JP2014135341A - 光周波数コム安定化光源および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光周波数コム安定化光源は、レーザーパルス光源1と、レーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる非線形媒質2と、広スペクトル帯域光を長波長成分と短波長成分に波長2分岐する波長2分岐手段3と、広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波を発生させる非線形光学結晶4と、広スペクトル帯域光の短波長成分の光路長を調整する時間差調整手段5と、長波長成分の第二高調波と短波長成分とを合波した後に2分岐する2分岐手段6と、2分岐された光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信器7と、ビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較してレーザーパルス光源1を制御する帰還回路8とから構成される。
【選択図】 図1
Description
なお、出願人は本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
また、本発明の光周波数コム安定化光源の1構成例において、前記レーザーパルス生成手段は、連続したレーザ光を発生するCW光源と、このCW光源により生成されたレーザ光を所定の繰り返し周波数で位相変調する位相変調手段と、この位相変調手段により位相変調された前記レーザ光に波長分散を与える波長分散付与手段とを備え、前記帰還制御手段は、前記CW光源の波長を制御することを特徴とするものである。
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る、バランス受信光学系を用いた光周波数コム安定化光源の構成の一例を示すブロック図である。この光周波数コム安定化光源は、レーザーパルスを生成するレーザーパルス光源1(レーザーパルス生成手段)と、レーザーパルス光源1により生成されたレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる非線形媒質2と、非線形媒質2により光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光を長波長成分と短波長成分に波長2分岐する波長2分岐手段3と、広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波を発生させる非線形光学結晶4と、広スペクトル帯域光の短波長成分の光路長を調整する時間差調整手段5と、非線形光学結晶4から出力された広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波と時間差調整手段5から出力された広スペクトル帯域光の短波長成分とを合波した後に2分岐する2分岐手段6と、2分岐手段6によって2分岐された光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信器7(バランス受信手段)と、バランス受信器7で検出されたビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、ビート信号の周波数が参照周波数と等しくなるようにレーザーパルス光源1を制御する帰還回路8(帰還制御手段)とから構成される。
広スペクトル帯域光の短波長成分は時間差調整手段5に入力される。時間差調整手段5は、波長2分岐手段3から2分岐手段6までの長波長成分の光路長と波長2分岐手段3から2分岐手段6までの短波長成分の光路長とが等しくなるように短波長成分の光路長を調整することで、長波長成分の第二高調波と短波長成分との光路長差を調整する。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図4は、本発明の第2の実施の形態に係る、バランス受信光学系を用いた光周波数コム安定化光源の構成の一例を示すブロック図であり、図1と同様の構成には同一の符号を付してある。レーザーパルス光源1と非線形媒質2については第1の実施の形態で説明したとおりである。非線形光学結晶11と偏光ビームスプリッター12と時間差調整手段5と2分岐手段6とバランス受信機7とは、自己参照干渉計を構成している。
バランス受信機7は、2分岐手段6によって2分岐された光を入力とし、第1の実施の形態で説明したようにCEOビート信号を検出する。帰還回路8の動作は第1の実施の形態で説明したとおりである。
本実施の形態では、時間差調整手段5によって短波長成分の光路長を調整しているが、これに限るものではなく、時間差調整手段5は、非線形光学結晶11から2分岐手段6までの長波長成分の光路長と非線形光学結晶11から2分岐手段6までの短波長成分の光路長とが等しくなるように長波長成分の光路長を調整してもよい。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図5は、本発明の第3の実施の形態に係る、バランス受信光学系を用いた光周波数コム安定化光源の構成の一例を示すブロック図であり、、図1と同様の構成には同一の符号を付してある。レーザーパルス光源1と波長2分岐手段3については第1の実施の形態で説明したとおりである。波長2分岐手段3と非線形光学結晶13,14と時間差調整手段5と2分岐手段6とバランス受信機7とは、自己参照干渉計を構成している。本実施の形態では、非線形媒質2から1オクターブ未満の広スペクトル帯域光が出力される場合について説明する。
広スペクトル帯域光の長波長成分は非線形光学結晶14に入力される。非線形光学結晶14は、長波長成分の第n+2高調波を発生させる。
バランス受信機7は、2分岐手段6によって2分岐された光を入力とし、第1の実施の形態で説明したようにCEOビート信号を検出する。帰還回路8の動作は第1の実施の形態で説明したとおりである。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。図6は、本発明の第4の実施の形態に係る、バランス受信光学系を用いた光周波数コム安定化光源の構成の一例を示すブロック図であり、図1、図4と同様の構成には同一の符号を付してある。レーザーパルス光源1については第1の実施の形態で説明したとおりである。非線形媒質2aと非線形光学結晶11と2分岐手段6aとバランス受信機7とは、コリニア自己参照干渉計を構成している。
2分岐手段6aは、非線形光学結晶11を通過した広スペクトル帯域光を2分岐する。
本実施の形態では、第1、第2の実施の形態と比較して、自己参照干渉計で用いる光学系を簡素化することができ、光周波数コム安定化光源の小型化が可能である。
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。図7は、本発明の第5の実施の形態に係る、バランス受信光学系を用いた光周波数コム安定化光源の構成の一例を示すブロック図であり、図1、図5と同様の構成には同一の符号を付してある。レーザーパルス光源1については第1の実施の形態で説明したとおりである。非線形媒質2aと非線形光学結晶13,14と2分岐手段6aとバランス受信機7とは、コリニア自己参照干渉計を構成している。本実施の形態では、非線形媒質2aから1オクターブ未満の広スペクトル帯域光が出力される場合について説明する。
非線形光学結晶13は、非線形媒質2aから出力された1オクターブ未満の広スペクトル帯域光の長波長成分と短波長成分のうち短波長成分の第n+1高調波(nは1以上の整数)を発生させる。
非線形光学結晶14は、非線形媒質2aから出力された1オクターブ未満の広スペクトル帯域光の長波長成分と短波長成分のうち長波長成分の第n+2高調波を発生させる。
