DE3543509A1 - Arrangement for frequency stabilization and bandwidth narrowing of lasers, especially semiconductor lasers - Google Patents

Arrangement for frequency stabilization and bandwidth narrowing of lasers, especially semiconductor lasers

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Abstract

The invention relates to an arrangement for frequency stabilization and bandwidth narrowing of lasers, especially semiconductor lasers, having an optical grid which reflects a portion of the radiation into the laser and whose grid constant is matched to the stabilization wavelength. In order to achieve the object of creating a compact and simple arrangement for stabilization of the laser, especially of a semiconductor laser, which arrangement can be allocated externally to a laser of any desired normal type, ensures objective stabilization in a low-loss manner and makes possible extremely narrowband emission, it is provided that the grid consist of a section of an optical waveguide close to which a grid structure is arranged which recurs periodically in the radiating direction, is located in the field of the guided optical wave and whose grid constant (period) is half a wavelength of the light (which is guided in the section of the optical waveguide) at the stabilization frequency or is an integer multiple thereof, preferably at most three times said wavelength, and that this section of the optical waveguide be at least 10 cm away from the laser output and be connected to the optical output of the laser via an optical waveguide. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Frequenzstabilisierung und Bandbreiteneinengung von Lasern, insbesondere Halbleiterlasern, mit einem einen Teil der Strahlung in den Laser reflektierenden optischen Gitter, dessen Gitterkonstante der Stabilisierungswellen­ länge angepaßt ist. Bei einer nach IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-18, No. 6, 1982, Seiten 961-969 bekannten Anordnung dieser Art wird von einem rückwärtigen Ausgang abgestrahltes Licht eines Lasers über eine Frei­ strahloptik einem schräg zur Strahlrichtung angeordneten Gitter zugeführt, von welchem der Strahl der ersten Beugungsanordnung in den Laser reflektiert wird. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, einerseits die Emissionsfrequenz eines Lasers zu stabilisieren und andererseits auch die Bandbreite einzuengen.The invention relates to an arrangement for Frequency stabilization and bandwidth narrowing of Lasers, especially semiconductor lasers, with one Part of the radiation in the laser is reflective optical Grid, the lattice constant of the stabilizing waves length is adjusted. For an IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-18, No. 6, 1982, pages 961-969 known arrangement of this type is from a rear Light emitted by a laser output via a free beam optics arranged at an angle to the beam direction Grid fed, from which the beam of the first Diffraction arrangement is reflected in the laser. With a such an arrangement it is possible, on the one hand, the Stabilize the emission frequency of a laser and on the other hand, narrow the bandwidth.

Eine in Freistrahltechnik aufgebaute Reflektionsanordnung ist allerdings raumaufwendig und erfordert erhebliche Justierarbeiten. Ferner ergeben sich Stabilitätsprobleme. Der für die Reflektionsanordnung erforderliche rückwärtige Ausgang des Lasers ist meistens schwer zugänglich. Insbesondere für optische Übertragungssysteme mit Heterodynempfang ist eine weitergehende Einengung der Emissionsbandbreite erwünscht.A free-beam reflection arrangement is, however, space-consuming and requires considerable Adjustment work. There are also stability problems. The rear one required for the reflection arrangement The laser output is mostly difficult to access. Especially for using optical transmission systems Heterodyne reception is a further narrowing of the Emission bandwidth desired.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte und einfache Anordnung zur Stabilisierung des Lasers, insbesondere eines Halbleiterlasers zu schaffen, welche einem Laser beliebiger üblicher Bauart extern zuordbar ist, verlustarm eine gezielte Stabilisierung gewährleistet und eine äußerst schmalbandige Emission ermöglicht.The invention has for its object a compact and simple arrangement for stabilizing the laser, in particular to create a semiconductor laser, which can be assigned externally to a laser of any conventional type targeted, low-loss stabilization is guaranteed  and enables an extremely narrow-band emission.

