JP2003043435A - 光周波数コム発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気光学結晶の結晶長に関係なく、変調周波
数を任意に設定できるようにした光周波数コム発生器を
提供する。 【解決手段】 入射端側に高反射膜１１１Ａを有する電
気光学結晶１１１からなるセミモノリシック光変調器１
１０と、上記セミモノリシック光変調器１１０の出射端
側に配置され、ＰＺＴ等の電気機械変換素子１３３によ
り移動される高反射膜１３１Ａの形成された可動ミラー
１３１とでセミモノリシック型の光周波数コム発生器１
００を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光ＣＴ、
光周波数標準機など多波長でコヒーレンス性の高い標準
光源、又は、各波長間のコヒーレンス性も利用できる光
源を必要とする分野に適用される光周波数コム発生器に
関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、例えば光周波数を高精度に測
定する場合に光周波数コム発生器（Optical Frequency
Comb Generator）が使用されている。すなわち、２つの
レーザ光をヘテロダイン検波してその差周波数を測定す
る場合、その帯域は受光素子の帯域で制限され、おおむ
ね数十ＧＨｚ程度であるので、光周波数コム発生器を用
いて広帯域なヘテロダイン検波系を構築するようにして
いる。光周波数コム発生器は、入射したレーザ光の側帯
波を等周波数間隔毎に数百本発生させるもので、発生さ
れる側帯波の周波数安定度はもとのレーザ光のそれとほ
ぼ同等である。そこで、この側帯波と被測定レーザ光を
ヘテロダイン検波することにより、数ＴＨｚに亘る広帯
域なヘテロダイン検波系を構築することができる。 【０００３】図７は、バルク型光周波数コム発生器３０
０の原理的な構造を示している。 【０００４】このバルク型光周波数コム発生器３００
は、光位相変調器３１１と、この光位相変調器３１１を
介して互いに対向するように設置された反射鏡３１２，
３１３からなる光共振器３１０が使用されている。 【０００５】この光共振器３１０において、反射鏡３１
２を介して僅かな透過率で入射された光Ｌinは、反射鏡
３１２，３１３間で共振し、その一部の光Ｌout が反射
鏡３１３を通して出射される。光位相変調器３１１は、
電界を印加することによって屈折率が変化する光位相変
調のための光学材料からなり、この光共振器３１０を通
過する光に対して、電極３１６に印加される交番電源ｆ
ｍの出力に応じた位相変調をかける。 【０００６】この光共振器３１０に入射された光Ｌin
は、反射鏡３１２，３１３間で共振しており、光位相変
調器３１１により位相変調を受け、反射鏡３１３を通し
て、光周波数コム出力光Ｌout として出射される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところで、バルク型光
周波数コム発生器は、例えば図８に示すように、光変調
を行うビーム光を通過させる電気光学結晶４１１にそれ
ぞれ高反射膜４１１Ａ，４１１Ｂにより形成した入射端
と出射端を設けることにより光変調器と光共振器を一体
化したモノリシック構成することができる。 【０００８】ここで、光変調器と光共振器を一体化した
モノリシック構成のバルク型光周波数コム発生器４００
では、電気光学結晶４１１の結晶長で変調周波数が決ま
ってしまうので、例えば光源の波長を決めた場合に調整
することができない。 【０００９】そこで、本発明の目的は、上述の如き従来
の問題点に鑑み、電気光学結晶の結晶長に関係なく、変
調周波数を任意に設定できるようにした光周波数コム発
生器を提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明に係る光周波数コ
ム発生器は、入射端側に高反射膜を有し、光変調を行う
ビーム光を通過させる電気光学結晶からなるセミモノリ
シック光変調器と、上記セミモノリシック光変調器の出
