JPH09258286A - Optical frequency comb generation device - Google Patents
Optical frequency comb generation deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は広帯域に光周波数基
準を発生するための技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for generating an optical frequency reference in a wide band.
【0002】[0002]
【従来の技術】図16に従来の光周波数コム発生装置の
構成を示す。従来の光周波数コム発生装置は光周波数コ
ム発生器1と発振器21とから構成されていた。所定周
波数の正弦波状マイクロ波によって駆動可能な光周波数
コム発生器1は、電気光学効果を利用した光位相変調器
11の両側に少なくとも1枚ずつのミラー12a,12
bを配置して光共振器12を構成したものである。この
ような光周波数コム発生器1では、入力された光が光共
振器12内を往復する時間に同期したマイクロ波を発振
器21から光位相変調器11への駆動入力とすること
で、光位相変調器11を1回だけ通過する場合に比べ、
数10倍以上の深い位相変調をかけることができる。こ
の結果、より高次の側帯波を強く発生させることがで
き、隣接した側帯波の周波数間隔fm は全て入力された
マイクロ波の周波数fmに等しくなる。従って、周波数
軸上で櫛の歯状に等間隔に並んだスペクトラムを光周波
数の相対的な基準とすることができる。また、入力され
た光の周波数νが既知であれば、各側帯波の周波数は入
力されたマイクロ波の周波数に側帯波次数を乗じたもの
を入力された光の周波数に加えたものとなり、絶対的な
光周波数基準とすることができる。2. Description of the Related Art FIG. 16 shows the configuration of a conventional optical frequency comb generator. The conventional optical frequency comb generator comprises the optical frequency comb generator 1 and the oscillator 21. An optical frequency comb generator 1 that can be driven by a sinusoidal microwave having a predetermined frequency includes at least one mirror 12a, 12 on each side of an optical phase modulator 11 that utilizes the electro-optic effect.
The optical resonator 12 is configured by arranging b. In such an optical frequency comb generator 1, the microwave synchronized with the time when the input light reciprocates in the optical resonator 12 is used as a drive input from the oscillator 21 to the optical phase modulator 11, so that the optical phase Compared to the case of passing through the modulator 11 only once,
It is possible to apply deep phase modulation of several ten times or more. As a result, higher sidebands can be strongly generated, and the frequency intervals fm of adjacent sidebands are all equal to the frequency fm of the input microwave. Therefore, it is possible to use the spectrums arranged in a comb-like shape on the frequency axis at equal intervals as a relative reference of the optical frequency. If the frequency ν of the input light is known, the frequency of each sideband is the sum of the frequency of the input microwave and the sideband order, added to the frequency of the input light. Optical frequency reference.
【0003】ところで、光周波数コム発生器が内包して
いる光位相変調器が広帯域にわたり高い位相変調指数を
維持できるものである場合、入力するマイクロ波の周波
数を、入射光が光共振器内を1往復する時間の逆数(自
由スペクトル域)の自然数倍にすると、光周波数コム信
号を発生させることができる。通常の光周波数コム発生
器では自由スペクトル域が1〜3GHz程度であり、広
帯域な位相変調器の動作周波数範囲はDC〜20GHz
程度である。従って、自由スペクトル域が2GHzであ
る場合、駆動周波数として、2,4,6,・・・,20
GHzを選ぶことが可能である。By the way, when the optical phase modulator contained in the optical frequency comb generator is capable of maintaining a high phase modulation index over a wide band, the frequency of the input microwave is changed by the incident light within the optical resonator. An optical frequency comb signal can be generated by multiplying the reciprocal of one round trip time (a free spectrum region) by a natural number. An ordinary optical frequency comb generator has a free spectrum range of about 1 to 3 GHz, and a broadband phase modulator has an operating frequency range of DC to 20 GHz.
It is a degree. Therefore, when the free spectrum range is 2 GHz, the driving frequency is 2, 4, 6, ..., 20
It is possible to select GHz.
【0004】従来は、このような複数の周波数の中で特
定の1つを選び、駆動信号を単一周波数のマイクロ波と
してきた。なお、入力される光およびマイクロ波の電力
を一定として、駆動周波数を上げると、光周波数コム信
号の側帯波周波数間隔が広がるため、ほぼ周波数に比例
して一定強度以上の側帯波が発生する周波数範囲は拡大
する。また、発生した側帯波は他の光源(以下、局発光
源という。)からの光と合波して受光され、その受光信
号(ヘテロダイン信号)の周波数から、側帯波と他の光
源からの光の周波数差を検出する目的で利用される。こ
の検出された周波数差に対応する信号は後述する光周波
数オフセットロック制御に用いられ、光周波数コム発生
装置の主な使途となっている。Conventionally, a specific one is selected from a plurality of such frequencies and the drive signal is a microwave of a single frequency. If the drive frequency is increased with the power of the input light and microwaves kept constant, the sideband frequency interval of the optical frequency comb signal increases, so the frequency at which sidebands with a certain intensity or higher are generated in proportion to the frequency. The range expands. The generated sideband is combined with light from another light source (hereinafter referred to as a local light source) and is received. From the frequency of the received light signal (heterodyne signal), the sideband and light from another light source are received. It is used for the purpose of detecting the frequency difference of. The signal corresponding to the detected frequency difference is used for the optical frequency offset lock control, which will be described later, and is the main use of the optical frequency comb generator.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】光周波数コム発生装置
に望まれる基本的な特性は、入力される光および駆動マ
イクロ波の電力が一定の条件下(光位相変調器に入力で
きるマイクロ波の電力には限度がある。)で、一定光量
以上の側帯波が発生する周波数範囲が広いことである。
この観点からは、広帯域で駆動可能な光位相変調器を内
蔵した光周波数コム発生器では、より高い周波数で駆動
することが望ましい。The basic characteristic desired for the optical frequency comb generator is that the power of the input light and the driving microwave is constant (the power of the microwave that can be input to the optical phase modulator). There is a limit.) That is, the frequency range in which sidebands above a certain amount of light are generated is wide.
From this point of view, it is desirable that the optical frequency comb generator including the optical phase modulator that can be driven in a wide band be driven at a higher frequency.
【0006】ところが、光周波数コム信号は、その中に
含まれる側帯波と局発光源からの光とのヘテロダイン信
号を利用する目的で利用されるため、駆動周波数を高く
することは、実用上、局発光源の光周波数を任意に設定
する際の障害となる場合が多い。これは主に受光器の応
答帯域による制限に由来する。通常、2GHz程度まで
応答する受光器は安価であり、受光信号の増幅、分周等
の処理に要する電気回路も取扱いが容易で、かつ安価で
ある。このことから、実現が容易な受光帯域の2倍であ
る4GHz程度以下の周波数で光周波数コム発生器を駆
動することが望まれている。この場合、発生する側帯波
は4GHz程度以下の周波数間隔で等間隔に多数存在す
るため、各々の側帯波から±2GHz程度の帯域で受光
できれば、側帯波発生範囲の全域にわたって、局発光源
の光周波数を任意に設定することができる。However, since the optical frequency comb signal is used for the purpose of utilizing the heterodyne signal of the sideband contained therein and the light from the local light source, it is practically necessary to increase the driving frequency. This often becomes an obstacle when arbitrarily setting the optical frequency of the local light source. This is mainly due to the limitation of the response band of the light receiver. Usually, a light receiver that responds up to about 2 GHz is inexpensive, and an electric circuit required for processing such as amplification and frequency division of a received light signal is easy to handle and inexpensive. For this reason, it is desired to drive the optical frequency comb generator at a frequency of about 4 GHz or less, which is twice the light receiving band that can be easily realized. In this case, since many sidebands are generated at equal intervals with a frequency interval of about 4 GHz or less, if light can be received in a band of about ± 2 GHz from each sideband, the light of the local light source is generated over the entire sideband generation range. The frequency can be set arbitrarily.
