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JP2004119721A - Wavelength locker element - Google Patents

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JP2004119721A
JP2004119721A JP2002281726A JP2002281726A JP2004119721A JP 2004119721 A JP2004119721 A JP 2004119721A JP 2002281726 A JP2002281726 A JP 2002281726A JP 2002281726 A JP2002281726 A JP 2002281726A JP 2004119721 A JP2004119721 A JP 2004119721A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
monitor light
light
output
photodiode
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.)
Withdrawn
Application number
JP2002281726A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Otsu
大津 一夫
Satoru Monma
門馬 哲
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.)
Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment 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 Toyo Communication Equipment Co Ltd filed Critical Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority to JP2002281726A priority Critical patent/JP2004119721A/en
Publication of JP2004119721A publication Critical patent/JP2004119721A/en
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Abstract

【課題】偏波依存性を持たないと共に、小型、低コストの波長ロッカー素子を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体レーザが出力するモニタ光を3ビームに分岐する3ビームウォラストンプリズム9と、分岐した第一のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード10と、分岐した第二のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタ6と、該エタロンフィルタ6が出力する第二のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード11と、分岐した第三のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード12とにより構成し、フォトダイオード10の出力とフォトダイオード12の出力とを加算して基準信号とすると共に、フォトダイオード11の出力を波長変化信号として使用する。
【選択図】    図2
An object of the present invention is to provide a small-sized, low-cost wavelength locker element having no polarization dependency.
A three-beam Wollaston prism for splitting monitor light output from a semiconductor laser into three beams, a photodiode for detecting the intensity of the first monitor light split, and a second monitor light for splitting the second monitor light. An etalon filter 6 for filtering with predetermined wavelength selection characteristics, a photodiode 11 for detecting the intensity of the second monitor light output from the etalon filter 6, and a photodiode 12 for detecting the intensity of the third monitor light branched. The output of the photodiode 10 and the output of the photodiode 12 are added to form a reference signal, and the output of the photodiode 11 is used as a wavelength change signal.
