(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面に反射防止膜が施された半導体レーザと、
該半導体レーザの反射防止膜側の端面からの出射光を平行光に変換するレンズと、
該レンズで変換された平行光を波長選択して前記半導体レーザに帰還させる回折格子と、
前記半導体レーザのもう一方の端面からの出射光を平行光に変換するレンズと、
該レンズで変換された平行光を集光するレンズと、
該レンズで集光された光を第１の出力光として取り出す第１の光ファイバと、
前記回折格子で波長選択された回折光を反射するためのミラーと、
前記回折格子と前記半導体レーザとの間に配置され、回折格子から半導体レーザに帰還する回折光を分岐させる光分岐素子と、
を備え、
前記回折格子で波長選択された回折光を、一旦前記ミラーに垂直に当て再び前記回折格子に戻した後、回折格子で再度波長選択されて波長選択性が高められた回折光を前記光分岐素子により分岐して、該分岐した一方の光を前記半導体レーザに帰還させるとともに、該分岐したもう一方の光を第２の出力光として、前記波長選択性が高められた回折光を第２の光ファイバにより取り出す構成とし、
その取り出された第２の出力光の一部をパワー測定するパワーモニタを備えたことを特徴とする外部共振器型光源。
【請求項２】
前記ミラーを回転可能な回転機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の外部共振器型光源。
【請求項３】
前記半導体レーザの反射防止膜を施していない側の端面の、前記回折格子に対する光学的位置を起点にして、光軸に対し垂直に延ばした線と、前記回折格子の回折面の延長線との交点を前記ミラーの回転中心に一致させると共に、
前記ミラーの反射面の延長線が前記交点を通過するように前記ミラーを配置したことを特徴とする請求項２記載の外部共振器型光源。
【請求項４】
前記光分岐素子は、無偏向ビームスプリッタにより構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の外部共振器型光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光コヒーレント通信・計測技術分野で使用する外部共振器型光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の外部共振器型光源について、図４及び図５を参照しながら説明する。
図４は、従来技術における外部共振器型光源の一例（リトローの光学方式）を示すブロック図、図５は、図４の外部共振器型光源の出力光のスペクトルを示す図である。
【０００３】
図４において、１は半導体レーザ（以下、半導体レーザをＬＤと略称する）、２は回折格子、５、６、７はレンズ、８は光アイソレータ、１０は光ファイバである。
ＬＤ１の一方の端面１ａ（回折格子２側の端面）には、ＬＤ両端面でのファブリペロ共振を避けるため、反射防止膜１Ａが施されている。
この反射防止膜１Ａが施された端面１ａからの出射光は、レンズ６により平行光に変換されて、回折格子２に入射する。そして、回折格子２に入射した光のうち、回折格子２で波長選択された光のみが、向きを１８０゜変えて進行し、レンズ６によって集光されて、ＬＤ１に帰還する。即ち、ＬＤ１の端面１ｂと回折格子２とにより外部共振器が構成されて、レーザ発振するようになっている。
一方、ＬＤ１の端面１ｂからの出射光は、レンズ５により平行光に変換され、光アイソレータ８を通過して、レンズ７により集光された後、光ファイバ１０により出力光として取り出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の外部共振器型光源においては、図５に示すように、回折格子２において選択された単一の波長のレーザ光の他に、ＬＤ１から直接レンズ５側に出射した広波長帯域の自然放出光が上記出力光に含まれてしまい、純粋な波長を出力光として取り出すことができなかった。
具体的には、上記従来例の場合、サイドモード抑圧比（単一波長のレーザ光と広波長帯域の自然放出光のパワーの比）が４０〜５０ｄＢ程度であった。
【０００５】
また、上記のような一般的なリトローの光学方式による外部共振器型光源では、波長掃引に際して、モードホップが生じて光出力が変動してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、自然放出光の極めて少ない純粋な波長を出力光として取り出すことが可能であると共に、モードホップの発生を防止して光出力の変動の少ない連続的な波長掃引が可能な外部共振器型光源を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
一方の端面に反射防止膜が施された半導体レーザと、
該半導体レーザの反射防止膜側の端面からの出射光を平行光に変換するレンズと、
該レンズで変換された平行光を波長選択して前記半導体レーザに帰還させる回折格子と、
前記半導体レーザのもう一方の端面からの出射光を平行光に変換するレンズと、
該レンズで変換された平行光を集光するレンズと、
該レンズで集光された光を第１の出力光として取り出す第１の光ファイバと、
前記回折格子で波長選択された回折光を反射するためのミラーと、
前記回折格子と前記半導体レーザとの間に配置され、回折格子から半導体レーザに帰還する回折光を分岐させる光分岐素子と、
を備え、
前記回折格子で波長選択された回折光を、一旦前記ミラーに垂直に当て再び前記回折格子に戻した後、回折格子で再度波長選択されて波長選択性が高められた回折光を前記光分岐素子により分岐して、該分岐した一方の光を前記半導体レーザに帰還させるとともに、該分岐したもう一方の光を第２の出力光として、前記波長選択性が高められた回折光を第２の光ファイバにより取り出す構成とし、
