(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第１の複屈折結晶と、該第１の複屈折結晶を透過したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第２の複屈折結晶とを有する偏光状態変更手段と、
該偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、所定の直線偏光成分を受光する偏光選択受光手段と、
該偏光選択受光手段から出力された受光信号を用いて上記第１の複屈折結晶に入力したレーザ光の波長をモニタする波長検出手段とを備え、
ｄΔｎＡ／ｄＴ及びｄΔｎＢ／ｄＴが、ともに正の値または負の値のとき、上記第１及び第２の複屈折結晶は、上記第１の複屈折結晶のファスト軸方向と上記第２の複屈折結晶のスロー軸方向とが一致し、上記第１の複屈折結晶のスロー軸方向と上記第２の複屈折結晶のファスト軸方向とが一致するように、配置され、
（ｄΔｎＡ／ｄＴ＋αＡ・ΔｎＡ）・ＬＡ＋（ｄΔｎＢ／ｄＴ+αＢ・ΔｎＢ）・ＬＢが実質的にゼロとなり、かつ、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ−ΔｎＢ・ＬＢ）が所望の値を満たすように、上記第１及び第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さが設定されている波長モニタ装置（ただし、Ｔは温度、ΔｎＡは第１の複屈折結晶のファスト軸方向の屈折率とスロー軸方向の屈折率との差、ＬＡは第１の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さ、αＡは第１の複屈折結晶の線膨張係数、ΔｎＢは第２の複屈折結晶のファスト軸方向の屈折率とスロー軸方向の屈折率との差、ＬＢは第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さ、αＢは第２の複屈折結晶の線膨張係数、λは第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光の波長である）。
【請求項２】
偏光したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第１の複屈折結晶と、該第１の複屈折結晶を透過したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第２の複屈折結晶とを有する偏光状態変更手段と、
該偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、所定の直線偏光成分を受光する偏光選択受光手段と、
該偏光選択受光手段から出力された受光信号を用いて上記第１の複屈折結晶に入力したレーザ光の波長をモニタする波長検出手段とを備え、
ｄΔｎＡ／ｄＴ及びｄΔｎＢ／ｄＴのうちのいずれか一方が正の値、他方が負の値のとき、上記第１及び第２の複屈折結晶は、上記第１及び第２の複屈折結晶のファスト軸方向が一致し、上記第１及び第２の複屈折結晶のスロー軸方向が一致するように、配置され、
（ｄΔｎＡ／ｄＴ＋αＡ・ΔｎＡ）・ＬＡ＋（ｄΔｎＢ／ｄＴ+αＢ・ΔｎＢ）・ＬＢが実質的にゼロとなり、かつ、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ＋ΔｎＢ・ＬＢ）が所望の値を満たすように、上記第１及び第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さが設定されている波長モニタ装置（ただし、Ｔは温度、ΔｎＡは第１の複屈折結晶のファスト軸方向の屈折率とスロー軸方向の屈折率との差、ＬＡは第１の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さ、αＡは第１の複屈折結晶の線膨張係数、ΔｎＢは第２の複屈折結晶のファスト軸方向の屈折率とスロー軸方向の屈折率との差、ＬＢは第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さ、αＢは第２の複屈折結晶の線膨張係数、λは第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光の波長である）。
【請求項３】
第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光は、直線偏光であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項４】
第１の複屈折結晶は、そのファスト軸方向を該第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光の振動方向に対して４５度傾けて、配置されていることを特徴とする請求項３記載の波長モニタ装置。
【請求項５】
偏光選択受光手段は、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、所定の直線偏光成分を取り出す偏光分離手段と、該偏光分離手段から取り出された直線偏光成分を受光する偏光受光手段とを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項６】
偏光分離手段を未通過のレーザ光を受光するレーザ光受光手段と、該レーザ光受光手段から出力された受光信号を用いて、波長モニタするレーザ光源の強度変化をモニタする強度検出手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載の波長モニタ装置。
【請求項７】
偏光分離手段と偏光受光手段との間に、該偏光分離手段から取り出された直線偏光成分を集光する集光手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の波長モニタ装置。
【請求項８】
偏光分離手段は、偏光受光手段の入力端面に設けられていることを特徴とする請求項５記載の波長モニタ装置。
【請求項９】
偏光分離手段は、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、互いに直角方向に振動する第１の直線偏光成分と第２の直線偏光成分とを分離して取り出すものであり、偏光受光手段は、該偏光分離手段から取り出された第１の直線偏光成分を受光する第１成分用受光手段と、該偏光分離手段から取り出された第２の直線偏光成分を受光する第２成分用受光手段とを有するものであることを特徴とする請求項５記載の波長モニタ装置。
【請求項１０】
偏光分離手段は、入力するレーザ光の第１の直線偏光成分及び第２の直線偏光成分のうちのいずれか一方を透過し他方を反射する偏光子を有することを特徴とする請求項９記載の波長モニタ装置。
【請求項１１】
第１の複屈折結晶、第２の複屈折結晶、及び偏光選択受光手段は、それぞれの入力端面及び出力端面を、レーザ光の伝播方向に対して傾けて配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項１２】
波長検出手段は、偏光受光手段から出力された受光信号と強度検出手段から出力された強度モニタ信号との比を出力する割算器を有することを特徴とする請求項６記載の波長モニタ装置。
【請求項１３】
波長検出手段は、第１成分用受光手段から出力された受光信号と第２成分用受光手段から出力された受光信号との和を出力する加算器と、上記第１成分用受光手段または上記第２成分用受光手段から出力された受光信号と上記加算器から出力された和信号との比を出力する割算器とを有することを特徴とする請求項９記載の波長モニタ装置。
【請求項１４】
λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ−ΔｎＢ・ＬＢ）が０．８ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の波長モニタ装置。
【請求項１５】
λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ＋ΔｎＢ・ＬＢ）が０．８ｎｍ以上であることを特徴とする請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項１６】
第１の複屈折結晶はＹＶＯ４結晶であり、第２の複屈折結晶はＬｉＮｂＯ３結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項１７】
第１の複屈折結晶はＹＶＯ４結晶であり、第２の複屈折結晶はＣａＣＯ３結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項１８】
第１の複屈折結晶はＹＶＯ４結晶であり、第２の複屈折結晶はＴｉＯ２結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項１９】
第１の複屈折結晶はＹＶＯ４結晶であり、第２の複屈折結晶はＳｉＯ２結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項２０】
第１の複屈折結晶はＬｉＮｂＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶はＣａＣＯ３結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項２１】
第１の複屈折結晶はＬｉＮｂＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶はＴｉＯ２結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項２２】
第１の複屈折結晶はＬｉＮｂＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶はＳｉＯ２結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項２３】
第１の複屈折結晶はＣａＣＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶はＴｉＯ２結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項２４】
第１の複屈折結晶はＣａＣＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶はＳｉＯ２結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項２５】
第１の複屈折結晶はＴｉＯ２結晶であり、第２の複屈折結晶はＳｉＯ２結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置。
【請求項２６】
半導体レーザと、該半導体レーザから出力されたレーザ光が入力する請求項１または請求項２記載の波長モニタ装置と、上記半導体レーザを駆動しかつ上記波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて上記半導体レーザの発振波長を制御するレーザ駆動制御装置とを備えた波長安定化光源。
【請求項２７】
レーザ駆動制御装置は、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザへの注入電流を調節することにより発振波長を制御することを特徴とする請求項２６記載の波長安定化光源。
【請求項２８】
レーザ駆動制御装置は、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザの温度を調節することにより発振波長を制御することを特徴とする請求項２６記載の波長安定化光源。
【請求項２９】
