JP3005065B2 - 基準周波数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システム - Google Patents
基準周波数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システムInfo
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- JP3005065B2 JP3005065B2 JP3073371A JP7337191A JP3005065B2 JP 3005065 B2 JP3005065 B2 JP 3005065B2 JP 3073371 A JP3073371 A JP 3073371A JP 7337191 A JP7337191 A JP 7337191A JP 3005065 B2 JP3005065 B2 JP 3005065B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可視、紫外、赤外域に
おける基準周波数光源及びそれを利用した超高精度光周
波数測定システムに関し、特に、２つの周波数の差の２
分の１の周波数の周波数確度及び安定性が高い基準周波
数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システ
ムに関する。
おける基準周波数光源及びそれを利用した超高精度光周
波数測定システムに関し、特に、２つの周波数の差の２
分の１の周波数の周波数確度及び安定性が高い基準周波
数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】極限光応用システムには、高コヒーレン
ト光源が必須であるのは衆知のとおりである。しかし、
同時にその光周波数も高精度に測定できなければ、高品
質光源の性能を十分に利用することは不可能である。例
えば、大容量コヒーレント光通信のためには、光ファイ
バの損失が最低となる波長１．５５μｍ（周波数１９４
ＴＨｚ）を中心に、光周波数範囲２０ＴＨｚにわたり、
周波数間隔約１０ＧＨｚで２０００チャンネルの伝送を
行うことが提案されている。しかし、そのためには、各
チャンネル間の周波数間隔、さらに、各チャンネルの光
周波数を高精度で測定する必要がある。すなわち、光を
マイクロ波と同様に使いこなすためには、このような光
周波数を測定するシステムが必要不可欠である。
ト光源が必須であるのは衆知のとおりである。しかし、
同時にその光周波数も高精度に測定できなければ、高品
質光源の性能を十分に利用することは不可能である。例
えば、大容量コヒーレント光通信のためには、光ファイ
バの損失が最低となる波長１．５５μｍ（周波数１９４
ＴＨｚ）を中心に、光周波数範囲２０ＴＨｚにわたり、
周波数間隔約１０ＧＨｚで２０００チャンネルの伝送を
行うことが提案されている。しかし、そのためには、各
チャンネル間の周波数間隔、さらに、各チャンネルの光
周波数を高精度で測定する必要がある。すなわち、光を
マイクロ波と同様に使いこなすためには、このような光
周波数を測定するシステムが必要不可欠である。
【０００３】光周波数は数１００ＴＨｚであるので、こ
れを直接測定する検出器は現在のところ存在しない。そ
こで、光周波数を測定する方法として、光の波長を測定
して波長と光速の関係から周波数を求める方法がある。
このための小形の波長計はすでに市販されている。しか
し、この場合、空気の屈折率の変化等により、測定精度
は低く、誤差１０-8を得ることは実用上困難である。ま
た、もう１つの光周波数測定の基本形として、基準周波
数のマイクロ波発振器、遠赤外レーザ、可視レーザ、さ
らに、点接触ダイオードを組み合わせた測定システムが
約２０年前から提案され、先進国の主要研究機関でいく
つかのレーザ（後述のヘリウム・ネオンレーザ等）の周
波数がすでに測定されている（例えば、「ＯＰＴＲＯＮ
ＩＣＳ」１９９０，No. ８，PP. ４９〜５５参照）。し
かし、このシステムは、マイクロ波から可視にわたる多
数のレーザを必要とし、また、ハイパワーのレーザが必
要であり、さらに、点接触ダイオードの寿命が半日程度
と短く、巨大、複雑、短寿命であるために実用的ではな
い。
れを直接測定する検出器は現在のところ存在しない。そ
こで、光周波数を測定する方法として、光の波長を測定
して波長と光速の関係から周波数を求める方法がある。
このための小形の波長計はすでに市販されている。しか
し、この場合、空気の屈折率の変化等により、測定精度
は低く、誤差１０-8を得ることは実用上困難である。ま
た、もう１つの光周波数測定の基本形として、基準周波
数のマイクロ波発振器、遠赤外レーザ、可視レーザ、さ
らに、点接触ダイオードを組み合わせた測定システムが
約２０年前から提案され、先進国の主要研究機関でいく
つかのレーザ（後述のヘリウム・ネオンレーザ等）の周
波数がすでに測定されている（例えば、「ＯＰＴＲＯＮ
ＩＣＳ」１９９０，No. ８，PP. ４９〜５５参照）。し
かし、このシステムは、マイクロ波から可視にわたる多
数のレーザを必要とし、また、ハイパワーのレーザが必
要であり、さらに、点接触ダイオードの寿命が半日程度
と短く、巨大、複雑、短寿命であるために実用的ではな
い。
【０００４】さらに、所望の基準周波数を得るのに、１
つの基準周波数レーザからの光を周波数逓倍する方法、
複数の基準周波数レーザからの光を混合する方法、１つ
の基準周波数レーザからの光を分周する方法等が知られ
ているが、２つの基準周波数レーザからの光の周波数の
差の半分の周波数を得る方法は知られていない。
つの基準周波数レーザからの光を周波数逓倍する方法、
複数の基準周波数レーザからの光を混合する方法、１つ
の基準周波数レーザからの光を分周する方法等が知られ
ているが、２つの基準周波数レーザからの光の周波数の
差の半分の周波数を得る方法は知られていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記の従
来技術の問題点を解決して、簡単な構成で周波数確度が
１０-9よりも良く安定性の高い２つの周波数の差の２分
の１の周波数の実用的な基準周波数光源及びそれを利用
した実用的で周波数確度の高い超高精度光周波数測定シ
ステムを提供することである。
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記の従
来技術の問題点を解決して、簡単な構成で周波数確度が
１０-9よりも良く安定性の高い２つの周波数の差の２分
の１の周波数の実用的な基準周波数光源及びそれを利用
した実用的で周波数確度の高い超高精度光周波数測定シ
ステムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の基準周波数光源
