JP2001274495A - Autolock method for laser beam oscillation frequency - Google Patents

Autolock method for laser beam oscillation frequency

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JP2001274495A
JP2001274495A JP2000087334A JP2000087334A JP2001274495A JP 2001274495 A JP2001274495 A JP 2001274495A JP 2000087334 A JP2000087334 A JP 2000087334A JP 2000087334 A JP2000087334 A JP 2000087334A JP 2001274495 A JP2001274495 A JP 2001274495A
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Japan
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signal
saturated absorption
absorption line
oscillation frequency
voltage
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Japanese (ja)
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Satoshi Hatano
智 波多野
Hiroaki Iwao
宏昭 岩尾
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NEOARK CORP
NF Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an autolock method for a laser beam oscillation frequency in which an erroneous lock is prevented without counting the number of saturable absorption lines from a mode hop when an arbitray saturable absorption line is detected. SOLUTION: A modulation laser beam which is passed through an iodine cell and which is modulated by a modulation means is detected electrically so as to obtain a modulation signal, and the modulation signal is fed back. When the laser beam oscillation frequency is locked to the saturable absorption line of iodine, the generation sequence of the saturable absorption lines and the interval between the saturable absorption lines are used as a judgment reference when the saturable absorption line is specified.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光発振周波
数のオートロック方法に関し、特にレーザの発振周波数
をヨウ素の特定の飽和吸収線にロックさせるレーザ光発
振周波数のオートロック方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for automatically locking a laser beam oscillation frequency, and more particularly to a method for automatically locking a laser beam oscillation frequency to a specific saturated absorption line of iodine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヨウ素安定化He−Neレーザにおいて
は、He−Neレーザの発振周波数を高確度な周波数を
もつヨウ素の特定の飽和吸収線にロックさせ、発振周波
数を安定化したものであり、非常に正確な周波数のレー
ザ光を発光することができるため、長さの基準として用
いられている。
2. Description of the Related Art In an iodine-stabilized He-Ne laser, the oscillation frequency of a He-Ne laser is locked to a specific saturated absorption line of iodine having a highly accurate frequency to stabilize the oscillation frequency. Since it can emit laser light with a very accurate frequency, it is used as a reference for length.

【0003】ところで、ヨウ素には多数の飽和吸収線が
存在するため、このようなヨウ素安定化He−Neレー
ザでは発振周波数を希望する飽和吸収線にロックする必
要があり、このロック動作を自動的に行うのがオートロ
ック機能である。このオートロックでは、レーザの発振
周波数の制御、ヨウ素の飽和吸収線の特定という2つの
動作を行う必要がある。
Since iodine has a large number of saturated absorption lines, such an iodine-stabilized He—Ne laser needs to lock the oscillation frequency to a desired saturated absorption line. What is done is the auto lock function. In this auto-lock, it is necessary to perform two operations of controlling the oscillation frequency of the laser and specifying the saturated absorption line of iodine.

【0004】He−Neレーザの発振周波数は、周知の
ように、レーザチューブの両端に置いたミラーの一方の
位置をリニアピエゾを用いて移動させることにより制御
している。
[0004] As is well known, the oscillation frequency of a He-Ne laser is controlled by moving one position of a mirror placed at both ends of a laser tube using a linear piezo.

【0005】また、ヨウ素の飽和吸収線を検出するため
の変調は、他方の変調ピエゾに交流波形を印加して他方
のミラーに位置の変調を与えている。この変調された変
調波の復調には同期検波を用いている。
In the modulation for detecting a saturated absorption line of iodine, an AC waveform is applied to the other modulation piezo to modulate the position of the other mirror. Synchronous detection is used for demodulation of the modulated wave.

【0006】オートロック方法では、He−Neレーザ
を交流波形で変調し、その変調波を復調した復調信号か
ら検出した高調波を調べて希望するヨウ素の飽和吸収線
を特定してロックしている。
In the auto-locking method, a He-Ne laser is modulated with an AC waveform, and a harmonic detected from a demodulated signal obtained by demodulating the modulated wave is checked to specify and lock a desired saturated absorption line of iodine. .

【0007】上記リニアピエゾへの印加電圧とレーザ発
振周波数の関係は比例しているが、同じ印加電圧でも再
現性がないため、通常はリニアピエゾへの印加電圧を変
化させながら復調信号の高調波を検出し、飽和吸収線に
ロックさせている。
Although the relationship between the voltage applied to the linear piezo and the laser oscillation frequency is proportional, there is no reproducibility even with the same applied voltage. Therefore, normally, the harmonics of the demodulated signal are detected while changing the voltage applied to the linear piezo. And locked to the saturated absorption line.

【0008】図2には、リニアピエゾに電圧を与えた場
合の、印加電圧に対する復調信号の基本波(1f)、第
2高調波(2f)、第3高調波(3f)の様子が示され
ている。
FIG. 2 shows the states of the fundamental wave (1f), the second harmonic (2f), and the third harmonic (3f) of the demodulated signal with respect to the applied voltage when a voltage is applied to the linear piezo. I have.

