JP3018615B2 - 周波数安定化レ―ザ光源 - Google Patents
周波数安定化レ―ザ光源Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レ―ザを用いた
周波数安定化レ―ザ光源の安定性の改善に関するもので
ある。
周波数安定化レ―ザ光源の安定性の改善に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】光計測の分野において高精度，高分解能
での周波数測定を行うために周波数安定化レ―ザ光源が
使用される。図１５は周波数安定化レ―ザ光源の第１の
従来例を示すブロック図で、半導体レ―ザを直接変調し
て、その発振周波数を原子および分子の吸収線の中心に
制御するものを示す。半導体レ―ザ１の出力光はビ―ム
スプリッタ２で２つの方向に分離し、一方の光は標準物
質が封入された吸収セル３に入射する。吸収セル３を透
過した光は光検出器４で検出されて電気信号に変換さ
れ、ロックインアンプ等からなる同期検波回路５に入力
する。半導体レ―ザ１の発振周波数は発振器８の出力で
電流変調されており、同期検波回路５は発振器８の出力
を参照信号として同期検波を行う。ＰＩ制御回路６は同
期検波回路５の出力が一定となるように半導体レ―ザ１
の電流を制御する。ＰＩ制御回路６，発振器８の発振出
力およびバイアス電流源９の出力は加算回路７で加算さ
れて半導体レ―ザ１に入力される。この結果、半導体レ
―ザ１の発振周波数は吸収セル３の標準物質の原子また
は分子の吸収線の中心に制御され、ビ―ムスプリッタ２
の他方の出力光は原子または分子で決まる絶対値が高精
度の周波数となる。
での周波数測定を行うために周波数安定化レ―ザ光源が
使用される。図１５は周波数安定化レ―ザ光源の第１の
従来例を示すブロック図で、半導体レ―ザを直接変調し
て、その発振周波数を原子および分子の吸収線の中心に
制御するものを示す。半導体レ―ザ１の出力光はビ―ム
スプリッタ２で２つの方向に分離し、一方の光は標準物
質が封入された吸収セル３に入射する。吸収セル３を透
過した光は光検出器４で検出されて電気信号に変換さ
れ、ロックインアンプ等からなる同期検波回路５に入力
する。半導体レ―ザ１の発振周波数は発振器８の出力で
電流変調されており、同期検波回路５は発振器８の出力
を参照信号として同期検波を行う。ＰＩ制御回路６は同
期検波回路５の出力が一定となるように半導体レ―ザ１
の電流を制御する。ＰＩ制御回路６，発振器８の発振出
力およびバイアス電流源９の出力は加算回路７で加算さ
れて半導体レ―ザ１に入力される。この結果、半導体レ
―ザ１の発振周波数は吸収セル３の標準物質の原子また
は分子の吸収線の中心に制御され、ビ―ムスプリッタ２
の他方の出力光は原子または分子で決まる絶対値が高精
度の周波数となる。
【０００３】しかしながら、上記のような装置では、出
力光が周波数変調されているため、瞬時周波数の安定性
がなく、干渉計測等の応用には不適当となり、応用範囲
が狭くなるという欠点を有する。このような欠点を解決
するために、半導体レ―ザ出力光を音響光学変調器（Ａ
ＯＭ）で外部変調し原子および分子の吸収線に制御する
ことにより、無変調出力を得るように構成したものがあ
る。
力光が周波数変調されているため、瞬時周波数の安定性
がなく、干渉計測等の応用には不適当となり、応用範囲
が狭くなるという欠点を有する。このような欠点を解決
するために、半導体レ―ザ出力光を音響光学変調器（Ａ
ＯＭ）で外部変調し原子および分子の吸収線に制御する
ことにより、無変調出力を得るように構成したものがあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな装置の場合には、音響光学変調器が不安定なため、
安定度が不十分であるという問題がある。本発明はこの
ような課題を解決するためになされたもので、発振周波
数が高安定に制御された無変調出力型の周波数安定化レ
―ザ光源を簡単な構成で実現することを目的とする。
うな装置の場合には、音響光学変調器が不安定なため、
安定度が不十分であるという問題がある。本発明はこの
ような課題を解決するためになされたもので、発振周波
数が高安定に制御された無変調出力型の周波数安定化レ
―ザ光源を簡単な構成で実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る周波数安定
化レ―ザ光源の第１は第１の半導体レ―ザと、この第１
の半導体レ―ザの出力光を入力して特定の周波数で吸収
線を持つ標準物質を封入した吸収セルと、この吸収セル
を透過した光を検出する第１の光検出器と、前記第１の
半導体レ―ザの発振周波数が前記吸収線の幅の内側及び
外側にそれぞれ周波数シフトするようにその振幅値が正
極側，負極側で少なくとも２回づつ変化する信号を出力
