JPS62162381A - Highly stabilized semiconductor laser light source - Google Patents

Highly stabilized semiconductor laser light source

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JPS62162381A
JPS62162381A JP61003944A JP394486A JPS62162381A JP S62162381 A JPS62162381 A JP S62162381A JP 61003944 A JP61003944 A JP 61003944A JP 394486 A JP394486 A JP 394486A JP S62162381 A JPS62162381 A JP S62162381A
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JP
Japan
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phase
light
semiconductor laser
signal
output
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JP61003944A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigefumi Masuda
増田 重史
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06837Stabilising otherwise than by an applied electric field or current, e.g. by controlling the temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
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    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687Stabilising the frequency of the laser

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control and stabilize laser electric current, by feeding back output lights outputted from light-emitting faces of a laser to light-emitting faces each other, and controlling the phase change of the light passing on optical paths such that a mean power of AC components of the light is minimized and a DC output is maximized or minimized. CONSTITUTION:A phase modulator 27 and a phase changer 26 are connected in a feed back path of a laser 21. The modulator 27 modulates the phase of light passing there, in accordance with an AC output signal from a signal source 28. A detector 29 photoelectrically converts light transmitted by a half mirror 24 and a phase detector 31 comparates its phase with that of the output from the signal source 28 so that a signal is generated in accordance with a difference in phase. A servo signal is generated by a servo circuit 32 in accordance with this signal and driving current is outputted by a drive circuit 33 to drive the laser 21. On the other hand, an AC component of the detector 29 is taken out by means of a low- pass filter 34 and a servo signal is generated by a servo circuit 35, so that a phase changer 26 performs DC phase change in the light passing there. A temperature controller 36 is caused to drive a Peltier element 37 by a servo signal from the servo circuit 35 and the laser 21 oscillates as determined by the driving current from the drive circuit 33. An operating temperature during the oscillation is determined by the operation of the Peltier element 37, and an optical frequency can be stabilized when there is no phase shift between the lights in both directions that are coupled within the laser.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体レーザの両発光面からの出力光を閉じた光路系を
経て相互に反対側の発光面に帰還するとともに、光路系
に位相変化器を挿入して制御信号に応じて通過光に位相
変化を与えるようにし、さらに、検出手段を設けて光路
系の光における周波数変化の交流分と直流分とを検出し
て出力を発生し、第1の制御手段によって検出手段の出
力の交流分の平均電力が最小になるように半導体レーザ
に供給する駆動電流を制御するとともに、第2の制御手
段を設けて、検出手段の出力の直流分が最大または最小
になるように位相変化器における位相変化を制御するご
とによって、半導体レーザの発生ずる光の周波数安定度
を向上させるとともに、狭スペクトラム帯域を実現する
[Detailed description of the invention] [Summary] Output light from both light emitting surfaces of a semiconductor laser is returned to the light emitting surfaces on opposite sides through a closed optical path system, and a phase changer is inserted in the optical path system. A phase change is given to the passing light in accordance with the control signal, and a detection means is provided to detect the alternating current component and the direct current component of the frequency change in the light in the optical path system to generate an output, and the first control means The drive current supplied to the semiconductor laser is controlled so that the average power of the alternating current component of the output of the detection means is minimized, and the second control means is provided to control the drive current supplied to the semiconductor laser so that the average power of the alternating current component of the output of the detection means is maximized or minimized. By controlling the phase change in the phase changer so as to improve the frequency stability of the light generated by the semiconductor laser and realize a narrow spectrum band.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は高度に安定化した半導体−ザに係り、特にコヒ
ーレントな光通信を行う場合の光源として好適な、高い
周波数安定度と狭スペクトラム帯域とを有する、高安定
化半導体レーザ光源に関するものである。
The present invention relates to a highly stabilized semiconductor laser, and in particular to a highly stabilized semiconductor laser light source that has high frequency stability and a narrow spectrum band and is suitable as a light source for coherent optical communication. .

従来、光ファイバを介する光通信においては、光源であ
る半導体レーザの光の有する振幅情報のみが、通信の目
的に利用されている。このような目的に対しては、半導
体レーザ光源の発生光レベルの安定度が要求されるが、
周波数的な安定度はそれほど問題にされることはなかっ
た。
Conventionally, in optical communications via optical fibers, only amplitude information of light from a semiconductor laser, which is a light source, is used for the purpose of communication. For such purposes, stability of the light level generated by the semiconductor laser light source is required.
Frequency stability was not much of an issue.