レーザ駆動制御装置は、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザの共振器長を調節することにより発振波長を制御することを特徴とする請求項２６記載の波長安定化光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ光の波長をモニタする波長モニタ装置、並びに波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて、安定した波長のレーザ光を出力する波長安定化光源及びそれを複数個備えた伝送システムに関し、特に、波長分割多重伝送（以下、ＷＤＭという）方式に適用する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の光通信において、伝送する情報の大容量化に伴い、多様な伝送方式が検討されている。その中の一つに、１本の光ファイバ中に複数の異なる波長の信号光を多重化して同時に伝送することで伝送容量を増やす、ＷＤＭ方式が検討されている。しかし、複数の異なる波長の信号光を多重化して同時に伝送するといっても、増幅器で増幅可能な帯域外の波長は使用できないので、多くの信号光を多重化して同時に伝送するためには、個々の信号光の波長幅を狭く、かつ各信号光間の波長間隔も狭くすることが重要な課題となる。この課題を克服するためには、挟帯域な信号光の波長をモニタし、信号光の波長を高精度に安定化させる技術が必要である。
【０００３】
従来例１．
第１図は、１９９８年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−１０−１８０に示された、従来例１の波長モニタ装置を示す構成図である。図において、１０１は入力光を分波する第１のビームスプリッタ、１０２は第１のビームスプリッタ１０１を透過した入力光を分波する第２のビームスプリッタ、１０３は第１のビームスプリッタ１０１で分波された入力光の一部を受光する第１のフォトダイオード（以下、ＰＤという）、１０４は第２のビームスプリッタ１０２で分波された入力光の一部を受光する第２のＰＤ、１０５は第１のビームスプリッタ１０１と第１のＰＤ１０３との間に配置された第１のファブリペローエタロンフィルタ（以下、ＦＰエタロンフィルタという）、１０６は第２のビームスプリッタ１０２と第２のＰＤ１０４との間に配置された第２のＦＰエタロンフィルタである。第１のＦＰエタロンフィルタ１０５と第２のＦＰエタロンフィルタ１０６は、異なる波長透過特性を有している。
【０００４】
次に動作について説明する。
第１のビームスプリッタ１０１で分波された入力光の一部は、第１のＦＰエタロンフィルタ１０５を透過して、第１のＰＤ１０３で受光される。同様に、第２のビームスプリッタ１０２で分波された入力光の一部は、第２のＦＰエタロン１０６を透過して、第２のＰＤ１０４で受光される。
第１のＦＰエタロンフィルタ１０５と第２のＦＰエタロンフィルタ１０６は、異なる波長透過特性を有しているため、第１及び第２のＰＤ１０３，１０４からの出力信号は、互いに異なる波長特性を示す。このため、第１のＰＤ１０３からの出力信号と第２のＰＤ１０４からの出力信号との差をとると、第１のＦＰエタロンフィルタ１０５を透過した光の強度と第２のＦＰエタロンフィルタ１０６を透過した光の強度が等しい波長で差信号の強度がゼロとなる。従って、基準波長を、差信号の強度がゼロとなる波長とすると、入力光の波長の基準波長からの変化を、正負の符号を持った差信号の強度で表わすことができる。
【０００５】
従来例２．
第２図は、米国特許第５，８２５，７９２号に示された、従来例２の波長モニタ装置を示す構成図である。図において、１１１はＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄ  Ｂａｃｋ）半導体レーザ、１１２はＤＦＢ半導体レーザ１１１からの出力光のビーム広がりを調節する光学レンズ、１１３，１１４は光学レンズ１１２を透過した、ＤＦＢ半導体レーザ１１１からの出力光を受光する第１，第２のＰＤ、１１５は光学レンズ１１２と第１及び第２のＰＤ１１３，１１４との間に配置されたＦＰエタロンフィルタ、１１６は第１及び第２のＰＤ１１３，１１４からの出力信号の差をとり、差信号をＤＦＢ半導体レーザ１１１にフィードバックする減算器である。第１及び第２のＰＤ１１３，１１４は、ＦＰエタロンフィルタ１１５の透過光内で分離して配置され、共通基盤１１７上に固定されている。ＦＰエタロンフィルタ１１５は、光軸に対して傾けて配置されている。
【０００６】
次に動作について説明する。
ＤＦＢ半導体レーザ１１１からの出力光は、光学レンズ１１２でビームの広がりが調節され、ＦＰエタロンフィルタ１１５を透過して、第１及び第２のＰＤ１１３，１１４で受光される。
また、ＦＰエタロンフィルタ１１５は、光軸に垂直な面に対して傾けて配置されているため、ビーム位置によってＦＰエタロンフィルタ１１５への入射角度が異なり、入射角度に依存して波長透過特性が変化する。このため、ＦＰエタロンフィルタ１１５の透過光内で分離して配置された第１及び第２のＰＤ１１３，１１４からの出力信号は、互いに異なる波長特性を示す。すなわち、２つの異なる波長透過特性を有するＦＰエタロンフィルタを必要とせず、１つのＦＰエタロンフィルタを用いて波長特性の異なる２つの信号が得られる。従って、基準波長λ０で、第１及び第２のＰＤ１１３，１１４の受光強度が等しくなるように、第１及び第２のＰＤ１１３，１１４を配置すると、基準波長λ０で減算器１１６からの差信号の強度がゼロとなり、ＤＦＢ半導体レーザ１１１からの出力光の波長の基準波長からの変化を、正負の符号を持った差信号の強度で表わすことができる。
差信号は、ＤＦＢ半導体レーザ１１１にフィードバックされ、ＤＦＢ半導体レーザ１１１からの出力光の波長が安定化される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１の波長モニタ装置は以上のように構成され、ビームスプリッタ、ＰＤ、ＦＰエタロンフィルタを各々２個ずつ用いるので、部品点数が多く、装置全体が大きくなるという課題があった。
また、ビームスプリッタを２個用いるので、光の伝播方向が３方向あり、アライメントが難しいという課題があった。
さらに、温度によって波長透過特性が変化するＦＰエタロンフィルタを用いるので、温度変化によって差信号の強度がゼロになる波長がずれ、温度変化に応じて補正をしなければならないという課題があった。特に、温度によって波長透過特性が変化するＦＰエタロンフィルタを２個用いる従来例１の場合、温度変化によりＦＰエタロンフィルタ毎に波長透過特性が変化し、温度変化に応じた補正が難しく、高精度な波長モニタができないという課題があった。
【０００８】
また、従来例２の波長モニタ装置は以上のように構成され、ＦＰエタロンフィルタを、光軸に対して傾けて配置することによって、１つのＦＰエタロンフィルタを用いて波長特性の異なる２つの信号を得ているが、各ＰＤの受光面がＤＦＢ半導体レーザを見込む角度内においても、ビーム位置によってＦＰエタロンフィルタへの入射角度が異なるので、各ＰＤからの出力信号は、見込み角度内の平均として表わされ、高精度な波長モニタができないという課題があった。これは、ＦＰエタロンフィルタの開口面の面積が広がり、各ＰＤの受光面の面積が広がるほど悪くなる。
また、ＤＦＢ半導体レーザからの出力光は平行化されておらず、終始ある広がりをもって伝播する。そして、各ＰＤからの出力信号の波長特性が、ＦＰエタロンフィルタへの入射角度に依存するので、光学レンズ、第１及び第２のＰＤ、ＦＰエタロンフィルタの光軸に対する位置が厳しく制限され、アライメントが難しいという課題があった。
また、温度によって波長透過特性が変化するＦＰエタロンフィルタを用いているので、温度変化によって差信号がゼロになる波長がずれ、温度変化に応じて補正をしなければならないという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、小型で、アライメントの容易な、高精度な波長モニタが可能な波長モニタ装置、並びに波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて、安定した波長のレーザ光を出力する波長安定化光源及びそれを複数個備えた伝送システムを得ることを目的とする。
また、この発明は温度変化による補正が不要な波長モニタ装置、並びに波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて、安定した波長のレーザ光を出力する波長安定化光源及びそれを複数個備えた伝送システムを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る波長モニタ装置は、偏光したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第１の複屈折結晶と、第１の複屈折結晶を透過したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第２の複屈折結晶とを有する偏光状態変更手段と、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、所定の直線偏光成分を受光する偏光選択受光手段と、偏光選択受光手段から出力された受光信号を用いて第１の複屈折結晶に入力したレーザ光の波長をモニタする波長検出手段とを備え、ｄΔｎＡ／ｄＴ及びｄΔｎＢ／ｄＴが、ともに正の値または負の値のとき、第１及び第２の複屈折結晶は、第１の複屈折結晶のファスト軸方向と第２の複屈折結晶のスロー軸方向とが一致し、第１の複屈折結晶のスロー軸方向と第２の複屈折結晶のファスト軸方向とが一致するように、配置され、（ｄΔｎＡ／ｄＴ＋αＡ・ΔｎＡ）・ＬＡ＋（ｄΔｎＢ／ｄＴ+αＢ・ΔｎＢ）・ＬＢが実質的にゼロとなり、かつ、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ−ΔｎＢ・ＬＢ）が所望の値を満たすように、第１及び第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さが設定されているものである（ただし、Ｔは温度、ΔｎＡは第１の複屈折結晶のファスト軸方向の屈折率とスロー軸方向の屈折率との差、ＬＡは第１の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さ、αＡは第１の複屈折結晶の線膨張係数、ΔｎＢは第２の複屈折結晶のファスト軸方向の屈折率とスロー軸方向の屈折率との差、ＬＢは第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さ、αＢは第２の複屈折結晶の線膨張係数、λは第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光の波長である）。
【００１１】
この発明に係る波長モニタ装置は、偏光したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第１の複屈折結晶と、第１の複屈折結晶を透過したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第２の複屈折結晶とを有する偏光状態変更手段と、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、所定の直線偏光成分を受光する偏光選択受光手段と、偏光選択受光手段から出力された受光信号を用いて第１の複屈折結晶に入力したレーザ光の波長をモニタする波長検出手段とを備え、ｄΔｎＡ／ｄＴ及びｄΔｎＢ／ｄＴのうちのいずれか一方が正の値、他方が負の値のとき、第１及び第２の複屈折結晶は、第１及び第２の複屈折結晶のファスト軸方向が一致し、第１及び第２の複屈折結晶のスロー軸方向が一致するように、配置され、（ｄΔｎＡ／ｄＴ＋αＡ・ΔｎＡ）・ＬＡ＋（ｄΔｎＢ／ｄＴ+αＢ・ΔｎＢ）・ＬＢが実質的にゼロとなり、かつ、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ＋ΔｎＢ・ＬＢ）が所望の値を満たすように、第１及び第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さが設定されているものである（ただし、Ｔは温度、ΔｎＡは第１の複屈折結晶のファスト軸方向の屈折率とスロー軸方向の屈折率との差、ＬＡは第１の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さ、αＡは第１の複屈折結晶の線膨張係数、ΔｎＢは第２の複屈折結晶のファスト軸方向の屈折率とスロー軸方向の屈折率との差、ＬＢは第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さ、αＢは第２の複屈折結晶の線膨張係数、λは第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光の波長である）。
