JP2001027512A - 波長安定化可干渉性光源装置 - Google Patents
波長安定化可干渉性光源装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 任意の波長を指定して高速の波長安定化制御
を行うことを可能とした波長安定化可干渉性光源を提供
する。 【解決手段】 注入電流により波長を可変制御できる半
導体レーザ１の出力光の一部をビームスプリッタ３によ
り分割して、干渉光学系５に導入する。干渉光学系５に
おいて二つの光束の光路長差に変化を与えて得られる干
渉縞を変調するために、分割された二つの光路上にＡＯ
Ｍ５４，５５を配置し、一方にはＥＯＭ５６を配置す
る。干渉光学系５から得られる干渉縞を受光素子７によ
り受光し、得られた受光信号の位相を位相検出回路８に
より検出し、更に振幅抽出回路９により位相振幅を抽出
する。その位相振幅が所定の設定値になるように、制御
回路１０により半導体レーザ１の注入電流を帰還制御す
ることにより、波長を安定化する。
を行うことを可能とした波長安定化可干渉性光源を提供
する。 【解決手段】 注入電流により波長を可変制御できる半
導体レーザ１の出力光の一部をビームスプリッタ３によ
り分割して、干渉光学系５に導入する。干渉光学系５に
おいて二つの光束の光路長差に変化を与えて得られる干
渉縞を変調するために、分割された二つの光路上にＡＯ
Ｍ５４，５５を配置し、一方にはＥＯＭ５６を配置す
る。干渉光学系５から得られる干渉縞を受光素子７によ
り受光し、得られた受光信号の位相を位相検出回路８に
より検出し、更に振幅抽出回路９により位相振幅を抽出
する。その位相振幅が所定の設定値になるように、制御
回路１０により半導体レーザ１の注入電流を帰還制御す
ることにより、波長を安定化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、種々の機械量を
測定する光波干渉式計測装置において用いられる、波長
可変の半導体レーザ等の可干渉性光源装置に係り、特に
出力光波長が安定化された光源装置に関する。
測定する光波干渉式計測装置において用いられる、波長
可変の半導体レーザ等の可干渉性光源装置に係り、特に
出力光波長が安定化された光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】可干渉性光源である半導体レーザは、温
度や注入電流により発振波長が変わる。この半導体レー
ザの波長可変性は、光波干渉式計測の分野で多くの可能
性を有している。例えば、波長が僅かに異なる複数の光
源が必要な場合に、発振波長が固定の安定化レーザでは
複数個必要となるが、波長可変型の半導体レーザが一つ
あれば、その出力波長を切り換えることにより対応でき
るからである。
度や注入電流により発振波長が変わる。この半導体レー
ザの波長可変性は、光波干渉式計測の分野で多くの可能
性を有している。例えば、波長が僅かに異なる複数の光
源が必要な場合に、発振波長が固定の安定化レーザでは
複数個必要となるが、波長可変型の半導体レーザが一つ
あれば、その出力波長を切り換えることにより対応でき
るからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザの波長安
定化の技術としては、温度制御による方式、注入電流制
御による方式、元素線吸収による方式、外部共振器を併
用する方式等が知られている。しかし、温度制御による
方式では、温度の切り換えに時間がかかり、高速の出力
波長切り換えはできない。また温度制御や注入電流制御
の方式では、温度或いは注入電流を単に所定の設定値に
制御したとしても、発振波長が正確に所望の値に設定さ
れるという保証はない。元素線吸収による方式は、たと
え安定化ができるとしても、計測システム内での任意の
波長切り換えが必要とされる波長可変光源には適用でき
ない。外部共振器を用いる方式では光源が複雑になる。
定化の技術としては、温度制御による方式、注入電流制
御による方式、元素線吸収による方式、外部共振器を併
用する方式等が知られている。しかし、温度制御による
方式では、温度の切り換えに時間がかかり、高速の出力
波長切り換えはできない。また温度制御や注入電流制御
の方式では、温度或いは注入電流を単に所定の設定値に
制御したとしても、発振波長が正確に所望の値に設定さ
れるという保証はない。元素線吸収による方式は、たと
え安定化ができるとしても、計測システム内での任意の
波長切り換えが必要とされる波長可変光源には適用でき
ない。外部共振器を用いる方式では光源が複雑になる。
【０００４】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、任意の波長を指定して高速の波長安定化制御を
行うことを可能とした波長安定化可干渉性光源装置を提
供することを目的としている。
もので、任意の波長を指定して高速の波長安定化制御を
行うことを可能とした波長安定化可干渉性光源装置を提
供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る波長安定
化可干渉性光源装置は、第１に、波長を可変制御できる
駆動回路により駆動される可干渉性光源と、この可干渉
性光源の出力光の一部を制御光として分割するビームス
プリッタと、このビームスプリッタにより分割された前
記制御光を更に二分割して、得られた二つの制御光を所
定の光路長差を与えた後に合波して干渉縞を生じさせる
干渉光学系と、この干渉光学系において前記光路長差に
変化を与えることにより、得られる干渉縞を変調する変
調手段と、前記干渉光学系から得られる干渉縞を受光す
る受光素子と、この受光素子から得られる受光信号の変
調の度合を検知する復調手段と、この復調手段の出力が
所定の設定値になるように、前記可干渉性光源の駆動回
路の駆動条件を帰還制御する制御手段とを有することを
特徴としている。
化可干渉性光源装置は、第１に、波長を可変制御できる
駆動回路により駆動される可干渉性光源と、この可干渉
性光源の出力光の一部を制御光として分割するビームス
プリッタと、このビームスプリッタにより分割された前
記制御光を更に二分割して、得られた二つの制御光を所
定の光路長差を与えた後に合波して干渉縞を生じさせる
干渉光学系と、この干渉光学系において前記光路長差に
変化を与えることにより、得られる干渉縞を変調する変
調手段と、前記干渉光学系から得られる干渉縞を受光す
る受光素子と、この受光素子から得られる受光信号の変
調の度合を検知する復調手段と、この復調手段の出力が
所定の設定値になるように、前記可干渉性光源の駆動回
路の駆動条件を帰還制御する制御手段とを有することを
特徴としている。
【０００６】第１の波長安定化可干渉性光源装置による
と、可干渉性光源の出力光の一部を制御光として取り出
し、これを干渉光学系に入力して光路長差に変調を加え
ながら干渉縞を生成する。このとき、受光信号の変調の
度合が波長に依存することを利用して、復調出力が設定
値になるように駆動回路に帰還制御をかけることで、波
長安定化を行う。これにより、外部から任意の波長を指
定して、可干渉性光源の出力波長を高速に且つ高精度に
安定化することができる。
と、可干渉性光源の出力光の一部を制御光として取り出
し、これを干渉光学系に入力して光路長差に変調を加え
ながら干渉縞を生成する。このとき、受光信号の変調の
度合が波長に依存することを利用して、復調出力が設定
値になるように駆動回路に帰還制御をかけることで、波
長安定化を行う。これにより、外部から任意の波長を指
定して、可干渉性光源の出力波長を高速に且つ高精度に
安定化することができる。
【０００７】第１の波長安定化可干渉性光源装置におい
