JP2002525856A - 波長可変レーザ - Google Patents
波長可変レーザInfo
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、光学素子の校正及び検査に用いられる光学マルチメータ（100 ）を提供する。光学マルチメータ（100 ）は、広範囲の周波数、デューティサイクル及び振幅にわたって出力ビーム（260 ）を送りだすアナログ−ディジタル信号発生器（250 ）を有する。出力ビームへのアナログ信号の変調回路（222 ）も又、設けられる。信号発生器（250 ）は、光路長及び波長選択素子の同調角度に関して熱的に安定化される波長可変（チューナブル）レーザを有する。波長可変レーザは、小さな形状係数を呈するが、その一つの理由としては、波長フィードバック装置又は位置フィードバック装置のいずれについても要件が課されないで正確な出力波長（260 ）制御状態を維持するオープンループシステムを利用した新規な波長制御法が用いられていることにある。さらに、波長可変レーザは、低周波数クローズドループ出力制御方式と、別個のディジタル変調器とを組み合わせた安価な変調回路（222 ）を有している。
Description
【０００１】 〔発明の分野〕 本発明は、一般に光学（オプティカル）マルチメータに関し、特にその信号発
生器部分に関する。
生器部分に関する。
【０００２】 〔関連技術の説明〕 米国及び世界の他の国々で利用されている通信ネットワークは、帯域幅に関す
る要件が次第に増えるにつれてアナログ伝送方式からディジタル伝送方式に進化
しているのが現状である。光ファイバケーブルが有用なツールであることが分か
っており、これは大型中継回線から加入者（サブスクライバ）配信局にわたるほ
ぼあらゆる用途において銅ケーブルに取って代わっている。光ファイバケーブル
は、同ケーブルよりも低い減衰度で極めて多量の情報を伝送することができる。
る要件が次第に増えるにつれてアナログ伝送方式からディジタル伝送方式に進化
しているのが現状である。光ファイバケーブルが有用なツールであることが分か
っており、これは大型中継回線から加入者（サブスクライバ）配信局にわたるほ
ぼあらゆる用途において銅ケーブルに取って代わっている。光ファイバケーブル
は、同ケーブルよりも低い減衰度で極めて多量の情報を伝送することができる。
【０００３】 Ｔ−１標準規格委員会ＡＮＳＩは、１９８８３月１０日付け試案文書「ＡＮＳ
Ｉ Ｔ−１．１０５−１９８８」を提出したが、この文書には光インターフェー
スで利用される信号の速度及びフォーマットについての仕様が記載されている。
かかる仕様は、同期光ネットワーク（Synchronous Optical Network:ＳＯＮＥＴ
）標準規格を細目にわたって説明している。ＳＯＮＥＴは、低レベルのＤＳ０信
号とＤＳ１信号をマージして共通の媒体にする手段をもたらす一方で、光ファイ
バケーブルの広帯域幅を有効利用できる多重化レベル及び標準プロトコルのヒエ
ラルキを定めている。本質的には、ＳＯＮＥＴは、現在の及び予想されるあらゆ
る信号ヒエラルキと互換性のある同期伝送フォーマットをもたらす一定の標準伝
送方式及び信号法を確立するものであった。光ファイバの性質上、帯域幅の拡張
は達成容易である。
Ｉ Ｔ−１．１０５−１９８８」を提出したが、この文書には光インターフェー
スで利用される信号の速度及びフォーマットについての仕様が記載されている。
かかる仕様は、同期光ネットワーク（Synchronous Optical Network:ＳＯＮＥＴ
）標準規格を細目にわたって説明している。ＳＯＮＥＴは、低レベルのＤＳ０信
号とＤＳ１信号をマージして共通の媒体にする手段をもたらす一方で、光ファイ
バケーブルの広帯域幅を有効利用できる多重化レベル及び標準プロトコルのヒエ
ラルキを定めている。本質的には、ＳＯＮＥＴは、現在の及び予想されるあらゆ
る信号ヒエラルキと互換性のある同期伝送フォーマットをもたらす一定の標準伝
送方式及び信号法を確立するものであった。光ファイバの性質上、帯域幅の拡張
は達成容易である。
【０００４】 現在、この帯域幅の拡張は、「波長分割多重伝送（ＷＤＭ）」と呼ばれる方式
で達成されており、この方式では、加入者／データセッションを、光スペクトル
の別々の部分上への加入者データストリームの各々の変調により単一の光ファイ
バで同時に取り扱うことができる。したがって、ＷＤＭは、光を用いた周波数分
割多重（ＦＤＭ）方式であるということができる。ＷＤＭの現行の具体的構成例
は、１２８個という多くの半導体レーザを必要とし、各半導体レーザは、１５２
５〜１５７５nmの範囲内にある特定の中心周波数をレーザ出力している。各サブ
スクライバデータストリームは対応の半導体レーザの出力ビーム上に光変調され
る。半導体レーザの各々からの変調後の情報は、伝送のために単一の光ファイバ
上に結合される。５１．８４Ｍｂｐｓの典型的なデータ速度の基本ＳＯＮＥＴ信
号（ＳＴＳ−１信号と呼ばれる）のデータ構造は、１２７μｓフレーム期間で８
ビットバイトを９列×９０行としたものである。ＳＯＮＥＴ信号中の最初の３つ
の列のバイトは、トランスポートオーバーヘッド（ＴＯＨ）と呼ばれ、種々の制
御目的に用いられる。残りの８７列のバイトはＳＴＳ−１同期ペイロードエンベ
ロープ（ＳＰＥ）を構成する。このディジタル信号がＳＯＮＥＴネットワークに
伝送されると、これは種々のインターバルで、例えばエルビウムをドープした増
幅器による増幅及び例えば結合ブラッグ（Bragg ）フィルタを備えた光サーキュ
レータによるコヒーレンス補正を受けることになる。ネットワーク中の各ノード
、例えば電話局又は遠隔端末装置では、光ファイバ回線カード上に設置される光
トランシーバが設けられる。伝送側では、フレーマーにより、ＳＯＮＥＴのフレ
ーミング、ポインタの発生、各レーザが互いに異なる波長を出している状態のレ
ーザ列及び関連ドライバからのデータ伝送のスクランブリングが可能になる。受
信側では、到来信号は、光検出器により検出されてチャネル中へ分離されてフレ
ーミングされ復調される。
で達成されており、この方式では、加入者／データセッションを、光スペクトル
の別々の部分上への加入者データストリームの各々の変調により単一の光ファイ
バで同時に取り扱うことができる。したがって、ＷＤＭは、光を用いた周波数分
割多重（ＦＤＭ）方式であるということができる。ＷＤＭの現行の具体的構成例
は、１２８個という多くの半導体レーザを必要とし、各半導体レーザは、１５２
５〜１５７５nmの範囲内にある特定の中心周波数をレーザ出力している。各サブ
スクライバデータストリームは対応の半導体レーザの出力ビーム上に光変調され
る。半導体レーザの各々からの変調後の情報は、伝送のために単一の光ファイバ
上に結合される。５１．８４Ｍｂｐｓの典型的なデータ速度の基本ＳＯＮＥＴ信
号（ＳＴＳ−１信号と呼ばれる）のデータ構造は、１２７μｓフレーム期間で８
ビットバイトを９列×９０行としたものである。ＳＯＮＥＴ信号中の最初の３つ
の列のバイトは、トランスポートオーバーヘッド（ＴＯＨ）と呼ばれ、種々の制
御目的に用いられる。残りの８７列のバイトはＳＴＳ−１同期ペイロードエンベ
ロープ（ＳＰＥ）を構成する。このディジタル信号がＳＯＮＥＴネットワークに
伝送されると、これは種々のインターバルで、例えばエルビウムをドープした増
幅器による増幅及び例えば結合ブラッグ（Bragg ）フィルタを備えた光サーキュ
レータによるコヒーレンス補正を受けることになる。ネットワーク中の各ノード
、例えば電話局又は遠隔端末装置では、光ファイバ回線カード上に設置される光
トランシーバが設けられる。伝送側では、フレーマーにより、ＳＯＮＥＴのフレ
ーミング、ポインタの発生、各レーザが互いに異なる波長を出している状態のレ
ーザ列及び関連ドライバからのデータ伝送のスクランブリングが可能になる。受
信側では、到来信号は、光検出器により検出されてチャネル中へ分離されてフレ
ーミングされ復調される。
【０００５】 益々多くの光信号装置（伝送、受信、増幅、コヒーレンス、及び切換え）が設
計され利用されるにつれて、光ネットワーク、例えばＳＯＮＥＴネットワークの
種々の構成要素を検査するのに使用できる光学マルチメータ、例えば信号発生器
や検出器が要望されている。従来型装置によって利用される複雑な制御システム
を必要としない波長可変光学信号発生器が要望されている。これら制御システム
は、光学信号発生器の出力波長を選択するために波長又は位置のクローズドルー
プフィードバックを利用する。その結果、これら制御システムは、高価なものと
なり、形状係数が大きくなる。
計され利用されるにつれて、光ネットワーク、例えばＳＯＮＥＴネットワークの
種々の構成要素を検査するのに使用できる光学マルチメータ、例えば信号発生器
や検出器が要望されている。従来型装置によって利用される複雑な制御システム
を必要としない波長可変光学信号発生器が要望されている。これら制御システム
は、光学信号発生器の出力波長を選択するために波長又は位置のクローズドルー
プフィードバックを利用する。その結果、これら制御システムは、高価なものと
なり、形状係数が大きくなる。
【０００６】 〔発明の概要〕 本発明は、光学素子の校正及び検査に用いられる光学マルチメータを提供する
。光学マルチメータは、広範囲の周波数、デューティサイクル及び振幅にわたっ
て出力ビームを送りだすアナログ−ディジタル信号発生器を有する。出力ビーム
へのアナログ信号の変調回路も又、設けられる。信号発生器は、光路長及び同調
素子の同調角度に関して熱的に安定化される波長可変（チューナブル）レーザを
有する。波長可変レーザは、小さな形状係数を呈するが、その一つの理由として
は、波長フィードバック装置又は位置フィードバック装置の何れについても要件
が課されないで正確な出力波長制御状態を維持するオープンループシステムを利
用した新規な波長制御法が用いられていることにある。さらに、波長可変レーザ
は、低周波数クローズドループ出力制御方式と、別個のディジタル変調器とを組
み合わせた安価な変調回路を有している。
。光学マルチメータは、広範囲の周波数、デューティサイクル及び振幅にわたっ
て出力ビームを送りだすアナログ−ディジタル信号発生器を有する。出力ビーム
へのアナログ信号の変調回路も又、設けられる。信号発生器は、光路長及び同調
素子の同調角度に関して熱的に安定化される波長可変（チューナブル）レーザを
有する。波長可変レーザは、小さな形状係数を呈するが、その一つの理由として
は、波長フィードバック装置又は位置フィードバック装置の何れについても要件
が課されないで正確な出力波長制御状態を維持するオープンループシステムを利
用した新規な波長制御法が用いられていることにある。さらに、波長可変レーザ
は、低周波数クローズドループ出力制御方式と、別個のディジタル変調器とを組
み合わせた安価な変調回路を有している。
【０００７】 本発明の実施形態では、ベースと、利得媒質と、波長可変フィードバック装置
と、第１の補償素子とを有する波長可変レーザが開示される。利得媒質及び波長
可変フィードバック装置は、ベースに結合される。波長可変フィードバック装置
は、利得媒質への選択された波長のフィードバックを行う。第１の補償素子は、
波長可変レーザの温度変化中、補償素子の熱膨張により、利得媒質及び波長可変
フィードバック装置によって構成された空洞共振器内に半波長の実質的に一定の
整数倍が維持されるように利得媒質と波長可変フィードバック装置のうち少なく
とも一方についてベースへの結合を可能にする。
と、第１の補償素子とを有する波長可変レーザが開示される。利得媒質及び波長
可変フィードバック装置は、ベースに結合される。波長可変フィードバック装置
は、利得媒質への選択された波長のフィードバックを行う。第１の補償素子は、
波長可変レーザの温度変化中、補償素子の熱膨張により、利得媒質及び波長可変
フィードバック装置によって構成された空洞共振器内に半波長の実質的に一定の
整数倍が維持されるように利得媒質と波長可変フィードバック装置のうち少なく
とも一方についてベースへの結合を可能にする。
【０００８】 本発明の別の実施形態では、波長可変レーザは、ベースと、利得媒質と、波長
可変フィードバック装置と、駆動システムと、第１の補償素子とを有する。利得
媒質、波長可変フィードバック装置及び駆動システムは、ベースに結合される。
波長可変フィードバック装置は、利得媒質への選択された波長のフィードバック
を行う。駆動システムは、ベースに結合されると共に波長可変フィードバック装
置に結合されていて、波長可変フィードバック装置を選択された波長に同調させ
る。第１の補償素子は、波長可変レーザの温度変化中、補償素子の熱膨張により
、利得媒質及び波長可変フィードバック装置によって構成された空洞共振器内に
半波長の実質的に一定の整数倍が維持されるように駆動システム内に組み込まれ
ている。
可変フィードバック装置と、駆動システムと、第１の補償素子とを有する。利得
媒質、波長可変フィードバック装置及び駆動システムは、ベースに結合される。
波長可変フィードバック装置は、利得媒質への選択された波長のフィードバック
を行う。駆動システムは、ベースに結合されると共に波長可変フィードバック装
置に結合されていて、波長可変フィードバック装置を選択された波長に同調させ
る。第１の補償素子は、波長可変レーザの温度変化中、補償素子の熱膨張により
、利得媒質及び波長可変フィードバック装置によって構成された空洞共振器内に
半波長の実質的に一定の整数倍が維持されるように駆動システム内に組み込まれ
ている。
【０００９】 本発明の実施形態では、ベースと、利得媒質と、ピボットアームと、第１及び
第２のフィードバック装置とを有する波長可変レーザが開示される。ベースは、
上面、下面及び貫通した孔を備える。利得媒質は、ベースの上面に結合される。
第１のフィードバック装置は、利得媒質への選択された波長のフィードバックを
行うようベースの上面に結合される。ピボットアームは、基端部及び末端部を備
えている。ピボットアームの基端部は、ベースの上面に垂直な第１のピボット軸
線のところでベースの下面に回動自在に取り付けられる。ピボットアームの末端
部は、孔を貫通して延びる。第１のピボット軸線の回りのピボットアームの弧状
運動が実質的に上面に平行な第１の平面内に位置するようになっている。第２の
フィードバック装置は、第１のフィードバック装置への選択された波長のフィー
ドバックを行うようピボットアームの末端部に結合される。第２のフィードバッ
ク装置は、第１のフィードバック装置及び利得媒質と協働して、ベースの上面に
実質的に平行な空洞共振器を構成する。第２のフィードバック装置は、ピボット
アームの弧状運動に応答して選択された波長を変化させるようになっている。
第２のフィードバック装置とを有する波長可変レーザが開示される。ベースは、
上面、下面及び貫通した孔を備える。利得媒質は、ベースの上面に結合される。
第１のフィードバック装置は、利得媒質への選択された波長のフィードバックを
行うようベースの上面に結合される。ピボットアームは、基端部及び末端部を備
えている。ピボットアームの基端部は、ベースの上面に垂直な第１のピボット軸
線のところでベースの下面に回動自在に取り付けられる。ピボットアームの末端
部は、孔を貫通して延びる。第１のピボット軸線の回りのピボットアームの弧状
運動が実質的に上面に平行な第１の平面内に位置するようになっている。第２の
フィードバック装置は、第１のフィードバック装置への選択された波長のフィー
ドバックを行うようピボットアームの末端部に結合される。第２のフィードバッ
ク装置は、第１のフィードバック装置及び利得媒質と協働して、ベースの上面に
実質的に平行な空洞共振器を構成する。第２のフィードバック装置は、ピボット
アームの弧状運動に応答して選択された波長を変化させるようになっている。
【００１０】 本発明の更に別の実施形態では、波長可変フィードバック装置を備えた波長可
変レーザの波長制御システムが開示される。波長制御システムは、ルックアップ
テーブルと、開始指示器と、第１のロジックとを有する。ルックアップテーブル
は、波長可変フィードバック装置の開始位置に関する出力波長と駆動信号とを互
いに相関させる値を記憶する。開始指示器は、波長可変フィードバック装置に結
合されていて、波長可変フィードバック装置の開始位置を指示する。第１のロジ
ックは、開始指示器、波長可変フィードバック装置及びルックアップテーブルに
結合される。第１のロジックは、開始指示器によって指示された開始位置に波長
可変フィードバック装置を位置決めする駆動信号を発生する。第１のロジックは
、次の選択された出力波長に応答して、上記次の選択された波長とルックアップ
テーブル内の値とを比較してこれに対応した駆動信号を発生して波長可変フィー
ドバック装置を上記次の選択された波長に同調させるようになっている。
変レーザの波長制御システムが開示される。波長制御システムは、ルックアップ
テーブルと、開始指示器と、第１のロジックとを有する。ルックアップテーブル
は、波長可変フィードバック装置の開始位置に関する出力波長と駆動信号とを互
いに相関させる値を記憶する。開始指示器は、波長可変フィードバック装置に結
合されていて、波長可変フィードバック装置の開始位置を指示する。第１のロジ
ックは、開始指示器、波長可変フィードバック装置及びルックアップテーブルに
結合される。第１のロジックは、開始指示器によって指示された開始位置に波長
可変フィードバック装置を位置決めする駆動信号を発生する。第１のロジックは
、次の選択された出力波長に応答して、上記次の選択された波長とルックアップ
テーブル内の値とを比較してこれに対応した駆動信号を発生して波長可変フィー
ドバック装置を上記次の選択された波長に同調させるようになっている。
【００１１】 本発明の更に別の実施形態では、波長可変レーザの出力波長を制御する方法が
開示される。この方法は、波長可変フィードバック装置の開始位置に関する出力
波長と駆動信号とを互いに相関させる値を記憶する段階と、波長可変フィードバ
ック装置を開始位置に位置決めする段階と、次の選択された出力波長を選択する
段階と、次の選択された出力波長と記憶段階で記録された値とを比較する段階と
、比較段階に応答して上記次の選択された出力波長に波長可変フィードバック装
置を再位置決めするのに必要な駆動信号を計算する段階と、比較段階に応答して
駆動信号を発生して可変波長フィードバック装置を上記次の選択された波長に同
調させる段階とを有する。
開示される。この方法は、波長可変フィードバック装置の開始位置に関する出力
波長と駆動信号とを互いに相関させる値を記憶する段階と、波長可変フィードバ
ック装置を開始位置に位置決めする段階と、次の選択された出力波長を選択する
段階と、次の選択された出力波長と記憶段階で記録された値とを比較する段階と
、比較段階に応答して上記次の選択された出力波長に波長可変フィードバック装
置を再位置決めするのに必要な駆動信号を計算する段階と、比較段階に応答して
駆動信号を発生して可変波長フィードバック装置を上記次の選択された波長に同
調させる段階とを有する。
【００１２】 本発明の別の実施形態では、波長可変レーザの変調回路が開示される。変調回
路は、電流源と、目標値モジュールと、誤差積分器と、制御ユニットと、第１及
び第２のスイッチとを有する。電流源は、制御入力及びソースを有する。ソース
のところの電流レベルは、制御入力に印加された誤差信号のレベルによって定ま
る。目標値モジュールは、出力を備える。目標値モジュールは、出力のところに
目標値信号を発生する。誤差積分器は、利得媒質の出力、目標値モジュールの出
力及び電流源の制御入力にそれぞれ結合された光入力、目標値入力及び出力を備
える。誤差積分器は、出力ビームのエネルギレベルと目標値信号との誤差の積分
値に応答したレベルで出力のところに誤差信号を送るようになっている。第１の
スイッチは、クローズド状態及びオープン状態においてそれぞれ、電流源のソー
スと利得媒質の制御入力を互いに切り換え自在に結合したり切り離す。第２のス
イッチは、クローズド状態及びオープン状態においてそれぞれ、目標値モジュー
ルの出力を誤差積分器の目標値入力を互いに切り換え自在に結合したり切り離す
。制御ユニットは、第１のスイッチ及び第２のスイッチに結合されていて、オー
プン状態とクローズド状態との間で第１のスイッチと第２のスイッチの両方を実
質的に同期して切り換えて出力ビームを変調させる。
路は、電流源と、目標値モジュールと、誤差積分器と、制御ユニットと、第１及
び第２のスイッチとを有する。電流源は、制御入力及びソースを有する。ソース
のところの電流レベルは、制御入力に印加された誤差信号のレベルによって定ま
る。目標値モジュールは、出力を備える。目標値モジュールは、出力のところに
目標値信号を発生する。誤差積分器は、利得媒質の出力、目標値モジュールの出
力及び電流源の制御入力にそれぞれ結合された光入力、目標値入力及び出力を備
える。誤差積分器は、出力ビームのエネルギレベルと目標値信号との誤差の積分
値に応答したレベルで出力のところに誤差信号を送るようになっている。第１の
スイッチは、クローズド状態及びオープン状態においてそれぞれ、電流源のソー
スと利得媒質の制御入力を互いに切り換え自在に結合したり切り離す。第２のス
イッチは、クローズド状態及びオープン状態においてそれぞれ、目標値モジュー
ルの出力を誤差積分器の目標値入力を互いに切り換え自在に結合したり切り離す
。制御ユニットは、第１のスイッチ及び第２のスイッチに結合されていて、オー
プン状態とクローズド状態との間で第１のスイッチと第２のスイッチの両方を実
質的に同期して切り換えて出力ビームを変調させる。
【００１３】 本発明の実施形態では、利得媒質を備えた波長可変レーザを変調する方法が開
示される。この方法は、目標値信号を送る段階と、制御信号を、オン状態とオフ
状態で交互に発生させる段階と、オン状態の間、印加された電流を、出力ビーム
のエネルギと目標値信号との差の積分値に応じたレベルで利得媒質に送る段階と
、オフ状態の間、印加された電流を、オン状態中に印加された電流の実質的に先
のレベルに保持する段階とを有する。
示される。この方法は、目標値信号を送る段階と、制御信号を、オン状態とオフ
状態で交互に発生させる段階と、オン状態の間、印加された電流を、出力ビーム
のエネルギと目標値信号との差の積分値に応じたレベルで利得媒質に送る段階と
、オフ状態の間、印加された電流を、オン状態中に印加された電流の実質的に先
のレベルに保持する段階とを有する。
【００１４】 本発明の特徴及び利点は、本発明の原理を例示として示す添付の図面を参照し
て以下の詳細な説明を読むと明らかになろう。
て以下の詳細な説明を読むと明らかになろう。
【００１５】 本発明は、添付の図面と関連して行われる以下の詳細な説明に完全に開示され
ており、図中、同一の符号は、同一の部分を示している。
ており、図中、同一の符号は、同一の部分を示している。
【００１６】 〔好ましい実施形態の詳細な説明〕 本発明は、光ネットワーク、例えばＳＯＮＥＴと関連した種々の構成要素の校
正及び検査に用いられる光学マルチメータを提供する。光学マルチメータは、波
形の立上り縁及び立下り縁が非常に正確に定められた状態の広範囲の周波数、デ
ューティサイクル及び振幅にわたって変調できる出力ビームを送りだすアナログ
−ディジタル信号発生器を有する。光出力へのアナログ変調信号の変調回路も又
、設けられる。信号発生器は、光路長及び波長選択（同調）素子の同調角度に関
して熱的に安定化される波長可変（チューナブル）レーザを有する。これにより
、熱により引き起こされるモードホップ及び出力波長に関して熱により引き起こ
される変化が実質的に減少する。波長可変レーザは、小さな形状係数を呈するが
、その一つの理由としては、波長フィードバック装置又は位置フィードバック装
置の何れについても要件が課されないで正確な出力波長制御状態を維持するオー
プンループシステムを利用した新規な波長制御法が用いられていることにある。
さらに、波長可変レーザは、低周波数クローズドループ出力制御方式と、別個の
ディジタル変調器とを組み合わせた安価な変調回路を有している。ベースに対す
るレーザの光学素子及び中間要素の正確な位置決めを可能にすることにより装置
構成を単純化する新規な取付け機構が開示される。
正及び検査に用いられる光学マルチメータを提供する。光学マルチメータは、波
形の立上り縁及び立下り縁が非常に正確に定められた状態の広範囲の周波数、デ
ューティサイクル及び振幅にわたって変調できる出力ビームを送りだすアナログ
−ディジタル信号発生器を有する。光出力へのアナログ変調信号の変調回路も又
、設けられる。信号発生器は、光路長及び波長選択（同調）素子の同調角度に関
して熱的に安定化される波長可変（チューナブル）レーザを有する。これにより
、熱により引き起こされるモードホップ及び出力波長に関して熱により引き起こ
される変化が実質的に減少する。波長可変レーザは、小さな形状係数を呈するが
、その一つの理由としては、波長フィードバック装置又は位置フィードバック装
置の何れについても要件が課されないで正確な出力波長制御状態を維持するオー
プンループシステムを利用した新規な波長制御法が用いられていることにある。
さらに、波長可変レーザは、低周波数クローズドループ出力制御方式と、別個の
ディジタル変調器とを組み合わせた安価な変調回路を有している。ベースに対す
るレーザの光学素子及び中間要素の正確な位置決めを可能にすることにより装置
構成を単純化する新規な取付け機構が開示される。
【００１７】 図１は、ネットワークアクセス装置１０２を介して光ネットワーク１２０の種
々の構成要素に結合された光学マルチメータ１００を示している。同期光ネット
ワーク（ＳＯＮＥＴ）標準規格は、５１．８Ｍｂｐｓ〜２．４８Ｇｂｐｓのデー
タ速度で高速データ伝送を行うためのネットワーキング法を定めている。ＳＯＮ
ＥＴを用いて、世界中の電信電話会社は、自分達の既存のディジタルキャリヤ及
び光ファイバシステムを相互に接続することができる。
々の構成要素に結合された光学マルチメータ１００を示している。同期光ネット
ワーク（ＳＯＮＥＴ）標準規格は、５１．８Ｍｂｐｓ〜２．４８Ｇｂｐｓのデー
タ速度で高速データ伝送を行うためのネットワーキング法を定めている。ＳＯＮ
ＥＴを用いて、世界中の電信電話会社は、自分達の既存のディジタルキャリヤ及
び光ファイバシステムを相互に接続することができる。
【００１８】 複数の電話局／切換局１０４，１０６が、光ネットワーク１２０に接続された
状態で示されている。データストリームが、光スペクトルの互いに異なる部分で
波長分割多重方式を用いて多重化されている。ネットワークそれ自体は代表的に
は、信号の強さを維持するためのエルビウムをドープした回線増幅器１２２，１
２４、信号のコヒーレンスを維持するためのブラッグ（Bragg ）フィルタ付きサ
ーキュレータ１２６及び適当なデータ端末装置相互間のトラフィックの経路を決
める光スイッチを有している。電話局では、回線カード１０８〜１１２が、デー
タストリームの送受信を取り扱う。伝送側では、各回線カードは、それぞれが、
１５２５〜１５７５nmの範囲内で特定の波長に同調される半導体データを有して
いる。光変調素子が、ネットワーク間の伝送を可能にする単一光ファイバ回線内
にコリメートされるこれらレーザの出力ビーム内へデータストリームを注入する
。受信側では、各回線カードは、受け取ったデータをデータ端末装置１１４，１
１６又は従来のアナログ式電話器１１８への光ファイバ加入者回線１３０又は銅
ケーブル加入者回線１３２による伝送に適したフォーマットに変換する光検出器
及び復調器を有している。これら構成要素は全て信号（アナログ又はディジタル
の場合がある）で或る範囲の周波数及び出力にわたって検査して校正する必要が
ある。本発明の高精度光学マルチメータは、これら構成要素を現場で又は実験台
で検査することができる高精度光学信号発生器及び光学検出器を有している。
状態で示されている。データストリームが、光スペクトルの互いに異なる部分で
波長分割多重方式を用いて多重化されている。ネットワークそれ自体は代表的に
は、信号の強さを維持するためのエルビウムをドープした回線増幅器１２２，１
２４、信号のコヒーレンスを維持するためのブラッグ（Bragg ）フィルタ付きサ
ーキュレータ１２６及び適当なデータ端末装置相互間のトラフィックの経路を決
める光スイッチを有している。電話局では、回線カード１０８〜１１２が、デー