[Selection] Fig. 2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長多重通信の光源として用いられる半導体レーザ等の波長を制御する波長ロッカーモジュールの構成要素である波長ロッカー素子に関し、特に光信号の分岐素子として3ビームウォラストンプリズムを使用することにより偏波依存性を持たない波長ロッカー素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
インターネットの急激な普及に伴い、画像等の大容量データの転送が頻繁に行われるようになってきた。そのため、伝送路の大容量化が急務となり、一本の光ファイバーケーブルに多数の波長の光信号を多重して伝送する高密度波長多重(以降、DWDMと称す)方式による通信が実用化され、年々、その高密度化が図られている。一本の光ファイバーに多数の波長の光信号を多重するためには、光信号を一定の波長に保つことが必要で、その光源となる半導体レーザは、高い精度で安定に動作することが求められる。半導体レーザは、温度等の要因により光の波長が変化する性質を持っているため、一般的に光信号の波長の変動を検出して制御し、光信号の波長を一定に保つ機能を備えた波長ロッカーモジュールが用いられている。
【0003】
図5は、従来の波長ロッカー素子をレーザ発振器に組み込んだ例を示す機能図である。同図は、波長ロッカー素子の説明に必要な機能のみを記載しており、レーザ発振器は、半導体レーザ1と、半導体レーザを駆動する駆動部2と、光信号の波長の変動を検出する波長ロッカー素子3と、該検出結果により半導体レーザの駆動部2を制御する制御部4とにより構成し、波長ロッカー素子3は、半導体レーザ1が出力するモニタ光を分岐する分岐素子5と、分岐された第一のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタ6と、波長選択された第一のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード7と、分岐された第二のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード8を備えている。
【0004】
次に、半導体レーザ1の波長の変動をモニタする機能を説明すると、半導体レーザ1が出力するモニタ光は、分岐素子5を介して受光したエタロンフィルタ6において、波長の選択が行われる。
図6は、エタロンフィルタの波長選択特性の一例である。同図に示すように、エタロンフィルタの波長選択特性は、横軸に波長、縦軸に光の出力強度を割り当て、波長λの光信号を入力した際の出力強度をP0とすると、入力波長が−Δλ変動すると、出力強度はP−に低下する。一方、入力波長が+Δλ変動すると、出力強度はP+に増加する。従って、エタロンフィルタが出力する光信号の強度を、フォトダイオードを用いて検出すれば、光信号の波長の変動は認識可能である。
そこで、エタロンフィルタ6の出力をフォトダイオード7で検出し、半導体レーザ1の波長の変動に対応した電気信号を得ることにより、該電気信号を制御部4を介して半導体レーザ1の駆動部2にフィードバックし、波長のコントロールを行う。
【0005】
一方、フォトダイオード7により検出される光信号は、半導体レーザ1の波長変動の他、光信号の強度が変動しても変化する。そこで、半導体レーザ1の光信号の強度変化を検出するため、半導体レーザ1のモニタ光を分岐素子5で分岐した第二のモニタ光を、フォトダイオード8により直接検出する。従って、制御部4においては、前記フォトダイオード7の出力とフォトダイオード8の出力とを比較することにより、フォトダイオード7による検出出力の変化が、波長変動によるものか、或いは強度変動によるものかを識別する。フォトダイオード7とフォトダイオード8の検出結果により、制御部4は、半導体レーザ1の駆動部2を制御し、所定のコントロールを行って光信号を安定化させる。
【0006】
図7は、従来の波長ロッカー素子の例を示す機能図である。図7(a)は、分岐素子5aとしてハーフミラー、ビームスプリッタ、或いはTAPフィルタ等のように光信号の一部を反射させて分岐する手段を示すもので、分岐素子5aは、半導体レーザが出力するモニタ光を入力して分岐し、第一のモニタ光は、エタロンフィルタ6を介してフォトダイオード7に入力して電気信号に変換し、第二のモニタ光は、フォトダイオード8に入力して電気信号に変換する。一方、図7(b)は、分岐素子5bとしてプリズムのように光信号を透過して分岐する手段を示すもので、分岐素子5bは、半導体レーザが出力するモニタ光を入力して分岐し、第一のモニタ光は、エタロンフィルタ6を介してフォトダイオード7に入力して電気信号に変換し、第二のモニタ光は、フォトダイオード8に入力して電気信号に変換する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の波長ロッカー素子は、内蔵しているハーフミラー、ビームスプリッタ、TAPフィルタ、或いは2ビームウォラストンプリズム等の分岐素子が偏波依存性を持つことにより、入力される光信号が偏波されていると光信号を分岐した際に分岐比率が偏波の影響を受け、光源の波長や光量が変動していないにもかかわらず分岐した光信号のレベルが変化するという問題が生じていた。
【0008】
図8は、従来の光信号の分岐の様子を示す機能図であり、(a)は、分岐素子に入力する光信号が偏波されていない場合を示し、(b)は、分岐素子に入力する光信号が偏波されている場合を示す。本図に示した分岐素子は、光信号100を2方向に50:50の比率で分岐する機能を有しており、(a)に示す如く入力する光信号が偏波されていない場合は、分岐された光信号は同レベルである。一方、(b)に示す如く入力する光信号が偏波されている場合は、偏波の程度に応じて分岐される光信号のレベルは異なる。従って、偏った光信号を分岐素子に入力すると分岐比に誤差が生じ、半導体レーザの出力強度、波長変動を検出する際に、検出誤差が生ずる。
【0009】