て、変調手段は例えば、干渉光学系の二つの制御光の各
光路上に配置されて異なる角周波数で駆動されてその角
周波数の差ωｃの干渉ビート信号を発生させる音響光学
変調器と、前記干渉光学系の二つの制御光束のうち一方
の光路上に配置されて前記出力光に角周波数ωの正弦波
状の位相変調をかける電気光学変調器とを備えて構成さ
れる。更にこの場合、復調手段は、前記受光信号を角周
波数ωｃのキャリア信号を用いたＦＭ復調を行って前記
受光信号の位相項を求める位相検出回路であり、前記制
御手段は、前記位相検出回路から検出される位相項の振
幅が所定の設定値となるように、前記可干渉性光源の駆
動条件を帰還制御するものとして構成される。
て、変調手段は例えば、干渉光学系の二つの制御光の各
光路上に配置されて異なる角周波数で駆動されてその角
周波数の差ωｃの干渉ビート信号を発生させる音響光学
変調器と、前記干渉光学系の二つの制御光束のうち一方
の光路上に配置されて前記出力光に角周波数ωの正弦波
状の位相変調をかける電気光学変調器とを備えて構成さ
れる。更にこの場合、復調手段は、前記受光信号を角周
波数ωｃのキャリア信号を用いたＦＭ復調を行って前記
受光信号の位相項を求める位相検出回路であり、前記制
御手段は、前記位相検出回路から検出される位相項の振
幅が所定の設定値となるように、前記可干渉性光源の駆
動条件を帰還制御するものとして構成される。
【０００８】この発明に係る波長安定化可干渉性光源装
置は、第２に、波長が一定の可干渉性の基準光を出力す
る基準光源と、波長を可変制御できる駆動回路により駆
動される可干渉性光源と、この可干渉性光源の出力光の
一部を制御光として分割するビームスプリッタと、この
ビームスプリッタにより分割された前記制御光と前記基
準光源からの基準光とが異なる光路をもって入力され、
それぞれを二分割して得られた各光束を所定の光路長差
を与えた後に合波して干渉縞を生じさせる干渉光学系
と、この干渉光学系において前記基準光と制御光の各光
路長差に同量の変化を与えることにより前記基準光と制
御光についてそれぞれ得られる干渉縞を変調する変調手
段と、前記基準光及び制御光についてそれぞれ前記干渉
光学系から出力される干渉縞を受光する受光素子と、こ
れら受光素子により前記基準光と制御光についてそれぞ
れ得られる受光信号の変調の度合を検知する復調手段
と、これらの復調手段の復調出力の比率が所定の値とな
るように、前記可干渉性光源の駆動回路の駆動条件を帰
還制御する制御回路とを有することを特徴としている。
置は、第２に、波長が一定の可干渉性の基準光を出力す
る基準光源と、波長を可変制御できる駆動回路により駆
動される可干渉性光源と、この可干渉性光源の出力光の
一部を制御光として分割するビームスプリッタと、この
ビームスプリッタにより分割された前記制御光と前記基
準光源からの基準光とが異なる光路をもって入力され、
それぞれを二分割して得られた各光束を所定の光路長差
を与えた後に合波して干渉縞を生じさせる干渉光学系
と、この干渉光学系において前記基準光と制御光の各光
路長差に同量の変化を与えることにより前記基準光と制
御光についてそれぞれ得られる干渉縞を変調する変調手
段と、前記基準光及び制御光についてそれぞれ前記干渉
光学系から出力される干渉縞を受光する受光素子と、こ
れら受光素子により前記基準光と制御光についてそれぞ
れ得られる受光信号の変調の度合を検知する復調手段
と、これらの復調手段の復調出力の比率が所定の値とな
るように、前記可干渉性光源の駆動回路の駆動条件を帰
還制御する制御回路とを有することを特徴としている。
【０００９】第２の波長安定化可干渉性光源装置では、
基準光源を組み合わせて、制御すべき可干渉性光源の出
力光の一部である制御光と基準光とを干渉光学系に入力
してそれぞれの光路長差に変調を加えながら干渉縞を生
成する。このとき、基準光と制御光についての受光信号
の変調の度合がそれぞれの波長に依存することを利用し
て、復調出力の比率が所定の設定値になるように駆動回
路に帰還制御をかけることで、波長安定化を行う。これ
により、外部からの指定により、基準光の波長との関係
で可干渉性光源の出力波長を高速に且つ高精度に安定化
することができる。
基準光源を組み合わせて、制御すべき可干渉性光源の出
力光の一部である制御光と基準光とを干渉光学系に入力
してそれぞれの光路長差に変調を加えながら干渉縞を生
成する。このとき、基準光と制御光についての受光信号
の変調の度合がそれぞれの波長に依存することを利用し
て、復調出力の比率が所定の設定値になるように駆動回
路に帰還制御をかけることで、波長安定化を行う。これ
により、外部からの指定により、基準光の波長との関係
で可干渉性光源の出力波長を高速に且つ高精度に安定化
することができる。
【００１０】第２の波長安定化可干渉性光源装置におい
て、具体的に制御光と基準光の各光路長差に変化を与え
て各受光信号を変調する態様としては、次のような態様
がある。 （ａ）第１は、基準光と制御光の各光路長差に与える変
化を、一定速度による光路長差の増加又は減少方向の変
位とすることにより、基準光と制御光についてそれぞれ
得られる受光信号をそれらの波長に応じて振幅変調する
態様。この場合、復調手段としては基準光と制御光につ
いて振幅変調された受光信号の強度変化の周波数ｆ１，
ｆ２をそれぞれ検出する。そして制御回路ではこれらの
周波数ｆ１，ｆ２の比が所定の設定値になるように、光
源の駆動回路を帰還制御すればよい。 （ｂ）第２は、基準光と制御光の各光路長差に与える変
化を、所定の振幅ｄと角周波数を有する正弦波状の振動
とすることにより、基準光と制御光についてそれぞれ得
られる受光信号をそれらの波長に応じて位相変調する態
様。この場合、復調手段としては、基準光と制御光につ
いて位相変調された受光信号の位相項ψ１＝（２πｄ／
λ１）＋φ１，ψ２＝（２πｄ／λ２）＋φ２（但し、
λ１，λ２はそれぞれ基準光，制御光の波長、φ１，φ
２は初期位相量）をＰＭ復調により検出し、これらの各
位相項の振幅を抽出する。そして制御回路は、各位相項
の比率λ２／λ１が所定の値になるように、光源の駆動
回路を帰還制御すればよい。 （ｃ）第３は、基準光と制御光の各光路長差には所定の
振幅ｄと角周波数ωを有する正弦波状の振動を与えると
同時に、光路中に音響光学器変調器を挿入して基準光と
制御光の受光信号に角周波数ωｃの干渉ビート信号を重
畳させることにより、基準光と制御光についてそれぞれ
得られる受光信号をそれらの波長に応じて周波数変調す
る態様。この場合、復調手段としては、基準光と制御光
について周波数変調された受光信号の位相項ψ１＝（２
πｄ／λ１）＋φ１，ψ２＝（２πｄ／λ２）＋φ２
（但し、λ１，λ２はそれぞれ基準光，制御光の波長、
φ１，φ２は初期位相量）をωｃのキャリア角周波数を
用いたＦＭ復調により検出し、これらの各位相項の振幅
を抽出する。そして制御回路は、各位相項の比率λ２／
λ１が所定の値になるように、光源の駆動回路を帰還制
御すればよい。
て、具体的に制御光と基準光の各光路長差に変化を与え
て各受光信号を変調する態様としては、次のような態様
がある。 （ａ）第１は、基準光と制御光の各光路長差に与える変
化を、一定速度による光路長差の増加又は減少方向の変
位とすることにより、基準光と制御光についてそれぞれ
得られる受光信号をそれらの波長に応じて振幅変調する
態様。この場合、復調手段としては基準光と制御光につ
いて振幅変調された受光信号の強度変化の周波数ｆ１，
ｆ２をそれぞれ検出する。そして制御回路ではこれらの
周波数ｆ１，ｆ２の比が所定の設定値になるように、光
源の駆動回路を帰還制御すればよい。 （ｂ）第２は、基準光と制御光の各光路長差に与える変
化を、所定の振幅ｄと角周波数を有する正弦波状の振動
