JPH087100B2 - 光周波数カウンタ - Google Patents
光周波数カウンタInfo
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- JPH087100B2 JPH087100B2 JP2239582A JP23958290A JPH087100B2 JP H087100 B2 JPH087100 B2 JP H087100B2 JP 2239582 A JP2239582 A JP 2239582A JP 23958290 A JP23958290 A JP 23958290A JP H087100 B2 JPH087100 B2 JP H087100B2
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- Japan
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- optical
- light
- frequency
- optical frequency
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、光通信及び光計測における光源の光周波数
を測定するために、原子または分子気体の共鳴線及び吸
収線を基準にし、被測定光とのビート信号を測定するこ
とによって、被測定光の光周波数を測定するように構成
された光周波数カウンタに関するものである。
を測定するために、原子または分子気体の共鳴線及び吸
収線を基準にし、被測定光とのビート信号を測定するこ
とによって、被測定光の光周波数を測定するように構成
された光周波数カウンタに関するものである。
「従来の技術」 第７図は、マイケルソン干渉計を用いた従来の光周波
数カウンタの説明図である。被測定光１をビームスプリ
ッタ２で２分し、ミラー３、４で反射させ光受光器５の
受光面上で干渉させる。このとき、ミラー３を平行移動
させながら、干渉信号の変化を読み取り、その干渉信号
にフーリエ変換処理を施すことにより被測定光の光周波
数を測定するものである。
数カウンタの説明図である。被測定光１をビームスプリ
ッタ２で２分し、ミラー３、４で反射させ光受光器５の
受光面上で干渉させる。このとき、ミラー３を平行移動
させながら、干渉信号の変化を読み取り、その干渉信号
にフーリエ変換処理を施すことにより被測定光の光周波
数を測定するものである。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、かかる従来の光周波数カウンタでは、
測定中に干渉計が温度変動等の外乱により変動してしま
う。そのため、精度は10MHz程度に制限される。また、H
e−Neレーザ等を用いて、光路長の変動を補正しなけれ
ばならなかった。さらに、ミラーを機械的に移動させる
ため測定に時間がかかるという問題点がある。
測定中に干渉計が温度変動等の外乱により変動してしま
う。そのため、精度は10MHz程度に制限される。また、H
e−Neレーザ等を用いて、光路長の変動を補正しなけれ
ばならなかった。さらに、ミラーを機械的に移動させる
ため測定に時間がかかるという問題点がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、高精度にしかも安定で高速に光周波数を測定で
きる実用的な光周波数カウンタを提供することを目的と
する。
もので、高精度にしかも安定で高速に光周波数を測定で
きる実用的な光周波数カウンタを提供することを目的と
する。
「課題を解決するための手段」 前記課題を解決するため、本発明では、所定の波長の
光を吸収する媒体を周波数基準として用いかつ各々発振
周波数が異る複数の発振周波数安定化光源と、前記発振
周波数安定化光源からの出力光と被測定光とを結合する
ための光カップラと、該光カップラより出射された光を
光電変換する光検出器と、この光検出器より出力された
ビート信号によって光周波数を同定する光周波数判定手
段とを備えたことを特徴とするものである。
光を吸収する媒体を周波数基準として用いかつ各々発振
周波数が異る複数の発振周波数安定化光源と、前記発振
周波数安定化光源からの出力光と被測定光とを結合する
ための光カップラと、該光カップラより出射された光を
光電変換する光検出器と、この光検出器より出力された
ビート信号によって光周波数を同定する光周波数判定手
段とを備えたことを特徴とするものである。
「作用」 本発明における構成系では、所定の波長の光を吸収す
る媒体を周波数基準としている複数台の発振周波数安定
化光源と被測定光とのビート信号を求めることにより、
高精度に被測定光の絶対周波数を同定することができ
る。
る媒体を周波数基準としている複数台の発振周波数安定