しこの信号で前記第１の半導体レ―ザの発振周波数を変
調する第１の発振器と、この第１の発振器の出力信号を
参照信号として前記第１の光検出器の出力を同期検波し
て前記吸収線の中心で零となる信号を得るとともにこの
信号を利用して前記第１の半導体レ―ザの中心周波数を
前記吸収線の中心に制御する第１の制御回路と、第２の
半導体レ―ザと、前記第１の半導体レ―ザの出力光と前
記第２の半導体レ―ザの出力光を合波する光学手段と、
この光学手段の出力光を検出する第２の光検出器と、前
記第１の発振器の出力と同期してアップダウンが制御さ
れ前記第２の光検出器から出力されるビ―ト周波数を計
数するアップダウンカウンタと、このアップダウンカウ
ンタの出力に基づいて前記第２の半導体レ―ザの発振周
波数を前記吸収線の中心周波数と等しくなるように制御
する第２の制御回路とを備え、第２の半導体レ―ザから
無変調光を出力するように構成したことを特徴とする。
化レ―ザ光源の第１は第１の半導体レ―ザと、この第１
の半導体レ―ザの出力光を入力して特定の周波数で吸収
線を持つ標準物質を封入した吸収セルと、この吸収セル
を透過した光を検出する第１の光検出器と、前記第１の
半導体レ―ザの発振周波数が前記吸収線の幅の内側及び
外側にそれぞれ周波数シフトするようにその振幅値が正
極側，負極側で少なくとも２回づつ変化する信号を出力
しこの信号で前記第１の半導体レ―ザの発振周波数を変
調する第１の発振器と、この第１の発振器の出力信号を
参照信号として前記第１の光検出器の出力を同期検波し
て前記吸収線の中心で零となる信号を得るとともにこの
信号を利用して前記第１の半導体レ―ザの中心周波数を
前記吸収線の中心に制御する第１の制御回路と、第２の
半導体レ―ザと、前記第１の半導体レ―ザの出力光と前
記第２の半導体レ―ザの出力光を合波する光学手段と、
この光学手段の出力光を検出する第２の光検出器と、前
記第１の発振器の出力と同期してアップダウンが制御さ
れ前記第２の光検出器から出力されるビ―ト周波数を計
数するアップダウンカウンタと、このアップダウンカウ
ンタの出力に基づいて前記第２の半導体レ―ザの発振周
波数を前記吸収線の中心周波数と等しくなるように制御
する第２の制御回路とを備え、第２の半導体レ―ザから
無変調光を出力するように構成したことを特徴とする。
【０００６】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第
２は上記第１の構成において、前記アップダウンカウン
タにプリセット値を与えるプリセット回路を備え、第２
の制御回路により前記第２の半導体レ―ザの発振周波数
が前記吸収線の中心周波数に対し前記プリセット値に対
応するオフセットを持つように制御されることを特徴と
する。
２は上記第１の構成において、前記アップダウンカウン
タにプリセット値を与えるプリセット回路を備え、第２
の制御回路により前記第２の半導体レ―ザの発振周波数
が前記吸収線の中心周波数に対し前記プリセット値に対
応するオフセットを持つように制御されることを特徴と
する。
【０００７】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第
３は上記第１の構成において、第２の発振器と、この第
２の発振器の出力と前記第２の光検出器の出力の乗算を
行う乗算器とを備え、前記アップダウンカウンタが前記
乗算器出力を計数し、前記第２の制御回路により前記第
２の半導体レ―ザの発振周波数が前記吸収線の中心周波
数に対し前記第２の発振器の発振周波数に対応するオフ
セットを持つように制御されることを特徴とする。
３は上記第１の構成において、第２の発振器と、この第
２の発振器の出力と前記第２の光検出器の出力の乗算を
行う乗算器とを備え、前記アップダウンカウンタが前記
乗算器出力を計数し、前記第２の制御回路により前記第
２の半導体レ―ザの発振周波数が前記吸収線の中心周波
数に対し前記第２の発振器の発振周波数に対応するオフ
セットを持つように制御されることを特徴とする。
【０００８】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第
４は上記第２または第３の構成において、前記第２の光
検出器から出力されるビ―ト周波数が０となるとき前記
第１の発振器の振幅を変える変調振幅調整回路を備えた
ことを特徴とする。
４は上記第２または第３の構成において、前記第２の光
検出器から出力されるビ―ト周波数が０となるとき前記
第１の発振器の振幅を変える変調振幅調整回路を備えた
ことを特徴とする。
【０００９】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第
５は上記第１の構成において、前記第１の発振器の出力
に対する前記第１の光検出器のセトリング時間に対応す
るタイミングで信号を発生するマスクタイミング発生回
