JPS62162382A - 高安定化半導体レ−ザ光源 - Google Patents

高安定化半導体レ−ザ光源

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JPS62162382A
JPS62162382A JP61003945A JP394586A JPS62162382A JP S62162382 A JPS62162382 A JP S62162382A JP 61003945 A JP61003945 A JP 61003945A JP 394586 A JP394586 A JP 394586A JP S62162382 A JPS62162382 A JP S62162382A
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JP
Japan
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output
semiconductor laser
light
phase
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP61003945A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigefumi Masuda
増田 重史
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62162382A publication Critical patent/JPS62162382A/ja
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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
    • H01S5/0687Stabilising the frequency of the laser

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体レーザの一方の発光面からの光を一定周波数の信
号によって位相変調を行い、その出力光を半導体レーザ
の他方の発光面からの光と恵畳し干渉させて、変調周波
数信号と半導体レーザのノイズに基づく位相変化分とか
らなる出力を得、さらにこの出力と変調周波数信号とを
位相比較して、半導体レーザのノイズを表わす信号を得
、この信号を半導体レーザに負帰還してその動作条件を
サーボ制御することによって、発振周波数を安定化させ
るとともに、出力信号スペクトラムを狭帯域化する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は高安定化された半導体レーザ光源に係リ、特に
コヒーレントな光通信用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。
従来、半導体レーザ光源の光を7フイパな用いて伝送し
て行う光通信においては、専ら光の振幅情報のみが通信
の目的に使用されており、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のみが求められ
、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。
しかしながら新たな光通信方式として、光の有する周波
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
が考えられるが、このような通信に用いる光源として、
周波数安定度が十分高いとともにスペクトラム帯域が極
めて狭い高安定な半導体レーザ光源が必要になる。
〔従来の技術〕
高安定な半導体レーザ光源としては、従来、狭帯域光バ
ンドパスフイシタであるエタロンを波長基準として用い
て構成したものが知られている。
第3図は従来の高安定化半導体レーザ光源を示したもの
でおって、1は半導体レーザな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に入射される。エタロン4は
両面にハーフミラ−を存する平行平面ガラス板からなり
、その厚さによって定まる特定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を経で収束されて
デテクタ6に入射し、変換されて電気信号を発生する。
またハーフミラ−2で分岐された他方の光は、減衰器7
を経て適当に減衰されたのち、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
タ乙の出力とデテクタ7の出力との差の出力を検出し、
サーボ回路10は差動増幅器9の誤差出力に応じて、半
導体レーザ1に供給する駆動電流を制御する。
第4図はエタロンの特性例を示したものであって、通過
周波数f0を中心として急峻な通過光強度特性を呈する
ことが示されている。同図においてf、は半導体レーザ
光源1の発生光の周波数を示し、八を通過光特性の肩部
の中心におくように制御を行うことによって、エタロン
の特性周波数りを基準として半導体レーザ1の発生光周
波数を安定化することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第3図に示された高安定化半導体レーザ光源は、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
るようにしている。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の高級な光学系を必要
とし、構成が複雑化する。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、両端面間の距離を極めて高い精度で保持しなけ
ればならず、高い面積度と同時に高度の温度制御を必要
とし、高価格化することを免れない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はこのような従来技術の問題点を解決して、単純
な構成で安価な高安定化半導体レーザ光源を提供しよう
とするものであり、そのため第1図に示すように半導体
レーザ101に対し以下の各構成部分を具える。
102は位相変調器であって半導体レーザ101の一方
の発光面からの出力光を一定周波数の変調信号によって
位相変調する。
103は光/電気変換器であって、位相変調器102の
出力光と半導体レーザ101の他方の発光面の出力光と
を混合して電気信号に変換して出力を生じる。
104は位相比較器であって、光/電気変換器106の
出力と変調信号とを位相比較して位相差に応じた出力を
生じる。
105はサーボ手段であって、位相比較器104の出力
に応じて半導体レーザ101の動作条件を制御する。
〔作用〕
半導体レーザの一方の発光面の光を一定周波数九の信号
で位相変調した光と、他方の発光面の光とを混合して電
気信号fm+Δψに変換し、この信号に対してさらに変
調周波数の信号を位相変調を行うことに工って、半導体
レーザのノイズに基づく位相変化分の出力Δψを得、こ
の出力によって半導体レーザの動作条件をサーボ制御す
るので、半導体レーザの発振周波数が安定化するととも
に、出力スペクトラムが狭帯域化される。
〔実施例〕
第2A図は本発明の一実施例を示したものであって、1
1は半導体レーザ(以下LDと略す)、12゜13.1
4はハーフミラ−115は光位相変調器、16は変調信
号源、17はデテクタ、18は位相比較器、19はロー
パスフィルタ、20はサーボ回路、21はドライブ回路
、22はPID回路、23は温度制御器、24はペルチ