射端側に配置され、電気機械変換素子により移動される
高反射膜の形成された可動ミラーとを備えることを特徴
とする。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。 【００１２】本発明に係る光周波数コム発生器は、例え
ば図１に示すように構成される。 【００１３】この光周波数コム発生器１００は、光変調
を行うビーム光を通過させる電気光学結晶１１１からな
るセミモノリシック光変調器１１０と、上記セミモノリ
シック光変調器１１０の出射端側に配置された可動ミラ
ー１２０とを備える。 【００１４】上記セミモノリシック光変調器１１０は、
例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）など電圧で光
を位相変調できる電気光学結晶１１１からなり、その入
射端面にＨＲコーティングにより高反射膜１１１Ａが形
成されているとともに、出射端面にＡＲコーティングに
より無反射膜１１１Ｂが形成されている。 【００１５】また、上記可動ミラー１３１は、高反射膜
１３１Ａが形成されており、この高反射膜１３１Ａと上
記セミモノリシック光変調器１１０の入射端面の高反射
膜１１１Ａとで共振器を構成している。そして、この可
動ミラー１３１は、ＰＺＴ等の電気機械変換素子１３２
により移動されるようになっている。 【００１６】このように入射端側に高反射膜１１１Ａを
有する電気光学結晶１１１からなるセミモノリシック光
変調器１１０と、上記セミモノリシック光変調器１１０
の出射端側に配置され、ＰＺＴ等の電気機械変換素子１
３２により移動される高反射膜１２０Ａの形成された可
動ミラー１３１とで構成されたセミモノリシック構成の
光周波数コム発生器１００では、共振器長（ＦＳＲ）の
粗調整を上記電気機械変換素子１３０に固定された上記
可動ミラー１３１全体を移動させる位置調整することに
より行い、上記電気機械変換素子１３２を駆動して上記
可動ミラー１３１を移動させることにより共振器長（Ｆ
ＳＲ）の微調整を行うことができる。 【００１７】すなわち、この光周波数コム発生器１００
では、入射端側に高反射膜１１１Ａを有する電気光学結
晶１１１からなるセミモノリシック光変調器１１０と、
上記セミモノリシック光変調器１１０の出射端側に配置
され、電気機械変換素子１３２により移動される高反射
膜１３１Ａの形成された可動ミラー１３１とで構成され
たセミモノリシック構成としたことにより、上記電気光
学結晶１１１の結晶長に関係なく、変調周波数を任意に
設定することができる。 【００１８】このような構造の光周波数コム発生器１０
０は、例えば図２に示すように、ファイバー入力コリメ
ータ光変換器１５１及び集光レンズ１５２から成る入射
側光学系１５０を介して基本波としての光ビームＬinが
入射される。そして、上記セミモノリシック光変調器１
１０において、光ビームＬinの位相を変調することによ
り、高反射膜からなる出射端を介して光周波数コムＬou
tを取り出し、集光レンズ１６１及びファイバー出力コ
リメータ光変換器１６２からなる出射側光学系１６０を
介して上記光周波数コムＬoutを出射する。 【００１９】ここで、この光周波数コム発生器１００に
おいて上記出射側光学系１６０を介して出射された光周
波数コムＬoutは、光カプラ１６５によりその一部が分
割されて図３に示すような構成の光周波数コム発生器制
御部１８０に供給される。 【００２０】光周波数コム発生器制御部１８０は、上記
セミモノリシック光変調器１１０に位相制御信号ｆｍと
して与えるマイクロ波信号を発生するマイクロ波発振器
１８１を備え、このマイクロ波発振器１８１により発生
されたマイクロ波信号が、マイクロ波増幅器１８２によ
り増幅されてマイクロ波方向性結合器１８３を介して位
相制御信号ｆｍとして上記セミモノリシック光変調器１
１０に供給されるとともに、上記マイクロ波方向性結合
器１８３からアッテネータ１８５及び可変位相器１８６
を介して２重平衡変調器１８７に供給されるようになっ
ている。 【００２１】この光周波数コム発生器制御部１８０は、