化光源と被測定光とのビート信号を求めることにより、
高精度に被測定光の絶対周波数を同定することができ
る。
「実施例」 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第１図（ａ）は本発明の光周波数カウンタの実施例を
示す構成ブロック図である。この実施例では、第１図
（ａ）の示すように、光吸収媒体の吸収波長で発振して
いる発振周波数安定化光源11,12と、光カップラ13,14,1
5と、光受光器16,17と、光周波数判定回路18と、光周波
数表示部19とから構成されている。
示す構成ブロック図である。この実施例では、第１図
（ａ）の示すように、光吸収媒体の吸収波長で発振して
いる発振周波数安定化光源11,12と、光カップラ13,14,1
5と、光受光器16,17と、光周波数判定回路18と、光周波
数表示部19とから構成されている。
ここで、前記光カップラ13は、被測定光110の入力端
を有し、この入力端より入射した被測定光110を二分す
るものであり、二分された被測定光110は、光カップラ1
3の２つの出力端より光カップラ14,15に入射されるよう
になっている。一方、光カップラ14,15の入力端には、
発振周波数安定化光源11,12の出力端がそれぞれ接続さ
れ、被測定光110と発振周波数安定化光源11,12の出力光
とを合波させるようになっている。
を有し、この入力端より入射した被測定光110を二分す
るものであり、二分された被測定光110は、光カップラ1
3の２つの出力端より光カップラ14,15に入射されるよう
になっている。一方、光カップラ14,15の入力端には、
発振周波数安定化光源11,12の出力端がそれぞれ接続さ
れ、被測定光110と発振周波数安定化光源11,12の出力光
とを合波させるようになっている。
なお、光カップラ14,15の出力端は、それぞれ光受光
器16,17に接続されており、これら光受光器16,17におい
て、合波された光が光電変換されるようになっている。
光受光器16,17の出力は、光周波数判定回路18へ供給さ
れ、さらに光周波数判定回路18は被測定光の周波数を同
定した後、光周波数表示部19に被測定光の周波数を表示
させるようになっている。
器16,17に接続されており、これら光受光器16,17におい
て、合波された光が光電変換されるようになっている。
光受光器16,17の出力は、光周波数判定回路18へ供給さ
れ、さらに光周波数判定回路18は被測定光の周波数を同
定した後、光周波数表示部19に被測定光の周波数を表示
させるようになっている。
次に、発振周波数安定化光源11、12は、第１図（ｂ）
に示すように、半導体レーザ111、光カップラ112、光周
波数変調器113、光周波数基準用吸収セル114、受光器11
5、帰還回路116から構成されている。光カップラ112
は、半導体レーザ111と光周波数変調器113間に挿入さ
れ、入力端が半導体レーザ111の出力端に、出力端が光
周波数変調器113の入力端にそれぞれ接続されている。
に示すように、半導体レーザ111、光カップラ112、光周
波数変調器113、光周波数基準用吸収セル114、受光器11
5、帰還回路116から構成されている。光カップラ112
は、半導体レーザ111と光周波数変調器113間に挿入さ
れ、入力端が半導体レーザ111の出力端に、出力端が光
周波数変調器113の入力端にそれぞれ接続されている。
光周波数変調器113は、半導体レーザ111の出力光に対
して所定の周波数変調をかける。光周波数基準用吸収セ
ル114を透過した変調光は、受光器115で光電変換され帰
還回路116で吸収線の中心周波数からの誤差信号を発生
し、半導体レーザ111の発振周波数を周波数基準に追従
させるように制御した注入電流を半導体レーザ111に供
給し、半導体レーザ111の発振周波数を安定化するもの
である。なお、ここでは、外部光周波数変調器を用いた
例を示したが、半導体レーザの直接変調の手段を用いて
も同様の効果が得られる。
して所定の周波数変調をかける。光周波数基準用吸収セ
ル114を透過した変調光は、受光器115で光電変換され帰
還回路116で吸収線の中心周波数からの誤差信号を発生
し、半導体レーザ111の発振周波数を周波数基準に追従
させるように制御した注入電流を半導体レーザ111に供
給し、半導体レーザ111の発振周波数を安定化するもの
である。なお、ここでは、外部光周波数変調器を用いた
例を示したが、半導体レーザの直接変調の手段を用いて
も同様の効果が得られる。
次に、本実施例の光周波数カウンタの動作を第１図
（ａ）に従って説明する。被測定光110は光カップラ13
によって２分にされ、光カップラ14,15にそれぞれ入射
される。ここで、それぞれ発振周波数安定化光源11,12
と合波され、光受器16,17で光電変換される。そのビー
