JP2001519093A - レーザーの波長安定化方法および該方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の方法および装置のもとでは、レーザー（１）の光学的総出力（Ｐ０）に依存しない、フィルタ（２）によって総出力（Ｐ０）の成分（Ｐ２）からフィルタリングされ実質的に安定化すべき波長（λ）のみを含んだ出力（ｐ２）と、さらなる成分（Ｐ３）との間の比（ｐ２/Ｐ３）が形成されて目標値（Ｓ０）と比較され、この目標値（Ｓ０）からの偏差が生じている場合には、レーザー（１）の温度（Ｔ）が当該目標値（Ｓ０）に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザーの波長安定化方法および該方法を実施する装置 従来の技術 本発明は、レーザー、特に半導体レーザーの波長安定化方法に関する。 波長合分波技法（ＷＤＭ技法）を用いた光学伝送系のための、半導体レーザー を含んだレーザーモジュールは、総体的に求められる寿命（１０⁵時間）の間そ の波長が非常に安定して維持されなければならない。それにより波長チャネルに おける伝送特性が不当に変更されたり隣接チャネルとのクロストークなどが生じ たりすることがない。今日用いられている中では、４ないし８の波長チャネルを 備えチャネル間隔が４００ＧＨｚ（３.２ｎｍに相応）ないし２００ＧＨｚ（１. ６ｎｍに相応）のＷＤＭシステムが主流である。しかしながらこの波長チャネル の数は、近いうちには１６まで高められ、中期的には３２〜６４まで高められる であろう。この場合チャネル間隔は、高められたチャネル数に応じて縮小される 。 今日用いられているレーザーモジュールでは、波長の微細設定と安定化が専ら レーザーダイオードの温度に影響を受けている。１.５μｍ半導体レーザーに対 する波長の典型的な変化は、例えば０.１ｎｍ/Ｋの温度変化のもとで存在する。 この間接的な波長安定化は次のような欠点を有している。すなわちレーザーダイ オードの経年変化に対する考慮はなされていない。先代のレーザーモジュールの 製造者は、寿命内では０.３ｎｍの波長安定化をその頃は保証していたが、しか しながらこの値はチャネル間隔の狭い将来的な出力重視のＷＤＭ伝送系にとって は不十分である。 それに対して請求項１および７に記載の本発明は次のような利点を有している 。すなわち半導体レーザーの簡単で直接的な波長安定性が特性制御に基づいて提 供される利点を有している。これは特にＷＤＭ技法による光学伝送系のための半 導体レーザーを含んだレーザーモジュールに用いることができる。但しこれはそ のようなレーザーに対する限定を意味するものではなく、基本的にはあらゆる種 類のレーザーにも適用可能である。 発せられた波長を高精度に測定するために、本発明によれば付加的に、光学フ ィルタが用いられる。この光学フィルタは、有利にはレーザーモジュール内に組 込まれてもよい。なぜならこのフィルタはパッシブな構成素子であり、基本的に は高レベルの長期波長安定性を達成するものだからである。 請求項１に記載の本発明による方法の別の有利な実施例は従属請求項２〜６に 記載されている。 また請求項７に記載の本発明による装置の別の有利な実施例は、従属請求項８ 〜１８に記載されている。本発明による装置の大きな利点は、次のような基本的 考察において認められる。すなわち半導体レーザーとの問題のない集積化もしく は従来の簡単な製造技法による基板表面の全送信モジュール内への問題のない集 積化が可能なことである。 本発明は有利にはレーザー波長の長期に亘る安定化を図るために、半導体モジ ュールを有する光学的送信モジュールに用いられる。本発明によれば有利にはセ ンサ系に対する光学的な固定の周波数源が実現できる。 実施例 次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合 図１〜図４は本発明による装置の４つの異なる基本的構成形態を概略的に示した 図である。 図５〜図６にはブラッグ格子ないしは方向性結合器の形態のフィルタまたは干渉 計の形態のフィルタが概略的に示されている。 図７は図１による実施形態の構成の概略的断面図である。 図８は図２による実施形態の構成の概略的断面図である。 図９は図３による実施形態の構成の概略的断面図で ある。 図１０は図４による実施形態の構成の概略的断面図である。 これらの図面は尺度的には必ずしも一致していない。 図中に例示的に示されている本発明による装置は、本発明による方法を具現す るために形成されたものであり、特にその主要な構成要素は光学フィルタ２であ る。この光学フィルタ２には、レーザー１から照射された光学的総出力Ｐ０のフ ィルタリングすべき出力成分Ｐ２が供給される。この供給された出力成分Ｐ２か らは出力ｐ２が出射される。これは実質的に安定化すべき波長λを含んでいる。 フィルタリングされた出力ｐ２は、光学検出器３に検出のために供給され測定 される。 レーザー１から照射された光学的総出力Ｐ０からは、さらなる出力成分Ｐ３が 次のように導出される。すなわちフィルタリングされた出力ｐ２とこのさらなる 出力成分Ｐ３の間の比ｐ２／Ｐ３が当該総出力Ｐ０に依存しないように導出され る。例えばこのことは、フィルタリングされた出力ｐ２もさらなる出力成分Ｐ３ もそれぞれ総出力Ｐ０に対して比例している場合に当てはまる。なぜなら前記比 ｐ２/Ｐ３においては分子においても分母においても現われる総出力Ｐ０が約分 されるからである。 前記さらなる出力成分Ｐ３は、さらなる光学検出器４に検出のために供給され て測定される。 ここにおいて、フィルタリングされ測定ないしは検出された出力ｐ２と、測定 ないしは検出されたさらなる出力成分Ｐ３との間の比ｐ２/Ｐ３が形成される。 