しかしながら新たな光通信方式として、光の存する周波
数情報ないし位相情報を利用する、コヒーレントな光通
信が検討されている。このような光通信に用いる光源と
しては、周波数安定度が十分高いとともにそのスペクト
ラム帯域が極めて狭いことが必要であり、このような高
安定化された半導体レーザ光源の実現が要望されている
However, as a new optical communication method, coherent optical communication that utilizes frequency information or phase information in light is being considered. A light source used for such optical communications must have sufficiently high frequency stability and an extremely narrow spectrum band, and there is a desire to realize such a highly stabilized semiconductor laser light source.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高安定な半導体レーザ光源としては、従来、狭帯域の光
バンドパスフィルタであるエタロンを波長の基準として
、発生光の周波数を制御した高安定化半導体レーザ光源
が知られている。
As a highly stable semiconductor laser light source, a highly stabilized semiconductor laser light source is conventionally known in which the frequency of generated light is controlled using an etalon, which is a narrow band optical bandpass filter, as a wavelength reference.

第4図は従来の高安定化半導体レーザ光源を示したもの
であって、1は半導体レーザを示しその発生光はハーフ
ミラ−2を経て分岐され、一部はレンズ系3を経て平面
波に変換されて、エタロン4に入射する。エタロン4は
、両面にハーフミラ−を設けた平行平面ガラス板からな
り、その厚さによって定まる数の特定波長の定在波が両
面間に立つことによって、その波長の光を選択的に通過
させる。エタロン4を通過した光は、レンズ系5を経て
収束されてデテクタ6に入射し、電気信号に変換される
。またハーフミラ−2で分岐されたもう一方の光は、減
衰器7を経て所要の減衰を受けたのち、デテクタ8に入
射して電気信号に変換される。9は差動増幅器であって
、デテクタ6の出力信号とデテクタ7の出力信号との差
を検出して出力を発生する。サーボ回路10は差動増幅
器9の誤差出力に応じて制御を行って、半導体レーザ1
に駆動電流を供給する。
FIG. 4 shows a conventional highly stabilized semiconductor laser light source, in which 1 indicates a semiconductor laser, and the generated light is branched through a half mirror 2, and a portion is converted into a plane wave through a lens system 3. and enters etalon 4. The etalon 4 is made of a plane-parallel glass plate with half mirrors on both sides, and a number of standing waves of a specific wavelength determined by its thickness stand between the two sides, thereby selectively passing light of that wavelength. The light that has passed through the etalon 4 is converged through a lens system 5, enters a detector 6, and is converted into an electrical signal. The other light branched by the half mirror 2 passes through an attenuator 7, receives a required attenuation, and then enters a detector 8, where it is converted into an electrical signal. A differential amplifier 9 detects the difference between the output signal of the detector 6 and the output signal of the detector 7 and generates an output. The servo circuit 10 performs control according to the error output of the differential amplifier 9, and controls the semiconductor laser 1.
Supplies drive current to.

第5図はエタロンの特性例を示し、通過周波数fOを中
心として急峻な通過光強度特性を呈している。いま同図
においてfsで示される半導体レーザ光源1の発生光周
波数を、エタロンの通過光特性の肩部の中心におくよう
に制御を行うことによって、エタロンの特性周波数fO
を基準として、半導体レーザ1の発生光周波数を安定化
させるように制御が行われる。
FIG. 5 shows an example of the characteristics of the etalon, which exhibits a steep passing light intensity characteristic centered around the passing frequency fO. Now, by controlling the frequency of light generated by the semiconductor laser light source 1, indicated by fs in the figure, to be centered at the shoulder of the passing light characteristic of the etalon, the characteristic frequency fO of the etalon can be adjusted.
Control is performed to stabilize the frequency of the light generated by the semiconductor laser 1 based on .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第4図に示された高安定化半導体レーザ光源では、前述
のようにエタロンの特性周波数を基準として、発生光周
波数を安定化する制御が行われる。
In the highly stabilized semiconductor laser light source shown in FIG. 4, control is performed to stabilize the frequency of generated light using the characteristic frequency of the etalon as a reference, as described above.

