JPS63186489A

JPS63186489A - 可変波長レ−ザ−

Info

Publication number: JPS63186489A
Application number: JP1897787A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shiozawa; 隆広塩沢
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-01-29
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1988-08-02
Also published as: JPH051989B2

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】〈産業上の利用分野〉この発明は、発振波長を可変することができる波長可変
レーザーの特性の改良に関するものである。

〈従来技術〉半導体レーザーは小型でかつ寿命が長いため情報記録や
通信、成分分析等に多く用いられている。

この様な半導体レーザーの発掘波長を変化させるために
、その周囲温度や注入！ｌを変化させることが行なわれ
ているが、可変範囲が狭く、かつ不安定であるという欠
点がある。

これに対して外部に共振器を設置し、半導体レーザーと
この共振器を結合し、この共振器の実効光路長を変化さ
せてその出力光の波長を可変する可変波長レーザーが提
案されている。この様な可変波長レーザーを第５図に示
す。第５図において、１は半導体レーザーであり、その
左右方向に出力する出力光はレンズ２で平行光にされる
。３はミラーであり、左方向に出射した光を反射する。

４は共振器であり、半導体レーザーの右方向に出射した
光が結合される。共振器４内にはミラー５．６、ビーム
スプリッタ７、変調器８が含まれる。

変調器８はルリ御器９で＄り御される。

この様な構成において、半導体レー１ｆ−１から出射し
た光はミラー３で反射され、共振器４と結合される。ミ
ラー３からビームスプリッタ７を通ってミラー５に至る
距離を！、共１ｔ！器４の長さを１１、内部の屈折率を
ｎとすると、この共振器４をｒ回および５回往復する光
の実質的な共振器長Ｌｒ、Ｌｓは、Ｌｒ−（ｊ’＋ｒ・！１）・ｎＬｓ　＝　（ｌ＋ｓ’−１＋　）　・ｎとなる。このた
め、この共振器で共振した光の複合的な共振器長Ｌｒｓ
は、Ｌｒ５＝ｌｒ　　Ｓｌ　・ｆ＋　　・ｎとなる。従って
、この系は共振器長が１１の整数倍の共振器の視合共振
器と考えられ、全体の等価的な共振器長りは、Ｌ＝１’＋　　・ｎ・・・・・・（１）となり、その出
力光の波長λは、 λ−２・！、・ｎ／ｑ・・・・・・・・・・・・（２）
ｑ：整数になる。制圓器９により変調器８を制御して共振器４の
屈折率ｎを可変することにより、出力光の波長を変化さ
せることができる。ファブリベロー共振器では透過率の
周波数特性における半値幅Δνは、 Δシーｃ　・（１−Ｒ）／　（２πｎｔＦＴ）Ｃ：光速Ｒ：ミラーの反射率ｎ：ファブリベロー共振器内の屈折率ｔ：ファブリベロー共振器の実質長さとなる。光は共振器４内およびミラー３の間を復数回往
復するので、ファブリベロー共振器と等価な作用により
スペクトルの広がりが狭くなるという特徴がある。

〈発明が解決すべき問題点〉しかしながら、この様な可変波長レーザーには次のよう
な問題点がある。出力光の波長は前記（２）式で与えら
れ、基本的には複数の波長の光を発振する。単一波長の
光を発振するためには、共振器の透過率のピークの間隔
ＦＳＲ（ＦｒｅｅＳｐｅｃｔｒｕｍ　　Ｒａｎｇｅ）を
大きくしなければならず、そのためには整数ｑは小さい
値でなければならない。従って、可視光付近の光を発振
するためにはファブリペロ−共振器の長さを数μｍにし
なければならず、共振器の制作が困難であるという欠点
がある。

〈発明の目的〉この発明の目的は、単一波長で発振し、かつその出力光
のスペクトル幅が狭くできる可変波長レーザーを提供す
ることにある。

く問題点を解決するための手段〉前記問題点を解決するために、本発明はレーザー光源を
外部共振器に結合し、この外部共振器を制御して前記レ
ーザー光源の出力光の波長を可変する可変波長レーザー
において１、レーザー光源と独立して構成される少なく
とも２つの共振器と、これらの共振器を結合する結合器
を具備し、前記レーデ−光源を前記共振器に結合すると
共にこれら共振器のうち少なくとも１つの共振器の実効
光路長を変化させて前記レーザー光源の出力光の波長を
可変するようにしたものである。