【0009】従来、ヨウ素安定化He−Neレーザで任
意の飽和吸収線に自動的にロックさせる場合は、レーザ
のモッドホップを検出し、それを基準に飽和吸収線の数
を計数してロックを行っていた。
Conventionally, when an iodine-stabilized He—Ne laser is used to automatically lock to an arbitrary saturated absorption line, a mod hop of the laser is detected, and the number of saturated absorption lines is counted based on the detected hop to perform locking. I was

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モード
ホップ付近の特性はレーザ装置毎に異なっており、モー
ドホップ付近の信号変化が同一ではない(信号が複数な
どの理由による)。このためモードホップ点の検出誤り
が生じ、飽和吸収線の誤ロックが生じてしまいロック動
作の信頼性を損なっていた。
However, the characteristics near the mode hop differ from laser device to laser device, and the signal change near the mode hop is not the same (because there are a plurality of signals). For this reason, a mode hop point detection error occurs, and erroneous locking of the saturated absorption line occurs, thereby impairing the reliability of the locking operation.

【0011】本発明は、上述のような問題点を解決する
ために為されたものであり、任意の飽和吸収線の検出
に、モードホップからの飽和吸収線の数の計数を行なう
必要がなく、誤ロックを防止し、高精度なオートロック
を可能とすレーザ光周波数のオートロック方法を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is not necessary to count the number of saturated absorption lines from a mode hop for detecting an arbitrary saturated absorption line. It is another object of the present invention to provide a laser light frequency auto-locking method that prevents erroneous locking and enables highly accurate auto-locking.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるレーザ光発振周波数のオートロック方
法は、次のような特徴的な構成を採用している。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of auto-locking a laser oscillation frequency according to the present invention employs the following characteristic configuration.

【0013】(1)変調手段により変調されヨウ素セル
に通されたレーザ光から得られた変調信号を復調し、こ
の復調信号を帰還することにより、レーザ光発振周波数
をヨウ素の特定の飽和吸収線にロックするヨウ素分子の
飽和吸収線を利用したレーザ光発振周波数のオートロッ
ク方法において、前記飽和吸収線の発生順序及び前記飽
和吸収線間の間隔を、前記特定の飽和吸収線へのロック
に際しての判断基準とするレーザ光発振周波数のオート
ロック方法。
(1) A modulated signal obtained from a laser beam modulated by a modulating means and passed through an iodine cell is demodulated, and the demodulated signal is fed back to reduce a laser beam oscillation frequency to a specific saturated absorption line of iodine. In the method of auto-locking the laser light oscillation frequency using a saturated absorption line of iodine molecules locked to, the order in which the saturated absorption lines are generated and the interval between the saturated absorption lines are determined when locking to the specific saturated absorption line. An auto-lock method of the laser light oscillation frequency as a criterion

【0014】(2)前記変調信号の第3高調波周波数で
復調した信号レベルがピークとなるようにロックする上
記(1)のレーザ光発振周波数のオートロック方法。
(2) The method of (1) above, wherein the signal level demodulated at the third harmonic frequency of the modulation signal is locked so as to become a peak.

【0015】(3)前記変調信号の第3高調波周波数で
復調した信号レベルがゼロレベルとなるようにロックす
る上記(2)のレーザ光発振周波数のオートロック方
法。
(3) The automatic locking method of the laser light oscillation frequency according to (2), wherein the signal level demodulated at the third harmonic frequency of the modulation signal is locked so as to be zero.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるレーザ光周波
数のオートロック方法の好適実施形態例を添付図を参照
して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a method for automatically locking a laser beam frequency according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0017】図1は本発明によるレーザ光周波数のオー
トロック方法の実施例を示す構成ブロック図である。図
において、レーザ光を発生するレーザチューブ4の両側
には、それぞれミラー(ハーフミラー)2,6が配設さ
れる。レーザチューブ4とミラー6間にはヨウ素ガスが
充満されたヨウ素セル5が配設され、このヨウ素セル5
の内部をレーザ光が通過することによりヨウ素分子が励
起され吸収が生じる。ミラー6からは発生されたレーザ
光が出力される。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a method for automatically locking a laser beam frequency according to the present invention. In the figure, mirrors (half mirrors) 2 and 6 are disposed on both sides of a laser tube 4 that generates laser light. An iodine cell 5 filled with iodine gas is disposed between the laser tube 4 and the mirror 6.
The iodine molecules are excited by the laser light passing through the inside, causing absorption. The generated laser light is output from the mirror 6.

【0018】変調ピエゾ3は、ミラー2を駆動してレー
ザ光に変調を与える。この変調ピエゾ3は、コントロー
ラ12から発生される基本波fに基づく変調発振器11
からの変調信号により駆動される。リニアピエゾ8は、
レーザ光の発振周波数を調整するもので、ミラー6の位
置を変化させて周波数の調整が行なわれる。
The modulation piezo 3 drives the mirror 2 to modulate the laser light. The modulation piezo 3 is a modulation oscillator 11 based on a fundamental wave f generated from a controller 12.
Driven by the modulation signal from Linear Piezo 8
This is for adjusting the oscillation frequency of the laser light, and the frequency is adjusted by changing the position of the mirror 6.

