JPH04263226A - 基準周波数レーザ - Google Patents
基準周波数レーザInfo
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- JPH04263226A JPH04263226A JP2359191A JP2359191A JPH04263226A JP H04263226 A JPH04263226 A JP H04263226A JP 2359191 A JP2359191 A JP 2359191A JP 2359191 A JP2359191 A JP 2359191A JP H04263226 A JPH04263226 A JP H04263226A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、出力光の周波数確度（
基準周波数に対する一致の度合い）が高い基準周波数レ
ーザに関する。近年、光ファイバの広い波長域にわたる
低損失性を有効に利用し、周波数の異なる複数の信号光
を１本の光ファイバを介して多重伝送することにより、
伝送容量を飛躍的に増大させることができる光周波数多
重（光ＦＤＭ）通信網が注目されている。この光周波数
多重通信網および光周波数多重通信用の光計測装置の性
能を十分に引き出すためには、周波数安定度および周波
数確度が高い光源が不可欠である。
基準周波数に対する一致の度合い）が高い基準周波数レ
ーザに関する。近年、光ファイバの広い波長域にわたる
低損失性を有効に利用し、周波数の異なる複数の信号光
を１本の光ファイバを介して多重伝送することにより、
伝送容量を飛躍的に増大させることができる光周波数多
重（光ＦＤＭ）通信網が注目されている。この光周波数
多重通信網および光周波数多重通信用の光計測装置の性
能を十分に引き出すためには、周波数安定度および周波
数確度が高い光源が不可欠である。
【０００２】
【従来の技術】図４は、周波数安定度および周波数確度
が高い光源として用いられる従来の基準周波数レーザの
構成例を示すブロック図である。図において、半導体レ
ーザ（ＬＤ）４１の出力光をビームスプリッタ４２で分
岐し、その一方を出力光として出射させるとともに、他
方を分子吸収セル４３に入射させる。分子吸収セル４３
は、安定化する対象の特定周波数の信号光を吸収する分
子（例えば１３Ｃ２Ｈ２）を有し、特定周波数でない信
号光が透過光として光検出器（ＰＤ）４４に入射され、
電気信号に変換される。周波数制御回路４５は、この光
検出器４４の出力信号が極小になるように半導体レーザ
４１の発振周波数を制御する。すなわち、半導体レーザ
４１の出力光は特定周波数にフィードバック制御され、
高い周波数安定度を得ることができる構成になっている
。
が高い光源として用いられる従来の基準周波数レーザの
構成例を示すブロック図である。図において、半導体レ
ーザ（ＬＤ）４１の出力光をビームスプリッタ４２で分
岐し、その一方を出力光として出射させるとともに、他
方を分子吸収セル４３に入射させる。分子吸収セル４３
は、安定化する対象の特定周波数の信号光を吸収する分
子（例えば１３Ｃ２Ｈ２）を有し、特定周波数でない信
号光が透過光として光検出器（ＰＤ）４４に入射され、
電気信号に変換される。周波数制御回路４５は、この光
検出器４４の出力信号が極小になるように半導体レーザ
４１の発振周波数を制御する。すなわち、半導体レーザ
４１の出力光は特定周波数にフィードバック制御され、
高い周波数安定度を得ることができる構成になっている
。
【０００３】なお、半導体レーザ４１の発振周波数の制
御は、■半導体レーザの温度制御、■半導体レーザの注
入電流制御、■外部共振器や回折格子の共振周波数制御
、■分布反射（ＤＢＲ）領域や位相制御領域の電流制御
、その他によって行う。一方、基準周波数レーザの出力
光の周波数確度を高めるためには、出力光の周波数を原
子周波数標準器を用いて比較する必要がある。
御は、■半導体レーザの温度制御、■半導体レーザの注
入電流制御、■外部共振器や回折格子の共振周波数制御
、■分布反射（ＤＢＲ）領域や位相制御領域の電流制御
、その他によって行う。一方、基準周波数レーザの出力
光の周波数確度を高めるためには、出力光の周波数を原
子周波数標準器を用いて比較する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、原子周波数標
準器との周波数比較は一般に非常に困難な作業であった
。現在のところ原子周波数標準器との周波数比較が可能
なレーザは、メタン安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長３．
３９μｍ）、ヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長０．
６３３ μｍ）、ヨウ素安定化色素レーザ（波長 ０．