とすることにより、基準光と制御光についてそれぞれ得
られる受光信号をそれらの波長に応じて位相変調する態
様。この場合、復調手段としては、基準光と制御光につ
いて位相変調された受光信号の位相項ψ１＝（２πｄ／
λ１）＋φ１，ψ２＝（２πｄ／λ２）＋φ２（但し、
λ１，λ２はそれぞれ基準光，制御光の波長、φ１，φ
２は初期位相量）をＰＭ復調により検出し、これらの各
位相項の振幅を抽出する。そして制御回路は、各位相項
の比率λ２／λ１が所定の値になるように、光源の駆動
回路を帰還制御すればよい。 （ｃ）第３は、基準光と制御光の各光路長差には所定の
振幅ｄと角周波数ωを有する正弦波状の振動を与えると
同時に、光路中に音響光学器変調器を挿入して基準光と
制御光の受光信号に角周波数ωｃの干渉ビート信号を重
畳させることにより、基準光と制御光についてそれぞれ
得られる受光信号をそれらの波長に応じて周波数変調す
る態様。この場合、復調手段としては、基準光と制御光
について周波数変調された受光信号の位相項ψ１＝（２
πｄ／λ１）＋φ１，ψ２＝（２πｄ／λ２）＋φ２
（但し、λ１，λ２はそれぞれ基準光，制御光の波長、
φ１，φ２は初期位相量）をωｃのキャリア角周波数を
用いたＦＭ復調により検出し、これらの各位相項の振幅
を抽出する。そして制御回路は、各位相項の比率λ２／
λ１が所定の値になるように、光源の駆動回路を帰還制
御すればよい。
【００１１】なお、基準光と制御光の各光路長差に与え
る正弦波状の振動は、圧電素子等を用いて機械的に干渉
光学系のミラー等に信号を与える方式の他、電気光学変
調器による電気的変調によってもよい。
る正弦波状の振動は、圧電素子等を用いて機械的に干渉
光学系のミラー等に信号を与える方式の他、電気光学変
調器による電気的変調によってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。 ［実施の形態１］図１は、この発明の実施の形態１によ
る波長安定化可干渉性光源装置の構成を示す。半導体レ
ーザ１が波長安定化すべき可干渉性光源であり、駆動回
路２はこの半導体レーザ１に供給する注入電流を可変制
御できるものである。半導体レーザ１の出力光の一部
は、ビームスプリッタ３により制御光として分割され
て、そ制御光はミラー４により反射されて干渉光学系５
に入力される。
の実施の形態を説明する。 ［実施の形態１］図１は、この発明の実施の形態１によ
る波長安定化可干渉性光源装置の構成を示す。半導体レ
ーザ１が波長安定化すべき可干渉性光源であり、駆動回
路２はこの半導体レーザ１に供給する注入電流を可変制
御できるものである。半導体レーザ１の出力光の一部
は、ビームスプリッタ３により制御光として分割され
て、そ制御光はミラー４により反射されて干渉光学系５
に入力される。
【００１３】干渉光学系５は、入力された光束を二分割
するビームスプリッタ５１と、このビームスプリッタ５
１により二分割された二つの光束に所定の光路長差を与
えてビームスプリッタ５１に戻すための二つのミラー５
２，５３とを備えて構成される。ビームスプリッタ５１
の同じ点に戻される二つの光束は合波され、ミラー５
２，５３の位置により決まる二つの光束の光路長差に対
応した干渉縞を生じることになる。
するビームスプリッタ５１と、このビームスプリッタ５
１により二分割された二つの光束に所定の光路長差を与
えてビームスプリッタ５１に戻すための二つのミラー５
２，５３とを備えて構成される。ビームスプリッタ５１
の同じ点に戻される二つの光束は合波され、ミラー５
２，５３の位置により決まる二つの光束の光路長差に対
応した干渉縞を生じることになる。
【００１４】この実施の形態では、干渉光学系１の光路
長差を変調する手段として、その光路の途中に音響光学
変調器（ＡＯＭ；Acoustic Optical Modulator）５４，
５５が挿入されている。具体的に図１では、ビームスプ
リッタ５１とミラー５２の間の往路側に第１のＡＯＭ５
４を配置し、ビームスプリッタ５１とミラー５３の間の
往路側に第２のＡＯＭ５５を配置している。ＡＯＭ５
４，５５を駆動すると、二分割された制御光に対して波
長とは無関係に、０．１〜１０ＭＨｚオーダーの干渉ビ
ート信号を発生させることができる。この実施の形態で
は、第１のＡＯＭ５４を角周波数ωc1で駆動し、第２の
ＡＯＭ５５を角周波数ωc2で駆動する。これにより受光
素子７により検出される干渉縞には、角周波数ωc1，ω
c2の差ωｃ＝ωc1−ωc2の干渉ビート信号が重畳される
ことになる。
長差を変調する手段として、その光路の途中に音響光学
変調器（ＡＯＭ；Acoustic Optical Modulator）５４，
５５が挿入されている。具体的に図１では、ビームスプ
リッタ５１とミラー５２の間の往路側に第１のＡＯＭ５
４を配置し、ビームスプリッタ５１とミラー５３の間の
往路側に第２のＡＯＭ５５を配置している。ＡＯＭ５
４，５５を駆動すると、二分割された制御光に対して波
長とは無関係に、０．１〜１０ＭＨｚオーダーの干渉ビ
ート信号を発生させることができる。この実施の形態で
は、第１のＡＯＭ５４を角周波数ωc1で駆動し、第２の
ＡＯＭ５５を角周波数ωc2で駆動する。これにより受光
素子７により検出される干渉縞には、角周波数ωc1，ω
c2の差ωｃ＝ωc1−ωc2の干渉ビート信号が重畳される
ことになる。
【００１５】更に干渉光学系５には、電気的に光路長差
に変調をかけるために、ビームスプリッタ５１とミラー
５２の間に復路に電気光学変調器（ＥＯＭ；Electric O
ptical Modulator）５６が挿入されている。ＥＯＭ５６
には、正弦波状の駆動信号を与える。ＥＯＭ５６は印加
した電場により屈折率変化を示すので、正弦波状信号で
駆動すれば、干渉光学系５の光路長差に正弦波状の変化
を与えたと等価になり、受光信号に位相変調をかけるこ
とができる。
に変調をかけるために、ビームスプリッタ５１とミラー
５２の間に復路に電気光学変調器（ＥＯＭ；Electric O
ptical Modulator）５６が挿入されている。ＥＯＭ５６
には、正弦波状の駆動信号を与える。ＥＯＭ５６は印加
した電場により屈折率変化を示すので、正弦波状信号で
駆動すれば、干渉光学系５の光路長差に正弦波状の変化
を与えたと等価になり、受光信号に位相変調をかけるこ
とができる。
【００１６】ＥＯＭ５６による電気的変調に代わって、
ミラー５２に対して圧電素子等により機械的に微小振動
を与えることにより、光路長差に正弦波状の変位を与え
ることもできる。しかし、機械的な変調では速度に限界
がある。この実施の形態のようにＥＯＭ５６を用いる
と、ＧＨｚオーダーの高い周波数の変調が可能である。
具体的にこの実施の形態では、ＥＯＭ５６により与えら
れる変調は角周波数ωの正弦波状であるものとする。
ミラー５２に対して圧電素子等により機械的に微小振動
を与えることにより、光路長差に正弦波状の変位を与え
ることもできる。しかし、機械的な変調では速度に限界
がある。この実施の形態のようにＥＯＭ５６を用いる
と、ＧＨｚオーダーの高い周波数の変調が可能である。
具体的にこの実施の形態では、ＥＯＭ５６により与えら
れる変調は角周波数ωの正弦波状であるものとする。
【００１７】干渉光学系５により得られる干渉縞は受光
素子７により受光される。この受光素子７による受光信
号Ｓは、ＡＯＭ５４，５５及びＥＯＭ５６による光路長
差の変調により、次式のようになる。
素子７により受光される。この受光素子７による受光信
号Ｓは、ＡＯＭ５４，５５及びＥＯＭ５６による光路長
差の変調により、次式のようになる。
【００１８】
【数１】 Ｓ＝Ａ＋Ｂcos｛ωｃｔ＋（Ｋ／λ）cosωｔ＋φ｝
【００１９】数１において、ＡとＢは半導体レーザ１の