タストリームの送受信を取り扱う。伝送側では、各回線カードは、それぞれが、
１５２５〜１５７５nmの範囲内で特定の波長に同調される半導体データを有して
いる。光変調素子が、ネットワーク間の伝送を可能にする単一光ファイバ回線内
にコリメートされるこれらレーザの出力ビーム内へデータストリームを注入する
。受信側では、各回線カードは、受け取ったデータをデータ端末装置１１４，１
１６又は従来のアナログ式電話器１１８への光ファイバ加入者回線１３０又は銅
ケーブル加入者回線１３２による伝送に適したフォーマットに変換する光検出器
及び復調器を有している。これら構成要素は全て信号（アナログ又はディジタル
の場合がある）で或る範囲の周波数及び出力にわたって検査して校正する必要が
ある。本発明の高精度光学マルチメータは、これら構成要素を現場で又は実験台
で検査することができる高精度光学信号発生器及び光学検出器を有している。
【００１９】 図２は、光学マルチメータハウジングの外部等角図及び光学マルチメータ内の
構成要素のハードウェアブロック図を示している。光学マルチメータ１００は、
ディスプレイ２００、ユーザ入力装置２０２、Ｉ／Ｏインターフェース２０４、
プロセッサ２０６、記憶装置２０８、変調回路２２２、過負荷センサ２４２、温
度センサ２４６、出力検出器２７０及び信号発生器２５０を有している。信号発
生器は、利得媒質２２４、波長可変空洞共振器２２６、出力装置２２８、アクチ
ュエータ２３０及び開始条件検出器２４０を有している。記憶装置２０８は、プ
ログラムコード２１０及びルックアップテーブル２１２を有している。
構成要素のハードウェアブロック図を示している。光学マルチメータ１００は、
ディスプレイ２００、ユーザ入力装置２０２、Ｉ／Ｏインターフェース２０４、
プロセッサ２０６、記憶装置２０８、変調回路２２２、過負荷センサ２４２、温
度センサ２４６、出力検出器２７０及び信号発生器２５０を有している。信号発
生器は、利得媒質２２４、波長可変空洞共振器２２６、出力装置２２８、アクチ
ュエータ２３０及び開始条件検出器２４０を有している。記憶装置２０８は、プ
ログラムコード２１０及びルックアップテーブル２１２を有している。
【００２０】 Ｉ／Ｏインターフェースは、ディスプレイ２００及びユーザ入力装置２０２を
システムバス２１６に結合する。記憶装置２０８は、プロセッサ２０６及びシス
テムバスに結合されている。システムバスはまた、出力検出器２７０、変調回路
２２２、開始条件センサ２４０、過負荷センサ２４２及び温度センサ２４６に結
合されている。信号発生器の内部において、アクチュエータ２３０は、波長可変
空洞共振器２２６内の波長選択素子を駆動する。開始条件検出器２４０は、アク
チュエータ又は波長可変空洞共振器内の波長選択素子のいずれかに直接結合され
て、その開始点を検出するようになっている。
システムバス２１６に結合する。記憶装置２０８は、プロセッサ２０６及びシス
テムバスに結合されている。システムバスはまた、出力検出器２７０、変調回路
２２２、開始条件センサ２４０、過負荷センサ２４２及び温度センサ２４６に結
合されている。信号発生器の内部において、アクチュエータ２３０は、波長可変
空洞共振器２２６内の波長選択素子を駆動する。開始条件検出器２４０は、アク
チュエータ又は波長可変空洞共振器内の波長選択素子のいずれかに直接結合され
て、その開始点を検出するようになっている。
【００２１】 伝送側では、信号発生器２５０は、出力ビーム２６０を発生する。出力ビーム
を例えばＩＥＥＥ−ＩＴＵ標準規格内の各チャンネルと関連した多数の中心波長
のうちいずれかに同調できる。中心波長の選択は、ルックアップテーブル２２２
を用いてアクチュエータを選択された波長に駆動するオープンループ制御システ
ムによって達成される。波長選択素子又は出力装置の波長の何れかの位置の同調
範囲間で連続フィードバックを必要とする従来型光学信号発生器とは異なり、出
力波長を選択する上でフィードバックは不要である。その代わりとして、オープ
ンループ制御システムが用いられ、かくして、信号発生器のコスト及び形状ケー
スが小さくなっている。波長フィードバック装置又は位置センサのいずれをも用
いない高精度チューナブル信号発生器を製作するため、プロセッサによりアクチ
ュエータ２３０及び出力波長２６０に送られる制御信号相互間には正確で且つ再
現性のある相関関係がなければならない。これにより、ハードウェアはある温度
範囲で光学的に安定であることが必要であり、この場合、光学的安定性は、光路
長と波長可変空洞共振器内の波長選択素子の同調角度の両方の安定性を含む。各
信号発生器は、独特のルップアップテーブルを有するプロセスを含み、その記録
は、駆動信号と出力波長を相関させるよう装置の製造中に作られる。この校正で
は、ある周波数範囲で波長可変レーザをダンピングさせ、波長センサを用いて出
力波長とアクチュエータに送られた駆動信号との間の相関関係を記録する。この
情報は、波長対駆動信号のルックアップテーブル２１２で記録され、このルック
アップテーブルは、装置の組立て中に記憶装置２０８内に記憶される。特定チャ
ンネル内に心出しされた出力信号についてのユーザの要求に応答して、プロセッ
サ２０６はこのルップアップテーブルを用いて、レーザを要求されたチャンネル
に同調させる必要な数のアクチュエータ信号を発生する。
を例えばＩＥＥＥ−ＩＴＵ標準規格内の各チャンネルと関連した多数の中心波長
のうちいずれかに同調できる。中心波長の選択は、ルックアップテーブル２２２
を用いてアクチュエータを選択された波長に駆動するオープンループ制御システ
ムによって達成される。波長選択素子又は出力装置の波長の何れかの位置の同調
範囲間で連続フィードバックを必要とする従来型光学信号発生器とは異なり、出
力波長を選択する上でフィードバックは不要である。その代わりとして、オープ
ンループ制御システムが用いられ、かくして、信号発生器のコスト及び形状ケー
スが小さくなっている。波長フィードバック装置又は位置センサのいずれをも用
いない高精度チューナブル信号発生器を製作するため、プロセッサによりアクチ
ュエータ２３０及び出力波長２６０に送られる制御信号相互間には正確で且つ再
現性のある相関関係がなければならない。これにより、ハードウェアはある温度
範囲で光学的に安定であることが必要であり、この場合、光学的安定性は、光路
長と波長可変空洞共振器内の波長選択素子の同調角度の両方の安定性を含む。各
信号発生器は、独特のルップアップテーブルを有するプロセスを含み、その記録
は、駆動信号と出力波長を相関させるよう装置の製造中に作られる。この校正で
は、ある周波数範囲で波長可変レーザをダンピングさせ、波長センサを用いて出
力波長とアクチュエータに送られた駆動信号との間の相関関係を記録する。この
情報は、波長対駆動信号のルックアップテーブル２１２で記録され、このルック
アップテーブルは、装置の組立て中に記憶装置２０８内に記憶される。特定チャ
ンネル内に心出しされた出力信号についてのユーザの要求に応答して、プロセッ
サ２０６はこのルップアップテーブルを用いて、レーザを要求されたチャンネル
に同調させる必要な数のアクチュエータ信号を発生する。
【００２２】 レーザ出力波長に対する環境の影響を考慮に入れる必要がある。温度は、出力
波長に影響を及ぼす主要な環境要因の１つである。隣り合うチャンネルと関連し
た中心波長は、間隔が狭く、即ち、１nm以下の間隔である。これら波長のばらつ
きは、チューナブル空洞共振器２２６についての同調機構の熱膨張／収縮により
又は光路長の変化によって容易に作ることができる。これら２つの方法を単独で
又は組み合わせて用いて出力ビームの波調安定性／正確さに対する温度変化の影
響を実質的に減少させることができる。一方の方法では、エネルギを空洞共振器
に積極的に加えたり又は減少させることにより一定の熱状態を維持し、かくして
、波長可変空洞共振器内の温度を安定化させることにより熱収縮及び熱膨張を回
避する。他方の方法では、波長可変レーザを熱膨張及び熱収縮を可能にするが波
長可変レーザからの出力波長の温度関連変化を生じさせない方法で製作する。い
ずれの方法も本発明に用いるのに適しているが、図１１〜図１４に記載した後者
の受動的な方法は、費用が安く且つ形状係数が小さいという利点を持っている。
というのは、熱発生装置、モニター及び制御回路が不要だからである。
波長に影響を及ぼす主要な環境要因の１つである。隣り合うチャンネルと関連し
た中心波長は、間隔が狭く、即ち、１nm以下の間隔である。これら波長のばらつ
きは、チューナブル空洞共振器２２６についての同調機構の熱膨張／収縮により
又は光路長の変化によって容易に作ることができる。これら２つの方法を単独で
又は組み合わせて用いて出力ビームの波調安定性／正確さに対する温度変化の影
響を実質的に減少させることができる。一方の方法では、エネルギを空洞共振器
に積極的に加えたり又は減少させることにより一定の熱状態を維持し、かくして
、波長可変空洞共振器内の温度を安定化させることにより熱収縮及び熱膨張を回
避する。他方の方法では、波長可変レーザを熱膨張及び熱収縮を可能にするが波
長可変レーザからの出力波長の温度関連変化を生じさせない方法で製作する。い
ずれの方法も本発明に用いるのに適しているが、図１１〜図１４に記載した後者
の受動的な方法は、費用が安く且つ形状係数が小さいという利点を持っている。
というのは、熱発生装置、モニター及び制御回路が不要だからである。
【００２３】 動作原理を説明すると、光学マルチメータを単独で又は他のマルチメータと組
み合せて用いて実験台上又はネットワーク接続間の光学機器を検査することがで
きる。光学機器を検査する一方法は、マルチメータ出力ビーム２６０を試験中の
装置（ＤＵＴ）に結合し、ＤＵＴの出力２６２を出力検出器２７０でモニターす
る段階を含む。ＤＵＴ、例えばエルビウムをドープした光学増幅器の場合、出力
信号２６０を光学増幅器中に注入するのがよく、その結果得られた増幅器からの
出力２６２から成る信号を光学マルチメータの受信側に結合するのがよい。受信
側では、出力検出器２７０を介して受け取った光信号２６２をディジタルサンプ
リングし、システムバス２１２を介してプロセッサに送る。記憶装置２０８内に
記憶されているプロセッサ実行プログラム行動２１０が、ユーザによって入力装
置２０２に入力されたパラメータに応じて受け取った信号を分析する。さらに、
プロセッサは、Ｉ／Ｏインターフェース２０４を介して信号をディスプレイ２０
０上でユーザに表示するために送る。出力信号２６０は正確に制御されるので、
プロセッサ２０６は、受信した信号を伝送した信号の既知のパラメータと比較す
ることができる。その目的は、ＤＵＴの種々のパラメータ、例えば出力レベル、
利得、立上り時間及び立下り時間等の特徴を調べることにある。
み合せて用いて実験台上又はネットワーク接続間の光学機器を検査することがで
きる。光学機器を検査する一方法は、マルチメータ出力ビーム２６０を試験中の
装置（ＤＵＴ）に結合し、ＤＵＴの出力２６２を出力検出器２７０でモニターす
る段階を含む。ＤＵＴ、例えばエルビウムをドープした光学増幅器の場合、出力
信号２６０を光学増幅器中に注入するのがよく、その結果得られた増幅器からの
出力２６２から成る信号を光学マルチメータの受信側に結合するのがよい。受信
側では、出力検出器２７０を介して受け取った光信号２６２をディジタルサンプ
リングし、システムバス２１２を介してプロセッサに送る。記憶装置２０８内に
記憶されているプロセッサ実行プログラム行動２１０が、ユーザによって入力装
置２０２に入力されたパラメータに応じて受け取った信号を分析する。さらに、
プロセッサは、Ｉ／Ｏインターフェース２０４を介して信号をディスプレイ２０
０上でユーザに表示するために送る。出力信号２６０は正確に制御されるので、
プロセッサ２０６は、受信した信号を伝送した信号の既知のパラメータと比較す
ることができる。その目的は、ＤＵＴの種々のパラメータ、例えば出力レベル、
利得、立上り時間及び立下り時間等の特徴を調べることにある。
【００２４】 本発明の別の実施形態では、信号発生器と出力検出器の両方及び他のモジュー
ルは、それぞれ、マルチメータのメインフレーム内に存在している専用マスター
プロセッサでプラグアンドプレイ（プラグを差し込むだけでそのまま使用できる
）機能を実行する。
ルは、それぞれ、マルチメータのメインフレーム内に存在している専用マスター
プロセッサでプラグアンドプレイ（プラグを差し込むだけでそのまま使用できる
）機能を実行する。
【００２５】 図３は、図２に示した信号発生器２５０のハードウェアに関する実施形態の等
角図である。ベース３００、光ファイバマウント３０２、光ファイバ結合器３０
４、モータブラケット３１０、レーザダイオードハウジング３３０、回折格子３
４０、格子回折マウント３４２、リトロレフレクタ３５０、補償素子３５２、ピ
ボットブラケット２５４、アクチュエータ３７０、パワートレイン２７６及び開
始条件センサ３９０，３９２が示されている。本発明の実施形態では、信号発生
器は、リットマン−メトカフ型の波長可変レーザを有している。この形態では、
ハウジング３３０内のレーザダイオード、回折格子３４０及びリトロレフレクタ
３５０は、全体として三角形の配置に配置されている。レーザハウジング３３０
は、回折格子３４０に対して、回折格子からの反射が光ファイバ結合器３０４に
伝わりここで光ファイバ（図示せず）に結合されるようなグレージング角でベー
ス３００に取り付けられている。回折格子は、格子マウント３４２に結合され、
この回折マウントは、ベース３００に締結されている。光ファイバ結合器３０４
は、光ファイバマウント３０２に締結され、この光ファイバマウントはベース３
００に結合されている。レーザビームはまた、回折格子３４０から回折され、リ
トロレフレクタ３５０に当たる。リトロレフレクタからの戻りビームは、回折格
子にあたり、そしてハウジング３３０内のレーザダイオードの前面に被着された
反射防止膜を通って戻り、レーザの出力波長を選択する。リトロレフレクタ３５
０は、補償素子３５２に結合され、この補償素子は、ピボットブラケット３５４
に結合されている。ピボットブラケットは、回折格子に対するリトロレフレクタ
の回転と並進との組合せによりレーザの同調を可能にするピボット点でベース３
００に結合されている（図５及び図６参照）。ピボット点を選択して回転と並進
の所要の組合せを行って空洞共振器内に半波長の一定の整数倍を維持し、かくし
てモードトッピングを減少させることができる。このピボット点を、１９９４年
６月７日に発行された米国特許第５，３１９，６６８号（発明の名称：Tuning s
ystem for External Cavity Diode Laser ）の教示にしたがって選択するのがよ
く、かかる米国特許は、本発明と共に譲受人であるカリフォルニア州サンタクラ
ラ所在のニュー・フォーカス・インコーポレイテッドの所有となっている。
角図である。ベース３００、光ファイバマウント３０２、光ファイバ結合器３０
４、モータブラケット３１０、レーザダイオードハウジング３３０、回折格子３
４０、格子回折マウント３４２、リトロレフレクタ３５０、補償素子３５２、ピ
ボットブラケット２５４、アクチュエータ３７０、パワートレイン２７６及び開
始条件センサ３９０，３９２が示されている。本発明の実施形態では、信号発生
器は、リットマン−メトカフ型の波長可変レーザを有している。この形態では、
ハウジング３３０内のレーザダイオード、回折格子３４０及びリトロレフレクタ
３５０は、全体として三角形の配置に配置されている。レーザハウジング３３０
は、回折格子３４０に対して、回折格子からの反射が光ファイバ結合器３０４に
伝わりここで光ファイバ（図示せず）に結合されるようなグレージング角でベー
ス３００に取り付けられている。回折格子は、格子マウント３４２に結合され、
この回折マウントは、ベース３００に締結されている。光ファイバ結合器３０４
は、光ファイバマウント３０２に締結され、この光ファイバマウントはベース３
００に結合されている。レーザビームはまた、回折格子３４０から回折され、リ
トロレフレクタ３５０に当たる。リトロレフレクタからの戻りビームは、回折格
子にあたり、そしてハウジング３３０内のレーザダイオードの前面に被着された
反射防止膜を通って戻り、レーザの出力波長を選択する。リトロレフレクタ３５
０は、補償素子３５２に結合され、この補償素子は、ピボットブラケット３５４
に結合されている。ピボットブラケットは、回折格子に対するリトロレフレクタ
の回転と並進との組合せによりレーザの同調を可能にするピボット点でベース３
００に結合されている（図５及び図６参照）。ピボット点を選択して回転と並進
の所要の組合せを行って空洞共振器内に半波長の一定の整数倍を維持し、かくし
てモードトッピングを減少させることができる。このピボット点を、１９９４年
６月７日に発行された米国特許第５，３１９，６６８号（発明の名称：Tuning s
ystem for External Cavity Diode Laser ）の教示にしたがって選択するのがよ
く、かかる米国特許は、本発明と共に譲受人であるカリフォルニア州サンタクラ
ラ所在のニュー・フォーカス・インコーポレイテッドの所有となっている。
【００２６】 本発明の実施形態では、ピボットブラケット及びこれに取り付けられたリトロ
レフレクタを用いてレーザを同調させる。ピボットブラケットの動作は、ピボッ
トアームに結合されたパワートレイン３７６の直線並進運動によって行われ、こ
のピボットアームには、ピボットブラケットが取り付けられている。ピボットア
ームの動作はアクチュエータ３７０によって得られる。アクチュエータ３７０は
、モータブラケット３１０に結合され、このモータブラケットは結合器３１２内
に設けられた締結具を介してベース３００に結合されている。本発明のこの実施
形態では、アクチュエータは、回転ステッピングモータである。他のアクチュエ
ータを、同じ利点が得られるならば、直線ステッピングモータ、圧電スタック、
バイメタル素子、ＡＣ／ＤＣモータ等と共に用いるのがよいが、これらには限定
されない。当業者には明らかなように、アクチュエータ３７０を、本発明の範囲
から逸脱しないでベース３００に直接ボルト止めしてもよい。ステッピングモー
タは、プロセッサ２０６の制御下で動作する（図２参照）。本発明の実施形態で
は、開始条件センサ３９０，３９２が、パワートレインについての直線弧状の読
出しを行うことにより、パワートレインの開始位置を定めるのに用いられる。こ
れらセンサを波長ルックアップテーブル２１２と組み合せて用いることにより、
プロセッサはアクチュエータを制御して波長可変レーザについての出力波長を選
択することができる（図９参照）。
レフレクタを用いてレーザを同調させる。ピボットブラケットの動作は、ピボッ
トアームに結合されたパワートレイン３７６の直線並進運動によって行われ、こ
のピボットアームには、ピボットブラケットが取り付けられている。ピボットア
ームの動作はアクチュエータ３７０によって得られる。アクチュエータ３７０は
、モータブラケット３１０に結合され、このモータブラケットは結合器３１２内
に設けられた締結具を介してベース３００に結合されている。本発明のこの実施
形態では、アクチュエータは、回転ステッピングモータである。他のアクチュエ
ータを、同じ利点が得られるならば、直線ステッピングモータ、圧電スタック、
バイメタル素子、ＡＣ／ＤＣモータ等と共に用いるのがよいが、これらには限定
されない。当業者には明らかなように、アクチュエータ３７０を、本発明の範囲
から逸脱しないでベース３００に直接ボルト止めしてもよい。ステッピングモー
タは、プロセッサ２０６の制御下で動作する（図２参照）。本発明の実施形態で
は、開始条件センサ３９０，３９２が、パワートレインについての直線弧状の読
出しを行うことにより、パワートレインの開始位置を定めるのに用いられる。こ
れらセンサを波長ルックアップテーブル２１２と組み合せて用いることにより、
プロセッサはアクチュエータを制御して波長可変レーザについての出力波長を選
択することができる（図９参照）。
【００２７】 図４は、図３に示す波長可変レーザの実施形態の平面図を示している。ベース
３００が、レーザダイオードハウジング３３０、回折格子３４０及び光ファイバ
結合器３０４が取り付けられた状態で示されている。アクチュエータ３７０は、
モータブラケット３１０及びストラップ４４０を介してベース３００に結合され
ている。パワートレイン３７６の個々の構成要素は目に見え、かかる構成要素と
しては、駆動シャフト４００、ハブ及びリム４０２，４０４、回転撓み部材４０
６、補償素子４１０、並進ユニット４１２、円筒形ナット４１４、親ねじ４１８
、及び直線撓み部材４２０が挙げられる。
３００が、レーザダイオードハウジング３３０、回折格子３４０及び光ファイバ
結合器３０４が取り付けられた状態で示されている。アクチュエータ３７０は、
モータブラケット３１０及びストラップ４４０を介してベース３００に結合され
ている。パワートレイン３７６の個々の構成要素は目に見え、かかる構成要素と
しては、駆動シャフト４００、ハブ及びリム４０２，４０４、回転撓み部材４０
６、補償素子４１０、並進ユニット４１２、円筒形ナット４１４、親ねじ４１８
、及び直線撓み部材４２０が挙げられる。
【００２８】 パワートレイン３７６は、回転部分、直線部分及び弧状部分を有している。一
般的に、駆動シャフトは、シャフト４００の回転運動を補償ブロック４１０の直
線運動に変換し、最終的に、ピボットアームの先端部４３０の弧状運動に変換し
、このピボットアームには、ブラケット３５４及び関連のリトロレフレクタ３５
０が取り付けられている（図５参照）。これにより、レーザの出力ビームの同調
が可能になる。
般的に、駆動シャフトは、シャフト４００の回転運動を補償ブロック４１０の直
線運動に変換し、最終的に、ピボットアームの先端部４３０の弧状運動に変換し
、このピボットアームには、ブラケット３５４及び関連のリトロレフレクタ３５
０が取り付けられている（図５参照）。これにより、レーザの出力ビームの同調
が可能になる。
【００２９】 パワートレインの回転部分は、シャフト４００、リム４０４、回転撓み部材４
０６及び円筒形ナット４１４を有している。図示の実施形態では、アクチュエー
タ３７０は、回転アクチュエータ、具体的には、ステッピングモータである。当
業者には明らかなように、適当な変形例としてのアクチュエータとしては、圧電
スタック、ＡＣ／ＤＣモータ、直線ステッピングモータ等が挙げられる。ステッ
ピングモータの出力シャフト４００は、ハブ及びリム４０２，４０４を介して回
転撓み部材４０６に結合され、この回転撓み部材は、円筒形ナット４１４に結合
されている。円筒形ナットは、ねじ付き内部を有している。回転撓み部材４０６
は、円筒形ナットをステッピングモータのシャフト４００の心ずれ状態から切り
離すために、円筒形ナットと駆動シャフト４００との中間に配置されている。こ
れら心ずれは、例えば、親ねじ組立体とモータの軸線相互間の非平行関係又はモ
ータシャフト、ナット及びねじの振れ及びふらつきに起因して起こる場合がある
。回転撓み部材は、長手方向を除き、あらゆる方向において比較的可撓性がある
。駆動シャフトの捩じりコンプライアンスは、ヒステリシスをシステム中に生じ
させる。これは、モータを駆動して同一方向からあらゆる標的位置に接近するこ
とにより解決される。このように、駆動シャフトの「ワインドアップ（wind-up
）」は可変ではなく一定である。リム４０４は、開始条件光スイッチ３９２を通
過し、符号化され（図９参照）、それによりスイッチがアクチュエータシャフト
についての弧状開始位置を検知することができるようにする。信号発生器の初期
化中にその開始位置を登録した後、スイッチについてそれ以上の検出は不要であ
る。
０６及び円筒形ナット４１４を有している。図示の実施形態では、アクチュエー
タ３７０は、回転アクチュエータ、具体的には、ステッピングモータである。当
業者には明らかなように、適当な変形例としてのアクチュエータとしては、圧電
スタック、ＡＣ／ＤＣモータ、直線ステッピングモータ等が挙げられる。ステッ
ピングモータの出力シャフト４００は、ハブ及びリム４０２，４０４を介して回
転撓み部材４０６に結合され、この回転撓み部材は、円筒形ナット４１４に結合
されている。円筒形ナットは、ねじ付き内部を有している。回転撓み部材４０６
は、円筒形ナットをステッピングモータのシャフト４００の心ずれ状態から切り
離すために、円筒形ナットと駆動シャフト４００との中間に配置されている。こ
れら心ずれは、例えば、親ねじ組立体とモータの軸線相互間の非平行関係又はモ
ータシャフト、ナット及びねじの振れ及びふらつきに起因して起こる場合がある
。回転撓み部材は、長手方向を除き、あらゆる方向において比較的可撓性がある
。駆動シャフトの捩じりコンプライアンスは、ヒステリシスをシステム中に生じ
させる。これは、モータを駆動して同一方向からあらゆる標的位置に接近するこ
とにより解決される。このように、駆動シャフトの「ワインドアップ（wind-up
）」は可変ではなく一定である。リム４０４は、開始条件光スイッチ３９２を通
過し、符号化され（図９参照）、それによりスイッチがアクチュエータシャフト
についての弧状開始位置を検知することができるようにする。信号発生器の初期
化中にその開始位置を登録した後、スイッチについてそれ以上の検出は不要であ
る。
【００３０】 パワートレインの直線部分は、並進ユニット４１２、補償素子４１０及び親ね
じ４１８を有している。親ねじ４１８は、円筒形ナットの内部ねじ付き部分に係
合するねじ部分を有している。円筒形ナットのヘッドは、補償素子４１０の末端
部に結合されている。補償素子４１０は、直線並進ユニット４１２に結合されて
いる。直線並進ユニット４１２は、モータブラケット３１０に結合されている。
かくして、ステッピングモータのシャフト４００の回転により、その結果親ねじ
４１８がこれに螺着されている円筒形ナットに直線的に近づいたりこれから遠ざ
かるようになる。親ねじの運動は、補償素子４１０及び並進ユニット４１２を介
してナットをベースに取り付けることによりベースに対して直線状になる。当業
者には明らかなように、親ねじとナットの配置関係を逆にしてもよい。これは本
発明の範囲から逸脱しない。本発明のその変形実施形態では、回転部材は、雄ね
じ、即ち親ねじを有し、円筒形ナットは補償素子に取り付けられる。本発明のさ
らに別の実施形態では、親ねじ及び補償素子の直線側、親ねじのヘッドをベース
の相補形状の開口部内に配置し、それにより親ねじの動作をベースに対して直線
状にすることによって達成できる。本発明の変形実施形態では、親ねじは、図１
３Ｂ及び図１３Ｃに示すように軸方向に拘束された状態で回転駆動される。
じ４１８を有している。親ねじ４１８は、円筒形ナットの内部ねじ付き部分に係
合するねじ部分を有している。円筒形ナットのヘッドは、補償素子４１０の末端
部に結合されている。補償素子４１０は、直線並進ユニット４１２に結合されて
いる。直線並進ユニット４１２は、モータブラケット３１０に結合されている。
かくして、ステッピングモータのシャフト４００の回転により、その結果親ねじ
４１８がこれに螺着されている円筒形ナットに直線的に近づいたりこれから遠ざ
かるようになる。親ねじの運動は、補償素子４１０及び並進ユニット４１２を介
してナットをベースに取り付けることによりベースに対して直線状になる。当業
者には明らかなように、親ねじとナットの配置関係を逆にしてもよい。これは本
発明の範囲から逸脱しない。本発明のその変形実施形態では、回転部材は、雄ね
じ、即ち親ねじを有し、円筒形ナットは補償素子に取り付けられる。本発明のさ
らに別の実施形態では、親ねじ及び補償素子の直線側、親ねじのヘッドをベース
の相補形状の開口部内に配置し、それにより親ねじの動作をベースに対して直線
状にすることによって達成できる。本発明の変形実施形態では、親ねじは、図１
３Ｂ及び図１３Ｃに示すように軸方向に拘束された状態で回転駆動される。
【００３１】 パワートレインの弧状部分は、直線撓み部材４２０、締結具４２２，４２４及
びピボットアームの先端部４３０を有している。図示の実施形態では、撓み部材
４２０は、ばね金属ストリップであり、その横断面プロフィールは矩形である。
本発明の別の変形実施形態では、直線撓み部材は、正方形又は丸形の横断面プロ
フィールを有していてもよい。直線撓み部材により、補償素子の直線運動を先端
部４３０の弧状運動に変換することができる。変形実施形態では、直線撓み部材