５７６μｍ）などのごく一部のレーザに限られており、
その中には光通信に用いられる１．５４μｍ帯の信号光
を出射できるものはなかった。
準器との周波数比較は一般に非常に困難な作業であった
。現在のところ原子周波数標準器との周波数比較が可能
なレーザは、メタン安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長３．
３９μｍ）、ヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長０．
６３３ μｍ）、ヨウ素安定化色素レーザ（波長 ０．
５７６μｍ）などのごく一部のレーザに限られており、
その中には光通信に用いられる１．５４μｍ帯の信号光
を出射できるものはなかった。
【０００５】したがって、１．５４μｍ帯の半導体レー
ザその他を用いた基準周波数レーザの出力光の周波数比
較には、原子周波数標準器に代わって波長計を用いた波
長測定が行われている。しかし、この波長測定では、原
子周波数標準器との周波数比較に比べて周波数分解能が
劣っており、高い周波数確度を得ることが困難であった
。本発明は、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を
有する信号光を得ることができる基準周波数レーザを提
供することを目的とする。
ザその他を用いた基準周波数レーザの出力光の周波数比
較には、原子周波数標準器に代わって波長計を用いた波
長測定が行われている。しかし、この波長測定では、原
子周波数標準器との周波数比較に比べて周波数分解能が
劣っており、高い周波数確度を得ることが困難であった
。本発明は、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を
有する信号光を得ることができる基準周波数レーザを提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は
、周波数ｆ１ で安定発振する周波数安定化レーザと、
外部制御により信号光の周波数ｆ０で発振する周波数可
変レーザと、前記周波数可変レーザの出力光を取り込み
、整数Ｎ倍の周波数Ｎｆ０ の光を発生させる光周波数
変換手段と、前記光周波数変換手段の出力光と前記周波
数安定化レーザの出力光の周波数または位相を比較する
周波数・位相比較手段と、前記周波数・位相比較手段の
出力信号に応じて前記周波数可変レーザの発振周波数を
制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴とする。
、周波数ｆ１ で安定発振する周波数安定化レーザと、
外部制御により信号光の周波数ｆ０で発振する周波数可
変レーザと、前記周波数可変レーザの出力光を取り込み
、整数Ｎ倍の周波数Ｎｆ０ の光を発生させる光周波数
変換手段と、前記光周波数変換手段の出力光と前記周波
数安定化レーザの出力光の周波数または位相を比較する
周波数・位相比較手段と、前記周波数・位相比較手段の
出力信号に応じて前記周波数可変レーザの発振周波数を
制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】請求項２に記載の発明は、周波数ｆ１ で
安定発振する周波数安定化レーザと、前記周波数安定化
レーザの出力光をポンピング光として取り込み、周波数
ｆ０ の信号光および周波数ｆ１ −ｆ０のアイドラ光
を発生させる第１の光周波数変換手段と、前記信号光を
取り込み、整数Ｍ倍の周波数Ｍｆ０ の光を発生させる
第２の光周波数変換手段と、前記第２の光周波数変換手
段の出力光と前記アイドラ光の周波数または位相を比較
する周波数・位相比較手段と、前記周波数・位相比較手
段の出力信号に応じて前記第１の光周波数変換手段の周
波数を制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴と
する。
安定発振する周波数安定化レーザと、前記周波数安定化
レーザの出力光をポンピング光として取り込み、周波数
ｆ０ の信号光および周波数ｆ１ −ｆ０のアイドラ光
を発生させる第１の光周波数変換手段と、前記信号光を
取り込み、整数Ｍ倍の周波数Ｍｆ０ の光を発生させる
第２の光周波数変換手段と、前記第２の光周波数変換手
段の出力光と前記アイドラ光の周波数または位相を比較
する周波数・位相比較手段と、前記周波数・位相比較手
段の出力信号に応じて前記第１の光周波数変換手段の周
波数を制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴と
する。
【０００８】
【作用】１．５４μｍ帯の半導体レーザその他を用いた
基準周波数レーザでは、その出力光の周波数と原子周波
数標準器の出力周波数とを直接比較できないので、本発
明では、原子周波数標準器と周波数比較が可能な周波数