は、少なくとも、２個の異なる基準周波数レーザと、和
周波数発生器及び差周波数発生器を介して前記各基準周
波数レーザの周波数に対する差信号を得てこれを負帰還
するホモダイン型位相同期ループにより周波数安定化さ
れる１個以上の局部発振レーザと、前記ホモダイン型位
相同期ループにより前記各基準周波数レーザの周波数の
差の２分の１に周波数安定化される半導体レーザ、又
は、前記局部発振レーザからの周波数に基づいて非線形
光学素子とホモダイン型位相同期ループにより前記各基
準周波数レーザの周波数の差の２分の１に周波数安定化
される半導体レーザとからなることを特徴とするもので
ある。
は、少なくとも、２個の異なる基準周波数レーザと、和
周波数発生器及び差周波数発生器を介して前記各基準周
波数レーザの周波数に対する差信号を得てこれを負帰還
するホモダイン型位相同期ループにより周波数安定化さ
れる１個以上の局部発振レーザと、前記ホモダイン型位
相同期ループにより前記各基準周波数レーザの周波数の
差の２分の１に周波数安定化される半導体レーザ、又
は、前記局部発振レーザからの周波数に基づいて非線形
光学素子とホモダイン型位相同期ループにより前記各基
準周波数レーザの周波数の差の２分の１に周波数安定化
される半導体レーザとからなることを特徴とするもので
ある。
【０００７】より具体的には、第１の光電変換器に、第
１の基準周波数レーザからの周波数ν1 の光と、和周波
数発生器によって発生した半導体レーザの周波数νs と
局部発振器を構成する固体レーザの周波数ν0の和の周
波数の光とを入力して、その信号を半導体レーザへ負帰
還するホモダイン型の位相同期ループにより、半導体レ
ーザの発振周波数νs がν1 ＝ν0 ＋νs の関係を満た
すようにし、また、第２の光電変換器に、第２の基準周
波数レーザからの周波数ν2 の光と、差周波数発生器に
よって発生した半導体レーザの周波数νs と固体レーザ
の周波数ν0 の差の周波数の光とを入力して、その信号
を固体レーザへ負帰還するホモダイン型の位相同期ルー
プにより、固体レーザの発振周波数ν0 がν2 ＝ν0 −
νs の関係を満たすようにして、半導体レーザの発振周
波数をνs ＝（ν1 ＋ν2 ）／２に狭窄化して安定化す
るするものである。
１の基準周波数レーザからの周波数ν1 の光と、和周波
数発生器によって発生した半導体レーザの周波数νs と
局部発振器を構成する固体レーザの周波数ν0の和の周
波数の光とを入力して、その信号を半導体レーザへ負帰
還するホモダイン型の位相同期ループにより、半導体レ
ーザの発振周波数νs がν1 ＝ν0 ＋νs の関係を満た
すようにし、また、第２の光電変換器に、第２の基準周
波数レーザからの周波数ν2 の光と、差周波数発生器に
よって発生した半導体レーザの周波数νs と固体レーザ
の周波数ν0 の差の周波数の光とを入力して、その信号
を固体レーザへ負帰還するホモダイン型の位相同期ルー
プにより、固体レーザの発振周波数ν0 がν2 ＝ν0 −
νs の関係を満たすようにして、半導体レーザの発振周
波数をνs ＝（ν1 ＋ν2 ）／２に狭窄化して安定化す
るするものである。
【０００８】また、第１の光電変換器に、第１の基準周
波数レーザからの周波数ν1 の光と、和周波数発生器に
よって発生した局部発振器を構成する固体レーザの周波
数ν3 と第２の半導体レーザの周波数ν4 の和の周波数
の光とを入力して、その信号を第２の半導体レーザへ負
帰還するホモダイン型の位相同期ループにより、第２の
半導体レーザの発振周波数ν4 がν1 ＝ν3 ＋ν4 の関
係を満たすようにし、また、第２の光電変換器に、第２
の基準周波数レーザからの周波数ν2 の光と、差周波数
発生器によって発生した局部発振器を構成する固体レー
ザの周波数ν3 と第３の半導体レーザの周波数ν5 の差
の周波数の光とを入力して、その信号を第３の半導体レ
ーザへ負帰還するホモダイン型の位相同期ループによ
り、第３の半導体レーザの発振周波数ν5 がν2 ＝ν3
−ν5 の関係を満たすようし、かつ、第２の和周波数発
生器により第２の半導体レーザの周波数と第３の半導体
レーザの周波数の和の周波数ν4 ＋ν5 を発生させ、こ
の和の周波数の光と第２高調波発生器から生じた第１の
半導体レーザの周波数の２倍の光とを第３の光電変換器
に入力して、その信号を第１の半導体レーザへ負帰還す
るホモダイン型の位相同期ループにより、第１の半導体
レーザの発振周波数をνs ＝（ν1 ＋ν2 ）／２に狭窄
化して安定化するように構成してもよい。
波数レーザからの周波数ν1 の光と、和周波数発生器に
よって発生した局部発振器を構成する固体レーザの周波
数ν3 と第２の半導体レーザの周波数ν4 の和の周波数
の光とを入力して、その信号を第２の半導体レーザへ負
帰還するホモダイン型の位相同期ループにより、第２の
半導体レーザの発振周波数ν4 がν1 ＝ν3 ＋ν4 の関
係を満たすようにし、また、第２の光電変換器に、第２
の基準周波数レーザからの周波数ν2 の光と、差周波数
発生器によって発生した局部発振器を構成する固体レー
ザの周波数ν3 と第３の半導体レーザの周波数ν5 の差
の周波数の光とを入力して、その信号を第３の半導体レ
ーザへ負帰還するホモダイン型の位相同期ループによ
り、第３の半導体レーザの発振周波数ν5 がν2 ＝ν3
−ν5 の関係を満たすようし、かつ、第２の和周波数発
生器により第２の半導体レーザの周波数と第３の半導体
レーザの周波数の和の周波数ν4 ＋ν5 を発生させ、こ
の和の周波数の光と第２高調波発生器から生じた第１の
半導体レーザの周波数の２倍の光とを第３の光電変換器
に入力して、その信号を第１の半導体レーザへ負帰還す
るホモダイン型の位相同期ループにより、第１の半導体
レーザの発振周波数をνs ＝（ν1 ＋ν2 ）／２に狭窄
化して安定化するように構成してもよい。
【０００９】光通信領域である波長１．５μｍ領域で用
いるには、第１の基準周波数レーザとしてヨウ素の飽和
吸収で安定化されている波長０．６３μｍのヘリウム・
ネオンレーザを用い、第２の基準周波数レーザとしてメ
タンの飽和吸収で安定化されている波長３．３９μｍの
ヘリウム・ネオンレーザを用いるようにすることが望ま
しい。
いるには、第１の基準周波数レーザとしてヨウ素の飽和
吸収で安定化されている波長０．６３μｍのヘリウム・
ネオンレーザを用い、第２の基準周波数レーザとしてメ
タンの飽和吸収で安定化されている波長３．３９μｍの
ヘリウム・ネオンレーザを用いるようにすることが望ま
しい。
【００１０】また、本発明の超高精度光周波数測定シス
テムは、少なくとも、以上のような基準周波数光源と、
所定の周波数で周波数変調又は位相変調を受けた半導体
レーザと、被測定光と前記半導体レーザからの光を干渉