【0019】リニアピエゾ8は、スイッチ9を介して切
り換え出力されるsキャン信号やロック信号で駆動され
る。スキャン信号及びロック信号は、周波数を「スキャ
ン」及び「ロック」させるためのもので、スイッチ9を
「スキャン」側に設定した場合にはリニアピエゾ印加電
圧10からの信号がリニアピエゾ8に印加され、スイッ
チ9を「ロック」側に設定したときには、レーザの発振
周波数はヨウ素の飽和吸収スペクトルにロックするよう
に動作する。
The linear piezo 8 is driven by an s-scan signal and a lock signal which are switched and output via a switch 9. The scan signal and the lock signal are used to "scan" and "lock" the frequency. When the switch 9 is set to the "scan" side, a signal from the linear piezo applied voltage 10 is applied to the linear piezo 8, When 9 is set to the "lock" side, the laser operates so as to lock the oscillation frequency of the laser to the saturated absorption spectrum of iodine.

【0020】すなわち、オートロック動作では、レーザ
の発振周波数をヨウ素の飽和吸収線にロックする場合に
は、スイッチ9を「ロック」側に設定する。
That is, in the automatic lock operation, when the oscillation frequency of the laser is locked to the saturated absorption line of iodine, the switch 9 is set to the "lock" side.

【0021】測定の手順としては、まずスイッチ9を
「スキャン」側にしてスイープ発振器10からのリニア
ピエゾ印加電圧10の電圧を変化させ、2f信号を観測
して希望する飽和吸収線のピーク点を見つける。第2高
調波(2f)信号がピーク点のとき、3f信号はゼロボ
ルトとなるので、第3高調波(3f)信号がゼロボルト
(あるいは略ゼロボルト)になったところでスイッチ9
を「ロック」側に切り換える。すると、レーザチューブ
4、検出器1、同期検波器17、リニアピエゾ8から成
る帰還ループの働きにより、この帰還ループは前記の飽
和吸収線の周波数に、固定、すなわちロックされる。
As a measurement procedure, first, the switch 9 is set to the "scan" side to change the voltage of the linear piezo applied voltage 10 from the sweep oscillator 10, and the 2f signal is observed to find a peak point of a desired saturated absorption line. . When the second harmonic (2f) signal is at the peak point, the 3f signal becomes zero volt. Therefore, when the third harmonic (3f) signal becomes zero volt (or substantially zero volt), the switch 9 is turned on.
To the “lock” side. Then, by the function of the feedback loop including the laser tube 4, the detector 1, the synchronous detector 17, and the linear piezo 8, the feedback loop is fixed, that is, locked to the frequency of the saturated absorption line.

【0022】レーザ光は、変調ピエゾ3に交流波形を印
加することにより変調され、この変調されたレーザ光が
検出器1で電気信号に変換される。この電気信号は、増
幅器13で所定の信号レベルまで増幅され、次段に接続
された同期検波器14〜17の一方の入力に印加され
る。同期検波器の他方の入力にはそれぞれ異なった参照
(リファレンス)信号が印加される。
The laser light is modulated by applying an AC waveform to the modulation piezo 3, and the modulated laser light is converted into an electric signal by the detector 1. This electric signal is amplified to a predetermined signal level by the amplifier 13 and applied to one input of the synchronous detectors 14 to 17 connected to the next stage. Different reference signals are applied to the other input of the synchronous detector.

【0023】同期検波器14は、基本波成分(1f)を
検出するもので、参照信号としてコントローラ12から
の1f信号が印加される。この1f信号は、前記変調信
号と同じ周波数を有する。同期検波器14の出力は、低
域フィルタ(LPF)18により不要成分が除去され、
基本波(1f)出力端子29に基本波成分(1f)が出
力される。
The synchronous detector 14 detects the fundamental wave component (1f), and receives a 1f signal from the controller 12 as a reference signal. This 1f signal has the same frequency as the modulation signal. Unnecessary components are removed from the output of the synchronous detector 14 by a low-pass filter (LPF) 18.
The fundamental wave component (1f) is output to the fundamental wave (1f) output terminal 29.

【0024】同期検波器15、16は前記変調信号の第
2高調波(2f)を検出するものである。
The synchronous detectors 15 and 16 detect the second harmonic (2f) of the modulated signal.

