JP2000216466A

JP2000216466A - 波長同調回路

Info

Publication number: JP2000216466A
Application number: JP11013937A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shoji; 康浩庄司; Yoshihito Hirano; 嘉仁平野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2000-08-04
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP3632479B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ発振器の出力光の波長がシーディング
光に同調しているかどうかを確認して、波長制御を行う
ことが可能な波長同調回路を得ること。【解決手段】レーザ媒質をレーザ共振器内に所有する
レーザ発振器と、シーディング光を前記レーザ発振器内
に入射して波長同調するレーザレーダ光源において、共
振器長制御素子と、前記レーザ発振器から一部取り出し
た前記レーザ光または一部取り出した前記シーディング
光のどちらか一方の周波数を周波数シフトし、前記周波
数シフト後のそれぞれの光を合波し、合波した出力光の
ビート周波数をローパスフィルタおよびハイパスフィル
タで周波数弁別し、それぞれの出力信号をそれぞれ検波
回路で周波数−電圧変換し、その差分を前記レーザ共振
器長を制御するための誤差信号とし、これに基づいて前
記共振器長制御素子を動作させる波長制御手段とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザレーダ光
源の波長を安定化するための波長同調回路に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図６に第１の従来例として、Ｊ．Ｃ．Ｂ
ａｒｎｅｓｅｔａｌ．"ＩｎｊｅｃｔｉｏｎＳｅ
ｅｄｉｎｇＩＩ：Ｔｉ：Ａｌ2 Ｏ3 Ｅｘｐｅｒｉｍｅ
ｎｔｓ"，ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＱＵＡＮ
ＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ．ＶＯＬ．２９，Ｎ
Ｏ．１０．ＯＣＴＯＲＢＥＲ１９９３，ｐｐ２６８４
−２６９２に記載されているレーザレーダ光源に用いる
波長同調回路の構成説明図を示す。図６において、１０
０は波長選択素子、１０１は出力用ミラー、１０２はレ
ーザ媒質、１０３は高反射率ミラー（反射率９９％）、
１０４は共振器長制御素子、１０５はインジェクション
・シーディング装置、１０６は波長確認手段、１０７は
波長制御手段、１０８は励起光源、１０９は励起光入射
手段、１１０は出力光サンプル手段、１１１はアイソレ
ータ、１１３は受光器、１１４はＱスイッチトリガ発振
器である。Ｑスイッチトリガ発振器１１４から出力され
るトリガパルスに同期してパルス出力の励起光源１０８
から励起光が出力され、この出力光は励起光入射手段１
０９を介してレーザ媒質１０２を励起する。レーザ媒質
１０２の両端面から出力されたレーザ光を出力用ミラー
１０１と高反射率ミラー１０３で構成されたスタンディ
ング・ウェーブ型共振器内でレーザ光パワーを増幅し、
出力用ミラー１０１からパルスのレーザ光を出力する。
また、発振波長を任意の波長に安定化した、シーディン
グ光を高反射率ミラー１０３からスタンディング・ウェ
ーブ型共振器内に光軸が一致するように注入する。この
とき、高反射率ミラー１０３により反射されたシーディ
ング光がインジェクション・シーディング装置１０５に
戻るのを避けるためにアイソレータ１１１を設置してい
る。スタンディング・ウェーブ型共振器内で立ち上がる
波長は、スタンディング・ウェーブ型共振器内で立ち上
がるはずの複数の波長の中でシーディング光の波長と最
も近い波長に同調する。さらに、スタンディング・ウェ
ーブ型共振器の出力光の発振波長をシーディング光に同
調させるため、共振器長制御素子１０４により共振器長
を制御する。

【０００３】共振器長を制御するために、スタンディン
グ・ウェーブ型共振器の出力光を出力光サンプル手段１
１０により一部取り出す。波長確認手段１０６でＱスイ
ッチトリガ発振器１１４から出力されるトリガパルスと
スタンディング・ウェーブ型共振器の出力光のパルスと
の時間間隔を測定する。インジェクション・シーディン
グを行った場合、シーディング光が種信号となり、この
種信号に近いモードからパルスが立ち上がるため、最も
早い時間でこのモードのパルスが出力される。この従来
例では、波長確認手段１０６において、励起光源１０８
から出力されるパルス光と出力用ミラー１０１から出力
されるパルス光の時間間隔を確認し、この時間間隔が最
も短くなるように波長制御手段１０７で共振器長制御素
子１０４を制御する。

