JPH02257026A - レーザ周波数安定度測定装置 - Google Patents
レーザ周波数安定度測定装置Info
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- JPH02257026A JPH02257026A JP8006289A JP8006289A JPH02257026A JP H02257026 A JPH02257026 A JP H02257026A JP 8006289 A JP8006289 A JP 8006289A JP 8006289 A JP8006289 A JP 8006289A JP H02257026 A JPH02257026 A JP H02257026A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、レーザの周波数安定度を簡便に測定する装置
の実現に関する。
の実現に関する。
〈従来の技術〉
従来、レーザ光の周波数安定度を測定する場合に、次の
ような方法が一般に行なわれている。
ような方法が一般に行なわれている。
（１）安定な基準レーザと合波してビート周波数を求め
、その安定度から評価する。
、その安定度から評価する。
（２）同一のレーザを２台作り、その２台のレーザ出力
のビー１へ周波数から相対的な安定度を求める。
のビー１へ周波数から相対的な安定度を求める。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、（１）の場合には基準レーザがら離れた
周波数のレーザの安定度は測定できず、（２）の場合に
は２台作るのか大変で、また相対的な安定度しか分らな
いことが問題である。
周波数のレーザの安定度は測定できず、（２）の場合に
は２台作るのか大変で、また相対的な安定度しか分らな
いことが問題である。
本発明はとのような問題点を解決するなめに成されたも
ので、任意のレーザ光の周波数安定度を簡便に測定する
装置を実現することをも目的とする。
ので、任意のレーザ光の周波数安定度を簡便に測定する
装置を実現することをも目的とする。
く課題を解決するだめの手段〉
本発明に係るレーザ周波数安定度側′定装置はファブリ
・ペロー・エタロンの透過波長を基準波長光源の出力光
の波長に制御し、前記ファブリ・ペロー・エタロンの透
過波長の１つに半導体レーザの出力波長を制御し、前記
半導体レーザの電流または温度を掃引入力として出力波
長がステップ的に可変となるように構成した可変波長光
源と、この可変波長光源の出力光と被測定光とを合波す
る合波手段と、この合波手段の出力光からと−１〜信号
を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号のビー
１−周波数を測定する周波数カウンタと、この周波数カ
ウンタの出力から安定度を演算する演算制御手段とを備
え、演算制御手段か可変波長光源の出力波長を被測定光
の波長と最も近くなるまでステップ掃引するように構成
したことを特徴とする。
・ペロー・エタロンの透過波長を基準波長光源の出力光
の波長に制御し、前記ファブリ・ペロー・エタロンの透
過波長の１つに半導体レーザの出力波長を制御し、前記
半導体レーザの電流または温度を掃引入力として出力波
長がステップ的に可変となるように構成した可変波長光
源と、この可変波長光源の出力光と被測定光とを合波す
る合波手段と、この合波手段の出力光からと−１〜信号
を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号のビー
１−周波数を測定する周波数カウンタと、この周波数カ
ウンタの出力から安定度を演算する演算制御手段とを備
え、演算制御手段か可変波長光源の出力波長を被測定光
の波長と最も近くなるまでステップ掃引するように構成
したことを特徴とする。
く作用〉
演算制御手段が可変波長光源の出力波長を被測定光の波
長と最も近くなるまで掃引し、被測定光の周波数安定度
を可変波長光源の出力光を基準として測定することがで
きる。
長と最も近くなるまで掃引し、被測定光の周波数安定度
を可変波長光源の出力光を基準として測定することがで
きる。
〈実施例〉
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明に係るレーザ周波数安定爪測定装置の一
実施例を示す構成ブロック図である。１ｍｌにおいて、
２１は被測定レーザ光を光ファイバに導入する光学系、
２０は後述の可変周波数光源、２２は光学系２１の出力
光と可変周波数光源２０の出力光とを光ファイバを介し
て入射し合波する光カプラ、２３は光カプラ２２の合波
出力光を入射する光検出器、２４は光検出器２３の電気
信号出力を増幅する増幅器、２５は増幅器２／１の出力
のビート周波数を測定する周波数カウンタ、２６はマイ
クロプロセッサ等から構成され、用変周波数光源２０の