安定化レーザの出力光を基準として信号光（基準周波数
レーザの出力光）の周波数を制御する光位相同期ループ
により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を実現
する構成である。
基準周波数レーザでは、その出力光の周波数と原子周波
数標準器の出力周波数とを直接比較できないので、本発
明では、原子周波数標準器と周波数比較が可能な周波数
安定化レーザの出力光を基準として信号光（基準周波数
レーザの出力光）の周波数を制御する光位相同期ループ
により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を実現
する構成である。
【０００９】しかし、１．５４μｍ帯で周波数制御を行
うには、基準となる周波数安定化レーザの周波数がその
ほぼ整数倍あるいは整数分の１の関係を有することが要
求されるが、直接原子周波数標準器と周波数比較が可能
なレーザの中にはこれに該当するものはない。一方、こ
の条件を満足しているヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ
（波長 ０．５１５μｍ）は、干渉計を用いることによ
りヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長 ０．６３３μ
ｍ）との高精度波長比較が可能であり、その周波数確度
はヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザに準ずるものとして国
際度量衡局から光周波数基準として推奨されている。
うには、基準となる周波数安定化レーザの周波数がその
ほぼ整数倍あるいは整数分の１の関係を有することが要
求されるが、直接原子周波数標準器と周波数比較が可能
なレーザの中にはこれに該当するものはない。一方、こ
の条件を満足しているヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ
（波長 ０．５１５μｍ）は、干渉計を用いることによ
りヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長 ０．６３３μ
ｍ）との高精度波長比較が可能であり、その周波数確度
はヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザに準ずるものとして国
際度量衡局から光周波数基準として推奨されている。
【００１０】請求項１に記載の発明では、周波数安定化
レーザとして例えばこのヨウ素安定化Ａｒ イオンレー
ザを用いた場合には、光周波数変換手段で周波数可変レ
ーザの出力光の３倍の周波数の光を発生させる（Ｎ＝３
）。周波数・位相比較手段および周波数制御手段では、
この３倍の周波数の光と周波数安定化レーザの出力光と
の周波数または位相比較が可能になり、この比較出力に
応じて周波数可変レーザの発振周波数を制御する光位相
同期ループにより、周波数可変レーザの出力光を周波数
安定化レーザに対して周波数安定化させることができる
。
レーザとして例えばこのヨウ素安定化Ａｒ イオンレー
ザを用いた場合には、光周波数変換手段で周波数可変レ
ーザの出力光の３倍の周波数の光を発生させる（Ｎ＝３
）。周波数・位相比較手段および周波数制御手段では、
この３倍の周波数の光と周波数安定化レーザの出力光と
の周波数または位相比較が可能になり、この比較出力に
応じて周波数可変レーザの発振周波数を制御する光位相
同期ループにより、周波数可変レーザの出力光を周波数
安定化レーザに対して周波数安定化させることができる
。
【００１１】また、請求項２に記載の発明では、周波数
安定化レーザとして例えばヨウ素安定化Ａｒ イオンレ
ーザを用いた場合には、第１の光周波数変換手段で発生
する信号光（周波数ｆ０ ）の２倍の周波数の光（第２
高調波）を第２の光周波数変換手段で発生させる（Ｍ＝
２）。周波数・位相比較手段および周波数制御手段では
、信号光の第２高調波（周波数２ｆ０ ）と、同様に第
１の光周波数変換手段から出射されるアイドラ光の周波
数ｆ１ −ｆ０ が等しくなるように第１の光周波数変
換手段を制御する。このとき、信号光の周波数ｆ０ は
、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザの出力光の周波数の
１／３に安定化する。
安定化レーザとして例えばヨウ素安定化Ａｒ イオンレ
ーザを用いた場合には、第１の光周波数変換手段で発生
する信号光（周波数ｆ０ ）の２倍の周波数の光（第２
高調波）を第２の光周波数変換手段で発生させる（Ｍ＝
２）。周波数・位相比較手段および周波数制御手段では
、信号光の第２高調波（周波数２ｆ０ ）と、同様に第
１の光周波数変換手段から出射されるアイドラ光の周波
数ｆ１ −ｆ０ が等しくなるように第１の光周波数変
