JP4611230B2 - Wavelength converter - Google Patents
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Description
本発明は、非線形光学効果を利用して波長変換を行う波長変換装置に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion device that performs wavelength conversion using a nonlinear optical effect.
波長が0.5μmから0.6μmの領域の光を発生させる半導体レーザは、未だに実現されていない。そのため、前記波長領域のレーザ光を得るために、KH2PO4、LiNbO3、LiIO3、Ag3AsS3等の非線形光学結晶による赤外領域の光の第二高調波発生を利用している(例えば、特許文献1参照)。 A semiconductor laser that generates light in the wavelength region of 0.5 μm to 0.6 μm has not been realized yet. Therefore, in order to obtain laser light in the wavelength region, second-harmonic generation of light in the infrared region by a nonlinear optical crystal such as KH 2 PO 4 , LiNbO 3 , LiIO 3 , Ag 3 AsS 3 is used. (For example, refer to Patent Document 1).
第二次高調波を発生する非線形光学結晶は、入射する光(励起光)の周波数を2倍(波長が1/2)とした光(波長変換光)を出力する。また、前記非線形光学結晶は、波長変換光の光強度が励起光の光強度の二乗に比例する特性を有する。このような特性の前記非線形光学結晶において、励起光の光強度に変動があると、波長変換光の光強度の変動量は励起光の光強度の変動量の2倍となる。そのため、波長変換装置は波長変換光の光強度の安定化を求められている。 The nonlinear optical crystal that generates the second harmonic outputs light (wavelength converted light) in which the frequency of incident light (excitation light) is doubled (wavelength is 1/2). The nonlinear optical crystal has a characteristic that the light intensity of the wavelength-converted light is proportional to the square of the light intensity of the excitation light. In the nonlinear optical crystal having such characteristics, if there is a change in the light intensity of the excitation light, the amount of change in the light intensity of the wavelength converted light is twice the amount of change in the light intensity of the excitation light. Therefore, the wavelength conversion device is required to stabilize the light intensity of the wavelength converted light.
波長変換装置は出力する波長変換光の光強度を安定させるため、波長変換光の光強度を電気信号に変換して波長変換装置の入力側に帰還させるフィードバック制御をしている。フィードバック制御を行っている従来の波長変換装置101の構造のブロック図を図1に示す。波長変換装置101は差動増幅器11、電流駆動回路12、半導体レーザ13、非線形光学結晶14、光分岐器15、フォトダイオード16及び帰還信号回路17を備える。なお、図1の波長変換装置101は外部からの電気信号及びフィードバック制御が電圧の場合を記載しているが、これらは電圧に限らず電流や電力の場合もある。
In order to stabilize the light intensity of the wavelength-converted light to be output, the wavelength converter performs feedback control for converting the light intensity of the wavelength-converted light into an electric signal and feeding it back to the input side of the wavelength converter. FIG. 1 shows a block diagram of the structure of a
差動増幅器11は二つの入力端子及び一つの出力端子を持つ。差動増幅器11は前記入力端子に入力された信号の電圧の差分を増幅して前記出力端子から出力する。
The
電流駆動回路12は半導体レーザにレーザ光を発生させるために駆動電流を供給する電気回路である。入力側からの電気信号を直接駆動電流に変換することもできるが、電流源回路を内蔵し、入力側からの電気信号で前記電流源回路を制御して前記駆動電流を供給してもよい。
The
半導体レーザ13には非線形光学結晶14で波長変換された波長変換光が所望の波長となる波長のレーザ光を発生させる半導体レーザを使用する。例えば、波長0.98μm又は波長1.06μmのInGaAs化合物レーザや波長1.3μm又は波長1.5μmのInP系化合物レーザが例示できる。
The
光分岐器15は入射する光を2分岐して異なる方向へ出力する光学素子である。プリズムやハーフミラー等が例示できる。
The
フォトダイオード16は受けた光の光強度を電気信号に変換して出力する。受ける光の波長により感度が異なるため、波長変換光の波長に応じて感度の良い種類を選択する。
The