【００１２】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光が、直線偏光であるものである。
【００１３】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶が、そのファスト軸方向を第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光の振動方向に対して４５度傾けて、配置されているものである。
【００１４】
この発明に係る波長モニタ装置は、偏光選択受光手段が、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、所定の直線偏光成分を取り出す偏光分離手段と、偏光分離手段から取り出された直線偏光成分を受光する偏光受光手段とを有するものである。
【００１５】
この発明に係る波長モニタ装置は、偏光分離手段を未通過のレーザ光を受光するレーザ光受光手段と、レーザ光受光手段から出力された受光信号を用いて、波長モニタするレーザ光源の強度変化をモニタする強度検出手段とを備えたものである。
【００１６】
この発明に係る波長モニタ装置は、偏光分離手段と偏光受光手段との間に、偏光分離手段から取り出された直線偏光成分を集光する集光手段を備えたものである。
【００１７】
この発明に係る波長モニタ装置は、偏光分離手段が、偏光受光手段の入力端面に設けられているものである。
【００１８】
この発明に係る波長モニタ装置は、偏光分離手段が、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、互いに直角方向に振動する第１の直線偏光成分と第２の直線偏光成分とを分離して取り出すものであり、偏光受光手段が、偏光分離手段から取り出された第１の直線偏光成分を受光する第１成分用受光手段と、偏光分離手段から取り出された第２の直線偏光成分を受光する第２成分用受光手段とを有するものである。
【００１９】
この発明に係る波長モニタ装置は、偏光分離手段が、入力するレーザ光の第１の直線偏光成分及び第２の直線偏光成分のうちのいずれか一方を透過し他方を反射する偏光子を有するものである。
【００２０】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶、第２の複屈折結晶、及び偏光選択受光手段が、それぞれの入力端面及び出力端面を、レーザ光の伝播方向に対して傾けて配置されているものである。
【００２１】
この発明に係る波長モニタ装置は、波長検出手段が、偏光受光手段から出力された受光信号と強度検出手段から出力された強度モニタ信号との比を出力する割算器を有するものである。
【００２２】
この発明に係る波長モニタ装置は、波長検出手段が、第１成分用受光手段から出力された受光信号と第２成分用受光手段から出力された受光信号との和を出力する加算器と、第１成分用受光手段または第２成分用受光手段から出力された受光信号と加算器から出力された和信号との比を出力する割算器とを有するものである。
【００２３】
この発明に係る波長モニタ装置は、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ−ΔｎＢ・ＬＢ）が０．８ｎｍ以上であるものである。
【００２４】
この発明に係る波長モニタ装置は、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ＋ΔｎＢ・ＬＢ）が０．８ｎｍ以上であるものである。
【００２５】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＹＶＯ４結晶であり、第２の複屈折結晶がＬｉＮｂＯ３結晶であるものである。
【００２６】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＹＶＯ４結晶であり、第２の複屈折結晶がＣａＣＯ３結晶であるものである。
【００２７】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＹＶＯ４結晶であり、第２の複屈折結晶がＴｉＯ２結晶であるものである。
【００２８】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＹＶＯ４結晶であり、第２の複屈折結晶がＳｉＯ２結晶であるものである。
【００２９】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＬｉＮｂＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶がＣａＣＯ３結晶であるものである。
【００３０】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＬｉＮｂＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶がＴｉＯ２結晶であるものである。
【００３１】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＬｉＮｂＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶がＳｉＯ２結晶であるものである。
【００３２】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＣａＣＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶がＴｉＯ２結晶であるものである。
【００３３】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＣａＣＯ３結晶であり、第２の複屈折結晶がＳｉＯ２結晶であるものである。
【００３４】
この発明に係る波長モニタ装置は、第１の複屈折結晶がＴｉＯ２結晶であり、第２の複屈折結晶がＳｉＯ２結晶であるものである。
【００３５】
この発明に係る波長安定化光源は、半導体レーザと、半導体レーザから出力されたレーザ光が入力する波長モニタ装置と、半導体レーザを駆動しかつ波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザの発振波長を制御するレーザ駆動制御装置とを備えたものである。
【００３６】
この発明に係る波長安定化光源は、レーザ駆動制御装置が、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザへの注入電流を調節することにより発振波長を制御するものである。
【００３７】
この発明に係る波長安定化光源は、レーザ駆動制御装置が、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザの温度を調節することにより発振波長を制御するものである。
【００３８】
この発明に係る波長安定化光源は、レーザ駆動制御装置が、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザの共振器長を調節することにより発振波長を制御するものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
第３図はこの発明の実施の形態１による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。第４図は第３図に示す波長モニタ装置内の特定の位置におけるレーザ光の偏光状態を示す図である。以下の説明は、第３図に示す方向にｘｙｚ軸を持つ直交座標系に基づいて行う。図において、１は波長安定化光源、２は振動方向がｘ軸方向であるｐ偏光のレーザ光をｚ軸方向に出力する半導体レーザ、３は半導体レーザ２から出力されたレーザ光を平行化する光学レンズ（レーザ光平行化手段）、４は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、そのレーザ光の波長をモニタし、波長モニタ信号として出力する波長モニタ装置、５は半導体レーザ２と接続され、半導体レーザ２を駆動しかつ波長モニタ装置４から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザ２の発振波長を制御するレーザ駆動制御装置である。
【００４０】
波長モニタ装置４において、１１は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える複屈折結晶（第１の複屈折結晶）、１２は複屈折結晶１１を透過したレーザ光が入力し、ｐ偏光成分を透過しｓ偏光成分を反射することにより、互いに直角方向に振動する第１の偏光成分としてのｐ偏光成分と第２の偏光成分としてのｓ偏光成分とを分離して取り出す偏光子（偏光分離手段）、１３は偏光子１２を透過したｐ偏光成分を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力する第１成分用受光素子（第１成分用受光手段）、１４は偏光子１２で反射したｓ偏光成分を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力する第２成分用受光素子（第２成分用受光手段）、１５はレーザ駆動制御装置５に接続され、第１成分用受光素子１３及び第２成分用受光素子１４から出力された受光信号のいずれか一方または双方を用いて複屈折結晶１１に入力したレーザ光の波長をモニタし、波長モニタ信号として出力する波長検出回路（波長検出手段）である。
【００４１】
この実施の形態１では、偏光状態変更手段は、複屈折結晶１１で構成される。また、偏光受光手段として、第１成分用受光素子１３と第２成分用受光素子１４とを備える。また、偏光選択受光手段として、偏光子１２と第１成分用受光素子１３とにより構成されるものと、偏光子１２と第２成分用受光素子１４とにより構成されるものとを備える。
【００４２】
なお、第４図（Ａ）は複屈折結晶１１に入力するレーザ光の偏光状態を示し、第４図（Ｂ）は複屈折結晶１１を透過したレーザ光の偏光状態を示し、第４図（Ｃ）は偏光子１２を透過したレーザ光の偏光状態を示し、第４図（Ｄ）は偏光子１２で反射したレーザ光の偏光状態を示している。
【００４３】
複屈折結晶１１は光学的異方性を有し、第５図に示すように、入力するレーザ光の進行方向Ｒ（すなわち、ｚ軸方向）に垂直な面内において、互いに直角方向を向いたファスト軸Ｆとスロー軸Ｓとを持つ。ファスト軸Ｆ方向は、位相速度が速く、屈折率が低い方向であり、スロー軸Ｓ方向は、位相速度が遅く、屈折率が高い方向である。複屈折結晶１１は、入力するｐ偏光のレーザ光の振動方向に対して、ファスト軸Ｆ方向またはスロー軸Ｓ方向が４５度傾くように、配置されている。
【００４４】
次に動作について説明する。
半導体レーザ２は、振動方向がｘ軸方向であるｐ偏光のレーザ光をｚ軸方向に出力する。半導体レーザ２から出力されたレーザ光は、光学レンズ３で平行化され、波長モニタ装置４内の複屈折結晶１１に入力する。
【００４５】
複屈折結晶１１に入力したレーザ光の位相速度は、スロー軸Ｓ方向よりファスト軸Ｆ方向の方が速いため、レーザ光の偏光状態は、複屈折結晶１１を透過することにより変化する。ファスト軸Ｆ方向とスロー軸Ｓ方向との間での位相のずれ量δは、レーザ光の波長をλ、ファスト軸Ｆ方向の屈折率とスロー軸Ｓ方向の屈折率との差（スロー軸Ｓ方向の屈折率−ファスト軸Ｆ方向の屈折率；以下、屈折率差という）をΔｎ、複屈折結晶１１のレーザ光伝播方向の長さをＬとすると、δ＝２πΔｎＬ／λで表わされる。
