JPH0666505B2 - 複数のレ−ザ装置の発振周波数間隔安定化方法及び装置 - Google Patents
複数のレ−ザ装置の発振周波数間隔安定化方法及び装置Info
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- JPH0666505B2 JPH0666505B2 JP13726987A JP13726987A JPH0666505B2 JP H0666505 B2 JPH0666505 B2 JP H0666505B2 JP 13726987 A JP13726987 A JP 13726987A JP 13726987 A JP13726987 A JP 13726987A JP H0666505 B2 JPH0666505 B2 JP H0666505B2
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- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複数のレーザ装置の各発振周波数の間隔を安定
化させる複数のレーザ装置の発振周波数間隔安定化方法
と装置に関するものである。
化させる複数のレーザ装置の発振周波数間隔安定化方法
と装置に関するものである。
（従来の技術） 従来は、複数のレーザ装置の周波数間隔を安定化させる
方法としては、１つのレーザ装置の発振周波数をファブ
リーペロ共振器に対して安定化し、このレーザ装置の発
振周波数に対し、他のレーザ装置の発振周波数を互いの
周波数間隔が別のファプリーペロ共振器のフリースペク
トルレンジにより与えられる周波数間隔基準と一致する
ように安定化するという方法（鳥羽ら、昭和６１年度電
子通信学会通信部門全国大会予稿集、分冊2,2-204ペー
ジ）、あるいは１つのレーザ装置の周波数を安定化し、
他のいくつかのレーザ装置出射光と合波し、さらにこの
光と周波数を一定周期の鋸歯状に掃引している参照用レ
ーザ装置出射光を合波し、ビート信号として得られるパ
ルス列を構成する各パルスの出現時刻が、上記安定化レ
ーザ装置に対応するパルスの出現時刻に対して一定時間
差を保っているかをモニタすることにより各レーザ装置
の発信周波数間隔を安定化する方法（シュートレーベル
らによるアイ・オー・オー・シー・イー・シー・オー・
シー’85(IOOC-ECOC'85)テクニカルダイジェスト第３巻
（1985年）61ページ）が知られている。
方法としては、１つのレーザ装置の発振周波数をファブ
リーペロ共振器に対して安定化し、このレーザ装置の発
振周波数に対し、他のレーザ装置の発振周波数を互いの
周波数間隔が別のファプリーペロ共振器のフリースペク
トルレンジにより与えられる周波数間隔基準と一致する
ように安定化するという方法（鳥羽ら、昭和６１年度電
子通信学会通信部門全国大会予稿集、分冊2,2-204ペー
ジ）、あるいは１つのレーザ装置の周波数を安定化し、
他のいくつかのレーザ装置出射光と合波し、さらにこの
光と周波数を一定周期の鋸歯状に掃引している参照用レ
ーザ装置出射光を合波し、ビート信号として得られるパ
ルス列を構成する各パルスの出現時刻が、上記安定化レ
ーザ装置に対応するパルスの出現時刻に対して一定時間
差を保っているかをモニタすることにより各レーザ装置
の発信周波数間隔を安定化する方法（シュートレーベル
らによるアイ・オー・オー・シー・イー・シー・オー・
シー’85(IOOC-ECOC'85)テクニカルダイジェスト第３巻
（1985年）61ページ）が知られている。
（従来技術の問題点） しかし、上記第一の方法においては、周波数間隔の基準
を与えるファブリーペロ共振器のミラー間隔を掃引して
使用する必要があり、単なるエタロン板を使用する場合
に比べ装置が大型化する。また第二の方法においては、
周波数間隔の基準を予め測定しておいた参照用レーザ装
置の周波数変化に対する各パルスの出現時刻間隔に求め
ているため、この間隔基準が実際の制御時に、大幅に変
化してしまうことは十分に予想され、制御時に各レーザ