は、ピボットアームの先端部４３０の一部をなしている。
びピボットアームの先端部４３０を有している。図示の実施形態では、撓み部材
４２０は、ばね金属ストリップであり、その横断面プロフィールは矩形である。
本発明の別の変形実施形態では、直線撓み部材は、正方形又は丸形の横断面プロ
フィールを有していてもよい。直線撓み部材により、補償素子の直線運動を先端
部４３０の弧状運動に変換することができる。変形実施形態では、直線撓み部材
は、ピボットアームの先端部４３０の一部をなしている。
【００３２】 図５は、図３及び図４に示す波長可変レーザの分解等角図であり、ここでは、
アクチュエータ及びパワートレイン組立体が省かれている。波長可変レーザの主
要構成要素と共通ベース又は接地面との関係が示されている。レーザダイオード
ハウジング３３０は、締結具５００，５０２を介してベース３００内の取付け穴
５０４に結合されている。回折格子３４０が、マウント３４２に結合されている
。この結合は、接着手段を用いることにより、はんだ付けされ、溶接され又はベ
ースと一体にして行われる。マウント３４２は、締結具５０６，５０８を介して
ベース３００内の取付け穴５１０に結合されている。ピボット部材５５０は、貫
通穴５３２のところでベース３００に回転自在に結合されており、貫通穴の中心
はピボット軸線５３０と整列している。本発明の好ましい実施形態では、レーザ
ダイオード、回折格子及びリトロレフレクタに対するピボット軸線の位置は、米
国特許第５，３１９，６６８号に記載された教示にしたがって決定される。具体
的に説明すると、ピボット点をどこに配置するかは、共振器長に対するシステム
のレーザ及び他の光学素子の分散状態の影響を考慮する。このピボット点は、内
部共振器長をもたらすよう選択され（図１１及び図１２参照）、この内部共振器
長は、同調範囲内の全ての波長全体を通じて半波長の実質的に一定の整数倍であ
る。支柱５４０が、ベース３００の底側から貫通穴に嵌め込まれている。ピボッ
ト部材５５０のベース部分５５２は、円筒形軸受５６０を有している。軸受は、
ベース３００の底部上で支柱に装着され、それにより、レースプレートル３００
の下面に平行な平面内におけるピボット部材の正確な回転を可能にしている。上
述のピボットブラケット３５４は、ピボット部材の中間部分５５４に取り付けら
れている。これは、ベースの底部からベースの上側上の露出位置まで延びている
。ピボット部材５５０は、取付けプレート５７０及び締結部材（図示せず）によ
ってベース３００の下方部分に固定されている。組立て位置（図６参照）では、
補償素子３５２及びリトロレフレクタ３５０は、ベース３００の上側からピボッ
トブラケットに結合されている。光ファイバ結合器３０４及び光ファイバマウン
ト３０２は、ベース内に設けられた取付け穴５２０内に設けられた締結具（図示
せず）によってベースに締結されている。
アクチュエータ及びパワートレイン組立体が省かれている。波長可変レーザの主
要構成要素と共通ベース又は接地面との関係が示されている。レーザダイオード
ハウジング３３０は、締結具５００，５０２を介してベース３００内の取付け穴
５０４に結合されている。回折格子３４０が、マウント３４２に結合されている
。この結合は、接着手段を用いることにより、はんだ付けされ、溶接され又はベ
ースと一体にして行われる。マウント３４２は、締結具５０６，５０８を介して
ベース３００内の取付け穴５１０に結合されている。ピボット部材５５０は、貫
通穴５３２のところでベース３００に回転自在に結合されており、貫通穴の中心
はピボット軸線５３０と整列している。本発明の好ましい実施形態では、レーザ
ダイオード、回折格子及びリトロレフレクタに対するピボット軸線の位置は、米
国特許第５，３１９，６６８号に記載された教示にしたがって決定される。具体
的に説明すると、ピボット点をどこに配置するかは、共振器長に対するシステム
のレーザ及び他の光学素子の分散状態の影響を考慮する。このピボット点は、内
部共振器長をもたらすよう選択され（図１１及び図１２参照）、この内部共振器
長は、同調範囲内の全ての波長全体を通じて半波長の実質的に一定の整数倍であ
る。支柱５４０が、ベース３００の底側から貫通穴に嵌め込まれている。ピボッ
ト部材５５０のベース部分５５２は、円筒形軸受５６０を有している。軸受は、
ベース３００の底部上で支柱に装着され、それにより、レースプレートル３００
の下面に平行な平面内におけるピボット部材の正確な回転を可能にしている。上
述のピボットブラケット３５４は、ピボット部材の中間部分５５４に取り付けら
れている。これは、ベースの底部からベースの上側上の露出位置まで延びている
。ピボット部材５５０は、取付けプレート５７０及び締結部材（図示せず）によ
ってベース３００の下方部分に固定されている。組立て位置（図６参照）では、
補償素子３５２及びリトロレフレクタ３５０は、ベース３００の上側からピボッ
トブラケットに結合されている。光ファイバ結合器３０４及び光ファイバマウン
ト３０２は、ベース内に設けられた取付け穴５２０内に設けられた締結具（図示
せず）によってベースに締結されている。
【００３３】 図３〜図５に示す波長可変レーザの実施形態の利点は、全ての構成要素が共通
のベースに結合されていることにある。本発明の教示と一致して、構成要素の各
々の配置場所は正確に計算できる。かくして、従来技術の場合と同様、構成要素
の任意のものについて調節を行うことは不要である。その代わりとして、レーザ
ダイオード、回折格子及びリトロレフレクタは、共通ベースに完全に又は回転自
在に固定され、それにより、波長可変レーザによって生じる出力信号の安定性を
大幅に向上させている。本発明の変形実施形態では、ピボット部材５５０をベー
スに結合するための装置としては、回転軸受、針状ころ軸受、ジャーナル軸受、
フレキシュラル軸受、回転フレキシュラル軸受等が挙げられる。
のベースに結合されていることにある。本発明の教示と一致して、構成要素の各
々の配置場所は正確に計算できる。かくして、従来技術の場合と同様、構成要素
の任意のものについて調節を行うことは不要である。その代わりとして、レーザ
ダイオード、回折格子及びリトロレフレクタは、共通ベースに完全に又は回転自
在に固定され、それにより、波長可変レーザによって生じる出力信号の安定性を
大幅に向上させている。本発明の変形実施形態では、ピボット部材５５０をベー
スに結合するための装置としては、回転軸受、針状ころ軸受、ジャーナル軸受、
フレキシュラル軸受、回転フレキシュラル軸受等が挙げられる。
【００３４】 図６は、図５に示す波長可変レーザの組立て等角図であり、ここではアクチュ
エータ及びパワートレイン組立体が省かれている。レーザダイオードハウジング
３３０、回折格子３４０及び光ファイバ結合器３０４は、ベース３００に結合さ
れた状態で示されている。ピボットブラケット３５４は、ベース３００の頂面の
上に部分的に延びている。補償素子３５２の基端部は、締結具（番号が付けられ
ていない）によってピボットブラケットに取り付けられている。リトロレフレク
タ３５０は、補償素子の末端部に結合されている。図示の実施形態では、リトロ
レフレクタは、接着剤、はんだ、溶接等によって固定されている。最後に、ピボ
ット部材５５０の先端部４３０は、ベースの頂部の下に位置した状態で示されて
いて、パワートレイン組立体が収納されるベースの上方部分内へ延びている。
エータ及びパワートレイン組立体が省かれている。レーザダイオードハウジング
３３０、回折格子３４０及び光ファイバ結合器３０４は、ベース３００に結合さ
れた状態で示されている。ピボットブラケット３５４は、ベース３００の頂面の
上に部分的に延びている。補償素子３５２の基端部は、締結具（番号が付けられ
ていない）によってピボットブラケットに取り付けられている。リトロレフレク
タ３５０は、補償素子の末端部に結合されている。図示の実施形態では、リトロ
レフレクタは、接着剤、はんだ、溶接等によって固定されている。最後に、ピボ
ット部材５５０の先端部４３０は、ベースの頂部の下に位置した状態で示されて
いて、パワートレイン組立体が収納されるベースの上方部分内へ延びている。
【００３５】 図７は、図３及び図４に示した波長可変レーザのパワートレイン部分の分解等
角図である。具体的に説明すると、パワートレインの回転及び直線部分は、弧状
部分を省いた状態で示されている。アクチュエータ３７０、モータブラケット３
１０、開始条件検出器３９０，３９２及びパワートレイン組立体３７６が示され
ている。分解図では、直線並進装置４１２は、下方部分７４０が直線並進装置の
駆動組立体によって定められた長手方向軸線に沿う直線運動を行う向きでモータ
ブラケット３１０のベースに結合された状態で示されている。この軸線は、以下
の図１３で説明するように、ピボットアームの先端部の動く円弧に全体として接
している。開始条件検出器３９０〜３９２は、モータブラケットに結合された状
態で示されている。ストラップ４４０及び取付け穴３１２は、駆動組立体及びア
クチュエータをベース３００に剛性的に結合する２つの締結点を提供している。
本発明の変形実施形態では、アクチュエータ及び並進ユニットをベース３００に
直接結合してもよい。駆動組立体３７６の回転部分は、アクチュエータシャフト
（図示せず）、ハブ４０２、リム４０４、回転撓み部材４０６及び円筒形ナット
４１４を有している。リム４０４に設けられた切欠き７２０が示されている。組
立て時、リムは回転開始条件センサ３９２の互いに反対側のアーム内で回転し、
この切欠きは、光学的に検出され、それにより、アクチュエータ３７０の弧状開
始位置を正確に計測する。
角図である。具体的に説明すると、パワートレインの回転及び直線部分は、弧状
部分を省いた状態で示されている。アクチュエータ３７０、モータブラケット３
１０、開始条件検出器３９０，３９２及びパワートレイン組立体３７６が示され
ている。分解図では、直線並進装置４１２は、下方部分７４０が直線並進装置の
駆動組立体によって定められた長手方向軸線に沿う直線運動を行う向きでモータ
ブラケット３１０のベースに結合された状態で示されている。この軸線は、以下
の図１３で説明するように、ピボットアームの先端部の動く円弧に全体として接
している。開始条件検出器３９０〜３９２は、モータブラケットに結合された状
態で示されている。ストラップ４４０及び取付け穴３１２は、駆動組立体及びア
クチュエータをベース３００に剛性的に結合する２つの締結点を提供している。
本発明の変形実施形態では、アクチュエータ及び並進ユニットをベース３００に
直接結合してもよい。駆動組立体３７６の回転部分は、アクチュエータシャフト
（図示せず）、ハブ４０２、リム４０４、回転撓み部材４０６及び円筒形ナット
４１４を有している。リム４０４に設けられた切欠き７２０が示されている。組
立て時、リムは回転開始条件センサ３９２の互いに反対側のアーム内で回転し、
この切欠きは、光学的に検出され、それにより、アクチュエータ３７０の弧状開
始位置を正確に計測する。
【００３６】 親ねじ４１８は、基端部が円筒形ナット４１４の雌ねじ部分に螺着されている
。かくして、円筒形ナットをアクチュエータによって回転させると、親ねじは、
円筒形ナット内に引込んだりこれから伸長する。親ねじは、末端部が、補償素子
４１０の末端部７１０に取り付けられている。補償素子を並進ユニット４１２に
取り付けているので、補償素子の運動が直線状になると共に親ねじの回転が阻止
される。これは、親ねじ及び補償素子を長手方向駆動軸線に沿う所望の直線運動
に制限する。
。かくして、円筒形ナットをアクチュエータによって回転させると、親ねじは、
円筒形ナット内に引込んだりこれから伸長する。親ねじは、末端部が、補償素子
４１０の末端部７１０に取り付けられている。補償素子を並進ユニット４１２に
取り付けているので、補償素子の運動が直線状になると共に親ねじの回転が阻止
される。これは、親ねじ及び補償素子を長手方向駆動軸線に沿う所望の直線運動
に制限する。
【００３７】 直線撓み部材４１２は、横断面が全体として矩形であり、下方部分７００及び
上方部分７０２を備えたばね金属ストリップである。基端部では、下方部分は締
結具４２２によって補償素子４１０に取り付けられている。取付け箇所は、補償
素子の末端部７１０から距離をおいたところで正確に決定される。末端部では、
撓み部材は、締結具４２４によってピボット部材５５０（図５参照）の先端部４
３０（図示せず）に結合されている。補償素子の熱膨張は、駆動組立体を熱的に
安定化させて温度変化の結果としてのピボットアーム５５０及びリトロレフレク
タ（図１３参照）の定常運動を阻止するよう計算される。
上方部分７０２を備えたばね金属ストリップである。基端部では、下方部分は締
結具４２２によって補償素子４１０に取り付けられている。取付け箇所は、補償
素子の末端部７１０から距離をおいたところで正確に決定される。末端部では、
撓み部材は、締結具４２４によってピボット部材５５０（図５参照）の先端部４
３０（図示せず）に結合されている。補償素子の熱膨張は、駆動組立体を熱的に
安定化させて温度変化の結果としてのピボットアーム５５０及びリトロレフレク
タ（図１３参照）の定常運動を阻止するよう計算される。
【００３８】 図８は、図７に示す駆動組立体３７６、モータブラケット３１０及びアクチュ
エータ３７０の組立て図である。駆動組立体は、アクチュエータに取り付けられ
た状態で示されている。リム４０４は、アクチュエータの回転の向きを検出する
よう開始条件検出器３９２内に配置されている。補償素子４１０は、直線並進装
置４１２に締結され、この直線並進装置は、モータブラケット３１０に結合され
ている。補償素子は、レーザの同調中、ピボットアーム５５０の先端部（図５参
照）の動く円弧の接線に沿って生じるベースに対する直線運動に拘束されている
。直線撓み部材４２０の上方部分７０２は、開始条件センサ３９０内に配置され
ていて、補償素子の開始位置を検出できるようになっている。
エータ３７０の組立て図である。駆動組立体は、アクチュエータに取り付けられ
た状態で示されている。リム４０４は、アクチュエータの回転の向きを検出する
よう開始条件検出器３９２内に配置されている。補償素子４１０は、直線並進装
置４１２に締結され、この直線並進装置は、モータブラケット３１０に結合され
ている。補償素子は、レーザの同調中、ピボットアーム５５０の先端部（図５参
照）の動く円弧の接線に沿って生じるベースに対する直線運動に拘束されている
。直線撓み部材４２０の上方部分７０２は、開始条件センサ３９０内に配置され
ていて、補償素子の開始位置を検出できるようになっている。
【００３９】 図９は、図３〜図８と関連して上述した波長可変レーザの実施形態の組立て図
である。ベース３００、アクチュエータ３７０及びモータブラケット３１０は示
されていない。レーザダイオードハウジング３３０は、ピボットアームのベース
５５２の上方に配置されている。ピボットアームの中間部分に設けられたピボッ
トブラケットは、リトロレフレクタ３５０が補償素子３５２を介してこれに取り
付けられた状態で示されている。リトロレフレクタ３５０は、ピボットアームの
先端部４３０の弧状運動により回折格子３４０（想像図で示されている）に対し
て回転と並進を組み合わせた運動を行うようになっている。親ねじ４１８（図４
参照）の末端部及び補償素子４１０は、撓み部材の下方部分７００が見えるよう
に省かれている。直線撓み部材の下方部分は、締結具４２４によってピボットア
ームの先端部４３０に結合されている。直線撓み部材の上方部分７０２は、直線
開始条件検出器３９０内に位置した状態で示されている。アクチュエータの駆動
シャフトの回転の結果として、円筒形ナット４１０が回転することになる。この
結果、親ねじ及びこれが取り付けられている補償素子が直線運動することになる
。この直線運動により、直線撓み部材による補償素子へのそのアームの先端部の
結合によりピボットアームが弧状に変位する。直線撓み部材は、ピボットアーム
の軸受５６０（図５参照）内の摩擦力に打ち勝つのに十分に剛性であり、かくし
て、補償素子の独特の直線変位ごとに一意的なピボットアーム角度もまた定まる
ようになっている。それにより、ピボットアームに結合されたこのリトロレフレ
クタは、回折格子に対して回転と並進の両方の運動を行うようになっている。
である。ベース３００、アクチュエータ３７０及びモータブラケット３１０は示
されていない。レーザダイオードハウジング３３０は、ピボットアームのベース
５５２の上方に配置されている。ピボットアームの中間部分に設けられたピボッ
トブラケットは、リトロレフレクタ３５０が補償素子３５２を介してこれに取り
付けられた状態で示されている。リトロレフレクタ３５０は、ピボットアームの
先端部４３０の弧状運動により回折格子３４０（想像図で示されている）に対し
て回転と並進を組み合わせた運動を行うようになっている。親ねじ４１８（図４
参照）の末端部及び補償素子４１０は、撓み部材の下方部分７００が見えるよう
に省かれている。直線撓み部材の下方部分は、締結具４２４によってピボットア
ームの先端部４３０に結合されている。直線撓み部材の上方部分７０２は、直線
開始条件検出器３９０内に位置した状態で示されている。アクチュエータの駆動
シャフトの回転の結果として、円筒形ナット４１０が回転することになる。この
結果、親ねじ及びこれが取り付けられている補償素子が直線運動することになる
。この直線運動により、直線撓み部材による補償素子へのそのアームの先端部の
結合によりピボットアームが弧状に変位する。直線撓み部材は、ピボットアーム
の軸受５６０（図５参照）内の摩擦力に打ち勝つのに十分に剛性であり、かくし
て、補償素子の独特の直線変位ごとに一意的なピボットアーム角度もまた定まる
ようになっている。それにより、ピボットアームに結合されたこのリトロレフレ
クタは、回折格子に対して回転と並進の両方の運動を行うようになっている。
【００４０】 動作原理を説明すると、ハウジング３３０内のレーザダイオードは、グレージ
ング角度で回折格子３４０と交差する前面を通ってビーム９００を放出する。格
子からの回折ビーム９０２は、リトロレフレクタ３５０に当たる。格子に対する
リトロレフレクタの向きによって定まる特定の波長を持つ回折ビームの一部は、
反射されて格子に戻り、レーザダイオード中に戻され、かくして、所望の出力波
長を支持する共振器モードを選択する。回折格子からのレーザビームの反射部分
９０４は、信号発生器の光出力２６０（図２参照）の潜在的な源となり、波長可
変レーザはこの信号発生器の一部をなしている。変形例としての出力信号源は、
レーザの後面からのビーム９０６によって得られる。この任意的に用いられるビ
ームは、レーザダイオードの後面が部分的に透過性の場合に得られる。
ング角度で回折格子３４０と交差する前面を通ってビーム９００を放出する。格
子からの回折ビーム９０２は、リトロレフレクタ３５０に当たる。格子に対する
リトロレフレクタの向きによって定まる特定の波長を持つ回折ビームの一部は、
反射されて格子に戻り、レーザダイオード中に戻され、かくして、所望の出力波
長を支持する共振器モードを選択する。回折格子からのレーザビームの反射部分
９０４は、信号発生器の光出力２６０（図２参照）の潜在的な源となり、波長可
変レーザはこの信号発生器の一部をなしている。変形例としての出力信号源は、
レーザの後面からのビーム９０６によって得られる。この任意的に用いられるビ
ームは、レーザダイオードの後面が部分的に透過性の場合に得られる。
【００４１】出力波長の決定 波長可変レーザを、例えば波長又は位置のクローズドループフィードバックを
必要としないオープンループシステムで制御するために、レーザを機械的に膨張
させる本発明の実施形態では幾つかの要件を満たさなければならない。第１に、
波長選択素子を駆動するアクチュエータは、狭い間隔の中心波長を選択できるよ
うにするために波長選択素子、例えばリトロレフレクタ、回折格子、エタロン等
を同調範囲を横切って１つの位置から次の位置に小刻みに動かすことができなけ
ればならない。第２に、アクチュエータに送られる制御／軌道信号と出力波長を
相関させる何らかの方法がなければならない。第３に、波長又は位置フィードバ
ックがないので、環境の変化があった場合でも制御／軌道信号と出力波長との相
関関係を維持する何らかの手段がなければならない。例えば、温度変化により、
波長可変レーザ内のパワートレイン、ベース、ピボットアーム及び他の構成要素
は、膨張したり収縮して出力波長を変化させる。
必要としないオープンループシステムで制御するために、レーザを機械的に膨張
させる本発明の実施形態では幾つかの要件を満たさなければならない。第１に、
波長選択素子を駆動するアクチュエータは、狭い間隔の中心波長を選択できるよ
うにするために波長選択素子、例えばリトロレフレクタ、回折格子、エタロン等
を同調範囲を横切って１つの位置から次の位置に小刻みに動かすことができなけ
ればならない。第２に、アクチュエータに送られる制御／軌道信号と出力波長を
相関させる何らかの方法がなければならない。第３に、波長又は位置フィードバ
ックがないので、環境の変化があった場合でも制御／軌道信号と出力波長との相
関関係を維持する何らかの手段がなければならない。例えば、温度変化により、
波長可変レーザ内のパワートレイン、ベース、ピボットアーム及び他の構成要素
は、膨張したり収縮して出力波長を変化させる。
【００４２】 これら要件のうち第１のものは、回転アクチュエータ、例えばステッピングモ
ータと、円筒形ナット及びピッチの細かい親ねじによって構成される非増幅手段
との組合せによって満たされる。親ねじのピッチは、得られる直線運動量を決定
し、これによりステッピングモータの回転毎に解像が行われることになろう。ピ
ッチの細かいねじが親ねじ４１８に用いられているので、システムの波長解像度
は増大するであろう。本発明の変形実施形態では、波長解像度を上げるのにピボ
ットアームの長さを長くしてもよい。
ータと、円筒形ナット及びピッチの細かい親ねじによって構成される非増幅手段
との組合せによって満たされる。親ねじのピッチは、得られる直線運動量を決定
し、これによりステッピングモータの回転毎に解像が行われることになろう。ピ
ッチの細かいねじが親ねじ４１８に用いられているので、システムの波長解像度
は増大するであろう。本発明の変形実施形態では、波長解像度を上げるのにピボ
ットアームの長さを長くしてもよい。
【００４３】 第２の要件は、開始条件センサ３９０，３９２、アクチュエータ３７０及びル
ックアップテーブル２１２の組合せによって満たされる。開始条件センサを用い
ると、波長選択素子、ピボットアーム、パワートレインの弧状、直線又は回転部
分、又はアクチュエータのうち１又は２以上についてのベースの配置場所を定め
ることができる。図示の実施形態では、開始条件センサは各々、光ビームを一方
の側から放出して他方の側で検出する小型共振器を有している。ビームを遮るこ
とにより、センサの状態が変化する。プロセッサ２０６（図２参照）がシステム
を初期化すると、アクチュエータは、撓み部材の上方部分７０２が線形センサ３
９０の光ビームを遮るか又は妨げないかのいずれかを行うまで回転するようにな
る。もしシステムがヒステリシスを示すと、開始点へのアクチュエータの最後の
接近方向は、そのたびごとに同一であり、かくしてヒステリシスの効果を除去す
る。線形センサを、同調システムのうちの任意の部分、例えば駆動組立体、ピボ
ットアーム、波長選択素子等に取り付けるのがよい。
ックアップテーブル２１２の組合せによって満たされる。開始条件センサを用い
ると、波長選択素子、ピボットアーム、パワートレインの弧状、直線又は回転部
分、又はアクチュエータのうち１又は２以上についてのベースの配置場所を定め
ることができる。図示の実施形態では、開始条件センサは各々、光ビームを一方
の側から放出して他方の側で検出する小型共振器を有している。ビームを遮るこ
とにより、センサの状態が変化する。プロセッサ２０６（図２参照）がシステム
を初期化すると、アクチュエータは、撓み部材の上方部分７０２が線形センサ３
９０の光ビームを遮るか又は妨げないかのいずれかを行うまで回転するようにな
る。もしシステムがヒステリシスを示すと、開始点へのアクチュエータの最後の
接近方向は、そのたびごとに同一であり、かくしてヒステリシスの効果を除去す
る。線形センサを、同調システムのうちの任意の部分、例えば駆動組立体、ピボ
ットアーム、波長選択素子等に取り付けるのがよい。
【００４４】 線形開始条件センサの精度だけでは固有の開始条件を指示するのに不十分であ
る場合、回転開始条件センサ３９２を線形センサと組み合わせて用いるのがよい
。線形センサとは異なり、回転センサは、アクチュエータ出力シャフトが同調範
囲間で２以上の回転を行う固有の開始条件を持たない。かくして、線形及び回転
センサは、組み合わせて用いられた場合、順次動作し、線形センサは、開始条件
の最初の指示を与えるのに必要であり、回転センサは、次の指示を与える。この
実施形態では、プロセッサは、ステッピングモータをあらかじめ定められた方向
、即ち時計回り又は反時計回りに作動させ、ついには線形センサがトリガされる
ようになる。次に、ステッピングモータを逆方向に戻し、次に前方に付勢して回
転センサ３９２が状態を変化するようにする。センサ３９２の変化状態をトリガ
するためのあらかじめ定められた方向により、バックラッシ／ヒステリシスが駆
動組立体から除かれるようになる。線形又は回転センサ以外のセンサを用いても
、開始条件を信号で送ることができる。本発明の変形実施形態では、開始条件セ
ンサを、アクチュエータに電気的に接続してその過負荷電流／電圧レベルを検出
してもよい。アクチュエータがパワートレインを機械的エンドポイントまで移動
させると、アクチュエータ上の負荷の増大に起因して生じる駆動電圧／電流レベ
ルの増加を用いて開始条件を信号で知らせてもよい。変形例として、固有の出力
波長に応答して、安価な光センサを用いて開始条件を信号で知らせてもよい。本
発明のさらに別の実施形態では、マイクロスイッチ、容量センサ、誘導センサ、
磁気読出しスイッチ等を用いて開始条件を信号で知らせてもよい。
る場合、回転開始条件センサ３９２を線形センサと組み合わせて用いるのがよい
。線形センサとは異なり、回転センサは、アクチュエータ出力シャフトが同調範
囲間で２以上の回転を行う固有の開始条件を持たない。かくして、線形及び回転
センサは、組み合わせて用いられた場合、順次動作し、線形センサは、開始条件
の最初の指示を与えるのに必要であり、回転センサは、次の指示を与える。この
実施形態では、プロセッサは、ステッピングモータをあらかじめ定められた方向
、即ち時計回り又は反時計回りに作動させ、ついには線形センサがトリガされる
ようになる。次に、ステッピングモータを逆方向に戻し、次に前方に付勢して回
転センサ３９２が状態を変化するようにする。センサ３９２の変化状態をトリガ
するためのあらかじめ定められた方向により、バックラッシ／ヒステリシスが駆
動組立体から除かれるようになる。線形又は回転センサ以外のセンサを用いても
、開始条件を信号で送ることができる。本発明の変形実施形態では、開始条件セ
ンサを、アクチュエータに電気的に接続してその過負荷電流／電圧レベルを検出
してもよい。アクチュエータがパワートレインを機械的エンドポイントまで移動
させると、アクチュエータ上の負荷の増大に起因して生じる駆動電圧／電流レベ
ルの増加を用いて開始条件を信号で知らせてもよい。変形例として、固有の出力
波長に応答して、安価な光センサを用いて開始条件を信号で知らせてもよい。本
発明のさらに別の実施形態では、マイクロスイッチ、容量センサ、誘導センサ、
磁気読出しスイッチ等を用いて開始条件を信号で知らせてもよい。
【００４５】 基準条件がいったん指示されると、装置の出力波長の選択の際、線形／回転開
始条件センサ又は他の開始条件センサの何れかからのそれ以上の信号送りは不要
である。その代わり、ルックアップテーブルを用いるプロセッサが、波長選択素
子を選択された出力波長まで動かし、アクチュエータをそれに応じて駆動するの
に必要な基準状態に対する駆動信号の種類／量を決定するオープンループ制御シ
ステムが利用される。アクチュエータは、駆動信号を受け取ってこれに応答して
、小刻みな移動量、例えば基準状態からの弧状変位量を生じさせる。高い精度が
必要な場合、ルックアップテーブルは、各装置に固有である。ルックアップテー
ブルの作成と関連した方法が図１０及び図１８に記載されている。選択された出