ェ素子である。
第2八図において、LDllの一方の発光面からの光は
ハーフミラ−12で分岐され、一方は出力光として取り
出されるとともに、他方は例えば10%の反射率で反射
してノ・−7ミラー15に入射し、90チの反射率で反
射してデテクタ17に入射する。
LDllの他方の発光面からの光は光位相変調器15を
経て、変調信号源16からの変調信号によって位相変調
される。信号源16の変調信号は後述する理由によって
、一定の繰り返し周波数frnの鋸歯状波であることが
望ましい。光位相変調器15の出力光はハーフミラ−1
4に入射し、10C1の反射率で反射してバー7ミ:7
−13に入射し、10%の透過率で透過してデテクタ1
7に入射する。デテクタ17において、肉入力は重畳さ
れて光周波数成分が除去されて、frn+Δψ(Δψは
り、Dllのノイズに基づく位相変化分)の電気信号出
力を生じる。位相比較器18は、信号源16からの周波
数ムの信号とデテクタ17の出力とを位相比較すること
によって位相変化出力信号Δψ(1)を生じ、この信号
ハローパスフィルタ19を経てサーボ回路20に入力さ
れる。サーボ回路20は中央処理装置(CPU)を有シ
、ローバスフイ、νり19からの誤差信号入力によって
制御信号出力を発生してサーボ制御を行う。ドライブ回
路21はサーボ回路20からの制御信号に基づいて駆動
出力を発生してLDllに供給し、LDllはこれによ
って発振して光出力を発生する。またサーボ回路20の
制御信号は、PID回路22を経て所要のP、1.D制
御特性を付与されて温度制御器23に与えられる。温度
制御器23は、PID回路22の信号に基づいて駆動出
力を発生して、ペルチェ素子24に供給する。ぺ、ヤデ
エ素子24はこれによって所要の温度状態を発生し、L
Dllを加熱し“または冷却してこれを一定温度に保つ
このようにLDllの一方の発光面の光と、他方の発光
面の光を周波数fmで位相変調した光とを重畳して、デ
テクタ19で電気信号に変換することによって、デテク
タ19に位相変調信号とLDllのノイズに基づく位相
変化分との出力を生じる。
この際位相変調用の信号源16に鋸歯状波を発生する電
源(セロダイン)を使用すると、位相変調器15の出力
は、光周波数の信号と、これよシ変調信号周波数fmだ
け上または下に離れた信号とにスペクトラムを有する信
号となル、デテクタ17において光周波数の信号と混合
することにより前述のようにfm+Δψの電気出力を得
る。この信号に対し、位相比較器18において信号源1
6の周波数fmの信号との相関をとることによって、L
Dllの出力におけるノイズ成分を示す信号△ψ(tl
を得る。
位相変化△ψは、LDllにおける面発光面からの光の
相関をとって得られた信号であって、それぞれの光にお
ける位相をψ宜、ψ2としたときΔψ=ψ重−ψ鵞 の
関係にあり、従ってΔψを一定に保つことによって、L
Dllの発振周波数を安定化することができる。
第2八図において、信号△ψ(1)はサーボ回路を経て
負帰還されてLDllに駆動電流を供給し、Δψ(11
が一定値(0を含む)になるように制御が行われる。こ
れによってLDllの面発光面をなす両端面間における
光波の位相関係が一定になって光周波数のゆらぎが除去
され、従って光出力スペクトラムの狭帯域化が行われる
一方、LDllにおける発振周波数の長期的安定化は、
サーボ回路からPID制御を行ってべ、νを工素子24
を動作させ、これによってLDllの温度を制御して安
定化させることによって行われる。
本発明では、上述のように半導体レーザ光源におけるノ
イズ成分を取り出すために、位相変調を行って光信号と
異なる周波数成分を作成し、これからノイズを表す信号
を取り出すようにしているので、直接検波してノイズ成
分を取り出す場合のように所謂1 /fノイズによって
妨害を受けることがなく、従って高感度の制御を行うこ
とができ、十分な安定化を行うことが可能である。
第2B図は本発明の他の実施例を示したものであって、
第2A図の実施例と同じ部分を同じ番号で示し、61は
モードフィルタまたはスペーシャルフィルタである。
第2B図の実施例では、半導体レーザ11の一方の出力
光の光路にモードフィルタまたスペーシャ、/I/フイ
νり31 を挿入している。モードフイ、4/りの場合
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光路の全体におけるモードを制限す
ることによって、光路内に必要とするモードのみが生じ
るようにしたので、レーザ光の雑音成分が除去され、こ
れによってコヒーレント性のより微細な調整を行うこと
ができるようになる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、単純な構成によっ
て従って安価に高安定な半導体レーザ光源を実現するこ
とができ、コヒーレントな光通信用として好適な半導体
レーザ光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理的構成を示す図、第2A図は本発
明の一実施例を示す図、第2B図は本発明の他の実施例
を示す図、第3図は従来の高安定化半導体レーザ光源を
示す図、 第4図はエタロンの特性を示す図である。 11・・・半導体レーザ光源(LD)、12.13.1
4・・・ハーフミラ−115・・・光位相変調器、 16・・・変調信号源、 17・・・デテクタ、 18・・・位相比較器、 19・・・ローパスフィルタ、 20・・・サーボ回路、 21・・・ドライブ回路、 22・・・PrD回路、 23・・・温度制御器、 24・・・ベルチェ素子、 61・・・モードフィルタまたはスペーシャにフィルタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体レーザ(101)と、 該半導体レーザ(101)の一方の発光面の出力光を一
    定の変調信号によって位相変調する位相変調器(102
    )と、 該位相変調器(102)の出力光と前記半導体レーザ(
    101)の他方の発光面の出力光とを混合して電気信号
    出力を得る光/電気変換器(103)と、該光/電気変
    換器(103)の出力と前記変調信号とを位相比較する
    位相比較器(104)と、該位相比較器(104)の出
    力に応じて前記半導体レーザ(101)の動作条件を制
    御するサーボ手段(105)とを具えてなることを特徴
    とする高安定化半導体レーザ光源。
  2. (2)前記サーボ手段(105)の制御する半導体レー
    ザ(101)の動作条件が、半導体レーザ(101)の
    駆動電流および周囲温度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。
JP61003945A 1986-01-11 1986-01-11 高安定化半導体レ−ザ光源 Pending JPS62162382A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006173213A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Advantest Corp 温度安定化装置及び発振装置
WO2008119951A2 (en) * 2007-04-03 2008-10-09 Qinetiq Limited Frequency control method and apparatus
WO2016043036A1 (ja) * 2014-09-17 2016-03-24 三菱電機株式会社 光周波数制御装置

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