【００４６】
一般に、レーザ光がｚ軸方向に伝播し、ファスト軸Ｆ方向が、ｘ軸方向に対してθ傾いている場合、ｘ軸方向及びｙ軸方向の偏光状態の変化は、ジョーンズマトリックスを用いて、（１）式のように表わされる。
0003667694.tif 000002
【００４７】
この実施の形態では、ファスト軸Ｆ方向が、ｘ軸方向に対して４５度傾いている。また、ｚ軸方向に進行し複屈折結晶１１に入力するレーザ光はｐ偏光であり、その振動方向はｘ軸方向である。従って、複屈折結晶１１に入力するレーザ光の規格化電界成分を｛１，０｝で表わすと、複屈折結晶１１を透過したレーザ光のｘ軸方向の電界成分（すなわち、ｐ偏光成分の電界成分）Ｅｔｘ及びｙ軸方向の電界成分（すなわち、ｓ偏光成分の電界成分）Ｅｒｙは、（１）式を用いて、（２）式のように表わされる。
0003667694.tif 000003
【００４８】
複屈折結晶１１を透過したレーザ光は、偏光子１２に入力する。偏光子１２に入力したレーザ光のｐ偏光成分は、偏光子１２を透過して第１成分用受光素子１３で受光される。偏光子１２に入力したレーザ光のｓ偏光成分は、偏光子１２で反射して第２成分用受光素子１４で受光される。
【００４９】
第１成分用受光素子１３が受光するｐ偏光成分の規格化電界成分は、｛ｃｏｓ（δ／２），０｝であり、第２成分用受光素子１４が受光するｓ偏光成分の規格化電界成分は、｛０，ｓｉｎ（δ／２）｝である。従って、第１成分用受光素子１３から出力される受光信号の規格化強度は、ｃｏｓ（δ／２）の２乗であり、第２成分用受光素子１４から出力される受光信号の規格化強度は、ｓｉｎ（δ／２）の２乗である。δは波長に依存して変化するため、第１成分用受光素子１３及び第２成分用受光素子１４から出力される受光信号の規格化強度は、波長に依存して第６図に示すように変化する。第６図中、１６ａは第１成分用受光素子１３から出力された受光信号の強度変化を示し、１６ｂは第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度変化を示している。また、Ｄは自由スペクトル領域（以下、ＦＳＲという）とよばれる周期間隔を示し、その値は（３）式のように表わされる。ここで、ｃ０は真空中での光速である。
0003667694.tif 000004
【００５０】
第１成分用受光素子１３及び第２成分用受光素子１４から出力された受光信号は、波長検出回路１５に入力する。第１成分用受光素子１３から出力された受光信号の強度は、第６図中の１６ａと１６ｂが交差する波長λ０付近において、波長が長くなるに従って減少し、波長が短くなるに従って増加する。一方、第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度は、波長λ０付近において、波長が長くなるに従って増加し、波長が短くなるに従って減少する。従って、波長λ０を、基準波長とすると、波長検出回路１５は、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号または第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度変化から、レーザ光の波長の基準波長からの変化を検出することができる。
【００５１】
また、波長λ０を含むスロープ内では、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号の強度や第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度から、波長が一意的に決まる。従って、波長検出回路１５は、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号または第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度から、レーザ光の絶対波長を検出することもできる。
【００５２】
ＦＳＲが長くなると、１つのスロープの波長範囲は広がる。波長モニタ装置４をＷＤＭ方式に適用する場合、国際電気通信連合が規定する波長（以下、ＩＴＵグリッドという）の一つがλ０であり、ＩＴＵグリット間隔が２５ＧＨｚ（０．２ｎｍ）であるとき、ＦＳＲを１００ＧＨｚ以上（０．８ｎｍ以上）にすると、波長λ０を含むスロープの波長範囲内にある２以上のチャンネルの波長変化を検出することができ、また、絶対波長を検出することもできる。ＦＳＲを長くするためには、複屈折結晶１１のレーザ光伝播方向の長さＬを短くするか、もしくは屈折率差Δｎの小さい複屈折結晶１１を用いる。
【００５３】
波長検出回路１５は、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号または第２成分用受光素子１４から出力された受光信号を、波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置５に出力する。レーザ駆動制御装置５は、波長モニタ信号を用いて、後述する方法により半導体レーザ２の発振波長を制御する。
【００５４】
また、波長検出回路１５に、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号と、第２成分用受光素子１４から出力された受光信号との差を、差信号として出力する減算器を設けてもよい。差信号の規格化強度は、波長に依存して第７図に示すように変化するため、波長λ０を基準波長とすると、波長検出回路１５は、差信号の強度変化から、レーザ光の波長の基準波長からの変化を検出することができる。また、波長λ０を含むスロープ内では、差信号の強度から、波長が一意的に決まるため、波長検出回路１５は、差信号の強度から、レーザ光の絶対波長を検出することもできる。差信号の強度変化の振幅は、受光信号の強度変化の振幅の２倍であるため、差信号の強度変化からレーザ光の波長の基準波長からの変化を検出する場合の方が精度が高い。差信号を用いると、第１成分用受光素子１３からの受光信号と、第２成分用受光素子１４からの受光信号の同位相のノイズ成分を除去できる。
【００５５】
この場合、波長検出回路１５は、差信号を、波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置５に出力する。レーザ駆動制御装置５は、波長モニタ信号を用いて、後述する方法により半導体レーザ２の発振波長を制御する。
【００５６】
なお、これまで、波長λ０を基準波長とする場合について説明したが、それ以外の波長を基準波長とする場合でも、波長検出回路１５は、受光信号や差信号の強度変化から、レーザ光の波長の基準波長からの変化を検出することができる。また、差信号に適当なオフセット電圧を加えて、差信号の強度がゼロとなる波長を任意の波長に調節し、その波長を基準波長とすることもできる。
【００５７】
また、波長検出回路１５に、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号と、第２成分用受光素子１４から出力された受光信号との和を、和信号として出力する加算器を設けてもよい。上述した波長検出回路１５では、受光信号や差信号の強度変化からレーザ光の波長の基準波長からの変化を検出し、また、受光信号や差信号の強度からレーザ光の絶対波長を検出しているが、受光信号や差信号の強度は半導体レーザ２の出力強度が変動すると変化するため、半導体レーザ２の出力強度の変動は小さくする必要がある。和信号の強度は、波長に依存せず、半導体レーザ２の出力強度に依存して変化するため、波長検出回路１５は、和信号の強度変化から半導体レーザ２の出力強度の変動を検出することができる。
【００５８】
この場合、波長検出回路１５は、受光信号または差信号を波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置５に出力するとともに、和信号をレーザ駆動制御装置５に出力する。レーザ駆動制御装置５は、和信号を用いて半導体レーザ２への注入電流を調節することによって、半導体レーザ２の出力強度を一定に保つとともに、波長モニタ信号を用いて、後述する方法により半導体レーザ２の発振波長を制御する。
【００５９】
また、波長検出回路１５に、上述した和算器を設け、さらに受光信号と和信号との比を、除信号として出力する割算器を設けてもよい。また、波長検出回路１５に、上述した減算器と和算器とを設け、さらに差信号と和信号との比を、除信号として出力する割算器を設けてもよい。除信号の値は、半導体レーザ２の出力強度が変動しても変化しないため、波長検出回路１５は、除信号の値の変化から、レーザ光の波長の基準波長からの変化を、半導体レーザ２の出力強度の変動に依存せずに、高精度に検出することができる。また、除信号の波長特性中の１つのスロープ内では、除信号の値から、波長が一意的に決まるため、波長検出回路１５は、除信号の値から、レーザ光の絶対波長を、半導体レーザ２の出力強度の変動に依存せずに、高精度に検出することができる。
【００６０】
この場合、波長検出回路１５は、除信号を、波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置５に出力する。レーザ駆動制御装置５は、波長モニタ信号を用いて、後述する方法により半導体レーザ２の発振波長を制御する。
【００６１】
また、波長検出回路１５に、上述した減算器を設ける場合、減算器に、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号の強度を調節する第１の利得調整器と、第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度を調節する第２の利得調整器とを設けてもよい。この場合、第１および第２の利得調整器のいずれか一方または双方の利得を調整することにより、差信号の強度がゼロとなる波長を任意の波長に調節し、その波長を基準波長とすることができる。
【００６２】
レーザ駆動制御装置５は、波長検出回路１５から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザ２の発振波長を制御する。半導体レーザ２の発振波長は、半導体レーザ２への注入電流を調節することにより制御することができる。一般に、注入電流を増加し、半導体レーザの出力を高くすると、半導体レーザ２の発振波長は長くなる。
【００６３】
また、半導体レーザ２の発振波長は、半導体レーザ２の温度を調節することにより制御することもできる。一般に、温度を高くすると、半導体レーザ２の発振波長は長くなる。
【００６４】
また、共振器長を調節できる半導体レーザを使用する場合には、半導体レーザ２の発振波長は、共振器長を調節することにより制御することもできる。一般に、発振波長は共振器内に立つモードのみに制限される。半導体レーザ２の共振器長は、半導体レーザ２を構成する結晶に電界をかけ、その結晶の屈折率を変えることにより調節する。
【００６５】
また、共振手段として回折格子を用いる半導体レーザを使用する場合には、半導体レーザ２の発振波長は、回折格子の周期を調節することにより制御することもできる。回折格子は、その周期に応じた特定の波長のみを選択的に反射する。
【００６６】
次に波長モニタ装置４の調整方法について説明する。
レーザ光の発振が基準波長のときに、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号の強度と、第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度とが等しくなるように、レーザ光の伝播方向（すなわち、Ｚ軸方向）に垂直な軸を回転軸として、複屈折結晶１１の傾きを変える。複屈折結晶１１の傾きを変えると、複屈折結晶１１のレーザ光伝播方向の長さＬ、すなわち複屈折結晶１１内でのレーザ光の伝播距離が変わり、またファスト軸方向及びスロー軸方向の屈折率が変わるので、受光信号や差信号の波長特性が変化する。従って、複屈折結晶１１の傾きを変えることにより、第１成分用受光素子１３から出力された受光信号の強度と第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度とが等しくなる波長を、基準波長に合わせることができる。
