JP2001352121A

JP2001352121A - リングレーザーのスペクトル線幅の測定方法

Info

Publication number: JP2001352121A
Application number: JP2000173849A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Shimosaku; 義行下窄; Takaaki Numai; 貴陽沼居
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】大掛かりな装置を必要とせず、簡便にリング
レーザーのスペクトル線幅を測定する方法を提供する。【解決手段】測定するリングレーザーは、半導体光ア
ンプ１と、光共振器部分にあたる、全長３ｍのシングル
モード光ファイバループ２から構成されている。また、
半導体光アンプは電源３によって駆動されており、半導
体光アンプの端子間電圧をオシロスコープ４を用いて測
定する。リングレーザーをリング状の光導波路を含む面
内にて回転させると、パルス状のビート信号が生じる。
そのパルス上のビート信号の各ピークの時間間隔をそれ
ぞれ画面から読み取り、これをそれぞれ逆数を取って周
波数に変換し、平均を取って、ビート周波数求める。つ
づいて、各パルスのパルス幅をそれぞれ同様に周波数に
変換し、それぞれビート周波数との差を計算してスペク
トル線幅を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、リングレーザーの
スペクトル線幅の測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザー光のスペクトル線幅の測
定方法としては、２台の互いに独立なレーザーから出力
されたレーザー光間のビートをスペクトルアナライザで
測定するヘテロダイン法や、１台のレーザーからの出力
光を２つに分け、一方の光に遅延を与えてもう一方の光
と重ねあわせ、生じるビートを測定する自己遅延ヘテロ
ダイン法あるいは自己遅延ホモダイン法等がよく知られ
ている。特に、自己遅延ヘテロダイン法あるいは自己遅
延ホモダイン法は、エレクトロニクス・レターズ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）誌の１６巻６８
０〜６８１ページに述べられているように、参照レーザ
ーの必要もなく、スペクトル線幅を測定することができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記いずれの
方法にせよ、参照用レーザーあるいは光ファイバールー
プや、アイソレーターなどが必要になる。また、測定の
ための光学系を組む必要もあり、簡便な測定は困難であ
った。かつ、測定系が大掛かりになるので、例えばリン
グレーザー本体を回転させたり、振動させたりしながら
スペクトル線幅を測定するのは困難であった。

【０００４】そこで、本発明は、大掛かりな装置を必要
とせず、簡便にリングレーザーのスペクトル線幅を測定
する方法を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の測定方法においては、右回りと左回りの２
つのレーザー光が共存しているリングレーザーにおい
て、上記２つのレーザー光の発振周波数にわずかな差を
設け、その結果生じるビート信号のパルス幅を測定する
ことにより、前記右回りまたは前記左回りのレーザー光
のスペクトル線幅を測定するようにしている。

【０００６】すなわち、本発明においては、リング共振
器内に共存している右回りと左回りの２つのモード間に
おいて、この２つのモードの干渉により生じるパルス状
のビートを観測する。完全に対称な光導波路であり、２
つのモードに対する利得も等しければ、２つのモードの
発振周波数は等しく、ビートは生じない。しかし、光導
波路になんらかの非対称性、たとえば損失差や利得差、
光路長差などを設け、２モードの発振周波数に差を生じ
させることで、パルス状のビート信号が得られる。この
パルス幅が光周波数のゆらぎであり、パルス幅を測定す
ることでスペクトル線幅を知ることができる。

【０００７】２つのモードに発振周波数差を生じさせる
方法としては、リングレーザーを、そのリング状共振器
を含む面内で回転させる方法がある。この方法では、２
つのモードが感じる光路長が変化し、これにより発振周
波数が変化する。リングレーザーを回転させる際に、回
転の角速度は一定でもよいし、時間と共に変化していて
も構わない。回転角速度の変化に伴い、パルスの間隔は
変化するが、パルスひとつひとつの幅は変化しないから
である。他にも、リング共振器部分にわずかな非対称性
を設け、右回りの光と左回りの光に対する損失にわずか
な差を与えることで、それぞれの光強度に差を生じさ
せ、この光強度差によって右回りと左回りの光の発振周
波数に差を生じさせる方法もある。この場合も、リング
レーザー本体を回転させて、複数の回転角速度において
それぞれパルス幅を測定し、その値を統計処理すること
で測定精度が向上する。

