JPS6412113B2 - - Google Patents

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JPS6412113B2
JPS6412113B2 JP53131069A JP13106978A JPS6412113B2 JP S6412113 B2 JPS6412113 B2 JP S6412113B2 JP 53131069 A JP53131069 A JP 53131069A JP 13106978 A JP13106978 A JP 13106978A JP S6412113 B2 JPS6412113 B2 JP S6412113B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザシステムに関する。
レーザの放射波長の調節を容易に行なうことが
好ましいとする理由はいくつかある。例えば、レ
ーザが光学フアイバと共に用いられるときは、放
射波長の全範囲でのフアイバの挿入損失を測定
し、損入損失が最小となる波長に設定することが
好ましい。さらにレーザ装置が交換されるとき
は、装置の動作波長がシステムに適合するように
調節する必要がある。マルチプレツクス光学キヤ
リアシステムでは、複数のレーザ装置を選択され
た異なる動作波長に同調させる必要がある。
又、放射波長のドリフト、例えば、レーザの経
年変化を補償するための駆動信号の増加をもたら
す波長の温度依存性に対し、レーザ装置を安定化
させる必要がある。
本発明の目的は半導体レーザ装置に対する放射
波長と出力の制御及び安定化のための装置を提供
することにある。
半導体レーザ装置と、該レーザ装置にレーザ光
を発生させるために駆動電流を供給する手段と、
一定の強度の光入力に対する光出力の強度を、光
の波長に対して単調に変化させる性質を示す光フ
イルタと、該光フイルタからの出力光を受取り、
前記レーザ装置により発せられるレーザ光の波長
に依存する第１の出力信号を形成するセンサと、
放出レーザ光の波長を定める前記レーザ装置のパ
ラメータを、前記第１の出力信号に応じて制御す
ることにより、放出レーザ光の波長をほゞ一定に
維持する手段と、放出レーザ光の強度にしたがつ
て変化する第２の出力信号を形成する手段と、前
記駆動電流を供給する手段に結合され、前記レー
ザ装置に供給される駆動電流を前記第２の出力信
号に基づいて制御することにより放出レーザ光の
強度をほゞ一定に維持する手段とを具備する半導
体レーザシステムが提供される。
好ましくは、制御される動作パラメータは装置
の動作温度である。
以下図面により本発明の実施例を説明する。
第１図において、半導体レーザ１はヒート
（熱）シーク２に実装される。入力電力は入力電
力制御ユニツト３から加算回路４と増幅器５を介
してレーザに印加される。
レーザ１からの光ビームはビームスプリツタ
６，７を通過し、各スプリツタはビームのサンプ
ルをフオトダイオード８と９に各々印加する。ビ
ームスプリツタ７とフオトダイオード９の間に
は、正の伝送傾斜対波長特性をもつた光フイルタ
１０がもうけられる。このフイルタはレーザ放射
の波長に従つてサンプルされたビームを選択的に
減衰させる。
フオトダイオード９の出力は対数増幅器１１を
介して、減算増幅器１２の正入力に印加される。
フオトダイオード８の出力は対数増幅器１３を介
して減算増幅器１２の負入力に印加される。
フオトダイオード８と９の出力は増幅器１３と
１１を介して増幅器１２の正及び負入力に印加さ
れるので、フオトダイオードに共通の外乱による
変化は相殺されて増幅器１２の出力にはあらわれ
ない。従つて増幅器１２の出力はレーザビームの
強さに対し独立である。フオトダイオード８と９
は特性のそろつた対として選択されて、増幅器１
２の出力がフオトダイオードの特性に独立になる
ようにする。従つて出力は半導体レーザ装置１の
放射波長のみに依存する。
放射波長は装置の動作温度につまりヒートシン
ク２の温度に依存する。代表的装置の温度係数は
約0.4nm／〓である。
ヒートシンクの温度は、波長制御ユニツト１７
からの制御線１６により制御される増幅器１５に
より駆動される加熱冷却素子１４により制御され
る。線１６の上の電圧は加算回路１８の正入力に
印加される。この電圧はヒートシンクの温度が所
望の放射波長に対応するごとく設定される。
素子１４は、例えば１ワツトの熱損失をもつト
ランジスタをふくむ加熱素子とすることが出来
る。
減算増幅器１２の出力は回路１８の負入力に印
加され、従つて回路の出力は線１６の電圧と反応
