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JPH09260792A - External resonator-type wavelength-variable ld light source - Google Patents

External resonator-type wavelength-variable ld light source

Info

Publication number
JPH09260792A
JPH09260792A JP9493296A JP9493296A JPH09260792A JP H09260792 A JPH09260792 A JP H09260792A JP 9493296 A JP9493296 A JP 9493296A JP 9493296 A JP9493296 A JP 9493296A JP H09260792 A JPH09260792 A JP H09260792A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
light source
wavelength
diffraction grating
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9493296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimasa Tamura
俊将 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ando Electric Co Ltd
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ando Electric Co Ltd filed Critical Ando Electric Co Ltd
Priority to JP9493296A priority Critical patent/JPH09260792A/en
Publication of JPH09260792A publication Critical patent/JPH09260792A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize the oscillation frequency varying, owing to the temp. variation over the entire wavelength variable range, without optical output variation or mechanical backlash. SOLUTION: On an external resonator type LD (wavelengthvariable semiconductor laser) light source, a diffraction grating 21 is disposed as an external reflection mirror of an LD 233 having an RA coat 232 at one end face. A glass board 22 is inserted in a resonator composed of the grating 21 and LD 232. Temp. detector elements 24 and 221 detect the temps. of an optical base 2 and board 22. The resonator length change, due to the temp. change of the base 2, is corrected by controlling the temp. of the board 22, using a glass board temp. control circuit 3 and Peltier element 222, thus stabilizing the oscillation wavelength of the LD light source.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、外部共振器型波長
可変半導体レーザ(LD)光源に関し、特に、光コヒー
レント通信・計測技術分野において使用される外部共振
器型波長可変のLD光源における波長を安定化技術に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an external resonator type wavelength tunable semiconductor laser (LD) light source, and more particularly to a wavelength of an external resonator type wavelength tunable LD light source used in the field of optical coherent communication and measurement technology. It is about stabilization technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば光コヒーレント通信・計測技術に
おいては、広範囲における波長可変が可能で狭スペクト
ル線幅かつ波長安定度が良い単一モード発振のLD光源
を使用する必要がある。なお、このような波長可変とし
ては可変幅 100nm、分解能1pm、波長安定度0.1
pmが実現でき、また小型であるものが市場で求められ
ている。
2. Description of the Related Art For example, in optical coherent communication / measurement technology, it is necessary to use an LD light source of single mode oscillation capable of wavelength tuning in a wide range, having a narrow spectral line width and good wavelength stability. Note that such a wavelength tunable has a variable width of 100 nm, a resolution of 1 pm, and a wavelength stability of 0.1.
The market is demanding that the pm can be realized and the size is small.

【0003】上記のような広範囲における波長可変が可
能な単一モード発振LD光源としては、一般的には、回
折格子等を使用した外部共振器型のLD光源が使用され
る。このような回折格子を用いた外部共振器型LD光源
の発振波長動作を以下に簡単に説明する。
An external resonator type LD light source using a diffraction grating or the like is generally used as the single mode oscillation LD light source capable of wavelength tuning in a wide range as described above. The oscillation wavelength operation of the external resonator type LD light source using such a diffraction grating will be briefly described below.

【0004】まず、LD光源におけるの発振波長は、下
の(1)式、(2)式の関係で与えられる。この場合、
LD光源は、回折格子のブラッグ波長λb 近傍におい
て、ミラー損失が小さく、かつ、光共振器による位相条
件のあった波長において発振する。
First, the oscillation wavelength of the LD light source is given by the following equations (1) and (2). in this case,
The LD light source oscillates near the Bragg wavelength λ b of the diffraction grating at a wavelength with a small mirror loss and with a phase condition due to the optical resonator.