出力光強度により決まる定数、制御しようとする半導体
レーザ１の出力光の波長、φは干渉の初期位相、Ｋは、
ＥＯＭ５６により与えられる光路長変化に対応する位相
量である。この数１から、バイアス成分であるＡを除け
ば、受光信号は角周波数ωｃのキャリアを用いて周波数
変調（ＦＭ）された信号となっている。
出力光強度により決まる定数、制御しようとする半導体
レーザ１の出力光の波長、φは干渉の初期位相、Ｋは、
ＥＯＭ５６により与えられる光路長変化に対応する位相
量である。この数１から、バイアス成分であるＡを除け
ば、受光信号は角周波数ωｃのキャリアを用いて周波数
変調（ＦＭ）された信号となっている。
【００２０】この実施の形態では、受光素子７による受
光信号Ｓから、数１における波長の関数としての位相振
幅Ｋ／λを検出し、これに基づいて半導体レーザ１の駆
動条件を帰還制御する。そのために、復調回路としての
位相検出回路８と振幅抽出回路９、及びその復調出力に
基づいて半導体レーザ１を帰還制御する制御回路１０が
設けられている。位相検出回路８は、公知のＦＭ復調回
路であり、受光信号Ｓから位相項（Ｋ／λ）cosωｔ＋
φを検出する。振幅抽出回路９は、検出された位相項の
振幅Ｋ／λを抽出する。
光信号Ｓから、数１における波長の関数としての位相振
幅Ｋ／λを検出し、これに基づいて半導体レーザ１の駆
動条件を帰還制御する。そのために、復調回路としての
位相検出回路８と振幅抽出回路９、及びその復調出力に
基づいて半導体レーザ１を帰還制御する制御回路１０が
設けられている。位相検出回路８は、公知のＦＭ復調回
路であり、受光信号Ｓから位相項（Ｋ／λ）cosωｔ＋
φを検出する。振幅抽出回路９は、検出された位相項の
振幅Ｋ／λを抽出する。
【００２１】振幅抽出回路９により抽出された位相振幅
Ｋ／λは、制御回路１０に入力される。制御回路１０に
は、外部から所定の設定値が与えられ、入力された位相
振幅Ｋ／λが設定値になるように、駆動回路２を帰還制
御する。具体的には、半導体レーザ１の注入電流を制御
する。制御回路１０は、応答性に有効な比例項と、定常
的に偏差を零に収束させる積分項を設けることにより、
波長返答に対して応答性に優れた、且つ制御精度の高い
注入電流制御が可能になる。即ち、制御回路１０は、設
定値をＫ／λ０として、振幅抽出回路９から得られる振
幅Ｋ／λと設定値Ｋ／λ０との偏差が零に収束する制御
を行うことにより、半導体レーザ１の出力光波長をλ０
に安定化させることができる。
Ｋ／λは、制御回路１０に入力される。制御回路１０に
は、外部から所定の設定値が与えられ、入力された位相
振幅Ｋ／λが設定値になるように、駆動回路２を帰還制
御する。具体的には、半導体レーザ１の注入電流を制御
する。制御回路１０は、応答性に有効な比例項と、定常
的に偏差を零に収束させる積分項を設けることにより、
波長返答に対して応答性に優れた、且つ制御精度の高い
注入電流制御が可能になる。即ち、制御回路１０は、設
定値をＫ／λ０として、振幅抽出回路９から得られる振
幅Ｋ／λと設定値Ｋ／λ０との偏差が零に収束する制御
を行うことにより、半導体レーザ１の出力光波長をλ０
に安定化させることができる。
【００２２】以上のようにこの実施の形態によれば、半
導体レーザ１の出力光の一部を制御光として取り出して
干渉光学系５に入力し、且つ干渉縞に変調をかけ、干渉
光学系５からの受信信号を復調して、その復調出力が外
部からの設定値に一致するように、半導体レーザ１の注
入電流を帰還制御することにより、半導体レーザ１の出
力光の波長を安定化することができる。しかもこの実施
の形態では、ＡＯＭとＥＯＭによる角周波数ωｃとωの
振動分を検出する方式であるので、干渉の初期位相φや
受光信号の振幅Ｂの影響を受けない。従って、温度や空
気のゆらぎ等の影響を受けることなく、波長安定化制御
ができる。特に、半導体レーザの場合注入電流の変化に
伴って光強度の変化が生じるが、その強度変化の影響を
受けないので、高精度の波長安定化が可能になる。
導体レーザ１の出力光の一部を制御光として取り出して
干渉光学系５に入力し、且つ干渉縞に変調をかけ、干渉
光学系５からの受信信号を復調して、その復調出力が外
部からの設定値に一致するように、半導体レーザ１の注
入電流を帰還制御することにより、半導体レーザ１の出
力光の波長を安定化することができる。しかもこの実施
の形態では、ＡＯＭとＥＯＭによる角周波数ωｃとωの
振動分を検出する方式であるので、干渉の初期位相φや
受光信号の振幅Ｂの影響を受けない。従って、温度や空
気のゆらぎ等の影響を受けることなく、波長安定化制御
ができる。特に、半導体レーザの場合注入電流の変化に
伴って光強度の変化が生じるが、その強度変化の影響を
受けないので、高精度の波長安定化が可能になる。
【００２３】［実施の形態２］図２は、基準光源２１を
用いて半導体レーザ１の出力光波長制御を行う実施の形
態である。干渉光学系５は、ビームスプリッタ５１と二
つのミラー５２，５３とからなる。この干渉光学系１に
対して、波長λ１が既知である基準光源２１からの基準
光と、波長可変の半導体レーザ１の出力光の一部をビー
ムスプリッタ３により分割した制御光とが異なる光路を
もって入力される。基準光源２１は例えば、予め知られ
ている発振波長を持つ半導体レーザ、或いは安定化され
た発振波長を持つＨｅ−Ｎｅレーザ等である。基準光と
制御光について干渉光学系１で得られる干渉縞はそれぞ
れ受光素子７ａ，７ｂより受光する。このとき、ミラー
５２を移動速度ｖで変位させると、光路長差が変調され
る結果、受光素子７ａ，７ｂにより得られる受光信号は
所定の周波数で強度変化する、振幅変調された正弦波状
信号となる。
用いて半導体レーザ１の出力光波長制御を行う実施の形
態である。干渉光学系５は、ビームスプリッタ５１と二
つのミラー５２，５３とからなる。この干渉光学系１に
対して、波長λ１が既知である基準光源２１からの基準
光と、波長可変の半導体レーザ１の出力光の一部をビー
ムスプリッタ３により分割した制御光とが異なる光路を
もって入力される。基準光源２１は例えば、予め知られ
ている発振波長を持つ半導体レーザ、或いは安定化され
た発振波長を持つＨｅ−Ｎｅレーザ等である。基準光と
制御光について干渉光学系１で得られる干渉縞はそれぞ
れ受光素子７ａ，７ｂより受光する。このとき、ミラー
５２を移動速度ｖで変位させると、光路長差が変調され
る結果、受光素子７ａ，７ｂにより得られる受光信号は
所定の周波数で強度変化する、振幅変調された正弦波状
信号となる。
【００２４】図２の干渉光学系５では、ミラー５２を移
動させたときの光路長変化は、ミラー５２の移動量の２
倍である。従って、基準光と制御光について得られる受
光信号の強度変化の周波数ｆ１，ｆ２は、それぞれの波
長をλ１，λ２を用いて、ｆ１＝２ｖ／λ１、ｆ２＝２
ｖ／λ２と表される。これらの周波数ｆ１，ｆ２は制御
回路２４に入力される。制御回路２４には、外部から所
定の設定値が与えられ、周波数ｆ１，ｆ２の比が一定に
なるように、半導体レーザ１の駆動回路２を帰還制御制
御する。具体的に制御回路２４は、入力される二つの周
波数ｆ１，ｆ２の比ｆ１／ｆ２＝λ２／λ１に基づい
て、半導体レーザ１の波長λ２を算出する波長算出回路
２４１と、これにより求められた波長λ２と、外部から
指定される波長λ０との差がゼロになるように、半導体
レーザ１の注入電流を制御する帰還制御回路２４２とか
ら構成すればよい。
動させたときの光路長変化は、ミラー５２の移動量の２
倍である。従って、基準光と制御光について得られる受
光信号の強度変化の周波数ｆ１，ｆ２は、それぞれの波
長をλ１，λ２を用いて、ｆ１＝２ｖ／λ１、ｆ２＝２
ｖ／λ２と表される。これらの周波数ｆ１，ｆ２は制御
回路２４に入力される。制御回路２４には、外部から所