【０００８】ビート信号の検出方法については、リング
共振器からレーザー光を取出して光検出器でこれを測定
するほか、半導体リングレーザーの端子間電圧を測定す
ることで、光強度の変動を測定する方法もある。特に後
者の方法では、測定のための光学系が一切不用になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１０】図１は、本発明の測定原理を説明するため
のリングレーザーの概念図である。

【００１１】リング共振器内をお互いに反対方向に進む
２つの進行波を考え、それぞれ電場の振幅をＥ₁、Ｅ₂、
空間分布をＵ₁、Ｕ₂とする。また、共振器長をＬとす
る。このモデルにおいて、導波路内の電界の空間分布関
数を、後方散乱を考慮に入れて、式（１）、式（２）で
表す。なお、参照する式は、一括して発明の実施の形態
の欄の最後に示す。

【００１２】ただし、上式において、式（３）式
（４）、式（５）が成り立つ。

【００１３】Ｋ₁＞０、Ｋ₂＞０はそれぞれ右回り、左回
りの光の波数である。２つの進行波は、対称なリング共
振器における定常状態では同一の波数Ｋ₀をもち、リン
グ共振器が回転すると波数シフトΔＫがおこる。また、
ｎは正の整数、Ｒは後方散乱の振幅反射率、δは反射波
の位相ずれをあらわす。Ｋ₁≠Ｋ₂となったとき、右回
りと左回りの２モード間に位相差が生じ、ビートが観察
される。２モードの場合を考えると、式（６）、式
（７）にしたがって、２つのモードの発振周波数が変化
する。

【００１４】次に、半古典論を用いて本発明の測定原理
を説明する。はじめに、マクスウェルの方程式の解とし
て、電界Ｅ（ｒ、ｔ）と分極Ｐ（ｒ、ｔ）を式（８）、
式（９）のようにおく。

【００１５】ここで、Ｅ_nはモードｎの電界振幅、ω_n
＋φ_n＝ωはモードｎの発振角周波数、Ｕ_n（ｒ）はモ
ードｎの空間分布関数、Ｐ_nはモードｎに対する分極振
幅であり、振幅Ｅ_n、Ｐ_n、位相φ_nは光の周波数に比べ
て十分ゆっくり変化すると仮定する。なお、ｃ．ｃ．は
複素共役（ｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｊｕｇａｔｅ）の略
である。さらに、真空の誘電率ε₀＝８．８５４×１０
^-12Ｆ・ｍ^-1と電気伝導率σを用いて、モードｎに対す
るＱ値Ｑ_nを式（１０）で定義する。

【００１６】ωは略ω_nであることに注意すると、式
（１１）、式（１２）が得られる。

【００１７】ただし、Ω_nはレーザー共振器の共振角周
波数である。式（１１）によってモード振幅が決まり、
式（１２）によってモードの発振角周波数がきまる。

【００１８】つぎに、密度行列と分極について述べる。
摂動Ｈ_int（ｒ、ｐ）が存在するとき、シュレディンガ
ーの波動方程式は、式（１３）となる。ここで、Ｈ
₀（ｒ、ｐ）は非摂動ハミルトニアンである。いま、２
準位系を考え、摂動がないときの状態｜ａ〉、｜ｂ〉の
波動関数をそれぞれｕ_a（ｒ）、ｕ_b（ｒ）とする。ま
た、バンド内の緩和の効果は減衰係数として取り入れ
る。

【００１９】このとき、摂動がある場合の波動関数Ψ
（ｒ、ｔ）は、式（１４）に従って、ｕ_a（ｒ）とｕ
_b（ｒ）の重ね合わせで表される。

【００２０】ここで、ｃ_a（ｔ）とｃ_b（ｔ）は時間変化
を表す係数である。式（１３）に（１４）を代入し、緩
和を考慮するために現象論的な減衰係数γ_aとγ_bを取
り入れると、ｃ_a（ｔ）とｃ_b（ｔ）に対して式（１
５）、式（１６）のような運動方程式が得られる。