させてそのビート成分を取り出す第１のビート成分取り
出し手段と、前記半導体レーザからの光と前記基準周波
数光源からの光を干渉させてそのビート成分を取り出す
第２のビート成分取り出し手段と、取り出されたビート
成分の周波数をカウントする手段とからなることを特徴
とするものである。
テムは、少なくとも、以上のような基準周波数光源と、
所定の周波数で周波数変調又は位相変調を受けた半導体
レーザと、被測定光と前記半導体レーザからの光を干渉
させてそのビート成分を取り出す第１のビート成分取り
出し手段と、前記半導体レーザからの光と前記基準周波
数光源からの光を干渉させてそのビート成分を取り出す
第２のビート成分取り出し手段と、取り出されたビート
成分の周波数をカウントする手段とからなることを特徴
とするものである。
【００１１】
【作用】本発明の基準周波数光源においては、少なくと
も、２個の異なる基準周波数レーザと、和周波数発生器
及び差周波数発生器を介して前記各基準周波数レーザの
周波数に対する差信号を得てこれを負帰還するホモダイ
ン型位相同期ループにより周波数安定化される１個以上
の局部発振レーザと、前記ホモダイン型位相同期ループ
により前記各基準周波数レーザの周波数の差の２分の１
に周波数安定化される半導体レーザ、又は、前記局部発
振レーザからの周波数に基づいて非線形光学素子とホモ
ダイン型位相同期ループにより前記各基準周波数レーザ
の周波数の差の２分の１に周波数安定化される半導体レ
ーザとから構成されているので、簡単な構成で、小型、
軽量、堅牢、長寿命であり、基準周波数レーザの周波数
確度及び周波数安定度が高ければ、周波数確度及び周波
数安定度は同様に高くなるものである。
も、２個の異なる基準周波数レーザと、和周波数発生器
及び差周波数発生器を介して前記各基準周波数レーザの
周波数に対する差信号を得てこれを負帰還するホモダイ
ン型位相同期ループにより周波数安定化される１個以上
の局部発振レーザと、前記ホモダイン型位相同期ループ
により前記各基準周波数レーザの周波数の差の２分の１
に周波数安定化される半導体レーザ、又は、前記局部発
振レーザからの周波数に基づいて非線形光学素子とホモ
ダイン型位相同期ループにより前記各基準周波数レーザ
の周波数の差の２分の１に周波数安定化される半導体レ
ーザとから構成されているので、簡単な構成で、小型、
軽量、堅牢、長寿命であり、基準周波数レーザの周波数
確度及び周波数安定度が高ければ、周波数確度及び周波
数安定度は同様に高くなるものである。
【００１２】そして、例えば、ヨウ素の飽和吸収で安定
化されている波長０．６３μｍのヘリウム・ネオンレー
ザとメタンの飽和吸収で安定化されている波長３．３９
μｍのヘリウム・ネオンレーザを基準周波数レーザとし
て用いると、従来困難であった波長１．５μｍ領域にお
いて、高い周波数確度と安定性の良い基準周波数光源を
得ることができる。
化されている波長０．６３μｍのヘリウム・ネオンレー
ザとメタンの飽和吸収で安定化されている波長３．３９
μｍのヘリウム・ネオンレーザを基準周波数レーザとし
て用いると、従来困難であった波長１．５μｍ領域にお
いて、高い周波数確度と安定性の良い基準周波数光源を
得ることができる。
【００１３】また、本発明の超高精度光周波数測定シス
テムにおいては、少なくとも、以上のような基準周波数
光源と、所定の周波数で周波数変調又は位相変調を受け
た半導体レーザと、被測定光と前記半導体レーザからの
光を干渉させてそのビート成分を取り出す第１のビート
成分取り出し手段と、前記半導体レーザからの光と前記
基準周波数光源からの光を干渉させてそのビート成分を
取り出す第２のビート成分取り出し手段と、取り出され
たビート成分の周波数をカウントする手段とから構成さ
れているので、簡単な構成で、周波数確度及び周波数安
定度が高く、小型で、全体をほぼ固体化することがで
き、長寿命の実用的なシステムである。
テムにおいては、少なくとも、以上のような基準周波数
光源と、所定の周波数で周波数変調又は位相変調を受け
た半導体レーザと、被測定光と前記半導体レーザからの
光を干渉させてそのビート成分を取り出す第１のビート
成分取り出し手段と、前記半導体レーザからの光と前記
基準周波数光源からの光を干渉させてそのビート成分を
取り出す第２のビート成分取り出し手段と、取り出され
たビート成分の周波数をカウントする手段とから構成さ
れているので、簡単な構成で、周波数確度及び周波数安
定度が高く、小型で、全体をほぼ固体化することがで
き、長寿命の実用的なシステムである。
【００１４】
【実施例】次に、図面を参照にして本発明の実施例につ
いて説明する。図１に本発明による第１の実施例の基準
周波数光源の構成図を示す。この装置は、２台の異なる
周波数の基準周波数レーザ１、２からそれらの周波数の
差の２分の１の周波数の光を半導体レーザ３から発振さ
せるもので、この実施例の場合、第１及び第２の基準周
波数レーザ１、２として、すでに誤差１０-10 以内で周
波数が測定されている波長０．６３μｍ及び３．３９μ
ｍの２種類のヘリウム・ネオンレーザを用いて（これら
のレーザ周波数は、各々ヨウ素、メタンの気体の飽和吸
収スペクトルの中心周波数に安定化されている。）、半
導体レーザ３からコヒーレント光通信に必要な波長１．
５μｍ領域の光を発振させるものであるが、基準周波数
レーザとしては、周波数が既知で安定しているものであ
れば、それ以外の何れのレーザでも使用できる。
いて説明する。図１に本発明による第１の実施例の基準
周波数光源の構成図を示す。この装置は、２台の異なる
周波数の基準周波数レーザ１、２からそれらの周波数の
差の２分の１の周波数の光を半導体レーザ３から発振さ
せるもので、この実施例の場合、第１及び第２の基準周
波数レーザ１、２として、すでに誤差１０-10 以内で周
波数が測定されている波長０．６３μｍ及び３．３９μ
ｍの２種類のヘリウム・ネオンレーザを用いて（これら
のレーザ周波数は、各々ヨウ素、メタンの気体の飽和吸
収スペクトルの中心周波数に安定化されている。）、半
導体レーザ３からコヒーレント光通信に必要な波長１．
５μｍ領域の光を発振させるものであるが、基準周波数
レーザとしては、周波数が既知で安定しているものであ
れば、それ以外の何れのレーザでも使用できる。
【００１５】さて、図１において、１、２はそれぞれ周
波数ν1 、ν2 の基準周波数レーザであり、３は周波数
νs で発振する半導体レーザであり、４は周波数ν0 で
発振する固体レーザであり、この場合は０．６〜１．１
μｍの波長範囲で同調可能なチタン・サファイアレーザ
を用いている。５は和周波数発生器、６は差周波数発生
器、７、８はフォトダイオードである。そして、半導体
レーザ３及び固体レーザ４からの光は共に和周波数発生
器５、差周波数発生器６に入力しており、和周波数発生
