ファブリ・ペロー（FP）レーザーは、ファブリ・ペロー干渉計とも呼ばれ、通信、天文学、その他様々な分野で広く利用されている汎用性の高いレーザー技術です。主な用途は、最大20キロメートルの距離における低データレートの短距離伝送です。FPレーザーは、DFB（分布帰還型）レーザーのより高度な代替手段として機能します。
FPレーザーとDFBレーザーの主な違い
DFBレーザーとファブリペローレーザーの根本的な違いは、スペクトル幅にあります。ファブリペローレーザーはスペクトル幅が広く、マルチ縦モードレーザーとして動作します。一方、DFBレーザーはスペクトル幅が狭く、シングル縦モードレーザーとして動作します。
FPレーザーの仕組み
FPレーザーは最も基本的なタイプの半導体レーザーで、中央の活性領域と両側の2つの平行なミラーで構成されています。この構成はファブリ・ペロー共振器を形成し、ミラーは活性媒体を介して光を往復反射することで光を増幅します。
レーザーは2枚の鏡と、その間にある活性媒質から構成されます。鏡は正のフィードバック機構を備え、刺激された光子を活性媒質に戻し、より多くの光子を刺激することで光を増幅します。このフィードバック機構は、レーザー動作の持続に不可欠です。
FPレーザーの周波数は、レーザー両端のミラー間隔によって制御されます。これにより、レーザーは共振器長とミラー間隔によって決定される特定の周波数で発振することができます。この間隔を調整すると、モードホッピング（レーザーが異なる発振モード間を遷移する現象）が発生し、出力波長とスペクトル特性に影響を与えます。
共振器ダイナミクス
2枚の鏡は長さLの共振器を形成します。ランダム波は、一方の鏡（m1）からもう一方の鏡（m2）へと伝わる際に、m2で反射されます。この波は180度の位相シフトと位相ブレークを起こします。
安定波がFPレーザーの共振器を通過すると、180度の位相シフトを受け、伝播を続けます。この波は、ミラーm1における位相シフトと同じ位相シフトで伝播を続けます。言い換えれば、安定波は定在波と呼ばれる安定したパターンを生成します。
波長は、ランダム波と安定波の主な違いです。共振器は特定の波長の波、つまり定在波パターンを形成する波のみを励起できます。これらの特定の波長は、共振器の寸法と特性によって決まります。縦モードとは、共振器の物理的な長さと境界条件によって波長が決まるモードです。共振器は、キャビティ内で定在波パターンを形成する限り、このような波を無限に励起できます。これらのモードはそれぞれ特定の共振周波数に対応し、レーザーの全体的なスペクトル出力に寄与します。
ゲインとフィードバック機構
ファブリペローレーザーの活性媒質は、狭い波長範囲でのみ利得を提供します。レーザー光は共振器と活性媒質の相互作用によって生成されるため、利得曲線内のごく一部の共振波長のみが放射されます。これは、利得媒質が、その利得プロファイルによって決まる限られたスペクトル範囲でのみ光を増幅するためです。
さらに、光生成は、利得が共振器内の損失を上回った場合にのみ開始されます。利得曲線内に収まり、損失曲線によって抑制されない共振波長のみが最終的に増幅されます。FPレーザーは、共振器の鏡面反射の連続性により集中フィードバックを生成し、その結果、多数の縦モードが生じ、最終的に比較的広いスペクトル幅が得られます。この広いスペクトル出力は、共振器のフィードバック機構によってサポートされる複数の波長によって実現されます。
このレーザーは高出力を生成できますが、通常、動作電流が高いとマルチモードになります。これがFPレーザーの仕組みです。
インフェニックスについて
Inphenixは、米国に拠点を置く光源製造会社であり、スウェプトソースレーザー、ファブリペローレーザー、ゲインチップ、分布帰還型レーザー、 VCSELなどの幅広い光学デバイスを専門としています。Inphenixの製品は最先端でありながら手頃な価格で、幅広いデバイスと互換性があります。
