低ノイズ単一周波数レーザー装置、ベンチトップ型、1310 nm


  • High-Power, Turnkey, Single-Frequency Laser Systems at 1310 nm
  • Low-Noise Drive Electronics to Minimize RIN and Linewidth
  • 20 MHz Current Modulation Bandwidth
  • Linewidths as Low as 150 Hz Available

ULN13TK

Narrow-Linewidth, Low-Noise Laser System, 1310 nm

The frequency noise spectral density gives a Lorentzian linewidth of 110 Hz for the ULN13TK Laser and 106 kHz for the DFB13TK Laser.

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Key Specification Comparison
Item #ULN13TKDFB13TK
Typical Linewidth150 Hz100 kHz
Typical RIN-160 dBc/Hz-150 dBc/Hz
Mode-Hop-Free Single-Frequency
Operating Current Region		DiscontinuousaContinuousb
Temperature Tuning Range0.32 nmc1.6 nmd
AC Current Modulation Depth±10 mA±50 mA
DC Current Modulation Depth±10 mA±10 mA
  • モードホップフリー領域は20 mA～50 mA
  • 動作電流範囲50 mA～500 mAにわたり
  • モードホップフリー、単一周波数動作
  • 単一周波数モードを維持するためには、同時に電流調整が必要

用途例

  • リファレンスレーザ
  • LiDAR/LADAR
  • 光ファイバーセンサ
  • 量子光学
  • 原子時計
  • ルビジウム冷却

特長

  • Oバンド、高出力のターンキー式単一周波数レーザーシステム
  • 分布帰還型(DFB)レーザー
    • 100 kHzの線幅、50 dB　SMSR(いずれも典型値)
    • 相対強度ノイズ(RIN): -150 dBc/Hz
    • 連続的なモードホップフリー動作電流領域
    • 温度による波長調整範囲:　1.6 nm
  • 相対強度ノイズと線幅を最小化する低ノイズの駆動エレクトロニクス
  • DC電流、AC電流、レーザ温度用のアナログ変調入力
  • 内蔵のアイソレータが、後方反射光の影響を最小限に抑制
  • USB 2.0を介したコマンドラインインターフェイスにより、リモート動作および設定値の調整が可能
DFB13TK with PM Fiber and SMA Cables
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レーザDFB13TK、ULN13TKは、4個のM6キャップスクリュを使用して光学テーブルに取り付け可能です. 写真ではDFB13TKの光出力部に偏波保持ファイバーパッチケーブルP3-1310PM-FC-5、アナログ変調ポートに3本のSMAケーブルCA2912がそれぞれ接続されています。

1310 nmで単一周波数動作のターンキー式低ノイズレーザは、分布帰還型(DFB)レーザと低ノイズドライバをベンチトップ型装置に組み込んだすぐにお使いいただけるシステムです。レーザの線幅と相対強度ノイズ(RIN)を最小化するために、このレーザには、電流ノイズを最小化するように設計された駆動用電子回路が搭載されています。レーザの出力部には、レーザの後方反射の影響を最小化するためのアイソレータも内蔵されています。

レーザDFB13TKは、レーザーチップの利得媒質の長さ方向に沿ってグレーティング構造を組み込み、-150dBc/Hzの典型的な相対強度ノイズ(RIN)と100kHzの典型的な線幅で単一周波数を発光する分布帰還型(DFB)レーザを使用しています。このレーザは工場出荷時に性能が最適化されており、光出力は100 mW、サイドモード抑圧比(SMSR)は50 dBです(どちらも典型値)。この設計により、モードホップのない広い単一周波数動作範囲 (50 mA～500 mA)を可能にしています。レーザーシステムDFB13TKは、電流またはレーザーチップの温度を調整することによって波長チューニング可能で、モードホップフリーでの温度よる波長チューニングレンジは最大1.6 nmです。

こちらのレーザは、周波数ロック用途を念頭に設計されています。システムには、2つのアナログ電流変調ポート(DCおよびAC結合)とアナログ温度変調ポートが付いています。これらの変調入力は、サーボエレクトロニクスによりレーザ周波数を光共振器や参照光にロックするために使用され、安定したレーザーシステムを構築します。

このレーザは、FC/APCバルクヘッド(2.0 mmナローキー)出力コネクタ付きのファイバ出力型です。最良の性能を得るために、P3-1310PM-FC-1などのファイバPM1300-XPが組み込まれている偏波保持FC/APCファイバーパッチケーブルのご使用をお勧めいたします。なお、偏光軸はバルクヘッドコネクタのナローキーにアライメントされています。

システムは、12 VDC、4 A入力で動作します。 各レーザには 電源DS12が付属しています。デバイスに含まれる製品のリストについては、「発送品リスト 」タブをご覧ください。

