JPS62230074A - 周波数安定化光源 - Google Patents
周波数安定化光源Info
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- JPS62230074A JPS62230074A JP61073503A JP7350386A JPS62230074A JP S62230074 A JPS62230074 A JP S62230074A JP 61073503 A JP61073503 A JP 61073503A JP 7350386 A JP7350386 A JP 7350386A JP S62230074 A JPS62230074 A JP S62230074A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grating
- wavelength
- light source
- semiconductor laser
- lambda
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 abstract description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
- H01S3/1055—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being constituted by a diffraction grating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1809—Diffraction gratings with pitch less than or comparable to the wavelength
-
- 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
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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】
産業上の利用分野
この発明は光通信、光計測、光記録用の周波数安定化光
源に関する。
源に関する。
従来の技術
従来、半導体レーザの周波数安定化に回折格子を用いた
光帰還が行われてきたが、これらの回折格子として機械
刻線によるエシェレット格子が使用されてきた。このエ
シェレット格子はその格子溝形状が鋸歯状をしており、
格子の傾きによって決まるブレーズ角とブレーズ波長に
たいして回折効率が高くなる。従って半導体レーザから
出た光は、回折格子で効率良く反射されて再びもとの半
導体レーザと強く結合し、半導体レーザの発振モードが
単一化されて周波数が安定化される。発振波長は回折格
子と半導体レーザとの位置関係により幾何学的に決定さ
れる。第４図に従来の実施例をしめす。半導体レーザ１
より出た光は、レンズ２より平行光となリエシエレット
格子３に入射される。入射光はその波長に従い分散され
特定の波長のみが半導体レーザ１と結合し、その波長で
半導体レーザ１は発振する。特にエシェレット格子３の
溝面と入射及び回折光が鏡面反射の関係にあるとき回折
効率は高くなり、半導体レーザ１との結合が強くなり発
振が安定する。たとえばエレクトロニクスレター（ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮＩＣＳ Ｌｔ！ＴＴＥＲ） ２１巻１５号
６５８ページ １９８５年 発明が解決しようとする問題点 しかし、上記に述べた周波数安定化光源に用いるエシェ
レット格子は主に機械刻線によって製作されるために溝
ピツチ誤差により発生するゴーストや迷光が発生し、半
導体レーザの波長を不安定にしたり、ノイズを発生させ
たりする。また格子定数の設定もネジピッチで制約され
る。このためにレンズを含む光学系の設計に制約が生じ
る。また機械刻線のエシェレット格子は製作に時間がか
かり、さらに刻線のためのルーリングエンジンは超精密
機械のために作成されたエシェレット格子は非常に高価
なものになるので従来のエシェレット格子を用いた周波
数安定化光源はコストが高くなる。エシェレット格子を
量産する方法にマスターの格子からのレプリカをとる方
法がある機械刻線のエシェレット格子の溝形状はルーリ
ングエンジンのカッターの歯先の形状や設定に依って完
全な鋸歯状にはならず、第５図に示すように先端部が平
になったり、ひげが生じたりする。このため、レプリカ
をとって形状を転写すると、元のオリジナルとは特性が
異なったり、レプリカがとれない場合もある。
光帰還が行われてきたが、これらの回折格子として機械
刻線によるエシェレット格子が使用されてきた。このエ
シェレット格子はその格子溝形状が鋸歯状をしており、
格子の傾きによって決まるブレーズ角とブレーズ波長に
たいして回折効率が高くなる。従って半導体レーザから
出た光は、回折格子で効率良く反射されて再びもとの半
導体レーザと強く結合し、半導体レーザの発振モードが
単一化されて周波数が安定化される。発振波長は回折格
子と半導体レーザとの位置関係により幾何学的に決定さ
れる。第４図に従来の実施例をしめす。半導体レーザ１
より出た光は、レンズ２より平行光となリエシエレット
格子３に入射される。入射光はその波長に従い分散され
特定の波長のみが半導体レーザ１と結合し、その波長で
半導体レーザ１は発振する。特にエシェレット格子３の
溝面と入射及び回折光が鏡面反射の関係にあるとき回折
効率は高くなり、半導体レーザ１との結合が強くなり発
振が安定する。たとえばエレクトロニクスレター（ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮＩＣＳ Ｌｔ！ＴＴＥＲ） ２１巻１５号
６５８ページ １９８５年 発明が解決しようとする問題点 しかし、上記に述べた周波数安定化光源に用いるエシェ
レット格子は主に機械刻線によって製作されるために溝
ピツチ誤差により発生するゴーストや迷光が発生し、半
導体レーザの波長を不安定にしたり、ノイズを発生させ
たりする。また格子定数の設定もネジピッチで制約され