出力周波数を掃引するとともに、周波数カウンタ２５の
出力から安定度を演算する演算制御装置である。可変周
波数光源２０において１は例えばＣｓやＲｂ等の原子吸
収線に半導体レーザの波長を制御する等により波長を非
常に安定にしな基準波長光源、２はこの基準波長光源１
の出力光を入射する第１の偏光ビームスプリッタ、４は
この偏光ビームスプリッタ２の出力光を入射するファブ
リ・ペロー・エタロン、５はこのファブリ・ペロー・エ
タロン４の出力光を入射する第２の偏光ビームスプリッ
タ、６はこの偏光ビームスプリッタ５の透過光を入射す
るフォトタイオド等の受光素子、７はこの受光素子６の
電気出力を入力するロックインアンプ等で構成される制
御回路、９は制御回路７の出力を入力してファブリ・ペ
ロー・エタロン４を駆動するＰＺＴ等の圧電素子、１０
は半導体レーザ、１１はこの半導体レーザ１０の出力光
を平行にするレンズ、１３はこのレンズ１１の出力光を
ビームスプリッタ１２偏光ビームスプリツタ２．ファブ
リ・ペロー・エタロン４および偏光ビームスプリッタ５
を介して入射するフォトタイオド等の受光Ａ子、１４は
この受光素子１３の電気出力を入力しその出力で半導体
レーザ１０の注入電流を制御するロックインアンプ等で
構成される制御回路である。基準波長光源１としては、
例えは同一出願人による特願昭（ｉｌ−１１８９４号に
記載の装置等を用いることができる。
実施例を示す構成ブロック図である。１ｍｌにおいて、
２１は被測定レーザ光を光ファイバに導入する光学系、
２０は後述の可変周波数光源、２２は光学系２１の出力
光と可変周波数光源２０の出力光とを光ファイバを介し
て入射し合波する光カプラ、２３は光カプラ２２の合波
出力光を入射する光検出器、２４は光検出器２３の電気
信号出力を増幅する増幅器、２５は増幅器２／１の出力
のビート周波数を測定する周波数カウンタ、２６はマイ
クロプロセッサ等から構成され、用変周波数光源２０の
出力周波数を掃引するとともに、周波数カウンタ２５の
出力から安定度を演算する演算制御装置である。可変周
波数光源２０において１は例えばＣｓやＲｂ等の原子吸
収線に半導体レーザの波長を制御する等により波長を非
常に安定にしな基準波長光源、２はこの基準波長光源１
の出力光を入射する第１の偏光ビームスプリッタ、４は
この偏光ビームスプリッタ２の出力光を入射するファブ
リ・ペロー・エタロン、５はこのファブリ・ペロー・エ
タロン４の出力光を入射する第２の偏光ビームスプリッ
タ、６はこの偏光ビームスプリッタ５の透過光を入射す
るフォトタイオド等の受光素子、７はこの受光素子６の
電気出力を入力するロックインアンプ等で構成される制
御回路、９は制御回路７の出力を入力してファブリ・ペ
ロー・エタロン４を駆動するＰＺＴ等の圧電素子、１０
は半導体レーザ、１１はこの半導体レーザ１０の出力光
を平行にするレンズ、１３はこのレンズ１１の出力光を
ビームスプリッタ１２偏光ビームスプリツタ２．ファブ
リ・ペロー・エタロン４および偏光ビームスプリッタ５
を介して入射するフォトタイオド等の受光Ａ子、１４は
この受光素子１３の電気出力を入力しその出力で半導体
レーザ１０の注入電流を制御するロックインアンプ等で
構成される制御回路である。基準波長光源１としては、
例えは同一出願人による特願昭（ｉｌ−１１８９４号に
記載の装置等を用いることができる。
上記のような構成の装置の動作を第２図の周波数スペク
１〜ル図を用いて次に説明する。周波数１゛χの被測定
レーザ光は光学系２１および光ファイバを介して光カプ
ラ２２の一方の入力ボートに入射する。また可変波長光
源２０の周波数ｆＳの出力光は光ファイバを介して光カ
プラ２２の他方の入カポ−１−に入射する。光カプラ２
２で合波された光か光検出器２３に入射し、２つのレー
ザ光の周波数差（ビート周波数）ｆχ−ｆｓが検出され
る。光検出器２３からのビート信号は増幅器２４で増幅
されて周波数カウンタ２５でその周波数ｆｂか測定され
る。制御演算装置２６はこの周波数ｆｂの変動からアラ
ン分散等の安定度を演算する。
１〜ル図を用いて次に説明する。周波数１゛χの被測定
レーザ光は光学系２１および光ファイバを介して光カプ
ラ２２の一方の入力ボートに入射する。また可変波長光
源２０の周波数ｆＳの出力光は光ファイバを介して光カ
プラ２２の他方の入カポ−１−に入射する。光カプラ２
２で合波された光か光検出器２３に入射し、２つのレー
ザ光の周波数差（ビート周波数）ｆχ−ｆｓが検出され
る。光検出器２３からのビート信号は増幅器２４で増幅
されて周波数カウンタ２５でその周波数ｆｂか測定され
る。制御演算装置２６はこの周波数ｆｂの変動からアラ
ン分散等の安定度を演算する。
可変周波数光源２０において、基準波長光源１の出力光
は偏光ビームスプリッタ２を介してファブリ・ペロー・
エタロン４に入射する。ファブリ・ペロー・エタロン４
は制御口ＩＩ！８７の出力に重畳する変調信号により共