また前記結合器および共振器としてビームスプリッタと
ミラーを用いたファブリベローエタロン、導波路型結合
器と導波路の両端をミラーコートしたファブリベローエ
タロン、ファイバカプラと光ファイバの両端をミラーコ
ートしたファブリベローエタロンを用いたものである。

〈実施例〉第１図に本発明に係る可変波長レーザーの一実施例を示
す。なお、第５図と同じ要素には同一符号を付し、説明
を省略する。この実施例は結合器としてビームスプリッ
タ、共振器としてミラーを用いたファブリベローエタロ
ンを用いたものである。第１図において、１０は共振器
であり、半導体レーザー１が結合される。この共ｌｔｇ
器１器内０内ビームスプリッタ１１およびミラー１２．
１３が含まれている。１４はビームスプリッタ１１を透
過した半導体レーザー１の出力光が入力されるもうひと
つの共ｉｌｌであり、内部にビームスプリッタ１５、ミ
ラー１６．１７が含まれている。１８はねじのような機
械的手段または電歪素子のような電気的手段により動作
する微動装置であり、ミラー１７をビームスプリッタ１
５の方向に微動させる。

この様な構成において、半導体レーザー１の出力光はビ
ームスプリッタ１１で反射して共振器１０で共撮し、ま
たビームスプリッタ′１１を透過した半導体レーザー１
の出力光はビームスプリッタ１５で反射して共振器１４
で共振する。これらの共振器１０．１４で共振した光は
ビームスプリッタ１５から外部に出射される。この系は
半導体し一ザー１と共振器１０からなる可変波長レーザ
ーと半導体レーザー１と共振器１４からなる可変波長レ
ーザーが複合したものと考えられ、共振器１ｏ１１４の
長さを１２．１３とすると、前記（１）式で求めたよう
にファブリベロー共ｔｉ器１０．１４の等価的光路長は
１２．１３となり、この２つの共振器１０，１４で構成
された系全体の等価的光路長りは、Ｌ−１１’２−１３　ｌ・ｎとなる。従って、この可変波長レーザーの出力光の波長
λは、 λ−２・ｎ・１１２−１３１／ｑ・・・（３）ｑ：整数ｎ：ファブリベロー共振器の屈折率になる。１２　Ｎ１３とすることによりＬを小さくする
ことが出来るので、ＦＳＲを大きくすることが出来る。

また微動装置１８により、共振器１４の長さ１３を１０
０分の数ｎｍのレンジで微動させることにより、出力光
の波長を変化させることができる。

第２図に本発明に係る可変波長レーザーの他の実施例を
示す。なお、第１図実施例と同じ要素には同一符号を付
し、説明を省略する。第２図において、１９は共振器１
４の光路中に設置された電気光学素子であり、制御器２
０により所定の電圧が印加される。電気光学素子１９は
その印加電圧により屈折率が変化し、共振器１４の実効
光路長を変化させる。これにより、出力光の波長を可変
することができる。

第３図にさらに他の実施例をしめす。この実施例は基板
上に導波路を形成しこの導波路により共振器を形成した
ものであり、結合器として導波路型結合器、共振器とし
て導波路の両端をミラーコートしたファブリベローエタ
ロンを用いたものである。第３図において、１は半導体
レーザーであり、左端面にはミラー２１が形成されてい
る。２２は基板であり、その上に導波路２３〜２５が形
成されている。２６．２７はそれぞれ導波路２３．２４
および２４．２５が近接している部分であり、導波路型
結合器を形成している。２８は導波路型位相変調器であ
り、導波路２５の実効光路長を可変させる。導波路２３
．２５の端部にはミラー２９が形成され、半導体レーザ
ー１の右端および導波路２４の端部には無反射コートが
形成されている。この様な構成において、導波路２４に
結合された半導体レーザー１の光は導波路型結合器２６
．２７により導波路２３．２５に導かれて共振する。

すなわら、導波路２３．２５は共振器を形成している。

そのためこの導波路２３．２５の等価的光路艮を１２、
ｌ、とすると、系全体の等価的光路長りは第１図実施例
で説明したように、Ｌ□＝ｌ１２　／３１・ｎとなり、出力光の波長λは、前記（３〉式に示したよう
に、 λ＝２・ｌ１２１３　ｌ−ｎ／ｑｑ：整数ｎ：導波路２３．２５の屈折率になる。導波路型位相変調器２８を制御して導波路２５
の実効光路長を変化させると、出力光の波長を可変する
ことができる。