図9は、従来の分岐素子の偏波依存性による検出誤差を説明する図である。同図の▲1▼は、光信号をエタロンフィルタを介して検出した出力強度を示し、所定の波長選択特性を有している。同図の▲2▼、▲3▼は、光信号を直接検出した出力強度を示し、▲2▼は、分岐素子に於いて偏波の影響を受けずに誤差無く分岐した際の出力強度であり、▲3▼は、分岐素子に於いて偏波の影響を受け分岐された光信号が減少した出力強度である。従って、▲1▼と▲2▼とが交わる●点が標準となる光信号の波長とすると、偏波による影響によりΔλだけ、波長誤差が生じたことになる。
【0010】
次に、従来のハーフミラー等のような光信号の一部を反射させることにより分岐する手段を用いた際には、フォトダイオード、ハーフミラー等を互いに光路障害にならないように配置するためには、或る程度の空間が必要であり、光軸が複雑となることから波長ロッカー素子の小型化が困難であると共に、光軸にフォトダイオード受光面の中心を位置合わせする光路調整も複雑となるという問題が生じていた。
【0011】
図10は、従来のハーフミラーを用いた波長ロッカー素子において、光路調整を行う際の説明図である。同図は、半導体レーザが出力するモニタ光をハーフミラー5aに入力して分岐し、第一のモニタ光は、エタロンフィルタ6を介してフォトダイオード7に入力して電気信号に変換し、ハーフミラー5aにおいて反射した第二のモニタ光は、フォトダイオード8に入力して電気信号に変換する。本例における光路調整は、フォトダイオード7及び8について独立して個々に実施する必要があり、波長ロッカー素子の組み立て工程が複雑となる。
本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであって、偏波依存性を持たないと共に、小型、低コストの波長ロッカー素子を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わる波長ロッカー素子は、以下の構成をとる。
請求項1記載の波長ロッカー素子は、半導体レーザの出力光をモニタ手段により検知し、半導体レーザの波長変動を検出する波長ロッカー素子において、半導体レーザの出力光を第一のモニタ光、第二のモニタ光、及び第三のモニタ光の3ビームに分岐する分岐素子と、常光線である第一のモニタ光の強度を検出する第一の光検出器と、常光線と異常光線とが加算された第二のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタと、該エタロンフィルタからの出力光の強度を検出する第二の光検出器と、異常光線である第三のモニタ光の強度を検出する第三の光検出器とにより構成され、第一の光検出器の検出出力と第三の光検出器の検出出力とを加算して基準信号として出力し、第二の光検出器の検出出力を波長変化信号として出力するよう構成する。
【0013】
請求項2記載の波長ロッカー素子は、半導体レーザの出力光をモニタ手段により検知し、半導体レーザの波長変動を検出する波長ロッカー素子において、半導体レーザの出力光を第一のモニタ光、第二のモニタ光、及び第三のモニタ光の3ビームに分岐する分岐素子と、常光線である第一のモニタ光と異常光線である第三のモニタ光とを光合波する合波器と、該合波器の出力強度を検出する第一の光検出器と、常光線と異常光線とが加算された第二のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタと、該エタロンフィルタからの出力光の強度を検出する第二の光検出器とにより構成され、第一の光検出器の検出出力を基準信号として出力し、第二の光検出器の検出出力を波長変化信号として出力するよう構成する。
【0014】
請求項3記載の波長ロッカー素子は、前記分岐素子が3ビームウォラストンプリズムであるよう構成する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本実施例においては、分岐素子として3ビームウォラストンプリズムを使用したことが特徴である。3ビームウォラストンプリズムは、特公平4−19522号に開示されているように、少なくとも2個の結晶体を互いに光学軸が非直角となるように接合したもので、入力したレーザ光を3ビームに分岐する機能を備えており、分岐した第一の光線は常光線であり、第二の光線は常光線と異常光線とが加算されたものであり、第三の光線は異常光線である。分岐した第二の光線は、偏波依存性を持たない光線であり、又、第一の光線と第三の光線を加算したものは、同じく偏波依存性を持たないという特性を持っている。
【0016】
図1は、レーザ光を、3ビームウォラストンプリズムを用いて3ビームの光線に分岐した様子を示す。図に示すように、分岐光▲1▼は常光線、分岐光▲2▼は常光線+異常光線、分岐光▲3▼は異常光線であり、分岐光▲1▼と分岐光▲3▼は、加算して偏波依存性を持たない光線として使用する。そこで、分岐光▲1▼+分岐光▲3▼による光線を基準信号として利用し、分岐光▲2▼による光線を波長変化信号として利用する。一方、3ビームウォラストンプリズムによりレーザ光を分岐した際の分岐比率は、図1に示す如く分岐光▲1▼:分岐光▲2▼:分岐光▲3▼=1:2:1の関係に設定すると、基準信号と波長変化信号は2:2の関係となる。
【0017】
図2は、本発明に係る波長ロッカー素子の第一の実施例を示す構成図である。同図は、半導体レーザが出力するモニタ光を3ビームに分岐する3ビームウォラストンプリズム9と、分岐した第一のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード10と、分岐した第二のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタ6と、該エタロンフィルタ6が出力する第二のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード11と、分岐した第三のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード12とにより構成し、フォトダイオード10の出力とフォトダイオード12の出力とを加算して基準信号とすると共に、フォトダイオード11の出力を波長変化信号として使用する。