【００６７】
第１成分用受光素子１３から出力された受光信号の強度と、第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度とが等しくなる波長を基準波長とする場合、基準波長が、受光信号や差分信号の波長特性中のスロープの中心に位置する。このため、レーザ光の波長の基準波長からの変化を広範囲に検出することができる。
【００６８】
次に複屈折結晶１１の加工誤差がＦＳＲに与える影響について説明する。
波長安定化光源１の構成要素中、最も精密な加工が必要とされるのは、複屈折結晶１１である。複屈折結晶１１に加工誤差が生じた場合、受光信号や差信号の波長特性が変化し、複屈折結晶１１のレーザ光伝播方向の長さＬが変化したときのＦＳＲの変化は、（４）式、（５）式のように表わされる。
0003667694.tif 000005
【００６９】
通常のエタロンフィルタのＦＳＲは、（３）式中のΔｎ及びＬを、エタロンフィルタの屈折率ｎ及びエタロンフィルタのレーザ光伝播方向の長さＬに変えたものに等しい。このため、エタロンフィルタの場合も、レーザ光伝播方向の長さＬが変化したときのＦＳＲの変化が、（５）式のように表わされる。
【００７０】
一般に、多くの等方性結晶及び異方性結晶の屈折率ｎの値は１程度であり、異方性結晶の屈折率差Δｎの値はｎより１桁から２桁程度小さい。従って、同じＦＳＲの場合、複屈折結晶１１のレーザ光伝播方向の長さＬは、エタロンフィルタのレーザ光伝播方向の長さＬよりも長い。
【００７１】
ここで、（５）式を参照して、複屈折結晶１１の場合のＦＳＲの変化と通常のエタロンフィルタの場合のＦＳＲの変化を、同じＦＳＲの場合で比較する。（５）式の分子は等しく、分母は複屈折結晶１１の場合の方が、エタロンフィルタの場合よりも大きい。従って、ＦＳＲの変化は、複屈折結晶１１の場合の方が、エタロンフィルタの場合よりも小さく、複屈折結晶１１の加工精度は、エタロンフィルタの加工精度より緩くできる。
【００７２】
以上のように、この実施の形態１によれば、複屈折結晶を１個、偏光子を１個、受光素子を２個用いて、波長特性の異なる信号を得るので、部品点数が少なく、装置全体が小型化する効果が得られる。
【００７３】
また、この実施の形態１によれば、複屈折結晶１１を１個用いて、波長特性の異なる信号を得るので、複数の結晶を用いる場合に生じる結晶毎の特性の変化を考慮する必要がなく、高精度な波長モニタや波長安定化が可能であるという効果が得られる。
【００７４】
また、この実施の形態１によれば、偏光子を１個だけ用いるので、レーザ光の伝播方向が２方向だけであり、アライメントが容易になる効果が得られる。
【００７５】
また、この実施の形態１では、波長モニタ装置４内の部品点数が少なく、波長モニタ装置４全体が小型化するため、半導体レーザ２、光学レンズ３、波長モニタ装置４及びレーザ駆動制御装置５を１つのモジュール内に納め、波長安定化光源１をパッケージ化することができる。
【００７６】
また、この実施の形態１では、高精度な波長モニタや波長安定化が可能であるため、発振波長の異なる複数個の波長安定化光源１を用いて、１本の光ファイバ中に、波長間隔が狭い複数の信号光を、隣り合う波長の信号光同士が混ざり合うことなく伝送することができる。従って、発振波長の異なる複数個の波長安定化光源１と、レーザ光を伝送する手段としての１個または複数個の光ファイバとを用いて、ベースバンド信号の周波数を多数有する伝送システムを構成することができる。
【００７７】
なお、この実施の形態１では、複屈折結晶１１のファスト軸方向がレーザ光の振動方向に対して４５度傾いている場合について説明したが、４５度以外の角度に傾いている場合でも、上述した場合と同様に、波長特性の異なる２種類の受光信号が得られる。ただし、４５度傾いている場合には、第１成分用受光素子１３及び第２成分用受光素子１４から出力された受光信号の強度変化の振幅は等しくなる。
【００７８】
また、この実施の形態１では、複屈折結晶１１に入力するレーザ光が直線偏光である場合について説明したが、直線偏光以外の偏光状態のレーザ光を複屈折結晶１１に入力した場合ても、上述した場合と同様に、波長特性の異なる２種類の受光信号が得られる。
【００７９】
また、この実施の形態１では、平行化されたレーザ光を複屈折結晶１１に入力する場合について説明したが、平行化されていないレーザ光を複屈折結晶１１に入力する場合でも、上述した場合と同様に、波長特性の異なる２種類の受光信号が得られる。
【００８０】
また、この実施の形態１では、複屈折結晶１１、偏光子１２、第１成分用受光素子１３及び第２成分用受光素子１４のレーザ光入力端面及びレーザ光出力端面を、レーザ光の伝播方向に対して傾けてもよく、この場合には、端面でのレーザ光の反射による半導体レーザ２への戻り光がなくなり、波長安定化光源１の動作が安定する。
【００８１】
また、この実施の形態１では、半導体レーザ２と波長モニタ装置４との間に偏波保存ファイバなどの伝送手段を設けてもよく、この場合には、半導体レーザ２から出力されたレーザ光を波長モニタ装置４まで引き出すことにより、波長モニタ装置４を単独で用いることができる。
【００８２】
実施の形態２．
第８図はこの発明の実施の形態２による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。図において、２１は波長安定化光源、２２は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、そのレーザ光の波長をモニタし、波長モニタ信号として出力する波長モニタ装置、２３はｐ偏光を透過するｐ偏光子（第１の領域）２４とｓ偏光を透過するｓ偏光子（第２の領域）２５とからなり、複屈折結晶１１を透過したレーザ光の一方の半分がｐ偏光子２４に入力しｐ偏光成分を透過させ、複屈折結晶１１を透過したレーザ光の他方の半分がｓ偏光子２５に入力しｓ偏光成分を透過させることにより、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを分離して取り出す２象限偏光子（偏光分離手段）、２６は２象限偏光子２３のｐ偏光子２４を透過したｐ偏光成分を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力する第１成分用受光素子（第１成分用受光手段）、２７は２象限偏光子２３のｓ偏光子２５を透過したｓ偏光成分を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力する第２成分用受光素子（第２成分用受光手段）である。その他の構成要素は、第３図で同一符号を付して示したものと同一あるいは同等である。
【００８３】
この実施の形態２では、偏光受光手段として、第１成分用受光素子２６と第２成分用受光素子２７とを備える。また、偏光選択受光手段として、２象限偏光子２３と第１成分用受光素子２６とにより構成されるものと、２象限偏光子２３と第２成分用受光素子２７とにより構成されるものとを備える。
【００８４】
２象限偏光子２３は、ｐ偏光子２４の側面とｓ偏光子２５の側面とを接合した構成であり、２象限偏光子２３の開口面の一方の半分の領域をｐ偏光子２４が占め、他方の半分の領域をｓ偏光子２５が占めている。そして、複屈折結晶１１を透過したレーザ光の一方の半分がｐ偏光子２４に入力し、他方の半分がｓ偏光子２５に入力するように配置されている。従って、２象限偏光子２３を透過したレーザ光断面の一方の半分の領域はｐ偏光成分のみであり、他方の半分の領域はｓ偏光成分のみである。第１成分用受光素子２６及び第２成分用受光素子２７は、ｐ偏光子２４を透過したｐ偏光成分を第１成分用受光素子２６で受光し、ｓ偏光子２５を透過したｓ偏光成分を第２成分用受光素子２７で受光するように、並列に配置されている。
【００８５】
この実施の形態２では、複屈折結晶１１を透過したレーザ光を２象限偏光子２３によりｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離する。ｐ偏光成分を第１成分用受光素子２６で受光し、ｓ偏光成分を第２成分用受光素子２７で受光する。従って、実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００８６】
以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００８７】
また、この実施の形態２によれば、複屈折結晶１１を透過したレーザ光を２象限偏光子２３によりｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離するので、レーザ光の進行方向が一方向となり、アライメントが容易になる効果が得られる。
【００８８】
また、この実施の形態２によれば、第１成分用受光素子２６と第２成分用受光素子２７とを並列に配置するので、装置全体が小型化する効果が得られる。
【００８９】
なお、２象限偏光子２３を複屈折結晶１１の出力端面に直接設け、複屈折結晶１１を２象限偏光子２３と一体化してもよく、この場合には、部品点数が少なくなり、アライメントがさらに容易になる効果が得られる。
【００９０】
また、２象限偏光子２３と第１成分用受光素子２６から構成される偏光選択受光手段の代わりに、第１成分用受光素子２６の入力端面に、ｐ偏光成分を透過しｓ偏光成分を反射もしくは吸収するｐ偏光分離膜を設けた構成の偏光選択受光手段を用い、２象限偏光子２３と第２成分用受光素子２７から構成される偏光選択受光手段の代わりに、第２成分用受光素子２７の入力端面に、ｓ偏光成分を透過しｐ偏光成分を反射もしくは吸収するｓ偏光分離膜を設けた構成の偏光選択受光手段を用いた場合でも、同様の効果が得られる。
【００９１】
実施の形態３．
第９図はこの発明の実施の形態３による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。図において、３１は波長安定化光源、３２は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、そのレーザ光の波長をモニタし、波長モニタ信号として出力する波長モニタ装置、３３，３４は２象限偏光子２３のｐ偏光子２４を透過したｐ偏光成分を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力する第１，第２の受光素子、３５，３６は２象限偏光子２３のｓ偏光子２５を透過したｓ偏光成分を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力する第３，第４の受光素子、３７は波長検出回路１５に設けられ、第２の受光素子３４から出力された受光信号と、第４の受光素子３６から出力された受光信号との差を、差信号として出力する減算器、３８は波長検出回路１５に設けられ、第１の受光素子３３から出力された受光信号と、第３の受光素子３５から出力された受光信号との和を、和信号として出力する加算器である。その他の構成要素は、第３図及び第８図で同一符号を付して示したものと同一あるいは同等である。
【００９２】
この実施の形態３では、第１成分用受光手段として、第１，第２の受光素子３３，３４を備え、第２成分用受光手段として、第３，第４の受光素子３５，３６を備える。
【００９３】
第１から第４の受光素子３３〜３６は、ｐ偏光子２４を透過したｐ偏光成分を第１及び第２の受光素子３３，３４で受光し、ｓ偏光子２５を透過したｓ偏光成分を第３及び第４の受光素子３５，３６で受光するように、並列に配置されている。
【００９４】