それに対しては当該比ｐ２/Ｐ３の形成のための装置５が設けられている。 形成された比ｐ２/Ｐ３は、実際値として、当該比ｐ２/Ｐ３の設定可能な目標 値Ｓ０と比較される。この実際値ｐ２/Ｐ３と、そのつど設定される目標値Ｓ０ との間に偏差が生じている場合には、レーザー１の作動パラメータ（これに安定 化すべき波長λが依存している）が次のように設定される。すなわち実際値ｐ２ /Ｐ３が実質的に、設定された目標値Ｓ０と一致するように設定される。それに 対しては、この比較を実行しこの種のパラメータの設定を行う装置６が設けられ る。このパラメータは例えばレーザー１の温度Ｔであってもよい。 前記フィルタ２としては、光学フィルタの全てのタイプが当てはまる。例えば ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、あるいはフィルタエッジが“リプル”を 有していないバンドパスフィルタなどが適している。 前記装置５は、従来方式の商形成器であってもよい。 装置６は有利には、制御器である。この場合は制御 器として、アナログのＰ制御器、ＰＩ制御器またはＰＩＤ制御器であっても、デ ジタルの制御器であってもよい。 フィルタエッジの所要の急峻度は、スペクトル分解能と制御の捕獲範囲に追従 する。 フィルタ２の温度特性は、通常は特にフィルタ２の場合ガラスに基づいてレー ザー１（例えばレーザーダイオード））のものよりも著しく小さい。そのため動 作点は全ての温度範囲に亘って制御に用いられるフィルタ２のフィルタエッジに 留まる。モジュールにおける温度監視ないし温度制御は、例えば適切な回路によ ってまたはマイクロプロセッサ制御部による、フィルタ２の伝送特性曲線の温度 依存性の補償のために付加的に用いることができる。 図１に示されている、本発明による装置の第１の実施形態では、フィルタ２に 、光学的総出力Ｐ０に比例するフィルタリングすべき出力成分Ｐ２が供給される 。それによりこのフィルタ２からフィルタリングされた、実質的に安定化させる べき波長λのみを含んだ出力ｐ２も総出力Ｐ０に比例する。 さらなる検出器４には、さらなる出力成分Ｐ３として、フィルタリングされた 出力ｐ２の他にフィルタ２から送出される、供給されフィルタリングされるべき 前記出力成分Ｐ２の残りの部分が供給される。この場合、この残りの部分Ｐ３と フィルタリングされた出力 ｐ２の和、すなわちＰ３＋ｐ２は、供給されたフィルタリングすべき出力Ｐ２に 等しいか少なくとも比例している。そのためこのさらなる出力成分Ｐ３も総出力 Ｐ０に比例している。 フィルタ２は、図１による実施形態の元では有利には、光学的干渉フィルタ、 ブラッグ格子などのグループから選択されたフィルタであってもよい。 このフィルタ２が例えば干渉フィルタであるならば、供給された出力成分Ｐ２ のフィルタ２を介して伝送された部分のフィルタリングされた出力ｐ２が、該伝 送出力成分ｐ２の検出器３に供給され、さらなる検出器４には、供給された出力 成分Ｐ２のフィルタ２によって反射された残りの部分がさらなる出力成分Ｐ３と して供給される。以下で説明する図７による実施例の場合にはこのような干渉フ ィルタが用いられている。 それに対して、供給された出力成分Ｐ２の干渉フィルタ２によって反射された 部分のフィルタリングされた出力ｐ２は、この反射された出力成分ｐ２の検出器 ３に供給され、供給された出力成分Ｐ２のフィルタ２によって伝送された残りの 部分がさらなる検出器４にさらなる出力成分Ｐ３として供給される。 公知のブラッグ格子の形態のフィルタ２は、図５に概略敵意示されている。こ の格子の格子ライン２０はブラッグ格子の周知の作用に従って、実質的に安定化 させるべき波長λのみを含みフィルタリングされる出 力ｐ２を形成する、所定の方向ｒに供給されフィルタリングされる出力成分Ｐ２ の部分が、この所定方向ｒから別の方向ｒ１へ偏光され、検出器３に供給される 。実質的に偏光されずに格子から所定方向ｒに出射される、供給されフィルタリ ングされる出力成分Ｐ２の残りの部分は、さらなる出力成分Ｐ３としてさらなる 検出器４に供給される。ブラッグ格子としては例えばファイバブラッグ格子も適 する。 フィルタ２は、図１による実施形態の場合には、波長選択型の光学的方向性結 合器と干渉計のグループから選択される、但し干渉フィルタやブラッグ格子のグ ループから選択されるのではないフィルタからなっていてもよい。 この場合そのような結合器や干渉計の構造によるフィルタ２は図６に示されて いるように、供給されフィルタ２においてフィルタリングされる出力成分Ｐ２の 入力結合のための入力ポート２１と、前記供給されてフィルタ２からフィルタリ ングされる出力成分Ｐ２からの、実質的に安定化させるべき波長λのみを含みフ ィルタリングされた出力ｐ２を形成する部分の出力結合のための出力ポート２２ と、前記供給されてフィルタ２からフィルタリングされる出力成分Ｐ２からの、 さらなる出力成分Ｐ３を形成する残りの部分の出力結合のためのさらなる出力ポ ート２３とを有している。このような出力ポート２２および２３からの出力結合 の形態は、波長選択手法に基づいている。これはそのような結合器と干渉計によ って周知のように与えられる。 出力ポート２２から出力結合されフィルタリングされる出力ｐ２は、検出器３ に供給され、別の出力ポート２３から出力結合されさらなる出力成分Ｐ３はさら なる検出器４に供給される。 図２〜図４に示されている、本発明による別の有利な実施例でも、図１のによ る実施形態の場合と同じように、フィルタ２にはレーザ-１の光学的総出力Ｐ０ に比例したフィルタリングすべき出力成分Ｐ２が供給され、検出器３にはこのフ ィルタ２によってフィルタリングされる実質的に安定化すべき波長λのみを含ん だ出力ｐ２が供給される。 