に、負帰環（ネガテイブフイードバツト）として
動作する。従つてフイードバツクループがヒート
シンク２の温度を制御し、放射波長を一定に維持
する。これにより波長のドリフトが補償される。
フオトダイオード８に向かうサンプルビームは
一定の波長をもつので、フオトダイオード８の出
力の変化はビームの強さの変化によるものであ
る。
フオトダイオード８の出力は増幅器１９に印加
され、増幅された信号は加算回路４に印加され、
入力電力制御ユニツト３からの電圧と反対方向
に、増幅器５に対しネガテイブフイードバツクを
作用させる。従つてこのフイードバツクループは
レーザ電流を制御してビームの強さを所定の強さ
で一定値に維持する。
レーザ装置の光出力は経年変化により減少す
る。これは増幅器５に対する駆動信号入力を増加
することにより捕償される。しかし、このこと
は、又、レーザジヤンクシヨン／ヒートシンクの
温度を上昇させ、放射波長を変化させる。本発明
による制御回路は、増幅器１５により素子１４へ
の電力を減少させて、波長をもとの規定値にもど
す。従つて、レーザジヤンクシヨンの温度は初期
の与えられた放射波長に維持される。
強さの変化を故意に行なう必要があるときは、
入力電力制御３からの線の電圧の調節により行な
われる。
放射波長の変化を故意に行なう必要があるとき
は、線１６の電圧の調節により行なわれる。さら
に、フイードダイオード８がスペクトルに依存す
るので光の強さを再調節することが必要となる。
２つのフオトダイオードは同じヘツダの上に構
成される同一の素子とする。
フイードバツク回路網に関しては、大きな順方
向利得Ａとフイードバツク利得ＢによりＢ×Ａが
１よりも十分に大きいとして、出力は１／Ｂ×（入 力）となる。出力の安定度は次のとおりである。
出力の変化／出力＝−Ｂの変化／Ｂ 又フイードバツク回路網における主な不安定要
素がフオトダイオードにあるときは、２つのダイ
オードに共通の変化、例えばエイジング、温度安
定度、量子効率等は増幅器１２の出力で相殺され
る。従つて出力における変化は、放射波長が変化
したときにのみ発生する。従つてレーザの波長の
制御と安定度がフオトダイオードのパラメータの
変動に対し独立となる。
例えば故障又は寿命によりレーザ１を交換する
ときは、同様の素子を挿入するのみで、回路は自
動的に、新しい素子の放射波長と強さを古い素子
に対するものと同じに設定する。
上記説明ではレーザの動作温度の制御に関連し
て波長の制御を説明したが、他の動作パラメー
タ、例えば機械的圧力の印加、磁界の印加、又は
この種のパラメータの任意の組合せをも制御する
ことが出来る。
第２図は第１図の装置に使用する波長制御の実
施例を示す。増幅器１５の出力をヒートシンクの
温度制御素子１４に供給する代りに、出力はピエ
ゾ効果をもつ結晶２０に供給される。レーザの出
力部の共振キヤビテイ２１は、ビーム通路にレン
ズ２２と光学格子２３とを有する。結晶２０はビ
ームの軸に対して相対的に格子２３の角度を設定
するごとく配置され、前記角度を、増幅器１５か
ら結晶に印加される電圧に対応して変化させる。
角度の変化はレーザの同調を変化させ波長制御と
して作用する。光学格子の利用は又レーザ線の幅
を約4nmから約0.1nmに減少させる。この減少に
よりマルチプレクスシステムで使われるレーザの
数を大いに増加させることが出来る。装置の他の
部品に関しては第１図に示すとおりである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による半導体レーザシステムの
１実施例を示すブロツクダイヤグラム、第２図は
第１図の一部の別の実施例である。 １…半導体レーザ、２…ヒートシンク、３…入
力電力制御ユニツト、４…加算回路、５…増幅
器、６，７…ビームスプリツタ、８，９…フオト
ダイオード、１０…フイルタ、１１，１３…対数
増幅器、１２…減算増幅器、１４…加熱／冷却素
子、１５…増幅器、１６…線、１７…波長制御ユ
ニツト、１８…加算回路、１９…増幅器、２０…
ピエゾ結晶、２１…共振キヤビテイ、２２…レン
ズ、２３…光学格子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザ装置と、 該レーザ装置にレーザ光を発生させるために駆
    動電流を供給する手段と、 該レーザ装置からの全放出レーザ光の強度に従
    つて変化する第１の出力信号を形成する手段と、 光出力の強度を、光の波長に対して単調に変化
    させる性質を示す光フイルタと、 該光フイルタからの出力光を受取り、前記レー
    ザ装置により発せられるレーザ光の波長に依存す