その取り出された第２の出力光の一部をパワー測定するパワーモニタを備えた。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、回折格子で波長選択された回折光を、一旦ミラーに垂直に当て再び回折格子に戻した後、回折格子から半導体レーザに帰還し回折格子で再度波長選択されて波長選択性が高められた回折光を光分岐素子により分岐して、該分岐した一方の光を第２の出力光として、波長選択性が高められた回折光を第２の光ファイバにより取り出す構成としたため、回折格子による波長選択性をさらに高めることが可能であり、出力光に含まれる、半導体レーザからの自然放出光成分を減少させることができる。即ち、自然放出光の極めて少ない純粋な波長を出力光として取り出すことが可能になる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の外部共振器型光源において、前記ミラーを回転可能な回転機構を備えた構成とした。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、ミラーを回転可能な回転機構を備えたため、ミラーの回転角に対応した波長掃引が可能になる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の外部共振器型光源において、前記半導体レーザの反射防止膜を施していない側の端面の、前記回折格子に対する光学的位置を起点にして光軸に対し垂直に延ばした線と、前記回折格子の回折面の延長線との交点を前記ミラーの回転中心に一致させると共に、前記ミラーの反射面の延長線が前記交点を通過するように前記ミラーを配置した構成とした。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、半導体レーザの反射防止膜を施していない側の端面の、回折格子に対する光学的位置を起点にして光軸に対し垂直に延ばした線と、回折格子の回折面の延長線との交点をミラーの回転中心に一致させると共に、ミラーの反射面の延長線が前記交点を通過するようにミラーを配置したため、広い帯域にわたりモードホップの発生を防止でき、光出力の変動の少ない連続的な波長掃引が可能になる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の外部共振器型光源において、前記光分岐素子が、無偏向ビームスプリッタにより構成されている。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、回折格子から半導体レーザに帰還する回折光が無偏向ビームスプリッタによって分岐され、該分岐された一方の光が出力光として取り出される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３の図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した外部共振器型光源の一例を示すブロック図である。図２は、図１の外部共振器型光源を構成するミラーの配置及び動作を説明する図である。また、図３は、図１の外部共振器型光源の出力光のスペクトルを示す図である。
【００１９】
この実施の形態の外部共振器型光源は、図１に示すように、ＬＤ１、回折格子２、ミラー３、光分岐素子としての無偏光ビームスプリッタ４、レンズ５、６、７、１３、光アイソレータ８、１２、三角プリズム１１等により構成されている。そして、ＬＤ１の一方の端面１ａ（回折格子２側の端面）には、反射防止膜１Ａが施されている。
【００２０】
図１の外部共振器型光源において、ＬＤ１の端面１ａから出射した光はレンズ６により平行光にされ、無偏光ビームスプリッタ４を通過した後、回折格子２に入射する。
ここで、無偏光ビームスプリッタ４は、透過率８０％（反射率２０％）のものを使用しているため、無偏光ビームスプリッタ４に入射した光の８０％が回折格子２に入射することになる。
そして、回折格子２に入射して波長選択された回折光は、一旦ミラー３に垂直に入射してミラー３で全反射した後、回折格子２に戻るようになっている。即ち、２回の回折格子２による波長選択により、波長選択性が高められている。
【００２１】
こうして波長選択された光は、再度、無偏光ビームスプリッタ４に入射して、入射した光の８０％が透過し、２０％が反射する。
無偏光ビームスプリッタ４を透過した光は、そのまま直進し、レンズ６により集光されて、ＬＤ１に帰還する。即ち、ＬＤ１の端面１ｂと回折格子２とにより外部共振器が構成されて、レーザ発振するようになっている。
一方、無偏光ビームスプリッタ４で反射した光は、三角プリズム１１で向きを９０゜変えて進行し、光アイソレータ１２を通過して、レンズ１３により集光された後、光ファイバ１５から出力光として外部に取り出される。出力光の一部（例えば、５％）は、パワーモニター１４による現在パワーの測定に用いられる。
【００２２】
こうして光ファイバ１５より取り出された出力光は、ＬＤ１の内部で発生した自然放出光成分が回折格子２において波長選択されているため、図３に示すように、選択波長以外の成分は極めて低く、そのサイドモード抑圧比が６０ｄＢを超える値となる。
なお、ＬＤ１の端面１ｂからの出射光は、従来と同様、レンズ５により平行光に変換され、光アイソレータ８を通過して、レンズ７により集光された後、光ファイバ１０から出力光として取り出される。なお、出力光の一部は、波長モニター（図示省略）による現在波長の測定に用いられる。
【００２３】
また、図１の外部共振器型光源には、ミラー３を回転可能な回転機構（図示省略）が設けられていて、この回転機構によるミラー３の回転により波長掃引が可能となっている。