【0007】さらに、ヘテロダイン信号に基づいて局発
光源の発振周波数を制御する場合、GHzオーダまでの
信号を直接扱うことの困難から、プリスケーラによって
分周した信号を、基準周波数を与える信号と位相比較し
て制御信号を得ることが多い。このような制御方法は、
ヘテロダイン信号を生成する2つの光の周波数差が、位
相比較のために与えた基準周波数に分周比を乗じた周波
数(オフセット周波数)に固定されるため、光周波数オ
フセットロック制御と呼ばれており、光周波数コム発生
装置の主な使途となっている。このとき、分周後の信号
速度は位相比較器を構成するロジックICの動作速度で
制限され(通常数10MHzが上限である)、ヘテロダ
イン信号の周波数が高いほど、分周比を上げる必要があ
る。分周比を上げることは、ヘテロダイン信号を生成す
る2つの光の周波数差に対して、位相比較時の周波数分
解能を落とすことになる。このため、結果的に光周波数
オフセットロック制御が施された2つの光の周波数差の
安定度が劣化することになる。従って、この観点からも
光周波数コム信号に含まれる側帯波の周波数間隔は狭い
ことが望まれる。Further, when controlling the oscillation frequency of the local oscillation light source on the basis of the heterodyne signal, it is difficult to directly handle signals up to GHz order, so the signal divided by the prescaler is phase-compared with the signal giving the reference frequency. Often to obtain a control signal. Such a control method is
This is called optical frequency offset lock control because the frequency difference between the two lights that generate the heterodyne signal is fixed to the frequency (offset frequency) that is the reference frequency given for phase comparison multiplied by the frequency division ratio. , Is the main use of optical frequency comb generator. At this time, the signal speed after frequency division is limited by the operation speed of the logic IC that constitutes the phase comparator (usually several tens of MHz is the upper limit), and it is necessary to increase the frequency division ratio as the frequency of the heterodyne signal is higher. . Increasing the frequency division ratio reduces the frequency resolution at the time of phase comparison with respect to the frequency difference between the two lights that generate the heterodyne signal. Therefore, as a result, the stability of the frequency difference between the two lights subjected to the optical frequency offset lock control deteriorates. Therefore, also from this viewpoint, it is desired that the frequency interval of the sideband waves included in the optical frequency comb signal is narrow.
【0008】ここで、側帯波発生範囲に関して典型的な
数値を挙げて説明する。波長1.55μm帯の半導体レ
ーザの発振可能な帯域幅は100nm程度に及び、エル
ビウム添加ファイバアンプの利得帯域でも40nm近く
であることを考えると、側帯波発生範囲は10nm以上
であることが望まれる。典型的な数値を挙げると、12
GHz程度で駆動した場合、波長1.55μmの光入力
10mW、マイクロ波入力2W程度で−70dBm以上
の側帯波発生範囲が24nm(3THz)となる場合で
も、駆動周波数を4GHz程度とすると、側帯波発生範
囲は約1/3の8nm(1THz)程度となってしま
う。Here, the sideband generation range will be described with reference to typical numerical values. Considering that the oscillating bandwidth of the semiconductor laser in the wavelength band of 1.55 μm is about 100 nm, and the gain band of the erbium-doped fiber amplifier is close to 40 nm, it is desired that the sideband generation range is 10 nm or more. . Typical numbers are 12
When it is driven at about GHz, even if the sideband generation range of 24 nm (3 THz) of -70 dBm or more at an optical input of 10 mW with a wavelength of 1.55 μm and a microwave input of about 2 W is set to about 4 GHz, the sideband The generation range is about 1/3 of about 8 nm (1 THz).
【0009】以上述べたように、従来の光周波数コム発
生装置では、光位相変調器に入力できるマイクロ波の電
力に限度があることから、側帯波の周波数間隔を広げな
い限り、側帯波発生範囲を広げることはできず、受光帯
域との関係で側帯波の周波数間隔を広げられないから、
実用的な側帯波発生範囲は得られなかった。この発明の
目的は、実用上十分な狭い側帯波の周波数間隔を維持し
ながら、従来のものより実用にかなう広い側帯波発生範
囲を得ることができる光周波数コム発生装置を実現する
ことである。As described above, in the conventional optical frequency comb generator, there is a limit to the power of the microwave that can be input to the optical phase modulator. Therefore, unless the frequency interval of the sideband is widened, the sideband generation range is set. Cannot be widened, and the frequency interval of the sideband cannot be widened due to the relationship with the light receiving band,
A practical sideband generation range was not obtained. An object of the present invention is to realize an optical frequency comb generator capable of obtaining a wider sideband generation range that is more practical than the conventional one while maintaining a narrow practical sideband frequency interval.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、広帯
域で駆動可能な光位相変調器を内蔵した光周波数コム発
生器に入力するマイクロ波駆動信号として、側帯波の周
波数間隔と等しい周波数成分(基本周波数を有する成
分)が得られるような、基本波その高調波、または高調
波同士を積極的に重畳したマイクロ波を利用する。Therefore, in the present invention, as a microwave drive signal input to an optical frequency comb generator having an optical phase modulator capable of being driven in a wide band, a frequency component equal to the frequency interval of sidebands ( A fundamental wave or its harmonics, or a microwave in which the harmonics are positively superimposed, is used so that a component having a fundamental frequency) is obtained.
【0011】すなわち、本発明の光周波数コム発生装置
は、光周波数コム発生器と、該光周波数コム発生器を駆
動する駆動装置とを有し、前記駆動装置が、所望周波数
の自然数倍の周波数成分を二つ以上発生するための高調
波発生手段と、該高調波発生手段の出力信号から前記所
望周波数を基本周波数とする駆動信号を得る駆動信号発
生手段とを備えている。That is, an optical frequency comb generator according to the present invention has an optical frequency comb generator and a drive device for driving the optical frequency comb generator, and the drive device has a natural number multiple of a desired frequency. A harmonic wave generating means for generating two or more frequency components and a drive signal generating means for obtaining a drive signal having the desired frequency as a fundamental frequency from an output signal of the harmonic wave generating means are provided.
