Subject   : ECL(外部共振型レーザー)

カテゴリー  : 光学 


 ECL(External Cavity Laser)
 外部共振型レーザー( External Cavity Laser : ECL )は通常の空間出力タイプのゲインチップ(ARコーティング半導体レーザー)の外部に回折格子(もしくは回折格子とミラー)が設置されているレーザーである。なお、外部共振型レーザーにおけるゲインチップの射出側(=回折格子からの入射側)の劈開面にはARコーティングが施されいる。

ゲインチップから射出されたレーザーはコリメートされた後、回折格子に入射する。回折格子ではゲインチップから射出されてきた多くのモードが、それぞれのモードに応じた回折角に回折される。ことのとき、回折格子によってある単一のモードだけが選択されて半導体レーザーに戻る(フィードバックされる)。この戻ったモードが半導体レーザー内で共振するため、出力はシングルモードになる。

外部共振型レーザーにはリットマン型(Littman)とリトロー型(Littrow)がある。

リットマン型では回折格子の1次回折光をミラーで反射させることで半導体レーザー内にフィードバックする。レーザーは回折格子で2度回折するため、出力が制限される。

一方、リトロー型では回折格子の1次回折光を直接半導体レーザーにフィードバックし、0次回折光をレーザーとして取り出す。回折は1度だけなので出力はリットマン型より大きい。また、リトロー型の場合は回折格子側にARコーティングが施されていない通常のファブリ・ペロー半導体レーザーも使用できるため、より広帯域・高出力・低価格にできる(チューナビリティを優先させる場合はARコーティングが良い)。

○ 外部共振型半導体レーザー
 外部共振型半導体レーザーは光学系の設計により100 nmを超える広帯域なチューニングが可能である。リトロー型では回折格子を回転させることで波長をチューニングし、リットマン型ではミラーを回転させることで波長をチューニングする。

外部共振型レーザーでは通常の半導体レーザーと同じ波長帯で発振する。つまり、DFBレーザーやDBRレーザーでは発振できない 630 nm以下の波長でも発振することができる。

外部共振器型レーザーの線幅を決める主な要因は電気ノイズ、音響ノイズ、振動である。構成から考えるとコンパクトで堅牢なリトロー型の方有利であるが、リットマン型は2度回折格子を通過するのでより狭線幅となりやすい。

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