【０００４】従来の波長確認手段１０６では励起光源１
０８へ送信するＱスイッチトリガパルスと受光器１１３
で受けた出力光のパルスとの間隔を測定しているため
に、出力光の波長がシーディング光と同調しているかど
うかを知ることができない。

【０００５】次に、図７に第２の従来例として、Ｌｅｏ
ｎｉｄＧ．Ｋａｚｏｖｓｋｙｅｔａｌ．"Ｅｘｐ
ｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｌａｔｉｖｅｆｒｅｑｕｅ
ｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａｓｅ
ｔｏｆｌａｓｅｒｓｕｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌ
ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐｓ"，ＩＥＥＥ
ＰＨＯＴＯＮＩＣＳＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＬＥＴ
ＴＥＲＳ．ＶＯＬ．２，ＮＯ．７．ＪＵＬＹ１９９
０，ｐｐ５１６−５１８に記載されているレーザレーダ
光源に用いる波長同調回路の構成説明図を示す。図７に
おいて、１１５は連続波（ＣＷ）出力のスレーブレー
ザ、１１６はＣＷ出力のマスターレーザ、１１７は位相
変調器、１１８はｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ
（ＰＬＬ）回路である。マスターレーザ１１６の出力光
を位相変調器１１７で位相変調し、多数のサイドバンド
を立たせる。位相変調をかけたマスターレーザ１１６の
出力光とスレーブレーザ１１５の出力光を合波手段１１
９で合波し、合波した両レーザ光を受光器１１３で受光
する。両レーザ光の位相差をＰＬＬ回路１１８で検出
し、その位相差がゼロになるようにスレーブレーザ１１
５内の共振器長制御素子にフードバックする。

【０００６】本従来例では、スレーブレーザ１１５もＣ
Ｗ出力であるため、ＰＬＬ回路１１８は応答したが、ス
レーブレーザ１１５にパルス幅の短いパルスレーザを使
用した場合、ＰＬＬ回路１１８がその応答速度に追従で
きない。

【０００７】また、本従来例では、マスターレーザ１１
６に位相変調を用いることにより多数のサイドバンドを
立たせ、そのサイドバンドの中のいずれかの周波数にス
レーブレーザ１１５の発振波長を安定化するため、相対
的な周波数安定度は得られるが、絶対周波数への安定化
はできない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
波長同調回路では、波長確認手段として励起光源へ送信
するＱスイッチトリガパルスと受光器で受けたスタンデ
ィング・ウェーブ型共振器の出力光のパルスとの時間間
隔を基準信号としているため、出力光の波長がシーディ
ング光と同調しているかどうか確認できないという問題
点があった。

【０００９】また、従来の波長同調回路では、マスター
レーザおよびスレーブレーザにＣＷ波を用いているた
め、ＰＬＬ回路が使用できたが、スレーブレーザにパル
ス幅の短いパルスレーザを使用した場合、ＰＬＬ回路の
応答が追従しないため、波長同調ができないという問題
点があった。

【００１０】さらに、従来の波長同調回路では、マスタ
ーレーザに位相変調を用いることにより多数のサイドバ
ンドを立たせ、そのサイドバンドの中のいずれかの周波
数にスレーブレーザの発振波長を安定化するため、相対
的な周波数安定度は得られるが、絶対周波数への安定化
ができないという問題点があった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、レーザ発振器の出力光の波長が
シーディング光に同調しているかどうかを確認して、波
長制御を行うことが可能な波長同調回路を得ることを目
的とする。