この実施の形態３では、複屈折結晶１１を透過したレーザ光を２象限偏光子２３によりｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離する。ｐ偏光成分を第１及び第２の受光素子３３，３４で受光し、ｓ偏光成分を第３及び第４の受光素子３５，３６で受光する。第２の受光素子３４から出力された受光信号と第４の受光素子３６から受光信号との差を、差信号として減算器３７から出力し、第１の受光素子３３から出力された受光信号と第３の受光素子３５から受光信号との和を、和信号として加算器３８から出力する。従って、実施の形態１の場合と同様に動作する。
【００９５】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００９６】
また、この実施の形態３によれば、２象限偏光子２３のｐ偏光子２４を透過したｐ偏光成分を第１，第２の受光素子３３，３４で受光し、２象限偏光子２３のｓ偏光子２５を透過したｓ偏光成分を第３，第４の受光素子３５，３６で受光するので、差信号及び和信号の取得が容易になる効果が得られる。
【００９７】
なお、第１から第４の受光素子３３〜３６を同一基盤上に配置してもよく、この場合には、部品点数が少なくなり、アライメントがさらに容易になる効果が得られる。
【００９８】
また、この実施の形態３は、２象限偏光子２３によりｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離する実施の形態２の変形例の場合について説明したが、偏光子１２によりｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離する実施の形態１の変形例の場合でも、同様の効果が得られる。この場合には、第１から第４の受光素子３３〜３６は、偏光子１２を透過したｐ偏光成分を第１，第２の受光素子３３，３４で受光し、偏光子１２で反射したｓ偏光成分を第３，第４の受光素子３５，３６で受光するように、配置する。
【００９９】
実施の形態４．
第１０図はこの発明の実施の形態４による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。図において、４１は波長安定化光源、４２は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、そのレーザ光の波長をモニタし、波長モニタ信号として出力する波長モニタ装置、４３は２象限偏光子２３のｐ偏光子２４と第１成分用受光素子２６との間に配置され、２象限偏光子２３のｐ偏光子２４を透過したｐ偏光成分を第１成分用受光素子２６上に集光する第１の集光レンズ（集光手段）、４４は２象限偏光子２３のｓ偏光子２５と第２成分用受光素子２７との間に配置され、２象限偏光子２３のｓ偏光子２５を透過したｓ偏光成分を第２成分用受光素子２７上に集光する第２の集光レンズ（集光手段）である。その他の構成要素は、第３図及び第８図で同一符号を付して示したものと同一あるいは同等である。
【０１００】
この実施の形態４では、複屈折結晶１１を透過したレーザ光を２象限偏光子２３によりｐ偏光成分とｓ偏光成分に分離する。第１の集光レンズ４３で集光したｐ偏光成分を第１成分用受光素子２６で受光し、第２の集光レンズ４４で集光したｓ偏光成分を第２成分用受光素子２７で受光する。従って、実施の形態１と同様に動作する。
【０１０１】
以上のように、この実施の形態４によれば、実施の形態２と同様の効果が得られる。
【０１０２】
また、この実施の形態４によれば、２象限偏光子２３のｐ偏光子２４を透過したｐ偏光成分を、第１の集光レンズ４３により第１成分用受光素子２６上に集光し、２象限偏光子２３のｓ偏光子２５を透過したｓ偏光成分を、第２の集光レンズ４４により第２成分用受光素子２７上に集光するので、第１成分用受光素子２６及び第２成分用受光素子２７の単位受光面積当たりの受光強度が高くなり、受光信号のＳ／Ｎ比が高くなる効果が得られる。また、第１成分用受光素子２６及び第２成分用受光素子２７の開口面の面積を小さくすることができ、従って、第１成分用受光素子２６及び第２成分用受光素子２７が小型化し、装置全体が小型化する効果が得られる。
【０１０３】
なお、この実施の形態４は、２象限偏光子２３によりｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離し、ｐ偏光成分を第１成分用受光素子２６で受光し、ｓ偏光成分を第２成分用受光素子２７で受光する実施の形態２の変形例の場合について説明したが、偏光子１２によりｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離し、ｐ偏光成分を第１成分用受光素子１３で受光し、ｓ偏光成分を第２成分用受光素子１４で受光する実施の形態１の変形例の場合でも、同様の効果が得られる。この場合には、第１の集光レンズ４３を偏光子１２と第１成分用受光素子１３との間に配置し、第２の集光レンズ４４を偏光子１２と第２成分用受光素子１４との間に配置する。また、２象限偏光子２３によりｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離し、ｐ偏光成分を第１及び第２の受光素子３３，３４で受光し、ｓ偏光成分を第３及び第４の受光素子３５，３６で受光する実施の形態３の変形例の場合でも、同様の効果が得られる。この場合には、２象限偏光子２５と第１から第４の受光素子３３〜３６との間に、４個の集光レンズを並列に配置する。
【０１０４】
実施の形態５．
第１１図はこの発明の実施の形態５による波長モニタ装置および波長安定化光源を示す構成図である。図において、６１は波長安定化光源、６２は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、そのレーザ光の波長及び強度をモニタし、波長モニタ信号及び強度モニタ信号として出力する波長モニタ装置、６３は半導体レーザ２と接続され、波長モニタ装置６１から出力された波長モニタ信号及び強度モニタ信号を用いて半導体レーザ２の発振波長及び出力強度を制御するレーザ駆動制御装置、６４は複屈折結晶１１を透過したレーザ光の一部が入力し、ｐ偏光成分を透過させて取り出すｐ偏光子（偏光分離手段）、６５はｐ偏光子６４を透過したｐ偏光成分を受光し受光強度に応じた受光信号を出力する偏光受光素子（偏光受光手段）、６６は複屈折結晶１１を透過した、ｐ偏光子６４を未通過のレーザ光を受光し、その受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ光受光素子（レーザ光受光手段）、６７はレーザ駆動制御装置６３に接続され、偏光受光素子６５から出力された受光信号を用いて複屈折結晶１１に入力したレーザ光の波長をモニタし、波長モニタ信号として出力し、かつレーザ光受光素子６６から出力された受光信号を用いて複屈折結晶１１に入力したレーザ光の強度をモニタし、強度モニタ信号として出力する波長検出回路（波長検出手段）である。その他の構成要素は第３図で同一符号を付したものと同一あるいは同等である。
【０１０５】
この実施の形態５では、偏光選択受光手段は、ｐ偏光子６４と偏光受光素子６５とにより構成される。強度検出手段は、波長検出回路６７により構成される。
【０１０６】
次に動作について説明する。
複屈折結晶１１を透過したレーザ光の一部は、ｐ偏光子６４に入力する。ｐ偏光子６４に入力したレーザ光のｐ偏光成分は、ｐ偏光子６４を透過し、偏光受光素子６５で受光される。偏光受光素子６５から出力された受光信号は、波長検出回路６７に入力する。偏光受光素子６５から出力された受光信号の強度は、実施の形態１の場合と同様に変化する。従って、波長検出回路６７は、偏光受光素子６５から出力された受光信号を用いてレーザ光の波長をモニタすることができる。
【０１０７】
また、複屈折結晶１１を透過したレーザ光の一部は、ｐ偏光子６４を通過せずに、レーザ光受光素子６６で受光される。レーザ光受光素子６６から出力された受光信号は、波長検出回路６７に入力する。レーザ光受光素子６６から出力された受光信号の強度は、波長に依存せず、半導体レーザ２の出力強度に依存して変化する。従って、波長検出回路６７は、レーザ光受光素子６６から出力された受光信号を用いて半導体レーザ２から出力されたレーザ光の強度をモニタすることができる。
【０１０８】
波長検出回路６７は、偏光受光素子６５から出力された受光信号を波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置６３に出力し、レーザ光受光素子６６から出力された受光信号を強度モニタ信号としてレーザ駆動制御装置６３に出力する。レーザ駆動制御装置６３は、波長モニタ装置６１から出力された波長モニタ信号及び強度モニタ信号を用いて半導体レーザ２の発振波長及び出力強度を制御する。
【０１０９】
また、波長検出回路６７に、偏光受光素子６５から出力された受光信号とレーザ光受光素子６６から出力された受光信号との比を、除信号として出力する割算器を設けてもよい。
【０１１０】
この場合、波長検出回路６７は、除信号を、波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置６３に出力する。レーザ駆動制御装置６３は、波長モニタ信号を用いて、半導体レーザ２の発振波長を制御する。
【０１１１】
以上のように、この実施の形態５によれば、半導体レーザ２から出力されたレーザ光の波長と強度との両方をモニタすることができる効果がある。
【０１１２】
なお、この実施の形態５では、複屈折結晶１１を透過したレーザ光の一部をレーザ光受光素子６５で受光する場合について説明したが、複屈折結晶１１を透過する前のレーザ光、すなわち半導体レーザ２から出力した直後のレーザ光や光学レンズ３を透過した直後のレーザ光の一部をレーザ光受光素子６６で受光する場合でも、上述した場合と同様に、半導体レーザ２から出力されたレーザ光の強度をモニタすることができる。
【０１１３】
また、この実施の形態５では、偏光分離手段としてｐ偏光子６４を用いる場合について説明したが、ｓ偏光子を用いる場合でも、上述した場合と同様に、レーザ光の波長をモニタすることができる。
【０１１４】
また、ｐ偏光子６４と偏光受光素子６５とにより構成される偏光選択受光手段の代わりに、偏光受光素子６５の入力端面に、ｐ偏光成分を透過しｓ偏光成分を反射もしくは吸収するｐ偏光分離膜を設けた構成の偏光選択受光手段を用いた場合でも、同様の効果が得られる。
【０１１５】
実施の形態６．
第１２図はこの発明の実施の形態６による波長モニタ装置および波長安定化光源を示す構成図である。図において、７１は波長安定化光源、７２は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、そのレーザ光の波長及び強度をモニタし、波長モニタ信号及び強度モニタ信号として出力する波長モニタ装置、７３はｐ偏光を透過するｐ偏光子（第１の領域）７４とｓ偏光を透過するｓ偏光子（第２の領域）７５と偏光状態を変えずに透過させる窓領域（第３の領域）７６とから構成されるレーザ光３分割素子（偏光分離手段）、７７はレーザ光３分割素子７３のｐ偏光子７４を透過したｐ偏光成分を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力する第１成分用受光素子（第１成分用受光手段）、７８はレーザ光３分割素子７３のｓ偏光子７５を透過したｓ偏光成分を受光し、その受光強度に応じた受光信号を出力する第２成分用受光素子（第２成分用受光手段）、７９はレーザ光３分割素子７３の窓領域７６を透過したレーザ光を受光し、受光強度に応じた受光信号を出力するレーザ光受光素子（レーザ光受光手段）、８０はレーザ駆動制御装置６３に接続され、第１成分用受光素子７８及び第２成分用受光素子７９から出力された受光信号のいずれか一方または双方を用いて複屈折結晶１１に入力したレーザ光の波長をモニタし、波長モニタ信号として出力し、かつレーザ光受光素子７９から出力された受光信号を用いて複屈折結晶１１に入力したレーザ光の強度をモニタし、強度モニタ信号として出力する波長検出回路（波長検出手段）である。その他の構成要素は、第３図で同一符号を付して示したものと同一あるいは同等である。
【０１１６】