定の設定値が与えられ、周波数ｆ１，ｆ２の比が一定に
なるように、半導体レーザ１の駆動回路２を帰還制御制
御する。具体的に制御回路２４は、入力される二つの周
波数ｆ１，ｆ２の比ｆ１／ｆ２＝λ２／λ１に基づい
て、半導体レーザ１の波長λ２を算出する波長算出回路
２４１と、これにより求められた波長λ２と、外部から
指定される波長λ０との差がゼロになるように、半導体
レーザ１の注入電流を制御する帰還制御回路２４２とか
ら構成すればよい。
【００２５】以上のようにこの実施の形態によると、移
動側ミラー５２の走査により基準光と制御光の光路長に
同時に変調をかけて、波長の相違による受光信号での変
調のかかり方の相違を利用して、基準光での周波数変調
の度合と制御光での周波数変調の度合の比が一定値とな
るような帰還制御を行うことにより、半導体レーザの波
長安定化が可能である。
動側ミラー５２の走査により基準光と制御光の光路長に
同時に変調をかけて、波長の相違による受光信号での変
調のかかり方の相違を利用して、基準光での周波数変調
の度合と制御光での周波数変調の度合の比が一定値とな
るような帰還制御を行うことにより、半導体レーザの波
長安定化が可能である。
【００２６】但し、実施の形態２の手法では、移動側ミ
ラー５２を一定速度で一方向に走査するものとすると、
大きな距離の変位手段が必要になる。ミラーの変位を一
定範囲で折り返し駆動とすることも考えられるが、これ
は折返し時に慣性によるパルス加振がミラーに与えられ
る。このパルス加振の影響を除くには、低速度での移動
を行わなければならず、これにより制御能力が低下す
る。
ラー５２を一定速度で一方向に走査するものとすると、
大きな距離の変位手段が必要になる。ミラーの変位を一
定範囲で折り返し駆動とすることも考えられるが、これ
は折返し時に慣性によるパルス加振がミラーに与えられ
る。このパルス加振の影響を除くには、低速度での移動
を行わなければならず、これにより制御能力が低下す
る。
【００２７】［実施の形態３］図３は、実施の形態２を
改良した実施の形態の装置構成を示す。基本的な光学系
の構成は、図２と同じである。この実施の形態では、加
振手段３０により移動側ミラー５２に対して、微小な振
動変位を与える。具体的に加振手段３０としては圧電素
子を用いて、振幅ｄ、角周波数ωでミラー５２を振動さ
せる。
改良した実施の形態の装置構成を示す。基本的な光学系
の構成は、図２と同じである。この実施の形態では、加
振手段３０により移動側ミラー５２に対して、微小な振
動変位を与える。具体的に加振手段３０としては圧電素
子を用いて、振幅ｄ、角周波数ωでミラー５２を振動さ
せる。
【００２８】このとき、基準光（波長λ１）、制御光
（波長λ２）についてそれぞれ受光素子７ａ，７ｂに
は、次式で表されるように、それぞれの波長に応じて正
弦波状に位相変調（ＰＭ）された受信信号Ｓ１，Ｓ２が
得られる。
（波長λ２）についてそれぞれ受光素子７ａ，７ｂに
は、次式で表されるように、それぞれの波長に応じて正
弦波状に位相変調（ＰＭ）された受信信号Ｓ１，Ｓ２が
得られる。
【００２９】
【数２】 Ｓ１＝Ａ１＋Ｂ１cos｛（２πｄ／λ１）cosωｔ＋φ
１｝ Ｓ２＝Ａ２＋Ｂ２cos｛（２πｄ／λ２）cosωｔ＋φ
２｝
１｝ Ｓ２＝Ａ２＋Ｂ２cos｛（２πｄ／λ２）cosωｔ＋φ
２｝
【００３０】Ａ１，Ａ２は直流成分、Ｂ１，Ｂ２は振
幅、φ１，φ２は初期位相量である。こうして得られた
受光信号Ｓ１，Ｓ２を、公知の位相検出回路３１，３２
により復調（ＰＭ復調）すると、それぞれ次式で表され
る位相信号ψ１，ψ２が得られる。
幅、φ１，φ２は初期位相量である。こうして得られた
受光信号Ｓ１，Ｓ２を、公知の位相検出回路３１，３２
により復調（ＰＭ復調）すると、それぞれ次式で表され
る位相信号ψ１，ψ２が得られる。
【００３１】
【数３】 ψ１＝（２πｄ／λ１）cosωｔ＋φ１ ψ２＝（２πｄ／λ２）cosωｔ＋φ２
【００３２】これらの位相信号ψ１，ψ２の振幅ｐ１＝
２πｄ／λ１，ｐ２＝２πｄ／λ２をそれぞれ振幅抽出
回路３３，３４により抽出して、制御回路３５に入力す
る。制御回路３５は、上述した振幅の比ｐ１／ｐ２＝λ
２／λ１が外部からの設定値により一定になるように、
半導体レーザ１の駆動回路２を帰還制御する。具体的に
制御回路３５は、実施の形態２と同様に、上述した二つ
の振幅の比に基づいて半導体レーザ１の波長λ２を算出
する波長算出回路と、求められた波長λ２が外部から指
定された波長λ０に等しくなるように半導体レーザ１の
注入電流を制御する帰還制御回路により構成すればよ
い。これにより、半導体レーザ１の出力光波長の安定化
制御が可能である。この実施の形態によると、干渉光学
系５の移動側ミラー５２に対して微小振動を与える正弦
波位相変調方式により、基準光と制御光を位相変調し、
それらの復調出力の比が所定レベルになるように帰還制
御を行うことにより、波長安定化ができる。ミラー５２
に対する微小振動は、圧電素子等を用いて容易に与える
ことができ、現実的な波長制御が可能となる。
２πｄ／λ１，ｐ２＝２πｄ／λ２をそれぞれ振幅抽出
回路３３，３４により抽出して、制御回路３５に入力す
る。制御回路３５は、上述した振幅の比ｐ１／ｐ２＝λ
２／λ１が外部からの設定値により一定になるように、
半導体レーザ１の駆動回路２を帰還制御する。具体的に
制御回路３５は、実施の形態２と同様に、上述した二つ
の振幅の比に基づいて半導体レーザ１の波長λ２を算出
する波長算出回路と、求められた波長λ２が外部から指
定された波長λ０に等しくなるように半導体レーザ１の
注入電流を制御する帰還制御回路により構成すればよ
い。これにより、半導体レーザ１の出力光波長の安定化
制御が可能である。この実施の形態によると、干渉光学
系５の移動側ミラー５２に対して微小振動を与える正弦
波位相変調方式により、基準光と制御光を位相変調し、
それらの復調出力の比が所定レベルになるように帰還制
御を行うことにより、波長安定化ができる。ミラー５２
に対する微小振動は、圧電素子等を用いて容易に与える
ことができ、現実的な波長制御が可能となる。
【００３３】［実施の形態４］実施の形態３の正弦波状
の位相変調（ＰＭ）方式に加えて、周波数変調（ＦＭ）
方式を組み合わせた実施の形態を図４に示す。この実施
の形態においては、干渉光学系５の光路長差を変調する
手段として、その光路の途中に実施の形態１と同様に、
ＡＯＭ５４，５５を挿入している。具体的に図４では、
ビームスプリッタ５１とミラー５３の間の往路側に第１
のＡＯＭ５４を配置し、ビームスプリッタ５１とミラー
５２の間の往路側に第２のＡＯＭ５５を配置している。
の位相変調（ＰＭ）方式に加えて、周波数変調（ＦＭ）
方式を組み合わせた実施の形態を図４に示す。この実施
の形態においては、干渉光学系５の光路長差を変調する
手段として、その光路の途中に実施の形態１と同様に、
ＡＯＭ５４，５５を挿入している。具体的に図４では、
ビームスプリッタ５１とミラー５３の間の往路側に第１
のＡＯＭ５４を配置し、ビームスプリッタ５１とミラー
５２の間の往路側に第２のＡＯＭ５５を配置している。
【００３４】この様な構成として、ＡＯＭ５４，５５を
駆動すると、機械的信号の場合と異なり、基準光と検査
光に対して波長と無関係に、０．１〜１０ＭＨｚオーダ
ーの干渉ビート信号を発生させることかできる。例え
ば、第１のＡＯＭ５４を角周波数ωc1で駆動し、第２の
ＡＯＭ５５を角周波数ωc2で駆動すると、受光素子７
ａ，７ｂに得られる受光信号Ｓ１，Ｓ２にはそれぞれ下
記式のように、角周波数ωc1，ωc2の差ωｃ＝ωc1−ω
c2の干渉ビート信号が重畳される。
駆動すると、機械的信号の場合と異なり、基準光と検査
光に対して波長と無関係に、０．１〜１０ＭＨｚオーダ