力波長を生じさせる方法が、以下の図１９に記載されている。第１の要件と第２
の要件の両方を満足することは信号発生器のためのオープンループ制御システム
を具体的に構成する上で必要な条件であれば、これらは、単独でも組み合わせて
も、高い波長精度及び解像度が必要な場合には十分な条件であるわけではない。
信号発生器は、環境的にも安定したものでなければならない。
始条件センサ又は他の開始条件センサの何れかからのそれ以上の信号送りは不要
である。その代わり、ルックアップテーブルを用いるプロセッサが、波長選択素
子を選択された出力波長まで動かし、アクチュエータをそれに応じて駆動するの
に必要な基準状態に対する駆動信号の種類／量を決定するオープンループ制御シ
ステムが利用される。アクチュエータは、駆動信号を受け取ってこれに応答して
、小刻みな移動量、例えば基準状態からの弧状変位量を生じさせる。高い精度が
必要な場合、ルックアップテーブルは、各装置に固有である。ルックアップテー
ブルの作成と関連した方法が図１０及び図１８に記載されている。選択された出
力波長を生じさせる方法が、以下の図１９に記載されている。第１の要件と第２
の要件の両方を満足することは信号発生器のためのオープンループ制御システム
を具体的に構成する上で必要な条件であれば、これらは、単独でも組み合わせて
も、高い波長精度及び解像度が必要な場合には十分な条件であるわけではない。
信号発生器は、環境的にも安定したものでなければならない。
【００４６】 駆動ユニットとレーザの組合せの精度と再現性の両方に影響を及ぼす主要な要
因のうちの１つは、温度である。アクチュエータではなく熱膨張によってもたら
される波長選択素子の角度の僅かな変化は、出力波長を狭い間隔の出力波長の１
つから別のものへ変化させる場合がある。かくして、位置又は波長のフィードバ
ックのない信号発生器は、もし信号発生器が熱的に安定していなければ、所与の
駆動信号シーケンスに応答して固有性／再現性のある出力波長を示さない。図１
１Ａ、図１１Ｂ及び図１２は、光路長を熱的に安定化させる本発明の実施形態を
示している。図１３は、外部共振器を持つレーザの機械的に作動される波長選択
素子を熱的に安定化させるための本発明の実施形態を示している。
因のうちの１つは、温度である。アクチュエータではなく熱膨張によってもたら
される波長選択素子の角度の僅かな変化は、出力波長を狭い間隔の出力波長の１
つから別のものへ変化させる場合がある。かくして、位置又は波長のフィードバ
ックのない信号発生器は、もし信号発生器が熱的に安定していなければ、所与の
駆動信号シーケンスに応答して固有性／再現性のある出力波長を示さない。図１
１Ａ、図１１Ｂ及び図１２は、光路長を熱的に安定化させる本発明の実施形態を
示している。図１３は、外部共振器を持つレーザの機械的に作動される波長選択
素子を熱的に安定化させるための本発明の実施形態を示している。
【００４７】ルックアップテーブルの作成 図１０は、ルックアップテーブルを作成するための本発明の実施形態を示して
いる。上述の波長可変レーザは、図２に示すマルチメータハードウェアのレイア
ウト上に重ね合わされている。波長計１０００の入力が、信号発生器２５０から
の出力ビーム２６０に接続された状態で示されている。信号発生器からの出力は
、Ｉ／Ｏインターフェースを介してＣＰＵ２０６及び記憶装置２０８に結合され
ている。各信号発生器又はそのグループの組立て中、信号発生器を最終の組立て
段階で外部マルチメータに接続する。次に、プロセッサ２０６は、記憶装置２０
８内のプログラム行動２１０を用いてアクチュエータ２３０を付勢し、開始条件
検出器２４０をモニターしてついには開始条件が指示されるようになる。次に、
波長計によって測定された波長をデータベース／ルックアップテーブル２１２内
の第１／基準記録として記録する。次に、プロセッサは起動信号の既知の組合せ
／量／種類をアクチュエータ２３０に送り、その結果、次の波長レベルへのレー
ザの同調が得られることになる。起動信号の組合せ／量／種類を、データベース
／ルックアップテーブル２１２内の波長計によって測定された波長と一緒に次の
記録としてこの中に記録する。この手順を繰り返して次々に記録を生じさせる。
次に、既存の記録相互間の補間により追加の記録をルックアップテーブル／デー
タベース中に作成することができる。ルックアップテーブルのポピュレーション
が完全な場合、ルックアップテーブルをマルチメータの記憶装置２０８内にダウ
ンロードして記憶させる。
いる。上述の波長可変レーザは、図２に示すマルチメータハードウェアのレイア
ウト上に重ね合わされている。波長計１０００の入力が、信号発生器２５０から
の出力ビーム２６０に接続された状態で示されている。信号発生器からの出力は
、Ｉ／Ｏインターフェースを介してＣＰＵ２０６及び記憶装置２０８に結合され
ている。各信号発生器又はそのグループの組立て中、信号発生器を最終の組立て
段階で外部マルチメータに接続する。次に、プロセッサ２０６は、記憶装置２０
８内のプログラム行動２１０を用いてアクチュエータ２３０を付勢し、開始条件
検出器２４０をモニターしてついには開始条件が指示されるようになる。次に、
波長計によって測定された波長をデータベース／ルックアップテーブル２１２内
の第１／基準記録として記録する。次に、プロセッサは起動信号の既知の組合せ
／量／種類をアクチュエータ２３０に送り、その結果、次の波長レベルへのレー
ザの同調が得られることになる。起動信号の組合せ／量／種類を、データベース
／ルックアップテーブル２１２内の波長計によって測定された波長と一緒に次の
記録としてこの中に記録する。この手順を繰り返して次々に記録を生じさせる。
次に、既存の記録相互間の補間により追加の記録をルックアップテーブル／デー
タベース中に作成することができる。ルックアップテーブルのポピュレーション
が完全な場合、ルックアップテーブルをマルチメータの記憶装置２０８内にダウ
ンロードして記憶させる。
【００４８】 本発明の変形実施形態では、ルックアップテーブルを、外部プロセッサ及び記
憶装置を外部波長計と組み合わせて用いることにより作成する。ルックアップテ
ーブルを、上述したのと実質的に同一の方法で作成する。プロセッサは、アクチ
ュエータを駆動し、波長計は、出力ビーム２６０の出力波長を指示する。プロセ
ッサは、波長とアクチュエータ駆動信号との間の相関関係を記録し、その結果を
ルックアップテーブルに記憶させる。次に、信号発生器を光学マルチメータ内へ
組み込んだ後、マルチメータの信号発生器部分のルックアップテーブルを記憶装
置２０８にダウンロードする。ルックアップテーブル／データベース２１２の作
成と関連した方法についてのそれ以上の詳細は図１８に記載されている。
憶装置を外部波長計と組み合わせて用いることにより作成する。ルックアップテ
ーブルを、上述したのと実質的に同一の方法で作成する。プロセッサは、アクチ
ュエータを駆動し、波長計は、出力ビーム２６０の出力波長を指示する。プロセ
ッサは、波長とアクチュエータ駆動信号との間の相関関係を記録し、その結果を
ルックアップテーブルに記憶させる。次に、信号発生器を光学マルチメータ内へ
組み込んだ後、マルチメータの信号発生器部分のルックアップテーブルを記憶装
置２０８にダウンロードする。ルックアップテーブル／データベース２１２の作
成と関連した方法についてのそれ以上の詳細は図１８に記載されている。
【００４９】光路長を熱的に安定化させる方法 温度変化は、共振器全長及び共振器の屈折率に影響を及ぼし、その結果、出力
波長及びモードホップに変化を生じさせることになる。レーザ共振器の光学長さ
が温度に対して変化すると、共振器中に支持できる半波長の整数倍が変化する。
共振器の光路長は、各素子、光学系及び共振器中の空気の物理的厚さ及び素子の
屈折率の関数である。厚さが同じであるが屈折率が互いに異なる２つの素子はそ
れぞれ、それぞれの厚さに沿って互いに異なる数の半波長を支持する。というの
は、機械の速度が屈折率と反比例するからである。かくして、屈折率の大きな素
子、例えばガラスは、屈折率の低い素子、例えば空気よりも同一物理的長さにわ
たって多くの波長数を支持する。
波長及びモードホップに変化を生じさせることになる。レーザ共振器の光学長さ
が温度に対して変化すると、共振器中に支持できる半波長の整数倍が変化する。
共振器の光路長は、各素子、光学系及び共振器中の空気の物理的厚さ及び素子の
屈折率の関数である。厚さが同じであるが屈折率が互いに異なる２つの素子はそ
れぞれ、それぞれの厚さに沿って互いに異なる数の半波長を支持する。というの
は、機械の速度が屈折率と反比例するからである。かくして、屈折率の大きな素
子、例えばガラスは、屈折率の低い素子、例えば空気よりも同一物理的長さにわ
たって多くの波長数を支持する。
【００５０】 出力波長がいったん選択されると、共振器中の光路長のばらつきの結果として
、共振器中の半波長の整数倍の変化によって引き起こされる出力ビーム中の不連
続部、別名「モードホップ」が生じることになる。これら変化は、物理的経路長
さの変化及び（又は）共振器内の要素の屈折率の変化の組合せによって引き起こ
される場合があり、かかる要素としては、光学系、利得媒質、及び例えば空気の
ようなガスが挙げられる。
、共振器中の半波長の整数倍の変化によって引き起こされる出力ビーム中の不連
続部、別名「モードホップ」が生じることになる。これら変化は、物理的経路長
さの変化及び（又は）共振器内の要素の屈折率の変化の組合せによって引き起こ
される場合があり、かかる要素としては、光学系、利得媒質、及び例えば空気の
ようなガスが挙げられる。
【００５１】 図１１Ａ〜図１１Ｄは、温度の変化中、レーザ共振器の光路長を受動的に安定
化させる補償素子を備えた波長可変レーザの変形実施形態を示している。図１１
Ａ〜図１１Ｃは、リトマン−メトカフ型構造の変形例の側面図である。図１１Ｄ
は、リトロー型構造を示す側面図である。各構造は、補償素子を有している。補
償素子は、光路長の温度関連収縮／膨張を相殺するのに十分な量だけ光軸に沿っ
て膨張／収縮することによって働いて光路長を熱的に安定化する。図１１Ａ及び
図１１Ｂでは、固定された基端部及び末端部並びに中間波長選択素子を備えた波
長可変外部空洞共振器ダイオードレーザが示されている。図１１Ａ及び図１１Ｂ
では、補償素子は、光学素子を補償素子の膨張中、光路長をそれぞれ減少させた
り増加させる方法でレーザのベースに取り付けられている。図１１Ｃでは、固定
された波長選択素子、例えば回折格子及び可変位置の基端部及び（又は）末端部
を備えた外部空洞共振器ダイオードレーザが、膨張中光路長を減少させる補償素
子を備えた状態で示されている。図１１Ａでは、固定された利得媒質及び可変位
置の波長選択素子を備えた外部共振器付きダイオードレーザが、膨張中光路長を
減少させる補償素子を備えた状態で示されている。
化させる補償素子を備えた波長可変レーザの変形実施形態を示している。図１１
Ａ〜図１１Ｃは、リトマン−メトカフ型構造の変形例の側面図である。図１１Ｄ
は、リトロー型構造を示す側面図である。各構造は、補償素子を有している。補
償素子は、光路長の温度関連収縮／膨張を相殺するのに十分な量だけ光軸に沿っ
て膨張／収縮することによって働いて光路長を熱的に安定化する。図１１Ａ及び
図１１Ｂでは、固定された基端部及び末端部並びに中間波長選択素子を備えた波
長可変外部空洞共振器ダイオードレーザが示されている。図１１Ａ及び図１１Ｂ
では、補償素子は、光学素子を補償素子の膨張中、光路長をそれぞれ減少させた
り増加させる方法でレーザのベースに取り付けられている。図１１Ｃでは、固定
された波長選択素子、例えば回折格子及び可変位置の基端部及び（又は）末端部
を備えた外部空洞共振器ダイオードレーザが、膨張中光路長を減少させる補償素
子を備えた状態で示されている。図１１Ａでは、固定された利得媒質及び可変位
置の波長選択素子を備えた外部共振器付きダイオードレーザが、膨張中光路長を
減少させる補償素子を備えた状態で示されている。
【００５２】 図１１Ａの波長可変レーザは、基礎１１００、利得媒質１１２０、光学素子１
１２８、波長選択素子１１３０及びリトロレフレクタ１１２６を有している。光
学素子、波長選択素子及びリトロレフレクタは、利得媒質への選択された波長の
フィードバックを行うことによりレーザを同調させる再帰反射（リトロレフレク
ション）型同調装置を構成する。本発明の実施形態では、利得媒質は、前面１１
２４及び後面１１２２を備えたレーザダイオードである。本発明の種々の実施形
態では、光学素子１１２８としてレンズ及びフィルタが挙げられる。本発明の種
々の実施形態では、波長選択素子１１３０として、干渉フィルタ、エタロン、回
折素子及び格子が挙げられる。これら実施形態では、同調、即ち波長選択は、波
長選択素子の回転及び（又は）並進によって達成される。本発明の他の実施形態
では、波長選択素子として、光学結晶が挙げられ、その波長吸収／伝送は、印加
された電流又は電圧で変化する。本発明の種々の実施形態では、リトロレフレク
タとしては、ミラー、コーナーキューブ及び二面プリズムが挙げられる。空洞共
振器が、レーザダイオード１１２０の後面１１２２とリトロレフレクタ１１２６
との間に長さＬOpl で形成されている。空洞共振器は、レーザダイオードの後面
１１２２と前面１１２４との間の内部共振器と、レーザダイオードの前面１１２
４とリトロレフレクタ１１２６との間の外部共振器とを含む。
１２８、波長選択素子１１３０及びリトロレフレクタ１１２６を有している。光
学素子、波長選択素子及びリトロレフレクタは、利得媒質への選択された波長の
フィードバックを行うことによりレーザを同調させる再帰反射（リトロレフレク
ション）型同調装置を構成する。本発明の実施形態では、利得媒質は、前面１１
２４及び後面１１２２を備えたレーザダイオードである。本発明の種々の実施形
態では、光学素子１１２８としてレンズ及びフィルタが挙げられる。本発明の種
々の実施形態では、波長選択素子１１３０として、干渉フィルタ、エタロン、回
折素子及び格子が挙げられる。これら実施形態では、同調、即ち波長選択は、波
長選択素子の回転及び（又は）並進によって達成される。本発明の他の実施形態
では、波長選択素子として、光学結晶が挙げられ、その波長吸収／伝送は、印加
された電流又は電圧で変化する。本発明の種々の実施形態では、リトロレフレク
タとしては、ミラー、コーナーキューブ及び二面プリズムが挙げられる。空洞共
振器が、レーザダイオード１１２０の後面１１２２とリトロレフレクタ１１２６
との間に長さＬOpl で形成されている。空洞共振器は、レーザダイオードの後面
１１２２と前面１１２４との間の内部共振器と、レーザダイオードの前面１１２
４とリトロレフレクタ１１２６との間の外部共振器とを含む。
【００５３】 基端部では、レーザダイオード１１２０は、パッド１１０２のところで基礎１
１００に固定されている。共振器の末端部では、リトロレフレクタは、補償素子
１１１８に締結されている。補償素子は一端がパッド１１０４のところでベース
１１００に結合されている。補償素子は反対側が、リトロレフレクタに締結され
ている。パッド１１０４は、リトロレフレクタを越えて光路の外部に配置されて
いる。かくして、補償素子が膨張すると、リトロレフレクタは、共振器内に押し
込まれて共振器長を減少させる。基礎の温度が増加するにつれ、パッド１１０２
，１１０４相互間の間隔は変化し、代表的には大抵の材質については増加する。
補償素子１１１８は、一定の光路長ＬOpl を維持する量、膨張することによりベ
ースのこの物理的膨張を相殺する。当業者には明らかなように、補償素子を共振
器内の例えば利得媒質をベースに結合するどこか別の場所に配置するのがよく、
これは本発明の範囲から逸脱しない。本発明のさらに別の実施形態では、例えば
リトロレフレクタとベース及び利得媒質とベース接続部相互間に２以上の補償素
子を配置してもよい。
１００に固定されている。共振器の末端部では、リトロレフレクタは、補償素子
１１１８に締結されている。補償素子は一端がパッド１１０４のところでベース
１１００に結合されている。補償素子は反対側が、リトロレフレクタに締結され
ている。パッド１１０４は、リトロレフレクタを越えて光路の外部に配置されて
いる。かくして、補償素子が膨張すると、リトロレフレクタは、共振器内に押し
込まれて共振器長を減少させる。基礎の温度が増加するにつれ、パッド１１０２
，１１０４相互間の間隔は変化し、代表的には大抵の材質については増加する。
補償素子１１１８は、一定の光路長ＬOpl を維持する量、膨張することによりベ
ースのこの物理的膨張を相殺する。当業者には明らかなように、補償素子を共振
器内の例えば利得媒質をベースに結合するどこか別の場所に配置するのがよく、
これは本発明の範囲から逸脱しない。本発明のさらに別の実施形態では、例えば
リトロレフレクタとベース及び利得媒質とベース接続部相互間に２以上の補償素
子を配置してもよい。
【００５４】 補償素子は、温度で変化しない光路長を維持するよう設計されるべきである。
この要件を満足することにより、出力波長の熱により誘起されるモードホッピン
グ又は変化の場合が実質的に減少することになろう。図１１Ａに示すように、光
路長ＬOpl は、波長可変レーザの個々の構成要素を通る光路の合計として表すこ
とができ、かかる構成要素としては、ダイオード１１２４、光学素子１１２８、
波長選択素子１１３０及び種々の要素相互間の空隙でＬａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌａ3 が
挙げられる。ダイオードを通る光路長は、Ｌd である。光学素子を通る光路長は
Ｌl である。波長選択素子を通る光路長は、Ｌｔである。レーザと光学素子相互
間の空隙を通る光路長は、Ｌａ2 である。波長選択素子とリトロレフレクタとの
間の空隙を通る光路長はＬａ3 である。すべての素子は直接又は間接に固定又は
回動的にベース１１００に結合されているので、これらの相対的な物理的間隔は
代表的には、ベースの温度の増加につれて増大することになろう。これにより、
共振器の光路長が変化する場合がある。
この要件を満足することにより、出力波長の熱により誘起されるモードホッピン
グ又は変化の場合が実質的に減少することになろう。図１１Ａに示すように、光
路長ＬOpl は、波長可変レーザの個々の構成要素を通る光路の合計として表すこ
とができ、かかる構成要素としては、ダイオード１１２４、光学素子１１２８、
波長選択素子１１３０及び種々の要素相互間の空隙でＬａ1 ，Ｌａ2 ，Ｌａ3 が
挙げられる。ダイオードを通る光路長は、Ｌd である。光学素子を通る光路長は
Ｌl である。波長選択素子を通る光路長は、Ｌｔである。レーザと光学素子相互
間の空隙を通る光路長は、Ｌａ2 である。波長選択素子とリトロレフレクタとの
間の空隙を通る光路長はＬａ3 である。すべての素子は直接又は間接に固定又は
回動的にベース１１００に結合されているので、これらの相対的な物理的間隔は
代表的には、ベースの温度の増加につれて増大することになろう。これにより、
共振器の光路長が変化する場合がある。
【００５５】 素子の光路長は、その屈折率と光路に沿うその寸法の積に等しい。波長可変レ
ーザの共振器の光路長は、屈折率の積と共振器内の空気を含むすべての素子につ
いての光路に沿う厚さの和である。この要件は、次の式Ｉで表されており、かか
る数式中、ｎi は、各要素の屈折率、ｌi は、光路に沿う素子の物理的厚さであ
る。
ーザの共振器の光路長は、屈折率の積と共振器内の空気を含むすべての素子につ
いての光路に沿う厚さの和である。この要件は、次の式Ｉで表されており、かか
る数式中、ｎi は、各要素の屈折率、ｌi は、光路に沿う素子の物理的厚さであ
る。
【００５６】 式Ｉ ＬOpl ＝Σｎi ・ｌi 下側の場合「ｌ」は、素子の物理的寸法をさし、上側の場合「Ｌ」は光学的寸
法をさしている。固定されたエンドポイントを備える素子によって支持される半
波長の整数倍は、ホイヘンスの原理で予測されるように、素子の屈折率の増加に
つれて増大する。これは、光が高い屈折率の媒質中をゆっくりと通過するという
観察結果に基づく結果であり、波のピーク相互間の間隔は密である。かくして、
同一距離にわたって、高い屈折率の素子は、大きな数の波長を支持する。かくし
て、物理的経路長以外の光路長は、共振器が支持することができる半波長の整数
倍のいっそう正確な尺度である。
法をさしている。固定されたエンドポイントを備える素子によって支持される半
波長の整数倍は、ホイヘンスの原理で予測されるように、素子の屈折率の増加に
つれて増大する。これは、光が高い屈折率の媒質中をゆっくりと通過するという
観察結果に基づく結果であり、波のピーク相互間の間隔は密である。かくして、
同一距離にわたって、高い屈折率の素子は、大きな数の波長を支持する。かくし
て、物理的経路長以外の光路長は、共振器が支持することができる半波長の整数
倍のいっそう正確な尺度である。
【００５７】 それにもかかわらず、第１近似として補償素子１１１８が必要とする熱膨張は
、共振器の物理的経路長寸法、即ちｌOpl を一定に維持するのに必要な熱膨張で
ある。この要件は、もし図１１Ａに示す構成についてｄｌFl／ｄＴ＝ｄｌC ／ｄ
Ｔであれば満足されるであろう。取付け点１１０２，１１０４相互間の物理的距
離及びベース１１００の熱膨張率αF が一定であれば、材質と: パッド１１０４
とリトロレフレクタ１１２０との間の厚さの所要の組合せを求めることができ、
それにより、共振器エンドポイント１１２２，１１２６相互間の物理的距離を一
定に保つことができる。第１近似の幾つかの誤差源がある。第１に、光路長及び
物理的経路長は、上述のように等価ではない。その代わりとして、光路の各線分
に関し、例えば、Ｌd 、Ｌl 、Ｌt 、Ｌa1、Ｌa2、Ｌa3について、各素子の屈折
率を、共振器中の半波長の整数倍を一定に保つために考慮する必要がある。第２
に、各素子が支持できる波長の数を決定する際、要素の膨張を計算しなければな
らない。各素子の膨張は、その熱膨張率及び光路に沿う横断面厚さで変化する。
さらに、温度変化中、共振器の素子の中には膨張するものもあれば収縮するもの
もあり、かくして、共振器の平均重みつき屈折率を変化させる。平均重みつき屈
折率は、各素子の物理的長さと屈折率の積の和を共振器の物理的長さで割った値
である。例えば温度の上昇中、空隙Ｌa3は、補償素子の急激な内方への膨張に起
因して減少し、光学素子は厚さが増大する。かくして、平均重みつき屈折率は、
その結果として変化する場合がある。第３の誤差源は、各素子の屈折率が温度の
変化によりそして異なる量だけ変化するという事実に起因する。必要なことは、
これらすべての変数を補償素子についての材質及び厚さの選択に組み込んで共振
器が広い温度範囲にわたって光学的に安定であるようにする方法である。
、共振器の物理的経路長寸法、即ちｌOpl を一定に維持するのに必要な熱膨張で
ある。この要件は、もし図１１Ａに示す構成についてｄｌFl／ｄＴ＝ｄｌC ／ｄ
Ｔであれば満足されるであろう。取付け点１１０２，１１０４相互間の物理的距
離及びベース１１００の熱膨張率αF が一定であれば、材質と: パッド１１０４
とリトロレフレクタ１１２０との間の厚さの所要の組合せを求めることができ、
それにより、共振器エンドポイント１１２２，１１２６相互間の物理的距離を一
定に保つことができる。第１近似の幾つかの誤差源がある。第１に、光路長及び
物理的経路長は、上述のように等価ではない。その代わりとして、光路の各線分
に関し、例えば、Ｌd 、Ｌl 、Ｌt 、Ｌa1、Ｌa2、Ｌa3について、各素子の屈折
率を、共振器中の半波長の整数倍を一定に保つために考慮する必要がある。第２
に、各素子が支持できる波長の数を決定する際、要素の膨張を計算しなければな
らない。各素子の膨張は、その熱膨張率及び光路に沿う横断面厚さで変化する。
さらに、温度変化中、共振器の素子の中には膨張するものもあれば収縮するもの
もあり、かくして、共振器の平均重みつき屈折率を変化させる。平均重みつき屈
折率は、各素子の物理的長さと屈折率の積の和を共振器の物理的長さで割った値
である。例えば温度の上昇中、空隙Ｌa3は、補償素子の急激な内方への膨張に起
因して減少し、光学素子は厚さが増大する。かくして、平均重みつき屈折率は、
その結果として変化する場合がある。第３の誤差源は、各素子の屈折率が温度の
変化によりそして異なる量だけ変化するという事実に起因する。必要なことは、
これらすべての変数を補償素子についての材質及び厚さの選択に組み込んで共振
器が広い温度範囲にわたって光学的に安定であるようにする方法である。
【００５８】 補償素子１１１８についての材質と厚さの組合せを決定するより正確な方法が
、以下の式ＩＩで与えられており、かかる式中、各素子の物理的長さの変化と各
素子の屈折率の変化の両方に起因する光路長の温度関連変化が表されている。
、以下の式ＩＩで与えられており、かかる式中、各素子の物理的長さの変化と各
素子の屈折率の変化の両方に起因する光路長の温度関連変化が表されている。
【００５９】 式ＩＩ ０＝ｄＬOpl ／ｄＴ≡Σ［ｄ（ｎi ・ｌi ）／ｄＴ］ ＝Σ［｛ｎi ・αi ＋ｄｎi ／ｄＴ｝・ｌi ］ 式ＩＩにおいて、温度に対する光路長ＬOpl の変化率が０であるという要件は
、光路長が温度によっては変化しないという条件を満足する。光路長は、各素子
の屈折率「ｎi 」と各素子の熱膨張率「αi 」及び各素子の物理的長さ「ｌi 」
の積の導関数の和として表される。上述のように、共振器の素子としては、レー
ザ、光学系、フィルタ、光路中のガス、例えば空気が挙げられる。
、光路長が温度によっては変化しないという条件を満足する。光路長は、各素子
の屈折率「ｎi 」と各素子の熱膨張率「αi 」及び各素子の物理的長さ「ｌi 」
の積の導関数の和として表される。上述のように、共振器の素子としては、レー
ザ、光学系、フィルタ、光路中のガス、例えば空気が挙げられる。
【００６０】 図１１Ａに示すレーザの光路は、これを構成する個々のセグメントの光路長の
和であり、かかる線分としては、素子を分離する空気／ガスの柱が挙げられる。
この関係は、上述の式１に対する以下の解ＥＩ−１ａで表される。
和であり、かかる線分としては、素子を分離する空気／ガスの柱が挙げられる。
この関係は、上述の式１に対する以下の解ＥＩ−１ａで表される。
【００６１】 解ＥＩ−１ａ ＬOpl ＝Ｌd ＋Ｌl ＋Ｌt ＋Ｌa123 ＝ｎd ｌd ＋ｎl ｌl ＋ｎt ｌt ＋ｎa ｌa123 次に、最後の項、即ち、空隙長さｌa123は、ベース１１００及び補償素子１１
１８の膨張及び収縮によって影響を受ける。空隙長さは、ベースの寸法ｌF1と補
償素子の寸法ｌC で表すことができる。適当な置き換えを行って以下の解ＥＩ−
１ｂを得た。
１８の膨張及び収縮によって影響を受ける。空隙長さは、ベースの寸法ｌF1と補
償素子の寸法ｌC で表すことができる。適当な置き換えを行って以下の解ＥＩ−
１ｂを得た。
【００６２】 解ＥＩ−１ｂ ＬOpl ＝ｎd ｌd ＋ｎl ｌl ＋ｎt ｌt ＋ ｎa （ｌF1−ｌd −ｌl −ｌt −ｌC ） 次に、項を整理して解ＥＩ−１ｃにおいて光路長をＬF1（ベースの光学長さ）
、ＬO （共振器中の光学素子によって得られる追加の光学長さ）及びＬC （補償
素子の光学長さ）で表している。
、ＬO （共振器中の光学素子によって得られる追加の光学長さ）及びＬC （補償
素子の光学長さ）で表している。
【００６３】 解ＥＩ−１ｃ及び等価な表現 ＬOpl ＝＋［ｎa ｌF1］＋［（ｎd −ｎa ）ｌd ＋（ｎl −ｎa ）ｌl ］ ＋（ｎt −ｎa ）ｌt ］−［ｎa ｌC ］ ＬOpl ＝ ＬF ＋ ＬO − ＬC すると、ＬOpl の導関数が見いだされ、式ＩＩで示されるようにこれを０と置
く。これにより、以下の解ＥＩＩ−１ｄに記載されているようにベースの光学長
さの導関数ＬF ′と共振器中の光学素子によって得られる追加の光学長さＬO ′
の和で表される補償素子の光学長さＬC ′の導関数についての解が得られる。こ
の導関数を解く際に、補償素子、ベース、利得媒質、例えばレーザダイオード、
レンズ及び波長選択素子についてのそれぞれの熱膨張率αc ，αF ，αd ，αl
を利用する。加うるに、以下の導関数を解く際、空気、ダイオード、光学素子及
び波長選択素子についての屈折率ｎa ，ｎd ，ｎl ，ｎt が利用されることにな
る。
く。これにより、以下の解ＥＩＩ−１ｄに記載されているようにベースの光学長