【００１２】また、この発明は、パルス幅の短いパルス
レーザの波長同調が可能な波長同調回路を得ることを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る波長同調
回路は、レーザ光を出力するレーザ媒質と、前記レーザ
媒質を励起する励起光源と、前記励起光源の出力タイミ
ングを決定するトリガ信号を出力するＱスイッチトリガ
発振器と、前記励起光源の出射光を前記レーザ媒質に入
射する励起光入射手段と、前記レーザ媒質をレーザ共振
器内に所有するレーザ発振器と、シーディング光を出射
するインジェクション・シーディング装置と、前記シー
ディング光を前記レーザ発振器内に入射するシーディン
グ光注入手段と、前記レーザ共振器の共振器長を制御す
る共振器長制御素子と、前記レーザ共振器からレーザ光
の一部を取り出す出力光サンプル手段と、一部取り出し
た前記レーザ光または一部取り出した前記シーディング
光のどちらか一方の周波数をシフトする周波数シフト手
段と、一部取り出した前記レーザ光と一部取り出した前
記シーディング光を前記周波数シフト手段の出力側で合
波する合波手段と、前記合波手段の出力光を受光し、ビ
ート周波数を出力する受光器と、前記ビート周波数を周
波数弁別するローパスフィルタおよびハイパスフィルタ
と、前記ローパスフィルタおよびハイパスフィルタそれ
ぞれの出力信号をそれぞれ周波数−電圧変換する２つの
検波回路と、前記２つの検波回路の出力信号の差分をと
り前記レーザ共振器長を制御するための誤差信号を出力
する減算器と、前記誤差信号に基づいて前記共振器長制
御素子に波長制御信号を与えることにより当該共振器長
制御素子を動作させる波長制御手段とを備えたものであ
る。

【００１４】また、上記検波回路に乗算検波回路を用い
ても良い。

【００１５】また、上記検波回路にピーク検波回路を用
いても良い。

【００１６】また、上記周波数シフト手段に音響光学周
波数シフタを用い、上記音響光学周波数シフタの通常の
出射口を入射口、通常の入射口を出射口として使用する
ことにより、上記音響光学周波数シフタを上記一部取り
出したレーザ光と一部取り出したシーディング光を合波
する合波手段として機能させ、上記周波数シフト手段と
上記合波手段を兼用させても良い。

【００１７】さらに、上記２つの検波回路それぞれの後
段にピークホールド回路を設置し、上記Ｑスイッチトリ
ガ発振器からの出力信号をピークホールド開始終了のト
リガ信号として用いて上記検波回路の出力を保持するこ
とにより、パルス幅の短いレーザ光に対する波長制御時
間を延長したものでも良い。

【００１８】また、上記波長制御手段を、レーザ光の同
調させたい波長の数と同数の複数の波長制御手段と、上
記複数の波長制御手段への入出力端にそれぞれ設けら
れ、上記複数の波長制御手段から選択して所定の順序で
切り替えて使用するように接続させる上記同調させたい
波長の数と同数の切り替え先を有する切り替えスイッチ
から形成しても良い。

【００１９】また、上記波長制御手段からの波長制御信
号が上記共振器長制御素子のダイナミックレンジを越え
た場合に、上記波長制御手段からの出力を制限する制御
信号制限回路を上記波長制御手段の後段に挿入設置して
も良い。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１による波長同調回路を示す構成説明図であ
る。なお、以下の説明において、上記従来技術において
説明した構成部材と同一または相当する部材については
同一符号を付して説明を省略または簡略化する。図１に
おいて、２０１はレーザ発振器、２０３は周波数シフト
手段、２０４，２０５は、周波数シフト手段２０３でシ
フトする周波数に等しい周波数における減衰率が等しい
ローパスフィルタとハイパスフィルタ、２０６は各フィ
ルタの透過信号を周波数−電圧変換するための検波回
路、２０７は減算器、２０８は合波手段である。

【００２１】次に動作について説明する。Ｑスイッチト
リガ発振器１１４の出力パルスに同期して出力される励
起光源１０８の出力光を励起光入射手段１０９を介して
レーザ媒質１０２に入射し、これを励起する。レーザ媒
質１０２から出力されたレーザ光はレーザ発振器２０１
内で増幅され、外部に出力される。また、インジェクシ
ョン・シーディング装置１０５から出射されたシーディ
ング光をシーディング光注入手段１１２からレーザ発振
器２０１内に注入する。

【００２２】レーザ発振器２０１から出力されるレーザ
光の一部を出力光サンプル手段１１０で取り出す。取り
出したレーザ光の一部か、またはシーディング光の一部
のどちらか一方を周波数シフト手段２０３（例えば音響
光学周波数シフタ等）を通過させることで周波数をｆだ
けシフトさせ、合波手段２０８で両者を合波する。合波
したレーザ光とシーディング光を受光器１１３で受光
し、周波数シフトしたレーザ光とシーディング光とのビ
ート周波数を観測する。受光器１１３の出力は、ローパ
スフィルタ２０４とハイパスフィルタ２０５に分岐され
た後、それぞれの検波回路２０６に入力され、周波数−
電圧変換される。検波回路２０６から出力された両信号
は減算器２０７に入力され、両者の差分信号を得る。こ
こで、ローパスフィルタ２０４とハイパスフィルタ２０
５の周波数特性は上記したように周波数ｆにおいて減衰
特性が等しいため減算器２０７の出力信号は周波数ｆに
おいてゼロであり、その前後で符号が変化する形状を持
つ。この信号を誤差信号として用いるとともに、波長制
御手段１０７に入力し、その出力信号をレーザ発振器内
の共振器長制御素子１０４にフィードバックしてレーザ
光の波長を制御することにより、レーザ光とシーディン
グ光の波長を同調することができる。なお、この例で
は、共振器長制御素子１０４により共振器長を調整する
ことにより波長を可変するものである。また、ローパス
フィルタ２０４とハイパスフィルタ２０５の周波数ｆで
の減衰特性が等しくない場合には、可変減衰器などを挿
入して調整しても良い。