器５、差周波数発生器６からは、それぞれν0 ＋νs 、
ν0 −νs の周波数の光が出力する。これら和及び差の
周波数の光はそれぞれフォトダイオード７、８に入力す
るが、フォトダイオード７、８には同時に基準周波数レ
ーザ１、２からの周波数ν1 、ν2 の光が入力してお
り、したがって、それぞれ周波数ν1 がν0 ＋νs 、ν
2 がν0 −νs に一致しない場合、フォトダイオード
７、８からは交流信号が出て、これをそれぞれ半導体レ
ーザ３、固体レーザ４に負帰還して、それらの発振周波
数がν1 ＝ν0 ＋νs 、ν2 ＝ν0 −νs を満足する方
向へ変化するようにする。すなわち、フォトダイオード
７に基準周波数レーザ１からの光と、和周波数発生器５
によって発生した半導体レーザ３の周波数と局部発振器
を構成する固体レーザ４の周波数の和の光とを入力し
て、その信号を半導体レーザ３へ負帰還するホモダイン
型の位相同期ループＰＬＬにより、半導体レーザ３の発
振周波数νs がν1 ＝ν0＋νs の関係を満たすように
し、また、フォトダイオード８に基準周波数レーザ２か
らの光と、差周波数発生器６によって発生した半導体レ
ーザ３の周波数と固体レーザ４の周波数の差の光とを入
力して、その信号を固体レーザ４へ負帰還する位相同期
ループＰＬＬにより、固体レーザ４の発振周波数ν0 が
ν2 ＝ν0 −νs の関係を満たすようにして、半導体レ
ーザ３の発振周波数をνs ＝（ν1 ＋ν2 ）／２に狭窄
化して安定化する。
波数ν1 、ν2 の基準周波数レーザであり、３は周波数
νs で発振する半導体レーザであり、４は周波数ν0 で
発振する固体レーザであり、この場合は０．６〜１．１
μｍの波長範囲で同調可能なチタン・サファイアレーザ
を用いている。５は和周波数発生器、６は差周波数発生
器、７、８はフォトダイオードである。そして、半導体
レーザ３及び固体レーザ４からの光は共に和周波数発生
器５、差周波数発生器６に入力しており、和周波数発生
器５、差周波数発生器６からは、それぞれν0 ＋νs 、
ν0 −νs の周波数の光が出力する。これら和及び差の
周波数の光はそれぞれフォトダイオード７、８に入力す
るが、フォトダイオード７、８には同時に基準周波数レ
ーザ１、２からの周波数ν1 、ν2 の光が入力してお
り、したがって、それぞれ周波数ν1 がν0 ＋νs 、ν
2 がν0 −νs に一致しない場合、フォトダイオード
７、８からは交流信号が出て、これをそれぞれ半導体レ
ーザ３、固体レーザ４に負帰還して、それらの発振周波
数がν1 ＝ν0 ＋νs 、ν2 ＝ν0 −νs を満足する方
向へ変化するようにする。すなわち、フォトダイオード
７に基準周波数レーザ１からの光と、和周波数発生器５
によって発生した半導体レーザ３の周波数と局部発振器
を構成する固体レーザ４の周波数の和の光とを入力し
て、その信号を半導体レーザ３へ負帰還するホモダイン
型の位相同期ループＰＬＬにより、半導体レーザ３の発
振周波数νs がν1 ＝ν0＋νs の関係を満たすように
し、また、フォトダイオード８に基準周波数レーザ２か
らの光と、差周波数発生器６によって発生した半導体レ
ーザ３の周波数と固体レーザ４の周波数の差の光とを入
力して、その信号を固体レーザ４へ負帰還する位相同期
ループＰＬＬにより、固体レーザ４の発振周波数ν0 が
ν2 ＝ν0 −νs の関係を満たすようにして、半導体レ
ーザ３の発振周波数をνs ＝（ν1 ＋ν2 ）／２に狭窄
化して安定化する。
【００１６】以上において、和周波数発生器５、差周波
数発生器６には非線形光学素子を用いるが、ヘリウム・
ネオンレーザ１、２からの出力が低くとも、局部発振器
である固体レーザ４のチタン・サファイアレーザのパワ
ーが高いので、和周波数発生器５、差周波数発生器６の
出力は位相同期ループＰＬＬを動作させるのに十分な大
きさになる（和周波数発生器５、差周波数発生器６の出
力は、入力する２つの周波数の光のパワーの積に比例す
る。）。
数発生器６には非線形光学素子を用いるが、ヘリウム・
ネオンレーザ１、２からの出力が低くとも、局部発振器
である固体レーザ４のチタン・サファイアレーザのパワ
ーが高いので、和周波数発生器５、差周波数発生器６の
出力は位相同期ループＰＬＬを動作させるのに十分な大
きさになる（和周波数発生器５、差周波数発生器６の出
力は、入力する２つの周波数の光のパワーの積に比例す
る。）。
【００１７】次に、第２の実施例の構成を図２に示す。
この場合も、第１及び第２の基準周波数レーザ１、２と
して、すでに誤差１０-10 以内で周波数が測定されてい
る波長０．６３μｍ及び３．３９μｍの２種類のヘリウ
ム・ネオンレーザを用いて、半導体レーザ３からコヒー
レント光通信に必要な波長１．５μｍ領域の光を発振さ
せるものであるが、基準周波数レーザとしては、周波数
が既知で安定しているものであれば、その他何れのレー
ザでも使用できる。この場合は、局部発振器として周波
数固定であるが図１の場合のチタン・サファイアレーザ
に比較して小型のＹＡＧレーザ９を用い、その代わりに
補助的に第２及び第３の半導体レーザ１０、１１を用い
ている。
この場合も、第１及び第２の基準周波数レーザ１、２と
して、すでに誤差１０-10 以内で周波数が測定されてい
る波長０．６３μｍ及び３．３９μｍの２種類のヘリウ
ム・ネオンレーザを用いて、半導体レーザ３からコヒー
レント光通信に必要な波長１．５μｍ領域の光を発振さ
せるものであるが、基準周波数レーザとしては、周波数
が既知で安定しているものであれば、その他何れのレー
ザでも使用できる。この場合は、局部発振器として周波
数固定であるが図１の場合のチタン・サファイアレーザ
に比較して小型のＹＡＧレーザ９を用い、その代わりに
補助的に第２及び第３の半導体レーザ１０、１１を用い
ている。
【００１８】図２において、１、２はそれぞれ周波数ν
1 、ν2の基準周波数レーザであり、３は周波数νs で
発振する半導体レーザであり、９は固定周波数ν3 で発
振する固体レーザであり、この場合は波長１．０６μｍ
のＹＡＧレーザを用いている。１０、１１は波長１．５
μｍ領域でそれぞれ周波数ν4 、ν5 で発振する同調
可能な半導体レーザである。５、１２は和周波数発生
器、６は差周波数発生器、１４は第２高調波発生器、
７、８、１３はフォトダイオードである。そして、半導
体レーザ１０及び固体レーザ９からの光の一部は和周波
数発生器５に入力しており、また、半導体レーザ１１及
び固体レーザ９からの一部の光は差周波数発生器６に入
力している。そして、半導体レーザ１０、１１からの光
の一部は和周波数発生器１２に入力している。和周波数
発生器５、差周波数発生器６からは、それぞれν3 ＋ν
4 、ν3 −ν5 の周波数の光が出力する。これら和及び
差の周波数の光はそれぞれフォトダイオード７、８に入