換手段を制御する。このとき、信号光の周波数ｆ０ は
、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザの出力光の周波数の
１／３に安定化する。
【００１２】
【実施例】図１は、請求項１に記載の基準周波数レーザ
の第一実施例の構成を示すブロック図である。図におい
て、半導体レーザ（ＬＤ）１１の出力光（周波数ｆ０
）はビームスプリッタ１２で分岐され、その一方が第２
高調波発生器（ＳＨＧ）１３に入射される。第２高調波
発生器１３の出力光（周波数 ２ｆ０）は、０．７７μ
ｍ帯の半導体レーザ（ＬＤ）１４に注入され、半導体レ
ーザ１１の出力光の第２高調波に同期した出力光が出射
される。和周波数発生器（ＳＦＧ）１５は、ビームスプ
リッタ１２から分岐出力される半導体レーザ１１の出力
光（周波数ｆ０）と半導体レーザ１４の出力光（周波数
２ｆ０）を混合し、周波数 ３ｆ０ の和周波数光を
出射する。
の第一実施例の構成を示すブロック図である。図におい
て、半導体レーザ（ＬＤ）１１の出力光（周波数ｆ０
）はビームスプリッタ１２で分岐され、その一方が第２
高調波発生器（ＳＨＧ）１３に入射される。第２高調波
発生器１３の出力光（周波数 ２ｆ０）は、０．７７μ
ｍ帯の半導体レーザ（ＬＤ）１４に注入され、半導体レ
ーザ１１の出力光の第２高調波に同期した出力光が出射
される。和周波数発生器（ＳＦＧ）１５は、ビームスプ
リッタ１２から分岐出力される半導体レーザ１１の出力
光（周波数ｆ０）と半導体レーザ１４の出力光（周波数
２ｆ０）を混合し、周波数 ３ｆ０ の和周波数光を
出射する。
【００１３】和周波数発生器１５の出力光（周波数 ３
ｆ０）およびヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ（Ｉ２；
Ａｒ＋レーザ）１６の出力光（周波数ｆ１＝５８２．４
９０６０３６ＴＨｚ ）は、ビームスプリッタ１７で結
合されて光検出器（ＰＤ）１９１ ，１９２ に入射さ
れ、各検出器の出力が差動回路３２に入力される。光検
出器１８１ ，１８２ および差動回路３４はバランス
ドミキサを構成し、和周波数発生器１５の出力光（周波
数 ３ｆ０）とヨウ素安定化Ａｒイオンレーザ１６の出
力光（周波数ｆ１）の位相差を検出する。差動回路３４
の位相差検出出力は周波数制御回路４５に入力され、周
波数制御回路４５は半導体レーザ１１の発振周波数を制
御する。
ｆ０）およびヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ（Ｉ２；
Ａｒ＋レーザ）１６の出力光（周波数ｆ１＝５８２．４
９０６０３６ＴＨｚ ）は、ビームスプリッタ１７で結
合されて光検出器（ＰＤ）１９１ ，１９２ に入射さ
れ、各検出器の出力が差動回路３２に入力される。光検
出器１８１ ，１８２ および差動回路３４はバランス
ドミキサを構成し、和周波数発生器１５の出力光（周波
数 ３ｆ０）とヨウ素安定化Ａｒイオンレーザ１６の出
力光（周波数ｆ１）の位相差を検出する。差動回路３４
の位相差検出出力は周波数制御回路４５に入力され、周
波数制御回路４５は半導体レーザ１１の発振周波数を制
御する。
【００１４】ここで、請求項１に示す各構成要素と本実
施例の各部との対応関係について示す。周波数安定化レ
ーザは、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６に対応す
る。周波数可変レーザは、半導体レーザ１１に対応する
。光周波数変換手段（Ｎ＝３）は、ビームスプリッタ１
２，第２高調波発生器１３，半導体レーザ１４および和
周波数発生器１５に対応する。周波数・位相比較手段は
、ビームスプリッタ１７，光検出器１８１ ，１８２
および差動回路３４に対応する。周波数制御手段は、周
波数制御回路４５に対応する。
施例の各部との対応関係について示す。周波数安定化レ
ーザは、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６に対応す
る。周波数可変レーザは、半導体レーザ１１に対応する
。光周波数変換手段（Ｎ＝３）は、ビームスプリッタ１
２，第２高調波発生器１３，半導体レーザ１４および和
周波数発生器１５に対応する。周波数・位相比較手段は
、ビームスプリッタ１７，光検出器１８１ ，１８２
および差動回路３４に対応する。周波数制御手段は、周
波数制御回路４５に対応する。
【００１５】なお、実施例各部はそれぞれ公知のもので
あり、例えば第２高調波発生器１３としては非線形光導
波路または非線形結晶ファイバが用いられる。また、ヨ
ウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６は、ヨウ素安定化Ａ
ｒ イオンレーザに同期して動作する大出力Ａｒ イオ
ンレーザを用いてもよい。本実施例は、１．５４μｍ帯