Die Lösung gelingt dadurch, daß das Gitter aus einem Abschnitt eines optischen Wellenleiters besteht, neben welchem eine in Strahlungsrichtung periodisch wieder­ kehrende Gitterstruktur angeordnet ist, die sich im Felde der geführten optischen Welle befindet und deren Gitter­ konstante (Periode) eine halbe Wellenlänge des in dem Abschnitt des optischen Wellenleiters geführten Lichts der Stabilisierungsfrequenz oder ein ganzzahliges, vorzugs­ weise höchstens 3faches Vielfaches davon beträgt, und daß dieser Abschnitt des optischen Wellenleiters mindestens 10 cm von dem Laserausgang entfernt und über einen optischen Wellenleiter mit dem optischen Ausgang des Lasers verbunden ist.The solution is achieved in that the grid from one Section of an optical waveguide exists, besides which one periodically again in the radiation direction sweeping lattice structure is arranged, which is in the field of the guided optical wave and its grating constant (period) half a wavelength of that in the Section of the optical waveguide guided light Stabilization frequency or an integer, preferred as a maximum of 3 times the multiple thereof, and that this section of the optical waveguide at least 10 cm from the laser output and above an optical waveguide with the optical output of the Lasers is connected.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist direkt in den Weg des Nutzstrahls des Lasers integriert. Ein rückwärtiger Laserausgang braucht nicht zugänglich zu sein. Der erfindungsgemäße Wellenleiter-Gitterreflektor kann z.B. in Form eines an eine Faser in Strahlrichtung angelegten externen Phasengitters aufgebaut sein, wie es prinzipiell beispielsweise durch 8th Conference on Optical Fiber Communication, San Diego, Febr. 1985, paper THCC 3, bekannt ist. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Gitterstruktur, welche direkt auf einen Abschnitt eines Wellenleiters aufgebracht ist, wie es z.B. in Optics Letters, Vol. 10, 1985, S. 291 bis 293 für ein Spektrometer beschrieben ist. Konventionelle in Freistrahltechnik erforderliche optische Bauelemente wie Linsen oder Strahlteiler sind nicht erforderlich. Damit entfällt ein erheblicher Justieraufwand. Der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Anordnung ist wesentlich verringert. Durch eine Veränderung der Gitterkonstante läßt sich in gewissem Ausmaß die Emissionswellenlänge des Lasers variieren. Der optische Reflexionsgrad kann durch die Amplitude des Gitters und/oder das Ausmaß der Ankopplung bzw. der Nähe zum Kern des optischen Wellenleiters eingestellt werden.The arrangement according to the invention is directly in the way of Beam of the laser integrated. A backward one Laser output need not be accessible. The waveguide grating reflector according to the invention can e.g. in Form of one applied to a fiber in the beam direction external phase grating be constructed, as it is in principle for example through 8th Conference on Optical Fiber Communication, San Diego, Feb. 1985, paper THCC 3, is known. However, one is particularly advantageous Grid structure, which directly on a section of a Waveguide is applied, as e.g. in Optics Letters, Vol. 10, 1985, pp. 291 to 293 for a Spectrometer is described. Conventional in Open beam technology required optical components such as Lenses or beam splitters are not required. In order to there is no significant adjustment effort. The space requirement the arrangement according to the invention is significantly reduced.  By changing the lattice constant in to some extent the emission wavelength of the laser vary. The optical reflectance can be determined by the Amplitude of the grating and / or the extent of the coupling or the proximity to the core of the optical waveguide can be set.

Die Bandbreite ist vorzugsweise durch den Abstand der Gitterstruktur vom Laser, d.h. durch die Länge der Ankopplungsfaser beeinflußbar. Eine ausreichende Schmalbandigkeit erfordert einen Abstand von mindestens 10 cm, welcher durch einen zusätzlich als Resonator wirkenden optischen Wellenleiter wie z.B. eine Ankopplungsfaser gebildet ist. Wenn der Laser für Heterodyn-Empfänger eingesetzt werden soll, empfiehlt sich zur Erzielung einer besonders schmalen Bandbreite ein Mindestabstand von 1 m.The bandwidth is preferably by the distance of the Lattice structure from the laser, i.e. by the length of the Coupling fiber can be influenced. Adequate Narrow-bandedness requires a distance of at least 10 cm, which is also used as a resonator acting optical waveguides such as a Coupling fiber is formed. If the laser for Heterodyne receiver is recommended, is recommended to achieve a particularly narrow bandwidth Minimum distance of 1 m.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind insbesondere dann voll nutzbar, wenn die Gitterstruktur in den Verlauf des die Nutzleistung des Lasers führenden optischen Wellenleiters integriert ist, obgleich es natürlich auch möglich wäre, eine erfindungsgemäße Anordnung als externen Resonator an einen rückwärtigen Ausgang eines Lasers anzukoppeln oder über einen Strahl­ teiler oder einen faseroptischen Koppler an einen Abzweig des die Nutzstrahlung führenden optischen Wellenleiters anzuschließen. Der mit der Gitterstruktur versehene Abschnitt eines optischen Wellenleiters kann als selb­ ständiges Bauteil ausgebildet sein, welches über eine Steck- oder Spleißverbindung mit einem vom Laser kommenden LWL oder an dessen "pig tail" angekoppelt ist. Es ist ebenfalls möglich, einen entsprechend vom Laser entfernten Abschnitt des "pig tails" direkt mit einer geeigneten Gitterstruktur zu versehen. The advantages of the arrangement according to the invention are fully usable, in particular, if the grating structure is integrated in the course of the optical waveguide that guides the useful power of the laser, although it would of course also be possible to couple an arrangement according to the invention as an external resonator to a rear output of a laser or via to connect a beam splitter or a fiber optic coupler to a branch of the optical waveguide guiding the useful radiation. The section of an optical waveguide provided with the grating structure can be designed as an independent component which is coupled via a plug-in or splice connection to an optical fiber coming from the laser or to its "pig tail". It is also possible to provide a section of the "pig tail" that is correspondingly removed from the laser directly with a suitable lattice structure.

