JP2015207601A - レーザ位相雑音低減装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ光源1から出射されたレーザ光をマッハツェンダー干渉計に入射して遅延付与部3により遅延τを与えることで干渉を発生させ、この干渉波に含まれる上記遅延τに対する位相雑音の変化量をバランス型受光器5−1,5−2により検出する。そして、検出された位相雑音の変化量を電圧値の変化量に変換したフィードフォワード制御信号を生成し、このフィードフォワード制御信号を電圧制御発振器12を入力して上記位相雑音の変化に相当する周波数を含む信号を発生させ、この信号を−1次サイドバンド変調部13に変調信号として与えてレーザ光の−1次サイドバンドを変調することで、上記位相雑音が相殺されたレーザ光を出力する。
【選択図】図1
Description
第1の態様は、前記光分岐器により分岐された第2のレーザ光をもとに、前記測定器、制御信号生成回路及び変調信号発生回路からなるフィードフォワード制御系により生成された変調信号が前記光変調器に入力されるタイミングと、前記光分岐器により前記第2のレーザ光と同時に分岐された第1のレーザ光が前記光変調器に入射するタイミングとが一致するように調整するタイミング調整手段を、さらに具備するものである。
[第1の実施形態]
(構成)
図1は、この発明の第1の実施形態に係るレーザ位相雑音低減装置の構成を示すブロック図であり、1はレーザ光を発生するレーザ光源、100Aはレーザ位相雑音低減装置をそれぞれ示している。
次に、以上のように構成されたレーザ位相雑音低減装置の動作を、数式を用いて説明する。
レーザ光源1から出射される光の複素電界振幅E(t) を次式で表す。
(7) 式の両辺に回転行列の逆行列をかけると、
以上詳述したように第1の実施形態では、レーザ光源1から出射されたレーザ光をマッハツェンダー干渉計に入射して遅延付与部3により遅延τを与えることで干渉を発生させ、この干渉波に含まれる上記遅延τに対する位相雑音の変化量をバランス型受光器5−1,5−2により検出する。そして、検出された位相雑音の変化量を電圧値の変化量に変換したフィードフォワード制御信号を生成し、このフィードフォワード制御信号を電圧制御発振器12を入力して上記位相雑音の変化に相当する周波数を含む信号を発生させ、この信号を−1次サイドバンド変調部13に変調信号として与えてレーザ光の−1次サイドバンドを変調することで、上記位相雑音が相殺されたレーザ光を出力するようにしている。
この発明の第2の実施形態は、第1の実施形態で用いた−1次サイドバンド変調部13に代えて、強度変調又は位相変調を行う変調器と光フィルタとを用いるようにしたものである。
この発明の第3の実施形態は、電圧制御発振器の代わりに積分器及び符号反転部を用い、この積分器及び符号反転部により得られた信号を変調信号として位相変調部に与え、レーザ光を位相変調して位相雑音が低減されたレーザ光を出力するようにしたものである。
前記各実施形態では、第1のレーザ光の光路に光路調整部11を配置して、レーザ光が光変調部に入射するタイミングを調整するようにした。しかしこれに限定されるものではなく、第1のレーザ光の光路には第1のレーザ光に対し予め定めた固定遅延量を与える遅延部を配置すると共に、フィードフォワード制御系の電気回路中にフィードフォワード制御信号の出力タイミングを調整する可変遅延器を設ける。そして、この可変遅延器の遅延量を可変制御することで、第1のレーザ光が−1次サイドバンド変調部13に入射するタイミングと、フィードフォワード制御系により生成された変調信号が−1次サイドバンド変調部13に入力されるタイミングとを一致させるようにしてもよい。このように構成すると、タイミング調整をより簡単かつ正確に行うことが可能となる。
Claims (6)
- レーザ光源から出力されたレーザ光を第1のレーザ光と第2のレーザ光に二分岐する光分岐器と、
前記分岐された第2のレーザの位相雑音の変化をマッハツェンダー干渉計及び光検出器を用いて測定しその電気信号を出力する測定器と、
前記測定手段から出力された電気信号を同相成分と直交成分に分けて所定の近似計算を行ったのち合成することにより、前記位相雑音の変化を電圧変化に変換したフィードフォワード制御信号を生成する制御信号生成回路と、
前記制御信号生成手段により生成されたフィードフォワード制御信号により駆動され、当該フィードフォワード制御信号の電圧値の変化に対応する周波数を持つ変調信号を発生する変調信号発生回路と、
前記変調信号発生回路により発生された変調信号により、前記分岐された第1のレーザ光を変調する光変調器と
を具備することを特徴とするレーザ位相雑音低減装置。 - 前記光分岐器により分岐された第2のレーザ光をもとに、前記測定器、制御信号生成回路及び変調信号発生回路からなるフィードフォワード制御系により生成された変調信号が前記光変調器に入力するタイミングと、前記光分岐器により前記第2のレーザ光と同時に分岐された第1のレーザ光が前記光変調器に入射するタイミングとが一致するように調整するタイミング調整手段を、さらに具備することを特徴とする請求項1記載のレーザ光位相雑音低減装置。
- 前記光変調器は、前記変調信号発生回路により発生された変調信号により前記第1のレーザ光の−1次サイドバンド光を変調する−1次サイドバンド変調器により構成されるものである請求項1又は2記載のレーザ位相雑音低減装置。
- 前記光変調器は、
前記変調信号発生回路により発生された変調信号により駆動され、前記第1のレーザ光を強度変調又は位相変調する変調器と、
前記変調器により変調された第1のレーザ光から−1次サイドバンド光を抽出する光フィルタと
を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ位相雑音低減装置。 - 前記変調信号生成回路は、
前記制御信号生成回路により生成されたフィードフォワード制御信号の電圧値を積分して、前記位相雑音を表す電気信号を出力する積分器と、
前記積分器から出力された位相雑音を表す電気信号を符号反転する符号反転器と
を備え、
前記光変調器は、前記符号反転器から出力された符号反転後の電気信号により前記第1のレーザ光を位相変調する位相変調器を
備えることを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ位相雑音低減装置。 - 前記制御信号生成回路は、
前記測定手段から出力された電気信号の同相成分及び直交成分のそれぞれについて時間平均を算出する同相成分用及び直交成分用の時間平均算出手段と、
前記直交成分用の時間平均算出手段により算出された前記直交成分の時間平均値を符号反転する符号反転手段と、
前記測定手段から出力された電気信号の直交成分と、前記同相成分用の時間平均算出手段により算出された前記同相成分の時間平均値とを乗算する第1の乗算手段と、
前記測定手段から出力された電気信号の同相成分と、前記符号反転された前記直交成分の時間平均値とを乗算する第2の乗算手段と、
前記第1及び第2の乗算手段により得られた各乗算値を相互に加算し、当該加算後の信号を制御信号として出力する加算手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のレーザ位相雑音低減装置。
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