【0025】ここで、2つの同期検波器15、16を使
用するのは、第2高調波(2f)の振幅成分のみを検出
するためである。これは1つの同期検波器のみを使用す
る従来の方法では、第2高調波(2f)の出力はリニア
ピエゾ8の位置変化(即ちレーザ光の発振周波数の変
化)に伴い直流レベルが変化してしまう。従って、この
直流レベルの変動のある2f信号を用いて電子回路で飽
和吸収線を特定(同定)する場合、回路が飽和等を生じ
測定に不都合が生じる。
The reason why the two synchronous detectors 15 and 16 are used is to detect only the amplitude component of the second harmonic (2f). This is because in the conventional method using only one synchronous detector, the DC level of the output of the second harmonic (2f) changes as the position of the linear piezo 8 changes (that is, the oscillation frequency of the laser beam changes). . Therefore, when a saturated absorption line is specified (identified) in an electronic circuit using the 2f signal having the fluctuation of the DC level, the circuit causes saturation or the like, and the measurement is inconvenient.

【0026】そこで、このような不都合を除去するため
に2つの同期検波器15、16を90度の位相差のある
参照信号(後述)で駆動することにより、第2高調波
(2f)の振幅成分のみを検出している。そして低域フ
ィルタ(LPF)19,20で不要な成分を除去し、そ
れぞれの成分を2乗回路22、23で2乗する。この2
乗した信号を加算回路24に通して加算し、更にこの加
算した信号を平方根回路25に通すことにより平方根を
求め、これにより2f信号の振幅成分のみが2f出力端
子30に出力される。ここで使用する参照信号はコント
ローラ12の2f(0°)、2f(90°)から供給
し、前者と後者には90度の位相差がある。
Therefore, in order to eliminate such inconvenience, the two synchronous detectors 15 and 16 are driven by a reference signal (described later) having a phase difference of 90 degrees to thereby obtain the amplitude of the second harmonic (2f). Only components are detected. Unnecessary components are removed by low-pass filters (LPFs) 19 and 20, and the respective components are squared by squaring circuits 22 and 23. This 2
The raised signal is passed through an adder circuit 24 to be added, and the added signal is passed through a square root circuit 25 to obtain a square root. As a result, only the amplitude component of the 2f signal is output to the 2f output terminal 30. The reference signal used here is supplied from 2f (0 °) and 2f (90 °) of the controller 12, and the former and the latter have a phase difference of 90 degrees.

【0027】このような構成をとることにより、振幅成
分のみを検出でき、位相変化による直流成分の変動が無
くなる。このため2f出力端子30の電気信号を用いて
スペクトル同定を行う際の電子回路にまつわる問題点を
防止できる。
With such a configuration, only the amplitude component can be detected, and the DC component does not fluctuate due to the phase change. For this reason, it is possible to prevent problems associated with the electronic circuit when performing spectrum identification using the electric signal of the 2f output terminal 30.

【0028】同期検波器17は第3高調波(3f)を検
出するもので、参照信号としてコントローラ12から3
f信号が印加される。同期検波器17の出力は低域フィ
ルタ(LPF)21により不要成分が除去され3f出力
端子31に第3高調波(3f)が得られる。
The synchronous detector 17 detects the third harmonic (3f).
The f signal is applied. An unnecessary component is removed from the output of the synchronous detector 17 by a low-pass filter (LPF) 21, and a third harmonic (3f) is obtained at a 3f output terminal 31.

【0029】この3f成分はHe−Neレーザの発振周
波数をヨウ素の飽和吸収線にロックさせる場合の信号と
しても用いるため、演算増幅器26、抵抗27、キャパ
シタ28から成る積分器を通してスイッチ9の「ロッ
ク」側に接続されている。飽和吸収線にロックしたと
き、この3f信号はゼロボルトになる。
Since the 3f component is also used as a signal for locking the oscillation frequency of the He—Ne laser to the saturated absorption line of iodine, the “lock” of the switch 9 is passed through an integrator including an operational amplifier 26, a resistor 27 and a capacitor 28. "Side. When locked to the saturated absorption line, this 3f signal goes to zero volts.

【0030】図2は上述した1f、2f、3fの各出力
を表示したものである。横軸はリニアピエゾ8の印加電
圧を表しており、右側ほど電圧が大である。縦軸には各
出力の電圧値が示されている。(イ)は基本波成分1
f、(ロ)は第2高調波2f、(ハ)は第3高調波3f
をそれぞれ示している。
FIG. 2 shows the outputs 1f, 2f and 3f described above. The horizontal axis represents the applied voltage of the linear piezo 8, and the voltage is higher toward the right. The vertical axis indicates the voltage value of each output. (A) is fundamental wave component 1
f, (b) is the second harmonic 2f, and (c) is the third harmonic 3f.
Are respectively shown.

【0031】例として、第2高調波の(ロ)について説
明する。リニアピエゾ8の印加電圧を増加すると、先ず
モードホップ1が現れる。印加電圧を増して行くと3本
の飽和吸収線が一群となった[abc]が現れる。印加
電圧を更に増して行くと複数の飽和吸収線が一群となっ
た[defg]、[hij]、[klmn]が順次現
れ、その後にモードホップ2が現れる。
As an example, the second harmonic (b) will be described. When the voltage applied to the linear piezo 8 is increased, mode hop 1 appears first. As the applied voltage is increased, [abc] in which three saturated absorption lines form a group appears. When the applied voltage is further increased, [defg], [hij], and [klmn], in which a plurality of saturated absorption lines form a group, appear in order, and then mode hop 2 appears.