力するが、フォトダイオード７、８には同時に基準周波
数レーザ１、２からの周波数ν1 、ν2 の光が入力して
おり、したがって、それぞれ周波数ν1 がν3 ＋ν4 、
ν2がν3 −ν5 に一致しない場合、フォトダイオード
７、８からは交流信号が出て、これをそれぞれ半導体レ
ーザ１０、１１に負帰還して、それらの発振周波数がν
1 ＝ν3 ＋ν4 、ν2 ＝ν3 −ν5 を満足する方向へ変
化するようにする。すなわち、フォトダイオード７に基
準周波数レーザ１からの光と、和周波数発生器５によっ
て発生した半導体レーザ１０の周波数と局部発振器を構
成する固体レーザ９の周波数の和の光とを入力して、そ
の信号を半導体レーザ１０へ負帰還する位相同期ループ
ＰＬＬにより、半導体レーザ１０の発振周波数ν4 がν
1 ＝ν3 ＋ν4 の関係を満たすようにし、また、フォト
ダイオード８に基準周波数レーザ２からの光と、差周波
数発生器６によって発生した固体レーザ９と半導体レー
ザ１１の周波数の差の光とを入力して、その信号を半導
体レーザ１１へ負帰還する位相同期ループＰＬＬによ
り、半導体レーザ１１の発振周波数ν5 がν2 ＝ν3 −
ν5 の関係を満たすようにしている。したがって、和周
波数発生器１２から発生する周波数ν4 ＋ν5 は、ν4
＋ν5 ＝ν1 −ν2 の関係を満足することになる。この
出力ν1 −ν2 と第２高調波発生器１４の出力２νs が
フォトダイオード１３に入り、両者のビート信号が半導
体レーザ３へ負帰還されて位相同期ループＰＬＬを形成
し、半導体レーザ３の出力νs が第２高調波発生器１４
で２νs に変換されるため、半導体レーザ３の発振周波
数νs はνs ＝（ν1＋ν2 ）／２を満足するように狭
窄化され安定化する。
1 、ν2の基準周波数レーザであり、３は周波数νs で
発振する半導体レーザであり、９は固定周波数ν3 で発
振する固体レーザであり、この場合は波長１．０６μｍ
のＹＡＧレーザを用いている。１０、１１は波長１．５
μｍ領域でそれぞれ周波数ν4 、ν5 で発振する同調
可能な半導体レーザである。５、１２は和周波数発生
器、６は差周波数発生器、１４は第２高調波発生器、
７、８、１３はフォトダイオードである。そして、半導
体レーザ１０及び固体レーザ９からの光の一部は和周波
数発生器５に入力しており、また、半導体レーザ１１及
び固体レーザ９からの一部の光は差周波数発生器６に入
力している。そして、半導体レーザ１０、１１からの光
の一部は和周波数発生器１２に入力している。和周波数
発生器５、差周波数発生器６からは、それぞれν3 ＋ν
4 、ν3 −ν5 の周波数の光が出力する。これら和及び
差の周波数の光はそれぞれフォトダイオード７、８に入
力するが、フォトダイオード７、８には同時に基準周波
数レーザ１、２からの周波数ν1 、ν2 の光が入力して
おり、したがって、それぞれ周波数ν1 がν3 ＋ν4 、
ν2がν3 −ν5 に一致しない場合、フォトダイオード
７、８からは交流信号が出て、これをそれぞれ半導体レ
ーザ１０、１１に負帰還して、それらの発振周波数がν
1 ＝ν3 ＋ν4 、ν2 ＝ν3 −ν5 を満足する方向へ変
化するようにする。すなわち、フォトダイオード７に基
準周波数レーザ１からの光と、和周波数発生器５によっ
て発生した半導体レーザ１０の周波数と局部発振器を構
成する固体レーザ９の周波数の和の光とを入力して、そ
の信号を半導体レーザ１０へ負帰還する位相同期ループ
ＰＬＬにより、半導体レーザ１０の発振周波数ν4 がν
1 ＝ν3 ＋ν4 の関係を満たすようにし、また、フォト
ダイオード８に基準周波数レーザ２からの光と、差周波
数発生器６によって発生した固体レーザ９と半導体レー
ザ１１の周波数の差の光とを入力して、その信号を半導
体レーザ１１へ負帰還する位相同期ループＰＬＬによ
り、半導体レーザ１１の発振周波数ν5 がν2 ＝ν3 −
ν5 の関係を満たすようにしている。したがって、和周
波数発生器１２から発生する周波数ν4 ＋ν5 は、ν4
＋ν5 ＝ν1 −ν2 の関係を満足することになる。この
出力ν1 −ν2 と第２高調波発生器１４の出力２νs が
フォトダイオード１３に入り、両者のビート信号が半導
体レーザ３へ負帰還されて位相同期ループＰＬＬを形成
し、半導体レーザ３の出力νs が第２高調波発生器１４
で２νs に変換されるため、半導体レーザ３の発振周波
数νs はνs ＝（ν1＋ν2 ）／２を満足するように狭
窄化され安定化する。
【００１９】この場合も、図１の場合と同様、ヘリウム
・ネオンレーザ１、２からの出力が低くとも、局部発振
器である固体レーザ９のＹＡＧレーザのパワーが高いの
で、和周波数発生器５、差周波数発生器６の出力は位相
同期ループＰＬＬを動作させるのに十分な大きさにな
る。
・ネオンレーザ１、２からの出力が低くとも、局部発振
器である固体レーザ９のＹＡＧレーザのパワーが高いの
で、和周波数発生器５、差周波数発生器６の出力は位相
同期ループＰＬＬを動作させるのに十分な大きさにな
る。
【００２０】以上のように、本発明の基準周波数光源
は、少なくとも、２個の異なる基準周波数レーザと、和
周波数発生器及び差周波数発生器を介して前記各基準周
波数レーザの周波数に対する差信号を得てこれを負帰還
するホモダイン型位相同期ループにより周波数安定化さ
れる１個以上の局部発振レーザと、前記ホモダイン型位
相同期ループにより周波数安定化される半導体レーザ又
は前記局部発振レーザからの周波数に基づいて非線形光
学素子とホモダイン型位相同期ループにより周波数安定
化される半導体レーザとからなるものであり、基準周波
数レーザの周波数確度及び周波数安定度が高ければ、周
波数確度及び周波数安定度は同様に高くなる。例えば、
ヨウ素の飽和吸収で安定化されている波長０．６３μｍ
のヘリウム・ネオンレーザの周波数確度（確からしさ）
は１０-9、安定度は１０-16 、メタンの飽和吸収で安定
化されている波長３．３９μｍのヘリウム・ネオンレー
ザの周波数確度は１０-10 、安定度は１０-14 であるの
で、図１、図２の基準周波数光源の周波数確度は１
０-9、安定度は１０-14 となり、従来このように高い周
波数確度と安定度が得られなかった波長１．５μｍ領域
においての基準周波数光源を得ることができる。
は、少なくとも、２個の異なる基準周波数レーザと、和
周波数発生器及び差周波数発生器を介して前記各基準周
波数レーザの周波数に対する差信号を得てこれを負帰還
するホモダイン型位相同期ループにより周波数安定化さ
れる１個以上の局部発振レーザと、前記ホモダイン型位
相同期ループにより周波数安定化される半導体レーザ又
は前記局部発振レーザからの周波数に基づいて非線形光
学素子とホモダイン型位相同期ループにより周波数安定
化される半導体レーザとからなるものであり、基準周波