ここで、ミラー３の回転中心は、図２に示すように、回折格子２に対するＬＤ１の端面１ｂの光学的位置Ｃ１（レンズ６及びＬＤ１の光軸方向の長さを空気換算した場合の、回折格子２に対する端面１ｂの位置）を起点にして光軸に対し垂直に延ばした線分Ｌ１と、回折格子２の回折面の延長線Ｌ２との交点Ｃに一致している。
また、ミラー３は、その反射面の延長線Ｌ３が交点Ｃを通過するように配置されている。
このようなミラー３、回折格子２及びＬＤ１の配置は、「Novel geometry for single-mode scanning of tunable lasers, Karen Liu & Michael G.Littman/March 1981/Vol.6 No.3/Optics Letters p117〜p118」において開示されており、この配置によれば、広い帯域にわたりモードホップの発生を防止でき、光出力の変動の少ない連続的な波長掃引が可能となっている。
【００２４】
以上のように、この実施の形態の外部共振器型光源によれば、回折格子２とＬＤ１との間に無偏光ビームスプリッタ４を設け、回折格子２からＬＤ１に帰還する回折光を無偏光ビームスプリッタ４により分岐して、該分岐した一方の光を出力光として取り出す構成としたため、出力光に含まれる、ＬＤ１からの自然放出光成分を減少させることが可能になる。即ち、自然放出光の極めて少ない純粋な波長を出力光として取り出すことが可能になる。
また、回折格子２に対するＬＤ１の端面１ｂの光学的位置Ｃ１を起点にして光軸に対し垂直に延ばした線分Ｌ１と、回折格子２の回折面の延長線Ｌ２との交点Ｃをミラー３の回転中心に一致させると共に、ミラー３の反射面の延長線Ｌ３が交点Ｃを通過するようにミラー３を配置したため、広い帯域にわたりモードホップの発生を防止でき、光出力の変動の少ない連続的な波長掃引が可能になる。
【００２５】
なお、以上の実施の形態例においては、光分岐素子として無偏光ビームスプリッタ４を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回折格子２からＬＤ１に帰還する回折光を分岐して、該分岐した一方の光を出力光として取り出すことが可能であればどのようなものとしてもよい。
また、ミラー３を回転する回転機構としては、例えば、交点Ｃを軸心として回転自在に保持されたサインバーと、このサインバーを回転させる駆動手段（例えば、直動モータなど）と、により構成することができる。この場合、ミラー３は、その反射面の延長線Ｌ３が交点Ｃを通過するように、上記サインバーに配設される。
また、無偏光ビームスプリッタ４の透過率等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、回折格子で波長選択された回折光を反射するためのミラーと、回折格子で波長選択された回折光を、一旦ミラーに垂直に当て再び回折格子に戻した後、回折格子から半導体レーザに帰還し回折格子で再度波長選択されて波長選択性が高められた回折光を光分岐素子により分岐して、該分岐した一方の光を第２の出力光として、波長選択性が高められた回折光を第２の光ファイバにより取り出す構成としたため、回折格子による波長選択性をさらに高めることが可能であり、出力光に含まれる、半導体レーザからの自然放出光成分を減少させることができる。即ち、自然放出光の極めて少ない純粋な波長を出力光として取り出すことが可能になる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、ミラーを回転可能な回転機構を備えたため、ミラーの回転角に対応した波長掃引が可能になる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、半導体レーザの反射防止膜を施していない側の端面の、回折格子に対する光学的位置を起点にして光軸に対し垂直に延ばした線と、回折格子の回折面の延長線との交点をミラーの回転中心に一致させると共に、ミラーの反射面の延長線が前記交点を通過するようにミラーを配置したため、広い帯域にわたりモードホップの発生を防止でき、光出力の変動の少ない連続的な波長掃引が可能になる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、回折格子から半導体レーザに帰還する回折光が無偏向ビームスプリッタによって分岐され、該分岐された一方の光が出力光として取り出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した外部共振器型光源の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の外部共振器型光源を構成するミラーの配置及び動作を説明する図である。
【図３】図１の外部共振器型光源の出力光のスペクトルを示す図である。
【図４】従来技術における外部共振器型光源の一例（リトローの光学方式）を示すブロック図である。
【図５】図４の外部共振器型光源の出力光のスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１    半導体レーザ
１Ａ  反射防止膜
２    回折格子
３    ミラー
４    無偏光ビームスプリッタ（光分岐素子）
５、６、７、１３  レンズ
８、１２    光アイソレータ
１０、１５  光ファイバ
１１  三角プリズム
１４  波長モニタ
【図１】
0003713987.tif 000002
【図２】
0003713987.tif 000003
【図３】
0003713987.tif 000004
【図４】
0003713987.tif 000005
【図５】
0003713987.tif 000006