【００２１】ここで、ω_aとω_bは、それぞれ状態｜
ａ〉、｜ｂ〉の固有角周波数であり、摂動エネルギーＨ
_abは式（１７）で与えられる。

【００２２】ｃ_a（ｔ）とｃ_b（ｔ）を用いて、２準位系
の密度行列ρ_kl（ｋ、ｌ＝ａ、ｂ）を式（１８）、式
（１９）、式（２０）、式（２１）で定義する。

【００２３】ここで、Ｎは準位の全分布であり、このと
きρ_aaとρ_bbはそれぞれ状態｜ａ〉、｜ｂ〉の分布（ｐ
ｏｐｕｌａｔｉｏｎ）を表している。

【００２４】式（１５）と（１６）を用いると、２準位
系の密度行列ρ_klに対する運動方程式として、式（２
２）、式（２３）、式（２４）が得られる。

【００２５】ただし、ここで励起項λ_aとλ_bを導入し
た。

【００２６】また、式（２５）、式（２６）が成り立
つ。

【００２７】さて、摂動Ｈ_intが電気双極子相互作用で
あるとき、摂動エネルギーＨ_abは回転波近似のもとで式
（２７）となる。ここで、式（２８）の左辺ｐは状態｜
ａ〉と｜ｂ〉の間の双極子モーメントであり、電気素量
ｅを用いて式（２８）の右辺のように表される。

【００２８】なお、回転波近似とは、電界や分極の振幅
が追随できないような高速の時間変化を無視したことに
相当する。

【００２９】さて、分極Ｐは式（２９）であるから、そ
の振幅Ｐ_n（ｔ）は式（３０）で与えられる。

【００３０】ここで、規格化因子Ｎ_nは式（３１）で表
される。

【００３１】なお、共振器軸方向にｚ軸を選び、共振器
長をＬとした。

【００３２】分極を計算するため、式（２２）−（２
４）を逐次積分法を用いて解き、式（３０）に代入す
る。その結果、１次の分極Ｐ_n ⁽¹⁾と３次の分極Ｐ
_n ⁽³⁾は、式（３２）、式（３３）のようになる。

【００３３】ただし、ここで、式（３４）、式（３
５）、式（３６）、式（３７）、式（３８）が成り立
つ。ここに、式（３０）、式（３１）のＮｎは規格化因
子である。

【００３４】以上のようにして得られた３次までの分極
（３２）、（３３）を用いて、分極Ｐ_nは式（３９）と
表される。こうして、密度行列の方法により計算された
分極（３９）を、電界を古典的に扱うことで得られた基
本方程式（１１）、（１２）に代入して、式（４０）、
式（４１）を得る。ただし、ここで、式（４２）、式
（４３）が成り立つ。

【００３５】このようにして基本方程式を変形し、モー
ド振幅とモードの発振周波数を決定する式を厳密に導い
た。

【００３６】次に、以上のようにして得られたモード振
幅を決定する式（４０）を用いて、右回りの進行波に対
する電場の時間変動を表す式（４４）を以下のように導
く。

【００３７】ここで、添字の１は右回りの進行波を表
し、Ｎ _nμρσは電場の空間分布を表す。ゆえにＮ _n
μρσは実数でならなくてはならない。また、周波数因
子Ｆ_nμρσを式（４５）で定義する。

【００３８】なお、空間分布Ｎ _nμρσは無次元量で
あり、周波数因子Ｆ_nμρσはＳ³の次元をもつ。ここ
で、式（４５）を式（４４）に代入すると、式（４６）
を得る。

【００３９】まったく同様の手順で、左回りの進行波に
対する電場の時間変動の式（４７）得る。

【００４０】いうまでもなく、添字の２は左回りの進行
波を意味している。ここで、２モードの場合における、
空間分布関数の計算結果を式（４８）乃至式（６３）に
示しておく。

【００４１】また、式（４５）を用いて、周波数因子Ｆ
_nμρσを計算する際に必要な因子Ｄμρσは、式（６
４）乃至式（７１）のようになる。

【００４２】次に、式（４６）および（４７）を変形し
て、レート方程式を導く、無次元化光強度Ｉ_n、自己飽
和係数β_n、相互飽和係数θ_nm、自己干渉係数ξ_n、相
互干渉係数η_nmをそれぞれ式（７２）乃至式（７６）で
定義する。添字はｎ、ｍ＝１、２であり、前述のように
右回りと左回りの進行波をそれぞれ表す。これらの式
（７２）−（７６）を、式（４６）に代入して、右回り
の進行波に対するレート方程式は、式（７７）となる。

【００４３】まったく同様の手順で、左回りの進行波に
対するレート方程式は、式（７８）のようになる。

【００４４】以上のようにして、半古典論を用いた解析
により、本発明のモデルにおけるレート方程式を導出し
た。

【００４５】次に、このレート方程式を解き、パルス状
のビートが存在することを示す。時間変動する解とし
て、解の形を式（７９）、式（８０）のように仮定す
る。

【００４６】ここでψ＝｜ω₁−ω₂｜は、２つのモー
ドの発振角周波数差である。光出力が周期的に変動する
とき、正味の利得もこれに同期して変動しているはずだ
から、同様に正味の利得を式（８１）、式（８２）で表
す。