Eine kostengünstige und besonders kompakte Ausführung eines als selbständigen Bauteils ausgebildeten Reflek­ tors ergibt sich dadurch, daß der Abschnitt des optischen Wellenleiters ein integriert optischer Wellenleiter ist.An inexpensive and particularly compact version a Reflek designed as an independent component tors results from the fact that the section of the optical Waveguide is an integrated optical waveguide.

Auf einen LWL kann die Gitterstruktur in vorgegebener Nähe zum Kern und mit entsprechend der gewählten Krümmung der Faser in gewünschter Länge entlang eines bis in die Nähe des Kernbereichs in gekrümmter Position angeschliffenen Abschnitts eines LWL angeordnet sein. Durch den Abstand der oberflächlichen Gitterstruktur vom Kern sowie durch die Amplitude des Gitters, beispielsweise durch die Dicke der aufgebrachten Gitterstreifen, kann der für einen Laser optimale Reflexionsgrad angepaßt werden. Durch die Länge des mit einer Gitterstruktur versehenen Abschnitts eines optischen Wellenleiters läßt sich das Modenspektrum des Lasers einengen, wobei eine Mindestlänge von 100 um nicht unterschritten werden sollte. Dabei sollte auch die Breite der Gitterstreifen senkrecht zur Strahlrichtung mindestens etwa eine optische Wellenlänge betragen.The grating structure can be arranged on a fiber optic cable in a predetermined proximity to the core and with the desired length corresponding to the selected curvature of the fiber along a section of a fiber optic cable ground in a curved position up to the vicinity of the core region. The optimum degree of reflection for a laser can be adapted by the distance of the surface lattice structure from the core and by the amplitude of the lattice, for example by the thickness of the lattice strips applied. The mode spectrum of the laser can be narrowed by the length of the section of an optical waveguide provided with a grating structure, a minimum length of 100 μm should not be undercut. The width of the grating strips perpendicular to the beam direction should also be at least about one optical wavelength.

Mehrere Frequenzbänder eines Lasers werden jeweils schmal­ bandig verstärkt betonbar, wenn die Gitterstruktur mit einer entsprechenden Anzahl verschiedener Gitterperioden aufgebracht wird. Das kann einerseits durch aufeinander­ folgende Bereiche mit jeweils einheitlicher aber verschie­ dener Gitterkonstante erreicht werden. Als vorteilhaft hat sich auch erwiesen, daß die periodische Gitterstruktur mit mindestens zwei einander überlagerten Periodizitäten aus­ gebildet ist, die sich vorzugsweise jede über die gesamte Länge der reflektierenden Gitterstruktur erstrecken.Several frequency bands of a laser become narrow can be emphasized in a banded manner if the lattice structure with a corresponding number of different grating periods is applied. This can be done on the one hand by the following areas, each with more uniform but different whose lattice constant can be achieved. Has been advantageous also proved that the periodic lattice structure with at least two overlapping periodicities is formed, which is preferably each over the total length of the reflective lattice structure extend.