【００２３】上記において正確な波長同調を行うために
は、検波回路において、両レーザ光のビートの位相状態
に係わらず、周波数−電圧変換する必要がある。そこ
で、検波回路に乗算検波回路を使用した場合について説
明する。乗算検波回路内では入力信号を乗算（積算）す
るために、ローパスフィルタまたはハイパスフィルタか
ら入力された信号の平均された信号を得ることができ
る。したがって、各フィルタからの信号に含まれる位相
情報は消去することができる。

【００２４】次に、検波回路にピーク検波回路を使用し
た場合について説明する。ピーク検波回路では、入力信
号のプラス側とマイナス側のピーク値を検出し、両者の
差分信号を出力することにより位相情報を消去し、周波
数情報のみを得ることが可能である。また、市販の乗算
検波素子を用いた乗算検波回路の場合、乗算検波素子の
制限から、数十ｍＶ程度の出力信号しか得られないが、
ピーク検波回路では数Ｖ程度の出力信号が得られるた
め、両者の雑音レベルが等しいならば、ピーク検波回路
を用いた方がＳ／Ｎ比（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓ
ｅＲａｔｉｏ）が良い特徴を持つ。

【００２５】このようにローパスフィルタとハイパスフ
ィルタを用いた周波数弁別器に乗算検波回路またはピー
ク検波回路を組み合わすことにより、入力信号の位相情
報は消去され、必要な周波数情報のみを電圧信号で出力
することができる。

【００２６】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、レーザ発振器２０１から出力されるレーザ光の波長
を確認してシーディング光に同調させることができる。

【００２７】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による波長同調回路の構成説明図である。この実施
の形態では、上記実施の形態１における周波数シフタの
構成を示す。周波数シフタの一例として音響光学周波数
シフタを使用した場合について説明する。音響光学周波
数シフタ２０３の入射側からレーザ光を入射すると、出
射側から０次回折光（周波数シフト無し）、１次回折光
（周波数ｆだけシフト）、２次回折光（周波数２ｆだけ
シフト）、・・・を出射する。この発明においては、音
響光学周波数シフタ２０３の０次回折光の出射口または
１次回折光の出射口からレーザ出力光の一部とシーディ
ング光の一部をそれぞれ任意の側の出射口から入射し、
音響光学周波数シフタ２０３の本来の入射口から両レー
ザ光を出射させる。つまり、音響光学周波数シフタの通
常の出射口を入射口として使用し、通常の入射口を出射
口として使用することにより、音響光学周波数シフタを
レーザ光の一部とシーディング光の一部を合波する合波
手段として兼用する。

【００２８】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、音響光学周波数シフタをレーザ光の一部とシーディ
ング光の一部の合波手段として兼用することにより、波
長同調回路を小型化できる。

【００２９】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３による波長同調回路を示す構成説明図であり、上記
実施の形態１または２においてピークホールド回路を使
用した場合を示す。図３において、２０９は検波回路の
出力を一定時間保持するピークホールド回路である。

【００３０】次に動作について説明する。励起光源１０
８からのＱスイッチレーザ光のパルス幅は短いものにな
ると１０ｎｓｅｃ程度になる。したがって、シーディン
グ光とレーザ光のビート周波数が観測できるのは１０ｎ
ｓｅｃ間のみである。しかし、波長制御を行うためには
できる限り長い時間信号が出力されていることが波長安
定度のためにも望ましく、その最大時間は、レーザパル
スが出力されてから、次のパルスが出力されるまでであ
る。そこで、Ｑスイッチトリガ発振器１１４からの出力
信号をピークホールド回路２０９に入力し、ピークホー
ルド開始終了のトリガ信号として使用することにより、
レーザパルスが出力されてから次のレーザパルスが出力
されるまでの間、検波回路２０６の出力を保持すること
ができる。