【0005】 λM =2×n×L/M …(1) λb =2×d×sinθ/m …(2) なお、λM :外部共振器内の共振波長 M :外部共振器内の縦モード数(整数)、 L :外部共振器長、 n :外部共振器の屈折率、 λb :ブラッグ波長、 d :回折格子の溝間隔(格子定数)、 θ :回折格子への入射角(Littrow配置) 、 m :回折格子の反射光次数( 通常 m=1)である。Λ M = 2 × n × L / M (1) λ b = 2 × d × sin θ / m (2) where λ M : Resonant wavelength in the external resonator M: In the external resonator longitudinal mode number (an integer), L: the length of the external resonator, n: the refractive index of the external cavity, lambda b: Bragg wavelength, d: groove spacing of the grating (grating constant), theta: angle of incidence to the diffraction grating ( Litrow arrangement), m: Order of reflected light of the diffraction grating (usually m = 1).

【0006】上記のように、回折格子を使用したLD光
源においては、回折格子の角度を変化させて、回折格子
への入射角θを変化させることにより、光源の発振波長
可変が可能となる。しかしながら、入射角θが一定の場
合、(1)式の屈折率nと共振器長Lは温度により変動
するため、温度変化で発振波長λM が変化してしまう。
ここで、LDの温度変動による発振波長の変動は、LD
の物理長変動がLDの屈折率変動と比べると小さいこと
から、下記(3)式の様になる。
As described above, in the LD light source using the diffraction grating, the oscillation wavelength of the light source can be tuned by changing the angle of the diffraction grating and changing the incident angle θ to the diffraction grating. However, when the incident angle θ is constant, the refractive index n and the resonator length L in the equation (1) change depending on the temperature, so that the oscillation wavelength λ M changes due to the temperature change.
Here, the fluctuation of the oscillation wavelength due to the temperature fluctuation of the LD is
Since the fluctuation of the physical length of is smaller than the fluctuation of the refractive index of the LD, the following expression (3) is obtained.

【0007】 ΔλM =(λM /L)×(ΔnLD×LLD) …(3) なお、ΔλM :発振波長変動、 LLD :LDの物理長、 ΔnLD:LDの屈折率変動である。[0007] Δλ M = (λ M / L ) × Note (Δn LD × L LD) ... (3), Δλ M: the oscillation wavelength variation, L LD: physical length of the LD, [Delta] n LD: the refractive index fluctuation of LD is there.

【0008】ここで、λM =1550nm、L=30mm、LLD
= 300μm、ΔnLD=2×10-4(℃-1)とすると、
(3)式により、LDの温度変動1℃につきΔλM は約
3pm変動する。そして、市場で求められているものを
考えるとLDの温度変動は約0.033 ℃以内にする必要が
ある。
Here, λ M = 1550 nm, L = 30 mm, L LD
= 300 μm and Δn LD = 2 × 10 -4 (° C -1 ),
According to the equation (3), Δλ M changes by about 3 pm per 1 ° C. temperature change of the LD. Considering what is required in the market, the temperature fluctuation of the LD needs to be within about 0.033 ° C.

【0009】ところで、回折格子を用いた外部共振器型
波長可変LD光源において、従来技術における温度変動
による発振波長変動を安定化させる構成としては、例え
ば、図3、図4、図5に示した構成がある。
By the way, in an external resonator type wavelength tunable LD light source using a diffraction grating, as a structure for stabilizing the oscillation wavelength variation due to temperature variation in the prior art, for example, shown in FIGS. 3, 4 and 5. There is a configuration.

【0010】図3は、光源共振器部全体を高精度に温度
制御することで波長を安定化する構成である。この場
合、片端面にARコート232が施されたLD233
と、ARコート端面側の外部反射鏡としての回折格子2
1とで光共振器が形成される。そして、LD233とレ
ンズ231・234及び光アイソレータ235で構成さ
れるLD部23には温度検出素子236とペルチェ素子
227が備え付けられている。このLD部23は温度制
御回路5によって制御されており、LD部23と回折格
子21は光学系ベース台2上に搭載されている。また、
LD駆動回路1はLD駆動電流を一定に制御している。
さらに、光学系ベース台2には温度検出素子221とペ
ルチェ素子222が備え付けられており、温度制御回路
5で高精度に制御されて波長を安定化している。
FIG. 3 shows a structure in which the wavelength is stabilized by controlling the temperature of the entire light source resonator section with high accuracy. In this case, the LD 233 having the AR coat 232 on one end surface
And the diffraction grating 2 as an external reflecting mirror on the end face side of the AR coat
1 and 1 form an optical resonator. The LD unit 23 including the LD 233, the lenses 231, 234, and the optical isolator 235 is equipped with a temperature detection element 236 and a Peltier element 227. The LD section 23 is controlled by the temperature control circuit 5, and the LD section 23 and the diffraction grating 21 are mounted on the optical system base 2. Also,
The LD drive circuit 1 controls the LD drive current to be constant.
Further, the optical system base 2 is equipped with a temperature detecting element 221 and a Peltier element 222, which is controlled by the temperature control circuit 5 with high accuracy to stabilize the wavelength.