【0018】
本実施例により構築した基準信号と波長変化信号は、共に前述した通り偏波依存性を持たないため、3ビームウォラストンプリズム9に入力するモニタ光が偏波されていても分岐誤差を生じない。
又、本実施例は、プリズムを用いた波長ロッカー素子であり、3ビームウォラストンプリズム9とエタロンフィルタ6とフォトダイオード10、11、12は、光軸上に配置されるため、波長ロッカー素子の小型化を可能とすると共に、波長ロッカー素子の組み立て時に光路調整が容易となる。
【0019】
図3は、本発明に係わる波長ロッカー素子の光路調整の方法例を示す図である。同図に示す如く、3つのフォトダイオードは、3連のフォトダイオード13に固定し、この3連のフォトダイオード13を前後方向に調整することで容易に光路調整が可能である。
又、3ビームウォラストンプリズムは、分岐のための光学膜を必要とせず、安価な光学部品であるため、波長ロッカー素子のコストダウンに貢献する。3ビームウォラストンプリズムは、光学作用を光学素子の光学薄膜によって行うのではなく、互いに異なる結晶光学軸方向を有する二つのプリズムを張り合わせており、プリズムの光学特性により入射光を分岐して出射するものである。
【0020】
図4は、本発明に係わる波長ロッカー素子の第二の実施例を示す構成図である。同図は、3ビームウォラストンプリズムにより分岐された第一のモニタ光と第三のモニタ光を加算する際に光の合波器を用いて光信号の状態で加算したものである。半導体レーザが出力するモニタ光を3ビームに分岐する3ビームウォラストンプリズム9と、分岐した第一のモニタ光と第三のモニタ光とを合波する合波器14と、該合波器14により合波した光信号の強度を検出するフォトダイオード15と、分岐した第二のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタ6と、該エタロンフィルタ6が出力する第二のモニタ光の強度を検出するフォトダイオード11とにより構成し、フォトダイオード15の出力を基準信号とすると共に、フォトダイオード11の出力を波長変化信号として使用する。
【0021】
第一のモニタ光と第三のモニタ光を合波する方法例としては、光導波路素子を用い、光導波路素子の導波路に第一のモニタ光と第三のモニタ光を入射させて導波路内で合成することにより光合成波を作り上げる方法が知られている。
本実施例により構築した基準信号と波長変化信号は、共に前述した通り偏波依存性を持たないため、3ビームウォラストンプリズム9に入力するモニタ光が偏波されていても分岐誤差を生じない。
【0022】
又、本実施例においても第一の実施例と同様、波長ロッカー素子の小型化を可能とする他、フォトダイオードを二つ使用すれば良く、更に、第一のモニタ光と第三のモニタ光を、光導波路素子を用いて光合成しており、より小型化が可能である。波長ロッカー素子の組み立て時においても、第一の実施例と同様に、光路調整が容易であり、3ビームウォラストンプリズムは、分岐のための光学膜を必要とせず、安価な光学部品であるため、波長ロッカー素子のコストダウンに貢献する。
【0023】
【発明の効果】
上述したように、請求項1乃至3記載の発明は、安価な3ビームウォラストンプリズムを使用したことにより、偏波依存性を持たない波長ロッカー素子を構成し、組み立て時の光路調整が容易で、且つ小型化された波長ロッカー素子が実現出来、波長ロッカー素子を用いる上で大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザ光を、3ビームウォラストンプリズムを用いて3ビームの光線に分岐した様子を示す。
【図2】本発明に係る波長ロッカー素子の第一の実施例を示す構成図である。
【図3】本発明に係わる波長ロッカー素子の光路調整の方法例を示す図である。
【図4】本発明に係わる波長ロッカー素子の第二の実施例を示す構成図である。
【図5】従来の波長ロッカー素子をレーザ発振器に組み込んだ例を示す機能図である。
【図6】エタロンフィルタの波長選択特性の一例である。
【図7】従来の波長ロッカー素子の例を示す機能図である。
【図8】従来の光信号の分岐の様子を示す機能図である。
【図9】従来の分岐素子の偏波依存性による検出誤差を説明する図である。
【図10】従来のハーフミラーを用いた波長ロッカー素子において、光路調整を行う際の説明図である。
【符号の説明】
1・・半導体レーザ、       2・・駆動部、
3・・波長ロッカー素子、     4・・制御部、
5、5a、5b・・分岐素子、   6・・エタロンフィルタ、
7・・フォトダイオード、     8・・フォトダイオード、
9・・3ビームウォラストンプリズム、
10・・フォトダイオード、    11・・フォトダイオード、
12・・フォトダイオード、    13・・3連フォトダイオード、
14・・合波器、         15・・フォトダイオード
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength locker element that is a component of a wavelength locker module that controls the wavelength of a semiconductor laser or the like used as a light source for optical wavelength division multiplexing communication, and in particular, uses a three-beam Wollaston prism as an optical signal branch element. And a wavelength locker element having no polarization dependence.