振器長を周期的に変化されるのて、その透過光強度が変
調を受ける。偏光ビムスプリッタ５を介して透過光を受
光素子６で検出し、制御回路′７において同期検波し、
圧電素子９の印加電圧に帰還し、ファブリ・ペロー・エ
タロン４の透過波長のうちいずれか一つのピークを基準
波長光源１の発振波長に制御する（第２図（Ａ）（Ｉ−
３））。半導体レーザ１０の出力光はレンズ１１によっ
て平行光となりビームスプリッタ１２を透過後、偏光ビ
ームスプリッタ２で反射されて基準波長光と同一の光路
に入り、ファブリ・ペロー・エタロン４に入射して基準
波長光と同様に変調を受り、その透過光か偏光ビームス
プリッタ５で反射して基準波長光から分離され、受光素
子１３に入射する。基準波長光源１の出力光と半導体レ
ーザ１０の出力光の偏光方向か互いに垂直となるように
し、前者を透過し後者を反射するように偏光ビームスプ
リッタ２，５を設置することにより、両光の合成１分離
か可能となる。受光素子１３の出力は制御回路１４で同
期検波されな後半導体レーザ１０の注入電流に帰還され
、半導体レーザ１０の発振波長をファブリ・ペロー・エ
タロン４の透過波長の一つに制御する（第２図（Ｃ）の
イ）６ビームスプリツタ１２により半導体レサ１０の出
力光の一部が反射され、レンズ１５で集光されて光ファ
イバに出力される。
は偏光ビームスプリッタ２を介してファブリ・ペロー・
エタロン４に入射する。ファブリ・ペロー・エタロン４
は制御口ＩＩ！８７の出力に重畳する変調信号により共
振器長を周期的に変化されるのて、その透過光強度が変
調を受ける。偏光ビムスプリッタ５を介して透過光を受
光素子６で検出し、制御回路′７において同期検波し、
圧電素子９の印加電圧に帰還し、ファブリ・ペロー・エ
タロン４の透過波長のうちいずれか一つのピークを基準
波長光源１の発振波長に制御する（第２図（Ａ）（Ｉ−
３））。半導体レーザ１０の出力光はレンズ１１によっ
て平行光となりビームスプリッタ１２を透過後、偏光ビ
ームスプリッタ２で反射されて基準波長光と同一の光路
に入り、ファブリ・ペロー・エタロン４に入射して基準
波長光と同様に変調を受り、その透過光か偏光ビームス
プリッタ５で反射して基準波長光から分離され、受光素
子１３に入射する。基準波長光源１の出力光と半導体レ
ーザ１０の出力光の偏光方向か互いに垂直となるように
し、前者を透過し後者を反射するように偏光ビームスプ
リッタ２，５を設置することにより、両光の合成１分離
か可能となる。受光素子１３の出力は制御回路１４で同
期検波されな後半導体レーザ１０の注入電流に帰還され
、半導体レーザ１０の発振波長をファブリ・ペロー・エ
タロン４の透過波長の一つに制御する（第２図（Ｃ）の
イ）６ビームスプリツタ１２により半導体レサ１０の出
力光の一部が反射され、レンズ１５で集光されて光ファ
イバに出力される。
この状態で演算制御手段２６からの掃引信号て、制御回
路１４が半導体レーザ１０の注入電流を変えてゆくと、
半導体レーザ１０の波長を制御する制御ループが働いて
いるうちは注入電流による波長変化を電流に負帰還して
修正動作を行うので、波長は一定であるが、制御ループ
か飽和してルプが切れるとファブリ・ペロー・エタロン
４の次の透過波長ピークに波長がジャンプする。この動
作を繰返すことにより、波長をステップ状に変化させる
ことかできる。
路１４が半導体レーザ１０の注入電流を変えてゆくと、
半導体レーザ１０の波長を制御する制御ループが働いて
いるうちは注入電流による波長変化を電流に負帰還して
修正動作を行うので、波長は一定であるが、制御ループ
か飽和してルプが切れるとファブリ・ペロー・エタロン
４の次の透過波長ピークに波長がジャンプする。この動
作を繰返すことにより、波長をステップ状に変化させる
ことかできる。
制御演算装置２６の掃引出力により、可変波長光源２０
の出力周波数ｆｓが被測定レーザ光の周波数ｆχの近傍
まで来ると、ビート周波数ｆｂが光検出器２３で検出さ
れ、このとき演算制御手段２６が掃引を停止する。その
結果、半導体レーザ１０の出力周波数はファブリ・ペロ
ー・エタロンの最も近い共振ピークにロックされる（第
２図（Ｃ）の口および゛（Ｄ））。この状態でビー１−
周波数ｆｂ＝ｆχ−ｆχの変動から被測定レーザ光の周
波数変動を推定する。ここでは可変波長光源２０の安定
度を基準とする安定度を測定しているが、可変波長光源
２０の出力光の各ステップの波長はファブリ・ペロー・
エタロン４の透過波長ピクに対応し、ピーク間隔はファ
ブリ・ペロエタロン４のＦＳＲ（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃ
ｔｒｕｍＲａｎｇｅ）によって決まり、また、Ｒｂ等の
標準物質の吸収線を基準にしているので、精度が非常に
秀れている。
の出力周波数ｆｓが被測定レーザ光の周波数ｆχの近傍
まで来ると、ビート周波数ｆｂが光検出器２３で検出さ