装置の周波数間隔が、確定されているとは言い難い。
を与えるファブリーペロ共振器のミラー間隔を掃引して
使用する必要があり、単なるエタロン板を使用する場合
に比べ装置が大型化する。また第二の方法においては、
周波数間隔の基準を予め測定しておいた参照用レーザ装
置の周波数変化に対する各パルスの出現時刻間隔に求め
ているため、この間隔基準が実際の制御時に、大幅に変
化してしまうことは十分に予想され、制御時に各レーザ
装置の周波数間隔が、確定されているとは言い難い。
（発明の目的） 本発明の目的は上記の問題点を解決することにあり、上
記第１の方法の問題点に対しては、複数のレーザ装置の
発振周波数を探索するための周波数軸を掃引する手段と
してファブリーペロ共振器のミラー間隔を掃引する代わ
りに、参照用レーザ装置の周波数を掃引するという方法
を採ることでファブリーペロ共振器として単なるエタロ
ン板の使用を可能にすることで全体の系の小型化を図
る。また、上記の第２の方法の問題点に対しては、周波
数間隔の基準として、ファブリーペロ共振器を使用する
ことにより周波数間隔を安定に設定することで解決を図
っている。
記第１の方法の問題点に対しては、複数のレーザ装置の
発振周波数を探索するための周波数軸を掃引する手段と
してファブリーペロ共振器のミラー間隔を掃引する代わ
りに、参照用レーザ装置の周波数を掃引するという方法
を採ることでファブリーペロ共振器として単なるエタロ
ン板の使用を可能にすることで全体の系の小型化を図
る。また、上記の第２の方法の問題点に対しては、周波
数間隔の基準として、ファブリーペロ共振器を使用する
ことにより周波数間隔を安定に設定することで解決を図
っている。
（発明の構成） 上記の目的を達成するため、本発明は外部から印加する
信号により発振周波数を、発振周波数間隔を制御する対
象たる複数のレーザ装置の各発振周波数を含む範囲で掃
引された参照用レーザ装置の出射光を少なくとも２分岐
し、第１の光を光学共振器に入射することにより、該光
学共振器の共振周波数間隔に対応する時間間隔で生起す
る基準光パルス列に変換し、また第２の光を前記複数の
レーザ装置からの出射光と合波することにより得られる
ビート光を電気信号に変換した後、低周波成分のみ取り
出し、前記複数のレーザ装置の各々に対応する電気的バ
ルス列を発生させ、このパルス列を構成する各パルス及
び前記基準光パルス列を構成する各パルスの生起時刻よ
り得られる誤差信号を制御に用いることを特徴とする。
信号により発振周波数を、発振周波数間隔を制御する対
象たる複数のレーザ装置の各発振周波数を含む範囲で掃
引された参照用レーザ装置の出射光を少なくとも２分岐
し、第１の光を光学共振器に入射することにより、該光
学共振器の共振周波数間隔に対応する時間間隔で生起す
る基準光パルス列に変換し、また第２の光を前記複数の
レーザ装置からの出射光と合波することにより得られる
ビート光を電気信号に変換した後、低周波成分のみ取り
出し、前記複数のレーザ装置の各々に対応する電気的バ
ルス列を発生させ、このパルス列を構成する各パルス及
び前記基準光パルス列を構成する各パルスの生起時刻よ
り得られる誤差信号を制御に用いることを特徴とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、外部からの入力
信号に応じて、発振周波数間隔を安定化する対象たる複
数のレーザ装置の発振周波数を含む範囲で発振周波数を
掃引する参照用レーザ装置と、該参照用レーザ装置から
の出射光を分岐する光分岐器と、該光分岐器で分岐され
た光の一方と前記複数のレーザ装置からの出射光とを合
波する光合波器と、前記光分岐器で分岐された他方の光
の周波数変化を振幅変化に変換する光学共振器と、前記
参照用レーザ装置の発振周波数掃引時の前記光合波器の
出力により検出する前記複数のレーザ装置の発振周波数
間隔の、前記参照用レーザ装置の発振周波数掃引時の前
記光学共振器の共振ピークに対応する光出力を用いて設
定した周波数間隔基準に対する誤差を一定値に安定化さ
せるための制御信号を出力する制御装置と、該制御装置