【0011】ところが、この図3の構成により光学系ベ
ース台2上の光学系全体を温度制御することは、光学系
ベース台2が大型であることから、光学系ベース台2上
の光学系全体を均一に温度制御するのは非常に困難であ
る。このため、この図3の構成は実用的ではない。
However, in order to control the temperature of the entire optical system on the optical system base 2 by the configuration of FIG. 3, since the optical system base 2 is large, the entire optical system on the optical system base 2 is controlled. It is very difficult to control the temperature uniformly. Therefore, the configuration of FIG. 3 is not practical.

【0012】一方、図4に示したのは、LDの温度を制
御しLDの屈折率を変化させることで、外部共振器長を
変化して波長を安定化する構成である。この場合、光学
系ベース台2上に搭載される各部材、およびLD駆動回
路1は図3と同様である。なお、図6は図4の要部を示
したものである。図6において、n0 、nLD、nは屈折
率を示している。
On the other hand, FIG. 4 shows a structure in which the temperature of the LD is controlled and the refractive index of the LD is changed to change the external resonator length and stabilize the wavelength. In this case, each member mounted on the optical system base 2 and the LD drive circuit 1 are the same as those in FIG. Note that FIG. 6 shows the main part of FIG. In FIG. 6, n 0 , n LD , and n indicate the refractive index.

【0013】そして、図4の構成では、波長を安定化方
法としては、出力光の一部を取り出し光源の外部に備え
付けられた波長測定部6に入力して発振波長を測定し、
その測定した波長をCPU41に入力する構成を採用し
ている。そして、CPU41は発振波長変動に比例した
信号を温度制御回路5に入力し、温度制御回路5はCP
U41からの信号によりLD233の温度を変化させ
る。これにより、光学系ベース台2の熱膨張により変化
した共振器長の変化分を補正して発振波長を安定させる
ことができる。なお、上記(1)式の右辺は、細かく書
くと、図6から下記の(4)式の様になる。
In the structure of FIG. 4, as a wavelength stabilizing method, a part of the output light is taken out and input to the wavelength measuring unit 6 provided outside the light source to measure the oscillation wavelength.
A configuration is adopted in which the measured wavelength is input to the CPU 41. Then, the CPU 41 inputs a signal proportional to the fluctuation of the oscillation wavelength to the temperature control circuit 5, and the temperature control circuit 5 outputs CP.
The temperature of the LD 233 is changed by the signal from U41. As a result, it is possible to stabilize the oscillation wavelength by compensating for the change in the resonator length that has changed due to the thermal expansion of the optical system base 2. If the right side of the above equation (1) is written in detail, it becomes like the following equation (4) from FIG.

【0014】 λM =2×{(nLD×LLD)+(n0 ×(L−LLD))}/M …(4) なお、n0 :空気の屈折率(=1)、 nLD:LDの屈折率である。Λ M = 2 × {(n LD × L LD ) + (n 0 × (L−L LD ))} / M (4) where n 0 : refractive index of air (= 1), n LD : The refractive index of LD.