【0032】飽和吸収線[defg]と[klmn]と
は4本の飽和吸収線を有しており、その判別は[def
g]の方は各飽和吸収線間が大略同じであることから判
別している。
The saturated absorption lines [defg] and [klmn] have four saturated absorption lines.
g] is determined from the fact that the distance between the respective saturated absorption lines is substantially the same.

【0033】以下、本発明のレーザ光周波数のオートロ
ック方法について説明する。まず概略動作は次のとおり
である。
Hereinafter, the method of auto-locking the laser light frequency according to the present invention will be described. First, the general operation is as follows.

【0034】この装置では、リニアピエゾ8への印加電
圧は、モードホップの発生する間隔の2倍より少し広
い、約50V〜60V間を変化させてコントロールして
いる。
In this apparatus, the voltage applied to the linear piezo 8 is controlled by changing the voltage between about 50 V and 60 V, which is slightly wider than twice the interval at which mode hops occur.

【0035】オートロック機能のシーケンスを開始する
と、まず、リニアピエゾ8の印加電圧を中心電圧(約5
5V)に設定する。
When the sequence of the auto lock function is started, first, the applied voltage of the linear piezo 8 is changed to the center voltage (about 5 V).
5V).

【0036】次に、前記中心電圧からリニアピエゾ8の
印加電圧を変化させ、レーザ光の強さが規定の範囲にあ
ることを調べる。
Next, the applied voltage of the linear piezo 8 is changed from the center voltage, and it is checked that the intensity of the laser beam is within a specified range.

【0037】印加電圧を変化させる方向は、ロックさせ
る飽和吸収線をどれにするか、その設定によって異な
る。ロックさせる飽和吸収線が[abc]又は[def
g]の場合は、前記中心電圧から最大電圧(60V)に
向かってリニアピエゾ8の印加電圧を増加させる。
The direction in which the applied voltage is changed differs depending on the setting of the saturated absorption line to be locked. When the saturated absorption line to be locked is [abc] or [def
g], the applied voltage of the linear piezo 8 is increased from the center voltage toward the maximum voltage (60 V).

【0038】飽和吸収線設定が[hij]または[kl
mn]の場合は、前記中心電圧から最小電圧(50V)
に向かってリニアピエゾ8の印加電圧を減少させる。
When the saturation absorption line setting is [hij] or [kl
mn], the minimum voltage (50 V) from the center voltage
, The applied voltage of the linear piezo 8 is decreased.

【0039】次に、リニアピエゾ8の印加電圧を変化さ
せながら、変調波信号中に含まれる高調波を検出する。
検出時、過去4回の検出時のリニアピエゾ8の印加電圧
値が等間隔であるかどうか演算し、ほぼ等間隔であれば
[defg]であると特定する。
Next, the harmonic contained in the modulated wave signal is detected while changing the applied voltage of the linear piezo 8.
At the time of detection, it is calculated whether or not the applied voltage values of the linear piezos 8 at the time of the past four detections are at equal intervals.

【0040】飽和吸収線[defg]を特定すると、そ
れを基準としてリニアピエゾ8の印加電圧を変化させ、
変調信号中の高調波を検出し、設定されたロック吸収線
にロックを行う。
When the saturated absorption line [defg] is specified, the voltage applied to the linear piezo 8 is changed based on the specified value, and
Detects harmonics in the modulated signal and locks to the set lock absorption line.

【0041】図3は、ロックさせる飽和吸収線に対応し
たシーケンスを図のシーケンス番号#1〜#16ととも
に詳細に示す。
FIG. 3 shows a sequence corresponding to a saturated absorption line to be locked together with sequence numbers # 1 to # 16 in the figure.

【0042】(1)飽和吸収線[abc]にロックさせ
る場合: (#1)リニアピエゾ8への印加電圧を中心電圧(55
V)に設定する。 (#2)リニアピエゾ8への印加電圧を中心電圧から最
大電圧(60V)へ増加させる。 (#3)リニアピエゾ8への印加電圧を最大電圧(60
V)から減少させながら飽和吸収線[defg]を探
す。 (#4)さらに、リニアピエゾ8への印加電圧を更に減
少させながら変調波信号の高調波成分(2f)を観測す
る。飽和吸収線cの場合は一つ目、bの場合は二つ目、
aの場合は三つ目を検出したときにロック動作を行う。 (#5)さらに、リニアピエゾ8への印加電圧を減少さ
せながら、変調波の第3高調波信号(3f)がゼロボル
ト(ロック状態)になるようにする。
(1) When locking to the saturated absorption line [abc]: (# 1) Apply the voltage applied to the linear piezo 8 to the center voltage (55
V). (# 2) The voltage applied to the linear piezo 8 is increased from the center voltage to the maximum voltage (60 V). (# 3) The voltage applied to the linear piezo 8 is increased to the maximum voltage (60
The saturation absorption line [defg] is searched while decreasing from V). (# 4) Further, the harmonic component (2f) of the modulated wave signal is observed while further reducing the voltage applied to the linear piezo 8. The first in the case of the saturated absorption line c, the second in the case of b,
In the case of a, the lock operation is performed when the third is detected. (# 5) Further, the third harmonic signal (3f) of the modulated wave is set to zero volt (locked state) while reducing the voltage applied to the linear piezo 8.