上記マイクロ波信号を位相制御信号ｆｍとして上記セミ
モノリシック光変調器１１０の図示しない電極に印加す
る。上記セミモノリシック光変調器１１０は、上記入射
側光学系１５０を介して入射された基本波としての光ビ
ームＬinの位相を上記位相制御信号ｆｍに応じて変調
し、高反射膜１３１Ａの形成された可動ミラー１３１を
介して光周波数コムＬoutを出力する。 【００２２】また、この光周波数コム発生器制御部１８
０は、上記光カプラ１６５により分割された光周波数コ
ムＬoutが入射される光ファイバ入力高速フォトレシー
バ１８８を備え、このフォトレシーバ１８８の出力が上
記２重平衡変調器１８７に供給されている。そして、上
記２重平衡変調器１８７の出力が積分器１８９を介して
上記電気機械変換素子１３２に供給されることにより、
可動ミラー１３１が帰還制御される。 【００２３】また、上記光周波数コム発生器１００は、
図４に示すように、多重共振器と組み合わせて多重共振
器型光周波数コム発生器として使用することもできる。 【００２４】すなわち、図４において、光周波数コム発
生器１００には、ファイバー入力コリメータ光変換器１
５１、反射光モニタ１５２及び集光レンズ１５３から成
る入射側光学系１５０を介して基本波としての光ビーム
Ｌinが入射される。この光周波数コム発生器１００の入
射側に高反射膜の形成された可動ミラー１２１が設けら
れ、上記セミモノリシック光変調器１１０とともに多重
共振器型光周波数コム発生器を構成する。上記モノリシ
ック光変調器１１０と可動ミラー１２１の間に共振器長
制御用のＬＮ結晶板１２０が設けられている。このＬＮ
結晶板１２０は、上記モノリシック光変調器１１０と高
反射膜の形成された可動ミラー１２１で構成される多重
共振器型光周波数コム発生器１００の共振器長を電気光
学効果により可変制御する共振器長制御素子として機能
するものであって、図示しない電極に供給される制御信
号電圧により、上記共振器長を可変制御することができ
る。なお、このＬＮ結晶板１２０の入射面及び出射面
は、ＡＲコーティングが施され、無反射面とされてい
る。上記ＬＮ結晶板１２０による共振器長の制御では、
数ＭＨｚまで制御が可能である。 【００２５】上記高反射膜の形成された可動ミラー１２
１は、ＰＺＴ等の電気機械変換素子１２２により移動さ
れるようになっている。 【００２６】そして、上記セミモノリシック光変調器１
１０において光ビームＬinの位相を変調して、高反射膜
１３１Ａの形成された可動ミラー１３１を介して光周波
数コムＬoutを取り出し、集光レンズ１６１及びファイ
バー出力コリメータ光変換器１６２からなる出射側光学
系１６０を介して上記光周波数コムＬoutを出射する。 【００２７】ここで、上記入射側光学系１５０の反射光
モニタ１５２は、図５に示すように、２個の偏光ビーム
スプリッタ１５２Ａ，１５２Ｂと光検出器１５２Ｃから
成る。 【００２８】この反射光モニタ１５２は、上記偏光ビー
ムスプリッタ１５２Ａ，１５２Ｂにより入射光ビームＬ
inの偏光を決定し、また、上記偏光ビームスプリッタ１
５２Ａ，１５２Ｂを介して上記多重共振器型光周波数コ
ム発生器１００からの反射光を光検出器１５２Ｃにより
検出する。なお、この反射光モニタ１５２では、上記偏
光ビームスプリッタ１５２Ａ，１５２Ｂの光軸の角度に
より検出する光の量を調整することができる。 【００２９】上記反射光モニタ１５２による検出出力
は、図６に示すような構成の多重共振器制御部１７０に
供給される。 【００３０】多重共振器制御部１７０は、上記反射光モ
ニタ１５２による検出出力が入力されるロックインアン
プ１７１と、このロックインアンプ１７１の出力を積分
する積分器１７２と、上記積分器１７２にローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）１７３を介して接続された上記電気機械
変換素子１４０の駆動回路１７４と、上記積分器１７２
にハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１７６を介して接続され