Zur Anpassung des optimalen Reflexionsgrades bei vorgege­ benen Exemplaren eines Lasers und eines erfindungsgemäßen Reflektors kann im optischen Weg zwischen Laser und der periodischen Gitterstruktur ein nichtreziprokes optisches Element angeordnet sein, welches die Rückstrahlung der periodischen Gitterstruktur gegebenenfalls einstellbar abschwächt und welches andererseits die vom Laser emitierte Strahlung praktisch unbehindert durchläßt. Statt eines nichtreziproken optischen Elements kann auch ein die Polarisationsebene der Laserstrahlung drehendes Element vorgesehen werden, da die Reflexionswirkung eines erfindungsgemäßen Reflektors von der Anordnung der Gitter­ struktur relativ zur Polarisationsebene abhängig ist.To adjust the optimal reflectance at vorege ben copies of a laser and an inventive Reflector can be in the optical path between the laser and the  periodic lattice structure a non-reciprocal optical Be arranged element, which the reflection of the periodic lattice structure adjustable if necessary attenuates and which on the other hand that of the laser emits radiation practically unhindered. Instead of a non-reciprocal optical element, too a rotating the plane of polarization of the laser radiation Element are provided because the reflective effect of a reflector according to the invention from the arrangement of the grating structure is dependent on the plane of polarization.

Eine besonders einfache Möglichkeit zur Abschwächung der Reflexion einer Gitterstruktur, welche auf die Oberfläche eines Abschnitts eines Wellenleiters stufenartig in Form von Streifen mit gegenüber der Außenschicht des Wellenleiters erhöhtem Brechungsindex aufgebracht ist, ergibt sich dadurch, daß auf die periodische Gitter­ struktur ein aus elastischem optischem Material bestehen­ des Element mit einstellbarer Kraft gedrückt ist, dessen Brechungsindex zumindest annähernd gleich demjenigen des Schichtenmaterials der aufgebrachten Gitterstruktur ist. Je nach der Höhe der gewählten Andruckkraft dringt das elastische optische Material mehr oder weniger in die Zwischenräume zwischen den Streifen ein und reduziert derart in vorgebbarem Ausmaß die Gitterreflexion.A particularly easy way to weaken the Reflection of a lattice structure on the surface a section of a waveguide in a step-like shape of strips with opposite to the outer layer of the Waveguide increased refractive index is applied, results from the fact that the periodic grating structure made of elastic optical material of the element is pressed with adjustable force, the Refractive index at least approximately equal to that of the Layer material of the applied lattice structure is. Depending on the level of the selected pressure force, this is necessary elastic optical material more or less in the Gaps between the strips and reduced such as the grid reflection to a predeterminable extent.

Da die Selektionswellenlänge der Gitterstruktur, d. h. die vornehmlich reflektierte Wellenlänge, nicht nur vom geometrischen Abstand der Gitterstreifen abhängig ist, sondern auch von den Brechungsindices des optischen Wellenleiters und der Gitterstruktur, ist es vorteilhaft, die die Brechungsindices beeinflussenden Randbedingungen wie Druck, Temperatur und Felder mechanischer, elektrischer oder magnetischer Art konstant zu halten. Dabei werden vorzugsweise auch der Strom und die Temperatur des Lasers stabilisiert, damit eine optimale Anpassung von Laser und Gitterstruktur erhalten bleibt. Andererseits können ein oder mehrere dieser Einflußgrößen bewußt verändert werden, um gewollt Änderungen der Stabilisierungswellenlänge und/oder Bandbreite des Lasers in gewissem Ausmaß zu bewirken. Auch ein kontrolliertes zeitliches Driften dieser Werte kann in gewissen Fällen gewünscht und erreicht werden.Since the selection wavelength of the grating structure, i.e. H. the primarily reflected wavelength, not only from geometric spacing of the grid strips is dependent but also from the refractive index of the optical Waveguide and the lattice structure, it is advantageous the boundary conditions influencing the refractive indices such as pressure, temperature and fields of mechanical, to keep electrical or magnetic type constant. The current and the Temperature of the laser stabilized, so an optimal Adjustment of laser and lattice structure is retained.  On the other hand, one or more of these influencing variables be deliberately changed to deliberately change the Stabilization wavelength and / or bandwidth of the laser to some extent. Also a controlled one Drifting over time of these values can occur in certain cases desired and achieved.