【0043】(2)飽和吸収線[defg]にロックさ
せる場合: (#1)リニアピエゾ8への印加電圧を中心電圧(55
V)に設定する。 (#2)リニアピエゾ8への印加電圧を中心電圧から最
大電圧(60V)へ増加させる。 (#6)リニアピエゾ8への印加電圧を最大電圧(60
V)から減少させながら[defg]を探す。探した
後、予め定めた値だけ印加電圧を減少させて一度通りす
ぎる。 (#7)再び、リニアピエゾ8への印加電圧を増加させ
ながら変調波信号の高調波成分を観測する。飽和吸収線
dの場合は一つ目、eの場合は二つ目、fの場合は三つ
目、gの場合は四つ目を検出したらロック動作を行う。 (#8)さらにリニアピエゾ8への印加電圧を増加させ
ながら、変調信号の第3高調波がゼロボルト(ロック状
態)になるようにする。
(2) When locking to the saturated absorption line [defg]: (# 1) The voltage applied to the linear piezo 8 is set to the center voltage (55
V). (# 2) The voltage applied to the linear piezo 8 is increased from the center voltage to the maximum voltage (60 V). (# 6) The voltage applied to the linear piezo 8 is increased to the maximum voltage (60
Search for [defg] while decreasing from V). After searching, the applied voltage is reduced by a predetermined value and the voltage is passed once. (# 7) Again, the harmonic component of the modulated wave signal is observed while increasing the voltage applied to the linear piezo 8. The lock operation is performed when the first is detected for the saturated absorption line d, the second for e, the third for f, and the fourth for g. (# 8) While further increasing the voltage applied to the linear piezo 8, the third harmonic of the modulation signal is set to zero volt (locked state).

【0044】(3)飽和吸収線[hij]にロックさせ
る場合: (#1)リニアピエゾ8への印加電圧を中心電圧(55
V)に設定する。 (#9)リニアピエゾ8への印加電圧を中心電圧から最
小電圧(50V)に減少させる。 (#10)リニアピエゾ8への印加電圧を最小電圧(5
0V)から増加させながら[defg]を探す。 (#11)さらにリニアピエゾ8への印加電圧を増加さ
せながら、変調信号の高調波成分を探す。飽和吸収線h
の場合は一つ目、iの場合は二つ目、jの場合は三つ目
を検出したらロック動作を行う。 (#12)さらにリニアピエゾ8への印加電圧を増加さ
せながら、変調信号の第3高調波がゼロボルト(ロック
状態)になるようにする。
(3) When locking to the saturated absorption line [hij]: (# 1) The voltage applied to the linear piezo 8 is set to the center voltage (55
V). (# 9) The voltage applied to the linear piezo 8 is reduced from the center voltage to the minimum voltage (50 V). (# 10) The voltage applied to the linear piezo 8 is reduced to the minimum voltage (5
[Defg] while increasing from 0V). (# 11) While further increasing the voltage applied to the linear piezo 8, a harmonic component of the modulation signal is searched for. Saturated absorption line h
The lock operation is performed when the first is detected in the case of i, the second in the case of i, and the third in the case of j. (# 12) While further increasing the voltage applied to the linear piezo 8, the third harmonic of the modulation signal is set to zero volt (locked state).

【0045】(4)飽和吸収線[klmn]にロックさ
せる場合: (#1)リニアピエゾ8への印加電圧を中心(55V)
に設定する。 (#9)リニアピエゾ8への印加電圧を中心電圧から最
小電圧(50V)に減少させる。 (#13)リニアピエゾ8への印加電圧を最小電圧(5
0V)から増加させながら[defg]を探す。 (#14)リニアピエゾ8への印加電圧を増加させなが
ら[hij]を探す。 (#15)さらにリニアピエゾ8への印加電圧を増加さ
せながら、変調信号の高調波成分を探す。飽和吸収線k
の場合は一つ目、lの場合は二つ目、mの場合は三つ
目、nの場合は四つ目を検出したらロック動作を行う。 (#16)さらに、リニアピエゾ8への印加電圧を増加
させながら、変調波信号の第3高調波信号の第3高調波
がゼロボルト(ロック状態)になるようにする。
(4) When locking to the saturated absorption line [klmn]: (# 1) Centering the voltage applied to the linear piezo 8 (55 V)
Set to. (# 9) The voltage applied to the linear piezo 8 is reduced from the center voltage to the minimum voltage (50 V). (# 13) The voltage applied to the linear piezo 8 is reduced to the minimum voltage (5
[Defg] while increasing from 0V). (# 14) Search for [hij] while increasing the voltage applied to the linear piezo 8. (# 15) While further increasing the voltage applied to the linear piezo 8, a harmonic component of the modulation signal is searched for. Saturated absorption line k
The lock operation is performed when the first is detected in the case of 1, the second in the case of 1, the third in the case of m, and the fourth in the case of n. (# 16) Further, while increasing the voltage applied to the linear piezo 8, the third harmonic of the third harmonic signal of the modulated wave signal is set to zero volt (locked state).