た位相変調器１７７と、この位相変調器１７７の変調出
力が供給される上記ＬＮ結晶板１２０の駆動回路１７８
とを備えてなる。上記ロックインアンプ１７１及び位相
変調器１７７には、発振器１７９から高周波信号が供給
されている。 【００３１】この多重共振器制御部１７０では、上記Ｌ
ＰＦ１７３により抽出される上記積分器１７２による積
分出力の低域成分を低域制御信号として上記電気機械変
換素子１４０の駆動回路１７４に供給することにより、
上記可動ミラー１３０による共振器長の制御を行うとと
もに、上記ＨＰＦ１７６により抽出される上記積分器１
７２による積分出力の高域成分を高域制御信号として上
記ＬＮ結晶板１２０の駆動回路１７７に供給することに
より、上記ＬＮ結晶板１２０による共振器長の制御を行
う。 【００３２】この光周波数コム発生器１００では、上記
反射光モニタ１５２による検出出力に基づいて、多重共
振器制御部１７０により、上記可動ミラー１３１による
共振器長の制御と、上記ＬＮ結晶板１２０による共振器
長の制御を同時に行うことにより、広い制御帯域を確保
して安定に動作することができる。 【００３３】また、上記光周波数コム発生器１００で
は、上記出射側光学系１６０を介して出射された光周波
数コムＬoutが光カプラ１６５により分割されて供給さ
れる上述の図３に示した構成の光周波数コム発生器制御
部１８０により、上記電気機械変換素子１３２が駆動さ
れ、上記可動ミラー１３１の位置が制御される。 【００３４】 【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、入射端側に高反射膜を有する電気光学結晶からなる
バルク型光変調器と、上記バルク型光変調器の出射端側
に配置され、電気機械変換素子により移動される高反射
膜の形成された可動ミラーとで構成されたセミモノリシ
ック構成のバルク型光周波数コム発生器としたので、電
気光学結晶の結晶長に関係なく、変調周波数を任意に設
定することができる。 【００３５】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る光周波数コム発生器の要部構成を
模式的に示す図である。 【図２】上記光周波数コム発生器の全体構成例を模式的
に示す図である。 【図３】上記光周波数コム発生器における上記入射側光
学系の反射光モニタの構成例を模式的に示す図である。 【図４】上記光周波数コム発生器の制御部の構成例を示
すブロック図である。 【図５】多重共振器型光周波数コム発生器の構成例を模
式的に示す図である。 【図６】上記多重共振器型光周波数コム発生器における
多重共振器制御部の構成例を示すブロック図である。 【図７】従来のバルク型光周波数コム発生器の構成を模
式的に示す図である。 【図８】従来の多重共振器型光周波数コム発生器の構成
を模式的に示す図である。 【符号の説明】 １００ 光周波数コム発生器、１１０ セミモノリシッ
ク光変調器、１１１電気光学結晶、１１１Ａ，１３１Ａ
高反射膜、１１１Ｂ 無反射膜、１３１可動ミラー、
１３２ 電気機械変換素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バンバン ウイディヤトモコ 神奈川県横浜市緑区長津田町3034−３ (72)発明者 三澤 成嘉 東京都大田区田園調布２−５−８ (72)発明者 中山 義宣 東京都世田谷区奥沢３−43−９ Ｆターム(参考） 2H041 AA21 AB15 AC08 AZ01 AZ05 2H079 AA02 AA12 BA03 CA24 EA28 EA33 FA01 KA14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 入射端側に高反射膜を有し、光変調を行
   うビーム光を通過させる電気光学結晶からなるセミモノ
   リシック光変調器と、 上記セミモノリシック光変調器の出射端側に配置され、
   電気機械変換素子により移動される高反射膜の形成され
   た可動ミラーとを備えることを特徴とする光周波数コム
   発生器。