Es ist ebenfalls vorteilhaft möglich, mit Hilfe der auf den erfindungsgemäßen Reflektor einwirkenden Einflußgrößen die beispielsweise temperaturbedingte Frequenzdrift eines Lasers mittels einer Regelung zu verhindern.It is also advantageously possible with the help of influencing factors acting on the reflector according to the invention the temperature-dependent frequency drift of a To prevent laser by means of a regulation.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungs­ beispielen näher erläutert.The invention is based on the description of in the Drawing shown advantageous embodiment examples explained in more detail.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Frequenzstabilisierung und Bandbreiteneinengung eines Halbleiterlasers. Fig. 1 shows the basic structure of an inventive arrangement for frequency control and bandwidth narrowing of a semiconductor laser.

Fig. 2 zeigt eine auf einen integriert optischen planaren Wellenleiter aufgebrachte Gitterstruktur. Fig. 2 shows a force applied to an integrated optics planar waveguide grating structure.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung zur Verringerung des Reflexionsgrades. Fig. 3 shows an arrangement for reducing the reflectance.

Fig. 4 zeigt den funktionalen Aufbau einer Regel- bzw. Steuerschaltung zur gezielten Konstanthaltung oder Änderung der Laserfrequenz und/oder -bandbreite. FIG. 4 shows the functional structure of a regulating or control circuit for the purpose of keeping the laser frequency and / or bandwidth constant or changing it.

In Fig. 1 sind mit 1 ein Halbleiterlaser, mit 2 dessen Ausgangsfaser (pig tail), mit 3 ein polarisations­ veränderndes oder nichtreziprokes Element und mit 4 ein erfindungsgemäß gestalteter Gitterreflektor bezeichnet. Der Gitterreflektor 4 enthält einen gekrümmt verlaufenden Abschnitt 5 eines LWL 6, welcher in einen Quarzblock 7 eingebettet ist. Der Quarzblock 7 wurde bis in die Nähe des Kernbereich des Abschnitts 5 des LWL 6 angeschliffen. Auf der Schliffebene ist mittels eines Fotolacks eine Gitterstruktur 8 aufgebracht.In Fig. 1, 1 denotes a semiconductor laser, 2 its output fiber (pig tail), 3 a polarization-changing or non-reciprocal element, and 4 a lattice reflector designed according to the invention. The grating reflector 4 contains a curved section 5 of an optical fiber 6 , which is embedded in a quartz block 7 . The quartz block 7 was ground up to the vicinity of the core area of section 5 of the LWL 6 . A grid structure 8 is applied to the ground plane by means of a photoresist.

Der von der Gitterstruktur 8 reflektierte Teil der Laser-Strahlung kann im Bedarfsfall durch das Element 3 abgeschwächt werden, welches die vom Laser 1 ausgehende Strahlung praktisch unbehindert weiterleitet, aber die reflektierte Strahlung einstellbar abschwächt. Geeignete polarisationsverändernde oder nichtreziproke optische Elemente sind dem Fachmann bekannt.The part of the laser radiation reflected by the grating structure 8 can, if necessary, be attenuated by the element 3 , which transmits the radiation emanating from the laser 1 practically unhindered, but attenuates the reflected radiation in an adjustable manner. Suitable polarization-changing or non-reciprocal optical elements are known to the person skilled in the art.

An der Stelle 9 ist eine Verbindung des LWL 6 mit dem "pig-tail" des Lasers 1 angedeutet. Eine solche Verbindung kann durch Kleben, Schweißen oder auch über Stecker erfolgen.At point 9 , a connection of the fiber optic cable 6 to the "pig-tail" of the laser 1 is indicated. Such a connection can be made by gluing, welding or also using plugs.

In Fig. 2 ist der mit der Gitterstruktur 8 versehene Wellenleiter ein integriert optischer Wellenleiter 10 an sich bekannter Art, welcher in einem Block 11 z.B. durch Eindiffundieren gebildet und an die Faserenden 12 und 13 angekoppelt ist.In Fig. 2 provided with the grating structure 8 waveguide is an integrated optical waveguide 10 of known per se type, which is formed in a block 11, for example by diffusion and is connected to the fiber ends 12 and coupled. 13

Eine vorteilhafte Möglichkeit zur gezielt einstellbaren Abschwächung des Reflexionsgrades der Gitterstruktur 14 deutet Fig. 3 an. Die Gitterstruktur 14 ist im gewählten Beispiel durch linienförmige Einätzungen in die Schliff-Ebene des Blocks 7 erzeugt. Mittels einer Kraft in Pfeilrichtung 15 wird über die starre Druckplatte 16 Material der weichelastischen Schicht 17 in gewünschtem Ausmaß in die Gittertäler gedrückt. Der Brechungsindex der weichelastischen Schicht 12 ist etwa gleich demjenigen der erhabenen Gitterstreifen der Gitterstruktur 14. An advantageous possibility for the selectively adjustable attenuation of the reflectance of the grating structure 14 is indicated in FIG. 3. In the selected example, the lattice structure 14 is produced by line-shaped etching into the ground plane of the block 7 . By means of a force in the direction of the arrow 15 , material of the soft elastic layer 17 is pressed into the grid valleys to the desired extent via the rigid pressure plate 16 . The refractive index of the soft elastic layer 12 is approximately equal to that of the raised grating strips of the grating structure 14 .