で高い周波数安定度および周波数確度を有する基準周波
数レーザを実現するために、その周波数ｆ０ の３倍の
周波数ｆ１ （５８２．４９０６０３６ＴＨｚ ）で安
定発振するヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６の出力
光を基準に周波数制御する構成になっている。
あり、例えば第２高調波発生器１３としては非線形光導
波路または非線形結晶ファイバが用いられる。また、ヨ
ウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６は、ヨウ素安定化Ａ
ｒ イオンレーザに同期して動作する大出力Ａｒ イオ
ンレーザを用いてもよい。本実施例は、１．５４μｍ帯
で高い周波数安定度および周波数確度を有する基準周波
数レーザを実現するために、その周波数ｆ０ の３倍の
周波数ｆ１ （５８２．４９０６０３６ＴＨｚ ）で安
定発振するヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６の出力
光を基準に周波数制御する構成になっている。
【００１６】すなわち、周波数制御回路４５では、周波
数 ３ｆ０−ｆ１のビート信号に応じて、和周波数発生
器１５の出力光（周波数 ３ｆ０ ）と、ヨウ素安定化
Ａｒ イオンレーザ１６の出力光（周波数ｆ１ ）との
位相差が０（ビート成分が０）になるように、半導体レ
ーザ１１の発振周波数を制御することにより、半導体レ
ーザ１１の出力光の周波数ｆ０ は、 ｆ０＝ｆ１／３＝ １９４．１６３５３４５ＴＨｚ （
１．５４４μｍ）に安定化される。
数 ３ｆ０−ｆ１のビート信号に応じて、和周波数発生
器１５の出力光（周波数 ３ｆ０ ）と、ヨウ素安定化
Ａｒ イオンレーザ１６の出力光（周波数ｆ１ ）との
位相差が０（ビート成分が０）になるように、半導体レ
ーザ１１の発振周波数を制御することにより、半導体レ
ーザ１１の出力光の周波数ｆ０ は、 ｆ０＝ｆ１／３＝ １９４．１６３５３４５ＴＨｚ （
１．５４４μｍ）に安定化される。
【００１７】図２は、請求項１に記載の基準周波数レー
ザの第二実施例の構成を示すブロック図である。本実施
例では、第一実施例の構成において、コンデンサ１９と
周波数制御回路４５との間に、シンセサイザ２０から出
力される周波数Δｆの信号とビート信号（周波数 ３ｆ
０−ｆ１）の周波数または位相を比較し、周波数 ３ｆ
０−ｆ１−Δｆの信号を出力する位相周波数比較器（Ｐ
ＦＣ）２１を備えたことを特徴とする。したがって、本
実施例の構成では、半導体レーザ１１の出力光の周波数
ｆ０ は、 ｆ０＝（ｆ１＋Δｆ）／３＝ １９４．１６３５３
４５ＴＨｚ ＋Δｆ／３に安定化される。
ザの第二実施例の構成を示すブロック図である。本実施
例では、第一実施例の構成において、コンデンサ１９と
周波数制御回路４５との間に、シンセサイザ２０から出
力される周波数Δｆの信号とビート信号（周波数 ３ｆ
０−ｆ１）の周波数または位相を比較し、周波数 ３ｆ
０−ｆ１−Δｆの信号を出力する位相周波数比較器（Ｐ
ＦＣ）２１を備えたことを特徴とする。したがって、本
実施例の構成では、半導体レーザ１１の出力光の周波数
ｆ０ は、 ｆ０＝（ｆ１＋Δｆ）／３＝ １９４．１６３５３
４５ＴＨｚ ＋Δｆ／３に安定化される。
【００１８】すなわち、シンセサイザ２０の周波数Δｆ
を可変することにより、半導体レーザ１１の出力光の周
波数を可変にすることができる。図３は、請求項２に記
載の基準周波数レーザの実施例構成を示すブロック図で
ある。本実施例は、周波数ｆ１ （５８２．４９０６０
３６ＴＨｚ）で安定発振するヨウ素安定化Ａｒ イオン
レーザの出力光の周波数を１／３に分周し、１．５４μ
ｍ帯（周波数ｆ０ ）の信号光を得る基準周波数レーザ
において、分周比をフィードバック制御することにより
基準周波数レーザの高い周波数安定度と周波数確度を実
現する構成になっている。
を可変することにより、半導体レーザ１１の出力光の周
波数を可変にすることができる。図３は、請求項２に記
載の基準周波数レーザの実施例構成を示すブロック図で
ある。本実施例は、周波数ｆ１ （５８２．４９０６０
３６ＴＨｚ）で安定発振するヨウ素安定化Ａｒ イオン
レーザの出力光の周波数を１／３に分周し、１．５４μ
ｍ帯（周波数ｆ０ ）の信号光を得る基準周波数レーザ
において、分周比をフィードバック制御することにより
基準周波数レーザの高い周波数安定度と周波数確度を実
現する構成になっている。
【００１９】図において、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレ
ーザ（Ｉ２：Ａｒ＋レーザ）１６の出力光（周波数ｆ１
＝５８２．４９０６０３６ＴＨｚ ）を光パラメトリッ
ク発振器（ＯＰＯ）３１に入力し、信号光（周波数ｆ０
）とアイドラ光（周波数ｆ１−ｆ０）を発振出力させ