【0015】ところが、図4の構成の場合、LDの温度
を変化させることによって(4)式のLDの屈折率nLD
を変化させて波長を安定化させるが、LDの温度を変化
させた場合には、図7において、LDのしきい電流の変
動が起きてしまう。そして、レーザ発振領域では、LD
駆動電流Iに対する光出力Pは下記(5)式で表される
ことから、駆動電流一定の場合にはしきい電流の変動で
光出力が変動する。よって、LDの温度を変化させるこ
とで発振波長を安定化させる構成では、温度の変化によ
りしきい電流が変動し、この結果、光出力が変動すると
いう問題点がある。
However, in the case of the structure of FIG. 4, the refractive index n LD of the LD of the formula (4) is changed by changing the temperature of the LD.
To stabilize the wavelength, but when the temperature of the LD is changed, the threshold current of the LD changes in FIG. In the laser oscillation region, LD
Since the light output P with respect to the drive current I is expressed by the following equation (5), when the drive current is constant, the light output fluctuates due to the fluctuation of the threshold current. Therefore, in the configuration in which the oscillation wavelength is stabilized by changing the temperature of the LD, the threshold current fluctuates due to the temperature change, and as a result, the optical output fluctuates.

【0016】 P=ηd ×(hν/q)×(I−Ith) …(5) なお、P :レ−ザ発振領域における光出力、 ηd :外部微分量子効率、 hν:光のエネルギー、 q :注入キャリアの電荷、 I :LDの駆動電流、 Ith:LDのしきい電流である。P = η d × (hν / q) × (I−I th ) ... (5) where P is the optical output in the laser oscillation region, η d is the external differential quantum efficiency, and hν is the energy of light. , Q: charge of injected carriers, I: drive current of LD, I th : threshold current of LD.

【0017】また、図5の構成は、機械的に外部共振器
長を変化させることで発振波長の安定化する構成であ
る。この構成では、図3、図4と同様に、LD233と
回折格子21で光共振器が形成されている。LD部23
には温度検出素子236とペルチェ素子237が備え付
けられ、これらは温度制御回路5によって制御されて、
LD233の温度が安定化される。そして、LD駆動回
路1がLD駆動電流を一定に制御している。また、回折
格子21は回転テーブル213に取り付けられ、さらに
回転テーブル213は直動テーブル214に取り付けら
れており、さらに、LD部23と直動テーブル214が
光学系ベース台2上に搭載されている。そして、波長を
安定化する構成としては、出力光の一部を取り出して発
振波長変動をCPU41で演算するまでは図4の構成と
同様である。異なる点は、共振器長制御回路8はCPU
41からの信号により直動テーブル214を光軸方向に
動かし、光学系ベース台2の熱膨張により変化した共振
器長の変化分を補正して発振波長を安定化する点であ
る。
The configuration of FIG. 5 is a configuration in which the oscillation wavelength is stabilized by mechanically changing the length of the external resonator. In this configuration, as in FIGS. 3 and 4, the LD 233 and the diffraction grating 21 form an optical resonator. LD section 23
Is equipped with a temperature detection element 236 and a Peltier element 237, which are controlled by the temperature control circuit 5.
The temperature of the LD 233 is stabilized. Then, the LD drive circuit 1 controls the LD drive current to be constant. Further, the diffraction grating 21 is attached to the rotary table 213, the rotary table 213 is attached to the translation table 214, and the LD unit 23 and the translation table 214 are mounted on the optical system base 2. . The configuration for stabilizing the wavelength is the same as the configuration in FIG. 4 until a part of the output light is extracted and the oscillation wavelength variation is calculated by the CPU 41. The difference is that the resonator length control circuit 8 is a CPU
The point is that the linear movement table 214 is moved in the optical axis direction by the signal from 41 to correct the variation of the resonator length changed by the thermal expansion of the optical system base 2 to stabilize the oscillation wavelength.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した図
5の構成の場合、LDの温度が安定化されることから、
LDのしきい電流変動による光出力の変動という問題は
ない。しかしながら、機械的に直動テーブルを動かす構
成であることから、機構的バックラッシュが起こること
が避けられず、このため、外部共振器長にずれが生じ
て、波長安定度は悪くなってしまうという問題点があ
る。
By the way, since the temperature of the LD is stabilized in the case of the structure of FIG. 5 described above,
There is no problem of fluctuation of optical output due to fluctuation of threshold current of LD. However, since the linear motion table is mechanically moved, mechanical backlash inevitably occurs, which causes a shift in the external cavity length, resulting in poor wavelength stability. There is a problem.