数レーザの周波数確度及び周波数安定度が高ければ、周
波数確度及び周波数安定度は同様に高くなる。例えば、
ヨウ素の飽和吸収で安定化されている波長０．６３μｍ
のヘリウム・ネオンレーザの周波数確度（確からしさ）
は１０-9、安定度は１０-16 、メタンの飽和吸収で安定
化されている波長３．３９μｍのヘリウム・ネオンレー
ザの周波数確度は１０-10 、安定度は１０-14 であるの
で、図１、図２の基準周波数光源の周波数確度は１
０-9、安定度は１０-14 となり、従来このように高い周
波数確度と安定度が得られなかった波長１．５μｍ領域
においての基準周波数光源を得ることができる。
【００２１】ところで、基準周波数レーザ１、２として
は、必ずしも周波数確度の高いレーザを用いる必要はな
く、アセチレン、シアン等のガスの吸収ないし飽和吸収
を利用した周波数安定度の高いものであればよい。その
場合には、定期的に周波数確度の高い基準周波数光源
（原器）と比較をとり、較正するようにすればよい。な
お、基準周波数レーザ１、２は必ずしもガスレーザに限
定されず、周波数安定性の高いものであれば固体レーザ
を用いてもよい。
は、必ずしも周波数確度の高いレーザを用いる必要はな
く、アセチレン、シアン等のガスの吸収ないし飽和吸収
を利用した周波数安定度の高いものであればよい。その
場合には、定期的に周波数確度の高い基準周波数光源
（原器）と比較をとり、較正するようにすればよい。な
お、基準周波数レーザ１、２は必ずしもガスレーザに限
定されず、周波数安定性の高いものであれば固体レーザ
を用いてもよい。
【００２２】さて、以上のような本発明による周波数確
度及び周波数安定性の高い基準周波数光源の１つの利用
システムについて考える。図３はこのような光源を利用
した超高精度光周波数測定システムの構成を示す図であ
り、図１又は図２の装置によって安定化された半導体レ
ーザ３を用いている。図において、２０は周波数を測定
する被測定光であり、その周波数をνx とする。２１は
周波数νm の発振器２２によって周波数変調されている
半導体レーザで、非変調時に中心周波数νC で発振して
いる。２３、２４、２５はハーフミラーであり、２６、
２７はフォトダイオード、２９、３０は高調波をカット
するローパスフィルタ、３１は２つの交流入力の差と和
の周波数の信号を発生するダブルバランスドミキサ、３
２はダブルバランスドミキサで生じた和の周波数成分を
カットするローパスフィルタ、３３はダブルバランスド
ミキサで生じた差の周波数成分の周波数をカウントする
周波数カウンタ、３４はダブルバランスドミキサで生じ
た信号の周波数スペクトル成分を分析する周波数アナラ
イザである。
度及び周波数安定性の高い基準周波数光源の１つの利用
システムについて考える。図３はこのような光源を利用
した超高精度光周波数測定システムの構成を示す図であ
り、図１又は図２の装置によって安定化された半導体レ
ーザ３を用いている。図において、２０は周波数を測定
する被測定光であり、その周波数をνx とする。２１は
周波数νm の発振器２２によって周波数変調されている
半導体レーザで、非変調時に中心周波数νC で発振して
いる。２３、２４、２５はハーフミラーであり、２６、
２７はフォトダイオード、２９、３０は高調波をカット
するローパスフィルタ、３１は２つの交流入力の差と和
の周波数の信号を発生するダブルバランスドミキサ、３
２はダブルバランスドミキサで生じた和の周波数成分を
カットするローパスフィルタ、３３はダブルバランスド
ミキサで生じた差の周波数成分の周波数をカウントする
周波数カウンタ、３４はダブルバランスドミキサで生じ
た信号の周波数スペクトル成分を分析する周波数アナラ
イザである。
【００２３】図３のシステムの動作を説明すると、図４
（ａ）に示すように、半導体レーザ３からは周波数νs
の光が発振している。一方、被測定光２０の周波数は、
同図（ｃ）に示すように、νs より高いνx であるとす
る。半導体レーザ２１は、発振器２２によって周波数ν
m で周波数変調されて発振しているので、同図（ｂ）に
示すように、中心周波数νC でνm の間隙の多数の周波
数で発振している（このような半導体レーザはコムジェ
ネレータとも呼ばれる。）。したがって、ハーフミラー
２３で反射した半導体レーザ２１からの光は、ハーフミ
ラー２４において基準周波数を出す半導体レーザ３から
の光と干渉してフォトダイオード２６から周波数の差の
ビート成分が得られる。その信号中の高調波をローパス
フィルタ２９でカットすると、νm の間隙の多数の周波
数の光の中、半導体レーザ３の周波数νs に最も近接し
た周波数との間に周波数Δν1 のビート信号が得られ
る。一方、ハーフミラー２３、２５を透過した半導体レ
ーザ２１からの光は、被測定光２０と干渉してフォトダ
イオード２７から周波数の差のビート成分が得られる。
その信号中の高調波をローパスフィルタ３０でカットす
ると、νm の間隙の多数の周波数の光の中、被測定光２
０の周波数νx に最も近接した周波数との間に周波数Δ
ν2 のビート信号が得られる。これら２つのビート信号
は、ダブルバランスドミキサ３３に入力して差の周波数
成分Δν1 −Δν2 と和の周波数成分Δν1 ＋Δν2 に
変換され、この中差の周波数成分Δν1 −Δν2 がロー
パスフィルタ３２により取り出され、周波数カウンタ３
３によりその周波数がカウントされる。νm の間隙の光
の中、周波数νs に最も近接した周波数とνx に最も近
接した周波数の隔たりは簡単に求まるので、例えば変調
周波数νm を僅かに変える等して、それぞれについてΔ
ν1 −Δν2 を求めることにより、周波数νs とνx の
隔たりを求めることができる。このようにして、周波数
確度及び安定性の高い半導体レーザ３を用いて被測定光
２０の周波数を絶対的に求めることができる。
（ａ）に示すように、半導体レーザ３からは周波数νs
の光が発振している。一方、被測定光２０の周波数は、
同図（ｃ）に示すように、νs より高いνx であるとす
る。半導体レーザ２１は、発振器２２によって周波数ν
m で周波数変調されて発振しているので、同図（ｂ）に
示すように、中心周波数νC でνm の間隙の多数の周波
数で発振している（このような半導体レーザはコムジェ
ネレータとも呼ばれる。）。したがって、ハーフミラー
２３で反射した半導体レーザ２１からの光は、ハーフミ
ラー２４において基準周波数を出す半導体レーザ３から
の光と干渉してフォトダイオード２６から周波数の差の
ビート成分が得られる。その信号中の高調波をローパス
フィルタ２９でカットすると、νm の間隙の多数の周波
数の光の中、半導体レーザ３の周波数νs に最も近接し
た周波数との間に周波数Δν1 のビート信号が得られ
る。一方、ハーフミラー２３、２５を透過した半導体レ