この実施の形態６では、偏光受光手段として、第１成分用受光素子７７と第２成分用受光素子７８とを備える。また、偏光選択受光手段として、レーザ光３分割素子７３と第１成分用受光素子７７とにより構成されるものと、レーザ光３分割素子７３と第２成分用受光素子７８とにより構成されるものとを備える。強度検出手段は、波長検出回路８０により構成される。
【０１１７】
レーザ光３分割素子７３は、実施の形態２で説明した２象限偏光子の中心に減反射膜を施した構成である。減反射膜を施した領域が窓領域７６となる。レーザ光３分割素子７３は、複屈折結晶１１を透過したレーザ光のうち、一部はｐ偏光子７４に入力し、他の一部は窓領域７６に入力し、さらに他の一部はｓ偏光子７５に入力するように配置されている。第１成分用受光素子７７はｐ偏光子７４を透過したｐ偏光成分を受光し、レーザ光受光素子７９は窓領域７６を通過したレーザ光を受光し、第２成分用受光素子７８はｓ偏光子７５を透過したｓ偏光成分を受光するように配置されている。
【０１１８】
次に動作について説明する。
複屈折結晶１１を透過したレーザ光の一部は、ｐ偏光子７４に入力し、他の一部はｓ偏光子７５に入力する。ｐ偏光子７４に入力したレーザ光のｐ偏光成分は、ｐ偏光子７４を透過し、第１成分用受光素子７７で受光され、ｓ偏光子７５に入力したレーザ光のｓ偏光成分は、ｓ偏光子７５を透過し、第２成分用受光素子７８で受光される。第１成分用受光素子７６及び第２成分用受光素子７７から出力された受光信号は、波長検出回路８０に入力する。第１成分用受光素子７６及び第２成分用受光素子７７から出力された受光信号の強度は、実施の形態１の場合と同様に変化する。従って、波長検出回路８０は、第１成分用受光素子７６から出力された受光信号及び第２成分用受光素子７７から出力された受光信号のいずれか一方または双方を用いてレーザ光の波長をモニタすることができる。
また、複屈折結晶１１を透過したレーザ光のさらに他の一部は、窓領域７６を透過し、レーザ光受光素子７９で受光される。レーザ光受光素子７９から出力された受光信号は、波長検出回路８０に入力する。レーザ光受光素子７９から出力された受光信号の強度は、波長に依存せず、半導体レーザ２の出力強度に依存して変化する。従って、波長検出回路８０は、レーザ光受光素子７９から出力された受光信号を用いて半導体レーザ２から出力されたレーザ光の強度をモニタすることができる。
【０１１９】
波長検出回路８０は、第１成分用受光素子７７から出力された受光信号または第２成分用受光素子７８から出力された受光信号を波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置６３に出力し、レーザ光受光素子７９から出力された受光信号を強度モニタ信号としてレーザ駆動制御装置６３に出力する。レーザ駆動制御装置６３は、波長モニタ装置８０から出力された波長モニタ信号及び強度モニタ信号を用いて半導体レーザ２の発振波長及び出力強度を制御する。
【０１２０】
また、波長検出回路８０に、第１成分用受光素子７７から出力された受光信号と、第２成分用受光素子７８から出力された受光信号との差を、差信号として出力する減算器を設けてもよい。
【０１２１】
この場合、波長検出回路８０は、差信号を、波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置６３に出力する。レーザ駆動制御装置６３は、波長モニタ信号を用いて、半導体レーザ２の発振波長を制御する。
【０１２２】
また、波長検出回路８０に、第１成分用受光素子７７から出力された受光信号または第２成分用受光素子７８から出力された受光信号とレーザ光受光素子７９から出力された受光信号との比を、除信号として出力する割算器を設けてもよい。また、波長検出回路８０に上述した減算器を設け、さらに差信号とレーザ光受光素子７９から出力された受光信号との比を、除信号として出力する割算器を設けてもよい。
【０１２３】
この場合、波長検出回路８０は、除信号を、波長モニタ信号としてレーザ駆動制御装置６３に出力する。レーザ駆動制御装置６３は、波長モニタ信号を用いて、半導体レーザ２の発振波長を制御する。
【０１２４】
以上のように、この実施の形態６によれば、半導体レーザ２から出力されたレーザ光の波長と強度との両方をモニタすることができる効果がある。
【０１２５】
また、この実施の形態６によれば、レーザ光の進行方向が一方向となり、アライメントが容易になる効果が得られる。
【０１２６】
また、この実施の形態６によれば、第１成分用受光素子７７と第２成分用受光素子７８とレーザ光受光素子７９とを並列に配置するので、装置全体が小型化する効果が得られる。
【０１２７】
なお、レーザ光３分割素子７３を複屈折結晶１１の出力端面に直接設け、複屈折結晶１１をレーザ光３分割素子７３と一体化してもよく、この場合には、部品点数が少なくなり、アライメントがさらに容易になる効果が得られる。
【０１２８】
実施の形態７．
第１３図はこの発明の実施の形態７による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。図において、５１は波長安定化光源、５２は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、そのレーザ光の波長をモニタし、波長モニタ信号として出力する波長モニタ装置、５３は半導体レーザ２から出力され光学レンズ３により平行化されたｐ偏光のレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第１の複屈折結晶、５４は第１の複屈折結晶５３を透過したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第２の複屈折結晶である。その他の構成要素は、第３図で同一符号を付して示したものと同一あるいは同等である。この実施の形態７では、偏光状態変更手段は、第１及び第２の複屈折結晶５３，５４で構成される。
【０１２９】
第２の複屈折結晶５４は、温度変化による第１の複屈折結晶５３の屈折率差の変化及びレーザ光伝播方向の長さの変化により生じる位相のずれ量δの変化を相殺するように、配置されている。
【０１３０】
温度が変化したときの第１の複屈折結晶５３の屈折率差ΔｎＡの変化ｄΔｎＡ／ｄＴ及び温度が変化したときの第２の複屈折結晶５４の屈折率差ΔｎＢの変化ｄΔｎＢ／ｄＴが、ともに正の値または負の値のとき、第１の複屈折結晶５３のファストＦ軸方向と第２の複屈折結晶５４のスロー軸Ｓ方向とが一致し、第１の複屈折結晶５３のスローＳ軸方向と第２の複屈折結晶５４のファスト軸Ｆ方向とが一致するように、第２の複屈折結晶５４を配置する。一方、ｄΔｎＡ／ｄＴ及びｄΔｎＢ／ｄＴのうちのいずれか一方が正の値、他方が負の値のとき、第１の複屈折結晶５３のファストＦ軸方向と第２の複屈折結晶５４のファスト軸Ｆ方向とが一致し、第１の複屈折結晶５３のスローＳ軸方向と第２の複屈折結晶５４のスロー軸Ｓ方向とが一致するように、第２の複屈折結晶５４を配置する。
第１の複屈折結晶５３のファストＦ軸方向と第２の複屈折結晶５４のスロー軸Ｓ方向とが一致し、第１の複屈折結晶５３のスローＳ軸方向と第２の複屈折結晶５４のファスト軸Ｆ方向とが一致するように、第２の複屈折結晶５４を配置した場合、ＦＳＲは、（６）式のように表わされる。また、第１の複屈折結晶５３のファストＦ軸方向と第２の複屈折結晶５４のファスト軸Ｆ方向とが一致し、第１の複屈折結晶５３のスローＳ軸方向と第２の複屈折結晶５４のスロー軸Ｓ方向とが一致するように、第２の複屈折結晶５４を配置した場合、ＦＳＲは、（７）式のように表わされる。ここで、ＬＡは第１の複屈折結晶５３のレーザ光伝播方向の長さ、ＬＢは第２の複屈折結晶５４のレーザ光伝播方向の長さである。
0003667694.tif 000006
【０１３１】
第１及び第２の複屈折結晶５３，５４中を伝播するレーザ光の腹または節の数の合計がｍのとき、レーザ光の波長λは、（８）式のように表わされる。
0003667694.tif 000007
【０１３２】
（８）式を温度を変数として微分してｍを消去すると、（９）式のように表わされる。（９）式は、温度が変化したときの基準波長の変化を表わしている。ここで、αＡは第１の複屈折結晶５３のレーザ光伝播方向の線膨脹係数、αＢは第２の複屈折結晶５４のレーザ光伝播方向の線膨脹係数である。
0003667694.tif 000008
【０１３３】
そこで、ＬＡ、ＬＢが（１０）式を満たすように、第１及び第２の複屈折結晶５３，５４を加工すれば、（９）式の右辺はゼロとなり、温度変化による基準波長の変化が生じない。
0003667694.tif 000009
【０１３４】
また、ＬＡ、ＬＢが（１０）式とともに、所望の値のＦＳＲを代入した（６）式または（７）式を満たすように、第１及び第２の複屈折結晶５３，５４を加工すれば、温度変化による基準波長の変化が生じなくなるとともに、ＦＳＲが所望の値となる。
【０１３５】
以上のことから、第１及び第２の複屈折結晶により偏光状態変更手段を形成する場合、先ず、第１及び第２の複屈折結晶として、屈折率差、温度変化による屈折率差の変化、及び線膨脹係数が所定の値となる材料を用いる。そして、第１及び第２の複屈折結晶の温度変化による屈折率差の変化の値に応じて、第１及び第２の複屈折結晶の配置を決める。その後、（１０）式を満たし、さらにＦＳＲが所望の値となるように、第１及び第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さを決める。
【０１３６】
なお、第１の複屈折結晶５３にΔｎＡの大きい結晶を用い、第２の複屈折結晶５４にΔｎＢの小さい結晶を用いた場合、（６）式、（７）式の分母のΔｎＢ・ＬＢが小さくなり、また、ΔｎＡが大きいため、同じＦＳＲにするために必要なＬＡの値が小さくてよい。従って、第１の複屈折結晶５３を小さくでき、装置全体を小型化できる。
【０１３７】
第１の複屈折結晶５３と第２の複屈折結晶５４の組み合わせの好適例として第１の複屈折結晶５３としてＹＶＯ４結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＬｉＮｂＯ３結晶を用いる組み合わせを挙げることができる。この組み合わせの場合、ｄΔｎＡ／ｄＴ及びｄΔｎＢ／ｄＴが、ともに負の値である。ＦＳＲを８００ＧＨｚ（６．４ｎｍ）として、（７）式及び（１０）式からＬＡ及びＬＢの値を求めるとＬＡ＝０．９７２５ｍｍ、ＬＢ＝０．１４９４ｍｍとなる。この場合、ΔｎＡ＝０．２０３９、ΔｎＢ＝０．０７３１、ｄΔｎＡ／ｄＴ＝−５．５［×１０-６／Ｋ］、ｄΔｎＢ／ｄＴ＝−３１．１［×１０-６／Ｋ］、αＡ＝４．５［×１０-６／Ｋ］、αＢ＝１５．７［×１０-６／Ｋ］という値を用いる。
【０１３８】
その他、第１の複屈折結晶５３と第２の複屈折結晶５４の好適な組み合わせとして、第１の複屈折結晶５３としてＹＶＯ４結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＣａＣＯ３結晶を用いる組み合わせ、第１の複屈折結晶５３としてＹＶＯ４結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＴｉＯ２結晶を用いる組み合わせ、第１の複屈折結晶５３としてＹＶＯ４結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＳｉＯ２結晶を用いる組み合わせ、第１の複屈折結晶５３としてＬｉＮｂＯ３結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＣａＣＯ３結晶を用いる組み合わせ、第１の複屈折結晶５３としてＬｉＮｂＯ３結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＴｉＯ２結晶を用いる組み合わせ、第１の複屈折結晶５３としてＬｉＮｂＯ３結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＳｉＯ２結晶を用いる組み合わせ、第１の複屈折結晶５３としてＣａＣＯ３結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＴｉＯ２結晶を用いる組み合わせ、第１の複屈折結晶５３としてＣａＣＯ３結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＳｉＯ２結晶を用いる組み合わせ、第１の複屈折結晶５３としてＴｉＯ２結晶を用い、第２の複屈折結晶５４としてＳｉＯ２結晶を用いる組み合わせを挙げることができる。
