JP2006039426A

JP2006039426A - 光周波数コム発生器制御装置

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Publication number: JP2006039426A
Application number: JP2004222472A
Authority: JP
Inventors: Motonobu Korogi; 元伸興梠
Original assignee: Optical Comb Institute Inc
Current assignee: Optical Comb Institute Inc
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-29
Also published as: JP3976756B2

Abstract

【課題】高価な高速光検出器を使用することなく、安定した出力が得られるようにした光周波数コム発生器制御装置を提供する。
【解決手段】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１３０を介して出射される光周波数コムから光フィルタ２０３により上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を抽出し、上記光フィルタ２０３により抽出された光周波数成分を受光して検出する光検出器２０４の検出信号に基づいて、上記可動ミラー１３０を所定位置に帰還制御する光共振長制御部２１０を備える。
【選択図】図１

Description

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制御装置に関する。

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。

図１４は、バルク型光周波数コム発生器４００の原理的な構造を示している。

このバルク型光周波数コム発生器４００は、光位相変調器４１１と、この光位相変調器４１１を介して互いに対向するように設置された反射鏡４１２，４１３からなる光共振器４１０が使用されている。

この光共振器４１０において、反射鏡４１２を介して僅かな透過率で入射された光Ｌinは、反射鏡４１２，４１３間で共振し、その一部の光Ｌout が反射鏡４１３を通して出射される。光位相変調器４１１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４１０を通過する光に対して、電極４１６Ａ，４１６Ｂ間に印加される交流電源ｆｍの出力に応じた位相変調をかける。

この光共振器４１０に入射された光Ｌinは、反射鏡４１２，４１３間で共振しており、光位相変調器４１１により位相変調を受け、反射鏡４１３を通して、光周波数コム出力光Ｌout として出射される。

ここで、バルク型光周波数コム発生器は、例えば図１５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５１１にそれぞれ高反射膜５１２Ａ，５１２Ｂ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とすることができる。しかし、モノリシック構成のバルク型光周波数コム発生器５００では、電気光学結晶５１１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。

これに対し、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光周波数コム発生器とすることにより、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。

例えば図１６に示すように、セミモノリシック構成の光周波数コム発生器６００は、光変調を行うビーム光を通過させる電気光学結晶６１１からなるセミモノリシック光変調器６１０と、上記セミモノリシック光変調器６１０の出射端側に配置された可動ミラー６３０とを備える。

上記セミモノリシック光変調器６１０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６１１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６１２Ａ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６１２Ｂが形成されている。

また、上記可動ミラー６３０は、高反射膜６３１Ａが形成されており、この高反射膜６３１Ａと上記セミモノリシック光変調器６１０の入射端面の高反射膜６１２Ａとで共振器を構成している。そして、この可動ミラー６３０は、ＰＺＴ等の電気機械変換素子６３２により移動されるようになっている。

このように入射端側に高反射膜６１２Ａを有する電気光学結晶６１１からなるセミモノリシック光変調器６１０と、上記セミモノリシック光変調器６１０の出射端側に配置され、ＰＺＴ等の電気機械変換素子６３２により移動される高反射膜６３１Ａの形成された可動ミラー６３０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６００では、共振器長（ＦＳＲ）の粗調整を上記電気機械変換素子６３０に固定された上記可動ミラー６３０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６３２を駆動して上記可動ミラー６３０を移動させることにより共振器長（ＦＳＲ）の微調整を行うことができる。

すなわち、この光周波数コム発生器６００では、入射端側に高反射膜６１２Ａを有する電気光学結晶６１１からなるセミモノリシック光変調器６１０と、上記セミモノリシック光変調器６１０の出射端側に配置され、電気機械変換素子６３２により移動される高反射膜６３１Ａの形成された可動ミラー６３０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６１１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。

このような構造の光周波数コム発生器６００は、ファイバー入力コリメータ光変換器６５１及び集光レンズ６５２から成る入射側光学系６５０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６１０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Ｌoutを取り出し、集光レンズ６６１及びファイバー出力コリメータ光変換器６６２からなる出射側光学系６６０を介して上記光周波数コムＬoutを出射する。

ここで、この光周波数コム発生器６００において上記出射側光学系６６０を介して出射された光周波数コムＬoutは、光カプラ６６５によりその一部が分割されて光周波数コム発生器制御装置７００に供給される。

光周波数コム発生器制御装置７００は、上記セミモノリシック光変調器６１０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７０１を備え、このマイクロ波発振器７０１により発生されたマイクロ波信号が、マイクロ波増幅器７０２により増幅されて位相制御信号ｆｍとして上記セミモノリシック光変調器６１０に供給されるとともに、移相器７０３を介して２重平衡変調器７０７に供給されるようになっている。