る。信号光は光増幅器３２を介して増幅され、さらにビ
ームスプリッタ１２で分岐され、その一方が基準周波数
レーザの出力光（信号光）として出射されるとともに、
他方が第２高調波発生器（ＳＨＧ）１３に入射される。 第２高調波発生器１３の出力光（周波数 ２ｆ０ ）は
、０．７７μｍ帯の半導体レーザ（ＬＤ）１４に注入さ
れ、この半導体レーザ１４から半導体レーザ１１の出力
光の第２高調波に同期した出力光が出射される。
ーザ（Ｉ２：Ａｒ＋レーザ）１６の出力光（周波数ｆ１
＝５８２．４９０６０３６ＴＨｚ ）を光パラメトリッ
ク発振器（ＯＰＯ）３１に入力し、信号光（周波数ｆ０
）とアイドラ光（周波数ｆ１−ｆ０）を発振出力させ
る。信号光は光増幅器３２を介して増幅され、さらにビ
ームスプリッタ１２で分岐され、その一方が基準周波数
レーザの出力光（信号光）として出射されるとともに、
他方が第２高調波発生器（ＳＨＧ）１３に入射される。 第２高調波発生器１３の出力光（周波数 ２ｆ０ ）は
、０．７７μｍ帯の半導体レーザ（ＬＤ）１４に注入さ
れ、この半導体レーザ１４から半導体レーザ１１の出力
光の第２高調波に同期した出力光が出射される。
【００２０】半導体レーザ１４の出力光（周波数 ２ｆ
０ ）およびアイドラ光（周波数ｆ１ −ｆ０ ）は、
ビームスプリッタ１７で結合されて光検出器（ＰＤ）１
８に入射され、周波数 ３ｆ０ −ｆ１ のビート信号
（電気信号）に変換される。このビート信号は、交流結
合用のコンデンサ１９を介して位相周波数比較器（ＰＦ
Ｃ）２１に入力され、シンセサイザ２０から出力される
周波数Δｆの信号と周波数または位相が比較されて周波
数 ３ｆ０−ｆ１−Δｆの信号に変換され、周波数制御
回路３３に入力される。周波数制御回路３３は、この信
号に対応する制御信号を光パラメトリック発振器３１に
送出し、その共振器長や光非線形媒体の温度あるいは角
度を制御する。
０ ）およびアイドラ光（周波数ｆ１ −ｆ０ ）は、
ビームスプリッタ１７で結合されて光検出器（ＰＤ）１
８に入射され、周波数 ３ｆ０ −ｆ１ のビート信号
（電気信号）に変換される。このビート信号は、交流結
合用のコンデンサ１９を介して位相周波数比較器（ＰＦ
Ｃ）２１に入力され、シンセサイザ２０から出力される
周波数Δｆの信号と周波数または位相が比較されて周波
数 ３ｆ０−ｆ１−Δｆの信号に変換され、周波数制御
回路３３に入力される。周波数制御回路３３は、この信
号に対応する制御信号を光パラメトリック発振器３１に
送出し、その共振器長や光非線形媒体の温度あるいは角
度を制御する。
【００２１】ここで、請求項２に示す各構成要素と本実
施例の各部との対応関係について示す。周波数安定化レ
ーザは、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６に対応す
る。第１の光周波数変換手段は、光パラメトリック発振
器３１に対応する。第２の光周波数変換手段（Ｎ＝２）
は、ビームスプリッタ１２，第２高調波発生器１３およ
び半導体レーザ１４に対応する。周波数・位相比較手段
は、ビームスプリッタ１７，光検出器１８，コンデンサ
１９，シンセサイザ２０および位相周波数比較器２１に
対応する。周波数制御手段は、周波数制御回路３３に対
応する。
施例の各部との対応関係について示す。周波数安定化レ
ーザは、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６に対応す
る。第１の光周波数変換手段は、光パラメトリック発振
器３１に対応する。第２の光周波数変換手段（Ｎ＝２）
は、ビームスプリッタ１２，第２高調波発生器１３およ
び半導体レーザ１４に対応する。周波数・位相比較手段
は、ビームスプリッタ１７，光検出器１８，コンデンサ
１９，シンセサイザ２０および位相周波数比較器２１に
対応する。周波数制御手段は、周波数制御回路３３に対
応する。
【００２２】本実施例の周波数制御回路３３では、周波
数 ３ｆ０−ｆ１−Δｆの信号に応じて、半導体レーザ
１４の出力光（周波数 ２ｆ０ ）とアイドラ光（周波
数ｆ１−ｆ０）との周波数差がΔｆ（位相周波数比較器
２１で検出される位相差が０）になるように、光パラメ
トリック発振器３１を制御することにより、信号光の周
波数ｆ０ は、 ｆ０＝（ｆ１＋Δｆ）／３＝ １９４．１６３５３
４５ＴＨｚ ＋Δｆ／３に安定化される。
数 ３ｆ０−ｆ１−Δｆの信号に応じて、半導体レーザ
１４の出力光（周波数 ２ｆ０ ）とアイドラ光（周波
数ｆ１−ｆ０）との周波数差がΔｆ（位相周波数比較器
２１で検出される位相差が０）になるように、光パラメ
トリック発振器３１を制御することにより、信号光の周
波数ｆ０ は、 ｆ０＝（ｆ１＋Δｆ）／３＝ １９４．１６３５３
４５ＴＨｚ ＋Δｆ／３に安定化される。
【００２３】このように、周波数安定化レーザとして、
