JP2008251945A - 周波数安定化光源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続発振レーザ光を発生させるレーザ光源210と、レーザ光のパワーの一部を分離する光分波器220と、分離されたレーザ光に変調を与えて変調側波帯を発生させる光変調器230と、光変調器に印加する電気信号を発生させる可変周波数発生手段270と、可変周波数発生手段の出力周波数を変動させるための電気信号を発生させる低周波発振器280と、光変調器から出力された変調を与えられた光を入力とする、光変調器により発生した変調側波帯の一つの近傍に吸収線周波数を有する吸収セル240と、吸収セルから出力される光を受光する検出器250と、検出器の出力信号および低周波発振器の出力信号から同期検波を行う同期検波器290と、同期検波器の出力信号に応じてレーザ光源の出力光周波数の制御を行うレーザ光周波数制御手段260とを備える。
【選択図】図2
Description
を特徴とする。
図2および10は、それぞれ本発明の周波数安定化光源の原理ブロック図を示す。
図3ないし6を参照して、本発明の周波数安定化光源の第1の実施例を説明する。
図3は、図2に示した第1の実施形態に係る周波数安定化光源のレーザ光源210を分布帰還型レーザダイオード(DFB LD:distributed feedback laser diode)211により、光分波器220を−10dBカプラ221により、光変調器230をLiNbO3位相変調器231により、可変周波数発生手段270を変調器ドライバアンプ271と発振器272と可変アッテネータ273と発振器274と可変アッテネータ275とPIN276とにより、低周波発振器280を矩形波発振器281により、吸収セル240を12C16O吸収セル241により、検出器250をフォトディテクタ251により、同期検波器290を電流入力プリアンプ291と低雑音プリアンプ292とロックインアンプ293とにより、およびレーザ光周波数制御手段260を温度制御回路261とレーザ駆動回路262によりそれぞれ構成した構成例を示す。
DFB LD211から出力されたCW(continuous wave)レーザ光(本明細書中において、CW光、連続発振レーザ光ともいう。)は、−10dBカプラ221を介してLiNbO3位相変調器231に入射される。
図7を参照して、本発明の周波数安定化光源の第2の実施例を説明する。
図7は、本発明の周波数安定化光源の第2の実施例の構成を示し、矩形波発振器281とロックインアンプ293の間に周波数逓倍器294が挿入されている点を除き、図3に示した第1の実施例と同様である。したがって、繰り返しの説明は省略する。
図8を参照して、本発明の周波数安定化光源の第3の実施例を説明する。
図8は、本発明の周波数安定化光源の第3の実施例の構成を示し、図2に示した第1の実施形態に係る周波数安定化光源の可変周波数発生手段270の構成を除き、図3に示した第1の実施例と同様である。したがって、繰り返しの説明は省略する。
図9を参照して、本発明の周波数安定化光源の第4の実施例を説明する。
211 分布帰還型レーザダイオード(BFD LD)
220 光分波器
221 ファイバカプラ
230 光変調器
231 LiNbO3位相変調器
240 吸収セル
241 12C16O吸収セル
250 光検出器
251 フォトディテクタ
260 レーザ光周波数制御手段
261 温度制御回路
262 レーザ駆動回路
270 可変周波数発生手段
271 変調器ドライバアンプ
272,274 発振器
273,275 可変アッテネータ
276 PINスイッチ
280 低周波発振器
281 矩形波発振器
290 周期検波器
291 電流入力プリアンプ
292 低雑音プリアンプ
293 ロックインアンプ
294 周波数逓倍器
Claims (10)
- 連続発振レーザ光を発生させるレーザ光源と、
前記レーザ光源により発生したレーザ光のパワーの一部を分離する光分波器と、
分離された前記レーザ光に変調を与えて変調側波帯を発生させる光変調器と、
前記光変調器に印加する電気信号を発生させる可変周波数発生手段と、
前記可変周波数発生手段の出力周波数を変動させるための電気信号を発生させる低周波発振器と、
前記光変調器から出力される変調を与えられた光を入力とする、前記光変調器により発生した変調側波帯の一つの近傍に吸収線周波数を有する吸収セルと、
前記吸収セルから出力される強度変調された光を受光する検出器と、
前記検出器の出力信号および前記低周波発振器の出力信号から同期検波を行う同期検波器と、
前記同期検波器の出力信号に基づいて、当該出力信号が0になるように前記レーザ光源の出力光周波数の制御を行うレーザ光周波数制御手段と
を備えたことを特徴とする周波数安定化光源。 - 連続発振レーザ光を発生させるレーザ光源と、
前記レーザ光に変調を与えて変調側波帯を発生させる光変調器と、
前記光変調器に印加する電気信号を発生させる可変周波数発生手段と、
前記可変周波数発生手段の出力周波数を変動させるための電気信号を発生させる低周波発振器と、
前記光変調器の出力光から特定の光周波数成分を分離する光周波数分離手段と、
分離された前記特定の光周波数成分の光を入力とする、前記光変調器により発生した変調側波帯の一つの近傍に吸収線周波数を有する吸収セルと、
前記吸収セルから出力される強度変調された光を受光する検出器と、
前記検出器の出力信号および前記低周波発振器の出力信号から同期検波を行う同期検波器と、
前記同期検波器の出力信号に基づいて、当該出力信号が0となるように前記レーザ光源の出力光周波数の制御を行うレーザ光周波数制御手段と
を備えたことを特徴とする周波数安定化光源。 - 前記光変調器は、位相変調器、マッハツェンダ強度変調器および単側波帯変調器のいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載の周波数安定化光源。
- 前記吸収セルは、その内部に12C16O、13C16O、C2H2およびHCNのいずれかを封入していることを特徴とする請求項1または2に記載の周波数安定化光源。
- 前記可変周波数発生手段は、
前記連続発振レーザ光の目標とするレーザ光周波数と前記吸収セルの吸収線周波数との差に相当する周波数を中心として、上下に同じ周波数だけ離れた周波数をそれぞれ発生する2台の固定周波数発振器と、
前記2台の固定周波数発振器の出力周波数の切替えを、前記低周波発振器からの電気信号によって行うスイッチとにより構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の周波数安定化光源。 - 前記吸収セルは、
セル内の温度を測定する温度センサおよびセル内の圧力を測定する圧力センサのいずれかを備え、
前記センサからの信号に応じて前記可変周波数発生手段の出力周波数を制御すること
を特徴とする請求項1または2に記載の周波数安定化光源。 - 前記レーザ光周波数制御手段は、
前記レーザ光源の温度を制御して出力光周波数の制御を行う温度制御回路、
前記レーザ光源の駆動電流を制御して出力光周波数の制御を行うレーザ駆動回路、および
前記レーザ光源の共振器長制御により出力光周波数の制御を行う共振器長制御回路のいずれかを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の周波数安定化光源。 - 前記同期検波器は、
前記低周波発振器の周波数と同一の周波数、および
前記低周波発振器の周波数の整数倍の周波数のいずれかの信号成分を検波することを特徴とする請求項1または2に記載の周波数安定化光源。 - 前記同期検波器は、
前記低周波発振器の信号の位相を互いに90度ずらして受信する2台の位相検波器を備え、
前記位相検出器からの出力信号ベクトルの長軸方向成分を求めて同期検波信号を出力することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の周波数安定化光源。 - 前記吸収セルは、
前記セル内の温度を一定に保つように制御する温度制御回路を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の周波数安定化光源。
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