しかしながら、エタロンはその構造上入出力光に対して
、高度の平面性を必要とする。従って入出力光を平面波
に変換するため、高級な光学系を必要とし構成が複雑化
する。
However, due to its structure, the etalon requires a high degree of flatness for input and output light. Therefore, in order to convert the input and output light into plane waves, a high-grade optical system is required and the configuration becomes complicated.

またエタロンにおいて、光コヒーレント通信に必要な程
度の光周波数安定度を得ようとすると、両端面間の距離
を常に極めて高い精度で保持しなけばならず、そのため
高い面積度を必要とするとともに、形状2寸法の変化を
防止するため高度の温度制御を必要とし、従って構成が
複雑化し高価格化することを免れなかった。
In addition, in order to obtain the optical frequency stability required for optical coherent communication in an etalon, the distance between both end faces must be maintained with extremely high precision at all times, which requires a high degree of surface area. In order to prevent changes in the shape and two dimensions, sophisticated temperature control is required, which inevitably complicates the structure and increases the price.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようとす
るものであり、その目的は単純な構成で安価な高安定化
半導体レーザ光源を提供することにあって、そのため本
発明においては第1図に示すように、半導体レーザ10
1に対して次のような各構成部分を具えている。
The present invention attempts to solve the problems of the prior art, and its purpose is to provide a highly stabilized semiconductor laser light source with a simple configuration and low cost. As shown in the figure, a semiconductor laser 10
1 has the following components.

102は光路系であって、半導体レーザ101の両発光
面からの出力光を相互に反対側の発光面に帰還する。
Reference numeral 102 denotes an optical path system that returns the output light from both light emitting surfaces of the semiconductor laser 101 to the light emitting surfaces on opposite sides.

103は位相変化器であって、光路系102に挿入され
、制御信号に応じて通過光に位相変化を与える。
Reference numeral 103 denotes a phase changer, which is inserted into the optical path system 102 and applies a phase change to the passing light in accordance with a control signal.

104は検出手段であって、光路系102の光における
周波数変化の交流分と直流分とを検出して出力を発生す
る。
Reference numeral 104 is a detection means that detects the alternating current and direct current components of the frequency change in the light of the optical path system 102 and generates an output.

105は制御手段であって、検出手段104の出力の交
流分の平均電力が最小になるように半導体レーザ101
に供給する駆動電流を制御する。
105 is a control means that controls the semiconductor laser 101 so that the average power of the AC component of the output of the detection means 104 is minimized.
Controls the drive current supplied to the

106は制御手段であって、検出手段104の出力の直
流分が最大または最小になるように位相変化器103に
おける位相変化を制御する。
106 is a control means that controls the phase change in the phase changer 103 so that the DC component of the output of the detection means 104 is maximized or minimized.

〔作 用〕[For production]

半導体レーザの両発光面からの出力光を閉じた光路系を
経て相互に反対側の発光面に帰還するように構成し、光
路系に位相変化器を挿入して制御信号に応じて通過光に
位相変化を与えるようにするとともに、検出手段を設け
て光路系の光における周波数変化の交流分と直流分とを
検出して出力を発生し、第1の制御手段によって検出手
段の出力の交流分の平均電力が最小になるように半導体
レーザに供給する駆動電流を制御するとともに、第2の
制御手段を設けて、検出手段の出力の直流分が最大また
は最小になるように位相変化器における位相変化を制御
するようにしたので、半導体レーザの発生する光の周波
数の直流的変動と交流的なゆらぎとがともに減少する。
The output light from both light emitting surfaces of the semiconductor laser is configured to return to the light emitting surfaces on opposite sides through a closed optical path system, and a phase changer is inserted in the optical path system to change the output light to the passing light according to a control signal. In addition to providing a phase change, a detection means is provided to detect the alternating current and direct current components of the frequency change in the light in the optical path system to generate an output, and the first control means detects the alternating current and direct current components of the frequency change in the light in the optical path system. The drive current supplied to the semiconductor laser is controlled so that the average power of Since the changes are controlled, both direct current fluctuations and alternating current fluctuations in the frequency of light generated by the semiconductor laser are reduced.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明の一実施例を示したものであって、21
は半導体レーザ、22,23.24はハーフミラ−12
5はミラー、26は光位相変化器、27は光位相変調器
、28は位相変調信号源、29.30はデテクタ、31
は位相検波器、32はサーボ回路、33はドライブ回路
、34はローパスフィルタ、35はサーボ回路、36は
温度制御器、37はベルチェ素子である。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, 21
is a semiconductor laser, 22, 23, 24 is a half mirror 12
5 is a mirror, 26 is an optical phase changer, 27 is an optical phase modulator, 28 is a phase modulation signal source, 29.30 is a detector, 31
32 is a phase detector, 32 is a servo circuit, 33 is a drive circuit, 34 is a low-pass filter, 35 is a servo circuit, 36 is a temperature controller, and 37 is a Vertier element.