からの制御信号に従って前記複数のレーザ装置への入力
信号を変化させるレーザ装置駆動装置とを含んで構成さ
れることを特徴とする。
信号に応じて、発振周波数間隔を安定化する対象たる複
数のレーザ装置の発振周波数を含む範囲で発振周波数を
掃引する参照用レーザ装置と、該参照用レーザ装置から
の出射光を分岐する光分岐器と、該光分岐器で分岐され
た光の一方と前記複数のレーザ装置からの出射光とを合
波する光合波器と、前記光分岐器で分岐された他方の光
の周波数変化を振幅変化に変換する光学共振器と、前記
参照用レーザ装置の発振周波数掃引時の前記光合波器の
出力により検出する前記複数のレーザ装置の発振周波数
間隔の、前記参照用レーザ装置の発振周波数掃引時の前
記光学共振器の共振ピークに対応する光出力を用いて設
定した周波数間隔基準に対する誤差を一定値に安定化さ
せるための制御信号を出力する制御装置と、該制御装置
からの制御信号に従って前記複数のレーザ装置への入力
信号を変化させるレーザ装置駆動装置とを含んで構成さ
れることを特徴とする。
（作用） 本発明では上述のような構成をとることにより、周波数
掃引された参照用レーザ装置と光学共振器の組合せによ
り光学共振器のフリースペクトルレンジで決まる周波数
間隔基準に対応した時間差の、基準パルス列を発生させ
る。また参照用レーザ装置の出射光と制御対象である複
数のレーザ装置の出射光のビート光を光検出器で受光し
た後、低域通過フィルタに通すことにより複数のレーザ
装置の周波数間隔に対応した時間差のパルス列を発生さ
せる。このパルス列を構成する各パルスの発生時刻と上
記の基準パルス列の対応するパルスの発生時刻差を誤差
信号として制御することにより任意の個数のレーザ装置
の周波数間隔が、同時に安定化され、しかもその周波数
間隔が使用する光学共振器により厳密に規定される。
掃引された参照用レーザ装置と光学共振器の組合せによ
り光学共振器のフリースペクトルレンジで決まる周波数
間隔基準に対応した時間差の、基準パルス列を発生させ
る。また参照用レーザ装置の出射光と制御対象である複
数のレーザ装置の出射光のビート光を光検出器で受光し
た後、低域通過フィルタに通すことにより複数のレーザ
装置の周波数間隔に対応した時間差のパルス列を発生さ
せる。このパルス列を構成する各パルスの発生時刻と上
記の基準パルス列の対応するパルスの発生時刻差を誤差
信号として制御することにより任意の個数のレーザ装置
の周波数間隔が、同時に安定化され、しかもその周波数
間隔が使用する光学共振器により厳密に規定される。
（実施例） 以下、本発明を実施例について詳細に説明する。第１図
は本発明の一実施例の構成図である。
は本発明の一実施例の構成図である。
1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ１は、鋸歯
状波発生器２により印加される繰り返し周波数20kHzの
信号27,28（第２図参照）に従い、その出射光周波数が
時間に対し、鋸歯状に変化している。1.55μｍ帯位相制
御領域付分布反射形レーザ１から出射された光は光アイ
ソレータ３を透過した後、光分岐器４により第１及び第
２の出力光にパワー比１：１に分けられる。このうち、
第１の出力光は屈折率1.5、厚さ１cmでフィネス３０に
なるよう両面の反射率を設定した石英ガラス製エタロン
板５を透過した後第１の光検出器６に入射される。第１
の光検出器６には、鋸歯状波発生器２からの出力信号の
一周期中、1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ
１の周波数がエタロン板５の共振周波数に一致した時点
でパルス状の光が入力されるが、この１周期のパルスの
数が、３つになるよう、鋸歯状波発生器２の出力のピー
ク電圧を調整しておく。第１の光検出器６からの電気信
号は制御装置７の第１の入力端子71に印加される。
状波発生器２により印加される繰り返し周波数20kHzの
信号27,28（第２図参照）に従い、その出射光周波数が
時間に対し、鋸歯状に変化している。1.55μｍ帯位相制