原子周波数標準器と周波数比較が可能なヨウ素安定化Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザに準ずる周波数確度を有するヨウ素安定
化Ａｒ イオンレーザ１６を用いた場合には、１．５４
μｍ帯の半導体レーザ１１の出力光の３倍波とヨウ素安
定化Ａｒ イオンレーザの出力光の周波数比較を行う構
成により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を得
ることができる（図１および図２に示す実施例）。また
、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６の出力光の１／
３分周波（信号光）の２倍波とアイドラ光の周波数比較
を行い、信号光の周波数制御（分周比制御）を行う構成
により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を得る
ことができる（図３に示す実施例）。
原子周波数標準器と周波数比較が可能なヨウ素安定化Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザに準ずる周波数確度を有するヨウ素安定
化Ａｒ イオンレーザ１６を用いた場合には、１．５４
μｍ帯の半導体レーザ１１の出力光の３倍波とヨウ素安
定化Ａｒ イオンレーザの出力光の周波数比較を行う構
成により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を得
ることができる（図１および図２に示す実施例）。また
、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６の出力光の１／
３分周波（信号光）の２倍波とアイドラ光の周波数比較
を行い、信号光の周波数制御（分周比制御）を行う構成
により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を得る
ことができる（図３に示す実施例）。
【００２４】また、電気領域のシンセサイザ２０は、十
分に高い周波数安定度を得る技術がすでに確立されてい
るので、シンセサイザ２０の周波数Δｆを可変すること
により、基準周波数レーザの出力光（半導体レーザ１１
の出力光および光パラメトリック発振器３１の信号光）
の周波数を高い周波数安定度と周波数確度を保持しつつ
可変にすることができる。したがって、本実施例の基準
周波数レーザは、光周波数多重通信網において各周波数
の信号光を発生させる光源として用いることができる。
分に高い周波数安定度を得る技術がすでに確立されてい
るので、シンセサイザ２０の周波数Δｆを可変すること
により、基準周波数レーザの出力光（半導体レーザ１１
の出力光および光パラメトリック発振器３１の信号光）
の周波数を高い周波数安定度と周波数確度を保持しつつ
可変にすることができる。したがって、本実施例の基準
周波数レーザは、光周波数多重通信網において各周波数
の信号光を発生させる光源として用いることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、簡単な構
成により、１．５４μｍ帯で高い周波数確度を有する基
準周波数レーザを実現することができる。したがって、
光周波数多重通信網あるいは光周波数多重通信用の光計
測装置において、高い周波数確度を有する光源として利
用することが容易になる。
成により、１．５４μｍ帯で高い周波数確度を有する基
準周波数レーザを実現することができる。したがって、
光周波数多重通信網あるいは光周波数多重通信用の光計
測装置において、高い周波数確度を有する光源として利
用することが容易になる。
【図１】請求項１に記載の基準周波数レーザの第一実施
例の構成を示すブロック図である。
例の構成を示すブロック図である。
【図２】請求項１に記載の基準周波数レーザの第二実施
例の構成を示すブロック図である。
例の構成を示すブロック図である。
【図３】請求項２に記載の基準周波数レーザの実施例構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図４】周波数安定度および周波数確度が高い光源とし
て用いられる従来の基準周波数レーザの構成例を示すブ
ロック図である。
て用いられる従来の基準周波数レーザの構成例を示すブ
ロック図である。
１１ 半導体レーザ（ＬＤ）
１２ ビームスプリッタ
１３ 第２高調波発生器（ＳＨＧ）
１４ 半導体レーザ（ＬＤ）
１５ 和周波数発生器（ＳＦＧ）
１６ ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ（Ｉ２；Ａｒ
＋レーザ）１７ ビームスプリッタ １８ 光検出器（ＰＤ） １９ コンデンサ ２０ シンセサイザ ２１ 位相周波数比較器（ＰＦＣ） ３１ 光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）３２ 増