さの導関数ＬF ′と共振器中の光学素子によって得られる追加の光学長さＬO ′
の和で表される補償素子の光学長さＬC ′の導関数についての解が得られる。こ
の導関数を解く際に、補償素子、ベース、利得媒質、例えばレーザダイオード、
レンズ及び波長選択素子についてのそれぞれの熱膨張率αc ，αF ，αd ，αl
を利用する。加うるに、以下の導関数を解く際、空気、ダイオード、光学素子及
び波長選択素子についての屈折率ｎa ，ｎd ，ｎl ，ｎt が利用されることにな
る。
【００６４】 解ＥＩＩ−１ｄ及び等価な表現 ［ｎa ｌC ］′＝ ＋［ｎa ｌF1］′＋［（ｎd −ｎa ）ｌd ＋（ｎl −ｎa ）ｌl ］′ ＬC ′＝ ＬF ′＋ ＬO ′ 解ＥＩＩ−１ｄの導関数を、解いて補償素子の熱膨張率と長さの積についての
解を得る。
解を得る。
【００６５】 図１１Ｂは、図１１Ａのものとは異なる補償ブロック−ベース幾何学的形状を
示している。図１１Ｂにおいて、補償素子は、光学素子を上述したのとは逆の方
法でレーザのベースに取り付けている。図１１Ｂの補償素子１１１８の膨張は、
補償素子の膨張中光路長を増大させる。図１１Ａの場合と同様、図１１Ｂに示す
レーザの光路は、これが構成される個々のセグメントの光学距離の和である。こ
の関係は、上述の式１に対する以下の解ＥＩ−２ａで表される。
示している。図１１Ｂにおいて、補償素子は、光学素子を上述したのとは逆の方
法でレーザのベースに取り付けている。図１１Ｂの補償素子１１１８の膨張は、
補償素子の膨張中光路長を増大させる。図１１Ａの場合と同様、図１１Ｂに示す
レーザの光路は、これが構成される個々のセグメントの光学距離の和である。こ
の関係は、上述の式１に対する以下の解ＥＩ−２ａで表される。
【００６６】 解ＥＩ−２ａ ＬOpl ＝Ｌd ＋Ｌl ＋Ｌt ＋Ｌa124 ＝ｎd ｌd ＋ｎl ｌl ＋ｎt ｌt ＋ｎa ｌa124 上述したように、空隙長さｌa123は、ベース１１００及び補償素子１１１８の
膨張及び収縮によって影響を受けるが、この場合、補償素子の膨張は、逆の効果
を持っている。空隙長さを、ベースの寸法ｌF1及び補償素子の寸法ｌC で表すこ
とができる。適当な置き換えを行うと以下の解ＥＩ−２ｂが得られた。最後の項
の符号だけが解ＥＩ−１ｂの符号から変化して、光学素子の膨張が共振器長に加
わった事実を反映している。
膨張及び収縮によって影響を受けるが、この場合、補償素子の膨張は、逆の効果
を持っている。空隙長さを、ベースの寸法ｌF1及び補償素子の寸法ｌC で表すこ
とができる。適当な置き換えを行うと以下の解ＥＩ−２ｂが得られた。最後の項
の符号だけが解ＥＩ−１ｂの符号から変化して、光学素子の膨張が共振器長に加
わった事実を反映している。
【００６７】 解ＥＩ−２ｂ ＬOpl ＝ｎd ｌd ＋ｎl ｌl ＋ｎt ｌt ＋ ｎa （ｌF1−ｌd −ｌl −ｌt ＋ｌC ） 次に、項を整理すると解ＥＩ−２ｃにおいて、光学長さは、ＬF1（ベースに対
する光学長さ）、ＬO （共振器内の光学素子により得られる追加の光学長さ）及
びＬC （補償素子の光学長さ）で表される。
する光学長さ）、ＬO （共振器内の光学素子により得られる追加の光学長さ）及
びＬC （補償素子の光学長さ）で表される。
【００６８】 解ＥＩ−２ｃ及び等価な表現 ＬOpl ＝＋［ｎa ｌF1］＋［（ｎd −ｎa ）ｌd ＋（ｎl −ｎa ）ｌl ］ ＋（ｎt −ｎa ）ｌt ］−［ｎa ｌC ］ ＬOpl ＝ ＬF ＋ ＬO − ＬC すると、ＬOpl の導関数が見いだされ、式ＩＩで示されるようにこれを０と置
く。これにより、以下の解ＥＩＩ−２ｄに記載されているようにベースの光学長
さの導関数ＬF ′と共振器中の光学素子によって得られる追加の光学長さＬO ′
の和で表される補償素子の光学長さＬC ′の導関数についての解が得られる。こ
の導関数を解く際に、補償素子、ベース、利得媒質、例えばレーザダイオード、
レンズ及び波長選択素子についてのそれぞれの熱膨張率αc ，αF ，αd ，αl
を利用する。加うるに、以下の導関数を解く際、空気、ダイオード、光学素子及
び波長選択素子についての屈折率ｎa ，ｎd ，ｎt が利用されることになる。
く。これにより、以下の解ＥＩＩ−２ｄに記載されているようにベースの光学長
さの導関数ＬF ′と共振器中の光学素子によって得られる追加の光学長さＬO ′
の和で表される補償素子の光学長さＬC ′の導関数についての解が得られる。こ
の導関数を解く際に、補償素子、ベース、利得媒質、例えばレーザダイオード、
レンズ及び波長選択素子についてのそれぞれの熱膨張率αc ，αF ，αd ，αl
を利用する。加うるに、以下の導関数を解く際、空気、ダイオード、光学素子及
び波長選択素子についての屈折率ｎa ，ｎd ，ｎt が利用されることになる。
【００６９】 解ＥＩＩ−２ｄ及び等価な表現 −［ｎa ｌC ］′＝ ＋［ｎa ｌF1］′＋［（ｎd −ｎa ）ｌd ＋（ｎl −ｎa ）ｌl ］′ −ＬC ′＝ ＬF ′＋ ＬO ′ これを解くと、補償素子の熱膨張率と長さの積についての解を得ることができ
る。
る。
【００７０】 図１１Ｃの波長可変レーザも又、基礎１１００、利得媒質１１２０、光学素子
１１２８、波長選択素子１１３０及びリトロレフレクタ１１２６を有している。
光学素子、波長選択素子及びリトロレフレクタは、利得媒質への選択された波長
のフィードワークを行うことによりレーザを同調させる再帰反射（リトロレフレ
クション）型同調装置を構成する。本発明の実施形態では、利得媒質は、前面１
１２４及び後面１１２２を備えたレーザダイオードである。本発明の種々の実施
形態では、光学素子１１２８としてレンズ及びフィルタが挙げられる。本発明の
種々の実施形態では、波長選択素子として、干渉フィルタ、エタロン、回折素子
及び格子が挙げられる。空洞共振器が、レーザダイオード１１２０の後面１１２
２とリトロレフレクタ１１２６との間に長さＬOpl で形成されている。空洞共振
器は、レーザダイオードの後面１１２２と前面１１２４との間の内部共振器と、
レーザダイオードの前面１１２４とリトロレフレクタ１１２６との間の外部共振
器とを含む。
１１２８、波長選択素子１１３０及びリトロレフレクタ１１２６を有している。
光学素子、波長選択素子及びリトロレフレクタは、利得媒質への選択された波長
のフィードワークを行うことによりレーザを同調させる再帰反射（リトロレフレ
クション）型同調装置を構成する。本発明の実施形態では、利得媒質は、前面１
１２４及び後面１１２２を備えたレーザダイオードである。本発明の種々の実施
形態では、光学素子１１２８としてレンズ及びフィルタが挙げられる。本発明の
種々の実施形態では、波長選択素子として、干渉フィルタ、エタロン、回折素子
及び格子が挙げられる。空洞共振器が、レーザダイオード１１２０の後面１１２
２とリトロレフレクタ１１２６との間に長さＬOpl で形成されている。空洞共振
器は、レーザダイオードの後面１１２２と前面１１２４との間の内部共振器と、
レーザダイオードの前面１１２４とリトロレフレクタ１１２６との間の外部共振
器とを含む。
【００７１】 本発明の種々の実施形態では、リトロレフレクタとしては、ミラー、コーナー
キューブ及び二面プリズムが挙げられる。これら実施形態では、同調は、補償素
子１１１８及びピボットアーム１１１０を介してピボット点１１１２のところで
ベースに回動自在に取り付けられたリトロレフレクタ１１２６の回転及び（又は
）並進によって達成される。本発明の変形実施形態では、同調をベースに対する
利得媒質の回転／並進により達成してもよい。
キューブ及び二面プリズムが挙げられる。これら実施形態では、同調は、補償素
子１１１８及びピボットアーム１１１０を介してピボット点１１１２のところで
ベースに回動自在に取り付けられたリトロレフレクタ１１２６の回転及び（又は
）並進によって達成される。本発明の変形実施形態では、同調をベースに対する
利得媒質の回転／並進により達成してもよい。
【００７２】 基礎の温度が増加するにつれ、パッド１１０２，１１０４相互間の間隔は変化
し、代表的には大抵の材質については増加する。補償素子１１１８は、一定の光
路長ＬOpl を維持する量、膨張することによりベースのこの物理的膨張を相殺す
る。当業者には明らかなように、補償素子を共振器内の例えば利得媒質をベース
に結合するどこか別の場所に配置するのがよく、これは本発明の範囲から逸脱し
ない。本発明のさらに別の実施形態では、例えばリトロレフレクタとベース及び
利得媒質とベース接続部相互間に２以上の補償素子を配置してもよい。
し、代表的には大抵の材質については増加する。補償素子１１１８は、一定の光
路長ＬOpl を維持する量、膨張することによりベースのこの物理的膨張を相殺す
る。当業者には明らかなように、補償素子を共振器内の例えば利得媒質をベース
に結合するどこか別の場所に配置するのがよく、これは本発明の範囲から逸脱し
ない。本発明のさらに別の実施形態では、例えばリトロレフレクタとベース及び
利得媒質とベース接続部相互間に２以上の補償素子を配置してもよい。
【００７３】 図１１Ｄは、固定利得媒質及び位置が可変の波長選択素子、例えば回折格子１
１５０を備えた外部共振器を持つレーザダイオードのリトロー型構造を示してい
る。光学素子１１２８及び波長選択素子１１５０は、利得媒質への選択された波
長のフィードバックを行うことによりレーザを同調させる再帰反射（リトロレフ
レクション）型同調装置を構成する。同調は、共振器の末端部を形成する波長選
択素子、例えば回折格子１１５０の回転／並進で達成される。この回折格子は、
補償素子１１１８及びピボットアーム１１１０を介してピボット点１１１２のと
ころでベースに回動自在に取り付けられている。本発明の変形実施形態では、同
調をベースに対する利得媒質の回転／並進により達成してもよい。空洞共振器が
、レーザダイオード１１２０の後面１１２２とリトロレフレクタ１１２６との間
に長さＬOpl で形成されている。空洞共振器は、レーザダイオードの後面１１２
２と前面１１２４との間の内部共振器と、レーザダイオードの前面１１２４とリ
トロレフレクタ１１２６との間の外部共振器とを含む。
１５０を備えた外部共振器を持つレーザダイオードのリトロー型構造を示してい
る。光学素子１１２８及び波長選択素子１１５０は、利得媒質への選択された波
長のフィードバックを行うことによりレーザを同調させる再帰反射（リトロレフ
レクション）型同調装置を構成する。同調は、共振器の末端部を形成する波長選
択素子、例えば回折格子１１５０の回転／並進で達成される。この回折格子は、
補償素子１１１８及びピボットアーム１１１０を介してピボット点１１１２のと
ころでベースに回動自在に取り付けられている。本発明の変形実施形態では、同
調をベースに対する利得媒質の回転／並進により達成してもよい。空洞共振器が
、レーザダイオード１１２０の後面１１２２とリトロレフレクタ１１２６との間
に長さＬOpl で形成されている。空洞共振器は、レーザダイオードの後面１１２
２と前面１１２４との間の内部共振器と、レーザダイオードの前面１１２４とリ
トロレフレクタ１１２６との間の外部共振器とを含む。
【００７４】 基礎の温度が増加するにつれ、パッド１１０２，１１０４相互間の間隔は変化
し、代表的には大抵の材質については増加する。補償素子１１１８は、一定の光
路長ＬOpl を維持する量、膨張することによりベースのこの物理的膨張を相殺す
る。当業者には明らかなように、補償素子を共振器内の例えば利得媒質をベース
に結合するどこか別の場所に配置するのがよく、これは本発明の範囲から逸脱し
ない。本発明のさらに別の実施形態では、例えばリトロレフレクタとベース及び
利得媒質とベース接続部相互間に２以上の補償素子を配置してもよい。
し、代表的には大抵の材質については増加する。補償素子１１１８は、一定の光
路長ＬOpl を維持する量、膨張することによりベースのこの物理的膨張を相殺す
る。当業者には明らかなように、補償素子を共振器内の例えば利得媒質をベース
に結合するどこか別の場所に配置するのがよく、これは本発明の範囲から逸脱し
ない。本発明のさらに別の実施形態では、例えばリトロレフレクタとベース及び
利得媒質とベース接続部相互間に２以上の補償素子を配置してもよい。
【００７５】 図１２は、波長可変レーザの信号発生器２５０（図２参照）の空洞共振器部分
の平面図である。レーザは、再帰反射型同調装置によって同調され、この再帰反
射型同調装置は、利得媒質、例えばレーザダイオード３３２への選択された波長
のフィードバックを行うことによりレーザを同調させる。同調装置は、回折格子
３４０及びリトロレフレクタ３５０を含む。レーザ構成要素の相対的な物理的配
置状態は、ベースの膨張及びさらにレーザ構成要素をベースに締結するのに用い
られる場合のある中間要素、例えばハウジング又は取付けブロックの膨張による
影響を受ける。図１２のレーザ構成要素としては、レーザダイオード３３４、回
折格子３４０、リトロレフレクタ３５０及び設けられる場合のあるレンズ又はフ
ィルタが挙げられる。ハウジング３３０、回折格子マウント３４２及び補償素子
３５２は、対応関係にあるレーザ構成要素をベースに締結するのに用いられる中
間要素である。空洞共振器は、レーザダイオード３３２の後面３３４と波長選択
素子３５０との間に長さＬOpl ＋ＬOpl を備えている。空洞共振器は、レーザダ
イオードの後面１１１２と前面１１２４との間に位置した内部共振器と、レーザ
ダイオードの前面と波長選択素子３５０との間に位置した外部共振器とを含む。
の平面図である。レーザは、再帰反射型同調装置によって同調され、この再帰反
射型同調装置は、利得媒質、例えばレーザダイオード３３２への選択された波長
のフィードバックを行うことによりレーザを同調させる。同調装置は、回折格子
３４０及びリトロレフレクタ３５０を含む。レーザ構成要素の相対的な物理的配
置状態は、ベースの膨張及びさらにレーザ構成要素をベースに締結するのに用い
られる場合のある中間要素、例えばハウジング又は取付けブロックの膨張による
影響を受ける。図１２のレーザ構成要素としては、レーザダイオード３３４、回
折格子３４０、リトロレフレクタ３５０及び設けられる場合のあるレンズ又はフ
ィルタが挙げられる。ハウジング３３０、回折格子マウント３４２及び補償素子
３５２は、対応関係にあるレーザ構成要素をベースに締結するのに用いられる中
間要素である。空洞共振器は、レーザダイオード３３２の後面３３４と波長選択
素子３５０との間に長さＬOpl ＋ＬOpl を備えている。空洞共振器は、レーザダ
イオードの後面１１１２と前面１１２４との間に位置した内部共振器と、レーザ
ダイオードの前面と波長選択素子３５０との間に位置した外部共振器とを含む。
【００７６】 中間部材がなければ、光学素子相互間の相対的な物理的間隔は、全ての構成要
素が、温度の上昇につれて膨張する共通のベースに固定又は回動的に取り付けら
れているので温度の上昇につれて増大することになる。中間部材を用いると、温
度変化により生じるベースの膨張中、光学素子相互間の相対的な物理的間隔を増
大させ又は減少させることができる。図示の実施形態では、すべての中間部材、
即ちハウジング３３０、回折格子マウント３４２及び補償素子３５２は、光路の
外部の位置でベースと接触している。レーザダイオード３３２は、ハウジング３
３０を介してベースに結合されている。ハウジングは、距離ｌCdだけ光路の外部
にずれて位置した接触線１２００のところでベースに接触している。レーザハウ
ジングは、中心線１２０４に沿って締結具によりベースに締結されている。かく
して、ハウジングの膨張により、レーザダイオードの前面と回折格子との間の空
隙ｌalの距離が短くなる。回折格子３４２は、マウント３４０によりベースに結
合されている。以下の解の組を簡単にする目的で、回折格子マウント３４２とベ
ースは、同じ膨張係数を有し、回折格子の膨張係数は０であると仮定する。この
特別な場合、中間構成要素、即ちマウント３４２は、ベースに対する回折格子表
面の相対的な膨張又は収縮を生じさせない。もしこのようになっていなければ、
以下の解の組は、回折格子の表面とベースの膨張差に起因して生じる光路セグメ
ントＬOpl1，ＬOpl2の両方の長さの減少を考慮に入れることになろう。リトロレ
フレクタ３５０は、補償素子３５２を介してピボットブラケット３５４に結合さ
れ、このピボットブラケットはベース３００に回動自在に結合されている。補償
素子は、距離ｌCrだけ光路の外部にずれて位置した接触線１２０２のところでピ
ボットブラケットに接触する。かくして、補償素子の膨張により、リトロレフレ
クタの前面と回折格子との間の空隙ｌa2の距離が減少する。
素が、温度の上昇につれて膨張する共通のベースに固定又は回動的に取り付けら
れているので温度の上昇につれて増大することになる。中間部材を用いると、温
度変化により生じるベースの膨張中、光学素子相互間の相対的な物理的間隔を増
大させ又は減少させることができる。図示の実施形態では、すべての中間部材、
即ちハウジング３３０、回折格子マウント３４２及び補償素子３５２は、光路の
外部の位置でベースと接触している。レーザダイオード３３２は、ハウジング３
３０を介してベースに結合されている。ハウジングは、距離ｌCdだけ光路の外部
にずれて位置した接触線１２００のところでベースに接触している。レーザハウ
ジングは、中心線１２０４に沿って締結具によりベースに締結されている。かく
して、ハウジングの膨張により、レーザダイオードの前面と回折格子との間の空
隙ｌalの距離が短くなる。回折格子３４２は、マウント３４０によりベースに結
合されている。以下の解の組を簡単にする目的で、回折格子マウント３４２とベ
ースは、同じ膨張係数を有し、回折格子の膨張係数は０であると仮定する。この
特別な場合、中間構成要素、即ちマウント３４２は、ベースに対する回折格子表
面の相対的な膨張又は収縮を生じさせない。もしこのようになっていなければ、
以下の解の組は、回折格子の表面とベースの膨張差に起因して生じる光路セグメ
ントＬOpl1，ＬOpl2の両方の長さの減少を考慮に入れることになろう。リトロレ
フレクタ３５０は、補償素子３５２を介してピボットブラケット３５４に結合さ
れ、このピボットブラケットはベース３００に回動自在に結合されている。補償
素子は、距離ｌCrだけ光路の外部にずれて位置した接触線１２０２のところでピ
ボットブラケットに接触する。かくして、補償素子の膨張により、リトロレフレ
クタの前面と回折格子との間の空隙ｌa2の距離が減少する。
【００７７】 当業者には明らかなように、中間部材は、種々の材料の種々の長さで且つベー
スよりも小さな或いはこれよりも大きな様々な膨張係数を備えた状態で製作でき
る。これら中間部材がこれらの取り付けられるベースよりも膨張係数が高い場合
、これら中間部材の膨張は、構成要素相互間の物理的間隔を減少させる傾向があ
るのでベースの膨張を妨げ或いは完全に相殺するのに用いることができる。逆に
、中間部材を光路内の位置でベースに接触させるよう配置し直すと、これら中間
部材は、逆の効果を持ち、即ち、光学素子をベースに直接取り付けた場合に生じ
る相対的な間隔を越えて光学素子相互間の相対的間隔を増大させる。かくして、
１又は２以上の中間部材をベース及びレーザ構成要素と共に用いると、温度につ
れて正比例又は反比例する光学素子相互間の間隔を熱の作用で生じさせることが
できる。熱的に安定した信号源を製作できるかどうかはこれができるかどうかに
かかっているであろう。
スよりも小さな或いはこれよりも大きな様々な膨張係数を備えた状態で製作でき
る。これら中間部材がこれらの取り付けられるベースよりも膨張係数が高い場合
、これら中間部材の膨張は、構成要素相互間の物理的間隔を減少させる傾向があ
るのでベースの膨張を妨げ或いは完全に相殺するのに用いることができる。逆に
、中間部材を光路内の位置でベースに接触させるよう配置し直すと、これら中間
部材は、逆の効果を持ち、即ち、光学素子をベースに直接取り付けた場合に生じ
る相対的な間隔を越えて光学素子相互間の相対的間隔を増大させる。かくして、
１又は２以上の中間部材をベース及びレーザ構成要素と共に用いると、温度につ
れて正比例又は反比例する光学素子相互間の間隔を熱の作用で生じさせることが
できる。熱的に安定した信号源を製作できるかどうかはこれができるかどうかに
かかっているであろう。
【００７８】 式ＩＩにおいて上述したように、熱的安定性のある光路長の要件は、温度に対
する光路長ＬOpl の変化率が０である場合に満たされる。図１２に示す実施形態
では、レーザの光路は、レーザダイオード３３２と回折格子３４０との間及び回
折格子とリトロレフレクタ３５０との間のそれぞれの２つの互いに別々のセグメ
ントＬOpl1，ＬOpl2を含むよう折り曲げられている。全光路長ＬOpl12 は、要素
を互いに分離する空気／ガスの柱を含むゼグメントの各々の中のすべての光学素
子の光学長さの合計である。この関係は、上述の式Ｉに対する以下の解ＥＩ−３
ａで表される。
する光路長ＬOpl の変化率が０である場合に満たされる。図１２に示す実施形態
では、レーザの光路は、レーザダイオード３３２と回折格子３４０との間及び回
折格子とリトロレフレクタ３５０との間のそれぞれの２つの互いに別々のセグメ
ントＬOpl1，ＬOpl2を含むよう折り曲げられている。全光路長ＬOpl12 は、要素
を互いに分離する空気／ガスの柱を含むゼグメントの各々の中のすべての光学素
子の光学長さの合計である。この関係は、上述の式Ｉに対する以下の解ＥＩ−３
ａで表される。
【００７９】 解ＥＩ−３ａ ＬOpl12 ＝Ｌd ＋Ｌl ＋Ｌt ＋Ｌa12 ＝ｎd ｌd ＋ｎl ｌl ＋ｎt ｌt ＋ｎa ｌa12 この場合、最後の項、即ち空隙長さｌa12 は、ベース３００や補償素子３５２
及びハウジング３３０の膨張及び収縮によって影響を受ける。空隙長さを、ベー
スの寸法ｌF1-2、補償素子の寸法ｌCr及びハウジングの寸法ｌCdで表すことがで
きる。適当な置き換えを行うと以下の解ＥＩ−３ｂが得られた。
及びハウジング３３０の膨張及び収縮によって影響を受ける。空隙長さを、ベー
スの寸法ｌF1-2、補償素子の寸法ｌCr及びハウジングの寸法ｌCdで表すことがで
きる。適当な置き換えを行うと以下の解ＥＩ−３ｂが得られた。
【００８０】 解ＥＩ−３ｂ ＬOpl12 ＝ｎd ｌd ＋ｎl ｌl ＋ｎt ｌt ＋ ｎa （ｌF1−ｌCd−ｌd ＋ｌF2−ｌCr） 次に、項を整理すると解ＥＩ−３ｃにおいて、光学長さは、ＬF12 （ベースに
対する光学長さ）、ＬO （共振器内の光学素子により得られる追加の光学長さ）
及びＬC （補償素子の光学長さ）で表される。
対する光学長さ）、ＬO （共振器内の光学素子により得られる追加の光学長さ）
及びＬC （補償素子の光学長さ）で表される。
【００８１】 解ＥＩ−３ｃ及び等価な表現 ＬOpl12 ＝＋［ｎa （ｌF1＋ｌF2）］＋［（ｎd −ｎa ）ｌd ＋ｎr ｌr ］ −［ｎa （ｌCd＋ｌCr）］ ＬOpl12 ＝ ＬF ＋ ＬO − ＬC すると、ＬOpl12 の導関数が見いだされ、式ＩＩで示されるようにこれを０と
置く。これにより、以下の解ＥＩＩ−３ｄに記載されているようにベースの光学
長さの導関数ＬF ′と共振器中の光学素子によって得られる追加の光学長さＬO
′の和で表される補償素子の光学長さＬC ′の導関数についての解が得られる。
この導関数を解く際に、補償素子、ベース、利得媒質、例えばレーザダイオード
、レンズ及び波長選択素子についてのそれぞれの熱膨張率αc ，αF ，αd ，α l を利用する。加うるに、以下の導関数を解く際、空気、ダイオード、波長選択
素子についての屈折率ｎa ，ｎd ，ｎt が利用されることになる。さらに、視準
レンズがレーザダイオードの出力のところに配置されている場合、その素子の屈
折率及び熱膨張率も、以下の式に示される。
置く。これにより、以下の解ＥＩＩ−３ｄに記載されているようにベースの光学
長さの導関数ＬF ′と共振器中の光学素子によって得られる追加の光学長さＬO
′の和で表される補償素子の光学長さＬC ′の導関数についての解が得られる。
この導関数を解く際に、補償素子、ベース、利得媒質、例えばレーザダイオード
、レンズ及び波長選択素子についてのそれぞれの熱膨張率αc ，αF ，αd ，α l を利用する。加うるに、以下の導関数を解く際、空気、ダイオード、波長選択
素子についての屈折率ｎa ，ｎd ，ｎt が利用されることになる。さらに、視準
レンズがレーザダイオードの出力のところに配置されている場合、その素子の屈
折率及び熱膨張率も、以下の式に示される。
【００８２】 解ＥＩＩ−３ｄ及び等価な表現 ［ｎa （ｌCd＋ｌCr）］′＝ ＋［ｎa ｌF12 ］′＋［（ｎd −ｎa ）ｌd ＋ｎl ｌr ］′ ＬC ′＝ ＬF ′＋ ＬO ′ これを解くと、補償素子の熱膨張率と補償素子の長さの積についての解を得る
ことができる。
ことができる。
【００８３】 本発明の変形実施形態では、補償素子の長さは、複合共振器の波長を測定し、
この情報を用いて補償素子の長さを決定することにより実験的に得ることができ
る。
この情報を用いて補償素子の長さを決定することにより実験的に得ることができ
る。
【００８４】パワートレインを熱的に安定化させる技術 機械的に同調がとられたレーザの温度変化は、光路長に影響を及ぼすだけでな
く膨張素子の角度にも影響を及ぼす。光路長の変化と同調角度の変化は共に、熱
により引き起こされるモードホップ及び出力ビームの波長変化を招く。代表的に
は、上述の光路長の熱的安定化は、熱により引き起こされるモードホップ及び出
力ビームの波長変化を減少させるためには必要ではあるが、十分ではない条件で
ある。図１３Ｂ〜図１３Ｄは、機械的同調式レーザの波長選択素子の角度の受動
的熱的安定化を行うための本発明の実施形態を示している。図１３Ａは、同調角
の変化を熱的に引き起こす場合のある従来設計を示している。
く膨張素子の角度にも影響を及ぼす。光路長の変化と同調角度の変化は共に、熱
により引き起こされるモードホップ及び出力ビームの波長変化を招く。代表的に
は、上述の光路長の熱的安定化は、熱により引き起こされるモードホップ及び出
力ビームの波長変化を減少させるためには必要ではあるが、十分ではない条件で
ある。図１３Ｂ〜図１３Ｄは、機械的同調式レーザの波長選択素子の角度の受動
的熱的安定化を行うための本発明の実施形態を示している。図１３Ａは、同調角
の変化を熱的に引き起こす場合のある従来設計を示している。
【００８５】 図１３Ａは、外部共振器を持つレーザの波長選択素子を移動させるための機械
的パワートレインの従来設計を示している。ベース１３００、ピボットアーム１
３０２、波長選択素子１３１０、親ねじ１３４０及びねじ付きブロック１３２０
が示されている。ピボットアームは、ピボット点１３０４のところでベース１３
００に締結されている。波長選択素子１３１０、例えばリトロレフレクタ、格子
、エタロン等が、ピボットアームに取り付けられていて、親ねじ１３４０によっ
て引き起こされるピボットアームの弧状運動により、レーザ（図示せず）が同調
されるようになっている。親ねじは、ピボットアーム１３４２の先端部に可撓的
に取り付けられている。親ねじは、ピボットアームの先端部からねじ付きブロッ
クのねじ穴を貫通して親ねじの駆動端部１３４４まで延びる細長いねじ付き部分
を有している。ねじ付きブロックは、ベース１３００に固定されている。親ねじ
がアクチュエータ（図示せず）によって回転すると、親ねじはピボットアームの
先端部の接線に沿って直線的に動く。ピボットアームの弧状運動が引き起こされ
ることにより、波長選択素子がベースに対して特定の角度まで回転してレーザの
同調が行われる。これは、レーザの特定の出力波長を選択する。任意の選択され
た出力波長において、出力波長の変化を回避するために、角度は温度変化中一定
に保持されなければならない。図１３Ａに示す従来の場合、この要件は、親ねじ
１３４０の熱膨張率αDtとベースの熱膨張率αB が同一の場合にのみ満たされる
。この条件が満たされる特別の場合においては、パワートレイン、例えば親ねじ
の長さに沿う膨張量ＤDtはピボットアームの先端部をねじ付きブロック１３２０
の中心軸線から隔てる距離にわたってベースの膨張量ＤB に等しいであろう。実
際には、この条件は代表的には満足されない。というのは、ベースは代表的には
非常に硬い熱的に不活性な材料、例えばニッケル鋼合金で作られ、親ねじは、比
較的熱膨張率が高くて軟らかい機械加工の容易な材料、例えば黄銅で造られてい