【００３１】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、ピークホールド回路２０９を用いることにより、パ
ルス幅の短いレーザ光の場合でも、安定な波長同調がで
きる。

【００３２】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４による波長同調回路を示す構成説明図であり、ある
一定の繰り返しでレーザ光の同調させたい波長が変化す
る場合の波長制御手段の構成を示し、同調させたい波長
の数に等しい波長制御手段１０７を用意する。また、図
４において、２１０（ａ）、２１０（ｂ）は複数の波長
制御手段１０７の切り替えスイッチである。

【００３３】次に動作について説明する。ある一定の繰
り返しで、レーザ光の同調させたい波長が変化する場
合、同調させたい波長の数に等しい波長制御手段１０７
を用意し、切り替えスイッチ２１０（ａ）、２１０
（ｂ）の切り替え先の数も同調させたい波長の数に等し
くする。例えば、同調させたい波長の数が３波（波長
ａ、波長ｂ、波長ｃ）の場合、波長制御手段を３個（波
長制御手段１０７（ａ）、波長制御手段１０７（ｂ）、
波長制御手段１０７（ｃ））用意し、切り替えスイッチ
２１０（ａ）、２１０（ｂ）も３方向切り替え可能なス
イッチとする。ある時点で、Ｑスイッチトリガ発振器１
１４からトリガパルスが出力された直後にレーザ発振器
２０１から波長ａのレーザ光が出力され、次のトリガパ
ルス直後には波長ｂのレーザ光が、また次のトリガパル
ス直後には波長ｃのレーザ光を出力させ、その後は、こ
れを繰り返すものとする。波長ａのレーザ光が出力され
た直後では、波長ａの偏差を波長制御手段１０７（ａ）
に入力するために切り替えスイッチ２１０（ａ）は波長
制御手段１０７（ａ）に接続する。そして、波長ａのレ
ーザ光が出力された次は波長ｂのレーザ光を出力するた
め、その時点で切り替えスイッチ２１０（ｂ）は先に波
長制御手段１０７（ｂ）に接続し、次の波長ｂのレーザ
光出力の波長制御の準備に入る。また、波長ｂのレーザ
光が出力された直後は切り替えスイッチ２１０（ａ）は
波長制御手段１０７（ｂ）に接続し、切り替えスイッチ
２１０（ｂ）は次の波長ｃのレーザ光出力の波長に同調
するため、波長制御手段１０７（ｃ）に接続する。即
ち、切り替えスイッチ２１０（ｂ）は切り替えスイッチ
２１０（ａ）よりも先に一つ後の波長制御手段１０７と
接続するよう設定する。

【００３４】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、同調させたい波長が複数ある場合、同調させたい波
長と同数の波長制御手段と、同調させたい波長と同数の
切り替え先を持ったスイッチを用いることにより、ロー
パスフィルタ２０４、ハイパスフィルタ２０５、検波回
路２０６、減算器２０７、ピークホールド回路２０９な
どから形成される波長確認手段は一式だけで波長同調を
行うことが可能であり、波長同調回路を小型化できる。

【００３５】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５による波長同調回路を示す構成説明図であり、ここ
では、実施の形態１で示した図１の構成を例示し、波長
制御手段１０７と波長制御素子１０４との間に制御信号
制限回路２１１を設けた構成を示す。

【００３６】次に動作について説明する。波長制御手段
１０７から出力される信号が共振器長制御素子１０４の
ダイナミックレンジを越えた場合、共振器長制御素子１
０４では制御不可能となる。その結果、この現象が生じ
た時点以降の波長安定度は悪くなる。