なお、セミモノリシック光変調器６１０は、ペルチェ素子により一定温度に制御されている。

この光周波数コム発生器制御装置７００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６１０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６１０は、上記入射側光学系６５０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６３１Ａの形成された可動ミラー６３０を介して光周波数コムＬoutを出力する。

また、この光周波数コム発生器制御装置７００は、上記光カプラ６６５により分割された光周波数コムＬoutが光チョッパー７０５を介して入射される高速光検出器７０６を備え、この光検出器７０６の出力が上記２重平衡変調器７０７に供給されている。そして、上記２重平衡変調器７０７の出力がロックイン増幅器７０８に供給され、このロックイン増幅器７０８の出力が積分器７０９を介して上記電気機械変換素子６３２に供給されることにより、可動ミラー６３０が帰還制御される。

すなわち、このような構成の従来の光周波数コム発生器制御装置７００では、上記積分器７０９による積分出力として、例えば図１７に示すような特性の制御信号が得られ、この制御信号を上記電気機械変換素子６３２に供給することにより可動ミラー６３０を帰還制御する。ここで、図１７は、電気機械変換素子６３２の駆動電圧（ＰＺＴ電圧）を横軸とし、光の位相差が往復で２π（距離にして１波長分）掃引した場合に、共振器内を光が通過する間に受ける位相変調がπ／２ｒａｄの場合の制御信号を示している。

特開平１５−０４３５３９号公報

ところで、上述の如き構成の従来の光周波数コム発生器制御装置２００では、出力の一部を高速光検出器で検出し、そのなかの比較コム駆動周波数に同期した成分を二重平衡変調器（DBM:Double Balanced Mixer）で検出するが、ＤＢＭの特性が必ずしも理想的でないためにＩＦ信号に不要なオフセットがのってしまい、そのオフセットは局部発振器に加えるマイクロ波電力や、あるいは温度に依存して変化するため、高価な光チョッパーを使用してＩＦ信号内の光信号に依存する成分のみをロックイン増幅器で検出する必要があった。また、高速光検出器や高周波のマイクロ波部品は高価であり、しかも、高周波での感度が悪い。また、マイクロ波位相を調整する必要があり、しかも、変調周波数毎に異なる部品を用いる必要がある。さらに、入射光強度によりサーボ利得が変動する等の問題があった。

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、高価な高速光検出器を使用することなく、安定した出力が得られるようにした光周波数コム発生器制御装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

本発明は、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光変調器を光共振器内に備える光周波数コム発生器の制御装置であって、上記光変調器に位相制御信号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と、上記電気光学結晶から出射された光周波数コムが入射され、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を抽出する光フィルタと、上記光フィルタにより上記光周波数コムから抽出された光周波数成分を受光して検出する光検出器と、この光検出器の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御する光共振長制御部とを備えることを特徴する。

本発明に係る光周波数コム発生器制御装置は、上記光変調器の入射端又は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を備え、上記光共振長制御部は、上記光検出器の検出信号に基づいて、上記可動ミラーを所定位置に帰還制御するものとすることができる。

また、本発明に係る光周波数コム発生器制御装置において、上記光変調器は、入射端面に高反射膜を有する電気光学結晶からなるセミモノリシック光変調器とすることができる。

また、本発明に係る光周波数コム発生器制御装置において、上記光変調器は光導波路型の光変調器であり、バイアスＴを介して上記光導波路型の光変調器に位相制御信号と駆動制御信号を供給するものとすることができる。

本発明によれば、高価な光チョッパーを使用することなく、安定した出力が得られる光周波数コム発生器制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。

本発明は、例えば図１に示すような構造の光周波数コム発生器１００に適用される。

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を内蔵する空洞マイクロ波共振器１２０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１３０とを備える。

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１１２Ａ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１１２Ｂが形成されている。

なお、セミモノリシック光変調器１１０は、ペルチェ素子により一定温度に制御されている。

また、上記可動ミラー１３０は、その入射端面にＨＲコーティングにより高反射膜１３１Ａ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１３１Ｂが形成されており、上記高反射膜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１１２Ａとで光共振器を構成している。そして、この可動ミラー１３０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。

このように入射端側に高反射膜１１２Ａ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１３０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、共振器長の粗調整を上記電気機械変換素子１３２に固定された上記可動ミラー１３０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１３０を移動させることにより共振器長の微調整を行うことができる。

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１１２Ａ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１３０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。

そして、この光周波数コム発生器１００は、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１１０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。