ト信号は光周波数判定回路18で処理され、被測定光の光
周波数が同定され、光周波数表示部19に表示される。
（ａ）に従って説明する。被測定光110は光カップラ13
によって２分にされ、光カップラ14,15にそれぞれ入射
される。ここで、それぞれ発振周波数安定化光源11,12
と合波され、光受器16,17で光電変換される。そのビー
ト信号は光周波数判定回路18で処理され、被測定光の光
周波数が同定され、光周波数表示部19に表示される。
例えば、第１図の装置構成において、半導体レーザ11
1として波長1.536μｍで発振するInCaAsP系の分布帰還
側半導体レーザ（DFB型LD）を使用し、また光吸収媒体
として、アセチレンガス（12C2H2）と同位体置換アセチ
レンガス（13C2H2）を用いた。
1として波長1.536μｍで発振するInCaAsP系の分布帰還
側半導体レーザ（DFB型LD）を使用し、また光吸収媒体
として、アセチレンガス（12C2H2）と同位体置換アセチ
レンガス（13C2H2）を用いた。
第２図はアセチレンガスと同位体置換アセチレンガス
の吸収特性を示した図である。セル長は10cm、圧力は76
0Torrである。そのうち、1.536μｍ付近の２つの吸収線
を利用して前記半導体レーザの発振周波数を安定化し
た。
の吸収特性を示した図である。セル長は10cm、圧力は76
0Torrである。そのうち、1.536μｍ付近の２つの吸収線
を利用して前記半導体レーザの発振周波数を安定化し
た。
第３図は用いた２本の吸収線の詳細な特性を示したも
のである。吸収線の中心波長は、それぞれ、1536.049nm
（光周波数195306GHz）、1535.977nm（光周波数195315G
Hz）であり、周波数差は9GHzである。この２本の吸収線
を使い２個の半導体レーザの中心発振波長の変動を１×
10-5nm（光周波数にして1MHz）以下に抑えた。
のである。吸収線の中心波長は、それぞれ、1536.049nm
（光周波数195306GHz）、1535.977nm（光周波数195315G
Hz）であり、周波数差は9GHzである。この２本の吸収線
を使い２個の半導体レーザの中心発振波長の変動を１×
10-5nm（光周波数にして1MHz）以下に抑えた。
この２台の発振周波数安定化光源11,12の出力光117と
被測定光110を光カップラ14,15で合波し、周波数帯域10
GHzのInGaAsP系MQW構造の高速アバランシェ・フォトダ
イオード（APD）で光電変換し、そのビート信号を求め
た。そのビート信号の出現周波数によって、被測定光の
光周波数を決定する。
被測定光110を光カップラ14,15で合波し、周波数帯域10
GHzのInGaAsP系MQW構造の高速アバランシェ・フォトダ
イオード（APD）で光電変換し、そのビート信号を求め
た。そのビート信号の出現周波数によって、被測定光の
光周波数を決定する。
例えば、第１の発振周波数安定化光源11の光周波数を
f10、第２の発振周波数安定化光源12の光周波数をf20と
すると、第４図（ａ）のように第１の受光器16にだけビ
ート信号f11が現れた場合、被測定光110の光周波数f1
は、 f1＝f10−f11 ……（１） になる。同様に第４図（ｂ）のように第１の受光器16と
第２の受光器17の両方に現れた場合、被測定光の光周波
数f2は、 f2＝f10＋f12＝f20−f22 ……（２） になる。同様に第４図（ｃ）のように第２の受光器17に
だけ現れた場合、被測定光の光周波数f3は、 f3＝f20＋f23 ……（３） になる。
f10、第２の発振周波数安定化光源12の光周波数をf20と
すると、第４図（ａ）のように第１の受光器16にだけビ
ート信号f11が現れた場合、被測定光110の光周波数f1
は、 f1＝f10−f11 ……（１） になる。同様に第４図（ｂ）のように第１の受光器16と
第２の受光器17の両方に現れた場合、被測定光の光周波
数f2は、 f2＝f10＋f12＝f20−f22 ……（２） になる。同様に第４図（ｃ）のように第２の受光器17に
だけ現れた場合、被測定光の光周波数f3は、 f3＝f20＋f23 ……（３） になる。
この構成系で、光周波数195296GHzから195325GHz（波
長1.5359μｍから1.5361μｍ）までの被測定光の光周波
数を1MHzの精度で測定することができた。
長1.5359μｍから1.5361μｍ）までの被測定光の光周波
数を1MHzの精度で測定することができた。
さらに、第５図のように、光スイッチ51を用いて発振
周波数安定化光源11,12の出力光を切り替えても、同様
の効果が得られる。この場合、発振周波数安定化光源1
1,12の出力端は、光スイッチ51の入力端にそれぞれ接続
されており、また、光スイッチ51は内部で光路を切り替