ーの干渉ビート信号を発生させることかできる。例え
ば、第１のＡＯＭ５４を角周波数ωc1で駆動し、第２の
ＡＯＭ５５を角周波数ωc2で駆動すると、受光素子７
ａ，７ｂに得られる受光信号Ｓ１，Ｓ２にはそれぞれ下
記式のように、角周波数ωc1，ωc2の差ωｃ＝ωc1−ω
c2の干渉ビート信号が重畳される。
【００３５】
【数４】 Ｓ１＝Ａ１＋Ｂ１cos｛ωｃｔ＋（２πｄ／λ１）cosω
ｔ＋φ１｝ Ｓ２＝Ａ２＋Ｂ２cos｛ωｃｔ＋（２πｄ／λ２）cosω
ｔ＋φ２｝
ｔ＋φ１｝ Ｓ２＝Ａ２＋Ｂ２cos｛ωｃｔ＋（２πｄ／λ２）cosω
ｔ＋φ２｝
【００３６】数４の信号Ｓ１，Ｓ２は、バイアス成分Ａ
１，Ａ２を除けば、キャリア周波数ωｃにより周波数変
調された形である。これらの受信信号Ｓ１，Ｓ２につい
てそれぞれ、位相検出回路４１，４２によりＦＭ復調す
る。これにより、先の実施の形態の数３と同様に、各受
信信号Ｓ１，Ｓ２から位相信号ψ１，ψ２が得られる。
そこで実施の形態３と同様に、これらの位相信号ψ１，
ψ２の振幅ｐ１＝２πｄ／λ１，ｐ２＝２πｄ／λ２を
それぞれ振幅抽出回路２３，２４により抽出する。そし
て制御回路４５により、振幅の比ｐ１／ｐ２（＝λ２／
λ１）が外部からの設定値に基づいて一定になるよう
に、半導体レーザ１の駆動回路２を帰還制御する。この
制御回路４５の構成も、実施の形態２，３と同様に構成
して、半導体レーザ１の注入電流を制御する。これによ
り、半導体レーザ１の波長安定化制御が可能となる。
１，Ａ２を除けば、キャリア周波数ωｃにより周波数変
調された形である。これらの受信信号Ｓ１，Ｓ２につい
てそれぞれ、位相検出回路４１，４２によりＦＭ復調す
る。これにより、先の実施の形態の数３と同様に、各受
信信号Ｓ１，Ｓ２から位相信号ψ１，ψ２が得られる。
そこで実施の形態３と同様に、これらの位相信号ψ１，
ψ２の振幅ｐ１＝２πｄ／λ１，ｐ２＝２πｄ／λ２を
それぞれ振幅抽出回路２３，２４により抽出する。そし
て制御回路４５により、振幅の比ｐ１／ｐ２（＝λ２／
λ１）が外部からの設定値に基づいて一定になるよう
に、半導体レーザ１の駆動回路２を帰還制御する。この
制御回路４５の構成も、実施の形態２，３と同様に構成
して、半導体レーザ１の注入電流を制御する。これによ
り、半導体レーザ１の波長安定化制御が可能となる。
【００３７】この実施の形態によると、ＡＯＭによる干
渉ビート信号の角周波数ωｃを、機械的振動による角周
波数ωより十分高くすることができる。この結果、ＦＭ
復調により上記の位相項を精度よく且つ高速に検出する
ことができる。また、位相変調と周波数変調の組み合わ
せを利用しているため、初期位相φ１，φ２や光強度振
幅Ｂ１，Ｂ２の変動の影響を受けにくくなる。言い換え
れば、温度変化や空気のゆらぎの影響を受けず、安定し
た波長制御が可能になる。特に半導体レーザ１は、発振
波長の変化に伴って光強度が変化するが、この様な光強
度の変化の影響を受けない波長制御が可能になる。
渉ビート信号の角周波数ωｃを、機械的振動による角周
波数ωより十分高くすることができる。この結果、ＦＭ
復調により上記の位相項を精度よく且つ高速に検出する
ことができる。また、位相変調と周波数変調の組み合わ
せを利用しているため、初期位相φ１，φ２や光強度振
幅Ｂ１，Ｂ２の変動の影響を受けにくくなる。言い換え
れば、温度変化や空気のゆらぎの影響を受けず、安定し
た波長制御が可能になる。特に半導体レーザ１は、発振
波長の変化に伴って光強度が変化するが、この様な光強
度の変化の影響を受けない波長制御が可能になる。
【００３８】［実施の形態５］図５は、図４の実施の形
態において、ミラー５２を振動させるという機械的手段
による光路長差の変調に代わり、電気的に光路長差に変
調をかけるようにした実施の形態である。そのために、
ビームスプリッタ５１とミラー５２の間の復路にＥＯＭ
５６を挿入している。ＥＯＭ５６には、正弦波状の駆動
信号を与える。ＥＯＭ５６は印加した電場により屈折率
変化を示すので、正弦波状信号で駆動すれば、干渉光学
系５の光路長差に正弦波状の変化を与えたと等価にな
る。ＡＯＭ５４，５５は実施の形態４と同様に駆動す
る。
態において、ミラー５２を振動させるという機械的手段
による光路長差の変調に代わり、電気的に光路長差に変
調をかけるようにした実施の形態である。そのために、
ビームスプリッタ５１とミラー５２の間の復路にＥＯＭ
５６を挿入している。ＥＯＭ５６には、正弦波状の駆動
信号を与える。ＥＯＭ５６は印加した電場により屈折率
変化を示すので、正弦波状信号で駆動すれば、干渉光学
系５の光路長差に正弦波状の変化を与えたと等価にな
る。ＡＯＭ５４，５５は実施の形態４と同様に駆動す
る。
【００３９】これにより、受光素子７ａ，７ｂにより得
られる受信信号Ｓ１，Ｓ２はそれぞれ、下記数５で表さ
れるように周波数変調されたものとなる。
られる受信信号Ｓ１，Ｓ２はそれぞれ、下記数５で表さ
れるように周波数変調されたものとなる。
【００４０】
【数５】 Ｓ１＝Ａ１＋Ｂ１cos｛ωｃｔ＋（ｋ／λ１）cosωｔ＋
φ１｝ Ｓ２＝Ａ２＋Ｂ２cos｛ωｃｔ＋（ｋ／λ２）cosωｔ＋
φ２｝
φ１｝ Ｓ２＝Ａ２＋Ｂ２cos｛ωｃｔ＋（ｋ／λ２）cosωｔ＋
φ２｝
【００４１】数５において、ｋは、ＥＯＭ５６の駆動に
より得られる見かけ上の光路変化長である。実施の形態
４と同様に、受信信号Ｓ１，Ｓ２についてそれぞれ、位
相検出回路６１，６２によりＦＭ復調する。これによ
り、位相信号ψ１＝（ｋ／λ１）cosωｔ＋φ１、ψ２
＝（ｋ／λ２）cosωｔ＋φ２が得られる。これらの位
相信号ψ１，ψ２の振幅ｐ１＝ｋ／λ１，ｐ２＝ｋ／λ
２を制御回路６６に入力する、。制御回路６６は、振幅
の比ｐ１／ｐ２（＝λ２／λ１）が外部からの設定値に
基づいて一定になるように、駆動回路２を帰還制御す
る。この制御回路６６も実施の形態２〜４の制御回路と
同様に構成して、半導体レーザ１の注入電流を制御すれ
ばよい。以上により、半導体レーザ１の波長安定化が図
られる。
より得られる見かけ上の光路変化長である。実施の形態
４と同様に、受信信号Ｓ１，Ｓ２についてそれぞれ、位
相検出回路６１，６２によりＦＭ復調する。これによ
り、位相信号ψ１＝（ｋ／λ１）cosωｔ＋φ１、ψ２
＝（ｋ／λ２）cosωｔ＋φ２が得られる。これらの位
相信号ψ１，ψ２の振幅ｐ１＝ｋ／λ１，ｐ２＝ｋ／λ
２を制御回路６６に入力する、。制御回路６６は、振幅
の比ｐ１／ｐ２（＝λ２／λ１）が外部からの設定値に
基づいて一定になるように、駆動回路２を帰還制御す
る。この制御回路６６も実施の形態２〜４の制御回路と
同様に構成して、半導体レーザ１の注入電流を制御すれ
ばよい。以上により、半導体レーザ１の波長安定化が図
られる。
【００４２】ミラーに機械的振動を与える方式では、機
構の固有振動により変調周波数に上限があり、ｋＨｚオ
ーダーが限界となる。これに対してこの実施の形態のよ
うにＥＯＭ５６を用いる方式では、同様の位相変調を、
例えばＧＨｚオーダーのはるかに高い周波数までかける
ことができる。従って、この実施の形態によると、より
高速で安定した波長制御が可能になる。また、ＥＯＭの
高速性から、ある程度の周期であれば三角波状信号で駆
動することにより、光路長に一定速度の増加又は減少を
与えたと等価の作用が得られる。
構の固有振動により変調周波数に上限があり、ｋＨｚオ
ーダーが限界となる。これに対してこの実施の形態のよ
うにＥＯＭ５６を用いる方式では、同様の位相変調を、
例えばＧＨｚオーダーのはるかに高い周波数までかける
ことができる。従って、この実施の形態によると、より
高速で安定した波長制御が可能になる。また、ＥＯＭの
高速性から、ある程度の周期であれば三角波状信号で駆