当社では同様の低ノイズで1550 nmの分布帰還型(DFB)レーザーシステムDFB15TKと、線幅が100 Hz(典型値)の超低ノイズレーザーシステムULN15TKもご用意しています。

単一周波数動作と波長のチューニング
レーザは、工場出荷時に単一周波数動作するように設定されており、プリセットされた駆動電流と温度があります。このレーザが、前面パネルの押しボタン式スイッチ(「 前面&背面パネル」タブ参照)で有効(Enable)にされるとレーザは予め設定された電流レベルで動作します。各レーザには、予め設定された動作条件で測定された試験データシートが付属します。サンプルデータはこちらからご覧いただけます。データシートは、下の型番横の赤いアイコン()をクリックし、「Download Serial Item Data」下にデバイスのシリアルナンバを入力するとダウンロードが可能です。

動作電流は、USB通信でコマンドを送信するか(下記の「リモート操作」を参照)、システムの前面パネルにある変調ポートの1つから電流に小さな変調を加えることで調整できます(下記の「アナログ変調」を参照)。動作電流を調整すると、出力パワーが変化するだけでなく、レーザ波長も変化します。動作電流に加えて、レーザーチップの温度も、コマンドラインインターフェース (USB)または前面パネルの変調ポートのいずれかを介して調整可能です。この温度変化は主に、比較的一定の出力パワーを維持しながらレーザ波長を調整するのに便利です。これらのレーザの電流と温度チューニングの詳細については、「仕様」のタブをご覧ください。

アナログ変調
レーザの駆動電流または温度を制御することで、レーザ波長は設定値付近の小さな範囲内でモードホッピングなしで調整できます。前面パネルにはアナログ変調ポート(SMAメス)が3つあります(「前面&背面パネル」タブ参照)。ポートのうちの2つでは、レーザ電流を現在の設定値付近で ±10 mA変調することができます。これらのうち、「AC Current(AC 電流)」のラベル付きポートは2 kHz～20 MHz の変調周波数に対応し、「DC Current(DC 電流)」のラベル付きポートはDC～5 MHzまでの周波数に対応します。3つ目のポートは「Temp(温度)」とラベル付けされており、チップ温度を制御し、DC～1 Hzの変調周波数に対応します。レーザ波長を設定値付近でチューニングする方法については、「グラフ」タブ内の波長のチューニンググラフをご覧ください。

各変調ポートは、-5 V～5 Vの入力信号に対応しています。変調電圧を電流または温度に変換するには、「仕様」タブをご覧ください。

Committed to Your Success

超低ノイズ単一周波数レーザー装置に関するお問合せは当社までご連絡ください。掲載されている製品がお客様のニーズに合わない場合は、駆動電流≦1 Aを必要とする当社のDBRおよびDFB単一周波数レーザーデバイスの一部を使用して、これらの製品をカスタマイズすることができます。ターンキー式装置は下記の波長/内蔵レーザでご提供しています。

ご質問やご要望は当社までご連絡ください。

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リモート操作
ユニット背面のUSBポート経由でレーザをPC(付属しません)に接続し、コマンドラインインターフェイスを使用することで、リモート操作も可能です。レーザのON/OFFを切り替えや、ステータスインジケータの読み取りなどの基本的な機能に加えて、コマンドラインを使用してレーザの動作設定値を変更することができます。コマンドの一覧についてはレーザのマニュアルでご覧いただけます。USB 2.0 Type-A - Mini-BケーブルUSB-AB-72は各デバイスに付属しています。

レーザのパラメータ(動作電流と温度)を調整することで、レーザの出力や波長を調整することができます。 レーザの中心波長チューニングとシングルモード動作領域を示す典型的な性能グラフは、「グラフ」タブでご覧いただけます。各デバイスには個別の性能データが記載されたデータシートが付属します。