御領域付分布反射形レーザ１から出射された光は光アイ
ソレータ３を透過した後、光分岐器４により第１及び第
２の出力光にパワー比１：１に分けられる。このうち、
第１の出力光は屈折率1.5、厚さ１cmでフィネス３０に
なるよう両面の反射率を設定した石英ガラス製エタロン
板５を透過した後第１の光検出器６に入射される。第１
の光検出器６には、鋸歯状波発生器２からの出力信号の
一周期中、1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ
１の周波数がエタロン板５の共振周波数に一致した時点
でパルス状の光が入力されるが、この１周期のパルスの
数が、３つになるよう、鋸歯状波発生器２の出力のピー
ク電圧を調整しておく。第１の光検出器６からの電気信
号は制御装置７の第１の入力端子71に印加される。
一方、周波数間隔を安定化する対象である1.55μｍ帯分
布帰還形レーザ8,9,10からの出射光はそれぞれ光アイソ
レータ11,12,13を透過した後第１の光合波器14により合
波される。第１の光合波器14からの出射光は第２の光合
波器15により光分岐器４の第２の出力光と合波される。
第２の合波器15の出力は検出器16により電気信号に変換
された後、図には示していないが、遮断周波数100MHzの
低域通過フィルタに入力される。低域通過フィルタから
は、1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ１から
の出射光の周波数と、1.55μｍ帯分布帰還形レーザ8,9,
10の出射光の周波数の差が、ほぼ±100MHzの範囲に入っ
ているときにパルス状の電気信号が出力される。パルス
の数は鋸歯状発生器２の出力信号27,28（第２図参照）
の１周期に1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ
１と1.55μｍ帯分布帰還形レーザ8,9,10の各々の発振周
波数の差が±100MHz範囲に入る回数に等しく、それは３
つである。第２の光検出器16からの電気信号は制御装置
（詳細は第３図に示す）７の第２の入力端子72に印加さ
れる。第３図に示した制御装置７では、第２図(a)に示
した制御装置７の第１の入力端子71への入力及び第２図
(b)に示した制御装置７の第２の入力端子72への入力の
パルス発生時刻差24,25,26を誤差信号とし、これらの大
きさが零になるような制御信号を出力する。
布帰還形レーザ8,9,10からの出射光はそれぞれ光アイソ
レータ11,12,13を透過した後第１の光合波器14により合
波される。第１の光合波器14からの出射光は第２の光合
波器15により光分岐器４の第２の出力光と合波される。
第２の合波器15の出力は検出器16により電気信号に変換
された後、図には示していないが、遮断周波数100MHzの
低域通過フィルタに入力される。低域通過フィルタから
は、1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ１から
の出射光の周波数と、1.55μｍ帯分布帰還形レーザ8,9,
10の出射光の周波数の差が、ほぼ±100MHzの範囲に入っ
ているときにパルス状の電気信号が出力される。パルス
の数は鋸歯状発生器２の出力信号27,28（第２図参照）
の１周期に1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ
１と1.55μｍ帯分布帰還形レーザ8,9,10の各々の発振周
波数の差が±100MHz範囲に入る回数に等しく、それは３
つである。第２の光検出器16からの電気信号は制御装置
（詳細は第３図に示す）７の第２の入力端子72に印加さ
れる。第３図に示した制御装置７では、第２図(a)に示
した制御装置７の第１の入力端子71への入力及び第２図
(b)に示した制御装置７の第２の入力端子72への入力の
パルス発生時刻差24,25,26を誤差信号とし、これらの大
きさが零になるような制御信号を出力する。
なお、第３図中のパルス発生時刻差計測回路33（第４図
に回路の一例を図示）は、入力される２つのパルス列を