図１による実施形態との違いは、さらなる検出器４にさらなる出力成分Ｐ３と して、レーザー１の光学的総出力Ｐ０から送出されこの総出力Ｐ０に比例した出 力成分が供給される。これはフィルタ２によってフィルタリングすべき出力成分 Ｐ２から分離され、当該フィルタ２によってフィルタリングされずに残されたも のである。 図１による実施形態では、フィルタ２がさらなる検出器４のさらなる出力成分 Ｐ３の生成の際に用いられているのに対して、図２〜図４による実施形態のもと ではこのフィルタ２がさらなる検出器４のさらなる出 力成分Ｐ３の生成の際には用いられず、迂回されている。 図２〜図４による実施形態は以下に説明するように異なっていてもよい。 図２および図３による実施形態では、レーザー１が２つの光出射窓１１,１２ を有している。この窓はレーザー１から生成された光学的総出力Ｐ０のそれぞれ の部分出力Ｐ０１ないしＰ０２の各照射のためのものである。この２つの部分出 力Ｐ０１ないしＰ０２のうちの１つ、例えば光出射窓１１からの部分出力Ｐ０１ は、光学的出力伝送または光学的信号または情報伝送に利用するために用いられ る。フィルタ２に供給されフィルタリングすべき出力成分Ｐ２と、さらなる検出 器４に供給されるさらなる出力成分Ｐ３は、専ら別の部分出力、例えば図示の例 では伝送に利用するために用いられない部分出力Ｐ０２から発せられる。 これらの関係においては、図１による実施形態の構成例でも類似した特性が存 在することが示唆される。 それに対して図４による実施形態の場合では、フィルタ２に供給される出力成 分Ｐ２とさらなる検出器４に供給されるさらなる出力成分Ｐ３がレーザー１の同 時に利用される所定の光学的出力から発せられる。この場合には１つの光出射窓 １１または１２のみを備えたレーザーが用いられ、この光出射窓からレーザー１ の利用される所定の光学的総出力Ｐ０が出射する。し かしながらレーザー１は、図１〜図３による実施形態のように、２つの光出射窓 １１および１２を、レーザー１から発せられる光学的総出力Ｐ０の各部分出力Ｐ ０１ないしＰ０２の各照射のために有していてもよい。この場合は部分出力Ｐ０ １かまたは部分出力Ｐ０２が利用される所定の出力である。この出力からフィル タ２に供給される出力成分Ｐ２とさらなる検出器４に供給されるさらなる出力成 分Ｐ３が導出される。それぞれ別の部分出力Ｐ０２ないしＰ０１は、別の目的の ために定められてもよいし、同じ１つの利用のために定められてもよい。 いずれにせよ図４による実施形態は次のような利点を有している。すなわち２ つの光出射面１１および１２を備えたレーザー１の利用のもとでも、経年変化（ これは２つの光出射面１１および１２から照射された部分出力Ｐ０１およびＰ０ ２の間の出力比に影響する）が本発明による波長安定化に対して何も影響を与え ない。 図２から図４によるいずれの実施形態も次のように構成されている。すなわち それらが公知の波長中性的な光学的出力分割器７（いわゆるディバイダ、この分 割比は波長λに依存しない）を有し、この出力分割器に、光学的総出力Ｐ０に比 例するレーザー１の光学的出力、例えばこの総出力Ｐ０自体もしくはこの総出力 Ｐ０の部分出力Ｐ０１ないしＰ０２が供給されるよう に構成されている。この出力分割器７は供給された出力Ｐ０，Ｐ０１またはＰ０ ２から２つの出力成分を発生する。それらのうちの１つはフィルタ２に、フィル タリングすべき出力成分Ｐ２として供給される。 以下に記載する図１〜図４による有利な実施形態に関しては以下のことを前提 とする。すなわち図１から図３による実施形態の場合には、レーザー１が半導体 レーザーであって、レーザー１から発せられた光学的総出力Ｐ０の各部分出力Ｐ ０１及びＰ０２の各照射のために、相互に対向した２つの光出射窓１１及び１２ を有し、これらの光出射窓１１または１２からの部分出力Ｐ０１またはＰ０２の み（図示の例では光出射窓１１からの部分出力Ｐ０１）が利用のために用いられ ていることである。 図１による実施形態の構成では、総出力Ｐ０に比例する部分出力Ｐ０２ないし Ｐ０１（図示の例では部分出力Ｐ０２）が別の光出射窓１２ないし１１からフィ ルタ２に、フィルタリングすべき出力成分Ｐ２として供給されている。 フィルタ２はフィルタリングすべき出力成分Ｐ２をフィルタリングされた出力 ｐ２に分割する。これは実質的に安定化させるべき波長λを含み検出器３に供給 される。フィルタリングすべき出力成分Ｐ２の残りの部分は、さらなる出力成分 Ｐ３としてさらなる検出器４に供給される。 図２による実施形態の構成では、の総出力Ｐ０に比例する部分出力Ｐ０２ない しＰ０１（図示の例では部分出力Ｐ０２）が別の光出射窓１２ないし１１から、 波長中世的な光分割器７に供給される。この分割器はこの部分出力Ｐ０２ないし Ｐ０１を２つの出力成分に分割する。それらのうちの１つはフィルタ２にフィル タリングすべき出力成分Ｐ２として供給され、別の１つはさらなる検出器４にさ らなる出力成分Ｐ３として供給される。 供給されたフィルタリングすべき出力成分Ｐ２からフィルタ２によってフィル タリングされ実質的に安定化すべき波長λのみを含んだ出力ｐ２は検出器３に供 給される。 それに対して図３による実施形態の構成では、総出力Ｐ０に比例する部分出力 Ｐ０１またはＰ０２が光出射窓１１または１２から波長中性的出力分割器７に供 給され、この分割器はこの部分出力Ｐ０１ないしＰ０２（図示の例では部分出力 Ｐ０１）を２つの出力成分に分割する。それらのうちの１つはフィルタ２にフィ ルタリングすべき出力成分Ｐ２として供給され、他の１つは利用のために符号Ｐ ０３が付されている。 