RS-485通信プロトコル用のDサブ9ピンコネクタ(オス)は、システムの背面パネルにあります。コネクタのピンの配列については「ピン配列 」タブをご参照ください。

固定設置
ベンチトップ型レーザには、光学テーブルの取り付け用にM6キャップスクリュに対応する4つの貫通穴があります。

Item #ULN13TKDFB13TK
Laser Specificationsa
Center Wavelengthb1310 nm ± 15 nm1310 nm ± 5 nm
Output Powerc> 90 mW (Typ. 120 mW)≥100 mW
Linewidthd< 300 Hz (Typ. 150 Hz)< 200 kHz (Typ. 100 kHz)
Relative Intensity Noise (RIN)e-160 dBc/Hz-150 dBc/Hz
Side-Mode Suppression Ratio (SMSR)> 60 dB (Typ. 70 dB)> 35 dB (Typ. 50 dB)
Polarization Extinction Ratio (PER)> 18 dB25 dB
Output Isolation> 25 dB25 dB
Mode-Hop-Free Operating CurrentN/A50 mA - 500 mA
Mode-Hop-Free Power RangeN/A15 mW - 100 mW
Slope Efficiency-0.27 W/A
Threshold Current50 mA15 mA
Current Tuning Coefficient0.25 pm/mA0.003 nm/mA
FBG Temperature Tuning Coefficient8 pm/°CN/A
FBG Temperature Tuning Range10 °C - 60 °CN/A
Laser Chip Tuning Coefficient-0.08 nm/°C
Laser Chip Temperature Tuning Range-15 °C - 35 °C
Temperature Tuning Range0.32 nmf1.6 nmg
Fiber Specifications
Output Fiber TypehPM1300-XPPM1300
Output Fiber ConnectorsFC/APC Compatible, 2.0 mm Narrow Key
External Modulation Specifications
AC Voltage to Current Conversion Rate2 mA/V10 mA/V
DC Voltage to Current Conversion Rate2 mA/V
Voltage to Temperature Conversion RateFirmware Adjustable (Default = 0.2 °C/V)
Input Voltage Range (All Ports)-5 V to 5 V
Input Impedance (All Ports)1 kΩ
AC Current Modulation Depth±10 mA±50 mA
DC Current Modulation Depth±10 mA±10 mA
AC Current Modulation Frequency Rangei2 kHz to 20 MHz
DC Current Modulation Frequency RangeiDC to 10 MHzDC to 5 MHz
Temperature Modulation Frequency RangeDC to 1 Hz
  • 出荷時に予め設定された動作条件で測定
  • 特定の波長が必要な場合は、当社までお問い合わせください。
  • バルクヘッドにて測定
  • ローレンチアンに基づいて測定。詳細についてはマニュアルをご参照ください。
  • 周波数10 MHzでの典型値
  • 単一周波数モードを維持するためには、同時に電流調整が必要
  • モードホップフリーの範囲において
  • 当社の偏波保持FC/APCファイバーパッチケーブルに接続可能
  • 仕様の帯域幅は、変調回路の3 dB(電気)帯域幅を指します。レーザの応答は、1 MHzを超える周波数で遅いロールオフを持ちます。
Absolute Maximum Ratings
Item #ULN13TKDFB13TK
Absolute Maximum Output Power145 mW
Operating Temperature15 °C to 30 °C15 °C to 35 °C
Storage Temperature-10 °C to 40 °C
General Specifications
Item #ULN13TKDFB13TK
Input Voltage12 V (from DS12 Power Supply)
Input Power20 W (Max)
Dimensions (W x D x H)10.00" x 5.31" x 2.93"
(254.0 mm x 135.0 mm x 74.4 mm)		10.00" x 5.31" x 2.94"
(254.0 mm x 135.0 mm x 74.6 mm)
Weight4.7 lbs (2.1 kg)
Laser Class1M

The plots below represent the relative intensity noise (RIN) and frequency noise for the low-noise, single-frequency laser systems.

Turnkey SFL Frequency Noise Spectral Density
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Example frequency noise data for the ULN13TK and DFB13TK laser systems operated at the factory-set conditions.
Turnkey SFL Relative Intensity Noise
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The typical low-frequency relative intensity noise (RIN) for a ULN13TK and DFB13TK laser system operated at the factory-set conditions.

The plots below represent the typical performance of the ULN13TK ultra-low-noise laser system. Specific performance data is provided on the datasheet shipped with each device; click here for a sample data sheet.

ULN13TK Single Mode Operating Regions
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The typical single mode operating regions for a ULN13TK laser system operated at a Fiber Bragg Grating temperature (TFBG) of 27 °C. Multimode regions have been removed.
ULN13TK Center Wavelength Tuning
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The center wavelength (λc) tuning with changes in the pump current and Fiber Bragg Grating temperature (TFBG). Multimode regions have been removed.
ULN13TK Typical Spectrum
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The typical spectrum for a ULN13TK laser system operated at the factory-set conditions. This measurement was taken using an optical spectrum analyzer with a spectral resolution of 0.02 nm.

The plots below represent the typical performance of the DFB13TK low-noise laser system. Specific performance data is provided on the datasheet shipped with each device; click here for a sample data sheet.