帰還信号回路17は入力する電流の大きさを帰還信号して出力する電気回路である。電流の大きさを電圧として出力する場合には、帰還信号回路17は抵抗回路であることが例示できる。
The
波長変換装置101は、以下の説明のように出力光15aを出力する。外部からの電気信号10aは差動増幅器11を経由し、差分信号11aとして電流駆動回路12に入力される。電流駆動回路12は入力された差分信号11aの電圧値VCOMPを駆動電流12aに変換して出力する。数1に電流駆動回路12における差分信号11aの電圧値VCOMPと駆動電流12aの電流値ILDとの関係を示す。なお、G2は定数である。
駆動電流12aを受けた半導体レーザ13は励起光を出力し、前記励起光は非線形光学結晶14で波長変換され波長変換光14aを出力する。半導体レーザ13から出力される励起光の光強度PPUMPは、半導体レーザ13のしきい値電流Ithと変換効率αを用いて数2で表される。
また、第二次高調波を発生する非線形光学結晶から出力する波長変換光の光強度は入力する励起光の光強度の二乗に比例するため、波長変換光14aの光強度PLNは半導体レーザ13の励起光の光強度と変換効率βを用いて数3で表される。
従って、数3に数2を代入し、定数部分を数4の波長変換効率ηに置換することで、波長変換光14aの光強度PLNと駆動電流12aの電流値ILDとの関係である数5を導くことができる。
波長変換光14aは光分岐器15で2分岐され、一方が波長変換装置101の出力光15aとして外部へ出力される。
The wavelength-converted
また、波長変換装置101は、以下のように出力光15aのフィードバック制御を行う。光分岐器15が波長変換光14aを一定比率で分岐した一つは、参照光15bとしてフォトダイオード16で受光され、数6のように光電変換される。なお、数6において、G5は定数、PPDは参照光15bの光強度、IPDはフォトダイオード16から出力される光電変換電流16aの電流値である。
光電変換電流16aの電流値IPDは帰還信号回路17で数7のように帰還信号17aに変換される。なお、数7においてG6は定数、VFBは帰還信号17aの電圧値である。
帰還信号17aは波長変換装置101の入力側へ帰還され、差動増幅器11に入力される。差動増幅器11は外部からの電気信号10aの指示値Vinと帰還信号17aの電圧値VFBとの差分の電圧を増幅し、差分信号11aとして電流駆動回路12に出力する。数8は差分信号11aの電圧値VCOMPを示す式である。なお、G1は定数である。
帰還信号17aは波長変換光14aの光強度PLNの変動情報を有しているため、差分信号11aも波長変換光14aの光強度PLNの変動情報を有することになる。電流駆動回路12で差分信号11aが変換された駆動電流12aが半導体レーザ13に入力することで、波長変換装置101は出力光15aのフィードバック制御を行うことができる。
波長変換装置から出力される波長変換光14aの光強度PLNは数5のように表され、二次曲線的なI−L特性を有している。波長変換装置について横軸に駆動電流12aの電流値ILD、縦軸に波長変換光14aの光強度PLNとして表したI−L特性を図2に示す。図2において、曲線21は波長変換装置101のI−L特性であり、破線は曲線21の直線近似線22である。
The light intensity P LN of the wavelength-converted
一方、電流駆動回路12は数1の関係を有するため、差分信号11aの電圧値VCOMPと駆動電流12aの電流値ILDとは図3に示すような比例関係にある。
On the other hand, since the
ここで、半導体レーザ13のしきい値電流Ithが無視可能な程度微小又は0とすれば、数1及び数5から数9を導くことができ、波長変換装置から出力される波長変換光14aの光強度PLNは差分信号11aの電圧値VCOMPの二乗に比例する関係になる。波長変換光14aの光強度PLNと差分信号11aの電圧値VCOMPとの関係を図4に示す。
一方、図1で説明したフォトダイオード16は、数6に示すように受光する光強度と光電変換して出力される電流とが比例関係である。すなわち、数6と数7とから波長変換光14aと帰還信号17aとは比例関係である。帰還信号17aは差動増幅器11で差分信号11aとなるため、差分信号11aの電圧値VCOMPは波長変換光14aの光強度PLNの変動に比例して変動する。しかし、波長変換装置101には数9の関係があるため、フィードバック制御で波長変換光14aは光強度PLNの変動の二乗に比例する補正がされることになる。
On the other hand, in the
従って、波長変換装置101は、図2の曲線21ような特性の光出力に対して図2の破線で示した線形近似線22に従ったフィードバック制御を行うことになり、波長変換光の光強度の変動に対して適正な補正をすることができないという課題がある。
Therefore, the
すなわち、図2の区間Bのように同一駆動電流に対する線形近似線22と曲線21との光強度の差が大きい場合、外部からの電気信号10aの指示値Vinと帰還信号17aの電圧値VFBとの差が大きくなるため、差動増幅器11に十分なゲインがなければ出力が飽和してしまい、波長変換光の光強度の変動を補正できず、所望の光強度を得ることができない。
That is, when the difference in light intensity between the linear approximation line 22 and the
さらに、図2の区間A及び区間Cでは、線形近似線22の傾き(ループゲイン)と曲線21の傾き(駆動電流12aの電流値ILDに対する波長変換光14aの光強度PLNである光ゲイン)とが異なっている。線形近似線22に従ったフィードバック制御をすれば、図2の区間Aではループゲインに対し光ゲインが小さいため波長変換光の光強度の変動の補正に遅れを生じてしまう。一方、区間Cではループゲインに対し光ゲインが大きいため波長変換光の光強度の変動の補正でオーバーシュートを発生しやすい。
Further, in the section A and the section C of FIG. 2, the slope of the linear approximation line 22 (loop gain) and the slope of the curve 21 (the optical gain that is the light intensity P LN of the wavelength-converted
具体的には、波長変換装置101に外部からの電気信号10aとしてパルス波形を入力した場合、外部からの電気信号10aのパルス波形の強度により出力光15aのパルス形状に歪が生じることがある。