る。このためにレンズを含む光学系の設計に制約が生じ
る。また機械刻線のエシェレット格子は製作に時間がか
かり、さらに刻線のためのルーリングエンジンは超精密
機械のために作成されたエシェレット格子は非常に高価
なものになるので従来のエシェレット格子を用いた周波
数安定化光源はコストが高くなる。エシェレット格子を
量産する方法にマスターの格子からのレプリカをとる方
法がある機械刻線のエシェレット格子の溝形状はルーリ
ングエンジンのカッターの歯先の形状や設定に依って完
全な鋸歯状にはならず、第５図に示すように先端部が平
になったり、ひげが生じたりする。このため、レプリカ
をとって形状を転写すると、元のオリジナルとは特性が
異なったり、レプリカがとれない場合もある。
本発明は上記問題点に鑑み、コストが安くノイズの低い
周波数安定化光源を提供するものである。
周波数安定化光源を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の周波数安定化光源
は正弦波溝形状を有する回折格子を用いて光帰還をおこ
なうものである。
は正弦波溝形状を有する回折格子を用いて光帰還をおこ
なうものである。
作用
本発明は上記した構成によって、コストが安くノイズの
低い周波数安定化光源を提供するものである。
低い周波数安定化光源を提供するものである。
実施例
以下、本発明の一実施例における周波数安定化光源につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
第１図は本を明の一実施例における周波数安定化光源の
構成図を示すものである。■は半導体レーザ、２はレン
ズ、４は正弦波溝回折格子、５は反射防止膜である。半
導体レーザｌよりでた光は、レンズ２より平行光となり
正弦波溝回折格子４に入射される。入射光はその波長に
従い分散され特定の波長のみが半導体レーザｌと結合し
、その波長で半導体レーザｌは発振する。
構成図を示すものである。■は半導体レーザ、２はレン
ズ、４は正弦波溝回折格子、５は反射防止膜である。半
導体レーザｌよりでた光は、レンズ２より平行光となり
正弦波溝回折格子４に入射される。入射光はその波長に
従い分散され特定の波長のみが半導体レーザｌと結合し
、その波長で半導体レーザｌは発振する。
正弦波溝回折格子の回折効率は入射光の偏光方向及び格
子定数ｄと波長λの比λ／ｄに依存する。
子定数ｄと波長λの比λ／ｄに依存する。
その様子を第２図に示す。正弦波溝回折格子の溝方向と
平行な方向に電気ベクトルを持つものをＰ偏光、垂直な
ものをＳ偏光とする。Ｐ又はＳ偏光に対して特定のλ／
４で効率が高くなる。半導体レーザｌの出力光の波長幅
は数オングストロームしかないため回折格子のｄを効率
が高くなるように設定すれば回折光強度が高くなり半導
体レーザｌに強い光帰還がかけられる。半導体レーザ１
の出力光はその接合面に対して水平方向に偏光している
ため、正弦波溝回折格子４の溝方向に対して半導体レー
ザ１の接合面を水平または垂直に配置することでＰまた
はＳ偏光状態で構成することが容易にできる。Ｐまたは
Ｓ偏光状態での入射光に対してλ／４が０．２〈λ／
ｄ ＜ １．７の範囲では特に回折効率が高くなる。
平行な方向に電気ベクトルを持つものをＰ偏光、垂直な
ものをＳ偏光とする。Ｐ又はＳ偏光に対して特定のλ／
４で効率が高くなる。半導体レーザｌの出力光の波長幅
は数オングストロームしかないため回折格子のｄを効率
が高くなるように設定すれば回折光強度が高くなり半導
体レーザｌに強い光帰還がかけられる。半導体レーザ１
の出力光はその接合面に対して水平方向に偏光している
ため、正弦波溝回折格子４の溝方向に対して半導体レー
ザ１の接合面を水平または垂直に配置することでＰまた
はＳ偏光状態で構成することが容易にできる。Ｐまたは
Ｓ偏光状態での入射光に対してλ／４が０．２〈λ／
ｄ ＜ １．７の範囲では特に回折効率が高くなる。
正弦波溝回折格子は単一波長の三光束でフォトレジスト
を感光し、現像することで容易に作成することができる
。また、正弦波溝格子はその形状が滑らかでかつ、対称
であるため形状の転写が行いやすく、オリジナルの溝構
造がそのまま転写される。したがって転写されてできた
レプリカは、元のオリジナルの正弦波溝回折格子の特性
をそのまま有する。レプリカを作成することによって、
同一特性の正弦波溝格子を簡単にかつ大量に生産するこ
とができる。従って正弦波溝回折格子を用いてコストの
安い周波数安定化光源を構成することができる。また三
光束干渉露光法によって作成された正弦波溝格子は機械
刻線によるエシェレット格子にくらベピッチ誤差による
ゴーストが少ないために、半導体レーザｌへの光帰還を
おこなっても不安定な結合状態にならない利点を持つ。
を感光し、現像することで容易に作成することができる
。また、正弦波溝格子はその形状が滑らかでかつ、対称
であるため形状の転写が行いやすく、オリジナルの溝構
造がそのまま転写される。したがって転写されてできた
レプリカは、元のオリジナルの正弦波溝回折格子の特性
をそのまま有する。レプリカを作成することによって、
同一特性の正弦波溝格子を簡単にかつ大量に生産するこ
とができる。従って正弦波溝回折格子を用いてコストの
安い周波数安定化光源を構成することができる。また三
光束干渉露光法によって作成された正弦波溝格子は機械
刻線によるエシェレット格子にくらベピッチ誤差による
ゴーストが少ないために、半導体レーザｌへの光帰還を
おこなっても不安定な結合状態にならない利点を持つ。
第３図に本発明の第２の実施例を示す周波数安定化光源
の構成図である。半導体レーザｌからの出力光は正弦波
溝凹面回折格子５で分散され、特定波長の光が再び半導
体レーザ１に結合される。
の構成図である。半導体レーザｌからの出力光は正弦波
溝凹面回折格子５で分散され、特定波長の光が再び半導
体レーザ１に結合される。
回折格子を凹面にすることによって、レンズが不必要と
なる。
なる。
発明の効果
以上のように本発明は半導体レーザと波長λと格子定数
ｄに対して０．２＜λ／ ｄ ＜ １．７の正弦波溝回
折格子を有することによって安価でかつノイズの少ない
周波数安定化光源を提供することができる。
ｄに対して０．２＜λ／ ｄ ＜ １．７の正弦波溝回
折格子を有することによって安価でかつノイズの少ない