路と、このマスクタイミング発生回路の出力に対応して
前記セトリング時間における前記第１の光検出器の出力
をマスクして前記第１の制御回路に出力するマスク回路
とを備え、前記マスクタイミング発生回路の出力に対応
して前記セトリング時間におけるアップダウンカウンタ
の計数が停止されることを特徴とする。
５は上記第１の構成において、前記第１の発振器の出力
に対する前記第１の光検出器のセトリング時間に対応す
るタイミングで信号を発生するマスクタイミング発生回
路と、このマスクタイミング発生回路の出力に対応して
前記セトリング時間における前記第１の光検出器の出力
をマスクして前記第１の制御回路に出力するマスク回路
とを備え、前記マスクタイミング発生回路の出力に対応
して前記セトリング時間におけるアップダウンカウンタ
の計数が停止されることを特徴とする。
【００１０】
【作用】第１の半導体レ―ザの出力周波数は４段階以上
の電流変化を含む電流変調を用いて吸収線に高安定に制
御され、第２の半導体レ―ザの発振周波数が第１の半導
体レ―ザの発振の中心周波数を基準とした周波数に制御
されるので、光パワ―の変動に影響されず周波数が無変
調かつ高安定となる。
の電流変化を含む電流変調を用いて吸収線に高安定に制
御され、第２の半導体レ―ザの発振周波数が第１の半導
体レ―ザの発振の中心周波数を基準とした周波数に制御
されるので、光パワ―の変動に影響されず周波数が無変
調かつ高安定となる。
【００１１】
【実施例】以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
図１は本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第１の実
施例を示す構成ブロック図である。１１は第１の半導体
レ―ザ（以下ＬＤ１と呼ぶ）、１２はＬＤ１の出力光を
２つに分離する第１のビ―ムスプリッタ、１３はビ―ム
スプリッタ１２の反射光を入力する、特定の周波数で吸
収線を持つ標準物質を封入した吸収セル、１４は吸収セ
ル１３を透過した光を検出する第１の光検出器、１７は
ＬＤ１に変調を加える第１の発振器を構成するクロック
発振器、１５はクロック発振器１７の出力を参照信号と
して光検出器１４の出力を同期検波するとともにＬＤ１
の発振周波数を前記吸収線の中心にＰＩ制御する第１の
電流制御回路、１６はクロック発振器１７から出力され
る変調信号を電流制御回路１５の出力に重畳する加算
器，１８は第２の半導体レ―ザ（以下ＬＤ２と呼ぶ）、
１９はＬＤ２の出力の一部を本装置の光出力として分離
する第２のビ―ムスプリッタ、２０はＬＤ１の出力光と
ＬＤ２の出力光を合波する光学手段を構成する第３のビ
―ムスプリッタ、２１はビ―ムスプリッタ２０の出力光
を検出する第２の光検出器、２２はクロック発振器１７
の出力と同期してアップダウンを制御され光検出器２１
から出力されるビ―ト周波数を計数するアップダウンカ
ウンタ、２３はアップダウンカウンタ２２の出力をクロ
ック発振器１７の出力に同期してラッチするラッチ回
路、２４はラッチ回路２３のディジタル出力をアナログ
信号に変換するＤＡ変換器、２５はＤＡ変換器２４の出
力を入力してＬＤ２の発振周波数をＬＤ１の発振周波数
と等しくなるようにＰＩ制御を行う第２の電流制御回路
である。
図１は本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第１の実
施例を示す構成ブロック図である。１１は第１の半導体
レ―ザ（以下ＬＤ１と呼ぶ）、１２はＬＤ１の出力光を
２つに分離する第１のビ―ムスプリッタ、１３はビ―ム
スプリッタ１２の反射光を入力する、特定の周波数で吸
収線を持つ標準物質を封入した吸収セル、１４は吸収セ
ル１３を透過した光を検出する第１の光検出器、１７は
ＬＤ１に変調を加える第１の発振器を構成するクロック
発振器、１５はクロック発振器１７の出力を参照信号と
して光検出器１４の出力を同期検波するとともにＬＤ１
の発振周波数を前記吸収線の中心にＰＩ制御する第１の
電流制御回路、１６はクロック発振器１７から出力され
る変調信号を電流制御回路１５の出力に重畳する加算
器，１８は第２の半導体レ―ザ（以下ＬＤ２と呼ぶ）、
１９はＬＤ２の出力の一部を本装置の光出力として分離
する第２のビ―ムスプリッタ、２０はＬＤ１の出力光と
ＬＤ２の出力光を合波する光学手段を構成する第３のビ
―ムスプリッタ、２１はビ―ムスプリッタ２０の出力光
を検出する第２の光検出器、２２はクロック発振器１７
の出力と同期してアップダウンを制御され光検出器２１
から出力されるビ―ト周波数を計数するアップダウンカ
ウンタ、２３はアップダウンカウンタ２２の出力をクロ
ック発振器１７の出力に同期してラッチするラッチ回
路、２４はラッチ回路２３のディジタル出力をアナログ
