザ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62155578A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01104506U (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-14 | ||
| JPH02284486A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-21 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レーザ波長安定化装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5561082A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light injection synchronizer for semiconductor laser |
| JPS5766683A (en) * | 1980-10-09 | 1982-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Controlling method for wavelength of semiconductor laser |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29606985A patent/JPS62155578A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5561082A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light injection synchronizer for semiconductor laser |
| JPS5766683A (en) * | 1980-10-09 | 1982-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Controlling method for wavelength of semiconductor laser |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01104506U (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-14 | ||
| JPH02284486A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-21 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レーザ波長安定化装置 |
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