【００３７】その場合、波長制御手段１０７の後段に制
御信号制限回路２１１を設定し、波長制御手段１０７の
出力信号の振幅値が共振器長制御素子１０４の制御可能
な振幅値を越えた場合、出力信号をゼロに戻す作用を行
う。この作用により、ダイナミックレンジの狭い共振器
長制御素子１０４を使用した場合でも、早い繰り返しの
制御が可能な波長同調回路を得られる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レーザ光を出力するレーザ媒質と、前記レーザ媒質
を励起する励起光源と、前記励起光源の出力タイミング
を決定するトリガ信号を出力するＱスイッチトリガ発振
器と、前記励起光源の出射光を前記レーザ媒質に入射す
る励起光入射手段と、前記レーザ媒質をレーザ共振器内
に所有するレーザ発振器と、シーディング光を出射する
インジェクション・シーディング装置と、前記シーディ
ング光を前記レーザ発振器内に入射するシーディング光
注入手段と、前記レーザ共振器の共振器長を制御する共
振器長制御素子と、前記レーザ共振器からレーザ光の一
部を取り出す出力光サンプル手段と、一部取り出した前
記レーザ光または一部取り出した前記シーディング光の
どちらか一方の周波数をシフトする周波数シフト手段
と、一部取り出した前記レーザ光と一部取り出した前記
シーディング光を前記周波数シフト手段の出力側で合波
する合波手段と、前記合波手段の出力光を受光し、ビー
ト周波数を出力する受光器と、前記ビート周波数を周波
数弁別するローパスフィルタおよびハイパスフィルタ
と、前記ローパスフィルタおよびハイパスフィルタそれ
ぞれの出力信号をそれぞれ周波数−電圧変換する２つの
検波回路と、前記２つの検波回路の出力信号の差分をと
り前記レーザ共振器長を制御するための誤差信号を出力
する減算器と、前記誤差信号に基づいて前記共振器長制
御素子に波長制御信号を与えることにより当該共振器長
制御素子を動作させる波長制御手段とを備えて波長同調
回路を構成したので、レーザ発振器から出力されるレー
ザ光の波長がシーディング光に同調しているかどうかを
確認して、波長制御を行うことが可能な波長同調回路を
得られる効果がある。

【００３９】また、上記検波回路に乗算検波回路を用い
れば、レーザ出力光とシーディング光のビート周波数の
位相状態に係わらず、周波数−電圧変換することがで
き、正確な波長同調を可能にする効果がある。

【００４０】また、上記検波回路にピーク検波回路を用
いれば、レーザ出力光とシーディング光のビート周波数
の位相状態に係わらず、周波数−電圧変換することがで
き、正確な波長同調を可能にするとともに、乗算検波回
路に比べて良いＳ／Ｎでの波長同調を行える効果があ
る。

【００４１】また、上記周波数シフト手段に音響光学周
波数シフタを用い、上記音響光学周波数シフタの通常の
出射口を入射口、通常の入射口を出射口として使用する
ことにより、上記音響光学周波数シフタを上記一部取り
出したレーザ光と一部取り出したシーディング光を合波
する合波手段として機能させ、上記周波数シフト手段と
上記合波手段を兼用させることにより、波長同調回路を
小型化できる効果がある。

【００４２】さらに、上記２つの検波回路それぞれの後
段にピークホールド回路を設置し、上記Ｑスイッチトリ
ガ発振器からの出力信号をピークホールド開始終了のト
リガ信号として用いて上記検波回路の出力を保持するこ
とにより、パルス幅の短いレーザ光に対する波長制御時
間を延長したので、非常にパルス幅の短いレーザ光の場
合でも、安定な波長同調ができる効果がある。

【００４３】また、上記波長制御手段を、レーザ光の同
調させたい波長の数と同数の複数の波長制御手段と、上
記複数の波長制御手段への入出力端にそれぞれ設けら
れ、上記複数の波長制御手段から選択して所定の順序で
切り替えて使用するように接続させる上記同調させたい
波長の数と同数の切り替え先を有する切り替えスイッチ
から形成したので、ある一定の繰り返しでレーザ光の同
調させたい波長が変化する場合の波長同調回路の構成を
簡略化でき、波長同調回路を小型化できる効果がある。

【００４４】また、上記波長制御手段からの波長制御信
号が上記共振器長制御素子のダイナミックレンジを越え
た場合に、上記波長制御手段からの出力を制限する制御
信号制限回路を上記波長制御手段の後段に挿入設置する
ことにより、ダイナミックレンジの狭い共振器長制御素
子を使用した場合でも、早い繰り返しの制御が可能な波
長同調回路を得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態１による波長同調回路を
示す構成説明図である。