信号に変換するＤＡ変換器、２５はＤＡ変換器２４の出
力を入力してＬＤ２の発振周波数をＬＤ１の発振周波数
と等しくなるようにＰＩ制御を行う第２の電流制御回路
である。
【００１２】上記の構成の装置の動作を次に説明する。
図２はクロック発振器１７から出力される変調信号によ
るレ―ザ電流の変化を示す。この電流変化に対応して、
半導体レ―ザ１７の発振周波数は、図３（Ｂ）に示すよ
うにｆａ ，ｆｂ ，ｆｃ ，ｆｄ の４段階をステッ
プ状に変化する。ここで駆動電流の各変調レベルＩ１
〜Ｉ４ は、Δｆ１ ＝ｆｂ −ｆｃ が吸収線の半値
幅に等しくなり、Δｆ ２ ＝ｆａ −ｆｄ が吸収線の
幅より十分に広くなるようにあらかじめ決めておく。例
えば標準物質としてアセチレン（Ｃ２ Ｈ２ ）を用い
たとき、Δｆ１ ＝５００ＭＨｚ、Δｆ２ ＝２ＧＨｚ
となる。したがって図３（Ａ）に示すように、吸収セル
１３の吸収線の近くでは光検出器１４の出力は各段階の
レ―ザ周波数ｆａ ，ｆｂ ，ｆｃ ，ｆｄ に対応し
て、Ｖ１ ，Ｖ２ ，Ｖ３ ，Ｖ ４ のように変化す
る。電流制御回路１５ではクロック発振器１７の出力を
参照信号とし、これら各値を重み付けして積分すること
によって同期検波を行い、 Ｖｏｕｔ ＝ｋ・｛（Ｖ１ −Ｖ４ ）／（ｆａ −ｆｄ ）−（Ｖ２ −Ｖ３ ）／（ｆｂ −ｆｃ ）｝ …（１） という電圧を発生する（ｋは比例係数）。この電圧Ｖ
ｏｕｔ は半導体レ―ザ１７に負帰還され、Ｖｏｕｔ
＝０すなわち ｛（Ｖ１ −Ｖ４ ）／（ｆａ −ｆｄ ）＝（Ｖ２ −Ｖ３ ）／（ｆｂ − ｆｃ ）｝ …（２） が成立つようにＬＤ１の発振周波数が制御される。その
結果、ＬＤ１の変調された出力光は周波数の平均値（中
心）が吸収線の中心と一致したものとなる。
図２はクロック発振器１７から出力される変調信号によ
るレ―ザ電流の変化を示す。この電流変化に対応して、
半導体レ―ザ１７の発振周波数は、図３（Ｂ）に示すよ
うにｆａ ，ｆｂ ，ｆｃ ，ｆｄ の４段階をステッ
プ状に変化する。ここで駆動電流の各変調レベルＩ１
〜Ｉ４ は、Δｆ１ ＝ｆｂ −ｆｃ が吸収線の半値
幅に等しくなり、Δｆ ２ ＝ｆａ −ｆｄ が吸収線の
幅より十分に広くなるようにあらかじめ決めておく。例
えば標準物質としてアセチレン（Ｃ２ Ｈ２ ）を用い
たとき、Δｆ１ ＝５００ＭＨｚ、Δｆ２ ＝２ＧＨｚ
となる。したがって図３（Ａ）に示すように、吸収セル
１３の吸収線の近くでは光検出器１４の出力は各段階の
レ―ザ周波数ｆａ ，ｆｂ ，ｆｃ ，ｆｄ に対応し
て、Ｖ１ ，Ｖ２ ，Ｖ３ ，Ｖ ４ のように変化す
る。電流制御回路１５ではクロック発振器１７の出力を
参照信号とし、これら各値を重み付けして積分すること
によって同期検波を行い、 Ｖｏｕｔ ＝ｋ・｛（Ｖ１ −Ｖ４ ）／（ｆａ −ｆｄ ）−（Ｖ２ −Ｖ３ ）／（ｆｂ −ｆｃ ）｝ …（１） という電圧を発生する（ｋは比例係数）。この電圧Ｖ
ｏｕｔ は半導体レ―ザ１７に負帰還され、Ｖｏｕｔ
＝０すなわち ｛（Ｖ１ −Ｖ４ ）／（ｆａ −ｆｄ ）＝（Ｖ２ −Ｖ３ ）／（ｆｂ − ｆｃ ）｝ …（２） が成立つようにＬＤ１の発振周波数が制御される。その
結果、ＬＤ１の変調された出力光は周波数の平均値（中
心）が吸収線の中心と一致したものとなる。
【００１３】次にＬＤ２の出力光はＬＤ１の出力光とビ
―ムスプリッタ２０で合波されるので、光検出器２１の
出力には２つのレ―ザ光の差の周波数すなわちビ―ト周
波数が現れる。今クロック発振器１７からの信号で、ア
ップダウンカウンタ２２はＬＤ１がｆａ またはｆｄ
で発振しているときはカウントを停止し、ＬＤ１がｆ
ｂ で発振しているときはダウンカウントし、ＬＤ１が
ｆｃ で発振しているときはアップカウントすると、図
４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ｆｂ のときΔｆ ３ 、
ｆｃ のときΔｆ４ のビ―ト周波数がカウンタに入
り、引算されてΔｆ ４ −Δｆ３ に比例した電圧がＤ
Ａ変換器２４から出力される。電流制御回路２５により
ＤＡ変換器２４の出力が０となるように制御されるの
で、Δｆ４ ＝Δｆ３ となり、ＬＤ２の発振周波数は
ｆｂ とｆｃ の中央、すなわち吸収線の中心に制御さ
れる。その結果ビ―ムスプリッタ１９からは吸収線の中
心に周波数が制御された無変調の光出力を得ることがで
きる。
―ムスプリッタ２０で合波されるので、光検出器２１の
出力には２つのレ―ザ光の差の周波数すなわちビ―ト周
波数が現れる。今クロック発振器１７からの信号で、ア
ップダウンカウンタ２２はＬＤ１がｆａ またはｆｄ
で発振しているときはカウントを停止し、ＬＤ１がｆ
ｂ で発振しているときはダウンカウントし、ＬＤ１が
ｆｃ で発振しているときはアップカウントすると、図
４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ｆｂ のときΔｆ ３ 、