【0019】また、図4、図5の構成において、波長測
定部にはファブリペロエタロンや光周波数カウンタなど
が用いられるが、ファブリペロエタロンは高精度の温度
制御を必要するとともにファブリペロエタロンの共振器
長で決まる共振ピーク波長間隔をもつために、ファブリ
ペロエタロンのピーク波長以外での波長を安定化できな
いという問題がある。また、光周波数カウンタの場合に
は非常に高価で大型になってしまうという問題がある。
Further, in the configuration of FIGS. 4 and 5, a Fabry-Perot etalon or an optical frequency counter is used in the wavelength measuring section. The Fabry-Perot etalon requires high-precision temperature control and resonance of the Fabry-Perot etalon. There is a problem that the wavelengths other than the peak wavelength of the Fabry-Perot etalon cannot be stabilized because of the resonance peak wavelength interval determined by the device length. Further, in the case of the optical frequency counter, there is a problem that it is very expensive and becomes large in size.

【0020】よって、本発明は、光出力変動や機構的バ
ックラッシュのない波長可変範囲全域にわたる発振波長
変動の安定化を図ることができる外部共振器型LD光源
を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an external resonator type LD light source capable of stabilizing oscillation wavelength variation over the entire wavelength tunable range without optical output variation or mechanical backlash.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の外部共振器型波
長可変LD光源は、半導体レーザと、外部反射鏡として
の回折格子と、前記回折格子と前記半導体レーザから構
成される共振器内に挿入された基板と、前記基板に設け
られた基板温度検出用の第1の温度検出素子と、前記基
板の温度を変化させる温度制御素子と、前記半導体レー
ザ、前記回折格子、前記基板、前記第1の温度検出素
子、並びに前記温度制御素子が搭載された光学系ベース
台と、前記光学系ベース台の温度を検出する第2の温度
検出素子とを有し、前記光学系ベース台の温度変動に基
づいて前記基板の温度を制御することで発振波長を安定
化することを特徴とするものである。
An external resonator type wavelength tunable LD light source according to the present invention includes a semiconductor laser, a diffraction grating as an external reflecting mirror, and a resonator composed of the diffraction grating and the semiconductor laser. The inserted substrate, the first temperature detecting element provided on the substrate for detecting the substrate temperature, the temperature control element for changing the temperature of the substrate, the semiconductor laser, the diffraction grating, the substrate, and the first substrate. No. 1 temperature detecting element and an optical system base on which the temperature control element is mounted, and a second temperature detecting element for detecting the temperature of the optical system base, and the temperature fluctuation of the optical system base. The oscillation wavelength is stabilized by controlling the temperature of the substrate based on the above.

【0022】つまり、本発明では、外部共振器型LD光
源の光学系が組み上げられている光学系ベース台の温度
変動を検出し、この検出結果に基づいて回折格子とLD
から構成される共振器内に挿入した温度依存性のある屈
折率を持った光学素子である基板を温度制御してその屈
折率を変化させることで、温度変動によって光学系ベー
ス台が熱膨張変化した外部共振器長変化量分を補正制御
し、光源の波長を安定化するようにしている。
That is, in the present invention, the temperature fluctuation of the optical system base on which the optical system of the external resonator type LD light source is assembled is detected, and the diffraction grating and the LD are detected based on the detected result.
The temperature of the substrate, which is an optical element with a temperature-dependent refractive index, inserted in the cavity made up of is controlled and the refractive index is changed. The amount of change in the external resonator length is corrected and controlled to stabilize the wavelength of the light source.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図1に本発明の実施の形態の外部共振器型波長可
変LD光源を示した。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an external resonator type wavelength tunable LD light source according to an embodiment of the present invention.