構成する各パルスをそれぞれ発生時刻順に並べたとき、
対応する順位の２つのパルス（計３組）の発生時刻差に
比例した幅を持ち、高さは一定の方形パルスを出力す
る。ただし上記の２つのパルスのうちの先に発生するパ
ルスが入力される２系列のパルス列のどちらかに属する
かで、出力は、正または負の方形パルスになる機能を備
えており、その詳細は第４図に示す。制御装置７からの
第１、第２、第３の制御信号はそれぞれレーザ装置駆動
装置17,18,19に入力される。レーザ装置駆動装置17,18,
19からは制御信号に応じた駆動電流が1.55μｍ帯分布帰
還形レーザ8,9,10に注入される。なお、1.55μｍ帯位相
制御領域付分布反射形レーザ１、1.55μｍ帯分布帰還形
レーザ8,9,10はそれぞれ温度制御装置20,21,22,23によ
り温度変動±0.1℃以内に温度安定化されている。
に回路の一例を図示）は、入力される２つのパルス列を
構成する各パルスをそれぞれ発生時刻順に並べたとき、
対応する順位の２つのパルス（計３組）の発生時刻差に
比例した幅を持ち、高さは一定の方形パルスを出力す
る。ただし上記の２つのパルスのうちの先に発生するパ
ルスが入力される２系列のパルス列のどちらかに属する
かで、出力は、正または負の方形パルスになる機能を備
えており、その詳細は第４図に示す。制御装置７からの
第１、第２、第３の制御信号はそれぞれレーザ装置駆動
装置17,18,19に入力される。レーザ装置駆動装置17,18,
19からは制御信号に応じた駆動電流が1.55μｍ帯分布帰
還形レーザ8,9,10に注入される。なお、1.55μｍ帯位相
制御領域付分布反射形レーザ１、1.55μｍ帯分布帰還形
レーザ8,9,10はそれぞれ温度制御装置20,21,22,23によ
り温度変動±0.1℃以内に温度安定化されている。
本実施例では、３台のレーザ装置のみを周波数間隔安定
化しているが、鋸歯状波発生器２からの出力信号の周波
数、ピーク電圧を調整し、１周期あたり、エタロン板５
から出射されるパルスの数を変化させれば、さらに多く
のレーザ装置の周波数間隔を同時に安定化できる。ま
た、エタロン板の厚さを変化させることで、周波数間隔
を自由に設定できる。さらに、安定化する対象であるレ
ーザ装置も半導体レーザに限定されず、外部からの信号
に応じて発振周波数が変化するレーザ装置なら、安定化
可能である。
化しているが、鋸歯状波発生器２からの出力信号の周波
数、ピーク電圧を調整し、１周期あたり、エタロン板５
から出射されるパルスの数を変化させれば、さらに多く
のレーザ装置の周波数間隔を同時に安定化できる。ま
た、エタロン板の厚さを変化させることで、周波数間隔
を自由に設定できる。さらに、安定化する対象であるレ
ーザ装置も半導体レーザに限定されず、外部からの信号
に応じて発振周波数が変化するレーザ装置なら、安定化
可能である。
（発明の効果） 以上述べてきたように本発明により、任意の個数のレー
ザ装置の周波数間隔を同時に安定化することができ、し
かもその周波数間隔は使用する光学共振器により規定す
ることができる。
ザ装置の周波数間隔を同時に安定化することができ、し
かもその周波数間隔は使用する光学共振器により規定す
ることができる。
第１図は、本発明の実施例の構成図、第２図(a)は、第
１図中の制御装置７に入力される第１の光検出器６から
の電気信号を示す図、第２図(b)は第１図中の制御装置
７に入力される第２の光検出器16からの電気信号を表す
図である。 また、第３図は、第１図中の制御装置７の構成図、第４
図は第３図のパルス発生時刻差計測回路の回路図であ
る。 第１図、第２図(a),(b)及び第３図において、 １……1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ、２
……鋸歯状波発生器、3,11,12,13……光アイソレータ、
４……光分岐器、５……エタロン板、6,16……光検出
器、７……制御装置、8,9,10……1.55μｍ帯分布帰還形
レーザ、14,15……光合波器、17,18,19……レーザ装置