ｆｃ のときΔｆ４ のビ―ト周波数がカウンタに入
り、引算されてΔｆ ４ −Δｆ３ に比例した電圧がＤ
Ａ変換器２４から出力される。電流制御回路２５により
ＤＡ変換器２４の出力が０となるように制御されるの
で、Δｆ４ ＝Δｆ３ となり、ＬＤ２の発振周波数は
ｆｂ とｆｃ の中央、すなわち吸収線の中心に制御さ
れる。その結果ビ―ムスプリッタ１９からは吸収線の中
心に周波数が制御された無変調の光出力を得ることがで
きる。
【００１４】このような構成の周波数安定化レ―ザ光源
によれば、ＬＤ１の周波数制御は吸収線の外側の特性を
基準に使っているので、レ―ザ光パワ―変動の影響を受
けず、正確に吸収線中心に制御することができる。すな
わち図３（Ａ）において光検出器１４の各出力Ｖ１ ，
Ｖ２ ，Ｖ３ ，Ｖ４ が光パワ―によって変化して
も、吸収線の外側の２点Ｖ１ ，Ｖ４ の周波数軸に対
する勾配と吸収線上の２点Ｖ２ ，Ｖ３ の周波数軸に
対する勾配とが一致するとき、すなわち（２）式が満足
されるときのＬＤ１の周波数の平均値は吸収線の中心と
一致する。またＬＤ２には変調をかけていないので無変
調出力が得られるとともに、光検出器２１のビ―ト出力
には変調がかかっているので、正確にＬＤ２の発振周波
数を吸収線周波数に制御することができる。またＡＯＭ
（音響光学変調器）を用いていないので、低コスト、低
消費電力とすることができる。
によれば、ＬＤ１の周波数制御は吸収線の外側の特性を
基準に使っているので、レ―ザ光パワ―変動の影響を受
けず、正確に吸収線中心に制御することができる。すな
わち図３（Ａ）において光検出器１４の各出力Ｖ１ ，
Ｖ２ ，Ｖ３ ，Ｖ４ が光パワ―によって変化して
も、吸収線の外側の２点Ｖ１ ，Ｖ４ の周波数軸に対
する勾配と吸収線上の２点Ｖ２ ，Ｖ３ の周波数軸に
対する勾配とが一致するとき、すなわち（２）式が満足
されるときのＬＤ１の周波数の平均値は吸収線の中心と
一致する。またＬＤ２には変調をかけていないので無変
調出力が得られるとともに、光検出器２１のビ―ト出力
には変調がかかっているので、正確にＬＤ２の発振周波
数を吸収線周波数に制御することができる。またＡＯＭ
（音響光学変調器）を用いていないので、低コスト、低
消費電力とすることができる。
【００１５】なお、上記の実施例において、ラッチ，Ｄ
Ａ変換，ＰＩ制御，クロック発振器等の動作は全てマス
クロコンピュ―タ等でディジタル的に行ってもよい。ま
たｆｂ −ｆｃ は吸収線の半値幅に限らず、吸収線幅
以下であればよい。また変調は４段階に限らず、より多
数の段階の電流変化とすることにより、干渉ノイズ等の
変動要因を平均化することができる。すなわち、正，負
極側で振幅値が変化する回数は２回づつに限られず、３
回づつ以上の任意の回数をとることができる。また変調
信号の振幅変化の順序は図３の場合に限られず、任意の
順序とすることができる。また吸収セル１３の標準物質
としてはアセチレン分子吸収線以外に１３Ｃ
２ Ｈ２ ，ＨＣＮ，ＮＨ３ 等、いろいろな分子の吸
収線を利用することができる。またＲｂ，Ｃｓ等の原子
吸収線を利用することもできる。
Ａ変換，ＰＩ制御，クロック発振器等の動作は全てマス
クロコンピュ―タ等でディジタル的に行ってもよい。ま
たｆｂ −ｆｃ は吸収線の半値幅に限らず、吸収線幅
以下であればよい。また変調は４段階に限らず、より多
数の段階の電流変化とすることにより、干渉ノイズ等の
変動要因を平均化することができる。すなわち、正，負
極側で振幅値が変化する回数は２回づつに限られず、３
回づつ以上の任意の回数をとることができる。また変調
信号の振幅変化の順序は図３の場合に限られず、任意の
順序とすることができる。また吸収セル１３の標準物質
としてはアセチレン分子吸収線以外に１３Ｃ
２ Ｈ２ ，ＨＣＮ，ＮＨ３ 等、いろいろな分子の吸
収線を利用することができる。またＲｂ，Ｃｓ等の原子
吸収線を利用することもできる。
【００１６】図５は本発明に係る周波数安定化レ―ザ光
源の第２の実施例で、レ―ザ光出力を吸収線から所定の
オフセットをもってずれた周波数に制御するものの一例
を示す構成ブロック図である。図１の場合と同じ部分は
同一の記号を付して説明を省略する。ただしここでは簡
単のためラッチ回路２３は省略する。図１と異なる部分
はプリセット回路２６をアップダウンカウンタ２２に接
続して、変調信号の半周期ごとにアップダウンカウンタ
２２にプリセット値を与えることができるようにした点
であり、その他の点については図１の場合と同様であ
る。図４（Ｂ）（Ｃ）を用いて以下にその動作を説明す
る。
源の第２の実施例で、レ―ザ光出力を吸収線から所定の
オフセットをもってずれた周波数に制御するものの一例
を示す構成ブロック図である。図１の場合と同じ部分は
同一の記号を付して説明を省略する。ただしここでは簡