るからである。したがって、代表的な場合においては、従来設計のパワートレイ
ンは、パワートレインの膨張量の差がベースの膨張量よりも大きいので熱的に安
定ではない。かくして、従来型波長可変レーザは、レーザの温度により引き起こ
される同調、即ち「熱的同調（thermal tuning）」が行われ、これにより、レー
ザの出力波長の望ましくない変化及び（又は）モードホッピングが生じる。した
がって、パワートレイン及びベースの膨張率が同一であるという要件が課されな
いでパワートレイン及びベースに適した材料を用いる方法が要望されている。
的パワートレインの従来設計を示している。ベース１３００、ピボットアーム１
３０２、波長選択素子１３１０、親ねじ１３４０及びねじ付きブロック１３２０
が示されている。ピボットアームは、ピボット点１３０４のところでベース１３
００に締結されている。波長選択素子１３１０、例えばリトロレフレクタ、格子
、エタロン等が、ピボットアームに取り付けられていて、親ねじ１３４０によっ
て引き起こされるピボットアームの弧状運動により、レーザ（図示せず）が同調
されるようになっている。親ねじは、ピボットアーム１３４２の先端部に可撓的
に取り付けられている。親ねじは、ピボットアームの先端部からねじ付きブロッ
クのねじ穴を貫通して親ねじの駆動端部１３４４まで延びる細長いねじ付き部分
を有している。ねじ付きブロックは、ベース１３００に固定されている。親ねじ
がアクチュエータ（図示せず）によって回転すると、親ねじはピボットアームの
先端部の接線に沿って直線的に動く。ピボットアームの弧状運動が引き起こされ
ることにより、波長選択素子がベースに対して特定の角度まで回転してレーザの
同調が行われる。これは、レーザの特定の出力波長を選択する。任意の選択され
た出力波長において、出力波長の変化を回避するために、角度は温度変化中一定
に保持されなければならない。図１３Ａに示す従来の場合、この要件は、親ねじ
１３４０の熱膨張率αDtとベースの熱膨張率αB が同一の場合にのみ満たされる
。この条件が満たされる特別の場合においては、パワートレイン、例えば親ねじ
の長さに沿う膨張量ＤDtはピボットアームの先端部をねじ付きブロック１３２０
の中心軸線から隔てる距離にわたってベースの膨張量ＤB に等しいであろう。実
際には、この条件は代表的には満足されない。というのは、ベースは代表的には
非常に硬い熱的に不活性な材料、例えばニッケル鋼合金で作られ、親ねじは、比
較的熱膨張率が高くて軟らかい機械加工の容易な材料、例えば黄銅で造られてい
るからである。したがって、代表的な場合においては、従来設計のパワートレイ
ンは、パワートレインの膨張量の差がベースの膨張量よりも大きいので熱的に安
定ではない。かくして、従来型波長可変レーザは、レーザの温度により引き起こ
される同調、即ち「熱的同調（thermal tuning）」が行われ、これにより、レー
ザの出力波長の望ましくない変化及び（又は）モードホッピングが生じる。した
がって、パワートレイン及びベースの膨張率が同一であるという要件が課されな
いでパワートレイン及びベースに適した材料を用いる方法が要望されている。
【００８６】 図１３Ｂ〜図１３Ｄは、パワートレインを熱的に安定化させる本発明の種々の
実施形態を示している。ベースと駆動組立体の膨張差を相殺する補償素子が設け
られている。図示の実施形態では、補償素子は、膨張差を相殺し、それにより任
意の選択された出力波長で波長選択素子の熱的安定性を向上させる幾何学的形状
でパワートレインに連結されている。
実施形態を示している。ベースと駆動組立体の膨張差を相殺する補償素子が設け
られている。図示の実施形態では、補償素子は、膨張差を相殺し、それにより任
意の選択された出力波長で波長選択素子の熱的安定性を向上させる幾何学的形状
でパワートレインに連結されている。
【００８７】 図１３Ｂは、パワートレインをベースに結合する補償素子１３２２が設けられ
ていることを除き、図１３Ａと関連して上述したものと同一のパワートレインを
示している。補償素子は、ベースにねじ穴を備え、ベースに取り付けられたリム
を有するＵ字形である。補償素子は、親ねじがリムの開口部を貫通すると共に補
償素子のベースのねじ穴を貫通して親ねじの駆動端部１３４４のところの終点ま
で延びる状態で横にして配置されている。補償素子は代表的には、ベースと親ね
じの膨張差を補償するのに十分な量だけベース１３００の総熱膨張量よりも大き
な総熱膨張量を有している。この関係は、以下の式ＩＩＩで表され、ここでｄb
は、ピボットアームの先端部からリム１３２４の締結点までのベースの長さであ
り、ｄc は、補償素子の長さであり、ｄdtは、ピボットアームの先端部から補償
部材のベースまでの親ねじ長さである。補償素子、ベース、親ねじの熱膨張率を
それぞれαc ，αdt，αb とする。
ていることを除き、図１３Ａと関連して上述したものと同一のパワートレインを
示している。補償素子は、ベースにねじ穴を備え、ベースに取り付けられたリム
を有するＵ字形である。補償素子は、親ねじがリムの開口部を貫通すると共に補
償素子のベースのねじ穴を貫通して親ねじの駆動端部１３４４のところの終点ま
で延びる状態で横にして配置されている。補償素子は代表的には、ベースと親ね
じの膨張差を補償するのに十分な量だけベース１３００の総熱膨張量よりも大き
な総熱膨張量を有している。この関係は、以下の式ＩＩＩで表され、ここでｄb
は、ピボットアームの先端部からリム１３２４の締結点までのベースの長さであ
り、ｄc は、補償素子の長さであり、ｄdtは、ピボットアームの先端部から補償
部材のベースまでの親ねじ長さである。補償素子、ベース、親ねじの熱膨張率を
それぞれαc ，αdt，αb とする。
【００８８】 式ＩＩＩ ＋αc ｄc ＝αdtｄdt−αb ｄb 図１３Ｃは、機械的パワートレインを熱的に安定化させるための補償素子の変
形実施形態を示している。この実施形態では、親ねじは静止しており、ピボット
アーム１３０４の各側に設けられたピローブロック１３３０，１３２８により互
いに反対側の端部がベースに回転自在に締結されている。ピローブロック１３２
８の各側で親ねじに設けられた肩が、親ねじとそのピローブロックとの間の固定
された関係を維持する。親ねじの膨張は、親ねじが直線状に自由に動くことがで
きるピローブロック１３３０のところで現れる。ピボットアームの先端部の運動
は、親ねじ上の中間点において、補償素子１３５０のベースのねじ付き部分とピ
ボットアームの先端部１３４２に取り付けられた補償素子のリムが互いにねじで
取り付けられていることに起因して生じる。親ねじが時計回り又は反時計回りの
方向に回転すると、補償素子のねじ付きベースは、先端部に接した線に沿って直
線並進運動を行うようになる。この運動により、先端部の弧状運動が生じてレー
ザの同調が行われる。補償素子１３５０は、親ねじの膨張方向とは逆の方向に膨
張してピボットアームを一定位置に維持することによりパワートレイン組立体、
例えば親ねじ１３４０とベースとの間の膨張差を相殺する。この関係は、上述の
式ＩＩＩに記載されている。
形実施形態を示している。この実施形態では、親ねじは静止しており、ピボット
アーム１３０４の各側に設けられたピローブロック１３３０，１３２８により互
いに反対側の端部がベースに回転自在に締結されている。ピローブロック１３２
８の各側で親ねじに設けられた肩が、親ねじとそのピローブロックとの間の固定
された関係を維持する。親ねじの膨張は、親ねじが直線状に自由に動くことがで
きるピローブロック１３３０のところで現れる。ピボットアームの先端部の運動
は、親ねじ上の中間点において、補償素子１３５０のベースのねじ付き部分とピ
ボットアームの先端部１３４２に取り付けられた補償素子のリムが互いにねじで
取り付けられていることに起因して生じる。親ねじが時計回り又は反時計回りの
方向に回転すると、補償素子のねじ付きベースは、先端部に接した線に沿って直
線並進運動を行うようになる。この運動により、先端部の弧状運動が生じてレー
ザの同調が行われる。補償素子１３５０は、親ねじの膨張方向とは逆の方向に膨
張してピボットアームを一定位置に維持することによりパワートレイン組立体、
例えば親ねじ１３４０とベースとの間の膨張差を相殺する。この関係は、上述の
式ＩＩＩに記載されている。
【００８９】 当業者には明らかなように、補償素子によって得られる熱的安定化は、レーザ
パワートレイン、例えば、電気式アクチュエータ、ソレノイド、直線ステッピン
グモータ等に、本発明の範囲から逸脱しないでそのまま当て嵌まる。
パワートレイン、例えば、電気式アクチュエータ、ソレノイド、直線ステッピン
グモータ等に、本発明の範囲から逸脱しないでそのまま当て嵌まる。
【００９０】 図１３Ｄは、図３〜図９と関連して上述した波長可変レーザの実施形態の平面
図である。ベース３００、パワートレイン３７６、リトロレフレクタ３５０、回
折格子３４０、ピボットアーム先端部４３０及びモータ取付けブラケット３１０
が示されている。ピボットアームの回転の中心をなす穴５３２が示されている。
図示の実施形態では、ステッピングモータの出力シャフト、回転撓み部材、円筒
形ナット及び親ねじを含む駆動シャフトは、ｄDtの長さを有している。補償素子
４１０は、親ねじのヘッドに取り付けられた駆動シャフトの端部に結合されてい
る。駆動シャフトが長さｄDtに沿って膨張すると、補償素子は、直線撓み部材４
２０の一端部が補償素子に結合されている箇所まで長さｄc にわたって逆方向に
膨張する。補償素子は代表的には、パワートレイン又は直線撓み部材のいずれか
よりも大きな膨張率を有している。これは、その膨張量が、直線撓み部材を含む
駆動シャフトの膨張量とベースの膨張量の差を相殺するように寸法決めされてい
る。図示の実施形態では、説明を簡単にするために、駆動シャフトの起点をなす
ステッピングモータの面板が、位置１３８０のところでベースに固定されている
ものとする。ベースは、ピボットアームの先端部４３０からアクチュエータ駆動
シャフトの起点まで測定して距離ｄB にわたって膨張している。これらパラメー
タは、式ＩＩＩにしたがって以下の解ＥＩＩＩ−１ａに記載されている。
図である。ベース３００、パワートレイン３７６、リトロレフレクタ３５０、回
折格子３４０、ピボットアーム先端部４３０及びモータ取付けブラケット３１０
が示されている。ピボットアームの回転の中心をなす穴５３２が示されている。
図示の実施形態では、ステッピングモータの出力シャフト、回転撓み部材、円筒
形ナット及び親ねじを含む駆動シャフトは、ｄDtの長さを有している。補償素子
４１０は、親ねじのヘッドに取り付けられた駆動シャフトの端部に結合されてい
る。駆動シャフトが長さｄDtに沿って膨張すると、補償素子は、直線撓み部材４
２０の一端部が補償素子に結合されている箇所まで長さｄc にわたって逆方向に
膨張する。補償素子は代表的には、パワートレイン又は直線撓み部材のいずれか
よりも大きな膨張率を有している。これは、その膨張量が、直線撓み部材を含む
駆動シャフトの膨張量とベースの膨張量の差を相殺するように寸法決めされてい
る。図示の実施形態では、説明を簡単にするために、駆動シャフトの起点をなす
ステッピングモータの面板が、位置１３８０のところでベースに固定されている
ものとする。ベースは、ピボットアームの先端部４３０からアクチュエータ駆動
シャフトの起点まで測定して距離ｄB にわたって膨張している。これらパラメー
タは、式ＩＩＩにしたがって以下の解ＥＩＩＩ−１ａに記載されている。
【００９１】 解ＥＩＩＩ−１ａ ＋αc ｄc ＝（αdtｄdt＋αB ｄB ）−αb ｄb 本発明のこの実施形態では、パワートレインの受動的熱的補償方式は、波長選
択素子、即ちリトロレフレクタ３５０と回折格子３４０との間の安定した角度を
維持する効果を発揮する。これにより、出力波長は、出力チャンネル／周波数に
関して温度一定性を保つことになる。受動式光路長熱的補償方式とパワートレイ
ンの熱的補償法を組み合わせても、モードホッピングが実質的に減少する。当業
者には明らかなように、本発明の範囲から逸脱しないで、親ねじの役割と円筒形
ナットの役割を逆にしてもよいことは明らかである。本発明の変形実施形態では
、補償素子の長さは、複合共振器の波長を測定し、この情報を用いて補償素子の
長さを決定することにより実験的に得ることができる。
択素子、即ちリトロレフレクタ３５０と回折格子３４０との間の安定した角度を
維持する効果を発揮する。これにより、出力波長は、出力チャンネル／周波数に
関して温度一定性を保つことになる。受動式光路長熱的補償方式とパワートレイ
ンの熱的補償法を組み合わせても、モードホッピングが実質的に減少する。当業
者には明らかなように、本発明の範囲から逸脱しないで、親ねじの役割と円筒形
ナットの役割を逆にしてもよいことは明らかである。本発明の変形実施形態では
、補償素子の長さは、複合共振器の波長を測定し、この情報を用いて補償素子の
長さを決定することにより実験的に得ることができる。
【００９２】構成要素の正確な位置決め 光路長の熱的補償方式では、レーザ構成要素の正確な位置決めが必要になる。
正確な位置決めに加えて、レーザシステムの各構成要素及びこれら構成要素をベ
ースに締結するのに必要な中間要素相互間の接触線又は点を求めなければならな
い。補償素子、例えばレーザハウジングを正しく寸法決めするためには、これら
補償素子が狭く且つ明確に規定された接触線に沿ってベースに摩擦接触すること
が好ましい。この接触線から、中間補償構成要素についての長さと材質の組み合
わせを決定するのに必要な膨張及び収縮に関する計算を行うのがよい。
正確な位置決めに加えて、レーザシステムの各構成要素及びこれら構成要素をベ
ースに締結するのに必要な中間要素相互間の接触線又は点を求めなければならな
い。補償素子、例えばレーザハウジングを正しく寸法決めするためには、これら
補償素子が狭く且つ明確に規定された接触線に沿ってベースに摩擦接触すること
が好ましい。この接触線から、中間補償構成要素についての長さと材質の組み合
わせを決定するのに必要な膨張及び収縮に関する計算を行うのがよい。
【００９３】 図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の実施形態においてレーザ構成要素を互いに
対して位置決めするために用いられるパッドの等角分解図及び断面側面図をそれ
ぞれ示している。これらパッドは、光路長を熱的に安定化するようレーザ構成要
素及び中間要素を正しく寸法決めするのに必要な相対的熱膨張に関する計算の正
確さを向上させる（図１１Ａ〜図１１Ｄ及び図１２参照）。これらパッドは、取
り付けられている物体、例えばレーザ構成要素又は中間要素とベースとの接触面
積を減少させることによってこれを行う。さらに、パッドは、装置を水平にする
だけでなくこれを正確に位置決めするために３箇所の接点、又は１箇所の接点と
共に線に沿う接触状態をもたらすのに役立つ。代表的には、２又は３以上のパッ
ドが、取付け状態の物体相互間に用いられることになる。２つのパッドを用いる
場合、第１のパッド、即ち接触パッドは代表的には、膨張に関する計算を行うも
とになる狭い接触線をもたらし、第２のパッド、即ち水平調節パッドは、取り付
けられた構成要素又は中間要素を水平にするために摩擦の低い表面領域をもたら
す。接触パッドによって得られる接触線は代表的には、光路と直交することにな
る。接触パッドは代表的には、これとこれをサンドイッチしている物体との間の
摩擦接触を増強させるよう三角形又は幅の狭い矩形の横断面を有することになる
。水平調節パッドは代表的には、各側の物体が熱膨張又は熱収縮中に互いに動く
ことができるよう滑らかな表面を備えた幅の広い矩形の横断面を有することにな
る。接触パッドと水平調節パッドとの間の締結具が、荷重をそれぞれに割り当て
るよう利用されることになろう。代表的には、接触パッドとこれをサンドイッチ
している物体相互間の摩擦を増大させるために接触パッドに大きな荷重が加わる
ことになる。水平調節パッドに小さな荷重を加えることにより、各側の物体相互
間の運動が可能になる。パッドをこれと対応関係にある取り付けられた物体又は
これらパッドのうちいずれかの部分から引き離してもよい。これら接触パッドが
用いられない場合、レーザ構成要素又は中間要素をベースに結合するのに用いら
れる締結具の中心線から熱膨張に関する計算が行われることになる。この後者の
技術は、例えば締結具と取り付けられた物体の貫通穴及びねじ穴との間に勾配が
あるので接触パッドによって得られる精度を損なう場合がある。
対して位置決めするために用いられるパッドの等角分解図及び断面側面図をそれ
ぞれ示している。これらパッドは、光路長を熱的に安定化するようレーザ構成要
素及び中間要素を正しく寸法決めするのに必要な相対的熱膨張に関する計算の正
確さを向上させる（図１１Ａ〜図１１Ｄ及び図１２参照）。これらパッドは、取
り付けられている物体、例えばレーザ構成要素又は中間要素とベースとの接触面
積を減少させることによってこれを行う。さらに、パッドは、装置を水平にする
だけでなくこれを正確に位置決めするために３箇所の接点、又は１箇所の接点と
共に線に沿う接触状態をもたらすのに役立つ。代表的には、２又は３以上のパッ
ドが、取付け状態の物体相互間に用いられることになる。２つのパッドを用いる
場合、第１のパッド、即ち接触パッドは代表的には、膨張に関する計算を行うも
とになる狭い接触線をもたらし、第２のパッド、即ち水平調節パッドは、取り付
けられた構成要素又は中間要素を水平にするために摩擦の低い表面領域をもたら
す。接触パッドによって得られる接触線は代表的には、光路と直交することにな
る。接触パッドは代表的には、これとこれをサンドイッチしている物体との間の
摩擦接触を増強させるよう三角形又は幅の狭い矩形の横断面を有することになる
。水平調節パッドは代表的には、各側の物体が熱膨張又は熱収縮中に互いに動く
ことができるよう滑らかな表面を備えた幅の広い矩形の横断面を有することにな
る。接触パッドと水平調節パッドとの間の締結具が、荷重をそれぞれに割り当て
るよう利用されることになろう。代表的には、接触パッドとこれをサンドイッチ
している物体相互間の摩擦を増大させるために接触パッドに大きな荷重が加わる
ことになる。水平調節パッドに小さな荷重を加えることにより、各側の物体相互
間の運動が可能になる。パッドをこれと対応関係にある取り付けられた物体又は
これらパッドのうちいずれかの部分から引き離してもよい。これら接触パッドが
用いられない場合、レーザ構成要素又は中間要素をベースに結合するのに用いら
れる締結具の中心線から熱膨張に関する計算が行われることになる。この後者の
技術は、例えば締結具と取り付けられた物体の貫通穴及びねじ穴との間に勾配が
あるので接触パッドによって得られる精度を損なう場合がある。
【００９４】 図１４Ａでは、レーザハウジング３３０をベース３００に取り付けるための３
つのパッドを利用した締結システムが示されている。２つの接触パッド１４００
，１４０２及び１つの水平調節パッド１４０４が設けられている。ベース内には
、レーザハウジング３３０、回折格子マウンゴ３４２及び光ファイバーマウント
３０２をベースにそれぞれ締結するための締結穴５０４，５１０，５２０がそれ
ぞれ設けられている（図３〜図５参照）。パッド１４００〜１４０４は、ベース
３００とレーザハウジング３３０との間に配置されている。２つの接触パッド１
４００，１４０２は、光路に全体として直交した接触線１２００に沿って互いに
整列している。これら２つのパッドは、光路長の熱に関する構成を計算するもと
になるハウジングとの摩擦接触をもたらす。残りの水平調節パッド１４０４は、
軸線１４１０上に配置されていて、ハウジングを水平にするのに役立ち、ハウジ
ングがこのパッドに対して摺動自在に位置決めされるようハウジングと十分に軽
い接触関係をなしている。レーザハウジング３３０は、ベース３００内に設けら
れた中心線１２０４を備えた穴５０４と螺合する締結具５００，５０２によって
パッドと接触状態になる。
つのパッドを利用した締結システムが示されている。２つの接触パッド１４００
，１４０２及び１つの水平調節パッド１４０４が設けられている。ベース内には
、レーザハウジング３３０、回折格子マウンゴ３４２及び光ファイバーマウント
３０２をベースにそれぞれ締結するための締結穴５０４，５１０，５２０がそれ
ぞれ設けられている（図３〜図５参照）。パッド１４００〜１４０４は、ベース
３００とレーザハウジング３３０との間に配置されている。２つの接触パッド１
４００，１４０２は、光路に全体として直交した接触線１２００に沿って互いに
整列している。これら２つのパッドは、光路長の熱に関する構成を計算するもと
になるハウジングとの摩擦接触をもたらす。残りの水平調節パッド１４０４は、
軸線１４１０上に配置されていて、ハウジングを水平にするのに役立ち、ハウジ
ングがこのパッドに対して摺動自在に位置決めされるようハウジングと十分に軽
い接触関係をなしている。レーザハウジング３３０は、ベース３００内に設けら
れた中心線１２０４を備えた穴５０４と螺合する締結具５００，５０２によって
パッドと接触状態になる。
【００９５】 図１４Ｂは、ベース３００及びレーザハウジング３３０の断面側面図である。
ハウジングは、接触パッド１４０２と水平調節パッド１４０４の両方に接触した
状態で示されている。締結具５００が、接触パッド１４０２から距離ｄ1 のとこ
ろに位置すると共に水平調節パッド１４０４から距離ｄ2 のところに位置した状
態で示されている。レーザハウジングと接触パッドとの間の接触力は、Ｆ×ｄ2
／（ｄ1 ＋ｄ2 ）であり、ここで「Ｆ」は、締結力である。ｄ1 が減少すると、
水平調節パッドに加わる力、即ち、Ｆ×ｄ1 ／（ｄ1 ＋ｄ2 ）もまた減少する。
接触パッド１４０２とレーザダイオード３３２の後面３３４との間隔ｌcd（図３
参照）は、レーザハウジング材料の熱膨張率との組合せで選択され、それにより
、波長可変レーザの他の構成要素及び補償素子との組合せにより図１１Ａ，図１
１Ｂ及び図１２と関連して上述したような熱的に安定した光路長をもたらす。本
発明の変形実施形態では、接触パッドは、締結されている要素のうちいずれか一
方と一体であってもよく、これらの間に締結してもよい。接触パッドは、様々な
横断面プロフィールを有していてもよく、接触パッドは代表的には、締結されて
いる物体の相対運動を素子するために幅の狭い高い摩擦力のプロフィールを有す
る。これとは対照的に、水平調節パッドは代表的には、締結されている物体相互
間の摩擦を最小限に押さえると共にこれらの相対的な膨張を可能にするよう平ら
な表面を有している。
ハウジングは、接触パッド１４０２と水平調節パッド１４０４の両方に接触した
状態で示されている。締結具５００が、接触パッド１４０２から距離ｄ1 のとこ
ろに位置すると共に水平調節パッド１４０４から距離ｄ2 のところに位置した状
態で示されている。レーザハウジングと接触パッドとの間の接触力は、Ｆ×ｄ2
／（ｄ1 ＋ｄ2 ）であり、ここで「Ｆ」は、締結力である。ｄ1 が減少すると、
水平調節パッドに加わる力、即ち、Ｆ×ｄ1 ／（ｄ1 ＋ｄ2 ）もまた減少する。
接触パッド１４０２とレーザダイオード３３２の後面３３４との間隔ｌcd（図３
参照）は、レーザハウジング材料の熱膨張率との組合せで選択され、それにより
、波長可変レーザの他の構成要素及び補償素子との組合せにより図１１Ａ，図１
１Ｂ及び図１２と関連して上述したような熱的に安定した光路長をもたらす。本
発明の変形実施形態では、接触パッドは、締結されている要素のうちいずれか一
方と一体であってもよく、これらの間に締結してもよい。接触パッドは、様々な
横断面プロフィールを有していてもよく、接触パッドは代表的には、締結されて
いる物体の相対運動を素子するために幅の狭い高い摩擦力のプロフィールを有す
る。これとは対照的に、水平調節パッドは代表的には、締結されている物体相互
間の摩擦を最小限に押さえると共にこれらの相対的な膨張を可能にするよう平ら
な表面を有している。
【００９６】積極的な熱的補償 本発明の実施形態では、積極的な熱的安定化を、単独で、または上述の受動的
方式と組み合わせて用いて波長安定性を維持すると共にモードホッピングを回避
することができる。積極的な熱的補償は、波長可変レーザ構成要素を一定温度に
維持することにより温度に関連した波長の変化及びモードホッピングを回避する
。温度／エネルギモニターからのフィードバックに応答してエネルギを共振器に
積極的に加えたり或いはこれから取り除くことにより、比較的一定の熱的状態を
波長可変レーザについて保つことができる。この方法では、加熱器及び冷却器だ
けでなくクローズドループフィードバックセンサ及び回路が必要になる。本発明
の変形実施形態では、積極的な熱的安定化を得るための安価な方法を実施できる
。この方法では、その代わりに、レーザに対する外部からの環境上の影響を減少
させるよう周囲条件よりも著しく高い又は低い温度を波長可変レーザ内に維持す
ることを利用する積極的なフィードバックは行われない。追加の構成要素、例え
ば加熱器／冷凍機を用いないようにするためには、システム内の既存の構成要素
を所要のエネルギ入力をもたらすことができる場所に利用することが有利である
。アクチュエータはかかる潜在的可能性を持っている。例えば、ステッピングモ
ータでは、エネルギは、波長選択素子を一出力波長から別の出力波長に動かす際
に消費される。一定の出力レベルを任意の極性で又は架空の極性で出力するよう
ステッピングモータの制御装置を設計することにより、波長可変レーザの全体的
な温度変化を比較的一定運動に維持することができる。
方式と組み合わせて用いて波長安定性を維持すると共にモードホッピングを回避
することができる。積極的な熱的補償は、波長可変レーザ構成要素を一定温度に
維持することにより温度に関連した波長の変化及びモードホッピングを回避する
。温度／エネルギモニターからのフィードバックに応答してエネルギを共振器に
積極的に加えたり或いはこれから取り除くことにより、比較的一定の熱的状態を
波長可変レーザについて保つことができる。この方法では、加熱器及び冷却器だ
けでなくクローズドループフィードバックセンサ及び回路が必要になる。本発明
の変形実施形態では、積極的な熱的安定化を得るための安価な方法を実施できる
。この方法では、その代わりに、レーザに対する外部からの環境上の影響を減少
させるよう周囲条件よりも著しく高い又は低い温度を波長可変レーザ内に維持す
ることを利用する積極的なフィードバックは行われない。追加の構成要素、例え
ば加熱器／冷凍機を用いないようにするためには、システム内の既存の構成要素
を所要のエネルギ入力をもたらすことができる場所に利用することが有利である
。アクチュエータはかかる潜在的可能性を持っている。例えば、ステッピングモ
ータでは、エネルギは、波長選択素子を一出力波長から別の出力波長に動かす際
に消費される。一定の出力レベルを任意の極性で又は架空の極性で出力するよう
ステッピングモータの制御装置を設計することにより、波長可変レーザの全体的
な温度変化を比較的一定運動に維持することができる。
【００９７】 図１５は、図２と関連して上述した変調回路２２２の実施形態の詳細回路図で
ある。この回路は、次の図１６に示しているように、光ネットワーク（図１参照
）と関連した種々の光学素子を検査するのに適した或る範囲のアナログ及びディ
ジタル変調を可能にする。この回路は、比較的高い周波数のオープンループ切換
え式閾電圧源１５１０及びレーザ出力分流器と組み合わせてディジタル変調信号
を光学信号発生器の選択されたピークレーザ出力上に投入するよう動作し、安定
したレーザ出力を維持する比較的低い周波数のフィードバックループを構成する
。変調回路は、固定出力電流／電圧を発生する目標値モジュール、目標値モジュ
ールの出力をフィードバックモジュール１５２０の入力に切換え自在に接続する
第１の変調モジュール１５１０及びレーザダイオード／利得媒質１５８４を電流
源１５６６及び制御ユニットに切換え自在に接続する第２の変調モジュール１５
８０を有している。レーザダイオード／利得媒質１５８４は、波長可変レーザ、
例えば図２の利得媒質２２４又は図４のレーザダイオード３３２の一部である。
ある。この回路は、次の図１６に示しているように、光ネットワーク（図１参照
）と関連した種々の光学素子を検査するのに適した或る範囲のアナログ及びディ
ジタル変調を可能にする。この回路は、比較的高い周波数のオープンループ切換