【００４７】正味の利得α_nが、時刻ｔの関数として正
負両方の値をとるが、α_n＜０ではレーザー発振は起き
ない。したがって、α_n＜０の場合、光強度Ｉ_n＝０と
みなすことにする。これらをレート方程式（７７）、
（７８）へ代入して整理する。

【００４８】この際、簡単のため、あらたな因子を式
（８３）、式（８４）で定義する。これを用いると、式
（８５）、式（８６）が得られる。

【００４９】ここで、√Ｉ₂₀／Ｉ₁₀および√Ｉ₁₀／Ｉ₂₀
は実数でなくてはならないが、式（８５）、（８６）の
右辺は明らかに複素数である。したがって、虚部が０と
いう条件から、式（８７）、式（８８）の条件が必要で
ある。これを顕わに書き下して整理すると、式（８
９）、式（９０）となる。

【００５０】式（８９）、（９０）の左辺は、ψ＝０な
らば常に０であり、虚部が０という条件を、時刻ｔに関
わらず常に満たしている。ところが、ψ≠０の場合に
は、式（８９）、（９０）の左辺は時刻ｔの関数とし
て、時間とともに変化する。すなわち、式（８９）、
（９０）を満たすような時刻ｔにおいてのみ、レーザー
発振がおきる。そして、このときに、右回りと左回りの
２つのモードが共存していて、かつα₁は略α₂であれ
ば、２モードの干渉によるビート信号が検出される。こ
こで３つの項の大小関係を考えると、α₁₀やα₂₀、１／
γ_phにくらべてψが充分小さければ、式（８９）、（９
０）の左辺第２項および第３項が無視でき、結局、式
（９１）が成立しなくてはならないということがわか
る。一般的にリングレーザーにおいては、上述の条件を
満たす。このことから、２モードが共存している場合に
おいては、式（９１）を満たすような時刻ｔにおいての
み、パルス状のビートが出るということが示された。

【００５１】さて、このパルスは、周波数揺らぎがなけ
れば、デルタ関数状のパルス列になるはずである。しか
し実際には、各パルスは、右回りと左回りの２つのモー
ドそれぞれの周波数揺らぎの重ねあわせに応じた幅を持
つ。ビート信号は先に示したように、式（９１）から、
式（９２）が成り立つときにのみ、パルス状の信号が出
るということがわかる。ただしｎは整数である。ここ
で、ゆらぎを考慮して、ビート周波数とパルスが出る時
間をそれぞれ式（９３）、式（９４）で表す。

【００５２】ゆらぎがない場合のビート周波数をψ₀と
し、周波数空間において、パルスはψ₀を中心にΔψの
幅をもつとする。また、ゆらぎがない場合の、パルスが
でる時刻をｔ₀とし、時間軸においてどれだけパルスが
広がっているかをΔｔであらわす。これらを式（９２）
に代入して、計算すると、式（９５）を得る。ここでｍ
は整数である。式（９５）の第二項と第三項が時間のゆ
らぎ、すなわちパルス幅に関係する部分である。いま、
ｔ₀が充分小さいとし、Δψｔ₀≪２πの場合を考え
る。また、ゆらぎが小さく、ｍ＝１とすると、式（９
６）が得られる。

【００５３】したがって、ゆらぎの幅Δψは、式（９
７）で与えられる。ここで、ψ₀＝２πｆ₀、Δψ＝２
πΔｆとすると、スペクトル線幅Δｆは、式（９８）で
表される。すなわち、光出力の時間変化を観察して、パ
ルス状のビート信号のパルス間隔からビート周波数を検
出し、これとパルス幅から、２つのモードのスペクトル
線幅を知ることができる。

【００５４】以下、実施例に即して、本発明の測定方法
について説明する。

【００５５】図２は、本発明の第一の実施例を示す図で
ある。測定するリングレーザーは、半導体光アンプ１
と、光共振器部分にあたる、全長３ｍのシングルモード
光ファイバループ２から構成されている。また、半導体
光アンプは電源３によって駆動されており、半導体光ア
ンプの端子間電圧をオシロスコープ４を用いて測定でき
るようになっている。また、リング共振器部分は完全に
対称な構造であり、定常状態において、右回りと左回り
の光が共存しているとする。この段階では、ビートは観
察されない。