単のためラッチ回路２３は省略する。図１と異なる部分
はプリセット回路２６をアップダウンカウンタ２２に接
続して、変調信号の半周期ごとにアップダウンカウンタ
２２にプリセット値を与えることができるようにした点
であり、その他の点については図１の場合と同様であ
る。図４（Ｂ）（Ｃ）を用いて以下にその動作を説明す
る。
【００１７】ＬＤ２の発振周波数がｆｂ とｆｃ の
間にある場合（図４（Ｂ））：アップダウンカウンタ２
２に対するプリセット回路２６の設定値をＦとする。た
だし Ｆ≦｜ｆｂ −ｆｃ ｜ …（３） である。またアップダウンカウンタ２２のアップダウン
動作の切換は図１の場合と同様である。すなわち、アッ
プダウンカウンタ２２はＬＤ１がｆａ またはｆ ｄ で
発振しているときはカウントを停止し、ＬＤ１がｆｂ
で発振しているときはダウンカウントし、ＬＤ１がｆ
ｃ で発振しているときはアップカウントする。その結
果、ＤＡ変換器２４はΔｆ４ −Δｆ３ ＋Ｆに比例し
た電圧を出力する。電流制御回路２５はＤＡ変換器２４
の出力が０となるように制御するので、 Δｆ４ −Δｆ３ ＋Ｆ＝０ …（４） であり、 Δｆ４ ＝Δｆ３ −Ｆ …（５） より ｆｃ −ｆ＝ｆ−ｆｂ −Ｆ …（６） となる。吸収線中心の周波数は ｆｃｃ＝（ｆｂ ＋ｆｃ ）／２ …（７） で表されるので、 ｆ＝ｆｃｃ＋Ｆ／２ …（８） となり、吸収線中心からＦ／２だけシフトしたところで
発振周波数を安定化することができる。同様にプリセッ
ト回路２６に−Ｆを設定し、ＬＤ１がｆｂで発振してい
るときはアップカウント動作させ、ＬＤ１がｆｃ で発
振しているときはダウンカウント動作させると、吸収線
中心から−Ｆ／２だけシフトしたところで安定化させる
ことができる。
間にある場合（図４（Ｂ））：アップダウンカウンタ２
２に対するプリセット回路２６の設定値をＦとする。た
だし Ｆ≦｜ｆｂ −ｆｃ ｜ …（３） である。またアップダウンカウンタ２２のアップダウン
動作の切換は図１の場合と同様である。すなわち、アッ
プダウンカウンタ２２はＬＤ１がｆａ またはｆ ｄ で
発振しているときはカウントを停止し、ＬＤ１がｆｂ
で発振しているときはダウンカウントし、ＬＤ１がｆ
ｃ で発振しているときはアップカウントする。その結
果、ＤＡ変換器２４はΔｆ４ −Δｆ３ ＋Ｆに比例し
た電圧を出力する。電流制御回路２５はＤＡ変換器２４
の出力が０となるように制御するので、 Δｆ４ −Δｆ３ ＋Ｆ＝０ …（４） であり、 Δｆ４ ＝Δｆ３ −Ｆ …（５） より ｆｃ −ｆ＝ｆ−ｆｂ −Ｆ …（６） となる。吸収線中心の周波数は ｆｃｃ＝（ｆｂ ＋ｆｃ ）／２ …（７） で表されるので、 ｆ＝ｆｃｃ＋Ｆ／２ …（８） となり、吸収線中心からＦ／２だけシフトしたところで
発振周波数を安定化することができる。同様にプリセッ
ト回路２６に−Ｆを設定し、ＬＤ１がｆｂで発振してい
るときはアップカウント動作させ、ＬＤ１がｆｃ で発
振しているときはダウンカウント動作させると、吸収線
中心から−Ｆ／２だけシフトしたところで安定化させる
ことができる。
【００１８】ＬＤ２の発振周波数がｆｂ とｆｃ の
外側にある場合（図４（Ｃ））：プリセット回路２６の
設定値をＦとする。ただし Ｆ≧｜ｆｂ −ｆｃ ｜ …（９） である。このモ―ドではアップダウンカウンタ２２はＬ
Ｄ１の発振周波数がｆｂ ，ｆｃ にあるときにダウン
カウントする。ダウンカウントのみが終了した時点で、
ＤＡ変換器２４はＦ−Δｆ５ −Δｆ６ に比例した電
圧を出力する。電流制御回路２５はＤＡ変換器２４の出
力が０となるように制御するので、 Ｆ−Δｆ５ −Δｆ６ ＝０ …（１０） であり、 Ｆ＝Δｆ５ ＋Δｆ６ …（１１） ＝ｆ−ｆｃ ＋ｆ−ｆｂ ＝２ｆ−２ｆｃｃ …（１２） となる。すなわち ｆ＝ｆｃｃ＋Ｆ／２ …（１３） となり、吸収線中心からＦ／２だけシフトしたところで
発振周波数を安定化することができる。同様にプリセッ
ト回路２６に−Ｆを設定し、ＬＤ１の発振周波数がｆ
ｂ ，ｆｃ にあるときにアップカウント動作させる
と、吸収線中心から−Ｆ／２だけシフトしたところで安
定化することができる。
外側にある場合（図４（Ｃ））：プリセット回路２６の
設定値をＦとする。ただし Ｆ≧｜ｆｂ −ｆｃ ｜ …（９） である。このモ―ドではアップダウンカウンタ２２はＬ
Ｄ１の発振周波数がｆｂ ，ｆｃ にあるときにダウン
カウントする。ダウンカウントのみが終了した時点で、
ＤＡ変換器２４はＦ−Δｆ５ −Δｆ６ に比例した電
圧を出力する。電流制御回路２５はＤＡ変換器２４の出
力が０となるように制御するので、 Ｆ−Δｆ５ −Δｆ６ ＝０ …（１０） であり、 Ｆ＝Δｆ５ ＋Δｆ６ …（１１） ＝ｆ−ｆｃ ＋ｆ−ｆｂ ＝２ｆ−２ｆｃｃ …（１２） となる。すなわち ｆ＝ｆｃｃ＋Ｆ／２ …（１３） となり、吸収線中心からＦ／２だけシフトしたところで