DFB13TK Current vs. Wavelength
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Example output power vs. current data for a DFB13TK laser system operated at factory-set conditions. The DC current set-point is adjustable up to 450 mA, while the AC modulation port can add up to 50 mA of additional current modulation for access to the entire 50 mA to 500 mA mode-hop-free operating current range.
DFB13TK Center Wavelength Tuning
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Example temperature and current tuning for a DFB13TK laser system operated at the factory-set conditions. The DC current set-point is adjustable up to 450 mA, while the AC modulation port can add up to 50 mA of additional current modulation for access to the entire 50 mA to 500 mA mode-hop-free operating current range.
DFB13TK Typical Spectrum
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The typical spectrum for a DFB13TK laser system operated at the factory-set conditions. This measurement was taken using an optical spectrum analyzer with a spectral resolution of 0.02 nm.
ULN15TK Back Panel
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ULN13TK Turnkey ULN Laser Back Panel
ULN15TK Front Panel
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ULN13TK Turnkey ULN Laser Front Panel
Front Panel
Call OutDescription
1Status Indicator LEDs
2Laser Output Port (FC/APC, 2.0 mm Narrow Key, PM Fiber Output)
3Laser Enable Push-Button Switch
4AC Current Modulation Input (SMA Female) 
5DC Current Modulation Input (SMA Female)
6Temperature Control Modulation Input (SMA Female)
Back Panel
Call OutDescription
1RS-485 Communication (DB-9 Male)
2USB Communication (USB Mini-B)
3Remote Interlock Pin (2.5 mm Mono Phono Female)
4Power Switch
5DC Input (M8 Connector for the DS12 Power Supply)

DFB13TK Back Panel
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ターンキー式DFBレーザ装置DFB13TKの背面パネル
DFB13TK Front Panel
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ターンキー式DFBレーザ装置DFB13TKの前面パネル
Front Panel
Call OutDescription
1Status Indicator LEDs
2Laser Output Port (FC/APC, 2.0 mm Narrow Key, PM Fiber Output)
3Laser Enable Push-Button Switch
4AC Current Modulation Input (SMA Female) 
5DC Current Modulation Input (SMA Female)
6Temperature Control Modulation Input (SMA Female)
Back Panel
Call OutDescription
1RS-485 Communication (DB-9 Male)
2USB Communication (USB Mini-B)
3Remote Interlock Pin (2.5 mm Mono Phono Female)
4Power Switch
5DC Input (M8 Connector for the DS12 Power Supply)

ULN13TKのピン配列

USB 2.0での通信

USB Mini-B

アナログ変調入力

SMAメス型

入力電圧: -5 V～5 V
入力インピーダンス: 1 kΩ
AC電流変調周波数領域： 2 kHz～20 MHz*
DC電流変調周波数領域： DC～10 MHz*

*仕様の帯域幅は、変調回路の3 dB帯域幅(電気)を表します。レーザの応答は、1 MHzを超える周波数で遅いロールオフを持ちます。

RS-485による通信

Dサブオス型9ピンコネクタ

Pin Assignment
PinOutput Signal
1RS-485 Half-Duplex T/R+
2RS-485 Half-Duplex T/R-
3Not Connected
4Not Connected
5Ground
6Not Connected
7Ground
8aDo Not Connect
9aDo Not Connect
  • これらのピンは出荷時の設定から変更することはできません。

DFB13TKのピン配列

USB 2.0での通信

USB Mini-B

アナログ変調入力

SMAメス型

入力電圧: -5 V～5 V
入力インピーダンス: 1 kΩ
AC電流変調周波数領域： 2 kHz～20 MHz*
DC電流変調周波数領域： DC～5 MHz*

*仕様の帯域幅は、変調回路の3 dB帯域幅(電気)を表します。レーザの応答は、1 MHzを超える周波数で遅いロールオフを持ちます。

RS-485による通信

Dサブオス型9ピンコネクタDB9 Male

Pin Assignment
PinOutput Signal
1RS-485 Half-Duplex T/R+
2RS-485 Half-Duplex T/R-
3Not Connected
4Not Connected
5Ground
6Not Connected
7Ground
8aDo Not Connect
9aDo Not Connect
  • これらのピンは出荷時の設定から変更することはできません。
DFB13TK Laser System and Accessories
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レーザ装置DFB13TKと付属品

ターンキー式超低ノイズ(ULN)レーザーシステムULN15TKには以下が含まれます。

  • ベンチトップ型超低ノイズレーザ装置
  • FC/APCとSMA出力端子用キャップ
  • ACアダプタDS12
  • 長さ1.83 mのUSB 2.0 Type-A - Mini-BケーブルUSB-AB-72
  • コネクタとバルクヘッド用クリーナFBC250

ターンキー式低ノイズDFBレーザーシステムDFB13TKには以下が含まれます。

  • ベンチトップ型低ノイズDFBレーザ装置
  • FC/APCとSMA出力端子用キャップ
  • ACアダプタDS12
  • 長さ1.83 mのUSB 2.0 Type-A - Mini-BケーブルUSB-AB-72
  • コネクタとバルクヘッド用クリーナFBC250
DFB13TK Laser Stabilization Application
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レーザ安定化の実験セットアップ例