【００５６】このリングレーザーを、発振している状態
において、任意の角速度で、リング状の光導波路を含む
面内にて回転させる。すると、右回りの光と左回りの光
の発振周波数に差が生じ、その結果、パルス状のビート
信号が生じる。これをオシロスコープ４を用いて、パル
スの幅を測定する。この際、回転の角速度を変化させて
それぞれパルス幅を測定し、得られたデータを平均化し
て、測定精度を向上させることも可能である。なお、発
振周波数差は、スペクトル線幅以上のわずかな差があれ
ばよい。

【００５７】こうして得られたパルス幅と、パルス間隔
よりビート信号の周波数とを用いて、リング共振器内の
一方（右回りもしくは左回りのどちらか）のモードのス
ペクトル線幅を測定する。

【００５８】図３は、以上の方法により得られたパルス
幅の測定画面（オシロスコープの画面）である。半導体
光アンプの端子間電圧の波形においては、図の上方向が
光強度が大きい。

【００５９】測定したリングレーザーは、発振しきい値
電流がおおむね１０ｍＡ程度であり、波形を測定する時
点では１２ｍＡで駆動している。まず、各ピークの時間
間隔をそれぞれ画面から読み取り、これをそれぞれ逆数
を取って周波数に変換し、平均を取って、ビート周波数
を３．２ｋＨｚと計算することができた。つづいて、各
パルスのパルス幅をそれぞれ同様に周波数に変換し、そ
れぞれビート周波数との差を計算してスペクトル線幅を
計算する。最後に平均を取って、スペクトル線幅として
１．０ｋＨｚという値が得られた。

【００６０】ここで、図４は、公知の自己遅延ホモダイ
ン法による測定系の概念図である。５は１×２の光カプ
ラ、６はハーフミラー、７は遅延用光ファイバループ
（７６０ｍ）、８は光スペクトラムアナライザ、９は光
アイソレータである。

【００６１】図５は、この自己遅延ホモダイン法によっ
て得られたデータを示す光スペクトラムアナライザ８の
波形図である。

【００６２】又、図６は、得られたデータに、ローレン
ツ型分布関数を用いてフィッティングを行った結果を示
すグラフである。

【００６３】光スペクトラムアナライザ８の波形から読
み取ったスペクトル線幅およびフィッティングにより求
めたスペクトル線幅は１．０ｋＨｚ〜１．５ｋＨｚであ
り、先に述べた本発明による実施例で得られた値とほぼ
一致している。なお、本実施例においては、リングレー
ザーはマルチモード発振しており、キャリアのゆらぎの
効果も大きい。ローレンツ型分布関数でのフィッティン
グはこれらを考慮していないため、１０ｋＨｚ付近から
フィッティングの精度が悪くなっているが、スペクトル
線幅の測定に対して大きな寄与はないと考えられる。

【００６４】なお、通常の半導体レーザーでは、スペク
トル線幅としておおむね１０ＭＨｚ程度の値が得られて
いる。また標準的な共振器長は３００μｍである。スペ
クトル線幅は、公知の修正されたシャーロウ・タウンズ
の式に従い、共振器長に反比例する。本実施例のリング
レーザーの共振器長は３ｍと考えてよいので、一般の半
導体レーザーに比べて共振器長は１０⁴倍に、従ってス
ペクトル線幅は１０^-4倍になると考えられる。すなわ
ち、共振器長から見積もられるスペクトル線幅は、１０
×１０⁶×１０^-4＝１ｋＨｚとなり、得られた結果とも
よく一致する。

【００６５】図７は、本発明の第二の実施例に用いる測
定計の概念図である。なお、図２と同一要素には同一符
号を付して、重複する説明は省略する。

【００６６】第一の実施例との相違点は、第二の実施例
において、測定されるリングレーザーが、その光導波路
にわずかな非対称性を持つ半導体リングレーザー１０で
ある点である。光導波路部分にわずかな非対称性をもつ
ことで、右回りと左回りの光強度にわずかな差が生じ、
第一の実施例のようにリングレーザー自体を回転させな
くても、パルス状のビート信号を得ることができる。こ
のビート信号の測定は、第一の実施例で半導体光アンプ
の端子間電圧を測定したのと同様に、非対称性を持つ半
導体リングレーザーの端子間電圧を測定することで実現
する。