フィルタリングすべき出力成分Ｐ２からフィルタ２によってフィルタリングさ れ実質的に安定化すべき波長λのみを含んだ出力ｐ２は検出器３に供給される。 総出力Ｐ０に比例する部分出力Ｐ０２ないしＰ０１ （図示の例では部分出力Ｐ０２）は別の光出射窓１２ないし１１からさらなる検 出器４に、さらなる出力成分Ｐ３として供給される。 図４による実施形態の構成では、次のことが前提とされている。すなわちレー ザー１が半導体レーザーであり、光出射窓１１または１２が総出力Ｐ０に比例し た光学的出力の照射のために設けられている。この出力はそれぞれ利用のために 定められており、総出力Ｐ０自信であってもよいし、あるいは部分出力Ｐ０１ま たはＰ０２であってもよい。図示の例では光出射窓１１からの部分出力Ｐ０１で ある。 この光学的出力Ｐ０，Ｐ０１またはＰ０２（図示の例は出力Ｐ０１）は、波長 中性的な出力分割器７に供給され、そこで２つの出力成分に分割されている。そ のうちの１つは利用のために符号Ｐ０３が付されている。 この出力成分Ｐ０３はさらなる波長中性的出力分割器８に供給されている。こ の分割器８はこの出力成分Ｐ０３を再び２つの出力成分に分割し、そのうちの１ つは利用のために符号Ｐ０４が付されている。 前期２つの出力分割器７及び８、例えば出力分割器７によって生成された別の 出力成分はフィルタ２に、フィルタリングすべき出力成分Ｐ２として供給され、 別の出力成分、この場合は出力分割器８によって生成された別の出力成分は、さ らなる出力成分Ｐ３として さらなる検出器４に供給される。 供給されたフィルタリングすべき出力成分Ｐ２からフィルタ２によってフィル タリングされ実質的に安定化すべき波長λのみを含んだ出力ｐ２は検出器３に供 給される。 図７〜図１０には前述した図１から図４に基づいた実施形態のさらに別の有利 な実施例が示されている。この場合光軸は断平面に存在し、それに沿って光学的 出力が伝播されている。これらの実施例の全ては、本発明による特別な利点、す なわち半導体レーザーの形態のレーザー１とともに簡単なモノリシック集積回路 として設けることができる利点を有している。 それにより、これらの各実施例では、レーザー１と、この実現に基づく本発明 による装置の実施形態が共通の基板１０の表面１００に配置され構成されている 。 レーザー１自体は、この表面１００に配置され、光出射窓１１及び１２のおの おのが表面からａ１の間隔で配置され、この光出射窓１１および/または１２か ら照射される光学的出力Ｐ０，Ｐ０１またはＰ０２がｒ１１および/またはｒ１ ２の方向で表面１００に対して並行に伝播されている。 レーザー１が少なくとも図１から図３による実施形態のように、相互に対向す る２つの光出射窓１１および１２を有しているならば、前記方向ｒ１１およびｒ １２も相互に対向している（これらの方向で当該光出射窓１１および１２から照 射された部分出力Ｐ０１およびＰ０２は伝播される）。 図７〜図９による実現の際には本発明による装置には、その表面１００に複数 の層が付加的に被着されている。 この表面１００には直接第１の層１３が被着される。この第１の層１３には空 隙１３０が形成されており、その空隙内は表面１００から開放されておりその中 にレーザー１が設けられている。この層１３はｄ１３の層厚さを有している。こ れは表面１００のレーザー１の各光出射窓１１および１２の間隔ａ１よりも大き い。空隙１３０は、レーザー１の少なくとも１つの光出射窓１１および/または １２に対し、表面１００に対して傾斜した角度を有する縁部面１３１を有してお り、この面に、光出射窓１１および１２から照射された光学的出力Ｐ０，Ｐ０１ またはＰ０２が入射する。 この傾斜した１３１は、鏡面仕上げされており、表面１００に対して次のよう に傾斜されて設けられている。すなわちレーザー１の対向する光出射窓１１およ び１２から出射した光出力Ｐ０，Ｐ０１またはＰ０２をｒ１３の方向で基板１０ の表面１００から上方に向けて偏光する偏光ミラー３０が形成されるように傾斜 して設けられている。 図７〜図９による実施例で共通していることは、ｒ １３方向で上方に伝播される光学的出力Ｐ０，Ｐ０１またはＰ０２が少なくとも もう１つの偏光ミラー３０に入射し、これがこの入射した出力を基板１０の表面 １００に対して並行するように、例えばｒ１１またはｒ１２方向に偏光する。こ の偏光ミラー３０は有利には基板１０の表面１００に対して傾斜した角度を付け て鏡面処理された縁部面１４１に配置され、この縁部面１４１は前記第１の層１ ３上に形成されたさらなる層１４に設けられている。 基板１０の表面１００に対して傾斜して配置されている縁部面１３１および/ または１４１の角度は百合には４５°である。それによりｒ１１およびｒ１２方 向あるいはｒ１３方向で伝播される光学的出力が当該偏光ミラー３０によってそ れぞれ９０°偏光される。 図１による実施形態の構成を実現した図７に示されている構成図では、例えば レーザー１から照射された光学的総出力Ｐ０の、右方の光出射窓１１から出射し た利用のための所定の部分出力Ｐ０１が、ｒ１１の方向で右方に伝播され、この 光出射窓１１に対向する層１３の偏光ミラー３０に入射している。この偏光ミラ ー３０は、この部分出力Ｐ０１をｒ１３の方向で上方の層14の偏光ミラー３０に 向けて偏光し、そこからこの部分出力Ｐ０１は再びｒ１１方向に偏光されて利用 のために用いられる。 レーザー１から照射された光学的総出力Ｐ０の、レ ーザー１の左方の光出射窓１２から出射されｒ１２方向で左方に伝播される別の 部分出力Ｐ０２は、波長安定化のために定められる。これはまず当該左方の光出 射窓１２に対向した層１３の偏光ミラー３０に入射する。この偏光ミラー３０は 当該別の部分出力Ｐ０２をｒ１３方向で上方のフィルタ２に向けて偏光させ、フ ィルタリングすべき出力成分Ｐ２を形成する。 