第2図において、半導体レーザ21の一方の発光面から
の光は、ハーフミラ−22を経て出力光を生じるととも
に、その一部がハーフミラ−22で反射し、さらにハー
フミラ−23で反射し、光位相変化器2O2光位相変調
器27を経てハーフミラ−24に入射して反射し、ミラ
ー5で再び反射して半導体レーザ21の他方の発光面か
ら、半導体レーザ21に入射する。また半導体レーザ2
1の他方の発光面からの光は上述の場合と逆の経路で、
ハーフミラ−25゜ハーフミラ−24,光位相変調器2
7.光位相変化器26、ハーフミラ−23,ハーフミラ
−22を経て半導体レーザ21の一方の発光面から、半
導体レーザ21に入射する。
In FIG. 2, light from one light emitting surface of a semiconductor laser 21 passes through a half mirror 22 to generate output light, and part of it is reflected by the half mirror 22 and further reflected by the half mirror 23, resulting in an optical phase shift. The light passes through the changer 2O2 optical phase modulator 27, enters the half mirror 24, is reflected, is reflected again by the mirror 5, and enters the semiconductor laser 21 from the other light emitting surface of the semiconductor laser 21. Also, the semiconductor laser 2
The light from the other light emitting surface of 1 follows the opposite path to the above case,
Half mirror 25° half mirror 24, optical phase modulator 2
7. The light enters the semiconductor laser 21 from one light emitting surface of the semiconductor laser 21 via the optical phase changer 26, the half mirror 23, and the half mirror 22.

この際、光位相変調器27は位相変調信号源28からの
交流信号に応じて、通過光に対して位相変調を与える。
At this time, the optical phase modulator 27 applies phase modulation to the passing light in accordance with the AC signal from the phase modulation signal source 28.

このような光位相変調器としては、周知の任意の形式の
ものを使用できる。デテクタ29はハーフミラ−24の
透過光を受けて、これを電気信号に変換して出力を発生
する。位相検波器31はデテクタ29の出力と位相変調
信号源28の信号とを位相比較して、位相差に対応する
信号を発生する。
Any known type of optical phase modulator can be used as such an optical phase modulator. The detector 29 receives the light transmitted through the half mirror 24, converts it into an electrical signal, and generates an output. The phase detector 31 compares the phases of the output of the detector 29 and the signal of the phase modulation signal source 28, and generates a signal corresponding to the phase difference.

サーボ回路32はこの信号に応じてサーボ制御を行って
出力信号を発生し、ドライブ回路33はこの出力信号に
よって駆動電流を発生して、半導体レーザ21に供給す
る。
The servo circuit 32 performs servo control in response to this signal and generates an output signal, and the drive circuit 33 generates a drive current based on this output signal and supplies it to the semiconductor laser 21 .

またデテクタ29の出力信号中の直流成分は、ローパス
フィルタ34を経て取り出され、サーボ回路35はこの
信号に応じてサーボ制御を行って出力信号を発生ずる。
Further, the DC component in the output signal of the detector 29 is extracted through a low-pass filter 34, and a servo circuit 35 performs servo control in accordance with this signal to generate an output signal.

光位相変化器26はこの出力信号によってその中を通過
する先に対して、直流的な位相変化を与える。このよう
な光位相変化器としては、例えば直流電圧を付与される
電気光学結晶、または電歪素子と機械的に結合されてい
て、電気的入力によって光透過方向の圧力を変化するガ
ラス坂等の素子を利用することができる。
The optical phase changer 26 uses this output signal to apply a direct current phase change to the destination passing through it. Examples of such an optical phase changer include, for example, an electro-optic crystal to which a DC voltage is applied, or a glass slope that is mechanically coupled to an electrostrictive element and changes the pressure in the light transmission direction depending on electrical input. elements can be used.