[0002]
[Prior art]
With the rapid spread of the Internet, large volumes of data such as images have been frequently transferred. Therefore, there is an urgent need to increase the capacity of the transmission path, and communication by the high-density wavelength division multiplexing (hereinafter, referred to as DWDM) system for multiplexing and transmitting optical signals of many wavelengths on one optical fiber cable has been put to practical use. , And its density has been increased. In order to multiplex optical signals of many wavelengths on one optical fiber, it is necessary to keep the optical signals at a constant wavelength, and the semiconductor laser as the light source is required to operate stably with high accuracy. . Since semiconductor lasers have a property that the wavelength of light changes due to factors such as temperature, the semiconductor laser generally has a function of detecting and controlling the fluctuation of the wavelength of an optical signal and keeping the wavelength of the optical signal constant. A wavelength locker module is used.
[0003]
FIG. 5 is a functional diagram showing an example in which a conventional wavelength locker element is incorporated in a laser oscillator. FIG. 1 shows only the functions necessary for explaining the wavelength locker element. The laser oscillator includes a semiconductor laser 1, a driving unit 2 for driving the semiconductor laser, and a wavelength locker for detecting a change in the wavelength of an optical signal. The wavelength locker device 3 includes a device 3 and a control unit 4 that controls the driving unit 2 of the semiconductor laser based on the detection result. The wavelength locker device 3 includes a branch device 5 that branches the monitor light output from the semiconductor laser 1 and a branch. An etalon filter 6 for filtering the first monitor light with a predetermined wavelength selection characteristic, a photodiode 7 for detecting the intensity of the wavelength-selected first monitor light, and detecting the intensity of the branched second monitor light A photodiode 8 is provided.
[0004]
Next, the function of monitoring the fluctuation of the wavelength of the semiconductor laser 1 will be described. The wavelength of the monitor light output from the semiconductor laser 1 is selected in the etalon filter 6 received via the branch element 5.
FIG. 6 shows an example of the wavelength selection characteristics of the etalon filter. As shown in the figure, the wavelength selection characteristic of the etalon filter is such that the wavelength is assigned to the horizontal axis, the output intensity of light is assigned to the vertical axis, and the output intensity when an optical signal of wavelength λ is input is P0. When −Δλ fluctuates, the output intensity decreases to P−. On the other hand, when the input wavelength fluctuates by + Δλ, the output intensity increases to P +. Therefore, if the intensity of the optical signal output from the etalon filter is detected by using the photodiode, the change in the wavelength of the optical signal can be recognized.
Therefore, the output of the etalon filter 6 is detected by the photodiode 7 and an electric signal corresponding to the fluctuation of the wavelength of the semiconductor laser 1 is obtained, and the electric signal is transmitted to the drive unit 2 of the semiconductor laser 1 via the control unit 4. Provides feedback and wavelength control.
[0005]
On the other hand, the optical signal detected by the photodiode 7 changes not only when the wavelength of the semiconductor laser 1 changes but also when the intensity of the optical signal changes. Therefore, in order to detect a change in the intensity of the optical signal of the semiconductor laser 1, the second monitor light obtained by splitting the monitor light of the semiconductor laser 1 by the splitter 5 is directly detected by the photodiode 8. Therefore, the control unit 4 compares the output of the photodiode 7 with the output of the photodiode 8 to determine whether the change in the detection output by the photodiode 7 is due to the wavelength variation or the intensity variation. Identify. Based on the detection results of the photodiodes 7 and 8, the control unit 4 controls the driving unit 2 of the semiconductor laser 1 and performs a predetermined control to stabilize the optical signal.
[0006]
FIG. 7 is a functional diagram showing an example of a conventional wavelength locker element. FIG. 7A shows a branching device 5a which reflects a part of an optical signal and branches it, such as a half mirror, a beam splitter, or a TAP filter, and the like. The first monitor light is input to a photodiode 7 via an etalon filter 6 to be converted into an electric signal, and the second monitor light is input to a photodiode 8 to be branched. Convert to electrical signals. On the other hand, FIG. 7B shows a means for transmitting and branching an optical signal, such as a prism, as a branching element 5b. The branching element 5b receives monitor light output from a semiconductor laser and branches. The first monitor light is input to a photodiode 7 via an etalon filter 6 and converted into an electric signal, and the second monitor light is input to a photodiode 8 and converted into an electric signal.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional wavelength locker element, an input optical signal is polarized because a built-in half mirror, a beam splitter, a TAP filter, or a branching element such as a two-beam Wollaston prism has polarization dependence. Accordingly, when the optical signal is branched, the branching ratio is affected by the polarization, and the level of the branched optical signal changes despite the fact that the wavelength and the light amount of the light source do not change.