Bei der in Fig. 3 erkennbaren vollständigen Aufpressung ist die Gitterstruktur 14 praktisch unwirksam gemacht.When seen in Fig. 3 full Aufpressung the lattice structure 14 is made virtually ineffective.

In Fig. 4 wird ein Teil der vom Laser 1 über den Gitterreflektor 4 gesendete Strahlung über den Abzweig 18 eines Strahlteilers einem Element 19 zur Messung der optischen Frequenz zugeführt. Der Meßwert und der Soll­ wert 20 werden im Komparator 21 verglichen. Eine Abweichung veranlaßt den Regler 22 zur Verstellung einer der Größen, durch welche die Frequenz des Lasers beeinflußbar ist. Das können entweder Randbedingungen des Gitterreflektors 4 und/oder des Lasers 1 sein. Es ist aber auch möglich, die auf die Faser 23 zwischen Laser 1 und Gitterreflektor 4 einwirkenden Randbedingungen wie Temperatur oder Dehnung zu ändern, was mittels einer angedeuteten Einrichtung 24 geschehen kann.In FIG. 4, part of the radiation transmitted by the laser 1 via the grating reflector 4 is fed via the branch 18 of a beam splitter to an element 19 for measuring the optical frequency. The measured value and the target value 20 are compared in the comparator 21 . A deviation causes the controller 22 to adjust one of the variables by which the frequency of the laser can be influenced. These can either be boundary conditions of the grating reflector 4 and / or the laser 1 . However, it is also possible to change the boundary conditions, such as temperature or strain, which act on the fiber 23 between the laser 1 and the grating reflector 4 , which can be done by means of an indicated device 24 .

Claims (17)