【0024】図1において、片端面にARコート232
が施されたファブリペロ型のLD233のARコート端
面側からの出射光は、レンズ231によって平行光に変
換される。レンズ231は、好ましくは、波面収差が小
さい非球面レンズや組み合わせレンズが使用される。そ
して、LD233とレンズ231・234および光アイ
ソレータ235で構成されるLD部23には、サーミス
タや熱電対等の温度検出素子236、並びにペルチェ素
子237が取り付けられており、これらを用いてLD温
度制御回路5によりLD部23が制御されている。な
お、LD温度制御回路5では、発振波長変動を0.1p
m以下にするために、0.033 ℃以内にLDの温度を安定
させている。
In FIG. 1, an AR coat 232 is formed on one end surface.
Light emitted from the AR coat end surface side of the Fabry-Perot type LD 233 subjected to the above is converted into parallel light by the lens 231. As the lens 231, an aspherical lens or a combination lens having a small wavefront aberration is preferably used. Then, a temperature detecting element 236 such as a thermistor or a thermocouple and a Peltier element 237 are attached to the LD section 23 composed of the LD 233, the lenses 231, 234 and the optical isolator 235, and an LD temperature control circuit using these elements. The LD unit 23 is controlled by 5. In the LD temperature control circuit 5, the oscillation wavelength fluctuation is 0.1 p
The temperature of the LD is stabilized within 0.033 ° C. to keep the temperature below m.

【0025】さらに、LD233のARコート側には回
折格子21が外部反射鏡として備え付けられており、こ
れとARコートが施されていないLD端面とで光共振器
が形成されている。また、この光共振器内の回折格子2
1とLD部23の間には、温度検出素子221とペルチ
ェ素子222が備え付けられたガラス基板22が挿入さ
れている。
Further, the diffraction grating 21 is provided as an external reflecting mirror on the AR-coated side of the LD 233, and an optical resonator is formed by this and the LD end face which is not AR-coated. In addition, the diffraction grating 2 in this optical resonator
A glass substrate 22 provided with a temperature detection element 221 and a Peltier element 222 is inserted between the 1 and the LD section 23.

【0026】LD部23と回折格子21及びガラス基板
22は、温度検出素子24が備え付けられた光学系ベー
ス台2上に搭載されている。また、ガラス基板温度制御
回路3は、ガラス基板22の温度検出素子221から検
出された温度検出信号により、ガラス基板221のペル
チェ素子222を制御して、ガラス基板22の温度を安
定化させている。なお、共振器長の熱膨張率は光学系ベ
ース台2の熱膨張率に相当しており、その値は、具体的
には、光学系ベース台としてインバー材を用いた場合に
は、室温20℃で0.13×10-6である。
The LD section 23, the diffraction grating 21 and the glass substrate 22 are mounted on the optical system base 2 provided with the temperature detecting element 24. Further, the glass substrate temperature control circuit 3 controls the Peltier element 222 of the glass substrate 221 by the temperature detection signal detected by the temperature detection element 221 of the glass substrate 22 to stabilize the temperature of the glass substrate 22. . The coefficient of thermal expansion of the resonator length corresponds to the coefficient of thermal expansion of the optical system base table 2. Specifically, when the invar material is used as the optical system base table, the value of the coefficient of thermal expansion is room temperature. It is 0.13 × 10 −6 at ° C.

【0027】光学系ベース台2の温度検出素子24は、
光学系ベース台2の温度を検出する。この検出信号は制
御部4に入力される。制御部4は、波長を安定化を始め
るときの光学系ベース台2の温度を記憶するとともに、
その後の温度変動に比例する信号をガラス基板温度制御
回路3に出力する。また、制御部4からの信号により、
ガラス基板温度制御回路3はガラス基板の温度を変化さ
せ、この温度により再びガラス基板を安定化させること
で、光学系ベース台2の温度変動による発振波長変動が
安定化される。
The temperature detecting element 24 of the optical system base 2 is
The temperature of the optical system base 2 is detected. This detection signal is input to the control unit 4. The control unit 4 stores the temperature of the optical system base 2 when the wavelength stabilization is started, and
A signal proportional to the subsequent temperature fluctuation is output to the glass substrate temperature control circuit 3. In addition, by the signal from the control unit 4,
The glass substrate temperature control circuit 3 changes the temperature of the glass substrate and stabilizes the glass substrate again by this temperature, thereby stabilizing the oscillation wavelength variation due to the temperature variation of the optical system base 2.