上記セミモノリシック光変調器１１０は、上記空洞マイクロ波共振器１２０に内蔵されているので、上記空洞マイクロ波共振器１２０が供給されるマイクロ波信号に共振することにより、上記マイクロ波信号に応じた電界が印加され、上記マイクロ波信号に応じて屈折率が変化する。これにより、上記セミモノリシック光変調器１１０は、入射端反射膜を介して入射された基本波としての光ビームＬinに対して上記マイクロ波信号に応じた光位相変調を施すバルク型光位相変調器として機能する。

すなわち、このような構造の光周波数コム発生器１００では、入射側光学系１５０を介して入射される基本波としての光ビームＬinに対して、上記セミモノリシック光変調器１１０においてマイクロ波信号に応じて光位相変調することができ、光ビームＬinの位相を変調して、上記可動ミラー１３０の出射端反射膜を介して光周波数コムＬoutを取り出し、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。

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２に示すような構成の光周波数コム発生器制御装置２００に供給される。

光周波数コム発生器制御装置２００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２０１を備え、このマイクロ波発振器２０１により発生されたマイクロ波信号をマイクロ波増幅器２０２により増幅して位相制御信号ｆｍとして上記セミモノリシック光変調器１１０に与えることにより、上記セミモノリシック光変調器１１０を駆動するようになっている。

そして、この光周波数コム発生器制御装置２００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、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を抽出する光フィルタ２０３と、上記光フィルタ２０３により上記光周波数コムから抽出された光周波数成分を受光して検出する光検出器２０４と、この光検出器２０４の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御する光共振長制御部２１０を備える。

上記光フィルタ２０３としては、干渉フィルタ、回折格子やエタロンなどの分散素子による波長選択フィルタ等を使用することができる。

上記光共振長制御部２１０は、上記光検出器２０４の検出信号にバイアス電圧を加算する加算器２０５と、この加算器２０５の出力を積分する積分器２０６と、この積分器２０６の出力が供給されるＰＺＴドライバ２０７等からなる。上記加算器２０５にはマニュアルで決定したオフセット電圧を与える。

ここで、この光周波数コム発生器制御装置２００の動作原理について説明する。

制御点を違えたときの光周波数コム発生器１００の出力をスペクトラムアナライザで測定した場合のエンベロープの違いを図３に示すように、光周波数コムのスパンは制御点を変化させることで大きく変化し、光周波数コムのスペクトルは中心を最大にして、長波長側及び短波長側とも中心周波数から離れるに従って指数関数的に減衰し、ある時点で急激に減衰する。

この特性は、光周波数コムの変調周波数、共振器長、温度、材料の屈折率の波長依存性などにより変化し、それらの調整により制御することができる。

そこで、光周波数コムが急激に減衰する端付近の光強度を測定することによって、光周波数コムが急激に減衰する波長に依存する制御信号を得ることができる。

例えば図３の（Ｂ）に示すように、１５１０ｎｍ付近の光周波数コムの立ち上がりを検出し、光周波数コムが急激に減衰する端を検出すれば、図３の（Ａ）に示す通常の制御信号のｄ点に制御した場合と同様な制御が可能となる。

この光周波数コム発生器制御装置２００では、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を光フィルタ２０３により抽出し、この光周波数成分を受光して検出する光検出器２０４の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御する。

上記光フィルタ２０３としてバンドパスフィルタを用い、その中心周波数を変えた場合に光フィルタ２０３により抽出される光周波数成分の光強度信号を図４に示す。図４において、Ａはバンド幅が３ｎｍで中心波長が１５００ｎｍの光フィルタ２０３を用いた場合の光強度信号を示し、Ｂはバンド幅が３ｎｍで中心波長が１５１０ｎｍの光フィルタ２０３を用いた場合の光強度信号を示し、Ｃはバンド幅が３ｎｍで中心波長が１５２０ｎｍの光フィルタ２０３を用いた場合の光強度信号を示し、さらに、Ｄはバンド幅が３ｎｍで中心波長が１５３０ｎｍの光フィルタ２０３を用いた場合の光強度信号を示している。

また、上記光フィルタ２０３の長波長側のエッジの波長を固定してバンド幅を変え場合に得られる光強度信号を図５に示す。図５において、Ｅは長波長側のエッジの波長が１５１０ｎｍでバンド幅が３ｎｍの光フィルタ２０３を用いた場合の光強度信号を示し、Ｆは長波長側のエッジの波長が１５１０ｎｍでバンド幅が１０ｎｍの光フィルタ２０３を用いた場合の光強度信号を示している。