Specifically, when a pulse waveform is input as the external
図2の区間A及び区間Cにおける前記補正の不具合に対しては、フィードバック制御の時定数を大きくする手段が考えられるが、高速なフィードバック制御ができなくなるというデメリットを有している。 As a countermeasure for the correction in the section A and the section C in FIG. 2, a means for increasing the time constant of feedback control can be considered, but it has a demerit that high-speed feedback control cannot be performed.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、光強度に比例する帰還信号によるフィードバック制御で光強度の変動に対して適正な補正をすることができ、安定した光強度の波長変換光を得ることができる波長変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and can appropriately correct the fluctuation of the light intensity by feedback control using a feedback signal proportional to the light intensity, so that the wavelength-converted light having a stable light intensity can be obtained. An object of the present invention is to provide a wavelength conversion device capable of obtaining the above.
前記目的を達成するために、本発明に係る波長変換装置は、半導体レーザを駆動する駆動電流を出力する電流駆動回路において、前記駆動電流を前記電流駆動回路に入力する入力信号の電圧、電流又は電力の値の平方根に比例させることとした。 In order to achieve the above object, a wavelength conversion device according to the present invention is a current driving circuit that outputs a driving current for driving a semiconductor laser, and a voltage, current, or input signal that inputs the driving current to the current driving circuit. It was assumed to be proportional to the square root of the power value.
具体的には、本発明は、励起光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザからの前記励起光を波長変換して波長変換光として出力する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶が出力する前記波長変換光の一部を分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された前記波長変換光の強度を検出し、帰還信号として出力する光強度検出回路と、外部からの電気信号の指示値と前記光強度検出回路からの前記帰還信号の値との差分を増幅し、前記差分信号として出力する差動増幅回路と、前記差動増幅回路からの前記差分信号を前記差分信号の値の平方根に比例する前記駆動電流へ変換し、前記半導体レーザへ前記駆動電流を出力する電流駆動回路と、を備える波長変換装置である。 Specifically, the present invention relates to a semiconductor laser that outputs excitation light, a nonlinear optical crystal that converts the wavelength of the excitation light from the semiconductor laser and outputs the wavelength converted light, and the nonlinear optical crystal that outputs the nonlinear optical crystal. An optical branching device for branching a part of the wavelength-converted light, a light intensity detection circuit for detecting the intensity of the wavelength-converted light branched by the optical branching device and outputting it as a feedback signal, and an instruction for an electrical signal from the outside A differential amplifier circuit that amplifies a difference between the value and the value of the feedback signal from the light intensity detection circuit and outputs the difference signal; and the differential signal from the differential amplifier circuit is set to a value of the difference signal And a current drive circuit that converts the drive current proportional to a square root and outputs the drive current to the semiconductor laser.