えて発振周波数安定化光源11,12の一方の出力光を、光
カップラ13に出射するように構成されている。
周波数安定化光源11,12の出力光を切り替えても、同様
の効果が得られる。この場合、発振周波数安定化光源1
1,12の出力端は、光スイッチ51の入力端にそれぞれ接続
されており、また、光スイッチ51は内部で光路を切り替
えて発振周波数安定化光源11,12の一方の出力光を、光
カップラ13に出射するように構成されている。
なお、前記出力光は、光カップラ13で被測定光110と
合波され、光受光器16で光電変換されて、その出力が光
周波数判定回路18へ供給され、さらに光周波数判定回路
18は被測定光の周波数を同定した後、光周波数表示部19
に被測定光の周波数を表示させるようになっている。
合波され、光受光器16で光電変換されて、その出力が光
周波数判定回路18へ供給され、さらに光周波数判定回路
18は被測定光の周波数を同定した後、光周波数表示部19
に被測定光の周波数を表示させるようになっている。
また、第６図のように、複数の入力端を備えた光スイ
ッチ61に複数の発振周波数安定化光源11,12,60,・・・6
3を接続し、これら発振周波数安定化光源11,12,60,・・
・63を切り換えて用いればさらに広い範囲の波長の被測
定光の光周波数を測定することができる。
ッチ61に複数の発振周波数安定化光源11,12,60,・・・6
3を接続し、これら発振周波数安定化光源11,12,60,・・
・63を切り換えて用いればさらに広い範囲の波長の被測
定光の光周波数を測定することができる。
特に、第３図に示したアセチレンガス及び同位体置換
アセチレンガスを用いれば1.50μｍから1.56μｍの広範
囲にわたって局在する吸収線を使うことにより、1.50μ
ｍから1.56μｍの広範囲にわたって1MHzの高精度で光周
波数を測定することが可能である。
アセチレンガスを用いれば1.50μｍから1.56μｍの広範
囲にわたって局在する吸収線を使うことにより、1.50μ
ｍから1.56μｍの広範囲にわたって1MHzの高精度で光周
波数を測定することが可能である。
また、光吸収性ガスとしてアンモニアガス、メタンガ
ス、二酸化炭素等を用いても前記機能と同様の動作原理
によって発振波長安定化を行うことができる。
ス、二酸化炭素等を用いても前記機能と同様の動作原理
によって発振波長安定化を行うことができる。
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。
「発明の効果」 以上説明したように本発明は、所定の波長の光を吸収
する媒体を周波数基準として用いかつ各々発振周波数が
異る複数の発振周波数安定化光源と、前記発振周波数安
定化光源からの出力光と被測定光とを結合するための光
カップラと、該光カップラより出射された光を光電変換
する光検出器と、この光検出器より出力されたビート信
号によって光周波数を同定する光周波数判定手段とを備
えたことを特徴とするものであるから、所定の波長の光
を吸収する媒体を周波数基準として用いている複数台の
発振周波数安定換光源とのビート信号を求めることによ
り、高精度に測定光の絶対周波数を同定でき、これによ
り、レーザ光の発振周波数を極めて高精度に測定するこ
とができることから、コヒーレント光通信における波長
標準光源や光計測における光源の光周波数を測定するの
に利用できる利点がある。
する媒体を周波数基準として用いかつ各々発振周波数が
異る複数の発振周波数安定化光源と、前記発振周波数安
定化光源からの出力光と被測定光とを結合するための光
カップラと、該光カップラより出射された光を光電変換
する光検出器と、この光検出器より出力されたビート信
号によって光周波数を同定する光周波数判定手段とを備
えたことを特徴とするものであるから、所定の波長の光
を吸収する媒体を周波数基準として用いている複数台の
発振周波数安定換光源とのビート信号を求めることによ
り、高精度に測定光の絶対周波数を同定でき、これによ
り、レーザ光の発振周波数を極めて高精度に測定するこ
とができることから、コヒーレント光通信における波長
標準光源や光計測における光源の光周波数を測定するの
に利用できる利点がある。
第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例を説明する
ために示したもので、第１図（ａ）は本発明の光周波数
カウンタを示す構成ブロック図、第１図（ｂ）は発振周
波数安定化光源の構成を示すブロック図、第２図はアセ
チレンガス及び同位体置換アセチレンガスの光吸収特性
を示す図、第３図は1.536μｍ付近のアセチレンガス及
び同位体置換アセチレンガスの光吸収特性を示す図、第
４図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ光周波数決定の