さらに温度制御器36は、サーボ回路35の出力信号に
よって駆動電流を発生して、ベルチェ素子37に供給す
る。半導体レーザ21は、ドライブ回路33からの駆動
電流によって定まる発振動作を行うが、このときの半導
体レーザ21の動作温度条件は、ベルチェ素子37の加
熱または冷却動作によって定まる。
Furthermore, the temperature controller 36 generates a drive current based on the output signal of the servo circuit 35 and supplies it to the Bertier element 37 . The semiconductor laser 21 performs an oscillation operation determined by the drive current from the drive circuit 33, and the operating temperature conditions of the semiconductor laser 21 at this time are determined by the heating or cooling operation of the Vertier element 37.

第2図において、半導体レーザ2Iの両発光面からの光
は、互いに逆方向に各ミラーによって限られたループ内
を一巡して、半導体レーザ21内において市ね合せられ
るが、この際半導体レーザ21内で結合する両方向の光
が、位相ずれを生じないように光路長が調整されている
とき、このループ全体がエタロンのように動作して、光
周波数が安定化する。
In FIG. 2, the lights from both light emitting surfaces of the semiconductor laser 2I go around in a loop limited by each mirror in opposite directions and are combined in the semiconductor laser 21. When the optical path length is adjusted so that the light in both directions coupled within the loop does not have a phase shift, the entire loop acts like an etalon and the optical frequency is stabilized.

第3図はループ内の光波を示し、(alに示すように半
導体レーザ21内で結合する両方向の光が位相ずれを生
じない状態のとき、安定化した光周波数が得られる。(
blはループ内にモードフィルタまたはスペーシャルフ
ィルタ41を挿入して、モートフィルタの場合はそれ自
身によって定まるモードを選択し、スペーシャルフィル
タの場合はループの全体におけるモートを制限すること
によって、ループ内に必要とするモードのみが透過する
ようにして、レーザ光の雑音成分を除去した場合を示し
、これによってコヒーレント性のさらに(h細な調整を
行うことができる。
FIG. 3 shows the light waves in the loop. (As shown in al, when the light in both directions coupled within the semiconductor laser 21 does not cause a phase shift, a stabilized optical frequency is obtained.)
bl inserts a mode filter or a spatial filter 41 in the loop, selects a mode determined by itself in the case of a moat filter, and limits the motes in the entire loop in the case of a spatial filter. This shows the case where only the mode required for the laser beam is transmitted, and the noise component of the laser beam is removed. This allows for more (h) fine adjustment of the coherence.

いま位相変調信号源28の変jJIil信号周波数をf
mとすると、デテクタ29によって取り出される信号は
位相変調を受けているので、半導体レーザ21の発生ず
る光信号周波数とは周波数fmだけ上または下にずれた
信号となるが、これには直流成分が重畳している。
Now, the variable jJIil signal frequency of the phase modulation signal source 28 is f
Since the signal extracted by the detector 29 is phase modulated, the signal is shifted upward or downward by the frequency fm from the optical signal frequency generated by the semiconductor laser 21, but this has a DC component. They are superimposed.

ここで直流成分は光路長のずれの直流的成分を示すもの
であり、そこでこの信号を利用して光位相変化器26に
おける位相変化をサーボ制御して補正して、直流分が最
小になるようにする。なお半導体レーザ21の構造によ
っては、直流分が最大になるように制御することによっ
て、光路長のずれの所望の補償が行われる場合もあるの
で、いずれか一方を選択する必要がある。また光路長の
変化は半導体レーザ21の温度変化によっても生じるの
で、同じ信号を利用してベルチェ素子37を加熱または
冷却して、温度変化に基づく変動分を補償する。
Here, the DC component indicates the DC component of the optical path length deviation, and this signal is used to correct the phase change in the optical phase changer 26 by servo control so that the DC component is minimized. Make it. Note that depending on the structure of the semiconductor laser 21, the desired compensation for the optical path length deviation may be performed by controlling the DC component to be maximum, so it is necessary to select one of them. Furthermore, since a change in the optical path length is also caused by a change in the temperature of the semiconductor laser 21, the same signal is used to heat or cool the Vertier element 37 to compensate for the variation due to the temperature change.