波長変換装置からの波長変換光の光強度は数5で説明したように駆動電流の二乗に比例する。前記電流駆動回路が前記電流駆動回路に入力する前記差分信号の電圧、電流又は電力の値の平方根に比例する駆動電流を出力することで、波長変換装置から出力される光の光強度は前記差分信号に比例することになる。すなわち、波長変換光の光強度の変動に比例した帰還信号のフィードバック制御で波長変換光は光強度の変動に比例する補正がされることになり、従来技術で説明したような不具合を回避することができる。 The light intensity of the wavelength-converted light from the wavelength converter is proportional to the square of the drive current as described in Equation 5. By outputting a drive current proportional to the square root of the voltage, current or power value of the difference signal input to the current drive circuit by the current drive circuit, the light intensity of the light output from the wavelength converter is the difference. It will be proportional to the signal. That is, the feedback control of the feedback signal proportional to the fluctuation of the light intensity of the wavelength-converted light will correct the wavelength-converted light in proportion to the fluctuation of the light intensity, thereby avoiding the problems described in the prior art. Can do.
従って、本発明は、光強度に比例する帰還信号によるフィードバック制御で光強度の変動に対して適正な補正をすることができ、安定した光強度の波長変換光を得ることができる波長変換装置を提供することができる。 Therefore, the present invention provides a wavelength conversion device that can appropriately correct the fluctuation of light intensity by feedback control using a feedback signal proportional to the light intensity, and obtain wavelength-converted light having a stable light intensity. Can be provided.
本発明は、前記電流駆動回路から出力される前記駆動電流に前記半導体レーザのしきい値電流が加算されるように、前記電気信号にオフセット信号を加算するオフセット加算回路をさらに備えてもよい。 The present invention may further include an offset addition circuit that adds an offset signal to the electrical signal so that a threshold current of the semiconductor laser is added to the drive current output from the current drive circuit.
前記オフセット加算回路は、前記差動増幅器及び前記電流駆動回路を経由して前記半導体レーザのしきい値電流に相当する電流の値に変換されるオフセット信号を外部からの電気信号に加算する。前記オフセット信号を前記電気信号に加算することで、前記しきい値電流相当分が前記駆動電流に加算され、数5において半導体レーザしきい値電流Ithを考慮することが不要になる。すなわち、数9の精度が高まるため、前記波長変換光の光強度の変動情報を有する前記差分信号を前記電流駆動回路に入力することで正確なフィードバック制御をすることができる。 The offset adding circuit adds an offset signal converted to a current value corresponding to a threshold current of the semiconductor laser via the differential amplifier and the current driving circuit to an external electric signal. By adding the offset signal to the electrical signal, the amount corresponding to the threshold current is added to the drive current, and it is not necessary to consider the semiconductor laser threshold current Ith in Equation 5. That is, since the accuracy of Equation 9 is increased, accurate feedback control can be performed by inputting the difference signal having the fluctuation information of the light intensity of the wavelength-converted light to the current driving circuit.
従って、本発明は、光強度に比例する帰還信号によるフィードバック制御で光強度の変動に対して適正な補正をすることができ、安定した光強度の波長変換光を得ることができる波長変換装置を提供することができる。 Therefore, the present invention provides a wavelength conversion device that can appropriately correct the fluctuation of light intensity by feedback control using a feedback signal proportional to the light intensity, and obtain wavelength-converted light having a stable light intensity. Can be provided.
本発明は、前記電流駆動回路から出力される前記駆動電流に前記半導体レーザのしきい値電流を加算するしきい値電流加算回路をさらに備えてもよい。 The present invention may further include a threshold current adding circuit that adds a threshold current of the semiconductor laser to the driving current output from the current driving circuit.
前記しきい値電流加算回路は、前記半導体レーザのしきい値電流に相当する電流を前記駆動電流に加算する。前記しきい値電流加算回路は非線形な前記差動増幅器を経由せず前記半導体レーザにしきい値電流を直接供給することができるため、前記しきい値電流加算回路を備える波長変換装置はさらに正確なフィードバック制御をすることができる。 The threshold current adding circuit adds a current corresponding to the threshold current of the semiconductor laser to the drive current. Since the threshold current adding circuit can directly supply the threshold current to the semiconductor laser without going through the non-linear differential amplifier, the wavelength conversion device including the threshold current adding circuit is more accurate. Feedback control can be performed.