発振周波数を安定化することができる。同様にプリセッ
ト回路２６に−Ｆを設定し、ＬＤ１の発振周波数がｆ
ｂ ，ｆｃ にあるときにアップカウント動作させる
と、吸収線中心から−Ｆ／２だけシフトしたところで安
定化することができる。
【００１９】このような構成の周波数安定化レ―ザ光源
によれば、図１装置の場合と同様の利点以外に、アップ
ダウンカウンタにあらかじめデ―タをセットしておくこ
とにより、吸収線から所定のオフセットだけずれた周波
数に安定化することができる。またプリセットするデ―
タ値を掃引することにより、光周波数シンセサイザとし
て動作させることもできる。またオフセット周波数発生
のための高価なシンセサイザを不要にすることができる
ので、大幅にコストダウンが可能である。なおアップダ
ウンカウンタ２２にプリセット値を与えるタイミングは
変調信号の半周期ごとに限らない。
によれば、図１装置の場合と同様の利点以外に、アップ
ダウンカウンタにあらかじめデ―タをセットしておくこ
とにより、吸収線から所定のオフセットだけずれた周波
数に安定化することができる。またプリセットするデ―
タ値を掃引することにより、光周波数シンセサイザとし
て動作させることもできる。またオフセット周波数発生
のための高価なシンセサイザを不要にすることができる
ので、大幅にコストダウンが可能である。なおアップダ
ウンカウンタ２２にプリセット値を与えるタイミングは
変調信号の半周期ごとに限らない。
【００２０】図６は本発明に係る周波数安定化レ―ザ光
源の第３の実施例で、図５の装置においてオフセット周
波数の盲点を無くしたものを示す構成ブロック図であ
る。クロック発振器１７の出力は変調振幅調整回路３２
に入力し、変調振幅調整回路３２の出力が電流制御回路
１５および加算器１６に入力する。図５の装置ではプリ
セット回路２６による周波数オフセットでＬＤ２の周波
数ｆがｆｂ またはｆｃ と等しくなると、光検出器２
１で検出するビ―ト周波数ｆ−ｆｂ またはｆｃ −ｆ
が０となるのでアップダウンカウンタ２２で計数でき
ず、オフセットを制御することができなくなるが、本装
置ではこれを防ぐために、このときのプリセット値を検
出して変調振幅調整回路３２が発振器１７の出力振幅を
変化させる。図７および図８はこのときのレ―ザ発振周
波数の変調深さがｆｂ ，ｆｃ （実線）からそれぞれ
ｆｂ１，ｆｃ１（点線）へ変化する様子をそれぞれ時間
軸および周波数軸を用いて示している。その結果ビ―ト
周波数ｆ−ｆｂ１またはｆｃ１−ｆは０とならず、アッ
プダウンカウンタ２２で計数できるので、ＬＤ２の周波
数ｆをｆｂ またはｆｃ に制御できる。なお実際には
レ―ザ発振周波数のスペクトルが幅を持っているので、
上記プリセット値近傍の所定範囲において変調深さを変
える必要がある。
源の第３の実施例で、図５の装置においてオフセット周
波数の盲点を無くしたものを示す構成ブロック図であ
る。クロック発振器１７の出力は変調振幅調整回路３２
に入力し、変調振幅調整回路３２の出力が電流制御回路
１５および加算器１６に入力する。図５の装置ではプリ
セット回路２６による周波数オフセットでＬＤ２の周波
数ｆがｆｂ またはｆｃ と等しくなると、光検出器２
１で検出するビ―ト周波数ｆ−ｆｂ またはｆｃ −ｆ
が０となるのでアップダウンカウンタ２２で計数でき
ず、オフセットを制御することができなくなるが、本装
置ではこれを防ぐために、このときのプリセット値を検
出して変調振幅調整回路３２が発振器１７の出力振幅を
変化させる。図７および図８はこのときのレ―ザ発振周
波数の変調深さがｆｂ ，ｆｃ （実線）からそれぞれ
ｆｂ１，ｆｃ１（点線）へ変化する様子をそれぞれ時間
軸および周波数軸を用いて示している。その結果ビ―ト
周波数ｆ−ｆｂ１またはｆｃ１−ｆは０とならず、アッ
プダウンカウンタ２２で計数できるので、ＬＤ２の周波
数ｆをｆｂ またはｆｃ に制御できる。なお実際には
レ―ザ発振周波数のスペクトルが幅を持っているので、
上記プリセット値近傍の所定範囲において変調深さを変
える必要がある。
【００２１】このような構成の周波数安定化レ―ザ光源
によれば、図５装置の場合と同様の利点に加えて、オフ
セットの盲点を無くすことができ、吸収線周波数から連
続的にレ―ザ周波数にオフセットを与えることができ
る。
によれば、図５装置の場合と同様の利点に加えて、オフ
セットの盲点を無くすことができ、吸収線周波数から連
続的にレ―ザ周波数にオフセットを与えることができ
る。
【００２２】図９は本発明に係る周波数安定化レ―ザ光
源の第４の実施例で、レ―ザ光出力を吸収線から所定の
オフセットをもってずれた周波数に制御するものの他の
例を示す構成ブロック図である。図１の場合と同じ部分
は同一の記号を付して説明を省略する。図５の場合と同
様、ラッチ回路２３は省略する。図１と異なる部分は第