【0028】ここで、LD233の温度を一定とし、ま
た光学系ベース台2とガラス基板22の温度が変動した
場合における発振波長変動量ΔλM は、上記(4)式お
よび図2より、下記の様になる。
Here, the oscillation wavelength fluctuation amount Δλ M when the temperature of the LD 233 is constant and the temperatures of the optical system base 2 and the glass substrate 22 fluctuate is given by the following equation (4) and FIG. Like

【0029】 ΔλM =(ΔnG ×LG +n0 ×ΔL0 )×λM /(nLD×LLD+nG × LG +n0 ×L0 ) …(6) なお、LG :ガラス基板の厚み(=2×10-3mm)、 L0 :図2のL01+L02、 nG :ガラス基板の屈折率(=1.4563)、 ΔnG :ガラス基板の屈折率変化量、 ΔL0 :L0 の変動量である。Δλ M = (Δn G × L G + n 0 × ΔL 0 ) × λ M / (n LD × L LD + n G × L G + n 0 × L 0 ) (6) where L G : glass substrate Thickness (= 2 × 10 −3 mm), L 0 : L 01 + L 02 in FIG. 2, n G : Refractive index of glass substrate (= 1.4563), Δn G : Change in refractive index of glass substrate, ΔL 0 : This is the amount of change in L 0 .

【0030】そして、波長変動をなくすためには、上記
(6)式においてΔλM =0にすれば良い。また、ΔL
0 は、LD233の温度が一定なので光学系ベース台2
の温度変動による共振器長の変化量と等しい。よって、
L=30mmとすると、共振器長の熱膨張率よりΔL0
3.9nm/℃となり、上記(6)式よりΔnG =−1.95
×10-6-1となる。
Then, in order to eliminate the wavelength variation, Δλ M = 0 may be set in the above equation (6). Also, ΔL
0 indicates that the temperature of the LD 233 is constant, so the optical system base 2
Is equal to the amount of change in the resonator length due to the temperature fluctuation of. Therefore,
If L = 30 mm, then ΔL 0 =
3.9 nm / ° C, and Δn G = -1.95 from the above formula (6)
It becomes × 10 -6 ° C -1 .

【0031】また、ガラス基板22の温度変化によるガ
ラス基板22の屈折率変化は−3×10-6-1であるの
で、光学系ベース台2の温度変動1℃についてガラス基
板22の温度を約0.6℃変化させることで、ΔλM
0となる。
Since the change in the refractive index of the glass substrate 22 due to the change in the temperature of the glass substrate 22 is −3 × 10 −6 ° C. −1 , the temperature of the glass substrate 22 is changed with respect to the temperature fluctuation of 1 ° C. of the optical system base 2. By changing about 0.6 ° C, Δλ M =
It becomes 0.

【0032】さらに、発振波長変動を0.1pm以内に
するためには、nLD=3.54、LLD=300μmとすると、
ΔnG ≦−0.93×10-6となる。よって、ガラス基板2
2の温度変動を0.3℃以内に抑えれば良い。そして、
その結果、LD233の温度制御の0.033 ℃に対して、
約1/10の温度制御で同等の波長を安定化することが
できる。
Further, in order to keep the oscillation wavelength variation within 0.1 pm, n LD = 3.54 and L LD = 300 μm,
Δn G ≦ −0.93 × 10 −6 . Therefore, the glass substrate 2
The temperature fluctuation of 2 may be suppressed to within 0.3 ° C. And
As a result, the temperature control of LD233 was 0.033 ℃,
Equivalent wavelengths can be stabilized by temperature control of about 1/10.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように、本発明では、共振器(外
部共振器)が構成されている光学系ベース台の温度変動
による熱膨張分の共振器長変化を、回折格子とLDから
成る共振器内に挿入された基板の屈折率を変化させて補
正することで、LD光源の発振波長を安定化を行ってい
ることから、光出力変動がなく、また機構的バックラッ
シュの問題もなく、さらにファブリペロエタロンなどの
基準光学素子を使用する必要がなくて、どの波長におい
ても波長を安定化できる。
As described above, according to the present invention, the change in the resonator length due to the thermal expansion due to the temperature fluctuation of the optical system base table in which the resonator (external resonator) is constituted is constituted by the diffraction grating and the LD. Since the oscillation wavelength of the LD light source is stabilized by changing and correcting the refractive index of the substrate inserted in the resonator, there is no optical output fluctuation and there is no problem of mechanical backlash. In addition, it is not necessary to use a reference optical element such as a Fabry-Perot etalon, and the wavelength can be stabilized at any wavelength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による外部共振器型波長可変LD光源の
実施の形態の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of an external resonator type wavelength tunable LD light source according to the present invention.