レーザ安定化

ターンキー式低ノイズレーザーシステムULN13TK 、DFB13TKは、並外れた光スペクトル純度を有し、セットアップの必要がほとんどないため到着後すぐにお使いいただける構成になっています。ただし、光学時計や高分解能分光法などの要件の厳しい用途では、技術的なノイズやドリフトをさらに抑制するために、アクティブな電子フィードバックが必要になる場合があります。このターンキー式レーザには複数の高帯域幅アナログ変調ポートがあり、光共振器や原子/分子遷移などの外部の光基準に同期させる際に役立ちます。

右の図では、超低膨張(ULE)ガラススペーサに取り付けられた結晶スーパーミラーで構成されるリファレンスキャビティにレーザDFB13TKをロックするために、PDH(Pound-Drever-Hall)ロック方式を使用する方法の一例を示しています。RF変調入力により、外部の光変調器なしでPDH側波帯を簡単に生成できます。キャビティからの反射信号の復調により、光共振器との共振を維持するためにサーボフィルタで処理できるエラー信号が生成されます。このターンキー式レーザには、高速変動を補正する高帯域幅のDC結合電流変調ポートと、低速ドリフトを補正する広い範囲の低速温度変調ポートがあります。

ECL、DFB、VHG安定化、DBRならびにハイブリッドの単一周波数レーザ(SFL)

ECL Laser Diagram
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図1: ECLは、利得チップの外側に回折格子があります。

多くの用途では、単一周波数動作の調整が必要になります。単一周波数出力を得るための半導体レーザとしては現在、外部共振型(ECL)、分布帰還型(DFB)、体積型ホログラフィック回折格子型(VHG)、分布ブラッグ反射型(DBR)の主に4種類のレーザがあります。どれも回折格子を使用したフィードバックによって単一周波数を出力します。外部共振型(ECL)ではさらにファイバーブラッググレーティング(FBG)を組み合わせたハイブリッド製品がございます。しかしそれぞれ回折格子のフィードバック構造が異なるので、出力や帯域幅、ならびにサイドモード抑圧比(SMSR)などの性能が異なります。下記では、単一周波数半導体レーザの主な違いについて述べています。

外部共振型レーザ
外部共振型レーザ(ECL)は、その構造により多くの標準的な自由空間半導体レーザに対応します。これにより、ECLは内部の半導体レーザ利得素子に応じて様々な波長で使用できます。半導体レーザの出力光はレンズによってコリメートされ、回折格子に入射されます(図1参照)。回折格子はフィードバック(反射)を生じさせ、安定した出力波長を選択するために用いられます。適切な光学設計により外部共振器が単一縦モードのレーザ光のみを選択するため、単一周波数で高いサイドモード抑圧比(SMSR > 45 dB)のレーザが出力されます。

ECLのメリットの1つに比較的長い共振器長が超狭線幅(< 1 MHz)をもたらすことがあります。また、様々な半導体レーザを組み込むことができるので、青色ならびに赤色波長において狭線幅の光を放出できる数少ない方式の1つとなっております。広いチューニングレンジ(100 nm以上)を得ることができますが、ECLの機械設計、ならびに半導体レーザの反射防止(AR)コーティングの質によってモードホップする傾向があります。

DBR Laser Diagram
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図2: DFBレーザにはアクティブゲイン媒体の長さに沿って、ブラッグ反射鏡が形成されています。

分布帰還型レーザ
分布帰還型(DFB)レーザ(近赤外および中赤外でご提供可能)は半導体レーザ構造内に回折格子が組み込まれているレーザとなっております(図2参照)。アクティブ領域と密結合する波形の周期構造がブラッグ反射鏡として働き、単一縦型のレーザ光モードを選択します。アクティブ領域がブラッグ周波数近くで十分な利得を得られれば、端面反射鏡は必要なく、代わりにブラッグ反射鏡が全ての光フィードバックならびにモード選択に用いられることになります。この「内蔵型」の光選択によってDFBレーザは、幅広い温度ならびに電流範囲で単一周波数動作を得ることができるのです。DFBレーザにはモード選択の補助や歩留り向上のためによく位相シフト部分がレーザ構造内に用いられています。

DFBのレーザ波長は、ブラッグ波長とほぼ等しくなっております。

DBR Equation

ここで、λは波長、neffは有効屈折率、Λは回折格子の周期です。レーザ波長は、有効屈折率を変えることによってチューニングができます。有効屈折率の変化はDFBレーザの温度ならびに駆動電流のチューニングによって得られます。