【0012】[0012]
【作用】光周波数コム発生器は、共振器長が光の往復と
同期してわずかに伸縮する光共振器と見なすことができ
る。従って、光が1往復する時間の整数倍の時間差をも
って光共振器に入射した光は、通常の光共振器と同様の
振る舞いをする。つまり、よく知られている通り、一定
光量の単色光が常時入射されている場合、ある時刻に入
射した光が1往復する際の位相推移が2πの整数倍であ
れば、共振を生じて、理想的には入射光量と等量の透過
光が得られる。また、別の時刻に入射した光が1往復す
る際の位相推移が2πの整数倍からπ/(フィネス)以
上離れたものであれば、透過光量は共振時の1/2以下
となる。ここに、フィネスは共振時に共振器内を往復す
る光の平均往復回数であり、フィネスが高いほど光の往
復位相推移に対する透過光量の変化は急峻となる。この
ように、光周波数コム発生器の動作は時間領域で観る
と、一定光量の単色光から短光パルスを作り出すシャッ
ターと見ることもできる。マイクロ波を入力しない状態
で共振条件を満足している光周波数コム発生器に単一周
波数のマイクロ波を入力する場合、シャッターの開閉周
波数は駆動周波数の2倍であり、シャッターの開閉時間
はフィネスと位相変調指数と駆動周波数の積に逆比例す
る。フィネスは光学的に決まる量であり、一定と考えら
れる。位相変調指数は電力の1/2乗に比例する。ま
た、駆動周波数によっても変化するが、通常の広帯域で
駆動可能な光位相変調器では15GHz程度まではほぼ
一定と考えてもよい。したがって、駆動電力を一定とす
る場合、シャッターの開閉時間は駆動周波数に逆比例す
るものと考えられる。一般に時間的に短いパルスは周波
数領域では幅の広いスペクトラムを有しており、周期的
なパルス列は周波数領域ではパルス間隔の逆数の整数倍
のみにスペクトラムをもつ(フーリエ級数に展開され
る)ことが知られている。つまり、シャッターの開閉時
間が短いほど広範囲に強いスペクトラムを有し、駆動周
波数と同じ間隔で側帯波が並ぶことになる。The optical frequency comb generator can be regarded as an optical resonator in which the resonator length expands and contracts slightly in synchronization with the round trip of light. Therefore, the light that has entered the optical resonator with a time difference that is an integral multiple of the time required for the light to make one round trip has the same behavior as a normal optical resonator. In other words, as is well known, when a constant amount of monochromatic light is constantly incident, if the phase transition when the light incident at one time makes one round trip is an integral multiple of 2π, resonance occurs, Ideally, the same amount of transmitted light as the amount of incident light can be obtained. Further, if the phase shift when the light incident at another time makes one round trip is away from an integral multiple of 2π by π / (finesse) or more, the amount of transmitted light is 1/2 or less of that at resonance. Here, finesse is the average number of round trips of light that reciprocates in the resonator at the time of resonance, and the higher the finesse, the steeper the change in the amount of transmitted light with respect to the round trip phase transition of light. In this way, the operation of the optical frequency comb generator can be viewed as a shutter that produces a short light pulse from a constant amount of monochromatic light when viewed in the time domain. When a single frequency microwave is input to the optical frequency comb generator that satisfies the resonance condition without microwave input, the shutter open / close frequency is twice the drive frequency and the shutter open / close time is finesse. And is inversely proportional to the product of the phase modulation index and the driving frequency. Finesse is an optically determined quantity and is considered to be constant. The phase modulation index is proportional to the power of 1/2. Further, although it varies depending on the driving frequency, it may be considered to be almost constant up to about 15 GHz in an ordinary optical phase modulator that can be driven in a wide band. Therefore, when the drive power is constant, the opening / closing time of the shutter is considered to be inversely proportional to the drive frequency. Generally, a pulse that is short in time has a wide spectrum in the frequency domain, and a periodic pulse train has a spectrum only in an integral multiple of the reciprocal of the pulse interval in the frequency domain (expanded to Fourier series). Are known. In other words, the shorter the opening / closing time of the shutter, the wider the spectrum is, and the sidebands are arranged at the same intervals as the driving frequency.
【0013】ところで、光共振器の共振条件から光の往
復位相が2π/(フィネス)以上ずれると透過光量は微
少となり、共振条件から往復位相がπずれるまでの間、
透過光量はほとんど減少しない。従って、光共振器をシ
ャッターとして使用する場合、シャッターの開閉時間を
短縮するには共振条件の近傍±2π/(フィネス)程度
で往復位相、つまりマイクロ波電界が急変するようにす
ればよく、共振条件から離れた時点では任意に変化して
も透過光にはほとんど影響しない。このことから、光周
波数コム発生器に入力するマイクロ波駆動信号は正弦波
である必要はなく、矩形波に近い形状やパルス状のもの
であってもよいことがわかる。むしろ、正弦波とその正
弦波の振幅をリミッター等で制限した波形を考えると、
側帯波発生範囲は同一で、駆動電力は振幅制限した方が
少ないことがわかる。By the way, when the reciprocal phase of light deviates from the resonance condition of the optical resonator by 2π / (finesse) or more, the amount of transmitted light becomes small, and until the reciprocal phase deviates from the resonance condition by π.
The amount of transmitted light hardly decreases. Therefore, when the optical resonator is used as a shutter, in order to shorten the opening / closing time of the shutter, the reciprocal phase, that is, the microwave electric field may be suddenly changed in the vicinity of the resonance condition ± 2π / (finesse). At any point away from the conditions, the transmitted light is hardly affected by any change. From this, it is understood that the microwave drive signal input to the optical frequency comb generator does not have to be a sine wave, and may have a shape close to a rectangular wave or a pulse shape. Rather, considering a sine wave and a waveform in which the amplitude of the sine wave is limited by a limiter,
It can be seen that the sideband generation range is the same and the drive power is less limited when the amplitude is limited.
【0014】より具体的に、所望の側帯波間隔と等しい
周波数の基本波に対して、3次高調波を重畳した場合に
ついて、定量的な説明を加える。印加されるマイクロ波
電界をE(t)、基本波の振幅をE1、角周波数をω、
3次高調波の振幅をE3とし、時刻t=0において基本
波と3次高調波の初期位相は(sin表示で)ともに0
とする。また、総電力を1とする。 E(t)=E1sinωt+E3sin3ωt ………(1) (E1の2乗)+(E3の2乗)=1 ………(2) これまでの説明で、共振条件の近傍でマイクロ波電界の
時間変化率を大きくとれば、より側帯波発生範囲を広げ
られることを示した。そこで、t=0で共振条件が満足
されているものとして、この時刻でのE(t)の時間変
化率を考えると、 E’(0)=ω・(E1+3・E3)(’は時間微分を示す)……(3) となる。(2)、(3)式から、E1を消去し、q=
E’(0)/ωとおくと、 q=√(1−(E3の2乗))+3・E3 ………(4) を得る。0≦E3≦1に注意すると、1≦q≦3である
ことがわかる。このことは、3次高調波のみで駆動した
場合、基本波のみで駆動した場合の3倍の側帯波発生範
囲が得られることを示している。また、基本波と3次高
調波を重畳した場合、基本波のみの場合と3次高調波の
みの場合の中間的な側帯波発生範囲が得られることを示
唆している。(4)式の右辺を基本波と3次高調波の電
力P1、P3として書き改めると、 q=√(1−P3)+√(3・P3) ………(5) である。P3=0.1、0.3として、それぞれqを概
算すると、1.9、2.5となる。このことは基本波の
1/10程度の電力の3次高調波を重畳するだけで、側
帯波発生範囲は約2倍となり、大きな効果が得られるこ
とを示している。More specifically, a quantitative description will be made on the case where a third harmonic is superposed on a fundamental wave having a frequency equal to a desired sideband interval. The applied microwave electric field is E (t), the amplitude of the fundamental wave is E1, the angular frequency is ω,
Let the amplitude of the third harmonic be E3, and at time t = 0, the initial phases of the fundamental wave and the third harmonic are both 0 (in sin).