このように、この光周波数コム発生器制御装置２００では、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を光フィルタ２０３により抽出し、この光周波数成分を受光して検出する光検出器２０４の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御することによって、高価な光チョッパーを使用することなく、安定した光周波数コム出力を得ることができる。また、この光周波数コム発生器制御装置２００では、光通信系におけるＷＤＭ（Wave length Division Multiplex）応用に大量に市販されている光バンドパスフィルタを上記光フィルタ２０３として用いることにより、コストパーフォーマンスのよい制御系を構築することができる。また、この光周波数コム発生器制御装置２００では、マイクロ波位相の調整は不要である。また、この光周波数コム発生器制御装置２００における光検出器２０３は、低速のものでよいので、安価でしかも高感度である。さらに、この光周波数コム発生器制御装置２００は、変調周波数に依存しないので、同一の装置で、変調周波数の異なる光周波数コム発生器１００を制御することができる。

さらに、上述の如く上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を光フィルタ２０３により抽出し、この光周波数成分を受光して検出する光検出器２０４の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御するようにした光周波数コム発生器制御装置２００では、変調振幅が大きい場合、例えば共振器内を光が往復する間に光が受ける位相変調がπ以上の場合にも制御することができる。

例えば、電気機械変換素子１３２により光の位相差が往復で２π（距離にして１波長分）掃引した場合で、且つ、共振器内を光が往復する間に光が受ける位相変調が４ｒａｄ（＞π）の場合に、従来の光周波数コム発生器制御装置では、図６に示すように制御点が２つ発生してしまうが、この光周波数コム発生器制御装置２００において、長波長側のエッジの波長が１５１０ｎｍでバンド幅が１０ｎｍの光フィルタ２０４を介して得られる光強度信号は、図７に示すように、制御点が１つとなり、安定に制御することができる。

ここで、上記光周波数コム発生器制御装置２００では、マニュアルで決定したオフセット電圧を加算器２０５に与えるようにしているが、図８に示すように、光周波数コム発生器１００に入射される光ビームＬinの一部を分割する光カプラ２６５を入射光学系１５０の前段に配し、この光カプラ２６５により分割された光ビームＬinの一部を光検出器により検出し、この光検出器により検出される上記光ビームＬinの光強度信号を増幅器により増幅して、上記加算器に供給するようにすれば、入射光強度により制御位置が変動するのを防止することができる。

さらに、図９に示すように、加算器２０５の前段に除算器２１１を設け、上記光検出器２０４による検出出力として得られる上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分の光強度信号Ａを、上記除算器２１１により、上記光検出器２０８による検出出力として得られる上記光ビームＬinの光強度信号Ｂで除算して上記加算器２０５に供給するようにすれば、入射光強度によりサーボ利得が変動するのを防止することができる。

また、図１０に示すように、図９に示した構成にロックイン増幅器２１２を加えて微分を行うことにより、図１１に示すように制御可変範囲を大きくするとともに、ロック点を信号レベルの高い中央側に移動することができる。図１１において、Ｄは長波長側のエッジの波長が１５３０ｎｍでバンド幅が３ｎｍの光フィルタを用いた場合の光強度信号を示し、Ｇはロックイン増幅器２１２による微分信号を示している。

また、本発明は、図１２に示すように出射側光学系１６０を空間光学系にて構成し、光周波数コムＬoutの一部をビームスプリッタ１６８により分離して光フィルタ２０３を介して光検出器２０４に入射するようにすることもできる。

さらに、上述の実施の形態では、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を空洞マイクロ波共振器１２０に内蔵したセミモノリシック型の光周波数コム発生器１００に本発明を適用したが、本発明は上述の実施の形態のみに限定されるものでなく、例えば図１３に示すように、導波路型の光変調器１１０Ａを備える光周波数コム発生器１００Ａに適用することもできる。

この図１３に示す光周波数コム発生器１００Ａは、上述の図２に示した構成の光周波数コム発生器制御装置２００によりバイアスＴ２２０を介して導波路型の光変調器１１０Ａを駆動するようにしたものである。

この光周波数コム発生器１００Ａにおける導波路型の光変調器１１０Ａは、マイクロ波発振器２０１により発生されたマイクロ波信号をマイクロ波増幅器２０２により増幅した位相制御信号ｆｍが上記バイアスＴ２２０を介して導波路型の光変調器１１０Ａに与えられることにより駆動され、加算器２０５の出力を積分するが積分器２０６の出力が上記バイアスＴ２２０を介して与えられることにより光共振長さが帰還制御される。