DFBレーザは、850 nmでは約2 nm、1550 nmでは約4 nm、中赤外域(4.00～11.00 µm)では少なくとも1 cm-1の比較的狭いチューニングレンジとなります。しかし、このチューニングレンジにわたり単一周波数動作が得られています。つまりこれがモードホップ無しの連続したチューニングレンジであることを意味します。この特長により、DFBは光ファイバ通信やセンサなど、様々な用途で広く使用されています。DFBの共振器長は比較的短いため、線幅の典型値は1 MHz～10 MHzの範囲内となります。また、回折格子の構造とアクティブ領域が同じ領域にあるため、DFBの最大光出力は、ECLやDBRレーザに比べて低くなっております。

DBR Laser Diagram
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図3: :VHGレーザの体積型ホログラフィック回折格子は、アクティブゲイン媒体の外側にあります。

体積型ホログラフィック回折格子型安定化レーザ
体積型ホログラフィック回折格子型(VHG)安定化レーザもブラッグ反射鏡を使用しますが、この場合は、透過型回折格子は半導体レーザ出力の前に置かれます(図3参照)。この回折格子は半導体レーザの一部ではないため、半導体レーザからは熱的に分離することが可能で、デバイスの波長安定性が向上します。回折格子は、通常は複数種類の屈折率の光学材料(通常はガラス)を周期的に積層する構成です。ブラッグの条件を満たす波長の光だけが反射してレーザ共振器に戻り、それにより非常に高い波長安定性を有するレーザになります。VHG安定化レーザは、高パワーにおいて、DFBレーザと同様の線幅で出力可能で、広い範囲の電流および温度にわたって波長がロックされます。

DBR Laser Diagram
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図4: DBRレーザのブラッグ反射鏡はアクティブゲイン媒体の外側にあります。

分布反射型レーザ
分布反射型(DBR)レーザは、DFBレーザと同様、回折格子が内部に組み込まれています。しかしDFBレーザの回折格子はアクティブ(利得)領域に沿っているのに対し、DBRレーザの回折格子は、アクティブ領域の外側に位置しています(図4参照)。一般的にDBRレーザは典型的なDFBレーザにはない様々な領域を組み込むことが可能なので制御範囲とチューニングレンジがより広くなります。例えばマルチ電極DBRレーザには位相制御領域があり、回折格子周期や半導体レーザ駆動電流制御とは独立して、位相のみを制御することが可能です。この制御を共に使用することによってDBRレーザは幅広いチューニングレンジで単一周波数動作が可能となります。例えば高性能なサンプルグレーティングDBRレーザのチューニングレンジは最大30～40 nmになりえます。DFBレーザと異なりモードホップフリーではないため、入射ならびに温度を維持できるよう慎重な制御が必要です。

制御構造が複雑なマルチ電極DBRレーザに対し、構造をよりシンプルにした単電極のみで設計されたDBRレーザもあります。単電極DBRレーザには、回折格子ならびに位相制御の複雑構造はありませんが、チューニングレンジはマルチ電極に比べて狭くなります。チューニングレンジはDFBレーザと同程度になり、駆動電流や温度によってモードホップも生じます。モードホップのデメリットはありますが、回折格子がデバイスの長さと同じでなければいけない制限はないため、DFBレーザと比べて光出力が大きいなどのメリットもあります。DBRならびにDFBのレーザの線幅は同程度です。当社では現在単電極DBRレーザのみをご提供しております。

超低ノイズハイブリッドレーザ
当社の超低ノイズ(ULN)ハイブリッドレーザは、SAF利得チップが通常より長さのあるファイバーブラッググレーティング(FBG)に結合されています。こちらのレーザは外部共振型(ECL)に似たレーザ共振器をファイバの長さ方向に沿って作るよう設計されています。この共振器によりULNシリーズハイブリッドレーザの線幅は約100 Hzと非常に狭く、また相対強度ノイズも-165 dBc/Hz(典型値)と低くなります。ファイバーブラッググレーティング(FBG)の熱的分離を保つ構造を取り、そこで利得媒質から放出される光を部分的に反射させます。格子周期はFBGに熱(その結果かかる熱応力)を加えることで変動させることができます。利得媒質とFBGを独立に温度調整できる構成から、温利得媒質の温度を安定させながら、独立してレーザ出力波長を温度でチューニングします。レーザの構成が優れた低ノイズ性能を発揮するため、レーザ本体がノイズの制限要因になることはないでしょう。レーザの環境をモニタし、振動や音響振動などノイズに寄与する要因を制限し、レーザを低ノイズ電流源で駆動して使用することが重要です。

Hybrid Laser Diagram
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図5: 当社のハイブリッドレーザは、ファイバーブラッググレーティング(FBG)が利得媒質に結合しています。