れ、このとき演算制御手段２６が掃引を停止する。その
結果、半導体レーザ１０の出力周波数はファブリ・ペロ
ー・エタロンの最も近い共振ピークにロックされる（第
２図（Ｃ）の口および゛（Ｄ））。この状態でビー１−
周波数ｆｂ＝ｆχ−ｆχの変動から被測定レーザ光の周
波数変動を推定する。ここでは可変波長光源２０の安定
度を基準とする安定度を測定しているが、可変波長光源
２０の出力光の各ステップの波長はファブリ・ペロー・
エタロン４の透過波長ピクに対応し、ピーク間隔はファ
ブリ・ペロエタロン４のＦＳＲ（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃ
ｔｒｕｍＲａｎｇｅ）によって決まり、また、Ｒｂ等の
標準物質の吸収線を基準にしているので、精度が非常に
秀れている。
上記の構成において、ファブリ・ペロー・エタロン４の
Ｆ Ｓ １％を例えば２ Ｇ Ｈｚとすれは、ビト周波
数ｆｂは最大１． Ｇ Ｈｚとなるので、増幅器２４、
カウンタ２５等はその範囲の周波数帯域があれはよい。
Ｆ Ｓ １％を例えば２ Ｇ Ｈｚとすれは、ビト周波
数ｆｂは最大１． Ｇ Ｈｚとなるので、増幅器２４、
カウンタ２５等はその範囲の周波数帯域があれはよい。
このような構成のレーザ周波数安定度測定装置によれは
、可変周波数光源かステップ状に安定化できる光源なの
で、安定度か良い。実験では１０−ｇ桿度の周波数安定
度まで測定できる。
、可変周波数光源かステップ状に安定化できる光源なの
で、安定度か良い。実験では１０−ｇ桿度の周波数安定
度まで測定できる。
またファブリ・ペロー・エラ１コンを仲介しているので
、半導体レーザ１０の可変範囲であれは、基準レーザ１
と異なる任意の波長の被測定レーザ光を測定できる。
、半導体レーザ１０の可変範囲であれは、基準レーザ１
と異なる任意の波長の被測定レーザ光を測定できる。
なお上記の実施例では被測定レーザ光と可変周波数光源
光を光ファイバやファイバカプラを用いて合波している
が、光ファイバを用いずに、ビムスプリツタや偏光板で
合波してもよい。
光を光ファイバやファイバカプラを用いて合波している
が、光ファイバを用いずに、ビムスプリツタや偏光板で
合波してもよい。
また第１図のファブリ・ペロー・エタロン４のミラーは
通常の平行ミラーでもよいが、互いの焦点が他方の鏡面
」二に来るように設置された２枚の凹面鏡を用いれば、
小形化することかてきる。また凹面鏡と対向して平面鏡
を配置してもよい。
通常の平行ミラーでもよいが、互いの焦点が他方の鏡面
」二に来るように設置された２枚の凹面鏡を用いれば、
小形化することかてきる。また凹面鏡と対向して平面鏡
を配置してもよい。
また光検出器２３のビート信号をスペク１〜ルアナライ
ザに入力ずれは、スペク１−ル幅を測定することもでき
る。
ザに入力ずれは、スペク１−ル幅を測定することもでき
る。
また半導体レーザ１０のレーザ温度を人力として発振波
長をステップ掃引することもできる。またレーザ温度を
帰還して制御ループを構成し、レーザ注入電流を入力と
して半導体レーザ１０の発振波長をステップ状に変えて
もよい。
長をステップ掃引することもできる。またレーザ温度を
帰還して制御ループを構成し、レーザ注入電流を入力と
して半導体レーザ１０の発振波長をステップ状に変えて
もよい。
またファブリ・ペロー・エタロン４の共振器長を変える
ために圧電素子を用いる代りに、ファブリ・ペロー・エ
タロン４のミラー間に電気光学素子を配置してその電圧
に帰還してもよい。
ために圧電素子を用いる代りに、ファブリ・ペロー・エ
タロン４のミラー間に電気光学素子を配置してその電圧
に帰還してもよい。
〈発明の効果〉
以上述べたように本発明によれば、任意のレーザ光の周
波数安定度を簡便に測定するレーザ周波数安定度測定装
置を簡単な構成で実現することができる。
波数安定度を簡便に測定するレーザ周波数安定度測定装
置を簡単な構成で実現することができる。
第１図は本発明に係るレーザ周波数安定度測定装置の１
実施例を示す構成ブロック図、第２図は第１図装置の動
作を説明するための特性曲線図である。 １・・・基準波長光源、４・・・ファブリ・ペロー・エ
タロン、１０・・・半導体レーザ、２０・・・可変波長
光・・合波手段、 ２３・・・光検出器、 ・・周 （Ａ）第１のレーザ１出力 （Ｄ）被測定レ ザ光 第２図 ｆ× −ラー士
実施例を示す構成ブロック図、第２図は第１図装置の動
作を説明するための特性曲線図である。 １・・・基準波長光源、４・・・ファブリ・ペロー・エ
タロン、１０・・・半導体レーザ、２０・・・可変波長
光・・合波手段、 ２３・・・光検出器、 ・・周 （Ａ）第１のレーザ１出力 （Ｄ）被測定レ ザ光 第２図 ｆ× −ラー士
Claims (1)
- フアブリ・ペロー・エタロンの透過波長を基準波長光源
の出力光の波長に制御し、前記ファブリ・ペロー・エタ
ロンの透過波長の１つに半導体レーザの出力波長を制御