[0008]
FIGS. 8A and 8B are functional diagrams showing the state of branching of a conventional optical signal. FIG. 8A shows a case where an optical signal input to a branching element is not polarized, and FIG. 1 shows a case where an optical signal to be transmitted is polarized. The splitting element shown in this drawing has a function of splitting the optical signal 100 in two directions at a ratio of 50:50. When the input optical signal is not polarized as shown in FIG. The split optical signals are at the same level. On the other hand, when the input optical signal is polarized as shown in (b), the level of the branched optical signal differs depending on the degree of polarization. Therefore, when a biased optical signal is input to the branching element, an error occurs in the branching ratio, and a detection error occurs when detecting the output intensity and wavelength fluctuation of the semiconductor laser.
[0009]
FIG. 9 is a diagram illustrating a detection error due to polarization dependence of a conventional branch element. (1) in the figure indicates the output intensity of the optical signal detected through the etalon filter, and has a predetermined wavelength selection characteristic. In the figure, (2) and (3) indicate the output intensities obtained by directly detecting the optical signal, and (2) indicates the output intensities at the time of splitting without error due to the polarization in the splitter. And (3) is the output intensity at which the optical signal split by the influence of the polarization in the splitting element is reduced. Therefore, assuming that the point ● where (1) and (2) intersect is the wavelength of the standard optical signal, a wavelength error has occurred by Δλ due to the influence of polarization.
[0010]
Next, when using means for branching by reflecting a part of an optical signal, such as a conventional half mirror, etc., in order to arrange the photodiode, the half mirror, etc. so as not to interfere with each other in the optical path, Since a certain amount of space is required and the optical axis becomes complicated, it is difficult to reduce the size of the wavelength locker element, and the optical path adjustment for aligning the center of the photodiode light receiving surface with the optical axis becomes complicated. The problem had arisen.
[0011]
FIG. 10 is an explanatory diagram when an optical path is adjusted in a conventional wavelength locker element using a half mirror. In the figure, the monitor light output from the semiconductor laser is input to a half mirror 5a and branched, and the first monitor light is input to a photodiode 7 via an etalon filter 6 and converted into an electric signal. The second monitor light reflected at 5a is input to the photodiode 8 and converted into an electric signal. The optical path adjustment in this example needs to be performed independently for each of the photodiodes 7 and 8, and the assembly process of the wavelength locker element becomes complicated.
The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to provide a small-sized, low-cost wavelength locker element that has no polarization dependence.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a wavelength locker element according to the present invention has the following configuration.
The wavelength locker element according to claim 1, wherein the output light of the semiconductor laser is detected by a monitor means and a wavelength fluctuation of the semiconductor laser is detected. A branching element that branches into three beams of monitor light and third monitor light, a first photodetector that detects the intensity of the first monitor light that is an ordinary ray, and an ordinary ray and an extraordinary ray are added. An etalon filter that filters the second monitor light with a predetermined wavelength selection characteristic, a second photodetector that detects the intensity of output light from the etalon filter, and an intensity of the third monitor light that is an extraordinary ray A third photodetector for detecting the first photodetector and the detection output of the first photodetector and the detection output of the third photodetector, and outputs the sum as a reference signal. The detection output of Configured to output as.
[0013]
A wavelength locker element according to claim 2, wherein the output light of the semiconductor laser is detected by a monitor means and a wavelength fluctuation of the semiconductor laser is detected. A branching element that branches into three beams of monitor light and third monitor light, a multiplexer that optically multiplexes the first monitor light, which is an ordinary ray, and the third monitor light, which is an extraordinary ray, A first photodetector for detecting the output intensity of the wave filter, an etalon filter for filtering the second monitor light obtained by adding the ordinary ray and the extraordinary ray with a predetermined wavelength selection characteristic, and an output from the etalon filter. A second photodetector that detects the intensity of light, outputs a detection output of the first photodetector as a reference signal, and outputs a detection output of the second photodetector as a wavelength change signal. Constitute.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the wavelength locker element, the branch element is a three-beam Wollaston prism.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
The present embodiment is characterized in that a three-beam Wollaston prism is used as a branching element. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 19522/1992, a three-beam Wollaston prism is formed by joining at least two crystals so that their optical axes are non-perpendicular to each other. The first light beam is an ordinary light beam, the second light beam is a sum of the ordinary light beam and the extraordinary light beam, and the third light beam is an extraordinary light beam. The branched second light beam is a light beam having no polarization dependency, and the sum of the first light beam and the third light beam also has the property of not having polarization dependency. .