周波数安定化光源を提供することができる。
第１図は本発明の第１の実施例における周波数安定化光
源の構成図、第２図は正弦波溝回折格子の偏光と効率を
示したグラフ、第３図は本発明の第２の実施例における
周波数安定化光源の構成図、第４図は従来の実施例にお
ける周波数安定化光源の構成図、第５図は機械刻線エシ
ェレット格子の断面図である。 １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・レンズ、
３・・・・・・エシェレット格子、４・・・・・・正弦
波溝回折格子、５・・・・・・正弦波溝凹面回折格子。 第１図 ｑ出力力 一３１砕九 掩 ｔｓ ３ 図 ５工弦５艮角凹加可柚格仔 ３工己るユしット五シ予 ７巳幻を 第５図 ＜、（ｌン （ｂン ３工う工し・ソト判Ｙ各
源の構成図、第２図は正弦波溝回折格子の偏光と効率を
示したグラフ、第３図は本発明の第２の実施例における
周波数安定化光源の構成図、第４図は従来の実施例にお
ける周波数安定化光源の構成図、第５図は機械刻線エシ
ェレット格子の断面図である。 １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・レンズ、
３・・・・・・エシェレット格子、４・・・・・・正弦
波溝回折格子、５・・・・・・正弦波溝凹面回折格子。 第１図 ｑ出力力 一３１砕九 掩 ｔｓ ３ 図 ５工弦５艮角凹加可柚格仔 ３工己るユしット五シ予 ７巳幻を 第５図 ＜、（ｌン （ｂン ３工う工し・ソト判Ｙ各
Claims (4)
- （１）正弦波溝を有し使用波長λに対し格子定数ｄが、
０．２＜λ／ｄ＜１．７の範囲を有する回折格子と半導
体レーザ素子からなる周波数安定化光源。 - （２）回折格子に平面回折格子を用いた特許請求の範囲
第（１）項記載の周波数安定化光源。 - （３）回折格子に凹面回折格子を用いた特許請求の範囲
第（１）項記載の周波数安定化光源。 - （４）半導体レーザに反射防止膜をつけた特許請求の範
囲第（１）項、第（２）項、または第（３）項のいずれ
かに記載の周波数安定化光源。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61073503A JPS62230074A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 周波数安定化光源 |
| DE8787302752T DE3782355T2 (de) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | Frequenzstabilisierte lichtquelle. |
| EP87302752A EP0240293B1 (en) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | Frequency stabilized light source |
| KR1019870002915A KR910000827B1 (ko) | 1986-03-31 | 1987-03-30 | 주파수 안정화광원 |
| US07/334,793 US4913525A (en) | 1986-03-31 | 1989-04-03 | Frequency stabilized light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61073503A JPS62230074A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 周波数安定化光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62230074A true JPS62230074A (ja) | 1987-10-08 |
Family
ID=13520120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61073503A Pending JPS62230074A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 周波数安定化光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62230074A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124281A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光帰還型発光装置 |
| JPH02210891A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光帰還型発光装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5861692A (ja) * | 1981-10-07 | 1983-04-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザ装置 |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61073503A patent/JPS62230074A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5861692A (ja) * | 1981-10-07 | 1983-04-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザ装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124281A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光帰還型発光装置 |
| JPH02210891A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光帰還型発光装置 |
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