なお、図８乃至図１０に示した構成の光周波数コム発生器制御装置２００によりバイアスＴ２２０を介して導波路型の光変調器１１０Ａを駆動するようにしてもよい。

ここで、導波路型の光変調器１１０Ａを用いた光周波数コム発生器１００Ａは、小型に形成することができ、熱容量が小さく温度制御を迅速に行うことができる。したがって、光共振長制御部２１０は、温度制御にフィードバックをかけて光共振器の光共振長を帰還制御することも可能である。通常、バイアスＴは、高周波では損失が大きく、しかも高価な部品であり、温度制御にフィードバックをかけて光共振器の光共振長を帰還制御する制御系は、高価な高周波増幅器やバイアスＴを必要とすることなく、より安価な装置を構築するのに有効である。

本発明を適用した光周波数コム発生器の構成例を示す模式的な断面図である。上記光周波数コム発生器を制御する光周波数コム発生器制御装置の構成例を示すブロック図である。上記光周波数コム発生器制御装置の動作原理を説明するための図である。上記光周波数コム発生器制御装置において光フィルタとしてバンドパスフィルタを用い、その中心周波数を変えた場合に光フィルタにより抽出される光周波数成分の光強度信号を示す図である。上記光フィルタの長波長側のエッジの波長を固定してバンド幅を変え場合に得られる光強度信号を示す図である。光周波数コム発生器制御装置において制御点が２つ発生してしまう状態を示す特性図である。上記光フィルタを介して得られる光強度信号による制御状態を示す特性図である。光周波数コム発生器制御装置の他の構成例を示すブロック図である。光周波数コム発生器制御装置の他の構成例を示すブロック図である。光周波数コム発生器制御装置の他の構成例を示すブロック図である。図１０に示す光周波数コム発生器制御装置による制御状態を示す特性図である。光周波数コム発生器制御装置の他の構成例を示すブロック図である。光周波数コム発生器制御装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。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。従来のモノリシック構成の光周波数コム発生器を模式的に示す図である。従来のセミモノリシック構成のバルク型光周波数コム発生器を模式的に示す図である。従来の光周波数コム発生器制御装置の動作特性を示す特性図である。

符号の説明

１００，１００Ａ光周波数コム発生器、１１０セミモノリシック光変調器、１１０Ａ導波路型の光位相変調器、１１１電気光学結晶、１１２Ａ高反射膜、１１２Ｂ無反射膜、１２０空洞マイクロ波共振器、１３０可動ミラー、１３１Ａ高反射膜、１３１Ｂ無反射膜、１３２電気機械変換素子、１６５，２６５光カプラ、１５０入射側光学系、１５１ファイバー入力コリメータ光変換器、１５２集光レンズ、１６０出射側光学系、１６１集光レンズ、１６２ファイバー出力コリメータ光変換器、１６８ビームスプリッタ、２００光周波数コム発生器制御装置、２０１マイクロ波発振器、２０２マイクロ波増幅器、２０３光フィルタ、２０４，２０８光検出器、２０５加算器２０６積分器、２０７ＰＺＴドライバ、２０９増幅器、２１０光共振長制御部、２１１割算器、２１２ロックイン増幅器、１８７積分器、１８８ＰＺＴドライバ、１８９変調信号発生器、１９０位相変調器、２２０バイアスＴ

Claims

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光変調器を光共振器内に備える光周波数コム発生器の制御装置であって、
上記光変調器に位相制御信号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と、
上記電気光学結晶から出射された光周波数コムが入射され、上記光周波数コムの中心周波数からが離れた光周波数成分を抽出する光フィルタと、
上記光フィルタにより上記光周波数コムから抽出された光周波数成分を受光して検出する光検出器と、
この光検出器の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御する光共振長制御部と
を備えることを特徴する光周波数コム発生器制御装置。
上記光フィルタは、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を抽出することを特徴する請求項１記載の光周波数コム発生器制御装置。
上記光共振長制御部は、上記光検出器の検出信号を微分するロックイン増幅器を備えることを特徴とする請求項１記載の光周波数コム発生器制御装置。
上記光変調器の入射端又は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を備え、
上記光共振長制御部は、上記光検出器の検出信号に基づいて、上記可動ミラーを所定位置に帰還制御することを特徴する請求項１記載の光周波数コム発生器制御装置。
上記光変調器は、入射端面に高反射膜を有する電気光学結晶からなるセミモノリシック光変調器であることを特徴とする請求項４記載の光周波数コム発生器制御装置。
上記光変調器は光導波路型の光変調器であり、バイアスＴを介して上記光導波路型の光変調器に位相制御信号と駆動制御信号を供給することを特徴とする請求項１記載の光周波数コム発生器制御装置。