[0016]
FIG. 1 shows how laser light is split into three beams using a three-beam Wollaston prism. As shown in the figure, the split light (1) is an ordinary ray, the split light (2) is an ordinary ray + an extraordinary ray, the split light (3) is an extraordinary ray, and the split light (1) and the split light (3) are Are added and used as a light beam having no polarization dependence. Therefore, the light beam of the split light (1) + the split light (3) is used as a reference signal, and the light beam of the split light (2) is used as a wavelength change signal. On the other hand, when the laser beam is branched by the three-beam Wollaston prism, the branching ratio has a relationship of branching light (1): branching light (2): branching light (3) = 1: 2: 1 as shown in FIG. When set, the reference signal and the wavelength change signal have a 2: 2 relationship.
[0017]
FIG. 2 is a configuration diagram showing a first embodiment of the wavelength locker element according to the present invention. FIG. 1 shows a three-beam Wollaston prism 9 that splits monitor light output from a semiconductor laser into three beams, a photodiode 10 that detects the intensity of the first monitor light that is split, and a second monitor light that splits the second monitor light. An etalon filter 6 for filtering with predetermined wavelength selection characteristics, a photodiode 11 for detecting the intensity of the second monitor light output from the etalon filter 6, and a photodiode 12 for detecting the intensity of the third monitor light branched. The output of the photodiode 10 and the output of the photodiode 12 are added to form a reference signal, and the output of the photodiode 11 is used as a wavelength change signal.
[0018]
As described above, since the reference signal and the wavelength change signal constructed according to the present embodiment do not have polarization dependence, no branching error occurs even if the monitor light input to the three-beam Wollaston prism 9 is polarized. .
This embodiment is a wavelength locker element using a prism, and the three-beam Wollaston prism 9, the etalon filter 6, and the photodiodes 10, 11, and 12 are arranged on the optical axis. The size can be reduced, and the optical path can be easily adjusted when assembling the wavelength locker element.
[0019]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method of adjusting the optical path of the wavelength locker element according to the present invention. As shown in the figure, the three photodiodes are fixed to the three photodiodes 13 and the optical path can be easily adjusted by adjusting the three photodiodes 13 in the front-rear direction.
Further, the three-beam Wollaston prism does not require an optical film for branching and is an inexpensive optical component, and thus contributes to the cost reduction of the wavelength locker element. In a three-beam Wollaston prism, two prisms having different crystal optical axis directions are bonded to each other, rather than performing an optical function by an optical thin film of an optical element. Things.
[0020]
FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the wavelength locker element according to the present invention. In the figure, when adding the first monitor light and the third monitor light branched by the three-beam Wollaston prism, they are added in the state of an optical signal using a light multiplexer. A three-beam Wollaston prism 9 for branching the monitor light output from the semiconductor laser into three beams, a multiplexer 14 for multiplexing the branched first monitor light and the third monitor light, and a multiplexer 14 A photodiode 15 for detecting the intensity of the optical signal multiplexed by the above, an etalon filter 6 for filtering the branched second monitor light with a predetermined wavelength selection characteristic, and a second monitor light output from the etalon filter 6. The output of the photodiode 15 is used as a reference signal, and the output of the photodiode 11 is used as a wavelength change signal.
[0021]
As an example of a method of multiplexing the first monitor light and the third monitor light, an optical waveguide element is used, and the first monitor light and the third monitor light are made incident on the waveguide of the optical waveguide element to form a waveguide. There is known a method of creating a photosynthetic wave by synthesizing the light within the same.
As described above, since the reference signal and the wavelength change signal constructed according to the present embodiment do not have polarization dependence, no branching error occurs even if the monitor light input to the three-beam Wollaston prism 9 is polarized. .
[0022]
Also, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the wavelength locker element can be reduced in size, and two photodiodes can be used. Further, the first monitor light and the third monitor light are used. Are optically combined using an optical waveguide element, and the size can be further reduced. Even when assembling the wavelength locker element, the optical path can be easily adjusted as in the first embodiment, and the three-beam Wollaston prism does not require an optical film for branching and is an inexpensive optical component. This contributes to the cost reduction of the wavelength locker element.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claims 1 to 3 uses a low-cost three-beam Wollaston prism to constitute a wavelength locker element having no polarization dependency, and makes it easy to adjust the optical path during assembly. In addition, a wavelength locker element that is reduced in size can be realized, and exhibits a great effect in using the wavelength locker element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows how laser light is split into three beams using a three-beam Wollaston prism.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a first embodiment of a wavelength locker element according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method of adjusting an optical path of a wavelength locker element according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the wavelength locker element according to the present invention.