【図2】図1の要部の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a main part of FIG. 1;

【図3】従来技術におけるLD光源部を温度制御して波
長を安定化させたLD光源の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an LD light source in which the wavelength is stabilized by controlling the temperature of the LD light source unit in the related art.

【図4】従来技術におけるLD光源部を温度制御して波
長を安定化させた他のLD光源の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of another LD light source in which the wavelength is stabilized by controlling the temperature of the LD light source unit in the prior art.

【図5】従来技術における機械的に外部共振器長を変化
して波長を安定化させたLD光源の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view of an LD light source in which a wavelength is stabilized by mechanically changing an external resonator length in a conventional technique.

【図6】図4の要部の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a main part of FIG.

【図7】LDにおける電流−光出力特性曲線を示したグ
ラフである。
FIG. 7 is a graph showing a current-light output characteristic curve of an LD.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LD駆動回路 2 光学系ベース台 3 ガラス基板温度制御回路 4 制御部 21 回折格子 22 ガラス基板 23 LD部 24 温度検出素子 1 LD drive circuit 2 Optical system base 3 Glass substrate temperature control circuit 4 Control part 21 Diffraction grating 22 Glass substrate 23 LD part 24 Temperature detection element

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザ(233) と、 外部反射鏡としての回折格子(21)と、 回折格子(21)と前記半導体レーザ(233) から構成される
共振器内に挿入された基板(22)と、 基板(22)に設けられた基板温度検出用の第1の温度検出
素子(221) と、 基板(22)の温度を変化させる温度制御素子(222) と、 半導体レーザ(233) 、回折格子(21) 、基板(22)、第1
の温度検出素子(221)、並びに温度制御素子(222) が搭
載された光学系ベース台(2) と、 光学系ベース台(2) の温度を検出する第2の温度検出素
子(24)とを有し、 光学系ベース台(2) の温度変動に基づいて基板(22)の温
度を制御することで発振波長を安定化することを特徴と
する外部共振器型波長可変LD光源。
1. A semiconductor laser (233), a diffraction grating (21) as an external reflecting mirror, and a substrate (22) inserted in a resonator composed of the diffraction grating (21) and the semiconductor laser (233). ), A first temperature detection element (221) provided on the substrate (22) for detecting the substrate temperature, a temperature control element (222) for changing the temperature of the substrate (22), a semiconductor laser (233), Diffraction grating (21), substrate (22), first
The optical system base (2) on which the temperature detecting element (221) and the temperature control element (222) are mounted, and the second temperature detecting element (24) for detecting the temperature of the optical system base (2). An external resonator type wavelength tunable LD light source, characterized in that the oscillation wavelength is stabilized by controlling the temperature of the substrate (22) based on the temperature fluctuation of the optical system base (2).
【請求項2】 基板(22)がガラス基板(22)である請求項
1記載の外部共振器型波長可変LD光源。
2. The external resonator type wavelength tunable LD light source according to claim 1, wherein the substrate (22) is a glass substrate (22).
【請求項3】 温度制御素子(222) がペルチェ素子(22
2) である請求項1または2記載の外部共振器型波長可
変LD光源。
3. A temperature control element (222) is a Peltier element (22).
2) The external resonator type wavelength tunable LD light source according to claim 1 or 2.
【請求項4】 半導体レーザ(233) の回折格子(21)側に
ARコート(232) が施されている請求項1、2または3
記載の外部共振器型波長可変LD光源。
4. The semiconductor laser (233) is provided with an AR coat (232) on the side of the diffraction grating (21).
The external resonator type wavelength tunable LD light source described.
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