従って、本発明は、光強度に比例する帰還信号によるフィードバック制御で光強度の変動に対して適正な補正をすることができ、安定した光強度の波長変換光を得ることができる波長変換装置を提供することができる。 Therefore, the present invention provides a wavelength conversion device that can appropriately correct the fluctuation of light intensity by feedback control using a feedback signal proportional to the light intensity, and obtain wavelength-converted light having a stable light intensity. Can be provided.
本発明は、出力する光の光強度が駆動電流の二乗に比例する関係を有する波長変換装置であっても、光強度に比例する帰還信号によるフィードバック制御で光強度の変動に対して適正な補正をすることができ、安定した光強度の波長変換光を得ることができる。 Even if the present invention is a wavelength converter having a relationship in which the light intensity of the output light is proportional to the square of the drive current, an appropriate correction is made for fluctuations in the light intensity by feedback control using a feedback signal proportional to the light intensity. Thus, wavelength-converted light with stable light intensity can be obtained.
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
(実施の形態1)
本実施形態は、励起光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザからの前記励起光を波長変換して波長変換光として出力する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶が出力する前記波長変換光の一部を分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された前記波長変換光の強度を検出し、帰還信号として出力する光強度検出回路と、外部からの電気信号の指示値と前記光強度検出回路からの前記帰還信号の値との差分を増幅し、前記差分信号として出力する差動増幅回路と、前記差動増幅回路からの前記差分信号を前記差分信号の値の平方根に比例する前記駆動電流へ変換し、前記半導体レーザへ前記駆動電流を出力する電流駆動回路と、を備える波長変換装置である。
(Embodiment 1)
The present embodiment includes a semiconductor laser that outputs excitation light, a nonlinear optical crystal that wavelength-converts the excitation light from the semiconductor laser and outputs the wavelength-converted light, and the wavelength-converted light output by the nonlinear optical crystal. An optical branching device for branching a part, a light intensity detection circuit for detecting the intensity of the wavelength-converted light branched by the optical branching device and outputting it as a feedback signal, an indication value of an electric signal from the outside, and the light A differential amplifier circuit that amplifies a difference from the value of the feedback signal from the intensity detection circuit and outputs the difference signal, and the difference signal from the differential amplifier circuit is proportional to the square root of the value of the difference signal And a current driving circuit that converts the driving current and outputs the driving current to the semiconductor laser.
本発明に係る波長変換装置105の構造のブロック図を図5に示す。波長変換装置105は差動増幅器11、電流駆動回路52、半導体レーザ13、非線形光学結晶14、光分岐器15、フォトダイオード16及び帰還信号回路17を備える。図5において、図1で使用した符号と同じ符号は同じ構成であり、同じ機能及び動作をする。波長変換装置105と図1の波長変換装置101との違いは、波長変換装置105が電流駆動回路12ではなく電流駆動回路52を備えていることである。
A block diagram of the structure of the
電流駆動回路52は、半導体レーザ13にレーザ光を発生させる駆動電流52aを供給する平方根回路を有する電気回路である。電流駆動回路52の特徴は、数10に示すように、駆動電流52aの電流値ILDが入力する差分信号11aの電圧値VCOMPの平方根に比例するように差分信号11aを駆動電流52aへ変換していることである。数10の関係を示した図を図6に示す。