【0046】尚、上記の説明では2f信号のピークから
飽和吸収線のピークを検出したが、これは3f信号を観
測して飽和吸収線のピークを見つけても良い。
In the above description, the peak of the saturated absorption line is detected from the peak of the 2f signal. However, the peak of the saturated absorption line may be detected by observing the 3f signal.

【0047】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
く、種々の変更、拡張が考えられる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various changes and extensions can be considered.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるレー
ザのオートロック方法は、任意の飽和吸収線を検出する
ために変調信号の高調波発生のパターン(飽和吸収線の
発生順序、飽和吸収線の間隔)を用い、飽和吸収線、例
えば、「d、e、f、g」を特定し、それを基準に任意
の飽和吸収線にロックさせている。したがって、使用す
るレーザの個体差のためにモードホップの特性に違いが
あっても、誤ったロック動作をすることなく、希望する
飽和吸収線に正しくロックさせることが可能となる。
As described above, in the laser auto-locking method according to the present invention, in order to detect an arbitrary saturated absorption line, the harmonic generation pattern of the modulation signal (the order of generation of the saturation absorption line, the saturation absorption line). ), A saturated absorption line, for example, “d, e, f, g” is specified, and locked to an arbitrary saturated absorption line based on that. Therefore, even if there is a difference in the mode hop characteristics due to the individual difference of the laser used, it is possible to correctly lock to the desired saturated absorption line without performing an erroneous locking operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態におけるレーザ光発振周波
数のオートロック方法を用いるヨウ素安定化レーザ装置
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an iodine-stabilized laser device using an automatic locking method of a laser light oscillation frequency according to an embodiment of the present invention.

【図2】リニアピエゾ8への印加電圧に対する基本波及
び第2、第3高調波の様子を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state of a fundamental wave and second and third harmonics with respect to a voltage applied to a linear piezo 8;

【図3】本発明の実施形態における飽和吸収線の特定方
法の手順を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a procedure of a method for specifying a saturated absorption line in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検出器 2、6 ミラー 3 変調ピエゾ 4 レーザチューブ 5 ヨウ素セル 7 レーザ光 8 リニアピエゾ 9 切換スイッチ 10 リニアピエゾ印加電圧 11 変調発信器 12 コントローラ 13 アンプ 14〜17 同期検波器 18〜21 LPF(低域フィルタ) 22、23 2乗回路 24 加算回路 25 平方根回路 26 演算増幅器 27 抵抗 28 帰還容量 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detector 2, 6 Mirror 3 Modulation piezo 4 Laser tube 5 Iodine cell 7 Laser light 8 Linear piezo 9 Changeover switch 10 Linear piezo application voltage 11 Modulation transmitter 12 Controller 13 Amplifier 14-17 Synchronous detector 18-21 LPF (Low-pass filter) 22, 23 square circuit 24 adder circuit 25 square root circuit 26 operational amplifier 27 resistor 28 feedback capacitance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩尾 宏昭 横浜市港北区綱島東6−3−20 株式会社 エヌエフ回路設計ブロック内 Fターム(参考) 5F072 AA01 HH02 HH05 JJ20 KK01 KK30 MM12 MM16  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hiroaki Iwao 6-3-20 Tsunashimahigashi, Kohoku-ku, Yokohama F-term in NF Corporation circuit design block (reference) 5F072 AA01 HH02 HH05 JJ20 KK01 KK30 MM12 MM16