し、前記半導体レーザの電流または温度を掃引入力とし
て出力波長がステップ的に可変となるように構成した可
変波長光源と、この可変波長光源の出力光と被測定光と
を合波する合波手段と、この合波手段の出力光からビー
ト信号を検出する光検出器と、この光検出器の出力信号
のビート周波数を測定する周波数カウンタと、この周波
数カウンタの出力から安定度を演算する演算制御手段と
を備え、演算制御手段が可変波長光源の出力波長を被測
定光の波長と最も近くなるまでステップ掃引するように
構成したことを特徴とするレーザ周波数安定度測定装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006289A JPH02257026A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | レーザ周波数安定度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006289A JPH02257026A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | レーザ周波数安定度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02257026A true JPH02257026A (ja) | 1990-10-17 |
Family
ID=13707746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8006289A Pending JPH02257026A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | レーザ周波数安定度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02257026A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2608327A1 (en) | 2011-12-23 | 2013-06-26 | Menlo Systems GmbH | System for generating a beat signal |
| CN103983432A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-13 | 中国科学院半导体研究所 | 激光器频率稳定性测量系统 |
| CN105004510A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-10-28 | 华东师范大学 | 一种激光器长期频率稳定性的测量装置和测量方法 |
| JP2016211965A (ja) * | 2015-05-08 | 2016-12-15 | 株式会社ミツトヨ | 光周波数コム装置を用いたレーザ周波数測定装置の評価方法 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP8006289A patent/JPH02257026A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2608327A1 (en) | 2011-12-23 | 2013-06-26 | Menlo Systems GmbH | System for generating a beat signal |
| DE102011122232A1 (de) | 2011-12-23 | 2013-06-27 | Menlo Systems Gmbh | System zum Erzeugen eines Schwebungssignals |
| US8995796B2 (en) | 2011-12-23 | 2015-03-31 | Menlo Systems Gmbh | System for generating a beat signal |
| CN103983432A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-13 | 中国科学院半导体研究所 | 激光器频率稳定性测量系统 |
| JP2016211965A (ja) * | 2015-05-08 | 2016-12-15 | 株式会社ミツトヨ | 光周波数コム装置を用いたレーザ周波数測定装置の評価方法 |
| CN105004510A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-10-28 | 华东师范大学 | 一种激光器长期频率稳定性的测量装置和测量方法 |
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