1. Anordnung zur Frequenzstabilisierung und Bandbreiteneinengung von Lasern, insbesondere Halbleiterlasern, mit einem einen Teil der Strahlung in den Laser reflektierenden optischen Gitter, dessen Gitterkonstante der Stabilisierungswellenlänge angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter aus einem Abschnitt eines optischen Wellenleiters besteht, neben welchem eine in Strahlungsrichtung periodisch wiederkehrende Gitterstruktur angeordnet ist, die sich im Felde der geführten optischen Welle befindet und deren Gitterkonstante (Periode) eine halbe Wellenlänge des in dem Abschnitt des optischen Wellenleiters geführten Lichts der Stabilisierungsfrequenz oder ein ganzzahliges, vorzugsweise höchstens 3faches Vielfaches davon beträgt, und daß dieser Abschnitt des optischen Wellenleiters mindestens 10 cm von dem Laserausgang entfernt und über einen optischen Wellenleiter mit dem optischen Ausgang des Lasers verbunden ist. 1. Arrangement for frequency stabilization and bandwidth narrowing of lasers, in particular semiconductor lasers, with a part of the radiation in the laser reflecting optical grating, the grating constant of which is adapted to the stabilization wavelength, characterized in that the grating consists of a section of an optical waveguide, next to which one Periodically recurring grating structure is arranged in the radiation direction, which is located in the field of the guided optical wave and whose grating constant (period) is half a wavelength of the light guided in the section of the optical waveguide of the stabilizing frequency or an integer, preferably at most a 3-fold multiple thereof, and that this section of the optical waveguide is at least 10 cm away from the laser output and is connected to the optical output of the laser via an optical waveguide. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des optischen Wellenleiters aus einer optischen Faser besteht.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the section of the optical Waveguide consists of an optical fiber. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des optischen Wellenleiters zumindest teilweise ein integriert optischer Wellenleiter ist.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the section of the optical Waveguide at least partially an integrated optical Is waveguide. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Gitterstruktur entlang eines bis in die Nähe des Kernbereichs in gekrümmter Position angeschliffenen Abschnitts eines LWL angeordnet ist.4. Arrangement according to claim 2, characterized in that the periodic grating structure is arranged along a section of an optical fiber which is ground in a curved position up to the vicinity of the core region. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Gitterstruktur entlang der Oberfläche eines planaren integriert optischen Wellenleiters angeordnet ist.5. Arrangement according to claim 3, characterized in that the periodic lattice structure integrated along the surface of a planar optical Waveguide is arranged. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Gitterstruktur auf bzw. im Oberflächenbereich des optischen Wellenleiters angebracht ist.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the periodic lattice structure on or in the surface area of the optical waveguide is appropriate. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Gitterstruktur auf einem in Strahlrichtung gesehenen Längenbereich von mindestens 100 µm und mindestens über eine Breite von einer optischen Wellenlänge angeordnet ist.7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the periodic lattice structure over a length range of at least 100 µm and at least over a width of an optical wavelength is arranged. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Gitterstruktur durch periodisch aufeinanderfolgende Schichtbereiche mit gegenüber den Zwischenbereichen unterschiedlichem Brechungsindex gebildet ist. 8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the periodic lattice structure through periodically successive layer areas with different from the intermediate areas Refractive index is formed.   9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstruktur durch periodisch aufeinanderfolgend auf die Oberfläche des optischen Wellenleiters mit Abstand voneinander aufgebrachte Streifen gebildet ist.9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the lattice structure by periodically in succession on the surface of the optical waveguide at a distance from each other applied strip is formed. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Gitterstruktur mit mindestens zwei einander überlagerten Periodizitäten ausgebildet ist.10. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the periodic lattice structure with at least two overlapping periodicities is trained. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Gitterstruktur aus aufeinanderfolgenden Teilbereichen mit unterschiedlichen Gitterkonstanten besteht.11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the periodic lattice structure from successive sub-areas with different lattice constants. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Gitterkonstante der periodischen Gitterstruktur maßgeblichen Randbedingun­ gen wie Temperatur und/oder Druck und/oder äußere Felder mechanischer und/oder elektrischer und/oder magnetischer Art und/oder Dehnung sowie der Strom und die Temperatur des Lasers konstant gehalten sind.12. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that for the lattice constant of the periodic lattice structure conditions such as temperature and / or pressure and / or external fields mechanical and / or electrical and / or magnetic Type and / or stretch as well as the current and the temperature of the laser are kept constant. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der für die Gitterkonstante der periodischen Gitterstruktur maßgebli­ chen Randbedingungen und/oder der Strom und/oder die Temperatur des Lasers einstellbar veränderlich ist.13. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least one of the for The lattice constant of the periodic lattice structure is decisive Chen boundary conditions and / or the current and / or the The temperature of the laser is adjustable. 14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Randbedingungen eine Stellgröße zur mindestens annähernden Konstantregelung der Laserfrequenz bildet. 14. Arrangement according to claim 13, characterized in that at least one of the Boundary conditions a manipulated variable to at least approximate Constant control of the laser frequency forms.   15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im optischen Weg zwischen Laser und der periodischen Gitterstruktur ein nicht reziprokes optisches Element angeordnet ist, welches die Rückstrahlung der periodischen Gitterstruktur gegebenenfalls einstellbar abschwächt und welches andererseits die vom Laser emitierte Strahlung praktisch ungehindert durchläßt.15. Arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized in that in the optical path between Laser and the periodic lattice structure are not Reciprocal optical element is arranged, which the Retroreflection of the periodic lattice structure if necessary, weakens and which on the other hand, the radiation emitted by the laser is practical lets through freely. 16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im optischen Weg zwischen Laser und der periodischen Gitterstruktur ein polarisationsveränderndes optisches Element angeordnet ist.16. Arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized in that in the optical path between Laser and the periodic lattice structure arranged polarization-changing optical element is. 17. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf die periodische Gitterstruktur ein aus elastischem optischem Material bestehendes Element mit einstellbarer Kraft gedrückt ist, dessen Brechungsindex zumindest annähernd gleich demjenigen des Schichtenmaterials der aufgebrachten Gitterstruktur ist.17. Arrangement according to claim 9, characterized in that on the periodic Lattice structure made of elastic optical material existing element is pressed with adjustable force, whose refractive index is at least approximately the same that of the layer material of the applied Lattice structure is.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1996027223A2 (en) * 1995-03-02 1996-09-06 United Technologies Corporation Polarized fiber laser source

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