【００６７】なお、第二の実施例において、さらにリン
グレーザー本体を第一の実施例と同様に回転させてもよ
い。これにより測定精度を向上させることが可能であ
る。

【００６８】図８は、本発明の第三実施例に用いる測定
系の概念図である。なお、図７と同一要素には同一符号
を付して、重複する説明は省略する。

【００６９】第二の実施例との相違点は、第三の実施例
において測定される非対称性を持った半導体リングレー
ザー１３が、光取出し用の窓１１を持っていることであ
る。第二の実施例では、半導体リングレーザーの端子間
電圧を測定することでビート信号を検出していたが、本
実施例では、直接光を取出し、これを光検出器１２で電
気信号に変換することでビート信号を検出する。なお、
第三の実施例において、さらにリングレーザー本体を第
一の実施例と同様に回転させてもよい。これにより測定
精度を向上させることが可能である。

【００７０】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、参照した式（１）乃至式（９８）は、次の通りで
ある。

【００７１】

【数１】

【００７２】

【数２】

【００７３】

【数３】

【００７４】

【数４】

【００７５】

【数５】

【００７６】

【数６】

【００７７】

【数７】

【００７８】

【数８】

【００７９】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、リングレ
ーザーのスペクトル線幅の測定を容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定原理の説明のモデルを表す図であ
る。

【図２】本発明の第一の実施例を示す構成図である。

【図３】本発明の第一の実施例の方法に従い実際に測定
した端子電圧の波形図である。

【図４】本発明の第一の実施例により得られたスペクト
ル線幅の値の妥当性を検証するために、公知の自己遅延
ホモダイン法を用いてリングレーザーのスペクトル線幅
を測定した時の測定系の模式図。

【図５】公知の自己遅延ホモダイン法により得られた光
のスペクトル形状の波形図である。

【図６】ローレンツ型分布関数を用いてフィッティング
を行った結果を示すグラフである。

【図７】本発明の第ニの実施例を示す構成図である。

【図８】本発明の第三の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１半導体光アンプ２リング共振器として用いられる光ファイバループ３半導体光アンプ駆動用電源４オシロスコープ５光カプラ６ハーフミラー７遅延用光ファイバループ８光スペクトラムアナライザ９アイソレーター１０導波路部分にわずかに非対称性を持つ半導体リン
グレーザー１１光取出し用窓１２光検出器１３導波路部分にわずかな非対称性を持ち、かつ光取
出し用の窓も持っている半導体リングレーザー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】右回りと左回りの２つのレーザー光が共
存しているリングレーザーにおいて、前記２つのレーザー光の発振周波数に差を設け、その結果生じるビート信号のパルス幅を測定することに
より、前記右回り、または前記左回りのレーザー光のスペクト
ル線幅を測定することを特徴とするスペクトル線幅の測
定方法。
【請求項２】請求項１に記載のスペクトル線幅の測定
方法において、前記リングレーザーの光導波路部分に非対称性を設け、前記右回りと前記左回りの光の間に損失差を生じさせ、これにより前記右回りと前記左回りの光の間に光強度差
を生じさせ、その結果前記右回りと前記左回りの光の間に発振周波数
の差を生じさせることを特徴とするスペクトル線幅の測
定方法。
【請求項３】請求項１、２のいずれか一つに記載され
たスペクトル線幅の測定方法において、前記リングレーザーを、そのリング状の光導波路を含む
面内で回転させ、発振周波数の差を生じさせることを特徴とするスペクト
ル線幅の測定方法。
【請求項４】請求項３記載のスペクトル線幅の測定方
法において、前記リングレーザーを回転させる際に、その回転角速度
を変化させ、複数の異なる回転角速度においてそれぞれスペクトル線
幅を測定し、これらのデータを統計処理することを特徴とするスペク
トル線幅の測定方法。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一つに記載さ
れたスペクトル線幅の測定方法において、前記リングレーザーの光導波路の一部分から光を取出
し、この取出した光を光検出器に入射し、前記ビート信号を検出し、前記パルス幅を測定すること
を特徴とするスペクトル線幅の測定方法。
【請求項６】請求項１乃至４のいずれか一つに記載さ
れたスペクトル線幅の測定方法において、前記リングレーザーの端子間電圧を測定することによ
り、前記パルス状のビート信号の幅を測定することを特徴と
するスペクトル線幅の測定方法。
【請求項７】前記発振周波数の差は、１ＫＨｚ以上で
１０００ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項１記
載のスペクトル線幅の測定方法。