And In addition, the total power is 1. E (t) = E1sinωt + E3sin3ωt (1) (E1 squared) + (E3 squared) = 1 (2) In the above description, the time change of the microwave electric field near the resonance condition. It was shown that the sideband generation range can be expanded by increasing the rate. Therefore, assuming that the resonance condition is satisfied at t = 0, and considering the time change rate of E (t) at this time, E ′ (0) = ω · (E1 + 3 · E3) (′ is the time derivative ) ... (3) Eq is deleted from the equations (2) and (3), and q =
If E ′ (0) / ω is set, q = √ (1− (E3 squared)) + 3 · E3 ... (4) is obtained. Paying attention to 0 ≦ E3 ≦ 1, it can be seen that 1 ≦ q ≦ 3. This indicates that when driven by only the third harmonic, a sideband generation range three times as large as when driven by only the fundamental wave is obtained. Further, it is suggested that when the fundamental wave and the third harmonic are superposed, an intermediate sideband generation range is obtained between the case of only the fundamental wave and the case of only the third harmonic. Rewriting the right side of the equation (4) as electric powers P1 and P3 of the fundamental wave and the third harmonic, q = √ (1-P3) + √ (3 · P3) (5) When P3 is set to 0.1 and 0.3, q is estimated to be 1.9 and 2.5, respectively. This means that the sideband generation range is approximately doubled by only superimposing the third harmonic of power that is about 1/10 of the fundamental wave, and a great effect is obtained.
【0015】なお、時間領域で考えて、基本周波数が一
定でパルス幅が狭まることは、光周波数コム信号の光量
が低下することを意味するが、光入力がmWオーダで−
70dBm程度までの側帯波を利用する通常の使用方法
では、スペクトラムが広がる効果が支配的であり、光量
低下の影響は少ない。In the time domain, the fact that the fundamental frequency is constant and the pulse width is narrow means that the light quantity of the optical frequency comb signal is reduced, but the optical input is in the order of mW.
In a normal usage method utilizing sidebands up to about 70 dBm, the effect of broadening the spectrum is dominant, and the effect of light amount reduction is small.
【0016】また、基本波と高調波との位相差によって
駆動信号波形は変化し、光周波数コム信号のスペクトラ
ムが非対称となる場合も生じる。最も顕著な例は、基本
波の1/4の電力の2次高調波を(sin表示で)初期
位相0またはπで重畳した場合である(図5,図6)こ
の場合、光周波数コム信号の下側帯波または上側帯波が
ほとんど発生しない。しかしながら、通常、光周波数コ
ム信号の両側帯波を同時に利用することはなく、偶数次
高調波が存在する場合や基本波と高調波の初期位相が0
でない場合でも実用可能である。さらに光周波数コム発
生器は駆動信号に対して非線形であるから、直流(バイ
アス)電界の影響も考慮する必要がある(図7)。しか
し、バイアス電界を印加することは光共振器の往復位相
を変化することと等価であるから、光周波数コム発生器
の温度を変化して、共振器長を変化させても同等の効果
が得られる。入射光の周波数が可変の場合には、これを
変化してもよい。Further, the drive signal waveform may change due to the phase difference between the fundamental wave and the higher harmonic wave, and the spectrum of the optical frequency comb signal may become asymmetric. The most prominent example is the case where the second harmonic of the power of 1/4 of the fundamental wave is superimposed at the initial phase 0 or π (in sin display) (Figs. 5 and 6). In this case, the optical frequency comb signal is used. Almost no lower or upper sidebands are generated. However, normally, both sidebands of the optical frequency comb signal are not used at the same time, and even when the even harmonics are present or the initial phase of the fundamental wave and the harmonics is zero.
Even if it is not, it is practical. Furthermore, since the optical frequency comb generator is non-linear with respect to the drive signal, it is necessary to consider the influence of the direct current (bias) electric field (FIG. 7). However, applying a bias electric field is equivalent to changing the round-trip phase of the optical resonator. Therefore, even if the temperature of the optical frequency comb generator is changed and the resonator length is changed, the same effect can be obtained. To be If the frequency of the incident light is variable, it may be changed.
【0017】また、基本波を含まずに2次高調波と3次
高調波のみが重畳された場合、(2次の)非線形性によ
り、出力にはその差周波である基本波成分が現れる(図
10(a),(b) )。以上のように、高調波の混合について
は振幅及び初期位相に大きな自由度があるが、原則的に
基本周波数に相当する側帯波が十分な強度で発生するこ
とが必要である。このため、例えば、基本波と3次高調
波を1:9で混合すること等は望ましくない。Further, when only the second harmonic and the third harmonic are superposed without including the fundamental wave, the fundamental wave component which is the difference frequency appears in the output due to the (secondary) nonlinearity ( 10 (a), (b)). As described above, there is a large degree of freedom in the amplitude and the initial phase for mixing harmonics, but in principle it is necessary that the sidebands corresponding to the fundamental frequency be generated with sufficient intensity. Therefore, for example, it is not desirable to mix the fundamental wave and the third harmonic wave at a ratio of 1: 9.
【0018】駆動信号の簡単な例を図8〜図11に示
す。図8は基本波に2次高調波を重畳した例であり、図
9は基本波に3次高調波を重畳した例、図10は2次高
調波に3次高調波を重畳した例、図11は基本波に2次
高調波と3次高調波を重畳した例である。これらの図で
実線は信号波形を、破線は信号波形の1次微分を示して
いる。また、鎖線はバイアスを示しており、実線との交
点付近で光パルスが発生する。従って、この時点の1次
微分の値が、出力されるスペクトラムの広がりを示して
いる。1次微分の正負はそれぞれ上下側帯波に対応して
いる。また、図12には全電力を2として、基本波と1
つの高調波を重畳した場合の最大微係数を示した。当
然、高次高調波ほど微係数つまりスペクトラムの広がり
が大きくなる。Simple examples of drive signals are shown in FIGS. FIG. 8 is an example in which the second harmonic is superimposed on the fundamental wave, FIG. 9 is an example in which the third harmonic is superimposed on the fundamental wave, and FIG. 10 is an example in which the third harmonic is superimposed on the second harmonic. Reference numeral 11 is an example in which the second harmonic and the third harmonic are superimposed on the fundamental wave. In these figures, the solid line shows the signal waveform and the broken line shows the first derivative of the signal waveform. The chain line shows the bias, and an optical pulse is generated near the intersection with the solid line. Therefore, the value of the first derivative at this point indicates the spread of the output spectrum. The positive and negative of the first derivative correspond to the upper and lower sidebands, respectively. Further, in FIG. 12, the total power is 2, and the fundamental wave and 1
The maximum derivative is shown when two harmonics are superposed. Naturally, the higher the higher harmonic, the larger the differential coefficient, that is, the spread of the spectrum.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】本発明の光周波数コム発生装置
は、図1および図2に示すように、光周波数コム発生器
1とその駆動装置(駆動信号源)2とから構成される。
光周波数コム発生器1は光位相変調器11を内蔵した光
共振器であり、マイクロ波駆動信号を入力として入射し
た光に変調をかけ、高次までの側帯波を発生する。ま
た、光周波数コム発生器1は特定の周波数をもつマイク
ロ波で駆動できるとともに、この周波数の少なくとも1
つの2以上の整数倍でも駆動可能なものである。例え
ば、4GHzでも12GHzでも駆動可能なもの等であ
る。広帯域で駆動可能な光位相変調器を内蔵した光周波
数コム発生器では、この条件は満足されている。これ以
外に広帯域で駆動可能な光位相変調器の電極をマイクロ
波共振を生じるように加工したものや、マイクロ波導波
管を利用したものでも、この条件を満足するものは使用
できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An optical frequency comb generator according to the present invention comprises an optical frequency comb generator 1 and its driving device (driving signal source) 2 as shown in FIGS.