フィルタ２は、層状の干渉フィルタの形態で基板１０の表面１００に対して傾 斜した角度を付けて配置され、部分出力Ｐ０１を偏光する偏光ミラー３０を形成 する層１４の縁部面１４１から離れた側の層１４の縁部面１４１に形成されてい る。それにより、供給されたフィルタリングすべき出力成分Ｐ２からフィルタリ ングされ実質的に安定化すべき波長λのみを含んだ出力ｐ２が伝送され、当該出 力成分Ｐ２の残りの部分は、さらなる出力成分Ｐ３として反射される。 伝送された出力ｐ２は層１４を貫通してこの層１４上に形成された検出器３に 供給される。 反射されたさらなる出力成分Ｐ３は、さらなる検出器４に供給される。 図７によれば、このような供給が例えば次のように実現される。すなわちフィ ルタ２が形成されている傾斜した縁部面１４１が層１４内に形成される空隙１４ ０を仕切り、この場合フィルタ２から反射されたさらなる出力成分Ｐ３がこの空 隙１４０内をｒ１２方向で 当該フィルタ２に対向するように基板１０の表面１００に対して傾斜した角度を 付けられて配置された空隙１４０の縁部面１４１まで伝播されるように傾斜づけ られている。この縁部面１４１は鏡面処理されて偏光ミラー３０を形成しており 、この偏光ミラー３０はさらなる出力成分Ｐ３をｒ１３方向で表面１００から上 方にむけて偏光する。 前記層１４にはさらに１つの層１５が被着されている。この層１５は空隙１４ ０を覆っており、該層１５内では空隙１４０の領域でさらなる検出器４が次のよ うに形成され配置されている。すなわちさらなる出力成分Ｐ３がそれに入射する ように配置されている。 この層１５には有利には検出器３が形成されていてもよい。 図２による実施形態の構成を実現した図８に示されている構成図では、例えば レーザー１から照射された光学的総出力Ｐ０の、右方の光出射窓１１から出射し た利用のための所定の部分出力Ｐ０１が、ｒ１１の方向で右方に伝播され、この 光出射窓１１に対向する層１３の偏光ミラー３０に入射している。この偏光ミラ ー３０は、この部分出力Ｐ０１をｒ１３の方向で上方に向けて偏光しているが、 しかしながら図７による実施例のように偏光ミラー３０に対してではなく、波長 中性的出力分割器７に向けて偏光している。これは供給された部分出力Ｐ０１を ２つの出力成分に分割し、 それらの１つはフィルタリングすべき出力成分Ｐ２としてフィルタ２に供給され 、符号Ｐ０３の付された別の成分は別の利用のために用いられる。 出力分割器７は、部分透過性のミラーの形態で基板１０の表面１００に対して 斜めに角度を付けられて配置された層１４の縁部面１４１に形成されており、そ れによって、供給された部分出力Ｐ０１からフィルタ２に供給されフィルタリン グされる出力成分Ｐ２が伝送され、別の利用に用いられる他の出力成分Ｐ０３は 反射される。 伝送された出力成分Ｐ２は、層１４を貫通して層１４上に形成されたフィルタ ２に供給される。このフィルタ２には検出器３が配置されており、この検出器に 、フィルタ２によってフィルタリングされ実質的に安定化すべき波長λのみを含 んだ出力ｐ２が受信される。 図８によれば、出力分割器７が形成されている傾斜縁部面１４１は次のように 傾斜付けられている。すなわち出力分割器７から反射された出力成分Ｐ０３がｒ １１方向とは逆のｒ１２方向に層１４から伝播されるように傾斜付けられている 。 レーザー１から照射された光学的総出力Ｐ０の、レーザー１左方の光出射窓１ ２から出射されｒ１２方向で左方に伝播される別の部分出力Ｐ０２は、この左方 の光出射窓１２に対向する層１３の偏光ミラー３０に 入射する。この偏光ミラー３０は、当該別の部分出力Ｐ０２をｒ１３方向で上方 に向けて偏光する。 層１３には層１６が被着されており、この層１６は空隙１３０を覆うように突 出し、この空隙１３０の領域にはさらなる検出器４が次のように形成されて配置 されている。すなわち上方に偏光された部分出力Ｐ０２がさらなる出力成分Ｐ３ としてそれに入射するように配置されている。 層１６は、出力結合器７によって反射され利用のために用いられる出力成分Ｐ ０３の伝播を妨げないようにされる。 図４による実施形態の構成を実現した図９の実施例では、レーザー１の左方に 配置された光出射窓１１から出射し利用される所定の光学的出力（これはレーザ ー１の総出力Ｐ０かまたはこの総出力Ｐ０の部分出力Ｐ０１であってもよい）が 、ｒ１２方向で左方に伝播し、この光出射窓１１に対向する層１３の偏光ミラー １３に入射する。この偏光ミラー３０はこの出力Ｐ０またはＰ０１をｒ１３方向 で上方の層１４の偏光ミラー３０に向けて偏光し、そこにおいて当該出力はｒ１ ２方向とは逆のｒ１１方向に偏光される。 このｒ１１方向に伝播された出力Ｐ０またはＰ０１は、波長中性的な光分割器 ７に入射し、これによって供給された当該出力Ｐ０またはＰ０１は、２つの出力 部分に分割される。そのうちの一方はフィルタリング すべき出力成分Ｐ２としてフィルタ２に供給され、他方は符号Ｐ０３を付されさ らなる利用のために用いられる。 この出力分割器７は、部分透過性のミラーの形態で基板１０の表面１００に対 して斜めに角度を付けられて当該表面１００に配置されている透過材料からなる 透過体１７に形成されており、それによって、供給された部分出力Ｐ０またはＰ ０１からフィルタ２に供給されフィルタリングされる出力成分Ｐ２は反射され、 別の利用に用いられる他の出力成分Ｐ０３は伝送される。 この別の出力成分Ｐ０３は、さらなる波長中性的出力分割器８に入射し、この さらなる出力分割器は当該別の出力成分Ｐ０３を２つの出力成分に分割し、その うちの一方はさらなる検出器４にさらなる出力成分Ｐ３として供給され、他方は 符号Ｐ０４を付され、さらなる利用のために用いられる。 