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】変調手段により変調されヨウ素セルに通さ
れたレーザ光から得られた変調信号を復調し、この復調
信号を帰還することにより、レーザ光発振周波数をヨウ
素の特定の飽和吸収線にロックするヨウ素分子の飽和吸
収線を利用したレーザ光発振周波数のオートロック方法
において、 前記飽和吸収線の発生順序及び前記飽和吸収線間の間隔
を、前記特定の飽和吸収線へのロックに際しての判断基
準とすることを特徴とするレーザ光発振周波数のオート
ロック方法。
A demodulated signal obtained from a laser beam modulated by a modulating means and passed through an iodine cell is demodulated, and the demodulated signal is fed back, so that the laser beam oscillation frequency is changed to a specific saturated absorption line of iodine. In an automatic locking method of a laser light oscillation frequency using a saturated absorption line of an iodine molecule to be locked, the generation order of the saturated absorption lines and the interval between the saturated absorption lines are determined when locking to the specific saturated absorption line. An automatic locking method of a laser beam oscillation frequency, which is used as a reference.
【請求項2】前記変調信号の前記第2高調波周波数で復
調した信号レベルがピークとなるように動作することを
特徴とする請求項1に記載のレーザ光発振周波数のオー
トロック方法。
2. The method according to claim 1, wherein the operation is performed such that a signal level of the modulated signal demodulated at the second harmonic frequency becomes a peak.
【請求項3】前記変調信号の第3高調波周波数で復調し
た信号レベルがゼロレベルとなるようにロックすること
を特徴とする請求項2に記載のレーザ光発振周波数のオ
ートロック方法。
3. The method of auto-locking a laser light oscillation frequency according to claim 2, wherein said signal is locked so that a signal level demodulated at a third harmonic frequency of said modulated signal becomes a zero level.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008130848A (en) * 2006-11-21 2008-06-05 Mitsutoyo Corp Laser frequency stabilizing apparatus, and laser frequency stabilizing method
EP1930998A1 (en) 2006-12-04 2008-06-11 Mitutoyo Corporation Laser frequency stabilizing apparatus, method and computer program product for stabilizing laser frequency
EP2058907A1 (en) 2007-11-06 2009-05-13 Mitutoyo Corporation Frequency-stabilized laser device, laser frequency stabilizing method, and laser frequency stabilizing program
EP2101378A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-16 Mitutoyo Corporation Laser frequency stabilizing device, method and program
JP2009250786A (en) * 2008-04-07 2009-10-29 Mitsutoyo Corp Laser interferometer, and laser interferometry
JP2010127885A (en) * 2008-12-01 2010-06-10 Mitsutoyo Corp Laser interferometer
JP2010164328A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Mitsutoyo Corp Laser interferometer
JP2012134371A (en) * 2010-12-22 2012-07-12 Mitsutoyo Corp Stabilization discriminator, laser frequency stabilizer, and stabilization discrimination method
EP2624381A3 (en) * 2012-01-25 2014-11-05 Mitutoyo Corporation Method for determining saturated absorption lines and laser frequency stabilizing device
CN115266641A (en) * 2022-08-09 2022-11-01 山东大学 Method for detecting absorption line width in absorption spectrum gas sensing field

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008130848A (en) * 2006-11-21 2008-06-05 Mitsutoyo Corp Laser frequency stabilizing apparatus, and laser frequency stabilizing method
US7613216B2 (en) 2006-12-04 2009-11-03 Mitutoyo Corporation Laser frequency stabilizing apparatus, method and computer program product for stabilizing laser frequency
EP1930998A1 (en) 2006-12-04 2008-06-11 Mitutoyo Corporation Laser frequency stabilizing apparatus, method and computer program product for stabilizing laser frequency
JP2008141054A (en) * 2006-12-04 2008-06-19 Mitsutoyo Corp Apparatus, method, and program for stabilizing laser frequency
EP2058907A1 (en) 2007-11-06 2009-05-13 Mitutoyo Corporation Frequency-stabilized laser device, laser frequency stabilizing method, and laser frequency stabilizing program
JP2009117566A (en) * 2007-11-06 2009-05-28 Mitsutoyo Corp Frequency-stabilized laser device, and laser frequency stabilizing method
US7773644B2 (en) 2007-11-06 2010-08-10 Mitutoyo Corporation Frequency-stabilized laser device, laser frequency stabilizing method, and laser frequency stabilizing program
US7835411B2 (en) 2008-03-12 2010-11-16 Mitutoyo Corporation Laser frequency stabilizing device, method and program
EP2101378A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-16 Mitutoyo Corporation Laser frequency stabilizing device, method and program
JP2009250786A (en) * 2008-04-07 2009-10-29 Mitsutoyo Corp Laser interferometer, and laser interferometry
JP2010127885A (en) * 2008-12-01 2010-06-10 Mitsutoyo Corp Laser interferometer
JP2010164328A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Mitsutoyo Corp Laser interferometer
DE102010000817A1 (en) 2009-01-13 2010-08-05 Mitutoyo Corp., Kawasaki-shi laser interferometer
US7876449B2 (en) 2009-01-13 2011-01-25 Mitutoyo Corporation Laser interferometer
DE102010000817B4 (en) 2009-01-13 2023-03-23 Mitutoyo Corp. laser interferometer
JP2012134371A (en) * 2010-12-22 2012-07-12 Mitsutoyo Corp Stabilization discriminator, laser frequency stabilizer, and stabilization discrimination method
EP2624381A3 (en) * 2012-01-25 2014-11-05 Mitutoyo Corporation Method for determining saturated absorption lines and laser frequency stabilizing device
CN115266641A (en) * 2022-08-09 2022-11-01 山东大学 Method for detecting absorption line width in absorption spectrum gas sensing field

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