動することにより、光路長に一定速度の増加又は減少を
与えたと等価の作用が得られる。
【００４３】上記各実施の形態では、波長安定化すべき
可干渉性光源として半導体レーザを用いたが、この発明
はこれに限られるものではなく、ガスレーザ等にも同様
に適用することが可能である。
可干渉性光源として半導体レーザを用いたが、この発明
はこれに限られるものではなく、ガスレーザ等にも同様
に適用することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、干
渉光学系とその光路長を変調する手段、及びその変調度
合に応じて可干渉性光源の駆動条件を帰還制御する手段
を組み合わせることにより、半導体レーザ等の可干渉性
光源を用いた波長安定化光源を得ることができる。
渉光学系とその光路長を変調する手段、及びその変調度
合に応じて可干渉性光源の駆動条件を帰還制御する手段
を組み合わせることにより、半導体レーザ等の可干渉性
光源を用いた波長安定化光源を得ることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１による波長安定化光
源装置の構成を示す図である。
源装置の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による波長安定化光
源装置の構成を示す図である。
源装置の構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による波長安定化光
源装置の構成を示す図である。
源装置の構成を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態４による波長安定化光
源装置の構成を示す図である。
源装置の構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態５による波長安定化光
源装置の構成を示す図である。
源装置の構成を示す図である。
１…半導体レーザ、２…駆動回路、３…ビームスプリッ
タ、４…ミラー、５…干渉光学系、５１…ビームスプリ
ッタ、５２，５３…ミラー、５４，５５…ＡＯＭ、５６
…ＥＯＭ、７，７ａ，７ｂ…受光素子、８…位相検出回
路、９…振幅抽出回路、１０…制御回路、２１…基準光
源、２２，２３…周波数検出回路、２４…制御回路、２
４１…波長算出回路、２４２…帰還制御回路、３０…加
振装置、３１，３２…位相検出回路、３３，３４…振幅
抽出回路、３５…制御回路、４１，４２…位相検出回
路、４３，４４…振幅抽出回路、４５…制御回路、６
１，６２…位相検出回路、６３，６４…振幅抽出回路、
６６…制御回路。
タ、４…ミラー、５…干渉光学系、５１…ビームスプリ
ッタ、５２，５３…ミラー、５４，５５…ＡＯＭ、５６
…ＥＯＭ、７，７ａ，７ｂ…受光素子、８…位相検出回
路、９…振幅抽出回路、１０…制御回路、２１…基準光
源、２２，２３…周波数検出回路、２４…制御回路、２
４１…波長算出回路、２４２…帰還制御回路、３０…加
振装置、３１，３２…位相検出回路、３３，３４…振幅
抽出回路、３５…制御回路、４１，４２…位相検出回
路、４３，４４…振幅抽出回路、４５…制御回路、６
１，６２…位相検出回路、６３，６４…振幅抽出回路、
６６…制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F064 AA01 CC10 FF02 GG12 GG13 GG23 HH01 HH05 HH06 2F065 AA02 AA22 DD00 FF51 GG06 JJ01 JJ15 JJ23 LL00 LL12 LL37 LL46
Claims (9)
- 【請求項１】 波長を可変制御できる駆動回路により駆
動される可干渉性光源と、 この可干渉性光源の出力光の一部を制御光として分割す
るビームスプリッタと、 このビームスプリッタにより分割された前記制御光を更
に二分割して、得られた二つの制御光を所定の光路長差
を与えた後に合波して干渉縞を生じさせる干渉光学系
と、 この干渉光学系において前記光路長差に変化を与えるこ
とにより、得られる干渉縞を変調する変調手段と、 前記干渉光学系から得られる干渉縞を受光する受光素子
と、 この受光素子から得られる受光信号の変調の度合を検知
する復調手段と、 この復調手段の出力が所定の設定値になるように、前記
可干渉性光源の駆動回路の駆動条件を帰還制御する制御
手段とを有することを特徴とする波長安定化可干渉性光
源装置。 - 【請求項２】 前記変調手段は、前記干渉光学系の二つ
の制御光の各光路上に配置されて異なる角周波数で駆動
されてその角周波数の差ωｃの干渉ビート信号を発生さ
せる音響光学変調器と、前記干渉光学系の二つの制御光
のうち一方の光路上に配置されて前記出力光に角周波数
ωの正弦波状の位相変調をかける電気光学変調器とを備
え、 前記復調手段は、前記受光信号を角周波数ωｃのキャリ
ア信号を用いたＦＭ復調を行って前記受光信号の位相項
を求める位相検出回路と、この位相検出回路により検出
される位相項の振幅を抽出する振幅抽出回路とを備え、 前記制御手段は、前記振幅抽出回路により抽出される位
相項の振幅が所定の設定値となるように、前記可干渉性
光源の駆動条件を帰還制御するものであることを特徴と
する波長安定化可干渉性光源装置。 - 【請求項３】 波長が一定の可干渉性の基準光を出力す
る基準光源と、 波長を可変制御できる駆動回路により駆動される可干渉
性光源と、 この可干渉性光源の出力光の一部を制御光として分割す
るビームスプリッタと、 このビームスプリッタにより分割された前記制御光と前
記基準光源からの基準光とが異なる光路をもって入力さ
れ、それぞれを二分割して得られた各光束を所定の光路
長差を与えた後に合波して干渉縞を生じさせる干渉光学
系と、 この干渉光学系において前記基準光と制御光の各光路長
差に同量の変化を与えることにより前記基準光と制御光
についてそれぞれ得られる干渉縞を変調する変調手段
と、 前記基準光及び制御光についてそれぞれ前記干渉光学系
から出力される干渉縞を受光する受光素子と、 これら受光素子により前記基準光と制御光についてそれ
ぞれ得られる受光信号の変調の度合を検知する復調手段
と、 これらの復調手段の復調出力の比率が所定の値となるよ
うに前記可干渉性光源の駆動回路の駆動条件を帰還制御
する制御回路とを有することを特徴とする波長安定化可
干渉性光源装置。 - 【請求項４】 前記変調手段は、前記基準光と制御光の
各光路長差に一定速度による増加又は減少方向の変位を
与えることにより、前記基準光と制御光についてそれぞ
れ得られる受光信号をそれらの波長に応じて振幅変調す
るものであり、 前記復調手段は、前記基準光と制御光について得られる
振幅変調された受光信号の強度変化の周波数ｆ１，ｆ２
を検出する周波数検出回路であり、 前記制御回路は、前記各周波数検出回路により検出され
る周波数ｆ１，ｆ２の比が所定の値となるように前記駆
動回路を帰還制御するものであることを特徴とする請求
項３記載の波長安定化可干渉性光源装置。 - 【請求項５】 前記変調手段は、前記基準光と制御光の
各光路長差に所定の振幅ｄと角周波数を有する正弦波状
の振動を与えることにより、前記基準光と制御光につい
てそれぞれ得られる受光信号をそれらの波長に応じて位
相変調するものであり、 前記復調手段は、前記基準光と制御光について得られる
位相変調された受光信号の位相項ψ１＝（２πｄ／λ
１）＋φ１，ψ２＝（２πｄ／λ２）＋φ２（但し、λ
１，λ２はそれぞれ基準光，制御光の波長、φ１，φ２
は初期位相量）をそれぞれＰＭ復調により検出する位相
検出回路と、各位相検出回路により求められた位相項の
振幅２πｄ／λ１，２πｄ／λ２を抽出する振幅抽出回