ーザ２１からの光は、被測定光２０と干渉してフォトダ
イオード２７から周波数の差のビート成分が得られる。
その信号中の高調波をローパスフィルタ３０でカットす
ると、νm の間隙の多数の周波数の光の中、被測定光２
０の周波数νx に最も近接した周波数との間に周波数Δ
ν2 のビート信号が得られる。これら２つのビート信号
は、ダブルバランスドミキサ３３に入力して差の周波数
成分Δν1 −Δν2 と和の周波数成分Δν1 ＋Δν2 に
変換され、この中差の周波数成分Δν1 −Δν2 がロー
パスフィルタ３２により取り出され、周波数カウンタ３
３によりその周波数がカウントされる。νm の間隙の光
の中、周波数νs に最も近接した周波数とνx に最も近
接した周波数の隔たりは簡単に求まるので、例えば変調
周波数νm を僅かに変える等して、それぞれについてΔ
ν1 −Δν2 を求めることにより、周波数νs とνx の
隔たりを求めることができる。このようにして、周波数
確度及び安定性の高い半導体レーザ３を用いて被測定光
２０の周波数を絶対的に求めることができる。
【００２４】以上、実施例に基づいて本発明の基準周波
数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システ
ムについて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限
定されず種々の変形が可能である。また、本発明の基準
周波数光源は、超高精度光周波数測定システムに以外に
も、分析、気象、レーザレーダ等種々の分野に適用可能
である。
数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システ
ムについて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限
定されず種々の変形が可能である。また、本発明の基準
周波数光源は、超高精度光周波数測定システムに以外に
も、分析、気象、レーザレーダ等種々の分野に適用可能
である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の基準周波
数光源によると、少なくとも、２個の異なる基準周波数
レーザと、和周波数発生器及び差周波数発生器を介して
前記各基準周波数レーザの周波数に対する差信号を得て
これを負帰還するホモダイン型位相同期ループにより周
波数安定化される１個以上の局部発振レーザと、前記ホ
モダイン型位相同期ループにより前記各基準周波数レー
ザの周波数の差の２分の１に周波数安定化される半導体
レーザ、又は、前記局部発振レーザからの周波数に基づ
いて非線形光学素子とホモダイン型位相同期ループによ
り前記各基準周波数レーザの周波数の差の２分の１に周
波数安定化される半導体レーザとから構成されているの
で、簡単な構成で、小型、軽量、堅牢、長寿命であり、
基準周波数レーザの周波数確度及び周波数安定度が高け
れば、周波数確度及び周波数安定度は同様に高くなるも
のである。
数光源によると、少なくとも、２個の異なる基準周波数
レーザと、和周波数発生器及び差周波数発生器を介して
前記各基準周波数レーザの周波数に対する差信号を得て
これを負帰還するホモダイン型位相同期ループにより周
波数安定化される１個以上の局部発振レーザと、前記ホ
モダイン型位相同期ループにより前記各基準周波数レー
ザの周波数の差の２分の１に周波数安定化される半導体
レーザ、又は、前記局部発振レーザからの周波数に基づ
いて非線形光学素子とホモダイン型位相同期ループによ
り前記各基準周波数レーザの周波数の差の２分の１に周
波数安定化される半導体レーザとから構成されているの
で、簡単な構成で、小型、軽量、堅牢、長寿命であり、
基準周波数レーザの周波数確度及び周波数安定度が高け
れば、周波数確度及び周波数安定度は同様に高くなるも
のである。
【００２６】そして、例えば、ヨウ素の飽和吸収で安定
化されている波長０．６３μｍのヘリウム・ネオンレー
ザとメタンの飽和吸収で安定化されている波長３．３９
μｍのヘリウム・ネオンレーザを基準周波数レーザとし
て用いると、従来困難であった波長１．５μｍ領域にお
いて、高い周波数確度と安定性の良い基準周波数光源を
得ることができる。
化されている波長０．６３μｍのヘリウム・ネオンレー
ザとメタンの飽和吸収で安定化されている波長３．３９
μｍのヘリウム・ネオンレーザを基準周波数レーザとし
て用いると、従来困難であった波長１．５μｍ領域にお
いて、高い周波数確度と安定性の良い基準周波数光源を
得ることができる。
【００２７】また、本発明の超高精度光周波数測定シス
テムにおいては、少なくとも、以上のような基準周波数
光源と、所定の周波数で周波数変調又は位相変調を受け
た半導体レーザと、被測定光と前記半導体レーザからの
光を干渉させてそのビート成分を取り出す第１のビート
成分取り出し手段と、前記半導体レーザからの光と前記
基準周波数光源からの光を干渉させてそのビート成分を
取り出す第２のビート成分取り出し手段と、取り出され
たビート成分の周波数をカウントする手段とから構成さ
れているので、簡単な構成で、周波数確度及び周波数安
定度が高く、小型で、全体をほぼ固体化することがで
き、長寿命の実用的なシステムである。
テムにおいては、少なくとも、以上のような基準周波数
光源と、所定の周波数で周波数変調又は位相変調を受け
た半導体レーザと、被測定光と前記半導体レーザからの
光を干渉させてそのビート成分を取り出す第１のビート
成分取り出し手段と、前記半導体レーザからの光と前記
基準周波数光源からの光を干渉させてそのビート成分を
取り出す第２のビート成分取り出し手段と、取り出され
たビート成分の周波数をカウントする手段とから構成さ
れているので、簡単な構成で、周波数確度及び周波数安
定度が高く、小型で、全体をほぼ固体化することがで
き、長寿命の実用的なシステムである。
【図１】本発明による第１の実施例の基準周波数光源の
構成図である。
構成図である。
【図２】第２実施例の基準周波数光源の構成図である。
【図３】図１、図２の光源を利用した超高精度光周波数
測定システムの１実施例の構成図である。
測定システムの１実施例の構成図である。
【図４】図３の各部の周波数の関係を説明するための図
である。
である。
１、２…基準周波数レーザ ３、１０、１１、２１…半導体レーザ ４、９…固体レーザ ５、１２…和周波数発生器 ６…差周波数発生器 ７、８、１３、２６、２７…フォトダイオード １４…第２高調波発生器 ２０…被測定光 ２２…発振器 ２３、２４、２５…ハーフミラー ２９、３０、３２…ローパスフィルタ ３１…ダブルバランスドミキサ ３３…周波数カウンタ ３４…周波数アナライザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/18 H01S 3/133 G01J 9/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも、２個の異なる基準周波数レ