バランス受信機7は、2分岐手段6aによって2分岐された光を入力とし、第1の実施の形態で説明したようにCEOビート信号を検出する。帰還回路8の動作は第1の実施の形態で説明したとおりである。
本実施の形態では、第3の実施の形態と比較して、自己参照干渉計で用いる光学系を簡素化することができ、光周波数コム安定化光源の小型化が可能である。
Claims (12)
- レーザーパルスを生成するレーザーパルス生成手段と、
このレーザーパルス生成手段により生成されたレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる非線形媒質と、
この非線形媒質により光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光を長波長成分と短波長成分の2つの光に波長2分岐する波長2分岐手段と、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波を発生させる非線形光学結晶と、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分または長波長成分の光路長を調整する時間差調整手段と、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波と前記広スペクトル帯域光の短波長成分とを合波した後に2分岐する2分岐手段と、
この2分岐手段によって2分岐された光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信手段と、
このバランス受信手段で検出されたビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御手段とを備えることを特徴とする光周波数コム安定化光源。 - レーザーパルスを生成するレーザーパルス生成手段と、
このレーザーパルス生成手段により生成されたレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる非線形媒質と、
この非線形媒質により光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波を発生させる非線形光学結晶と、
この非線形光学結晶を通過した広スペクトル帯域光の短波長成分と長波長成分の第二高調波とを分離する偏光ビームスプリッターと、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分または長波長成分の光路長を調整する時間差調整手段と、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波と前記広スペクトル帯域光の短波長成分とを合波した後に2分岐する2分岐手段と、
この2分岐手段によって2分岐された光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信手段と、
このバランス受信手段で検出されたビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御手段とを備えることを特徴とする光周波数コム安定化光源。 - レーザーパルスを生成するレーザーパルス生成手段と、
このレーザーパルス生成手段により生成されたレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる非線形媒質と、
この非線形媒質により光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光を長波長成分と短波長成分の2つの光に波長2分岐する波長2分岐手段と、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分の第n+1高調波(nは1以上の整数)を発生させる第1の非線形光学結晶と、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第n+2高調波を発生させる第2の非線形光学結晶と、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分または長波長成分の光路長を調整する時間差調整手段と、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第n+2高調波と前記広スペクトル帯域光の短波長成分の第n+1高調波とを合波した後に2分岐する2分岐手段と、
この2分岐手段によって2分岐された光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信手段と、
このバランス受信手段で検出されたビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御手段とを備えることを特徴とする光周波数コム安定化光源。 - レーザーパルスを生成するレーザーパルス生成手段と、
このレーザーパルス生成手段により生成されたレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる非線形媒質と、
この非線形媒質により光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光の長波長成分と短波長成分のうち長波長成分の第二高調波を発生させる非線形光学結晶と、
この非線形光学結晶を通過した広スペクトル帯域光を2分岐する2分岐手段と、
この2分岐手段によって2分岐された光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信手段と、
このバランス受信手段で検出されたビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御手段とを備え、
前記非線形媒質は、群速度分散が略零の材料からなることを特徴とする光周波数コム安定化光源。 - レーザーパルスを生成するレーザーパルス生成手段と、
このレーザーパルス生成手段により生成されたレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる非線形媒質と、
この非線形媒質により光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光の長波長成分と短波長成分のうち短波長成分の第n+1高調波(nは1以上の整数)を発生させる第1の非線形光学結晶と、
前記非線形媒質により光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光の長波長成分と短波長成分のうち長波長成分の第n+2高調波を発生させる第2の非線形光学結晶と、
前記第1、第2の非線形光学結晶を通過した広スペクトル帯域光を2分岐する2分岐手段と、
この2分岐手段によって2分岐された光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信手段と、
このバランス受信手段で検出されたビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御手段とを備え、
前記非線形媒質は、群速度分散が略零の材料からなることを特徴とする光周波数コム安定化光源。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光周波数コム安定化光源において、
前記レーザーパルス生成手段は、所定の繰り返し周波数を有するレーザーパルスを生成する受動モード同期レーザーであり、