The optical frequency comb generator 1 is an optical resonator having a built-in optical phase modulator 11 and modulates incident light with a microwave drive signal as an input to generate sidebands up to high order. Moreover, the optical frequency comb generator 1 can be driven by a microwave having a specific frequency, and at least 1
It can be driven by an integer multiple of two or more. For example, it can be driven at 4 GHz or 12 GHz. This condition is satisfied in the optical frequency comb generator with the built-in optical phase modulator that can be driven in a wide band. In addition to the above, an electrode of an optical phase modulator that can be driven in a wide band, which is processed so as to generate microwave resonance, or one which uses a microwave waveguide, can be used as long as it satisfies this condition.
【0020】駆動信号源2は光周波数コム発生器1を駆
動するための周期的なマイクロ波駆動信号を発生するた
めのものであり、光周波数コム発生器1を駆動すること
ができる周波数成分を含むものである。例えば、4、
8、12、16GHzで駆動可能な光周波数コム発生器
に対して、所望の側帯波間隔が4GHzであるとき、通
常は4GHz成分を基本波とし、12GHzの周波数成
分(3次高調波)等を含むものを利用する。この場合、
2GHz成分を基本波とする駆動信号であっても、4、
8GHz等の周波数成分を含んでいればよいことになる
が、2、6GHz等の光周波数コム発生器の駆動に寄与
しない不要な周波数成分を含むため、駆動電力一定の条
件下では不利であり、実用的ではない。また、8GHz
と12GHzを重畳した信号は、その最大公約数である
4GHzを基本周波数とするため利用できる。このよう
に、駆動信号は必ずしも基本波成分を含まなくともよ
い。そして、重畳する高調波を複数とし、三つ以上の周
波数成分を重畳するようにしてもよい。The drive signal source 2 is for generating a periodic microwave drive signal for driving the optical frequency comb generator 1, and has a frequency component capable of driving the optical frequency comb generator 1. It includes. For example, 4,
For an optical frequency comb generator that can be driven at 8, 12, or 16 GHz, when the desired sideband spacing is 4 GHz, normally the 4 GHz component is the fundamental wave and the 12 GHz frequency component (third harmonic), etc. Use what includes. in this case,
Even if the drive signal has a fundamental wave of 2 GHz component, 4,
It suffices to include a frequency component of 8 GHz or the like, but it is disadvantageous under a constant drive power condition because it includes an unnecessary frequency component of 2, 6 GHz or the like that does not contribute to the driving of the optical frequency comb generator. Not practical. Also, 8 GHz
The signal obtained by superimposing 12 GHz and 12 GHz can be used because the fundamental frequency is 4 GHz, which is the greatest common divisor of the signals. Thus, the drive signal does not necessarily include the fundamental wave component. Then, a plurality of harmonics may be superposed, and three or more frequency components may be superposed.
【0021】このような駆動信号を発生する方法として
は、基本波または高調波を重畳する方法(その構成を図
1に示す。)と、基本波を歪ませる方法(その構成を図
2に示す。)とがある。図1に示す構成は、第1の実施
の形態であり、高調波発生手段3と駆動信号発生手段4
とが分離できる構成のものである。図2に示す構成は、
第2の実施の形態であり、高調波発生手段3と駆動信号
発生手段4とが分離できない、一体となった構成のもの
である。As a method of generating such a drive signal, a method of superimposing a fundamental wave or a harmonic wave (the structure thereof is shown in FIG. 1) and a method of distorting the fundamental wave (the structure thereof is shown in FIG. 2). .) The configuration shown in FIG. 1 is the first embodiment, and includes a harmonic wave generating means 3 and a drive signal generating means 4.
And can be separated. The configuration shown in FIG. 2 is
In the second embodiment, the harmonic generation means 3 and the drive signal generation means 4 are inseparable and integrated.
【0022】いずれの方法による場合でも、基本波のみ
の駆動に対して十分に有為な効果が見られるのは、駆動
信号の全電力一定の条件下で、駆動信号の歪率(高調波
の総電力が全電力に占める割合)が3%〜100%(1
00%は高調波に次数の異なる高調波を重畳する場合)
であり、かつ、入射光の往復位相推移が2πの整数倍と
なる時点付近で、この位相推移の時間変化率が基本波の
みの駆動に対して1.5〜5倍程度の範囲にあるときで
ある。このような条件下では、側帯波の周波数間隔を4
GHzにした場合でも、16nm以上の側帯波発生範囲
を容易に実現できる(従来は、前述のように8nm程
度)。なお、位相推移の時間変化率を5倍以上に増加さ
せても、出力される光パルスの時間幅が狭くなることに
よる平均出力光量の低下と、入射光が多数の側帯波に分
散されることによる各側帯波の光量低下の影響が現れ、
−70dBm以上の強度をもつ側帯波の発生範囲は僅か
に増加するに過ぎず、10倍程度以上で減少に転じる。
また、側帯波の周波数間隔を4GHzとする場合、5倍
以上の位相推移の時間変化率を実現するためには20G
Hz以上の高調波を扱う必要が生じ、経済的にも有効と
はいえない。In any of the methods, a sufficiently significant effect can be seen for driving only the fundamental wave, under the condition that the total power of the driving signal is constant, the distortion rate of the driving signal (harmonic The ratio of total power to total power) is 3% to 100% (1
00% is when superimposing different harmonics on the harmonics)
And when the round-trip phase transition of the incident light is an integral multiple of 2π, the time rate of change of this phase transition is in the range of about 1.5 to 5 times that of driving only the fundamental wave. Is. Under such conditions, the frequency spacing of the sidebands should be 4
Even when the frequency is set to GHz, a sideband generation range of 16 nm or more can be easily realized (conventionally, about 8 nm as described above). Even if the time change rate of the phase transition is increased five times or more, the average output light amount decreases due to the narrow time width of the output optical pulse, and the incident light is dispersed into many sidebands. The influence of the decrease in light intensity of each sideband due to
The range of generation of sidebands having an intensity of -70 dBm or more only slightly increases, and decreases to about 10 times or more.
Further, when the frequency interval of the sidebands is 4 GHz, 20 G is required to realize a time change rate of phase transition of 5 times or more.
It becomes necessary to handle harmonics of Hz or higher, which is not economically effective.
【0023】図13は、規格化可検出レベルをパラメー
タとして、往復位相変調指数とフィネスの積に対する可
検出レベル以上の最高側帯波次数(つまり、有効な側帯
波発生範囲)を示している。(ここではフィネスは一定
と考えているから、)往復位相変調指数が増加すると出
力される光パルスの幅が狭まり、スペクトラムが広がる
と同時に平均出力光量も低下する。このことにより、非
常に深い変調がかかると一定強度以上の側帯波は減少し
ていく。図14は、往復位相変調指数とフィネスの積を
100として規格化したものである。高調波を重畳して
実効的に往復位相変調指数とフィネスの積を5倍以上に
できたとしても、規格化可検出レベル −55dBで
は、可検出最高次数は増加しない。FIG. 13 shows the maximum sideband order (that is, the effective sideband generation range) above the detectable level with respect to the product of the round-trip phase modulation index and finesse, with the normalized detectable level as a parameter. (Because the finesse is considered constant here), the width of the output optical pulse becomes narrower as the round-trip phase modulation index increases, and the spectrum spreads and the average output light quantity also decreases. As a result, when extremely deep modulation is applied, sidebands with a certain intensity or more decrease. In FIG. 14, the product of the round-trip phase modulation index and the finesse is normalized as 100. Even if the product of the round-trip phase modulation index and the finesse can be effectively increased to 5 times or more by superimposing the harmonic, the highest detectable order does not increase at the normalized detectable level −55 dB.