    る第２の出力信号を形成するセンサと、 放出レーザ光の波長を定める前記半導体レーザ
    装置のパラメータを、前記第１の出力信号と前記
    第２の出力信号との間の差分に応じて制御するこ
    とにより、放出レーザ光の波長をほゞ一定に維持
    する手段と、 前記駆動電流を供給する手段に結合され、前記
    レーザ装置に供給される駆動電流を前記第１の出
    力信号に基づいて制御することにより放出レーザ
    光の強度をほゞ一定に維持する手段とを具備する
    ことを特徴とする半導体レーザシステム。 ２ 前記第１の出力信号を形成する手段が第１の
    フオトダイオードを含み、前記第２の出力信号を
    形成する手段が、前記光フイルタの後段にもうけ
    られた第２のフオトダイオードを含み、前記第１
    及び第２のフオトダイオードが放出レーザ光の強
    度及び波長に対する感度についてほゞ同様な特性
    を有していることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項に記載の半導体レーザシステム。 ３ 前記第２の出力信号を形成する手段が、前記
    第１及び第２のフオトダイオードの出力にそれぞ
    れ接続される一対の対数増幅器と、該一対の対数
    増幅器の出力に接続される正入力及び負入力を有
    し、放出レーザ光の強度には依存せず波長にのみ
    依存する前記第２の出力信号を出力する減算増幅
    器を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項
    に記載の半導体レーザシステム。 ４ 前記放出レーザ光の波長をほゞ一定に維持す
    る手段が、基準信号を出力する基準信号源と、該
    基準信号源に接続されるとともに前記減算増幅器
    に接続され、前記第２の出力信号と前記基準信号
    との間の差に基づく制御信号を出力する手段と、
    該制御信号にしたがつて前記パラメータを制御す
    ることにより放出レーザ光の波長をほゞ一定に維
    持する手段とから成ることを特徴とする特許請求
    の範囲第３項に記載の半導体レーザシステム。 ５ 前記レーザ装置が実装されるヒートシンクを
    有し、前記パラメータが前記レーザ装置の動作温
    度であり、前記制御信号にしたがう手段が前記制
    御信号にしたがい前記ヒートシンクを加熱または
    冷却させる手段を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第４項に記載の半導体レーザシステム。 ６ 前記放出レーザ光の波長をほゞ一定に維持す
    る手段が前記レーザ装置の動作温度を制御するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項の
    うちのいずれか一項に記載の半導体レーザシステ
    ム。 ７ 前記放出レーザ光の波長をほゞ一定に維持す
    る手段が、前記レーザ装置の出力部にもうけられ
    た共振キヤビテイと、レーザ光の通路に配された
    レンズ及び光学格子と、レーザ光の通路軸に対す
    る該光学格子の傾きを前記第２の出力信号に基づ
    いて制御する手段を含むことを特徴とする特許請
    求の範囲第１項〜第４項のうちのいずれか一項に
    記載の半導体レーザシステム。 ８ 前記光学格子の傾きを制御する手段が、ピエ
    ゾ効果を持つ結晶から成ることを特徴とする特許
    請求の範囲第７項に記載の半導体レーザシステ
    ム。
JP13106978A 1977-10-26 1978-10-26 Controller Granted JPS5474386A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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GB4457277 1977-10-26

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JPS5474386A JPS5474386A (en) 1979-06-14
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EP (1) EP0001714B1 (ja)
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