【０１３９】
以上のように、この実施の形態７によれば、偏光状態変更手段を、第１及び第２の複屈折結晶５３，５４で構成し、温度変化による第１の複屈折結晶５３の屈折率差の変化及びレーザ光伝播方向の長さの変化により生じる位相のずれ量δの変化を相殺するように、第１及び第２の複屈折結晶５３，５４を配置し、第１及び第２の複屈折結晶５３，５４のレーザ光伝播方向の長さを設定するので、温度変化によるモニタ波長の変化が生じなくなり、温度変化による補正が不要となる効果が得られる。
【０１４０】
なお、この実施の形態７の波長モニタを調整する場合には、レーザ光の伝播方向に垂直な軸を回転軸として、第１及び第２の複屈折結晶５３，５４のいずれか一方または双方の傾きを変える。
【０１４１】
また、この実施の形態では、第１及び第２の複屈折結晶５３，５４で構成される偏光状態変更手段を、実施の形態１に適用する場合について説明したが、実施の形態２に適用しても同様の効果が得られる。
【０１４２】
【発明の効果】
この発明によれば、偏光したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第１の複屈折結晶と、第１の複屈折結晶を透過したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第２の複屈折結晶とを有する偏光状態変更手段と、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、所定の直線偏光成分を受光する偏光選択受光手段と、偏光選択受光手段から出力された受光信号を用いて第１の複屈折結晶に入力したレーザ光の波長をモニタする波長検出手段とを備え、ｄΔｎＡ／ｄＴ及びｄΔｎＢ／ｄＴが、ともに正の値または負の値のとき、第１の複屈折結晶のファスト軸方向と第２の複屈折結晶のスロー軸方向とが一致し、第１の複屈折結晶のスロー軸方向と第２の複屈折結晶のファスト軸方向とが一致するように、第１及び第２の複屈折結晶を配置し、（ｄΔｎＡ／ｄＴ＋αＡ・ΔｎＡ）・ＬＡ＋（ｄΔｎＢ／ｄＴ+αＢ・ΔｎＢ）・ＬＢが実質的にゼロとなり、かつ、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ−ΔｎＢ・ＬＢ）が所望の値を満たすように、第１及び第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さを設定するように波長モニタ装置を構成したので、小型で、アライメントの容易な、高精度な、温度変化による補正が不要であってＦＳＲが所望の値の波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１４３】
この発明によれば、偏光したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第１の複屈折結晶と、第１の複屈折結晶を透過したレーザ光が入力し、透過後のレーザ光の偏光状態を波長に応じて変える第２の複屈折結晶とを有する偏光状態変更手段と、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、所定の直線偏光成分を受光する偏光選択受光手段と、偏光選択受光手段から出力された受光信号を用いて第１の複屈折結晶に入力したレーザ光の波長をモニタする波長検出手段とを備え、ｄΔｎＡ／ｄＴ及びｄΔｎＢ／ｄＴのうちのいずれか一方が正の値、他方が負の値のとき、第１及び第２の複屈折結晶のファスト軸方向が一致し、第１及び第２の複屈折結晶のスロー軸方向が一致するように、第１及び第２の複屈折結晶を配置し、（ｄΔｎＡ／ｄＴ＋αＡ・ΔｎＡ）・ＬＡ＋（ｄΔｎＢ／ｄＴ+αＢ・ΔｎＢ）・ＬＢが実質的にゼロとなり、かつ、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ＋ΔｎＢ・ＬＢ）が所望の値を満たすように、第１及び第２の複屈折結晶のレーザ光伝播方向の長さを設定するように波長モニタ装置を構成したので、小型で、アライメントの容易な、高精度な、温度変化による補正が不要であってＦＳＲが所望の値の波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１４４】
この発明によれば、第１の複屈折結晶へ入力するレーザ光が、直線偏光であるように波長モニタ装置を構成したので、複屈折結晶の配置が容易な波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１４５】
この発明によれば、偏光分離手段を未通過のレーザ光を受光するレーザ光受光手段と、レーザ光受光手段から出力された受光信号を用いて、波長モニタするレーザ光源の強度変化をモニタする強度検出手段とを備えるように波長モニタ装置を構成したので、レーザ光の強度をモニタすることができる波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１４６】
この発明によれば、偏光分離手段と偏光受光手段との間に、偏光分離手段から取り出された直線偏光成分を集光する集光手段を備えるように波長モニタ装置を構成したので、偏光受光手段が小さく、小型の波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１４７】
この発明によれば、偏光分離手段が、偏光受光手段の入力端面に設けられているように波長モニタ装置を構成したので、部品点数が少なく、アライメントが容易な波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１４８】
この発明によれば、偏光分離手段が、偏光状態変更手段を透過したレーザ光が入力し、互いに直角方向に振動する第１の直線偏光成分と第２の直線偏光成分とを分離して取り出すものであり、偏光受光手段が、偏光分離手段から取り出された第１の直線偏光成分を受光する第１成分用受光手段と、偏光分離手段から取り出された第２の直線偏光成分を受光する第２成分用受光手段とを有するように波長モニタ装置を構成したので、波長特性の異なる２つの信号を用いて、高精度な波長モニタが可能な波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１４９】
この発明によれば、偏光分離手段が、入力するレーザ光の第１の直線偏光成分及び第２の直線偏光成分のうちのいずれか一方を透過し他方を反射する偏光子を有するように波長モニタ装置を構成したので、偏光状態変更手段を透過したレーザ光を、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とに容易に分離できる波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１５０】
この発明によれば、第１の複屈折結晶、第２の複屈折結晶、及び偏光選択受光手段が、それぞれの入力端面及び出力端面を、レーザ光の伝播方向に対して傾けて配置するように波長モニタ装置を構成したので、端面でのレーザ光の反射による戻り光がない波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１５１】
この発明によれば、波長検出手段が、偏光受光手段から出力された受光信号と強度検出手段から出力された強度モニタ信号との比を出力する割算器を有するように波長モニタ装置を構成したので、除信号を用いた高精度な波長モニタが可能な波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１５２】
この発明によれば、波長検出手段が、第１成分用受光手段から出力された受光信号と第２成分用受光手段から出力された受光信号との和を出力する加算器と、第１成分用受光手段または第２成分用受光手段から出力された受光信号と加算器から出力された和信号との比を出力する割算器とを有するように波長モニタ装置を構成したので、除信号を用いた高精度な波長モニタが可能な波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１５３】
この発明によれば、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ−ΔｎＢ・ＬＢ）が０．８ｎｍ以上であるように波長モニタ装置を構成したので、複数のチャネルの波長モニタを行うことが可能な波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１５４】
この発明によれば、λ２／（ΔｎＡ・ＬＡ＋ΔｎＢ・ＬＢ）が０．８ｎｍ以上であるように波長モニタ装置を構成したので、複数のチャネルの波長モニタを行うことが可能な波長モニタ装置が得られる効果がある。
【０１５５】
この発明によれば、半導体レーザと、半導体レーザから出力されたレーザ光が入力する波長モニタ装置と、半導体レーザを駆動しかつ波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザの発振波長を制御するレーザ駆動制御装置とを備えるように波長安定化光源を構成したので、高精度な波長の安定化が可能な波長安定化光源が得られる効果がある。
【０１５６】
この発明によれば、レーザ駆動制御装置が、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザへの注入電流を調節することにより発振波長を制御するものであるように波長安定化光源を構成したので、発振波長の制御が容易な波長安定化光源が得られる効果がある。
【０１５７】
この発明によれば、レーザ駆動制御装置が、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザの温度を調節することにより発振波長を制御するものであるように波長安定化光源を構成したので、発振波長の制御が容易な波長安定化光源が得られる効果がある。
【０１５８】
この発明によれば、レーザ駆動制御装置が、波長モニタ装置から出力された波長モニタ信号を用いて半導体レーザの共振器長を調節することにより発振波長を制御するものであるように波長安定化光源を構成したので、発振波長の制御が容易な波長安定化光源が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例１の波長モニタ装置を示す構成図である。
【図２】従来例２の波長モニタ装置を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１による波長モニタ装置内の特定の位置におけるレーザ光の偏光状態を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による波長モニタ装置に適用する複屈折結晶の配置方向の説明に供する図である。
【図６】受光信号の周波数特性を示す図である。
【図７】差信号の周波数特性を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態５による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態６による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態７による波長モニタ装置及び波長安定化光源を示す構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１１】
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【図１２】
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