え式閾電圧源１５１０及びレーザ出力分流器と組み合わせてディジタル変調信号
を光学信号発生器の選択されたピークレーザ出力上に投入するよう動作し、安定
したレーザ出力を維持する比較的低い周波数のフィードバックループを構成する
。変調回路は、固定出力電流／電圧を発生する目標値モジュール、目標値モジュ
ールの出力をフィードバックモジュール１５２０の入力に切換え自在に接続する
第１の変調モジュール１５１０及びレーザダイオード／利得媒質１５８４を電流
源１５６６及び制御ユニットに切換え自在に接続する第２の変調モジュール１５
８０を有している。レーザダイオード／利得媒質１５８４は、波長可変レーザ、
例えば図２の利得媒質２２４又は図４のレーザダイオード３３２の一部である。
【００９８】 図示の実施形態では、目標値モジュールは、アナログ−ディジタル変換器１５
０２及び電圧制御電流源１５０４を有している。アナログ−ディジタル変換器１
５０２は、電圧制御電流源１５０４を、第１の変調モジュール１５１０への入力
としての特定の出力電流／電圧まで駆動する。
０２及び電圧制御電流源１５０４を有している。アナログ−ディジタル変換器１
５０２は、電圧制御電流源１５０４を、第１の変調モジュール１５１０への入力
としての特定の出力電流／電圧まで駆動する。
【００９９】 第１の変調モジュール１５１０は、トランジスタスイッチ１５１２、プルダウ
ン抵抗器１５１４及び抵抗器ブリッジ回路１５１６〜１５１８を有している。第
１の位置では、スイッチ１５１２は、入力を目標値モジュールからプルダウン抵
抗器１５１４に結合し、このプルダウン抵抗器は、アースに接続されている。第
２の位置では、スイッチ１５１２は、目標値モジュールの出力を抵抗器１５１６
，１５１８相互間に形成されたノードに結合する。これにより、抵抗器ブリッジ
回路のノードのところの電圧が上下する。抵抗器ブリッジ回路は、一端が、第１
の目標値モジュール１５１０内のアースに接続され、別の端部が低周波数フィー
ドバックモジュール１５２０の入力となっている。
ン抵抗器１５１４及び抵抗器ブリッジ回路１５１６〜１５１８を有している。第
１の位置では、スイッチ１５１２は、入力を目標値モジュールからプルダウン抵
抗器１５１４に結合し、このプルダウン抵抗器は、アースに接続されている。第
２の位置では、スイッチ１５１２は、目標値モジュールの出力を抵抗器１５１６
，１５１８相互間に形成されたノードに結合する。これにより、抵抗器ブリッジ
回路のノードのところの電圧が上下する。抵抗器ブリッジ回路は、一端が、第１
の目標値モジュール１５１０内のアースに接続され、別の端部が低周波数フィー
ドバックモジュール１５２０の入力となっている。
【０１００】 低周波数フィードバックモジュールは、レーザダイオード１５８４及び第１の
変調モジュール１５１０から入力を受け取り、出力をアナログ変調器１５６２及
びこれが取り付けられている電圧制御電流源１５６６に与える。フィードバック
モジュールは、ビームスプリッタ１５４４、光検出器１５４２、加算器及び積分
器を有している。図示の実施形態では、加算器は、負の入力及び出力との間にブ
リッジング抵抗器を備えたオペアンプ１５２４である。オペアンプの正の出力は
、抵抗器１５２２を介してアースに接続されている。オペアンプの負の入力は、
第１の目標値モジュール１５１０の一部をなす出力抵抗器１５１８に接続される
と共に中間抵抗器１５４０を介して光検出器１５４２に接続されている。かくし
て、負の入力では、オペアンプは、第１の変調モジュールによって得られた電流
と光検出器１５４２によって引き出された電流を加算する。加算器の出力は、抵
抗器１５２８を介して積分器の入力に結合されている。積分器は、オペアンプ１
５３２、ブリッジングキャパシタ１５３４及び抵抗器１５３６を有し、これらは
、オペアンプの負の入力と出力との間に結合されている。オペアンプの正の入力
は、抵抗器１５３０を介してアースに接続されている。出力では、積分器は、ア
ナログ変調器１５６２を介して電圧制御電流源１５６６に結合している。フィー
ドバックループ内において、ビームスプリッタ１５４４は、レーザダイオード１
５８４によって生じた出力ビーム１５４６を入力として受け取る。このビームは
、出力部分１５４８とフィードバック部分１５５０に分割される。フィードバッ
ク部分１５５０は、光検出器１５４２を駆動する。システムが平行状態にあると
き、平衡状態にあるとき、ホトダイオード１５４２によって引き出された電流の
量は、オペアンプ１５２４の負の入力のところで第１の変調モジュール１５１０
によって得られた電流と等しい。この定常状態では、電流源１５６６によって得
られた電流の量は、目標値モジュール１５００の出力レベルによって定められた
出力レベルでレーザダイオード１５８４を駆動するのに必要な電流の量であろう
。目標値モジュールの変動の結果として、幾分かの電流が電流検出器１５６６に
よって検出されることになろう。
変調モジュール１５１０から入力を受け取り、出力をアナログ変調器１５６２及
びこれが取り付けられている電圧制御電流源１５６６に与える。フィードバック
モジュールは、ビームスプリッタ１５４４、光検出器１５４２、加算器及び積分
器を有している。図示の実施形態では、加算器は、負の入力及び出力との間にブ
リッジング抵抗器を備えたオペアンプ１５２４である。オペアンプの正の出力は
、抵抗器１５２２を介してアースに接続されている。オペアンプの負の入力は、
第１の目標値モジュール１５１０の一部をなす出力抵抗器１５１８に接続される
と共に中間抵抗器１５４０を介して光検出器１５４２に接続されている。かくし
て、負の入力では、オペアンプは、第１の変調モジュールによって得られた電流
と光検出器１５４２によって引き出された電流を加算する。加算器の出力は、抵
抗器１５２８を介して積分器の入力に結合されている。積分器は、オペアンプ１
５３２、ブリッジングキャパシタ１５３４及び抵抗器１５３６を有し、これらは
、オペアンプの負の入力と出力との間に結合されている。オペアンプの正の入力
は、抵抗器１５３０を介してアースに接続されている。出力では、積分器は、ア
ナログ変調器１５６２を介して電圧制御電流源１５６６に結合している。フィー
ドバックループ内において、ビームスプリッタ１５４４は、レーザダイオード１
５８４によって生じた出力ビーム１５４６を入力として受け取る。このビームは
、出力部分１５４８とフィードバック部分１５５０に分割される。フィードバッ
ク部分１５５０は、光検出器１５４２を駆動する。システムが平行状態にあると
き、平衡状態にあるとき、ホトダイオード１５４２によって引き出された電流の
量は、オペアンプ１５２４の負の入力のところで第１の変調モジュール１５１０
によって得られた電流と等しい。この定常状態では、電流源１５６６によって得
られた電流の量は、目標値モジュール１５００の出力レベルによって定められた
出力レベルでレーザダイオード１５８４を駆動するのに必要な電流の量であろう
。目標値モジュールの変動の結果として、幾分かの電流が電流検出器１５６６に
よって検出されることになろう。
【０１０１】 レーザダイオード１５８４は、第２の変調モジュール１５８０に結合されてい
る。第２の変調モジュールは、スイッチ１５８２及びプルアップ抵抗器１５８６
を有している。スイッチは、レーザダイオード１５８４又はプルアップ抵抗器１
５８６を切り換え自在に電流源１５６６に結合し、この電流源は、抵抗器１５６
４を介してアースに接続されている。電流検出器１５６８は、レーザダイオード
１５８４を通る電流をモニターする。
る。第２の変調モジュールは、スイッチ１５８２及びプルアップ抵抗器１５８６
を有している。スイッチは、レーザダイオード１５８４又はプルアップ抵抗器１
５８６を切り換え自在に電流源１５６６に結合し、この電流源は、抵抗器１５６
４を介してアースに接続されている。電流検出器１５６８は、レーザダイオード
１５８４を通る電流をモニターする。
【０１０２】 制御モジュールは、目標値モジュール１５００、具体的にはこの中に設けられ
ているアナログ−ディジタル変換器１５０２に制御入力を与える。制御モジュー
ルはまた、制御入力を第１及び第２の変調モジュール内のそれぞれのスイッチ１
５１２、１５８２の両方に与える。さらに、制御モジュールは、アナログ変調器
１５６２への入力を生じさせる。制御モジュールは、電流検出器１５６８からの
入力を受け取る。制御モジュール１５６０は、システムバス１２１６を介してプ
ロセッサ２０６（図２参照）に結合されている。
ているアナログ−ディジタル変換器１５０２に制御入力を与える。制御モジュー
ルはまた、制御入力を第１及び第２の変調モジュール内のそれぞれのスイッチ１
５１２、１５８２の両方に与える。さらに、制御モジュールは、アナログ変調器
１５６２への入力を生じさせる。制御モジュールは、電流検出器１５６８からの
入力を受け取る。制御モジュール１５６０は、システムバス１２１６を介してプ
ロセッサ２０６（図２参照）に結合されている。
【０１０３】 動作原理を説明すると、ユーザは、光学信号発生器についての出力チャンネル
／波長を選択し、この光学信号発生器は、上述したように且つ以下の図１９に示
すようにアクチュエータとパワートレインから成る組立体、ルックアップテーブ
ル及びプロセッサを介してその波長に同調される。次に、特定の出力レベル、デ
ィジタル変調周波数、及びデューティサイクルを選択する。出力の選択に応答し
て、制御モジュール１５６０は、目標値モジュール内のアナログ−ディジタル変
換器１５０２に信号を出し、その結果、適当な電流が電流源１５０４によって第
１の変調モジュール１５１０に送られることになる。次に、ユーザによって選択
された変調周波数及びデューティサイクルに応答して、制御ユニット１５６０は
、信号を発生し、かかる信号により、第１及び第２の変調モジュール内のスイッ
チ１５１２，１５８２は、制御モジュールからの入力に比例した速度及びデュー
ティサイクルで極相互間で切り換わる。スイッチ１５１２〜１５８２は、第１の
位置では、スイッチ１５１２が目標値モジュールの出力を抵抗器１５１４を介し
てアースに分流し、スイッチ１５８２が第１の位置においてプルアップレジスタ
１５８６を電流源１５６６に接続するよう実質的に同期して動作が行われる。か
くして、第１の位置では、第１の変調モジュールからフィードバックユニット１
５２０への入力は生じず、レーザ１５８４には電流が送られない。第２の位置で
は、スイッチ１５１２は、目標値モジュールの出力を抵抗器ブリッジ回路１５１
６〜１５１８に結合し、かかる抵抗器ブリッジ回路は、フィードバックモジュー
ル１５２０、具体的にはその加算器に制御入力を与える。第２の位置では、スイ
ッチ１５８２は、レーザダイオード１５８４を電流源１５６６に結合する。スイ
ッチ１５１２，１５８２が実質的に同期して動作するので、比較的低周波数フィ
ードバック回路１５２０がディジタル変調に携わる必要はなく、その代わり、ス
イッチ１５１２〜１５８２によって実現できる任意の範囲のデューティサイクル
及び変調周波数にわたって維持できる比較的一定のピーク出力状態を探し求める
。
／波長を選択し、この光学信号発生器は、上述したように且つ以下の図１９に示
すようにアクチュエータとパワートレインから成る組立体、ルックアップテーブ
ル及びプロセッサを介してその波長に同調される。次に、特定の出力レベル、デ
ィジタル変調周波数、及びデューティサイクルを選択する。出力の選択に応答し
て、制御モジュール１５６０は、目標値モジュール内のアナログ−ディジタル変
換器１５０２に信号を出し、その結果、適当な電流が電流源１５０４によって第
１の変調モジュール１５１０に送られることになる。次に、ユーザによって選択
された変調周波数及びデューティサイクルに応答して、制御ユニット１５６０は
、信号を発生し、かかる信号により、第１及び第２の変調モジュール内のスイッ
チ１５１２，１５８２は、制御モジュールからの入力に比例した速度及びデュー
ティサイクルで極相互間で切り換わる。スイッチ１５１２〜１５８２は、第１の
位置では、スイッチ１５１２が目標値モジュールの出力を抵抗器１５１４を介し
てアースに分流し、スイッチ１５８２が第１の位置においてプルアップレジスタ
１５８６を電流源１５６６に接続するよう実質的に同期して動作が行われる。か
くして、第１の位置では、第１の変調モジュールからフィードバックユニット１
５２０への入力は生じず、レーザ１５８４には電流が送られない。第２の位置で
は、スイッチ１５１２は、目標値モジュールの出力を抵抗器ブリッジ回路１５１
６〜１５１８に結合し、かかる抵抗器ブリッジ回路は、フィードバックモジュー
ル１５２０、具体的にはその加算器に制御入力を与える。第２の位置では、スイ
ッチ１５８２は、レーザダイオード１５８４を電流源１５６６に結合する。スイ
ッチ１５１２，１５８２が実質的に同期して動作するので、比較的低周波数フィ
ードバック回路１５２０がディジタル変調に携わる必要はなく、その代わり、ス
イッチ１５１２〜１５８２によって実現できる任意の範囲のデューティサイクル
及び変調周波数にわたって維持できる比較的一定のピーク出力状態を探し求める
。
【０１０４】 変調回路２２２のもう１つの特徴は、アナログ変調機能が得られるということ
である。一定のＤＣ電力レベル又はディジタル変調中、制御モジュール１５６０
は、アナログ入力をアナログ変調器１５６２に与えることができる。本発明の実
施形態では、アナログ変調器１５６２は、積分器の出力を電圧制御電流源に接続
するラインに電流を加えたりこれから取り除くプルタウン抵抗器である。変調回
路のもう１つの特徴は、検出器１５６８によって過負荷電流保護が得られるとい
うことにある。検出器１５６８は、レーザダイオード１５８４を通る電流に比例
する信号を出力する。信号は、制御モジュール１５６０に与えられ、この制御モ
ジュールは、これが結合されているプロセッサ２０６と連携して、スイッチ１５
８２が過負荷状態が検出された時にレーザダイオード１５８４を電流源１５６６
から切り離すようにする。
である。一定のＤＣ電力レベル又はディジタル変調中、制御モジュール１５６０
は、アナログ入力をアナログ変調器１５６２に与えることができる。本発明の実
施形態では、アナログ変調器１５６２は、積分器の出力を電圧制御電流源に接続
するラインに電流を加えたりこれから取り除くプルタウン抵抗器である。変調回
路のもう１つの特徴は、検出器１５６８によって過負荷電流保護が得られるとい
うことにある。検出器１５６８は、レーザダイオード１５８４を通る電流に比例
する信号を出力する。信号は、制御モジュール１５６０に与えられ、この制御モ
ジュールは、これが結合されているプロセッサ２０６と連携して、スイッチ１５
８２が過負荷状態が検出された時にレーザダイオード１５８４を電流源１５６６
から切り離すようにする。
【０１０５】 図１５に示す変調回路は、本発明の範囲から逸脱しないで数多くのレーザに同
じ作用効果をもって利用でき、かかるレーザとしては、ＤＦＢレーザ、ＹＡＧレ
ーザ、ガスレーザ、波長可変半導体レーザ、ＤＢＲレーザ等が挙げられる。事実
、変調回路を、出力ビームの強度の変調を達成できる任意のレーザで用いること
ができる。
じ作用効果をもって利用でき、かかるレーザとしては、ＤＦＢレーザ、ＹＡＧレ
ーザ、ガスレーザ、波長可変半導体レーザ、ＤＢＲレーザ等が挙げられる。事実
、変調回路を、出力ビームの強度の変調を達成できる任意のレーザで用いること
ができる。
【０１０６】 図１６は、変調回路２２２（図２及び図１５参照）の制御のもとで光学信号発
生器２５０（図２参照）によって生じさせることができる種々の光出力信号プロ
フィールのうち幾つかを示すグラフ図である。レーザ出力ビームを、或る範囲の
デューティサイクル、周波数及び出力レベルにわたって変調させることができる
。信号シーケンス１６００〜１６０４が示されている。信号シーケンス１６００
では、目標値モジュール１５００（図１５参照）は、一定の出力電流／電圧を生
じさせ、第１及び第２の変調モジュールは、一定周波数及び出力レベルＰ1 で或
る範囲のデューティサイクルにわたりフィードバック回路１５２０への目標値モ
ジュール及びレーザダイオードの結合と切り離しを交互に行う。信号シーケンス
１６０２では、目標値モジュール１５００（図１５参照）は、第２の出力レベル
Ｐ2 を生じさせ、第１及び第２の変調モジュールは、一定のデューティサイクル
である範囲の周波数にわたってレーザダイオード及び目標値モジュールとフィー
ドバック回路との結合及び切離しを行う。信号シーケンス１６０４では、第１及
び第２の変調モジュールの周波数とデューティサイクルの両方は固定され、目標
値モジュール１５００は、第３の出力レベルＰ3 で電流源１５６６（図１５参照
）を駆動するのに十分な電圧／電流を送り出す。信号シーケンス１６０８では、
一定のデューティサイクル及び周波数が、制御モジュールによって第１及び第２
の変調モジュール１５１０〜１５８０（図１５参照）に与えられ、目標値モジュ
ール１５００は、第１の出力レベルから第３の出力レベルに変化する。拡大した
状態の信号図１６２０は、アナログ変調器１５６２が制御装置１５６０（図１５
参照）の制御の下で電流源１５６６を変調することによりアナログ信号を出力ビ
ーム１５４８上に注入する信号シーケンス１６０４の一部を示している。このア
ナログシーケンスは、レーザダイオード１５８４が電流源１５６６に結合される
のは信号シーケンスのその部分の間だけなので、正の方向に向かうディジタル変
調シーケンス上でのみ行われる。
生器２５０（図２参照）によって生じさせることができる種々の光出力信号プロ
フィールのうち幾つかを示すグラフ図である。レーザ出力ビームを、或る範囲の
デューティサイクル、周波数及び出力レベルにわたって変調させることができる
。信号シーケンス１６００〜１６０４が示されている。信号シーケンス１６００
では、目標値モジュール１５００（図１５参照）は、一定の出力電流／電圧を生
じさせ、第１及び第２の変調モジュールは、一定周波数及び出力レベルＰ1 で或
る範囲のデューティサイクルにわたりフィードバック回路１５２０への目標値モ
ジュール及びレーザダイオードの結合と切り離しを交互に行う。信号シーケンス
１６０２では、目標値モジュール１５００（図１５参照）は、第２の出力レベル
Ｐ2 を生じさせ、第１及び第２の変調モジュールは、一定のデューティサイクル
である範囲の周波数にわたってレーザダイオード及び目標値モジュールとフィー
ドバック回路との結合及び切離しを行う。信号シーケンス１６０４では、第１及
び第２の変調モジュールの周波数とデューティサイクルの両方は固定され、目標
値モジュール１５００は、第３の出力レベルＰ3 で電流源１５６６（図１５参照
）を駆動するのに十分な電圧／電流を送り出す。信号シーケンス１６０８では、
一定のデューティサイクル及び周波数が、制御モジュールによって第１及び第２
の変調モジュール１５１０〜１５８０（図１５参照）に与えられ、目標値モジュ
ール１５００は、第１の出力レベルから第３の出力レベルに変化する。拡大した
状態の信号図１６２０は、アナログ変調器１５６２が制御装置１５６０（図１５
参照）の制御の下で電流源１５６６を変調することによりアナログ信号を出力ビ
ーム１５４８上に注入する信号シーケンス１６０４の一部を示している。このア
ナログシーケンスは、レーザダイオード１５８４が電流源１５６６に結合される
のは信号シーケンスのその部分の間だけなので、正の方向に向かうディジタル変
調シーケンス上でのみ行われる。
【０１０７】 図１７は、信号発生器２５０（図２参照）のオープンループ動作中に利用され
るルックアップテーブル２１２と関連したデータ構造の実施形態を示している。
オープンループ動作中、プロセッサ２０６（図２参照）は、プロセス（図１９参
照）を実行することによりユーザによる特定の出力波長の選択に応答し、このプ
ロセスをルックアップテーブルと連携させると、その結果、適当な駆動信号がア
クチュエータ（図２参照）に送られてレーザが選択された波長で出力ビームを放
出するようになる。データベース２１２は、多数の波長の記録からなり、これら
記録の各々は、波長欄１７０４及び駆動信号／パルス欄１７０２を含む。波長記
録のうち第１のもの、即ち基準記録は、これがその次に行われる計算の開始点で
あることを指示するフラグ１７００を更に有している。本発明の実施形態では、
このフラグは、ビギニングオブファイル（ＢＯＦ）又はエンドオブファイル（Ｅ
ＯＦ）標識又はルックアップテーブル２１２が格納されたデータベース内の特定
の開始アドレスである。図示の実施形態では、第１の記録は、パルスカウントに
ついては「０」のエントリ及び１５２５nmの波長を有している。第２の記録は、
パルスカウントが４、波長が１５２５．５nmである。第３の記録は、パルスカウ
ントが８、波長が１５２６nmである。図示の実施形態では、パルスは、アクチュ
エータを基準波長からパルスの累積数と関連した波長まで移動させるのに必要な
全累積パルスである。以下のプロセスの流れを示す図１８は、ルックアップテー
ブルの作成と関連したプロセスを示している。
るルックアップテーブル２１２と関連したデータ構造の実施形態を示している。
オープンループ動作中、プロセッサ２０６（図２参照）は、プロセス（図１９参
照）を実行することによりユーザによる特定の出力波長の選択に応答し、このプ
ロセスをルックアップテーブルと連携させると、その結果、適当な駆動信号がア
クチュエータ（図２参照）に送られてレーザが選択された波長で出力ビームを放
出するようになる。データベース２１２は、多数の波長の記録からなり、これら
記録の各々は、波長欄１７０４及び駆動信号／パルス欄１７０２を含む。波長記
録のうち第１のもの、即ち基準記録は、これがその次に行われる計算の開始点で
あることを指示するフラグ１７００を更に有している。本発明の実施形態では、
このフラグは、ビギニングオブファイル（ＢＯＦ）又はエンドオブファイル（Ｅ
ＯＦ）標識又はルックアップテーブル２１２が格納されたデータベース内の特定
の開始アドレスである。図示の実施形態では、第１の記録は、パルスカウントに
ついては「０」のエントリ及び１５２５nmの波長を有している。第２の記録は、
パルスカウントが４、波長が１５２５．５nmである。第３の記録は、パルスカウ
ントが８、波長が１５２６nmである。図示の実施形態では、パルスは、アクチュ
エータを基準波長からパルスの累積数と関連した波長まで移動させるのに必要な
全累積パルスである。以下のプロセスの流れを示す図１８は、ルックアップテー
ブルの作成と関連したプロセスを示している。
【０１０８】 図１８は、ルックアップテーブル２１２（図１０参照）の作成と関連したプロ
セスを示すプロセスの流れ図である。プロセスは、開始ブロック１８００で始ま
り、この開始ブロックでは、信号発生器２５０を駆動すると共に波長計１１０か
らの出力波長を測定し、その波長をルックアップテーブルに記憶させるシステム
の動作が開始される。次に、制御はプロセス１８０２に進む。プロセス１８０２
では、アクチュエータ２３０は開始位置から徐々に掃引され、ついには以下の決
定段階１８０４において、信号が基準状態に到達したことを示す信号を第１の開
始条件センサから受け取る。本発明の実施形態では、このセンサ、例えばセンサ
３９０及び（又は）３９２（図３〜図９参照）は、ピボットアームについての開
始／基準位置に到達したことを示す。制御は次にプロセス１８２０に進む。
セスを示すプロセスの流れ図である。プロセスは、開始ブロック１８００で始ま
り、この開始ブロックでは、信号発生器２５０を駆動すると共に波長計１１０か
らの出力波長を測定し、その波長をルックアップテーブルに記憶させるシステム
の動作が開始される。次に、制御はプロセス１８０２に進む。プロセス１８０２
では、アクチュエータ２３０は開始位置から徐々に掃引され、ついには以下の決
定段階１８０４において、信号が基準状態に到達したことを示す信号を第１の開
始条件センサから受け取る。本発明の実施形態では、このセンサ、例えばセンサ
３９０及び（又は）３９２（図３〜図９参照）は、ピボットアームについての開
始／基準位置に到達したことを示す。制御は次にプロセス１８２０に進む。
【０１０９】 直線及び回転兼用センサ、例えば図９に示すセンサを具体化した本発明の実施
形態では、制御は、第２のセンサによる基準状態の決定につき決定プロセス１８
０４からプロセス１８０６〜１８１２に交互に進む場合がある。プロセス１８０
６では、適当な起動パルスをアクチュエータに送ることにより駆動システムから
バックラッシを除く。次に、制御はプロセス１８１０に進められ、アクチュエー
タが付勢される。次に制御は決定プロセス１８１２に進められ、ここで第２のセ
ンサ、例えばセンサ３９２（図３参照）が基準位置に到達したことをいつ指示す
るかについての決定がなされる。この決定がなされると、制御はプロセス１８２
０に進められる。
形態では、制御は、第２のセンサによる基準状態の決定につき決定プロセス１８
０４からプロセス１８０６〜１８１２に交互に進む場合がある。プロセス１８０
６では、適当な起動パルスをアクチュエータに送ることにより駆動システムから
バックラッシを除く。次に、制御はプロセス１８１０に進められ、アクチュエー
タが付勢される。次に制御は決定プロセス１８１２に進められ、ここで第２のセ
ンサ、例えばセンサ３９２（図３参照）が基準位置に到達したことをいつ指示す
るかについての決定がなされる。この決定がなされると、制御はプロセス１８２
０に進められる。
【０１１０】 プロセス１８２０では、基準位置における出力波長の測定値が、波長計１００
０（図１０参照）から得られる。次に、制御はプロセス１８２２に進められる。
プロセス１８２２では、波長測定値を、例えばパルスカウントが０の基準位置と
関連した駆動信号シーケンス／量と共にデータベース内の第１の記録部に記憶さ
せる。次に、制御はプロセス１８２４に進められる。プロセス１８２４では、プ
ロセッサ２０６（図１０参照）又はその均等手段は、起動信号の一定のシーケン
ス／タイプ／数をアクチュエータ２３０に送り、その結果、次の波長レベルへの
レーザの同調が行われることになる。制御は次に、プロセス１８２６に進められ
る。プロセス１８２６では、プロセス１８２４で生じたパルスを先の量に追加し
て累積パルスカウントを生じさせる。次に、制御はプロセス１８２８に進められ
る。プロセス１８２８では、波長計１０００（図１０参照）によって波長測定値
が得られる。制御は次に１８３０に進む。プロセス１８３０では、プロセス１８
２８で得られた波長及びプロセス１８２６で得られた累積パルスカウントを結合
して単一の記録にし、この単一の記録をデータベース２１２（図２参照）に記憶
させる。次に、制御は決定プロセス１８３２に進められる。決定プロセス１８３
２では、プロセス１８２８で得られた最後の波長が信号発生器の動作範囲の最後
に位置しているかどうかの決定を行う。決定が「Ｎｏ」であれば、制御はアクチ
ュエータの次の増分のためにプロセス１８２４に戻る。別法として、もし決定プ
ロセス１８３２において、信号発生器が動作範囲の終りに到達したという「Ｙｅ
ｓ」であれば、制御は次に決定プロセス１８３４に進められる。決定プロセス１
８３４において、追加の記録が補間によって得られるかどうかについての決定を
行う。もしその決定が「Ｎｏ」であれば、制御はプロセス１８３８に進む。もし
決定が「Ｙｅｓ」であれば、制御はプロセス１８３６に進む。プロセス１８３６
では、データベース中の既存の記録を用いて補間を行い、データベース中の初期
記録相互間の補間に対応した追加の記録をデータベースに加える。これら追加の
補間された記録は各々、基準からずれたパルスカウント及び波長を有している。
次に、制御はプロセス１８３８に進む。プロセス１８３８では、パルスカウント
と波長を互いに相関させる記録を備えた完全なデータファイルを記憶装置２０８
（図２〜図１０参照）に記憶させる。本発明の変形実施形態では、多数のトレー
ス、平均値、曲線の当てはめを用いて追加の記録を作成してもよい。本発明のさ
らに別の実施形態では、駆動信号及び出力波長の測定を同調範囲にわたって行っ
て波長と駆動信号との間の機能的な関係を確立する。この実施形態では、ルック
アップテーブルは、複数の記録ではなく波長と駆動信号を相関させた単一の機能
を有する。
０（図１０参照）から得られる。次に、制御はプロセス１８２２に進められる。
プロセス１８２２では、波長測定値を、例えばパルスカウントが０の基準位置と
関連した駆動信号シーケンス／量と共にデータベース内の第１の記録部に記憶さ