平方根回路の一例を図10に示す。図10において、Q1からQ4はトランジスタを示す。図10のような回路では、Q1のベースエミッタ間電圧とQ2のベースエミッタ間電圧との和とQ3のベースエミッタ間電圧とQ4のベースエミッタ間電圧との和とが等しい場合、Q1のコレクタ電流とQ2のコレクタ電流との積とQ3のコレクタ電流とQ4のコレクタ電流との積とが等しくなる性質を持つ。Q3のコレクタ電流は入力電流IAと等しく、Q4のコレクタ電流は入力電流IBと等しい。また、出力電流IoutはQ1及びQ2のコレクタ電流と等しい。そのため、図10の平方根回路は数11のように、出力電流Ioutは入力電流IA及び入力電流IBの積の平方根に等しい関係を有する。従って、図10の平方根回路において、入力電流IA又は入力電流IBの一方を固定値とすることで他方の電流の平方根に比例する出力電流Ioutを得ることができる。
入力側からの電気信号が電流である場合は電流のまま、前記電気信号が電力や電圧である場合には前記電気信号を電流に変換した後、前記電流を前記平方根回路の入力電流IA又は入力電流IBとして入力する。電流駆動回路52は前記電流の値の平方根に比例する出力電流Ioutを駆動電流として出力する。また、電流駆動回路52は電流源回路を内蔵し、出力電流Ioutで前記電流源回路を制御して前記駆動電流を出力してもよい。
When the electrical signal from the input side is a current, the current is left as it is. When the electrical signal is power or voltage, the electrical signal is converted into a current, and then the current is input to the input current I A or the square root circuit. input as the input current I B. The
ここで、数5のしきい値電流Ithを0とすると、数5及び数10から数12を導くことができ、波長変換装置から出力される波長変換光14aの光強度PLNは差分信号11aの電圧値VCOMPに比例する関係になる。波長変換光14aの光強度PLNと差分信号11aの電圧値VCOMPとの関係を図7に示す。
波長変換装置105は、図1の波長変換装置101で説明したように出力光15aを外部へ出力し、波長変換光14aの光強度PLNに比例する帰還信号17aを差動増幅器11へ入力する。
前述のように、差分信号11aの電圧値VCOMPは波長変換光14aの光強度PLNの変動に比例して変動するが、電流駆動回路52に数10の関係があるため、波長変換装置105は波長変換光14aの光強度PLNの変動に比例した帰還信号17aで精度のよいフィードバック制御が可能になる。
As described above, the voltage value V COMP of the
従って、波長変換装置105は従来の波長変換装置101で説明した不具合を回避して安定した光強度を得ることができるため、外部からの電気信号10aがパルス波形であっても、出力光15aのパルス形状に歪を生じ難くなる。
Therefore, since the
(実施の形態2)
本実施形態は、前記電流駆動回路から出力される前記駆動電流に前記半導体レーザのしきい値電流が加算されるように、前記電気信号にオフセット信号を加算するオフセット加算回路を、実施の形態1で説明した波長変換装置にさらに備えている。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an offset addition circuit that adds an offset signal to the electrical signal so that a threshold current of the semiconductor laser is added to the drive current output from the current drive circuit is described in the first embodiment. It is further provided in the wavelength conversion device described in 1.
本発明に係る波長変換装置108の構造のブロック図を図8に示す。図8において、図5で使用した符号と同じ符号は同じ構成であり、同じ機能及び動作をする。波長変換装置108と図5の波長変換装置105との違いは、波長変換装置108にオフセット加算回路80がさらに備えられていることである。
A block diagram of the structure of the
オフセット加算回路80は、電流駆動回路52から出力される駆動電流52aに半導体レーザ13のしきい値電流の電流値Ithが加算されるように、外部からの電気信号10aの指示値Vinにオフセット信号80aを加算する。例えば、オフセット加算回路80は数13に示すようなオフセット信号80aの電圧値Voffを外部からの電気信号10aの指示値Vinに加算する。すなわち、オフセット信号80aの電圧値Voffは帰還信号17aの電圧値VFB及び外部からの電気信号10aの指示値Vinが0のときに電流駆動回路52からの駆動電流52aの電流値ILDがしきい値電流Ithとなるような値である。
波長変換装置108は、オフセット加算回路80を備え、外部からの電気信号10aの指示値Vinにオフセット信号80aの電圧値Voffを加算することで半導体レーザ13へしきい値電流を常時入力することができる。
従って、数5においてしきい値電流の値Ithを考慮する必要が無くなり、波長変換装置108は、光強度に比例する帰還信号で正確なフィードバック制御ができ、安定した光強度を得ることができる。
Therefore, it is not necessary to consider the threshold current value Ith in Equation 5, and the
(実施の形態3)
本実施形態は、前記電流駆動回路から出力される前記駆動電流に前記半導体レーザのしきい値電流を加算するしきい値電流加算回路を、実施の形態1で説明した波長変換装置にさらに備えている。
(Embodiment 3)
The present embodiment further includes a threshold current adding circuit for adding the threshold current of the semiconductor laser to the driving current output from the current driving circuit in the wavelength conversion device described in the first embodiment. Yes.