結論
ECL、DFB、VHG、DBRならびにハイブリッドレーザは、設計されたチューニングレンジで単一周波数を発振します。ECLは、DFBやDBRレーザよりも幅広い波長の選択が可能となります。モードホップする傾向がありますが、狭い線幅(< 1 MHz)をもたらします。適切に設計された機器では、ECLによって超広帯域幅(100 nm以上)をもたらすことも可能です。

DFBレーザは最も安定した単一周波数レーザです。DFBのレーザーチューニングレンジ(5 nm以下)内ではモードホップフリーの性能を発揮するため、単一周波数レーザとして最もご要望の多いレーザです。DFBレーザ特有の連続グレーティングフィードバック構造のため、光出力は最も低くなっております。

VHGレーザは、広い範囲の温度および電流にわたって、波長性能が安定しているため、DFBレーザの典型値よりも高いパワーが可能です。この安定性によりOEM用途(組み込み用途)での使用にも適しています。

単電極DBRレーザもDFBレーザ(チューニングレンジ5 nm以下)に似た線幅とチューニングレンジです。出力が大きくできる一方で、単電極DBRレーザはチューニング曲線で周期的なモードホップを発生します。

ハイブリッドレーザでは、けた外れの狭線幅と、ノイズが非常に低い信号を得ることができます。この利点を利用するためには、振動ならびに音響振動など不要なノイズ源からレーザを隔離し、低ノイズ電流源で駆動することが必要です。


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Narrow-Linewidth Ultra-Low-Noise Laser System

ULN Single Mode Operating RegionsClick to Enlarge
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This graph shows the typical single mode operating regions for a ULN13TK laser system operated at a fiber Bragg grating temperature (TFBG) of 30 °C. Multimode regions have been removed.
  • 150 Hz Typical Lorentzian Linewidth
  • -160 dBc/Hz Typical Relative Intensity Noise (RIN)
  • 70 dB Typical Side-Mode Suppression Ratio (SMSR)
  • 120 mW Typical Output Power

Thorlabs' ULN13TK Turnkey, Ultra-Low-Noise (ULN) Laser System is a ready-to-use laser system that integrates a patented fiber Bragg grating (FBG) based design, with a low-noise driver and temperature stabilization inside of a benchtop housing. The temperature of the laser case is stabilized through a third temperature stabilization circuit to provide long-term power and wavelength stability when the system is used in standard laboratory environments. See the blue info icon (info icon) in the table below for typical performance specifications. Specific wavelengths within the center wavelength range are available upon request.

The ULN13TK laser system provides exceptionally narrow Lorentzian linewidth (typ. 150 Hz) and the lowest available RIN (typ. -160 dBc/Hz) for applications that require demanding noise performance. The ULN design is based on a hybrid external-cavity semiconductor laser employing a fiber Bragg grating (FBG) for feedback to the laser cavity. As a result, the mode-hop-free single-frequency regions of the ULN are not continuous as the laser current is adjusted. Each mode-hop-free single-frequency region is typically limited to 20 mA to 50 mA of drive current (see the figure to the right). The ULN wavelength can be adjusted via both current adjustment of the chip and temperature adjustment of the FBG. In order to maintain single-frequency operation as the temperature is tuned over a broad range, the laser current needs to be adjusted simultaneously.

The system comes equipped with two analog current modulation ports (AC and DC coupled) and an analog temperature modulation port, which can be used to lock the laser frequency to optical cavities or a reference using servo electronics in order to build stable laser systems. Remote operation is possible by connecting the laser to a PC and using a command line interface.

The optical output of this laser is fiber-coupled via an FC/APC bulkhead (2.0 mm narrow key) output connector. For best performance, we recommend connecting our PM FC/APC fiber patch cables that contain PM1300-XP fiber. Each laser is shipped with a DS12 power supply; see the Shipping List tab for a complete list of items included with the device.

Specific wavelengths within the center wavelength range are available upon request. Please contact Tech Sales for more information.

Item #a Info Center Wavelength Output
Powerb		 Linewidthc Relative Intensity
Noise (RIN)d		 Side-Mode Suppression
Ratio (SMSR)		 Mode-Hop-Free
Single-Frequency Region		 Temperature
Tuning Range
ULN13TK info 1310 nm ± 15 nm >90 mW 150 Hz Typical,
300 Hz Max		 -160 dBc/Hz >60 dB (Typ. 70 dB) Discontinuouse 0.32 nmf
  • All specs are taken at factory preset operation conditions and will vary from device to device. Device-specific information is specified on the serial-number-specific data sheet.
  • Measured at the Bulkhead
  • Measured based on the Lorentzian definition. Please refer to the ULN15PC laser manual for details.
  • Represents the Typical Value at 10 MHz Frequency
  • Each Mode-Hop-Free Region is 20 mA to 50 mA Wide
  • Requires Simultaneous Current Tuning to Remain in Single-Frequency Mode
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
Choose ItemULN13TK Support Documentation
ULN13TKNEW!Turnkey Ultra-Low-Noise Laser System, 1310 nm, 120 mW, PM Fiber, FC/APC
￥1,978,965
7-10 Days
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低ノイズDFBレーザーシステム