【図２】この発明の実施形態２による波長同調回路を
示す構成説明図である。

【図３】この発明の実施形態３による波長同調回路を
示す構成説明図である。

【図４】この発明の実施形態４による波長同調回路を
示す構成説明図である。

【図５】この発明の実施形態５による波長同調回路を
示す構成説明図である。

【図６】従来の波長同調回路１を示す構成説明図であ
る。

【図７】従来の波長同調回路１を示す構成説明図であ
る。

【符号の説明】

１００波長選択素子、１０１出力用ミラー、１０２
レーザ媒質、１０３高反射率ミラー、１０４共振
器長制御素子、１０５インジェクション・シーディン
グ装置、１０６波長確認手段、１０７波長制御手
段、１０８励起光源、１０９励起光入射手段、１１
０出力光サンプル手段、１１１アイソレータ、１１
２シーディング光注入手段、１１３受光器、１１４
Ｑスイッチトリガ発振器、１１５スレーブレーザ、
１１６マスターレーザ、１１７位相変調器、１１８
ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ（ＰＬＬ）回
路、１１９合波手段、２０１レーザ発振器、２０３
周波数シフト手段、２０４ローパスフィルタ、２０
５ハイパスフィルタ、２０６検波回路、２０７減
算器、２０８合波手段、２０９ピークホールド回
路、２１０切り替えスイッチ、２１１制御信号制限
回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を出力するレーザ媒質と、前記
レーザ媒質を励起する励起光源と、前記励起光源の出力
タイミングを決定するトリガ信号を出力するＱスイッチ
トリガ発振器と、前記励起光源の出射光を前記レーザ媒
質に入射する励起光入射手段と、前記レーザ媒質をレー
ザ共振器内に所有するレーザ発振器と、シーディング光
を出射するインジェクション・シーディング装置と、前
記シーディング光を前記レーザ発振器内に入射するシー
ディング光注入手段と、前記レーザ共振器の共振器長を
制御する共振器長制御素子と、前記レーザ共振器からレ
ーザ光の一部を取り出す出力光サンプル手段と、一部取
り出した前記レーザ光または一部取り出した前記シーデ
ィング光のどちらか一方の周波数をシフトする周波数シ
フト手段と、一部取り出した前記レーザ光と一部取り出
した前記シーディング光を前記周波数シフト手段の出力
側で合波する合波手段と、前記合波手段の出力光を受光
し、ビート周波数を出力する受光器と、前記ビート周波
数を周波数弁別するローパスフィルタおよびハイパスフ
ィルタと、前記ローパスフィルタおよびハイパスフィル
タそれぞれの出力信号をそれぞれ周波数−電圧変換する
２つの検波回路と、前記２つの検波回路の出力信号の差
分をとり前記レーザ共振器長を制御するための誤差信号
を出力する減算器と、前記誤差信号に基づいて前記共振
器長制御素子に波長制御信号を与えることにより当該共
振器長制御素子を動作させる波長制御手段とを備えた波
長同調回路。
【請求項２】上記検波回路に乗算検波回路を用いたこ
とを特徴とする請求項１記載の波長同調回路。
【請求項３】上記検波回路にピーク検波回路を用いた
ことを特徴とする請求項１記載の波長同調回路。
【請求項４】上記周波数シフト手段に音響光学周波数
シフタを用い、上記音響光学周波数シフタの通常の出射
口を入射口、通常の入射口を出射口として使用すること
により、上記音響光学周波数シフタを上記一部取り出し
たレーザ光と一部取り出したシーディング光を合波する
合波手段として機能させ、上記周波数シフト手段と上記
合波手段を兼用させたことを特徴とする請求項１、２、
又は３記載の波長同調回路。
【請求項５】上記２つの検波回路それぞれの後段にピ
ークホールド回路を設置し、上記Ｑスイッチトリガ発振
器からの出力信号をピークホールド開始終了のトリガ信
号として用いて上記検波回路の出力を保持することによ
り、パルス幅の短いレーザ光に対する波長制御時間を延
長したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載の波長同調回路。
【請求項６】上記波長制御手段を、レーザ光の同調さ
せたい波長の数と同数の複数の波長制御手段と、上記複
数の波長制御手段への入出力端にそれぞれ設けられ、上
記複数の波長制御手段から選択して所定の順序で切り替
えて使用するように接続させる上記同調させたい波長の
数と同数の切り替え先を有する切り替えスイッチから形
成したことを特徴とする請求項５記載の波長同調回路。
【請求項７】上記波長制御手段からの波長制御信号が
上記共振器長制御素子のダイナミックレンジを越えた場
合に、上記波長制御手段からの出力を制限する制御信号
制限回路を上記波長制御手段の後段に挿入設置したこと
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長
同調回路。