一方、半導体レーザ2Iにおいてノイズ的に発生する光
周波数のゆらぎによって、位相変調された信号に位相変
化分Δφを生じ、この位相変化分Δφは位相検波器31
で交流信号として検出される。
On the other hand, due to optical frequency fluctuations generated as noise in the semiconductor laser 2I, a phase change Δφ is generated in the phase modulated signal, and this phase change Δφ is detected by the phase detector 31.
is detected as an AC signal.

サーボ回路32はこの交流信号出力の平均値をとり、こ
の平均値が最小になるように半導体レーザ21に供給す
る駆動電流を制御する。ここで交流分の平均値をとるの
は、サーボループの応答時間を考慮したためであって、
従って平均をとる時間は、サーボループが応答できる限
度になるべく短くするごとが望ましい。
The servo circuit 32 takes the average value of this AC signal output, and controls the drive current supplied to the semiconductor laser 21 so that this average value becomes the minimum value. The reason for taking the average value of the AC component here is to take into account the response time of the servo loop, and
Therefore, it is desirable to make the averaging time as short as possible to the extent that the servo loop can respond.

このようにして半導体レーザ21に対して交流分と直流
分との負帰還制御を行うことによって、第2図に示すル
ープによって定まる波長を基準として、直流的変位およ
び交流的ゆらぎの両者に対して補償が行われて、半導体
レーザ21の出力光周波数が安定化される。
By performing negative feedback control on the AC and DC components of the semiconductor laser 21 in this way, both DC displacement and AC fluctuation can be compensated for using the wavelength determined by the loop shown in FIG. 2 as a reference. Compensation is performed to stabilize the output optical frequency of the semiconductor laser 21.

なお第2図においてデテクタ29の他にデテクタ30を
設け、両デテクタの出力をプッシュプル的に結合して、
所要の制御用出力を取り出すようにしてもよい。
In addition, in FIG. 2, a detector 30 is provided in addition to the detector 29, and the outputs of both detectors are coupled in a push-pull manner.
A required control output may be extracted.

また第2図に示されたデテクタ29または位相検波器3
1のいずれか一方のみを設けて、上述の半導体レーザ2
1に対する駆動電流による交流的変動補償と、光位相変
化器26に対する直流的駆動に基づく直流的補償とを行
うことも可能である。すなわちデテクタ29は、半導体
レーザ21の光周波数のゆらぎによる交流的変動をも検
出することか可能であり、従ってデテクタ29のみによ
って、両者の補償を行うことができる。またこの際光路
系に光位相変調器27を設け、位相変調信号tA28か
ら位相変調を行って、デテクタ29において位相変調さ
れた光信号における振幅変調分を検出して、これによっ
て交流的変動分を検出するようにしてもよい。
Also, the detector 29 or phase detector 3 shown in FIG.
1, the above-mentioned semiconductor laser 2
It is also possible to perform alternating current fluctuation compensation using a drive current for the optical phase changer 26 and direct current compensation based on direct current driving of the optical phase changer 26. That is, the detector 29 can also detect alternating current fluctuations due to fluctuations in the optical frequency of the semiconductor laser 21, and therefore the detector 29 alone can compensate for both. At this time, an optical phase modulator 27 is provided in the optical path system to perform phase modulation from the phase modulated signal tA28, and the detector 29 detects the amplitude modulation component of the phase modulated optical signal, thereby detecting the alternating current fluctuation component. It may also be detected.