DFB15TK Center Wavelength Tuning
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レーザーシステムDFB13TK を工場出荷時の設定条件で動作させた場合の温度と電流による波長チューニング例
  • 100 kHzローレンツ線幅(典型値)
  • 相対強度ノイズ(RIN): -150 dBc/Hz(典型値)
  • 連続モードホップフリーの単一周波数動作
  • 温度による波長調整範囲: 1.6 nm

ターンキー式低ノイズのDFBレーザーシステムDFB13TKは、1310 nmDFBレーザと低ノイズドライバがベンチトップ型筐体に内蔵されたすぐにお使いいただけるレーザー装置です。典型的な性能仕様については下の表の青いInfoアイコン(info icon)をご覧ください。各DFBレーザーシステムにはシリアル番号が付いており、個別のデータシートとともに発送いたします。サンプルデータシートについてはこちらをご覧ください。データシートは、下の型番横の赤いアイコン()をクリックし、「Download Serial Item Data」下にお持ちの製品のシリアル番号を入力するとダウンロードも可能です。

DFBシステムの設計は、100 kHzのローレンツ狭線幅と-150 dBc/Hzの典型的な相対強度ノイズ(典型値)を維持しながら、モードホップのない広い単一周波数動作領域(50 mA～500 mA)を可能にしています。波長チューニングは、電流またはレーザーチップの温度を調整することで可能で、典型的な温度による波長チューニングレンジは最大1.6 nm(チップ温度を20℃調整した場合)です。DFB13TKは温度を調整しても、電流を同時に調整する必要なく単一周波数モードを維持します。

システムには、2つのアナログ電流変調ポート(ACおよびDC結合)とアナログ温度変調ポートが付いており、安定したレーザーシステムを構築するために、サーボエレクトロニクス使用してレーザ周波数を光共振器や参照光にロックするのに使用できます。レーザをPC(付属しません)に接続し、コマンドラインインターフェイスを使用することで、リモート操作も可能です。

このレーザは、FC/APCバルクヘッド(2.0 mmナローキー)出力コネクタ付きのファイバ出力型です。最良の性能を得るために、ファイバPM1300-XPを内蔵した偏波保持FC/APCファイバーパッチケーブルのご使用をお勧めいたします。各レーザには 電源DS12が付属しています。デバイスに含まれる製品のリストについては、「発送品リスト」タブをご覧ください。

Item #InfoCenter WavelengthOutput
Powera		LinewidthbRelative Intensity
Noise (RIN)c		Side Mode Suppression
Ratio (SMSR)		Mode-Hop-Free
Single-Frequency Region		Temperature
Tuning Range
DFB13TKinfo1310 nm ± 5 nm≥100 mW100 kHz Typical,
200 kHz Max		-150 dBc/Hz> 35 dB (Typ. 50 dB)Continuousd1.6 nme
  • 出荷時に予め設定された動作条件で測定
  • ローレンチアンに基づいて測定。詳細についてはマニュアルをご参照ください。
  • 周波数10 MHzでの典型値
  • 動作電流範囲50 mA～500 mAにわたり
  • モードホップフリー、単一周波数動作
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
DFB13TK Support Documentation
DFB13TKCustomer Inspired! ターンキー式低ノイズレーザーシステム、1310 nm、100 mW、PMファイバ、FC/APC
￥1,026,130
Lead Time
Additional 単一周波数レーザー
  • 1310 nm低ノイズ、狭線幅単一周波数レーザ

  • DFBレーザ光源、温度制御付き

  • 1.533 µm 周波数ロックレーザ

  • 1550 nm低ノイズ、狭線幅単一周波数レーザ

  • ターンキー式MIRレーザーシステム

  • DBR単一周波数レーザバタフライパッケージ

  • DFB単一周波数レーザ、ピグテール付き、TO-Can型

  • VHG単一周波数レーザ
    バタフライパッケージ

  • VHG単一周波数レーザTO-Can型パッケージ

  • VHG単一周波数レーザSMピグテール付き

  • 単一周波数超低ノイズレーザ拡張型バタフライパッケージ

  • ECL単一周波数レーザバタフライパッケージ

  • DFB単一周波数レーザ、バタフライパッケージ

  • DFB QCL＆ICLレーザ高熱負荷(HHL)パッケージ

  • DFB量子カスケードレーザ、2タブCマウント型

  • DFB量子カスケードレーザ、OEM用Dマウント型

  • 単一周波数レーザのチュートリアル