せる。次に、制御はプロセス１８２４に進められる。プロセス１８２４では、プ
ロセッサ２０６（図１０参照）又はその均等手段は、起動信号の一定のシーケン
ス／タイプ／数をアクチュエータ２３０に送り、その結果、次の波長レベルへの
レーザの同調が行われることになる。制御は次に、プロセス１８２６に進められ
る。プロセス１８２６では、プロセス１８２４で生じたパルスを先の量に追加し
て累積パルスカウントを生じさせる。次に、制御はプロセス１８２８に進められ
る。プロセス１８２８では、波長計１０００（図１０参照）によって波長測定値
が得られる。制御は次に１８３０に進む。プロセス１８３０では、プロセス１８
２８で得られた波長及びプロセス１８２６で得られた累積パルスカウントを結合
して単一の記録にし、この単一の記録をデータベース２１２（図２参照）に記憶
させる。次に、制御は決定プロセス１８３２に進められる。決定プロセス１８３
２では、プロセス１８２８で得られた最後の波長が信号発生器の動作範囲の最後
に位置しているかどうかの決定を行う。決定が「Ｎｏ」であれば、制御はアクチ
ュエータの次の増分のためにプロセス１８２４に戻る。別法として、もし決定プ
ロセス１８３２において、信号発生器が動作範囲の終りに到達したという「Ｙｅ
ｓ」であれば、制御は次に決定プロセス１８３４に進められる。決定プロセス１
８３４において、追加の記録が補間によって得られるかどうかについての決定を
行う。もしその決定が「Ｎｏ」であれば、制御はプロセス１８３８に進む。もし
決定が「Ｙｅｓ」であれば、制御はプロセス１８３６に進む。プロセス１８３６
では、データベース中の既存の記録を用いて補間を行い、データベース中の初期
記録相互間の補間に対応した追加の記録をデータベースに加える。これら追加の
補間された記録は各々、基準からずれたパルスカウント及び波長を有している。
次に、制御はプロセス１８３８に進む。プロセス１８３８では、パルスカウント
と波長を互いに相関させる記録を備えた完全なデータファイルを記憶装置２０８
（図２〜図１０参照）に記憶させる。本発明の変形実施形態では、多数のトレー
ス、平均値、曲線の当てはめを用いて追加の記録を作成してもよい。本発明のさ
らに別の実施形態では、駆動信号及び出力波長の測定を同調範囲にわたって行っ
て波長と駆動信号との間の機能的な関係を確立する。この実施形態では、ルック
アップテーブルは、複数の記録ではなく波長と駆動信号を相関させた単一の機能
を有する。
【０１１１】 図１９は、マルチメータ１００の信号発生部分の動作と関連したプロセスを示
すプロセス流れ図である。
すプロセス流れ図である。
【０１１２】 プロセスは、開始ブロック１９００で始まり、ここでは信号発生器を初期化す
る。次に、制御はプロセス１９０２に進む。プロセス１９０２では、ＣＰＵ２０
６（図１０参照）は、駆動パルスをステッピングモータに出力し、ステッピング
モータが開始位置からのゆっくりとした掃引を開始するようにする。次に、制御
は決定プロセス１９０４に進む。決定プロセス１９０４では、開始条件センサが
基準位置の信号を出したかどうかについての決定がなされる。決定が「Ｙｅｓ」
であれば、制御を基準条件に関して第２のセンサの確認を得るように追加のプロ
セス１９０６〜１９１２に進めてもよいが、こうするかどうかは任意である。別
法として、制御は、プロセス１９２０に直接進んでもよい。
る。次に、制御はプロセス１９０２に進む。プロセス１９０２では、ＣＰＵ２０
６（図１０参照）は、駆動パルスをステッピングモータに出力し、ステッピング
モータが開始位置からのゆっくりとした掃引を開始するようにする。次に、制御
は決定プロセス１９０４に進む。決定プロセス１９０４では、開始条件センサが
基準位置の信号を出したかどうかについての決定がなされる。決定が「Ｙｅｓ」
であれば、制御を基準条件に関して第２のセンサの確認を得るように追加のプロ
セス１９０６〜１９１２に進めてもよいが、こうするかどうかは任意である。別
法として、制御は、プロセス１９２０に直接進んでもよい。
【０１１３】 任意的に行われるプロセス１９０６では、パワートレイン中のバックラッシを
除去し、制御をプロセス１９１０に進める。プロセス１９１０では、プロセッサ
は、駆動信号をステッピングモータに出力する。次に、制御を決定プロセス１９
１２に進める。決定プロセス１９１２では、基準位置を指示する信号を第２のセ
ンサ、例えばセンサ３９２からいつ受け取るかについての決定がなされる。次に
、制御はプロセス１９２０に進められる。
除去し、制御をプロセス１９１０に進める。プロセス１９１０では、プロセッサ
は、駆動信号をステッピングモータに出力する。次に、制御を決定プロセス１９
１２に進める。決定プロセス１９１２では、基準位置を指示する信号を第２のセ
ンサ、例えばセンサ３９２からいつ受け取るかについての決定がなされる。次に
、制御はプロセス１９２０に進められる。
【０１１４】 プロセス１９２０では、基準位置についての波長及びパルスカウントをルック
アップテーブル２１２（図２及び図１０参照）から読み出す。これらは、活動記
録レジスタに記憶されている。次に、制御はプロセス１９２２に進められる。プ
ロセス１９２２では、ルックアップテーブル中の基準記録から読み取った波長の
値をディスプレイ２００（図２参照）上に表示することができる。次に、制御は
決定プロセス１９２４に進められる。決定プロセス１９２４では、次の出力チャ
ンネル／中心波長をいつ選択したかについての決定がなされる。選択は、入力源
の数によって生じる場合がある。これら源は、ユーザ入力装置２０２（図２参照
）を介してユーザから又は記憶装置２０８内に記憶されていて信号発生器につい
ての特定の動作方式を有するプログラムコードからのエントリを含む。いずれの
場合においても、次の波長／チャンネルが指示された決定がいったんなされると
、制御は次にプロセス１９２６に進められる。プロセス１９２６では、決定プロ
セス１９２４で得られた波長を用いてルックアップテーブル／データベースにつ
いてルックアップが実施される。次の波長がもしデータベース中の波長記録のも
のと一致していれば、関連した累積パルスカウントを含むその記録をプロセッサ
２０６によって読み取る。別法として、もし標的波長がデータベースの記録のい
ずれにもマッチしていなければ、データベース中の２つの互いに最も近い記録を
取り、それぞれに記憶されているパルスカウントの補間を行って２つの記録の間
に位置する累積パルスカウント又は駆動信号プロフィールを生じさせる。次に、
制御はプロセス１９２８に進められる。プロセス１９２８では、プロセス１９２
０中の活動記録レジスタに記憶されたパルスカウントをプロセス１９２６で得ら
れたパルスカウントから差し引く。次に、制御は決定プロセス１９３０に進めら
れる。決定プロセス１９３０では、決定プロセス１９２８で得られた差が正又は
負の値であるかどうかについての決定がなされる。もし値が正であって、同一方
向のアクチュエータの運動が次の出力波長を達成するのに適していることを指示
していれば、制御は直接プロセス１９４０に進められる。別法として、もし得ら
れた差が負であれば、制御は中間プロセス１９３２に進められる。中間プロセス
１９３２では、例えば合計がプロセス１９２８で得られた差に追加のバックラッ
シ値を加えた値である適当なパルスを出力する。次に、制御は、プロセス１９３
４に進められ、ここでバックラッシを逆にする。次に、制御は直接プロセス１９
４４に進められ、ここで決定プロセス１９２４で得られた波長をユーザに表示す
る。
アップテーブル２１２（図２及び図１０参照）から読み出す。これらは、活動記
録レジスタに記憶されている。次に、制御はプロセス１９２２に進められる。プ
ロセス１９２２では、ルックアップテーブル中の基準記録から読み取った波長の
値をディスプレイ２００（図２参照）上に表示することができる。次に、制御は
決定プロセス１９２４に進められる。決定プロセス１９２４では、次の出力チャ
ンネル／中心波長をいつ選択したかについての決定がなされる。選択は、入力源
の数によって生じる場合がある。これら源は、ユーザ入力装置２０２（図２参照
）を介してユーザから又は記憶装置２０８内に記憶されていて信号発生器につい
ての特定の動作方式を有するプログラムコードからのエントリを含む。いずれの
場合においても、次の波長／チャンネルが指示された決定がいったんなされると
、制御は次にプロセス１９２６に進められる。プロセス１９２６では、決定プロ
セス１９２４で得られた波長を用いてルックアップテーブル／データベースにつ
いてルックアップが実施される。次の波長がもしデータベース中の波長記録のも
のと一致していれば、関連した累積パルスカウントを含むその記録をプロセッサ
２０６によって読み取る。別法として、もし標的波長がデータベースの記録のい
ずれにもマッチしていなければ、データベース中の２つの互いに最も近い記録を
取り、それぞれに記憶されているパルスカウントの補間を行って２つの記録の間
に位置する累積パルスカウント又は駆動信号プロフィールを生じさせる。次に、
制御はプロセス１９２８に進められる。プロセス１９２８では、プロセス１９２
０中の活動記録レジスタに記憶されたパルスカウントをプロセス１９２６で得ら
れたパルスカウントから差し引く。次に、制御は決定プロセス１９３０に進めら
れる。決定プロセス１９３０では、決定プロセス１９２８で得られた差が正又は
負の値であるかどうかについての決定がなされる。もし値が正であって、同一方
向のアクチュエータの運動が次の出力波長を達成するのに適していることを指示
していれば、制御は直接プロセス１９４０に進められる。別法として、もし得ら
れた差が負であれば、制御は中間プロセス１９３２に進められる。中間プロセス
１９３２では、例えば合計がプロセス１９２８で得られた差に追加のバックラッ
シ値を加えた値である適当なパルスを出力する。次に、制御は、プロセス１９３
４に進められ、ここでバックラッシを逆にする。次に、制御は直接プロセス１９
４４に進められ、ここで決定プロセス１９２４で得られた波長をユーザに表示す
る。
【０１１５】 別法として、もし決定プロセス１９３０において、差が正であることが決定さ
れると、制御は直接プロセス１９４０に進められる。上述した正の決定は、除去
されるべきバックラッシ／ヒステリシスが存在しないことを表している。という
のは、選択された次の波長への運動が先の測定値で利用された方向と同一方向だ
からである。プロセス１９４０において、プロセス１９２８で得られたパルスの
差をプロセッサによってアクチュエータに出力する。次に、制御は決定プロセス
１９４４に進められ、ここで所望の波長をユーザに表示する。次に、制御は決定
プロセス１９２４に戻り、次の選択された出力波長の処理が行われる。
れると、制御は直接プロセス１９４０に進められる。上述した正の決定は、除去
されるべきバックラッシ／ヒステリシスが存在しないことを表している。という
のは、選択された次の波長への運動が先の測定値で利用された方向と同一方向だ
からである。プロセス１９４０において、プロセス１９２８で得られたパルスの
差をプロセッサによってアクチュエータに出力する。次に、制御は決定プロセス
１９４４に進められ、ここで所望の波長をユーザに表示する。次に、制御は決定
プロセス１９２４に戻り、次の選択された出力波長の処理が行われる。
【０１１６】 本発明の多くの特徴及び利点は、上記説明から明らかなので、特許請求の範囲
は、本発明のかかる特徴及び利点を全て含むものである。さらに、当業者であれ
ば多くの設計変更例及び置換例を想到できるので、本発明は図示し説明した構造
及び作用そのものには限定されない。かくして、全ての適当な設計変更例及び均
等例は本発明の範囲に属するものである。
は、本発明のかかる特徴及び利点を全て含むものである。さらに、当業者であれ
ば多くの設計変更例及び置換例を想到できるので、本発明は図示し説明した構造
及び作用そのものには限定されない。かくして、全ての適当な設計変更例及び均
等例は本発明の範囲に属するものである。
【図１】 光ネットワークに結合された本発明の光学マルチメータを示す図である。
【図２】 本発明の光学マルチメータの実施形態のハードウェアブロック図である。
【図３】 波長可変レーザを有する図２に示す光学マルチメータの信号発生器部分の等角
図である。
図である。
【図４】 図３に示す波長可変レーザの平面図である。
【図５】 図２〜図４に示す波長可変レーザの分解等角図である。
【図６】 図５に示す波長可変レーザの組立て図である。
【図７】 図３及び図４に示す波長可変レーザの駆動部分の分解等角図である。
【図８】 図７に示すレーザの駆動部分の組立て図である。
【図９】 図３及び図４に示す波長可変レーザのレーザ及びアクチュエータ部分を示す等
角図である。
角図である。
【図１０】 光学マルチメータの信号発生部分をプログラムして構成する製造装置構成を示
すハードウェアブロック図である。
すハードウェアブロック図である。
【図１１】 レーザ共振器の光路長の熱的安定化と関連したハードウェアの平面図である。
【図１２】 光路長を熱的に安定化させるための補償素子を備えた図２及び図３に示す波長
可変レーザの空洞共振器部分の平面図である。
可変レーザの空洞共振器部分の平面図である。
【図１３Ａ】 波長可変レーザの波長選択素子を機械的に起動化させるための従来型パワート
レインの平面図である。
レインの平面図である。
【図１３Ｂ】 本発明の実施形態による機械的波長可変レーザの波長選択素子を熱的に安定化
させるためのハードウェアの変形実施形態の斜視図である。
させるためのハードウェアの変形実施形態の斜視図である。
【図１３Ｃ】 本発明の実施形態による機械的波長可変レーザの波長選択素子を熱的に安定化
させるためのハードウェアの変形実施形態の斜視図である。
させるためのハードウェアの変形実施形態の斜視図である。
【図１３Ｄ】 本発明の実施形態による機械的波長可変レーザの波長選択素子を熱的に安定化
させるためのハードウェアの変形実施形態の斜視図である。
させるためのハードウェアの変形実施形態の斜視図である。
【図１４Ａ】 波長可変レーザの中間素子と光学素子の両方をベースに取り付けるための取付
けシステムの等角図である。
けシステムの等角図である。
【図１４Ｂ】 図１４Ａに示す取付けシステムの断面側面図である。
【図１５】 図２に示す信号発生器を駆動するための変調回路の実施形態の詳細回路図であ
る。
る。
【図１６】 光学マルチメータの信号発生器部分によって生じた変調波形を示す図である。
【図１７】 選択された波長のビームを出力するよう信号発生器を構成するのに利用される
データルックアップテーブルを示す図である。
データルックアップテーブルを示す図である。
【図１８】 ルックアップテーブルの作成と関連したプロセスの実施形態を示す図である。
【図１９】 信号発生器のための出力波長の選択と関連したプロセスの実施形態を示す図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／０９９，８３９ (32)優先日 平成10年９月11日(1998．9．11) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０９９，８６５ (32)優先日 平成10年９月11日(1998．9．11) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０９９，８３１ (32)優先日 平成10年９月11日(1998．9．11) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ツガノフ アレクサンダー ヴィ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94061 レッドウッド シティー グラン ガー ウェイ 1575 (72)発明者 ウー アイ ファン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94539 フリーモント キャサ マーシア プレイス 1232 (72)発明者 ピース ジョン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95050 サンタ クララ サン ミギュエ ル 692 (72)発明者 ファリナス アレジャンドロ ディ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94041 マウンテン ヴィュー チャーチ ストリート 225 (72)発明者 アーノン ディヴィッド エフ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94043 マウンテン ヴィュー ディアブ ロー アベニュー 227 (72)発明者 リーター ケニス シー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95128 サン ホセ ラミータ コート 1505 (72)発明者 ブローネル マイケル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92648 ハンティントン ビーチ エイテ ィーンス ストリート 425 (72)発明者 カーニー ロバート エイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94040 マウンテン ヴィュー カーメリ タ ドライヴ 282 (72)発明者 ムーア ブルース エイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95051 サンタ クララ セレナ ウェイ 100 Ｆターム(参考） 5F073 AA67 AB29 BA01 EA03 FA01 FA11 GA01
Claims (19)
- 【請求項１】 波長可変レーザであって、ベースと、ベースに結合される利
得媒質と、利得媒質への選択された波長のフィードバックを行うよう前記ベース
に結合される波長可変フィードバック装置と、波長可変レーザの温度変化中、補
償素子の熱膨張により、利得媒質及び波長可変フィードバック装置によって構成
された空洞共振器内に半波長の実質的に一定の整数倍が維持されるように前記利
得媒質と前記波長可変フィードバック装置のうち少なくとも一方について前記ベ
ースへの結合を可能にする第１の補償素子とを有することを特徴とする波長可変
レーザ。 - 【請求項２】 波長可変フィードバック装置は、回折素子と、前記回折素子
に結合されていて、前記利得媒質に対する前記回折素子の向きを調節して選択さ
れた波長を変化させる波長選択素子とを有することを特徴とする請求項１記載の
波長可変レーザ。 - 【請求項３】 波長可変フィードバック装置は、分散平面を備えた回折素子
と、分散平面内に位置したリトロレフレクタと、選択された波長を変化させるよ
う前記回折素子と前記リトロレフレクタのうち少なくとも一方の向きを調節する
波長選択素子とを有することを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ。 - 【請求項４】 波長可変フィードバック装置は、干渉素子と、リトロレフレ
クタと、選択された波長を変化させるよう前記干渉素子の向きを調節する波長選
択素子とを有することを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ。 - 【請求項５】 波長可変レーザであって、ベースと、ベースに結合される利
得媒質と、利得媒質への選択された波長のフィードバックを行うよう前記ベース
に結合される波長可変フィードバック装置と、前記ベースに結合されると共に前
記波長可変フィードバック装置に結合されていて、前記波長可変フィードバック
装置を選択された波長に同調させる駆動システムと、波長可変レーザの温度変化
中、補償素子の熱膨張により、利得媒質及び波長可変フィードバック装置によっ
て構成された空洞共振器内に半波長の実質的に一定の整数倍が維持されるように
前記駆動システム内に組み込まれた第１の補償素子とを有することを特徴とする
波長可変レーザ。 - 【請求項６】 波長可変フィードバック装置は、前記駆動システムに結合さ
れた回折素子を有し、前記駆動システムの運動により前記回折素子の向きが変化
して選択された波長が変化するようになっていることを特徴とする請求項５記載
の波長可変レーザ。 - 【請求項７】 波長可変フィードバック装置は、分散平面を備えた回折素子
と、分散平面内に位置したリトロレフレクタとを有し、前記回折素子と前記リト
ロレフレクタのうち少なくとも一方は、前記駆動システムの運動により前記回折
素子と前記リトロレフレクタのうち少なくとも一方の向きが変化して選択された
波長が変化するように前記駆動システムに結合されていることを特徴とする請求
項５記載の波長可変レーザ。 - 【請求項８】 波長可変フィードバック装置は、干渉素子と、リトロレフレ
クタと、前記駆動装置に結合された前記干渉素子と前記リトロレフレクタのうち
少なくとも一方とを有し、前記干渉素子と前記リトロレフレクタのうち少なくと
も一方は、前記駆動システムの運動により前記干渉素子と前記リトロレフレクタ
のうち少なくとも一方の向きが変化して選択された波長が変化するように前記駆
動システムに結合されていることを特徴とする請求項５記載の波長可変レーザ。 - 【請求項９】 波長可変レーザであって、上面、下面及び貫通した孔を備え
るベースと、前記ベースの上面に結合された利得媒質と、前記利得媒質への選択
された波長のフィードバックを行うよう前記ベースの上面に結合された第１のフ
ィードバック装置と、基端部及び末端部を備えたピボットアームとを有し、前記
ピボットアームの基端部は、ベースの上面に垂直な第１のピボット軸線のところ
で前記ベースの下面に回動自在に取り付けられ、前記ピボットアームの末端部は
、孔を貫通して延び、前記ピボットアームの弧状運動が実質的に上面に平行な第
１の平面内に位置するようになっており、前記波長可変レーザは、前記第１のフ
ィードバック装置への選択された波長のフィードバックを行うよう前記ピボット
アームの末端部に結合された第２のフィードバック装置を更に有し、前記第２の
フィードバック装置は、前記第１のフィードバック装置及び前記利得媒質と協働
して、前記ベースの上面に実質的に平行な空洞共振器を構成し、第２のフィード
バック装置は、前記ピボットアームの弧状運動に応答して選択された波長を変化
させるようになっていることを特徴とする波長可変レーザ。 - 【請求項１０】 第１のピボット軸線の位置決めにより、前記ピボットアー
ムの弧状運動中、第１のフィードバック装置に対する第２のフィードバック装置
の回転と並進の両方を行って半波長の実質的に一定の整数倍を空洞共振器内に維
持した状態で選択された波長を変えるようになっていることを特徴とする請求項
９記載の波長可変レーザ。 - 【請求項１１】 第１のフィードバック装置は、回折素子を含み、第２のフ
ィードバック装置は、リトロレフレクタを含むことを特徴とする請求項９記載の
波長可変レーザ。 - 【請求項１２】 第１のフィードバック装置は、リトロレフレクタを含み、
第２のフィードバック装置は、干渉素子を含むことを特徴とする請求項９記載の
波長可変レーザ。 - 【請求項１３】 利得媒質及び利得媒質への選択された出力波長のフィード
バックを行う波長可変フィードバック装置を備えた波長可変レーザの波長制御シ
ステムであって、波長可変フィードバック装置は、駆動信号に応答して波長可変
レーザの選択された出力波長を変化させるようになっており、波長制御システム
は、前記波長可変フィードバック装置の開始位置に関する出力波長と駆動信号と
を互いに相関させる値を記憶するルックアップテーブルと、波長可変フィードバ
ック装置に結合されていて、前記波長可変フィードバック装置の開始位置を指示
する開始指示器と、前記開始指示器、前記波長可変フィードバック装置及び前記
ルックアップテーブルに結合された第１のロジックとを有し、前記第１のロジッ
クは、前記開始指示器によって指示された開始位置に波長可変フィードバック装
置を位置決めする駆動信号を発生し、前記第１のロジックは、次の選択された出
力波長に応答して、前記次の選択された波長と前記ルックアップテーブル内の値
とを比較してこれに対応した駆動信号を発生して波長可変フィードバック装置を
前記次の選択された波長に同調させるようになっていることを特徴とする波長制
御システム。 - 【請求項１４】 前記開始指示器は、位置センサ、電流センサ、電圧センサ
、磁気センサ及び波長センサのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求
項１３記載の波長制御システム。 - 【請求項１５】 利得媒質及び利得媒質への選択された出力波長のフィード
バックを行う波長可変フィードバック装置を備えた波長可変レーザの出力波長を
制御する方法であって、前記波長可変フィードバック装置の開始位置に関する出
力波長と駆動信号とを互いに相関させる値を記憶する段階と、波長可変フィード
バック装置を開始位置に位置決めする段階と、次の選択された出力波長を選択す
る段階と、前記次の選択された出力波長と前記記憶段階で記録された値とを比較
する段階と、前記比較段階に応答して前記次の選択された出力波長に波長可変フ
ィードバック装置を再位置決めするのに必要な駆動信号を計算する段階と、前記
比較段階に応答して駆動信号を発生して可変波長フィードバック装置を前記次の
選択された波長に同調させる段階とを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 制御入力及び出力を含む利得媒質を備えた波長可変レーザ
の変調回路であって、前記出力は、制御入力に印加された電流の変化に応答して
波長可変レーザから放出される出力ビームのエネルギレベルを変化させるように
なっており、前記変調回路は、制御入力及びソースを備えていて、前記ソースの
ところの電流レベルが制御入力に印加された誤差信号のレベルによって定まるよ
うになった電流源と、出力を備えていて、前記出力のところに目標値信号を発生
する目標値モジュールと、利得媒質の出力、前記目標値モジュールの出力及び前
記電流源の制御入力にそれぞれ結合された光入力、目標値入力及び出力を備えた
誤差積分器とを有し、前記誤差積分器は、出力ビームのエネルギレベルと目標値
信号との誤差の積分値に応答したレベルで出力のところに誤差信号を送るように
なっており、前記変調回路は、クローズド状態及びオープン状態においてそれぞ
れ、前記電流源の前記ソースと利得媒質の制御入力を互いに切り換え自在に結合
したり切り離す第１のスイッチと、クローズド状態及びオープン状態においてそ
れぞれ、前記目標値モジュールの出力を前記誤差積分器の目標値入力を互いに切
り換え自在に結合したり切り離す第２のスイッチと、前記第１のスイッチ及び第
２のスイッチに結合されていて、オープン状態とクローズド状態との間で前記第
１のスイッチと前記第２のスイッチの両方を実質的に同期して切り換えて出力ビ
ームを変調させる制御ユニットとを更に有することを特徴とする変調回路。 - 【請求項１７】 制御ユニットは、第１のスイッチと第２のスイッチを実質
的に同期して切り換えて選択された周波数と選択されたデューティサイクルのう
ち少なくとも一方に関して出力ビームを変調することを特徴とする請求項１６記
載の変調回路。 - 【請求項１８】 印加された電流の変化に応答して波長可変レーザから放出
される出力ビームのエネルギを変化させる利得媒質を備えた波長可変レーザを変
調する方法であって、目標値信号を送る段階と、制御信号を、オン状態とオフ状
態で交互に発生させる段階と、オン状態の間、印加された電流を、出力ビームの
エネルギと目標値信号との差の積分値に応じたレベルで利得媒質に送る段階と、
オフ状態の間、印加された電流を、オン状態中に印加された電流の実質的に先の
レベルに保持する段階とを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 前記発生段階は、選択された周波数と選択されたデューテ
ィサイクルのうち少なくとも一方について交互にオン状態とオフ状態にする段階
を含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
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