【0024】ここで、規格化可検出レベルは最大透過光
量に対する受光系の検出限界光量であり、現状では、数
mWの入射光量に対して1〜5%程度である0.1mW
(−10dBm)前後が最大透過光量であり、受光系の
検出限界光量は−60〜−65dBm程度である。従っ
て、典型的な規格化可検出レベルは−55dB(−65
−(−10))程度である。また、最大透過光量は入射
光量に光周波数コム発生器の最大透過率(共振ピークで
の透過率)をかけた光量、受光系の検出限界光量は所定
のSN比(通常,25dB前後)が得られる最小光量、
往復位相変調指数は非正弦波駆動の場合は共振点通過時
の傾斜に対応する実効的な値である。そして、現状の正
弦波駆動では、往復位相変調指数がπ〜2π(rad)
程度である。フィネスは20〜30程度。従って、往復
位相変調指数とフィネスの積は、60〜180程度であ
る。Here, the normalizable detection level is the detection limit light amount of the light receiving system with respect to the maximum transmitted light amount, and is currently about 1 to 5% for an incident light amount of several mW, which is 0.1 mW.
The maximum transmitted light amount is around (-10 dBm), and the detection limit light amount of the light receiving system is about -60 to -65 dBm. Therefore, the typical normalized detectable level is -55 dB (-65 dB).
It is about − (− 10)). Also, the maximum amount of transmitted light is the amount of light obtained by multiplying the incident light amount by the maximum transmittance of the optical frequency comb generator (transmittance at the resonance peak), and the detection limit light amount of the light receiving system has a predetermined SN ratio (usually around 25 dB). Minimum light intensity,
The reciprocal phase modulation index is an effective value corresponding to the slope when passing through the resonance point in the case of non-sinusoidal drive. In the current sine wave drive, the round-trip phase modulation index is π to 2π (rad).
It is a degree. Finesse is about 20-30. Therefore, the product of the round-trip phase modulation index and the finesse is about 60 to 180.
【0025】[0025]
【実施例】ここでは光周波数コム発生器の駆動可能な周
波数を2、4、6、8、10、12、14、16GHz
とし、所望の側帯波間隔が4GHzである場合について
説明する。これらの駆動周波数は、広帯域で駆動可能な
導波路型光位相変調器を内蔵した光周波数コム発生器の
典型的な値である。これ以外の場合でも、駆動信号源の
実施は光周波数コム発生器の駆動可能な周波数に応じて
自由に行うことできる。[Embodiment] Here, the drivable frequencies of the optical frequency comb generator are 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, and 16 GHz.
Then, a case where the desired sideband spacing is 4 GHz will be described. These drive frequencies are typical values of an optical frequency comb generator having a built-in waveguide type optical phase modulator that can be driven in a wide band. In other cases, the driving signal source can be freely implemented according to the drivable frequency of the optical frequency comb generator.
【0026】図3に基づいて本発明の第1の実施例(第
1の実施の形態に対応する。)について説明する。本実
施例は4GHz成分を基本波とし、3次高調波である1
2GHzを重畳した駆動信号を光周波数コム発生器1に
入力するものである。光周波数コム発生器1は入射光に
対して、駆動信号源2からの駆動信号を受けて、変調動
作を行い、多数の側帯波成分を含む光周波数コム信号を
発生する。駆動信号源2は、発振器21、位相ロック発
振器22、位相シフタ23、混合器24および増幅器2
5からなる。発振器21は基本波である4GHzの信号
を出力する。位相ロック発振器22は、発振器21の出
力する信号の一部を参照して、その3倍の周波数をも
ち、かつ参照した信号と位相が同期した信号を出力す
る。位相シフタ23は、最終的に得られる駆動信号に含
まれる基本波と3倍波の位相差を所望の値とするため
に、発振器21から混合器24への信号経路の途中に設
けられている。通常、この位相差は(1)式のように
(sin表示で)0としておけばよい。混合器24は、
発振器21と位相ロック発振器22の出力に基づく信号
を混合する。増幅器25は混合器24からの出力を増幅
して、光周波数コム発生器1の駆動信号を出力する。A first embodiment of the present invention (corresponding to the first embodiment) will be described with reference to FIG. In this embodiment, the fundamental wave is the 4 GHz component, and the third harmonic is 1
The drive signal in which 2 GHz is superimposed is input to the optical frequency comb generator 1. The optical frequency comb generator 1 receives the drive signal from the drive signal source 2 with respect to the incident light, performs a modulation operation, and generates an optical frequency comb signal including many sideband wave components. The drive signal source 2 includes an oscillator 21, a phase locked oscillator 22, a phase shifter 23, a mixer 24 and an amplifier 2.
Consists of five. The oscillator 21 outputs a 4 GHz signal which is a fundamental wave. The phase-locked oscillator 22 refers to a part of the signal output from the oscillator 21, and outputs a signal having a frequency three times that of the signal and having a phase synchronized with the referred signal. The phase shifter 23 is provided in the middle of the signal path from the oscillator 21 to the mixer 24 in order to set the phase difference between the fundamental wave and the triple wave included in the finally obtained drive signal to a desired value. . Normally, this phase difference may be set to 0 (in sin display) as in Expression (1). The mixer 24 is
The signals based on the outputs of the oscillator 21 and the phase locked oscillator 22 are mixed. The amplifier 25 amplifies the output from the mixer 24 and outputs a drive signal for the optical frequency comb generator 1.
【0027】なお、駆動信号源2の内部構成には自由度
が大きく、様々な形態が考えられる。例えば、位相ロッ
ク発振器22の代わりに周波数トリプラー(一般には周
波数マルチプライヤー)を用いて、逓倍出力を増幅して
利用すること等である。図中の点Aに配置された位相シ
フタ23は点B,Cに移動することもでき、また、必要
がなければ省略することもできる。増幅器25の配置に
ついても、基本波と3倍波を独立に増幅した後に混合す
るようにしてもよい。図3に示した配置では、増幅器2
5は少なくとも4GHz、12GHzを増幅できること
が要求され、一般には広帯域アンプが使用される。しか
し、基本波と3倍波を独立に増幅する場合、それぞれの
アンプは狭帯域のものでもよい。The internal configuration of the drive signal source 2 has a large degree of freedom, and various forms are possible. For example, instead of the phase-locked oscillator 22, a frequency tripler (generally a frequency multiplier) is used to amplify and use the multiplied output. The phase shifter 23 arranged at the point A in the figure can be moved to the points B and C, or can be omitted if not necessary. Regarding the arrangement of the amplifier 25, the fundamental wave and the third harmonic wave may be amplified independently and then mixed. In the arrangement shown in FIG. 3, the amplifier 2
5 is required to be able to amplify at least 4 GHz and 12 GHz, and a wide band amplifier is generally used. However, when amplifying the fundamental wave and the third harmonic wave independently, each amplifier may have a narrow band.