第４図に、本発明のさらに他の実施例を示す。

この実施例は結合器としてファイバカプラ、共振器とし
て光ファイバの両端をミラーコートしたファブリベロー
エタロンを用いたものである。光ファイバは偏波面保存
ファイバを用いた方が良好な結果が得られる。なお、第
３図実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略
する。この図において、３１〜３３は光ファイバであり
、光ファイバ３２には半導体レーザー１が結合される。

３４．３５はファイバカプラであり、光フアイバ３２内
の光を光ファイバ３１．３３に導く。光ファイバ３１．
３３の端面にはミラー２９が形成され、共振器を構成し
ている。３６は光ファイバ３３の途中に挿入された変調
器であり、電気光学素子３７が含まれている。動作は第
３図実施例と同じであり、光ファイバ３１．３３の等価
的光路長をそれぞれ１２、ｌコとすると、出力光の波長
λは、λ−２・ｌ１２１３　ｌ−ｎ／ｑｑ：整数ｎ：ファイバ３１．３３の屈折率になる。変調器３Ｇ内の電気光学素子３７に印加する電
圧を変化させて光ファイバ３３の等価的光路長１３を変
化することにより、出力光の波長を可変することができ
る。なお、電気光学素子３７を用いずに電歪素子を用い
てファイバ長を変化させてもよい。

なお、これらの実施例では光源として半導体レーザーを
用いたが、その他のレーザーでもよい。

また、これらの実施例では共振器の数を２つとしたが、
３つ以上であってもよい。また、実効光路長を可変する
共振器ρ数を２つ以上としてもよい。

さらに、第１図および第２図実施例で、ミラー３の代り
に半導体レーザー自身の端面をミラーとして用いてもよ
い。

〈発明の効果〉以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
発明ではレーザー光源と独立して構成される共振器を少
なくとも２つ用い、これらの共振器のそれぞれにレーザ
ーを結合し、この２つの共振器の内少なくとも１つの共
振器の実効光路長を変化させるようにした。そのため、
出力光の波長、は２つの共振器の光路長の差で決まるの
で、共振器自体の長さを長くしてもスペクトルの間隔が
狭くなることはなく、単一モードで発振させることがで
きる。

また、共振器の長さにυｊ限がなくなるので、共振器の
制作が容易になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可変波長レーザーの一実施例を示
す構成図、第２図〜第４図は本発明に係る可変波長レー
ザーの他の実鮨例を示す構成図、第５図は従来の可変波
長レーザーの構成を示す構成図である。１・・・半導体レー’ｆ−１２・・・レンズ、３．１２
゜１３．１６，１７，２１．２９・・・ミラー、１０゜
１４・・・共ｒｘ器、１１．１５・・・ビームスプリッ
タ、１８・・・微動装置、１９．３７・・・電気光学素
子、２０・・・制御器、２２・・・基板、２３．２４．
２５・・・導波路、２６．２７・・・導波路型結合器、
２８・・・導波路型位相変調器、３１．３２．３３・・
・光ファイバ、３４．３５・・・ファイバカプラ、３６
・・・変調器。第１図ＨＪ　　　　Ｉｊ　　　　　　　　Ｌ’／　　　／４第
３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザー光源を外部共振器に結合し、この外部共
振器を制御して前記レーザー光源の出力光の波長を可変
する可変波長レーザーにおいて、レーザー光源と、この
レーザー光源と独立して構成される少なくとも２つの共
振器と、これら共振器を結合する結合とを有し、前記レ
ーザー光源を前記共振器に結合すると共にこれら共振器
のうち少なくとも１つの共振器の実効光路長を変化させ
て前記レーザー光源の出力光の波長を可変することを特
徴とする可変波長レーザー。
（２）前記結合器としてビームスプリッタ、共振器とし
てミラーを用いたファブリベローエタロンを用いること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の可変波長レー
ザー。
（３）前記結合器として導波路型結合器、共振器として
導波路の両端をミラーコートしたファブリベローエタロ
ンを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の可変波長レーザー。
（４）前記結合器としてファイバカプラ、共振器として
光ファイバの両端をミラーコートしたファブリベローエ
タロンを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の可変波長レーザー。