ーザと、和周波数発生器及び差周波数発生器を介して前
記各基準周波数レーザの周波数に対する差信号を得てこ
れを負帰還するホモダイン型位相同期ループにより周波
数安定化される１個以上の局部発振レーザと、前記ホモ
ダイン型位相同期ループにより前記各基準周波数レーザ
の周波数の差の２分の１に周波数安定化される半導体レ
ーザ、又は、前記局部発振レーザからの周波数に基づい
て非線形光学素子とホモダイン型位相同期ループにより
前記各基準周波数レーザの周波数の差の２分の１に周波
数安定化される半導体レーザとからなることを特徴とす
る基準周波数光源。 - 【請求項２】 第１の光電変換器に、第１の基準周波数
レーザからの周波数ν1 の光と、和周波数発生器によっ
て発生した半導体レーザの周波数νs と局部発振器を構
成する固体レーザの周波数ν0 の和の周波数の光とを入
力して、その信号を半導体レーザへ負帰還するホモダイ
ン型の位相同期ループにより、半導体レーザの発振周波
数νs がν1 ＝ν0 ＋νs の関係を満たすようにし、ま
た、第２の光電変換器に、第２の基準周波数レーザから
の周波数ν2 の光と、差周波数発生器によって発生した
半導体レーザの周波数νs と固体レーザの周波数ν0 の
差の周波数の光とを入力して、その信号を固体レーザへ
負帰還するホモダイン型の位相同期ループにより、固体
レーザの発振周波数ν0 がν2 ＝ν0 −νs の関係を満
たすようにして、半導体レーザの発振周波数をνs ＝
（ν1 ＋ν2 ）／２に狭窄化して安定化するすることを
特徴とする請求項１記載の基準周波数光源。 - 【請求項３】 第１の光電変換器に、第１の基準周波数
レーザからの周波数ν1 の光と、和周波数発生器によっ
て発生した局部発振器を構成する固体レーザの周波数ν
3 と第２の半導体レーザの周波数ν4 の和の周波数の光
とを入力して、その信号を第２の半導体レーザへ負帰還
するホモダイン型の位相同期ループにより、第２の半導
体レーザの発振周波数ν4 がν1 ＝ν3 ＋ν4 の関係を
満たすようにし、また、第２の光電変換器に、第２の基
準周波数レーザからの周波数ν2 の光と、差周波数発生
器によって発生した局部発振器を構成する固体レーザの
周波数ν3 と第３の半導体レーザの周波数ν5 の差の周
波数の光とを入力して、その信号を第３の半導体レーザ
へ負帰還するホモダイン型の位相同期ループにより、第
３の半導体レーザの発振周波数ν5 がν2 ＝ν3 −ν5
の関係を満たすようし、かつ、第２の和周波数発生器に
より第２の半導体レーザの周波数と第３の半導体レーザ
の周波数の和の周波数ν4 ＋ν5 を発生させ、この和の
周波数の光と第２高調波発生器から生じた第１の半導体
レーザの周波数の２倍の光とを第３の光電変換器に入力
して、その信号を第１の半導体レーザへ負帰還するホモ
ダイン型の位相同期ループにより、第１の半導体レーザ
の発振周波数をνs ＝（ν1 ＋ν2 ）／２に狭窄化して
安定化することを特徴とする請求項１記載の基準周波数
光源。 - 【請求項４】 第１の基準周波数レーザがヨウ素の飽和
吸収で安定化されている波長０．６３μｍのヘリウム・
ネオンレーザからなり、第２の基準周波数レーザがメタ
ンの飽和吸収で安定化されている波長３．３９μｍのヘ
リウム・ネオンレーザからなることを特徴とする請求項
２又は３記載の基準周波数光源。 - 【請求項５】 少なくとも、請求項１から４の何れか１
項に記載された基準周波数光源と、所定の周波数で周波
数変調又は位相変調を受けた半導体レーザと、被測定光
と前記半導体レーザからの光を干渉させてそのビート成
分を取り出す第１のビート成分取り出し手段と、前記半
導体レーザからの光と前記基準周波数光源からの光を干
渉させてそのビート成分を取り出す第２のビート成分取
り出し手段と、取り出されたビート成分の周波数をカウ
ントする手段とからなることを特徴とする超高精度光周
波数測定システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3073371A JP3005065B2 (ja) | 1991-04-06 | 1991-04-06 | 基準周波数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3073371A JP3005065B2 (ja) | 1991-04-06 | 1991-04-06 | 基準周波数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309277A JPH04309277A (ja) | 1992-10-30 |
| JP3005065B2 true JP3005065B2 (ja) | 2000-01-31 |
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ID=13516255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3073371A Expired - Fee Related JP3005065B2 (ja) | 1991-04-06 | 1991-04-06 | 基準周波数光源及びそれを利用した超高精度光周波数測定システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005065B2 (ja) |
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| JP4766885B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2011-09-07 | 日本電信電話株式会社 | 波長変動測定装置 |
| JP6872884B2 (ja) * | 2016-11-10 | 2021-05-19 | 株式会社ミツトヨ | 光周波数コムを使ったレーザ周波数測定装置 |
| CN114279985B (zh) * | 2021-12-22 | 2024-03-26 | 合肥中科镭谱光电科技有限公司 | 基于稳频激光的气体浓度检测系统 |
-
1991
- 1991-04-06 JP JP3073371A patent/JP3005065B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH04309277A (ja) | 1992-10-30 |
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