前記さらなる出力分割器８も部分透過性のミラーの形態で基板１０の表面１０ ０に対して斜めに角度を付けられて当該表面１００上に配置されている透過材料 からなる透過体、例えばガラスに形成されている。図８の実施例の場合では透過 体１７の面１７１に対向した面１７２に形成されている。この場合出力分割器８ は次のように作用する。すなわち供給された出力成分Ｐ０３から、さらなる検出 器４に供給されるさらなる 出力成分Ｐ３は反射され、符号Ｐ０４の付された別の利用に用いられる他の出力 成分は伝送されるように作用する。 透過体１７には透過材料からなる支持プレート１８、例えばガラスが配置され 、それにはフィルタ２とさらなる検出器３および４が固定される。この場合フィ ルタ２は、供給されフィルタリングされる出力成分Ｐ２から実質的にフィルタリ ングすべき波長λのみを含んだ出力ｐ２をフィルタリングし、それが検出器３に 供給される。 例えばフィルタ２は、基板１０の表面１００に対向し側方から透過体１７を越 えて突出した支持プレート１８の突出面１８１に固定され、検出器３と４は、支 持プレート１８の前記表面１００とは反対側の面１８２に配置されている。この 場合フィルタ２からフィルタリングされた出力ｐ２は支持プレート１８を貫通し て検出器３に供給され、さらなる出力分割器８から反射されたさらなる出力成分 Ｐ３は当該透過体と支持プレート１８を貫通してさらなる検出器４に供給される 。 図４による実施例の構成を実現すべく図１０に示されている実施例は、図９に よる実施例と次の点でのみ異なっている。すなわち偏光ミラー３０とそれに伴う 層１３および１４が省かれている点でのみ異なっている。ここではレーザー１の 右方に配置された光出射窓 １１から出射され利用される所定のレーザー１の光学的総出力Ｐ０またはこの総 出力Ｐ０の部分出力Ｐ０１が（図ではＰ０のみが示されている）、偏光なしでｒ １１方向で右方に伝播され、出力分割器７に直接供給されている。 レーザー１は基板１０上の表面１００から十分な間隔をあけて固定されている 。 図８〜図１０による実施例の出力分割器７および/または８は有利には９０％ の部分透過特性を有しており、そのため分割器に供給される光学的出力の９０％ が利用のために用いられる。 図７〜図１０による実施例では、有利にはビームを形成するレンズが集積化さ れていてもよい。図７〜図９による実施例では、そのようなレンズが符号９で示 され、有利には第１の層１３とさらなる層１４の間に配置された介在層１６の中 かその上で当該層１３および/または１４内に形成された空隙１３０および/また は１４０の領域に実現されている。この場合各レンズ９は光学的出力、例えばＰ ０，Ｐ０１，Ｐ０２によって透過されている。図１０による実施例では１つのレ ンズ９が有利にはレーザー１の光出射窓１１の直前に配置されている。 レンズ９は、例えば利用される所定の光学的出力の平行調整のために（これは 通常はシステムファイバに入力結合される）または検出器３および/または４へ の光学的出力の集束のために設けられてもよいし、例えばシリコンからなる平凸 レンズであってもよい。 図７〜図１０による実施例では、フィルタリングすべき出力成分Ｐ２が斜めに フィルタ２に入射している。このことはフィルタデザインのもとで考慮されなけ ればならない。フィルタリングすべき出力成分Ｐ２のフィルタ２に対する入射角 度は、図７および図８による実施例では、当該レンズ９の横方向の調整によって わずかに偏光されてもよい。これによりフィルタカーブの微調整が可能となる。 フィルタ２の波長選択性は入射する出力成分ｐ２のビーム散開性にも依存する。 この場合ビームが良好に平行調整されれば、最大の選択性が得られる。 本発明による方法および装置は、有利には、半導体レーザー１を有する光学的 送信モジュールのもとで光学的伝送系のマイクロオプティック構造に適用可能で ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. レーザー（１）、例えば半導体レーザーの波長安定化方法において、 レーザー（１）から照射された光学的総出力（Ｐ０）の出力成分（Ｐ２）を 、安定化すべきレーザー（１）の波長（λ）に設定する波長選択性の光学フィル タ（２）に供給し、該フィルタ（２）はこの供給された光学的出力成分（Ｐ２） から実質的に前記波長（λ）のみを含んだ出力（ｐ２）をフィルタリングし、 レーザー（１）から照射された光学的総出力（Ｐ０）からさらなる出力成分 （Ｐ３）を導出し、この場合は前記フィルタリングされた出力（ｐ２）と当該さ らなる出力成分（ｐ３）の間の比（ｐ２/Ｐ３）が前記総出力（Ｐ０）に依存し ないように導出されており、 前記フィルタリングされた出力成分とさらなる出力成分（ｐ２、Ｐ３）をそ れぞれ測定し、 前記フィルタリングされ測定された出力成分（ｐ２）とさらなる出力成分（ Ｐ３）の間の比（ｐ２/Ｐ３）を形成し、 この形成された比（ｐ２/Ｐ３）を実際値として当該比（ｐ２/Ｐ３）の設定 可能な目標値（Ｓ０）と比較し、 前記実際値（ｐ２/Ｐ３）がそのつどの設定された目標値（Ｓ０）からずれ ている場合には、安定化すべき波長（λ）の依存しているレーザー（１）の作動 パラメータ（Ｔ）の設定を、前記実際値（ｐ２/Ｐ３）が実質的に設定された目 標値（Ｓ０）と一致するように実施しすることを特徴とする方法。 2. 前記フィルタ（２）に、総出力（Ｐ０）に比例するフィルタリングすべき出 力成分（Ｐ２）を供給し、さらなる出力成分（Ｐ３）として、供給されフィルタ リングされる出力成分（Ｐ２）のうちの前記フィルタ（２）によりフィルタリン グされた出力（ｐ２）の他に送出された部分を利用し、この場合このさらなる出 力成分（Ｐ３）と前記フィルタリングされた出力（ｐ２）の和（Ｐ３＋ｐ２）が 、当該供給されフィルタリングされる出力成分（Ｐ２）に等しいかまたは少なく とも比例している、請求項１記載の方法。 