FIG. 5 is a functional diagram showing an example in which a conventional wavelength locker element is incorporated in a laser oscillator.
FIG. 6 is an example of a wavelength selection characteristic of an etalon filter.
FIG. 7 is a functional diagram showing an example of a conventional wavelength locker element.
FIG. 8 is a functional diagram showing a state of branching of a conventional optical signal.
FIG. 9 is a diagram illustrating a detection error due to polarization dependence of a conventional branch element.
FIG. 10 is an explanatory view when adjusting an optical path in a conventional wavelength locker element using a half mirror.
[Explanation of symbols]
1 .... Semiconductor laser, 2 .... Driver,
3 ・ ・ wavelength locker element 、 4 ・ ・ control unit 、
5, 5a, 5b ··· branch element, 6 ··· etalon filter,
7. Photodiode, 8. Photodiode,
9. 3 beam Wollaston prism,
10. Photodiode, 11 Photodiode,
12 photodiodes, 13 triple photodiodes,
14..combiner, 15 ... photodiode

Claims (3)

半導体レーザの出力光をモニタ手段により検知し、半導体レーザの波長変動を検出する波長ロッカー素子において、
半導体レーザの出力光を第一のモニタ光、第二のモニタ光、及び第三のモニタ光の3ビームに分岐する分岐素子と、
常光線である第一のモニタ光の強度を検出する第一の光検出器と、
常光線と異常光線とが加算された第二のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタと、
該エタロンフィルタからの出力光の強度を検出する第二の光検出器と、
異常光線である第三のモニタ光の強度を検出する第三の光検出器とにより構成され、第一の光検出器の検出出力と第三の光検出器の検出出力とを加算して基準信号として出力し、第二の光検出器の検出出力を波長変化信号として出力することを特徴とする波長ロッカー素子。
In a wavelength locker element that detects output light of a semiconductor laser by monitoring means and detects wavelength fluctuation of the semiconductor laser,
A branch element that branches the output light of the semiconductor laser into three beams of a first monitor light, a second monitor light, and a third monitor light;
A first photodetector that detects the intensity of the first monitor light that is an ordinary ray,
An etalon filter that filters the second monitor light to which the ordinary ray and the extraordinary ray have been added with predetermined wavelength selection characteristics,
A second photodetector for detecting the intensity of the output light from the etalon filter;
A third photodetector that detects the intensity of the third monitor light that is an extraordinary ray, and adds the detection output of the first photodetector and the detection output of the third photodetector to determine a reference. A wavelength locker element that outputs a signal and outputs a detection output of a second photodetector as a wavelength change signal.
半導体レーザの出力光をモニタ手段により検知し、半導体レーザの波長変動を検出する波長ロッカー素子において、
半導体レーザの出力光を第一のモニタ光、第二のモニタ光、及び第三のモニタ光の3ビームに分岐する分岐素子と、
常光線である第一のモニタ光と異常光線である第三のモニタ光とを光合波する合波器と、
該合波器の出力強度を検出する第一の光検出器と、
常光線と異常光線とが加算された第二のモニタ光を所定の波長選択特性でフィルタリングするエタロンフィルタと、
該エタロンフィルタからの出力光の強度を検出する第二の光検出器とにより構成され、第一の光検出器の検出出力を基準信号として出力し、第二の光検出器の検出出力を波長変化信号として出力することを特徴とする波長ロッカー素子。
In a wavelength locker element that detects output light of a semiconductor laser by monitoring means and detects wavelength fluctuation of the semiconductor laser,
A branch element that branches the output light of the semiconductor laser into three beams of a first monitor light, a second monitor light, and a third monitor light;
A multiplexer that optically multiplexes the first monitor light that is an ordinary ray and the third monitor light that is an extraordinary ray,
A first photodetector for detecting the output intensity of the multiplexer;
An etalon filter that filters the second monitor light to which the ordinary ray and the extraordinary ray have been added with predetermined wavelength selection characteristics,
A second photodetector that detects the intensity of the output light from the etalon filter, outputs a detection output of the first photodetector as a reference signal, and outputs a detection output of the second photodetector to a wavelength. A wavelength locker element that outputs a change signal.
前記分岐素子が3ビームウォラストンプリズムであることを特徴とした請求項1又は2記載の波長ロッカー素子。3. The wavelength locker element according to claim 1, wherein the branch element is a three-beam Wollaston prism.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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