前記帰還制御手段は、前記受動モード同期レーザーの励起光強度を制御することを特徴とする光周波数コム安定化光源。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光周波数コム安定化光源において、
前記レーザーパルス生成手段は、
連続したレーザ光を発生するCW光源と、
このCW光源により生成されたレーザ光を所定の繰り返し周波数で位相変調する位相変調手段と、
この位相変調手段により位相変調された前記レーザ光に波長分散を与える波長分散付与手段とを備え、
前記帰還制御手段は、前記CW光源の波長を制御することを特徴とする光周波数コム安定化光源。 - レーザーパルス生成手段によりレーザーパルスを生成するレーザーパルス生成ステップと、
このレーザーパルス生成ステップで生成したレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる光スペクトル帯域拡大ステップと、
この光スペクトル帯域拡大ステップで光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光を長波長成分と短波長成分の2つの光に波長2分岐する波長2分岐ステップと、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波を発生させる長波長成分高調波発生ステップと、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分または長波長成分の光路長を調整する時間差調整ステップと、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波と前記広スペクトル帯域光の短波長成分とを合波した後に2分岐する2分岐ステップと、
この2分岐ステップで2分岐した光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信ステップと、
このバランス受信ステップで検出したビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御ステップとを備えることを特徴とする光周波数コム安定化方法。 - レーザーパルス生成手段によりレーザーパルスを生成するレーザーパルス生成ステップと、
このレーザーパルス生成ステップで生成したレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる光スペクトル帯域拡大ステップと、
この光スペクトル帯域拡大ステップで光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波を発生させる長波長成分高調波発生ステップと、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分と長波長成分の第二高調波とを分離する分離ステップと、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分または長波長成分の光路長を調整する時間差調整ステップと、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第二高調波と前記広スペクトル帯域光の短波長成分とを合波した後に2分岐する2分岐ステップと、
この2分岐ステップで2分岐した光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信ステップと、
このバランス受信ステップで検出したビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御ステップとを備えることを特徴とする光周波数コム安定化方法。 - レーザーパルス生成手段によりレーザーパルスを生成するレーザーパルス生成ステップと、
このレーザーパルス生成ステップで生成したレーザーパルスの光スペクトル帯域を拡大させる光スペクトル帯域拡大ステップと、
この光スペクトル帯域拡大ステップで光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光を長波長成分と短波長成分の2つの光に波長2分岐する波長2分岐ステップと、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分の第n+1高調波(nは1以上の整数)を発生させる短波長成分高調波発生ステップと、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第n+2高調波を発生させる長波長成分高調波発生ステップと、
前記広スペクトル帯域光の短波長成分または長波長成分の光路長を調整する時間差調整ステップと、
前記広スペクトル帯域光の長波長成分の第n+2高調波と前記広スペクトル帯域光の短波長成分の第n+1高調波とを合波した後に2分岐する2分岐ステップと、
この2分岐ステップで2分岐した光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信ステップと、
このバランス受信ステップで検出したビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御ステップとを備えることを特徴とする光周波数コム安定化方法。 - レーザーパルス生成手段によりレーザーパルスを生成するレーザーパルス生成ステップと、
このレーザーパルス生成ステップで生成したレーザーパルスの光スペクトル帯域を非線形媒質により拡大させる光スペクトル帯域拡大ステップと、
この光スペクトル帯域拡大ステップで光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光の長波長成分と短波長成分のうち長波長成分の第二高調波を非線形光学結晶により発生させる長波長成分高調波発生ステップと、
前記非線形光学結晶を通過した広スペクトル帯域光を2分岐する2分岐ステップと、
この2分岐ステップで2分岐した光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信ステップと、
このバランス受信ステップで検出したビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御ステップとを備え、
前記非線形媒質は、群速度分散が略零の材料からなることを特徴とする光周波数コム安定化方法。 - レーザーパルス生成手段によりレーザーパルスを生成するレーザーパルス生成ステップと、
このレーザーパルス生成ステップで生成したレーザーパルスの光スペクトル帯域を非線形媒質により拡大させる光スペクトル帯域拡大ステップと、
この光スペクトル帯域拡大ステップで光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光の長波長成分と短波長成分のうち短波長成分の第n+1高調波(nは1以上の整数)を第1の非線形光学結晶により発生させる短波長成分高調波発生ステップと、
前記光スペクトル帯域拡大ステップで光スペクトル帯域が拡大された広スペクトル帯域光の長波長成分と短波長成分のうち長波長成分の第n+2高調波を第2の非線形光学結晶により発生させる長波長成分高調波発生ステップと、
前記第1、第2の非線形光学結晶を通過した広スペクトル帯域光を2分岐する2分岐ステップと、
この2分岐ステップで2分岐した光を入力とし、ビート信号を検出するバランス受信ステップと、
このバランス受信ステップで検出したビート信号の周波数と所定の参照周波数とを比較して、前記ビート信号の周波数が前記参照周波数と等しくなるように前記レーザーパルス生成手段を制御する帰還制御ステップとを備え、
前記非線形媒質は、群速度分散が略零の材料からなることを特徴とする光周波数コム安定化方法。
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