路とから構成され、 前記制御回路は、前記各振幅抽出回路により抽出された
振幅の比率λ２／λ１が所定の値になるように前記駆動
回路を帰還制御するものであることを特徴とする請求項
３記載の波長安定化可干渉性光源装置。 - 【請求項６】 前記変調手段は、前記基準光と制御光の
各光路長差に所定の振幅ｄと角周波数ωを有する正弦波
状の振動を与えると同時に、光路中に音響光学器変調器
を挿入して前記基準光と制御光の受光信号に角周波数ω
ｃの干渉ビート信号を重畳させることにより、前記基準
光と制御光についてそれぞれ得られる受光信号をそれら
の波長に応じて周波数変調するものであり、 前記復調手段は、前記基準光と制御光について得られる
周波数変調された受光信号の位相項ψ１＝（２πｄ／λ
１）cosωｔ＋φ１，ψ２＝（２πｄ／λ２）cosωｔ＋
φ２（但し、λ１，λ２はそれぞれ基準光，制御光の波
長、φ１，φ２は初期位相量）をキャリア角周波数ωｃ
を用いたＦＭ復調により検出する位相検出回路と、各位
相検出回路により求められた位相項の振幅２πｄ／λ
１，２πｄ／λ２を抽出する振幅抽出回路とから構成さ
れ、 前記制御回路は、前記各振幅抽出回路により求められた
振幅の比率λ２／λ１が所定の値となるように前記駆動
回路を帰還制御するものであることを特徴とする請求項
３記載の波長安定化可干渉性光源装置。 - 【請求項７】 前記基準光と制御光の各光路長差に正弦
波状の振動を与える手段は、電気光学変調器であること
を特徴とする請求項６記載の波長安定化可干渉性光源装
置。 - 【請求項８】 前記制御回路は、二つの入力の比に基づ
いて前記可干渉性光源の波長を算出する波長算出回路
と、この波長算出回路により求められた波長と外部から
指定された波長との差が零となるように前記駆動回路を
帰還制御する帰還制御回路とから構成されることを特徴
とする請求項３乃至７のいずれかに記載の波長安定化可
干渉性光源装置。 - 【請求項９】 前記可干渉性光源は、前記駆動回路によ
り供給される注入電流により波長を可変する半導体レー
ザであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに
記載の波長安定化可干渉性光源装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11200688A JP2001027512A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 波長安定化可干渉性光源装置 |
| US09/610,221 US6490300B1 (en) | 1999-07-14 | 2000-07-03 | Wavelength-stabilized light source apparatus |
| DE10033724A DE10033724A1 (de) | 1999-07-14 | 2000-07-12 | Wellenlängenstabilisierte Lichtquelleneinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11200688A JP2001027512A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 波長安定化可干渉性光源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001027512A true JP2001027512A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=16428605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11200688A Pending JP2001027512A (ja) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 波長安定化可干渉性光源装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6490300B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001027512A (ja) |
| DE (1) | DE10033724A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002217487A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-08-02 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光波長安定化装置および光波長監視装置 |
| US7006542B2 (en) * | 2003-03-11 | 2006-02-28 | The Boeing Company | System and method for stabilizing a laser output frequency |
| JP4012216B2 (ja) * | 2005-06-08 | 2007-11-21 | ファナック株式会社 | レーザ発振器 |
| JP4948630B2 (ja) * | 2010-08-05 | 2012-06-06 | 株式会社トライフォース・マネジメント | トルクセンサ |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH04331333A (ja) * | 1991-05-02 | 1992-11-19 | Canon Inc | 波長変化測定装置 |
| JP3235738B2 (ja) * | 1992-05-20 | 2001-12-04 | 株式会社トプコン | アブソリュート測長器 |
| JP3054494B2 (ja) * | 1992-05-20 | 2000-06-19 | 株式会社トプコン | 波長安定化光源装置 |
| DE59307220D1 (de) * | 1993-10-28 | 1997-10-02 | Litef Gmbh | Faseroptisches Sagnac-Interferometer zur Drehratenmessung mit wellenlängenstabilisierter Lichtquelle |
| US6034976A (en) * | 1998-03-09 | 2000-03-07 | State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of The University Of Oregon | Method and apparatus for laser frequency stabilization |
-
1999
- 1999-07-14 JP JP11200688A patent/JP2001027512A/ja active Pending
-
2000
- 2000-07-03 US US09/610,221 patent/US6490300B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-07-12 DE DE10033724A patent/DE10033724A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10033724A1 (de) | 2001-05-31 |
| US6490300B1 (en) | 2002-12-03 |
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