3. 前記フィルタ（２）として、光学的干渉フィルタやブラッグ格子のグループ から選択されたフィルタが用いられる、請求項２記載の方法。 4. 前記フィルタとして、波長選択性の光学的方向性結合器や干渉計のグループ から選択されたフィルタの出力ポート（２２）が用いられる、請求項２記載の方 法。 5. 前記フィルタ（２）に、レーザー（１）の光学的 総出力（Ｐ０）に比例するフィルタリングすべき出力成分（Ｐ２）が供給され、 検出器（３）には、前記フィルタ（２）によってフィルタリングされ実質的に安 定化すべき波長（λ）のみを含んだ出力（ｐ２）が供給され、さらなる検出器（ ４）には、さらなる出力成分（Ｐ３）として前記総出力（Ｐ０）から導出され該 総出力（Ｐ０）に比例する出力成分が供給され、この出力成分は、前記フィルタ （２）によってフィルタリングされる出力成分（Ｐ２）から分離され該フィルタ （２）によってフィルタリングされないで残ったものである、請求項１記載の方 法。 6. 前記作動パラメータとして、レーザー（１）の温度（Ｔ）が設定される、請 求項１記載の方法。 7. 請求項１〜６に記載の方法を実施するための装置において、 安定化すべき波長（λ）に設定される波長選択性の光学フィルタ（２）を有 しており、該フィルタ（２）には、レーザー（１）から照射された光学的総出力 （Ｐ０）のフィルタリングすべき出力成分（Ｐ２）が供給され、前記フィルタ（ ２）は、供給された出力成分（Ｐ２）から、実質的に安定化すべき波長（λ）の みを含んだ出力（ｐ２）をフィルタリングしており、 光学的検出器（３）を有しており、該検出器（３ ）には前記フィルタリングされた出力（ｐ２）が検出のために供給されており、 さらなる光学的検出器（４）を有しており、該さらなる検出器（４）には、前 記照射された光学的総出力（Ｐ０）から導出されたさらなる光学的出力成分（Ｐ ３）が検出のために供給されており、この場合前記さらなる光学的出力成分（Ｐ ３）は、前記フィルタリングされた出力（ｐ２）と当該さらなる光学的出力成分 （Ｐ３）の間の比（ｐ２/Ｐ３）が前記総出力（Ｐ０）に依存しないように導出 されており、 前記フィルタリングされて検出された出力（ｐ２）と前記検出されたさらなる 出力成分（Ｐ３）との間の比（ｐ２/Ｐ３）を形成するための装置（５）が設け られており、 さらに前記形成された比（ｐ２/Ｐ３）を実際値として、当該比（ｐ２/Ｐ３） の設定可能な目標値（Ｓ０）と比較し、レーザー（１）の作動パラメータ（Ｔ） を設定する装置（６）が設けられており、前記作動パラメータ（Ｔ）には前記安 定化すべき波長（λ）が依存しており、前記実際値（ｐ２/Ｐ３）がそのつど設 定される目標値（Ｓ０）からずれている場合には、当該実際値（ｐ２/Ｐ３）が 、設定された目標値（Ｓ０）と実質的に一致するように制御がなされることを特 徴とする装置。 8. 前記フィルタ（２）に、総出力（Ｐ０）に比例したフィルタリングされる出 力成分（Ｐ２）が供給され、前記さらなる検出器（４）にさらなる出力成分（Ｐ ３）として、当該供給されフィルタリングされる出力成分（Ｐ２）のうちの前記 フィルタ（２）によりフィルタリングされた出力（ｐ２）の他に送出された部分 が供給され、この場合前記さらなる出力成分（Ｐ３）と前記フィルタリングされ た出力（ｐ２）との和（Ｐ３＋ｐ２）が当該供給されフィルタリングされる出力 成分（Ｐ２）に等しいかまたは少なくとも比例している、請求項２による方法を 実施するための請求項７記載の装置。 9. 前記フィルタ（２）は、光学的干渉フィルタとブラッグ格子のグループから 選択されたフィルタからなっており、 前記検出器（３）には、前記フィルタ（２）により当該供給されフィルタリ ングされる出力成分（Ｐ２）からフィルタリングされ実質的に安定化すべき波長 （λ）のみを含んだ出力（ｐ２）が供給され、 前記さらなる検出器（４）には、当該供給されフィルタリングされる出力成 分（Ｐ２）のうちの、前記フィルタ（２）から送出される安定化すべき波長から 実質的に開放された残りの部分がさらなる出力成分（Ｐ３）として供給されてい る、請求項８記載の装置。 10. 前記フィルタ（２）は、波長選択性の光学的方向性結合器や干渉計のグル ープから選択されたフィルタからなっており、この場合、 前記フィルタ（２）は、 当該供給されフィルタリングされる出力成分（Ｐ２）をフィルタ（２）内へ 入力結合させるための入力ポート（２１）と、 当該入力結合されたフィルタリングすべき出力成分（Ｐ２）からフィルタリ ングされた実質的に安定化すべき波長（λ）のみを含んだ出力（ｐ２）をフィル タ（２）から出力結合するための出力ポート（２２）と、 当該入力結合されたフィルタリングすべき出力成分（Ｐ２）のうちのさらな る出力成分（Ｐ３）を形成する残りの部分をフィルタ（２）から出力結合させる さらなる出力ポート（２３）とを有しており、 前記検出器（３）には、フィルタリングされ前記出力ポート（２２）から出 力結合された出力（ｐ２）が供給され、 前記さらなる検出器（４）には、別のさらなる出力ポート（２３）から出力 結合されたさらなる出力成分（Ｐ３）が供給される、請求項８記載の装置。 11. 前記フィルタ（２）に、レーザー（１）の光学的総出力（Ｐ０）に比例す るフィルタリングすべき出力成分（Ｐ２）が供給され、 前記検出器（３）には、当該供給されたフィルタリングすべき出力成分（Ｐ ２）からフィルタリングされ実質的に安定化すべき波長（λ）のみを含んだ出力 （ｐ２）が供給され、 前記さらなる検出器（４）にはさらなる出力成分（Ｐ３）として、前記光学 的総出力（Ｐ０）から導出され該総出力（Ｐ０）に比例した出力成分が供給され 、該出力成分は、フィルタ（２）によってフィルタリングされる出力成分（Ｐ２ ）から分離され該フィルタ（２）によってフィルタリングされずに残ったもので ある、請求項５による方法を実施するための請求項７記載の装置。 