本発明に係る波長変換装置109の構造のブロック図を図9に示す。図9において、図5で使用した符号と同じ符号は同じ構成であり、同じ機能及び動作をする。波長変換装置109と図5の波長変換装置105との違いは、波長変換装置109にしきい値電流加算回路90がさらに備えられていることである。
A block diagram of the structure of the
しきい値電流加算回路90は、電流駆動回路52から出力される駆動電流52aに半導体レーザ13のしきい値電流の値Ith分のオフセット電流Ioffを加算する。
The threshold
駆動電流52aの電流値ILDにオフセット信号90aの電流値Ioffを加算することで、数5において半導体レーザのしきい値電流の値Ithの考慮が不要になり、波長変換装置109は波長変換装置108で説明した効果と同様の効果を得ることができる。また、しきい値電流加算回路90は非線形な差動増幅器11を経由せず半導体レーザ13に電流値Ithのしきい値電流を直接供給することができるため、波長変換装置109はさらに正確なフィードバック制御をすることができる。
By adding the current value I off of the offset
なお、図5の波長変換装置105、図8の波長変換装置108及び図9の波長変換装置109は外部からの電気信号及びフィードバック制御が電圧の場合を記載しているが、これらは電圧に限らず電流や電力の場合もある。
In addition, although the
本発明の波長変換装置は、通信用、光学記録用及び計測用の半導体レーザとして利用することができる。 The wavelength converter of the present invention can be used as a semiconductor laser for communication, optical recording, and measurement.
101、105、108、109 波長変換装置
10a 外部からの電気信号
11 差動増幅器
11a 差分信号
12、52 電流駆動回路
12a、52a 駆動電流
13 半導体レーザ
14 非線形光学結晶
14a 波長変換光
15 光分岐器
15a 出力光
15b 参照光
16 フォトダイオード
16a 光電変換電流
17 帰還信号回路
17a 帰還信号
21 曲線
22 線形近似線
80 オフセット加算回路
80a オフセット信号
90 しきい値電流加算回路
90a オフセット信号
ILD 駆動電流12a又は駆動電流52aの電流値
PLN 波長変換光14aの光強度
IPD 光電変換電流16aの電流値
PPD 参照光15bの光強度
VFB 帰還信号17aの電圧値
Vin 外部からの電気信号10aの指示値
VCOMP 差分信号11aの電圧値
A,B,C 区間
Ith 半導体レーザ13のしきい値電流の値
Voff オフセット信号80aの電圧値
Ioff オフセット電流90aの電流値
Q1からQ4 トランジスタ
101, 105, 108, 109
Claims (3)
前記半導体レーザからの前記励起光を波長変換して第二次高調波を波長変換光として出力する非線形光学結晶と、
前記非線形光学結晶が出力する前記波長変換光の一部を分岐する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐された前記波長変換光の強度を検出し、前記波長変換光の強度に比例する帰還信号を出力する光強度検出回路と、
外部からの電気信号の指示値と前記光強度検出回路からの前記帰還信号の値との差分を増幅し、前記差分信号として出力する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路からの前記差分信号を前記差分信号の値の平方根に比例する前記駆動電流へ変換し、前記半導体レーザへ前記駆動電流を出力する電流駆動回路と、
を備える波長変換装置。 A semiconductor laser that outputs excitation light; and
A nonlinear optical crystal that wavelength-converts the excitation light from the semiconductor laser and outputs a second harmonic as wavelength-converted light;
An optical branching device for branching a part of the wavelength-converted light output by the nonlinear optical crystal;
A light intensity detection circuit that detects the intensity of the wavelength-converted light branched by the optical splitter and outputs a feedback signal proportional to the intensity of the wavelength-converted light ;
A differential amplifying circuit that amplifies a difference between an instruction value of an external electric signal and a value of the feedback signal from the light intensity detection circuit, and outputs the difference signal;
A current drive circuit that converts the differential signal from the differential amplifier circuit into the drive current proportional to the square root of the value of the differential signal and outputs the drive current to the semiconductor laser;
A wavelength conversion device comprising:
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