ための説明図、第５図は本発明の光周波数カウンタの第
２の実施例を示す構成ブロック図、第６図は本発明の光
周波数カウンタの第３の実施例を示す構成ブロック図、
第７図は従来の光干渉計を用いた従来の光周波数カウン
タを示す構成ブロック図である。 110……被測定光、２……ビームスプリッタ、3,4……ミ
ラー、5,16,17,115……受光器、11,12……発振周波数安
定化光源、13,14,15,112……光カップラ、18……光周波
数判定回路、19……光周波数表示部、21、31……光スイ
ッチ、111……半導体レーザ、113……光周波数変調器、
114……吸収セル、116……帰還回路、117……出力光、5
1……光スイッチ、61……光スイッチ。
ために示したもので、第１図（ａ）は本発明の光周波数
カウンタを示す構成ブロック図、第１図（ｂ）は発振周
波数安定化光源の構成を示すブロック図、第２図はアセ
チレンガス及び同位体置換アセチレンガスの光吸収特性
を示す図、第３図は1.536μｍ付近のアセチレンガス及
び同位体置換アセチレンガスの光吸収特性を示す図、第
４図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ光周波数決定の
ための説明図、第５図は本発明の光周波数カウンタの第
２の実施例を示す構成ブロック図、第６図は本発明の光
周波数カウンタの第３の実施例を示す構成ブロック図、
第７図は従来の光干渉計を用いた従来の光周波数カウン
タを示す構成ブロック図である。 110……被測定光、２……ビームスプリッタ、3,4……ミ
ラー、5,16,17,115……受光器、11,12……発振周波数安
定化光源、13,14,15,112……光カップラ、18……光周波
数判定回路、19……光周波数表示部、21、31……光スイ
ッチ、111……半導体レーザ、113……光周波数変調器、
114……吸収セル、116……帰還回路、117……出力光、5
1……光スイッチ、61……光スイッチ。
Claims (1)
- 【請求項１】所定の波長の光を吸収する媒体を周波数基
準として用いかつ各々発振周波数が異る複数の発振周波
数安定化光源と、前記発振周波数安定化光源からの出力
光と被測定光とを結合するための光カップラと、該光カ
ップラより出射された光を光電変換する光検出器と、こ
の光検出器より出力されたビート信号によって光周波数
を同定する光周波数判定手段とを備えたことを特徴とす
る光周波数カウンタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2239582A JPH087100B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 光周波数カウンタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2239582A JPH087100B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 光周波数カウンタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04118533A JPH04118533A (ja) | 1992-04-20 |
| JPH087100B2 true JPH087100B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=17046935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2239582A Expired - Fee Related JPH087100B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | 光周波数カウンタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087100B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007328044A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Optical Comb Inc | 光周波数測定システム及び光周波数コムの周波数成分の決定方法 |
-
1990
- 1990-09-10 JP JP2239582A patent/JPH087100B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04118533A (ja) | 1992-04-20 |
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