12. 波長中性的な光学的出力分割器（７）が設けられており、該分割器（７） には、当該総出力（Ｐ０）に比例した光学的レーザー（１）出力（Ｐ０，Ｐ０１ ，Ｐ０２）が供給され、前記分割器（７）はこれらの供給された出力（Ｐ０，Ｐ ０１，Ｐ０２）から２つの出力成分を発生し、それらのうちの１つは前記フィル タ（２）にフィルタリングされる出力成分（Ｐ２）として供給される、請求項１ １記載の装置。 13. 前記レーザー（１）は、該レーザー（１）から発せられた光学的総出力（ Ｐ０）の各部分出力（Ｐ０１,Ｐ０２）の各照射のための２つの光出射窓（１１, １２）を有しており、この場合一方の光出射 窓（１１；１２）からの部分出力（Ｐ０１）は利用のために定められており、 他方の光出射窓（１２；１１）からの当該総出力（Ｐ０）に比例する部分出 力（Ｐ０２）は、前記フィルタ（２）にフィルタリングされる出力成分（Ｐ２） として供給されており、 前記フィルタ（２）は、当該供給されフィルタリングされる出力成分（Ｐ２ ）を、実質的に安定化すべき波長（λ）のみを含んだフィルタリングされた出力 （ｐ２）と、当該供給されフィルタリングされる出力成分（Ｐ２）の残りの部分 とに分割し、該残りの部分はさらなる出力成分（Ｐ３）を形成しており、 前記フィルタリングされた出力（ｐ２）は検出器（３）に供給され、 前記フィルタリングされた出力（ｐ２）から分離されたさらなる出力成分（ Ｐ３）は、さらなる検出器（４）に供給される、請求項８〜１０いずれか１項記 載の装置 14. 前記レーザー（１）は、該レーザー（１）から発せられた光学的総出力（ Ｐ０）の各部分出力（Ｐ０１,Ｐ０２）の各照射のための２つの光出射窓（１１, １２）を有しており、この場合光出射窓（１１,１２）からの部分出力（Ｐ０１, Ｐ０２）は利用のために定められており、 他方の光出射窓（１２,１１）からの当該総出力（Ｐ０）に比例する部分出 力（Ｐ０２,Ｐ０１）は、前記波長中性的な出力分割器（７）に供給されており 、 前記分割器（７）はこれらの部分出力（Ｐ０１，Ｐ０２）から２つの出力成 分を発生し、それらのうちの一方は前記フィルタ（２）にフィルタリングされる 出力成分（Ｐ２）として供給され、他方は前記さらなる検出器（４）にさらなる 出力成分（Ｐ３）として供給され、 当該供給されフィルタリングされる出力成分（Ｐ２）からフィルタ（２）に よってフィルタリングされ実質的に安定化すべき波長（λ）のみを含んだ出力（ ｐ２）は検出器（３）に供給される、請求項１２記載の装置。 15. 前記レーザー（１）は、該レーザー（１）から発せられた光学的総出力（ Ｐ０）の各部分出力（Ｐ０１,Ｐ０２）の各照射のための２つの光出射窓（１１, １２）を有しており、この場合光出射窓（１１,１２）からの部分出力（Ｐ０１, Ｐ０２）は利用のために定められており、 前記光出射窓（１２,１１）から の利用のために定められた当該総出力（Ｐ０）に比例する部分出力（Ｐ０２,Ｐ ０１）は、前記波長中性的な出力分割器（７）に供給されており、 前記分割器（７）は前記部分出力（Ｐ０１，Ｐ０２）から２つの出力成分を 発生し、それらのうちの一方は前記フィルタ（２）にフィルタリングされる出力 成分（Ｐ２）として供給され、他方は利用のために用いられ（Ｐ０３）、 この場合当該供給されフィルタリングされる出力成分（Ｐ２）からフィルタ （２）によってフィルタリングされ実質的に安定化すべき波長（λ）のみを含ん だ出力（ｐ２）が検出器（３）に供給され、 別の光出射窓（１２,１１）からの当該総出力（Ｐ０）に比例する部分出力 （Ｐ１２,Ｐ１１）は、さらなる検出器（４）にさらなる出力成分（Ｐ３）とし て供給される、請求項１２記載の装置。 16. 前記レーザー（１）は、当該総出力（Ｐ０）に比例し利用のために定めら れる光学的出力（Ｐ０,Ｐ０１,Ｐ０２）の照射のための光出射窓（１１,１２） を有しており、 前記光学的出力（Ｐ０,Ｐ０１,Ｐ０２）は波長中性的出力分割器（７）に供 給され、該分割器（７）は当該出力（Ｐ０,Ｐ０１,Ｐ０２）から２つの出力成分 （Ｐ０３,Ｐ２）を発生し、そのうちの一方（Ｐ０３）は利用のために定められ 、 前記発生された１つの出力成分（Ｐ０３）は、さらなる波長中性的出力分割 器（８）に供給され、該さらなる分割器（８）は、当該出力成分（Ｐ０３） を２つの出力成分（Ｐ０４,Ｐ３）に分割し、そのうちの一方（Ｐ０４）は利用 のために定められ、 前記２つの出力分割器（７,８）のうちの１つ（７）から発生された別の出 力成分（Ｐ２）はフィルタ（２）にフィルタリングのために供給され、該フィル タ（２）によって当該フィルタリングすべき出力成分（Ｐ２）からフィルタリン グされ実質的に安定化すべき波長（λ）のみを含んだ出力（ｐ２）は検出器（３ ）に供給され、 別の出力分割器（８）から発生された別の出力成分分（Ｐ３）は、さらなる 出力成分としてさらなる検出器（４）に供給されている、請求項１２記載の装置 。 17. 前記光学的出力（Ｐ０１,Ｐ０２,Ｐ２）は、光学レンズ（９）を透過して いる、請求項７〜１６いずれか１項記載の装置。 18. 前記光学的出力（Ｐ０１,Ｐ０２,Ｐ２,Ｐ３）は、偏光ミラー（１０）によ って偏光されている、請求項７〜１７いずれか１項記載の装置。 19. 半導体レーザー（１）を有する光学的伝送系のための光学的送信モジュー ルに用いる、前記請求項１〜１８記載の方法または装置の適用。