一方、位相検波器31から半導体レーザ21の光周波数
の直流的変動をも検出できることは明らかであり、従っ
て位相検波器31と位相変調信号源28とによって交流
的補償と直流的補償との両者を行うことも可能である。
On the other hand, it is clear that DC fluctuations in the optical frequency of the semiconductor laser 21 can also be detected from the phase detector 31. Therefore, the phase detector 31 and the phase modulation signal source 28 can perform both AC compensation and DC compensation. It is also possible to do so.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、半導体レーザの発
生する光の周波数の直流的変動と交流的なゆらぎとをと
もに減少することができ、従って周波数安定度を向上さ
せるとともに、そのスペクトラム帯域を狭くすることが
できるので、コヒーレントな光通信用として好適な光源
が得られる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to reduce both DC fluctuations and AC fluctuations in the frequency of light generated by a semiconductor laser, thereby improving frequency stability and widening the spectrum band. Since it can be made narrower, a light source suitable for coherent optical communication can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理的構成を示す図、第2図は本発明
の一実施例を示す図、 第3図はループ内の光波を示す図、 第4図は従来の高安定化半導体レーザ光源を示す図、 第5図はエタロンの特性を示す図である。 21−半導体レーザ、 22、23.24−m−ハーフミラー、25・−・ミラ
ー、 26−・・光位相変化器、 27・・・光位相変調器、 28・−位相変調信号源、 29.30−・−デテクタ、 31−位相検波器、 32−サーボ回路、 33−  ドライブ回路、 34−・−ローパスフィルタ、 35−サーボ回路、 36一温度制御器、 37・−ペルチェ素子 41−・・モードフィルタまたはスペーシャルフィルタ 本発明の原理的構成を示す因 東 1 図 第 2 図 エタロンの特性例を示す図 第5図
Fig. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a diagram showing light waves in a loop, and Fig. 4 is a diagram showing a conventional highly stabilized semiconductor. FIG. 5 is a diagram showing the laser light source, and FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the etalon. 21-semiconductor laser, 22, 23.24-m-half mirror, 25--mirror, 26--optical phase changer, 27--optical phase modulator, 28--phase modulation signal source, 29. 30--detector, 31-phase detector, 32-servo circuit, 33-drive circuit, 34--low pass filter, 35-servo circuit, 36-temperature controller, 37--Peltier element 41--mode Filter or Spatial Filter Figure 1 shows the basic structure of the present invention Figure 2 Figure 5 shows an example of the characteristics of an etalon

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体レーザ(101)と、 該半導体レーザ(101)の両発光面からの出力光を相
互に反対側の発光面に帰還する光路系(102)と、 該光路系(102)に挿入され、制御信号に応じて通過
光に位相変化を与える位相変化器(103)と、 該光路系(102)の光における周波数変化の交流分と
直流分とを検出して出力を発生する検出手段(104)
と、 該検出手段(104)の出力の交流分の平均電力が最小
になるように前記半導体レーザ(101)に供給する駆
動電流を制御する制御手段(105)と、該検出手段(
104)の出力の直流分が最大または最小になるように
前記位相変化器(103)における位相変化を制御する
制御手段(106)とを具えたことを特徴とする高安定
化半導体レーザ光源。
(1) A semiconductor laser (101), an optical path system (102) that returns output light from both light emitting surfaces of the semiconductor laser (101) to mutually opposite light emitting surfaces, and an optical path system (102) inserted into the optical path system (102). a phase changer (103) that changes the phase of the passing light according to a control signal; and a detection means that detects an AC component and a DC component of a frequency change in the light of the optical path system (102) and generates an output. (104)
and a control means (105) for controlling the drive current supplied to the semiconductor laser (101) so that the average power of the alternating current component of the output of the detection means (104) is minimized;
104) A highly stabilized semiconductor laser light source characterized by comprising: control means (106) for controlling a phase change in the phase changer (103) so that the DC component of the output of (104) is maximized or minimized.
(2)前記検出手段(104)が、前記光路系(102
)の光を検出するデテクタであることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の高安定化半導体レーザ光源。
(2) The detection means (104) includes the optical path system (102).
2. The highly stabilized semiconductor laser light source according to claim 1, wherein the highly stabilized semiconductor laser light source is a detector for detecting the light.
(3)前記検出手段(104)が、光路系(102)に
挿入され位相変調信号に応じて通過光を位相変調する位
相変調器と、光路系(102)の光を検出するデテクタ
と、該デテクタの出力信号と位相変調信号とを位相比較
して出力を発生する位相検波器とからなることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の高安定化半導体レーザ
光源。
(3) The detection means (104) includes a phase modulator that is inserted into the optical path system (102) and phase modulates the passing light according to a phase modulation signal, and a detector that detects the light of the optical path system (102). The highly stabilized semiconductor laser light source according to claim 1, further comprising a phase detector that generates an output by comparing the phases of the output signal of the detector and the phase modulation signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004032294A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-15 Renishaw Plc Frequency stabilized laser system comprising phase modulation of backscattered light

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CN100464471C (en) * 2002-10-04 2009-02-25 瑞尼斯豪公司 Frequency stabilized laser system comprising phase modulation of backscattered light

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