【0028】ここでは光周波数コム発生器1の応答帯域
を16GHzとしているため、3次高調波を重畳する実
施例を示したが、20GHz以上の応答帯域をもつ場合
には5次高調波(20GHz)を重畳すれば、さらに、
側帯波発生範囲を拡大することができる。また、煩雑に
はなるが本実施例を拡張し、複数の高調波を重畳するこ
とも可能である。Since the response band of the optical frequency comb generator 1 is set to 16 GHz, an example in which the third harmonic is superposed is shown. However, when the response band of 20 GHz or more is provided, the fifth harmonic (20 GHz). ) Is added,
The sideband generation range can be expanded. Further, although it becomes complicated, it is possible to extend this embodiment and superimpose a plurality of harmonics.
【0029】次に本発明の第2の実施例(第2の実施の
形態に対応する。)として、駆動信号源2の部分を図4
に示した。光周波数コム発生器1については、第1の実
施例と同様であるため省略した。本実施例の駆動信号源
2は、光周波数コム発生器1に入力する駆動信号を、4
GHz成分を基本波とし、リミッティングアンプ26を
介して発生するものである。発振器21は基本波である
4GHzの信号を発生する。リミッティングアンプ26
は、この基本波信号を増幅しながら振幅制限するもので
ある。さらに必要に応じて、リミッティングアンプ26
の出力を増幅器25で増幅して、駆動信号を発生する。
リミッティングアンプ26としては、ログアンプが代表
的であるが、通常のアンプを飽和させて使用すること
や、増幅作用はないが、リミッターを利用すること等も
可能である。このようにして発生した駆動信号は台形に
近い波形となり、理想的な振幅制限が行われた場合に
は、奇数次高調波のみを含むものとなる。同様に考え
て、リミッティングアンプ26の代わりに、周波数トリ
プラーや電気信号のコム発生器のような周波数マルチプ
ライヤーを利用して、その出力を直接増幅して駆動信号
を得ることもできる。このような非線形性をもつ素子を
利用した際に、基本波と高調波との位相差が問題となる
場合には、主要な高調波に対して、位相シフタのような
周波数分散をもつ素子や伝送路を付加して位相補償を行
うことも可能である。Next, as a second embodiment of the present invention (corresponding to the second embodiment), the portion of the drive signal source 2 is shown in FIG.
It was shown to. The optical frequency comb generator 1 is omitted because it is the same as that of the first embodiment. The drive signal source 2 of this embodiment outputs the drive signal input to the optical frequency comb generator 1 to 4
It is generated through the limiting amplifier 26 with the GHz component as the fundamental wave. The oscillator 21 generates a 4 GHz signal which is a fundamental wave. Limiting amplifier 26
Is to limit the amplitude while amplifying the fundamental wave signal. If necessary, the limiting amplifier 26
Is amplified by the amplifier 25 to generate a drive signal.
A log amplifier is typically used as the limiting amplifier 26, but a normal amplifier may be used by being saturated, or a limiter may be used although it does not have an amplifying function. The drive signal generated in this manner has a waveform close to a trapezoid, and includes only odd harmonics when ideal amplitude limitation is performed. Similarly, instead of the limiting amplifier 26, a frequency multiplier such as a frequency tripler or an electric signal comb generator may be used to directly amplify the output to obtain a drive signal. When the phase difference between the fundamental wave and harmonics becomes a problem when using an element with such non-linearity, an element with frequency dispersion such as a phase shifter is used for the main harmonics. It is also possible to add a transmission line and perform phase compensation.
【0030】図15に第1の実施例とほぼ同じ構成の光
周波数コム発生装置を用いた実験結果を示す。図におい
て、(a) は基本波(3.81GHz,200mW)の
み、(b) は3次高調波(25mW)のみ、(c) は基本波
(3.81GHz,200mW)に3次高調波(25m
W)を重畳させた重畳波、で駆動した場合の出力光スペ
クトラム(包絡線)を示す。この例においては、(c) の
駆動電力は1.1倍強に過ぎないが、包絡線の傾斜は
1.5倍程度緩やかとなっっている。FIG. 15 shows the result of an experiment using an optical frequency comb generator having substantially the same structure as that of the first embodiment. In the figure, (a) shows only the fundamental wave (3.81 GHz, 200 mW), (b) shows only the third harmonic (25 mW), and (c) shows the fundamental wave (3.81 GHz, 200 mW) with the third harmonic ( 25m
7 shows an output light spectrum (envelope) when driven by a superposed wave in which W) is superposed. In this example, the drive power in (c) is only 1.1 times or more, but the envelope slope is about 1.5 times gentle.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明の光周波数コム発生装置は、マイ
クロ波駆動信号として、側帯波の周波数間隔と等しい周
波数成分が得られるような、基本波その高調波、または
高調波同士を積極的に重畳したマイクロ波を利用するこ
ととしたから、実用上十分な狭い側帯波の周波数間隔を
維持しながら、従来のものより実用にかなう広い側帯波
発生範囲を得ることができる光周波数コム発生装置を実
現することができた。The optical frequency comb generator of the present invention positively outputs the fundamental wave or its harmonics or harmonics so that a frequency component equal to the frequency interval of sidebands can be obtained as a microwave drive signal. Since it is decided to use the superposed microwaves, an optical frequency comb generator that can obtain a wider sideband generation range that is more practical than the conventional one while maintaining a narrow practical sideband frequency interval. Could be realized.
【0032】このことは本発明の光周波数コム発生装置
を利用したシステムにおいて、ヘテロダイン信号の取扱
いを容易にし、かつシステムを安価に実現できるという
ことにつながる。また、光周波数コム発生装置が主とし
て利用される光周波数オフセットロック制御系において
は、ヘテロダイン信号を生成する2つの光の周波数差の
安定度が高まることにもなる。This means that in the system using the optical frequency comb generator of the present invention, the handling of the heterodyne signal can be facilitated and the system can be realized at low cost. Further, in the optical frequency offset lock control system in which the optical frequency comb generator is mainly used, the stability of the frequency difference between the two lights that generate the heterodyne signal is increased.
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施例の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施例の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図5】駆動信号(マイクロ波)をsinωt+(1/
2)sin2ωtとしたときの例であり、(a)は光共
振器の透過率−往復位相特性を示す図、(b)は重畳し
た波形を示す図、(c)は時間軸に沿った透過光量の変
化を示す図、(d)は出力光のスペクトラム(包絡線)
を示す図である。FIG. 5 shows a drive signal (microwave) sin ωt + (1 /
2) It is an example when sin2ωt, where (a) is a diagram showing transmittance-reciprocal phase characteristics of the optical resonator, (b) is a diagram showing superimposed waveforms, and (c) is a transmission along the time axis. Diagram showing changes in light intensity, (d) spectrum of output light (envelope)
FIG.
【図6】駆動信号(マイクロ波)をsinωt−(1/
2)sin2ωtとしたときの例であり、(a)は光共
振器の透過率−往復位相特性を示す図、(b)は重畳し
た波形を示す図、(c)は時間軸に沿った透過光量の変
化を示す図、(d)は出力光のスペクトラム(包絡線)
を示す図である。FIG. 6 shows a drive signal (microwave) as sinωt− (1 /
2) It is an example when sin2ωt, where (a) is a diagram showing transmittance-reciprocal phase characteristics of the optical resonator, (b) is a diagram showing superimposed waveforms, and (c) is a transmission along the time axis. Diagram showing changes in light intensity, (d) spectrum of output light (envelope)
FIG.