駆動装置、20,21,22,23……温度制御装置、24,25,26…
…誤差信号、27,28……鋸歯状波発生器２からの出力波
形。
１図中の制御装置７に入力される第１の光検出器６から
の電気信号を示す図、第２図(b)は第１図中の制御装置
７に入力される第２の光検出器16からの電気信号を表す
図である。 また、第３図は、第１図中の制御装置７の構成図、第４
図は第３図のパルス発生時刻差計測回路の回路図であ
る。 第１図、第２図(a),(b)及び第３図において、 １……1.55μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ、２
……鋸歯状波発生器、3,11,12,13……光アイソレータ、
４……光分岐器、５……エタロン板、6,16……光検出
器、７……制御装置、8,9,10……1.55μｍ帯分布帰還形
レーザ、14,15……光合波器、17,18,19……レーザ装置
駆動装置、20,21,22,23……温度制御装置、24,25,26…
…誤差信号、27,28……鋸歯状波発生器２からの出力波
形。
Claims (2)
- 【請求項１】外部から印加する信号により発振周波数
を、発振周波数間隔を制御する対象たる複数のレーザ装
置の各発振周波数を含む範囲で掃引された参照用レーザ
装置の出射光を少くとも２分岐し、第１の光を光学共振
器に入射することにより、該光学共振器の共振周波数間
隔に対応する時間間隔で生起する基準光パルス列に変換
し、また第２の光を前記複数のレーザ装置からの出射光
と合波することにより得られるビート光を電気信号に変
換した後、低周波成分のみを取り出し、前記複数のレー
ザ装置の各々に対応する電気的パルス列を発生させ、こ
のパルス列を構成する各パルスと前記基準光パルス列を
構成する各パルスの生起時刻差より得られる誤差信号を
制御に用い、前記生起時刻差が零となるよう制御対象た
る複数のレーザ装置の周波数を制御することを特徴とす
る複数のレーザ装置の発振周波数間隔安定化方法。 - 【請求項２】外部からの入力信号に応じて、発振周波数
間隔を安定化する対象たる複数のレーザ装置の発振周波
数を含む範囲で発振周波数を掃引する参照用レーザ装置
と、該参照用レーザ装置からの出射光を分岐する光分岐
器と、該光分岐器で分岐された光の一方と前記複数のレ
ーザ装置からの出射光とを合波する光合波器と、前記光
分岐器で分岐された他方の光の周波数変化を振幅変化に
変換する光学共振器と、前記参照用レーザ装置の発振周
波数掃引時の前記光合波器の出力により検出する前記複
数のレーザ装置の発振周波数間隔の、前記参照用レーザ
装置の発振周波数掃引時の前記光学共振器の共振ピーク
に対応する光出力を用いて設定した周波数間隔基準に対
する誤差を一定値に安定化させるための制御信号を出力
する制御装置と、該制御装置からの制御信号に従って前
記複数のレーザ装置への入力信号を変化させるレーザ装
置駆動装置とを含んで構成されることを特徴とする複数
のレーザ装置の発振周波数間隔安定化装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13726987A JPH0666505B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 複数のレ−ザ装置の発振周波数間隔安定化方法及び装置 |
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Family Applications (1)
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1987
- 1987-05-29 JP JP13726987A patent/JPH0666505B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPS63300585A (ja) | 1988-12-07 |
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