幅器 ３３ 周波数制御回路 ３４ 差動回路 ４１ 半導体レーザ（ＬＤ） ４２ ビームスプリッタ ４３ 分子吸収セル ４４ 光検出器（ＰＤ） ４５ 周波数制御回路
＋レーザ）１７ ビームスプリッタ １８ 光検出器（ＰＤ） １９ コンデンサ ２０ シンセサイザ ２１ 位相周波数比較器（ＰＦＣ） ３１ 光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）３２ 増
幅器 ３３ 周波数制御回路 ３４ 差動回路 ４１ 半導体レーザ（ＬＤ） ４２ ビームスプリッタ ４３ 分子吸収セル ４４ 光検出器（ＰＤ） ４５ 周波数制御回路
Claims (2)
- 【請求項１】 周波数ｆ１ で安定発振する周波数安
定化レーザと、外部制御により信号光の周波数ｆ０ で
発振する周波数可変レーザと、前記周波数可変レーザの
出力光を取り込み、整数Ｎ倍の周波数Ｎｆ０ の光を発
生させる光周波数変換手段と、前記光周波数変換手段の
出力光と前記周波数安定化レーザの出力光の周波数また
は位相を比較する周波数・位相比較手段と、前記周波数
・位相比較手段の出力信号に応じて前記周波数可変レー
ザの発振周波数を制御する周波数制御手段とを備えたこ
とを特徴とする基準周波数レーザ。 - 【請求項２】 周波数ｆ１ で安定発振する周波数安
定化レーザと、前記周波数安定化レーザの出力光をポン
ピング光として取り込み、周波数ｆ０の信号光および周
波数ｆ１ −ｆ０ のアイドラ光を発生させる第１の光
周波数変換手段と、前記信号光を取り込み、整数Ｍ倍の
周波数Ｍｆ０ の光を発生させる第２の光周波数変換手
段と、前記第２の光周波数変換手段の出力光と前記アイ
ドラ光の周波数または位相を比較する周波数・位相比較
手段と、前記周波数・位相比較手段の出力信号に応じて
前記第１の光周波数変換手段の周波数を制御する周波数
制御手段とを備えたことを特徴とする基準周波数レーザ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2359191A JPH04263226A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 基準周波数レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2359191A JPH04263226A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 基準周波数レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04263226A true JPH04263226A (ja) | 1992-09-18 |
Family
ID=12114829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2359191A Pending JPH04263226A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 基準周波数レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04263226A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237354A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変動測定装置 |
| JP2016517041A (ja) * | 2013-04-19 | 2016-06-09 | サーントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・シアンティフィク | 赤外領域及び可視領域における少なくとも３つのコヒーレントなレーザビームのための発生器 |
-
1991
- 1991-02-18 JP JP2359191A patent/JPH04263226A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237354A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変動測定装置 |
| JP2016517041A (ja) * | 2013-04-19 | 2016-06-09 | サーントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・シアンティフィク | 赤外領域及び可視領域における少なくとも３つのコヒーレントなレーザビームのための発生器 |
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