【図7】駆動信号(マイクロ波)をsinωt−(1/
2)cos2ωtとしたときの例であり、(a)は光共
振器の透過率−往復位相特性を示す図、(b)は重畳し
た波形を示す図、(c)は時間軸に沿った透過光量の変
化を示す図、(d)は出力光のスペクトラム(包絡線)
を示す図である。FIG. 7 shows a drive signal (microwave) sin ωt− (1 /
2) It is an example when cos2ωt, where (a) is a diagram showing the transmittance-reciprocal phase characteristics of the optical resonator, (b) is a diagram showing superimposed waveforms, and (c) is a transmission along the time axis. Diagram showing changes in light intensity, (d) spectrum of output light (envelope)
FIG.
【図8】基本波に2次高調波を重畳した駆動信号の例で
あり、(a)はy=sinx+sin2xの波形(実
線)とその1次微分(点線)を示す図、(b)はy=s
inx−cos2xの波形(実線)とその1次微分(点
線)を示す図である。FIG. 8 is an example of a drive signal in which a second harmonic is superimposed on a fundamental wave, (a) shows a waveform (solid line) of y = sinx + sin2x and its first derivative (dotted line), and (b) shows y. = S
It is a figure which shows the waveform (solid line) of inx-cos2x and its 1st-order differentiation (dotted line).
【図9】基本波に3次高調波を重畳した駆動信号の例で
あり、(a)はy=sinx+sin3xの波形(実
線)とその1次微分(点線)を示す図、(b)はy=s
inx−cos3xの波形(実線)とその1次微分(点
線)を示す図である。FIG. 9 is an example of a drive signal in which a third harmonic is superimposed on a fundamental wave, (a) shows a waveform of y = sinx + sin3x (solid line) and its first derivative (dotted line), and (b) shows y. = S
It is a figure which shows the waveform (solid line) of inx-cos3x and its 1st-order differentiation (dotted line).
【図10】2次高調波に3次高調波を重畳した駆動信号
の例であり、(a)はy=sin2x+sin3xの波
形(実線)とその1次微分(点線)を示す図、(b)は
y=cos2x+cos3xの波形(実線)とその1次
微分(点線)を示す図である。FIG. 10 is an example of a drive signal in which a third harmonic is superimposed on a second harmonic, (a) shows a waveform of y = sin2x + sin3x (solid line) and its first derivative (dotted line), (b) FIG. 4 is a diagram showing a waveform of y = cos2x + cos3x (solid line) and its first derivative (dotted line).
【図11】基本波に2次高調波および3次高調波を重畳
した駆動信号の例であり、y=cosx+cos2x+
cos3xの波形(実線)とその1次微分(点線)を示
す図である。FIG. 11 is an example of a drive signal in which a second harmonic and a third harmonic are superimposed on a fundamental wave, y = cosx + cos2x +
It is a figure which shows the waveform (solid line) of cos3x and its 1st-order differentiation (dotted line).
【図12】基本波にn次高調波を重畳したときの、規格
化高調波電力と最大微係数との関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between normalized harmonic power and maximum derivative when an nth harmonic is superimposed on a fundamental wave.
【図13】規格化可検出レベルをパラメータとした(往
復位相変調指数)×(フィネス)とコム信号の可検出最
高次数(片側)との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a relationship between (round-trip phase modulation index) × (finesse) with the standardized detectable level as a parameter and the highest detectable level (one side) of the comb signal.
【図14】規格化可検出レベルをパラメータとした(往
復位相変調指数)×(フィネス)〔相対値〕とコム信号
の可検出最高次数(片側)〔相対値〕との関係を示す図
である。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between (round-trip phase modulation index) × (finesse) [relative value] and the highest detectable order (one side) [relative value] of the comb signal with the normalized detectable level as a parameter. .
【図15】本発明の光周波数コム発生装置の実験結果を
示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an experimental result of the optical frequency comb generator of the present invention.
【図16】従来の光周波数コム発生装置の構成を示す図
である。FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a conventional optical frequency comb generator.
1 光周波数コム発生器 2 駆動装置(駆動信号源) 3 高調波発生手段 4 駆動信号発生手段 11 光位相変調器 12 光共振器 12a ミラー 12b ミラー 21 発振器 22 位相ロック発振器 23 位相シフタ 24 混合器 25 増幅器 26 リミッティングアンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical frequency comb generator 2 Driving device (driving signal source) 3 Harmonic generation means 4 Driving signal generation means 11 Optical phase modulator 12 Optical resonator 12a Mirror 12b Mirror 21 Oscillator 22 Phase lock oscillator 23 Phase shifter 24 Mixer 25 Amplifier 26 Limiting amplifier
Claims (1)
する光周波数コム発生装置であって、 光周波数コム発生器(1)と、該光周波数コム発生器を
駆動する駆動装置(2)とを有し、 前記駆動装置が、所望周波数の自然数倍の周波数成分を
二つ以上発生するための高調波発生手段(3)と、該高
調波発生手段の出力信号から前記所望周波数を基本周波
数とする駆動信号を得る駆動信号発生手段(4)とを含
む、 基本周波数の間隔でなる光周波数コム信号を出力する光
周波数コム発生装置。1. An optical frequency comb generator for receiving an incident light and generating an optical frequency comb signal, the optical frequency comb generator (1) and a driving device (2) for driving the optical frequency comb generator. And a harmonic generating means (3) for generating two or more frequency components that are natural numbers times the desired frequency, and a basic frequency of the desired frequency from the output signal of the harmonic generating means. An optical frequency comb generator which outputs an optical frequency comb signal at intervals of a fundamental frequency, including a drive signal generating means (4) for obtaining a drive signal having a frequency.
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|---|---|---|---|
| JP09630896A JP3749304B2 (en) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | Optical frequency comb generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09258286A true JPH09258286A (en) | 1997-10-03 |
| JP3749304B2 JP3749304B2 (en) | 2006-02-22 |
Family
ID=14161407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09630896A Expired - Fee Related JP3749304B2 (en) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | Optical frequency comb generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3749304B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047781A (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Optical frequency comb generator and multi-wavelength light source using the same |
| CN113132046A (en) * | 2021-03-25 | 2021-07-16 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | Common-view time synchronization device and method based on mode-locked optical frequency comb |
| JP2021140131A (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Modulation signal source for optical frequency comb generation, optical frequency comb device, modulation signal generation method, and optical frequency comb generation method |
| WO2026029751A1 (en) * | 2024-07-29 | 2026-02-05 | Pure Technologies U.S. Inc. | Optical frequency comb generator for distributed acoustic anomaly detection |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP09630896A patent/JP3749304B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047781A (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Optical frequency comb generator and multi-wavelength light source using the same |
| JP2021140131A (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Modulation signal source for optical frequency comb generation, optical frequency comb device, modulation signal generation method, and optical frequency comb generation method |
| CN113132046A (en) * | 2021-03-25 | 2021-07-16 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | Common-view time synchronization device and method based on mode-locked optical frequency comb |
| CN113132046B (en) * | 2021-03-25 | 2022-10-11 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | Common-view time synchronization device and method based on mode-locked optical frequency comb |
| WO2026029751A1 (en) * | 2024-07-29 | 2026-02-05 | Pure Technologies U.S. Inc. | Optical frequency comb generator for distributed acoustic anomaly detection |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3749304B2 (en) | 2006-02-22 |
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