２の発振器２７と、発振器２７の出力と光検出器２１の
出力の乗算を行うダブルバランスドミキサ２８とを備
え、光検出器２１の出力ビ―ト周波数がミキサ２８でビ
―トダウンした後アップダウンカウンタ２２で計数する
点にある。その結果、電流制御回路２５により、ＬＤ２
の発振周波数はＬＤ１の発振周波数に対し発振器２７の
発振周波数と等しいオフセットを持つように制御され
る。その動作状態を図１０および図１１に示す。吸収線
に制御されたＬＤ１のスペクトルｆ１ は図１０（Ａ）
に示されている。ＬＤ２の発振周波数は吸収線から発振
器２７の発振周波数ｆ０ だけずれている。このときの
光検出器２１の出力スペクトルは図１１（Ａ）のように
なる。またミキサ２８の出力スペクトルは図１１（Ｂ）
のように図１０（Ａ）のｆａ ，ｆｂ のスペクトルと
ｆｄ ，ｆｃ のスペクトルが重なった状態となる。こ
のようにしてＬＤ２の発振周波数ｆ２ を吸収線中心周
波数ｆ１ からｆ０ だけオフセットを与えて制御する
ことができる。ここでｆ０を掃引すれば、ｆ２ を掃引
することができる。
源の第４の実施例で、レ―ザ光出力を吸収線から所定の
オフセットをもってずれた周波数に制御するものの他の
例を示す構成ブロック図である。図１の場合と同じ部分
は同一の記号を付して説明を省略する。図５の場合と同
様、ラッチ回路２３は省略する。図１と異なる部分は第
２の発振器２７と、発振器２７の出力と光検出器２１の
出力の乗算を行うダブルバランスドミキサ２８とを備
え、光検出器２１の出力ビ―ト周波数がミキサ２８でビ
―トダウンした後アップダウンカウンタ２２で計数する
点にある。その結果、電流制御回路２５により、ＬＤ２
の発振周波数はＬＤ１の発振周波数に対し発振器２７の
発振周波数と等しいオフセットを持つように制御され
る。その動作状態を図１０および図１１に示す。吸収線
に制御されたＬＤ１のスペクトルｆ１ は図１０（Ａ）
に示されている。ＬＤ２の発振周波数は吸収線から発振
器２７の発振周波数ｆ０ だけずれている。このときの
光検出器２１の出力スペクトルは図１１（Ａ）のように
なる。またミキサ２８の出力スペクトルは図１１（Ｂ）
のように図１０（Ａ）のｆａ ，ｆｂ のスペクトルと
ｆｄ ，ｆｃ のスペクトルが重なった状態となる。こ
のようにしてＬＤ２の発振周波数ｆ２ を吸収線中心周
波数ｆ１ からｆ０ だけオフセットを与えて制御する
ことができる。ここでｆ０を掃引すれば、ｆ２ を掃引
することができる。
【００２３】このような構成の周波数安定化レ―ザ光源
によれば、図１の場合と同様の利点以外に、ＬＤ１とＬ
Ｄ２のビ―ト周波数をミキサでミキシングダウンするこ
とにより、吸収線周波数に対して広帯域にオフセット周
波数を加えたものをＬＤ２発振周波数とすることができ
る。また発振器２７から出力するマイクロ波を掃引する
ことにより、ＬＤ２の発振周波数を掃引することができ
る。
によれば、図１の場合と同様の利点以外に、ＬＤ１とＬ
Ｄ２のビ―ト周波数をミキサでミキシングダウンするこ
とにより、吸収線周波数に対して広帯域にオフセット周
波数を加えたものをＬＤ２発振周波数とすることができ
る。また発振器２７から出力するマイクロ波を掃引する
ことにより、ＬＤ２の発振周波数を掃引することができ
る。
【００２４】なお上記の実施例ではｆ２ ＝ｆ１ ＋ｆ
０ に制御しているが、ｆ２ ＝ｆ １ −ｆ０ でも同
様に制御することができる。また図１２に示すように、
上記の実施例において発振器２７の出力をＲＴＤ（Reso
nant Tunneling Diodes ）等の高調波発生回路２９を介
してミキサ２８に加えることにより、高調波ミキシング
をすることもできる。例えばＲＴＤ帯域を２０ＧＨｚと
すると、発振器２７は１ＧＨｚのシンセサイザを使用
し、２０次高調波で、２０ＧＨｚのオフセットロックが
可能となる。その結果、発振器２７に２０ＧＨｚ帯のシ
ンセサイザを用いる必要がなくなり、低コストで広帯域
光周波数シンセサイザを構成することができる。また図
５のプリセット回路を併用することもできる。また図６
の場合と同様に第２の発振器２７の出力周波数に対応し
て変調振幅調整回路３２を動作させることにより、オフ
セット周波数の盲点を無くすことができる。
０ に制御しているが、ｆ２ ＝ｆ １ −ｆ０ でも同
様に制御することができる。また図１２に示すように、
上記の実施例において発振器２７の出力をＲＴＤ（Reso
nant Tunneling Diodes ）等の高調波発生回路２９を介
してミキサ２８に加えることにより、高調波ミキシング
をすることもできる。例えばＲＴＤ帯域を２０ＧＨｚと
すると、発振器２７は１ＧＨｚのシンセサイザを使用
し、２０次高調波で、２０ＧＨｚのオフセットロックが
可能となる。その結果、発振器２７に２０ＧＨｚ帯のシ
ンセサイザを用いる必要がなくなり、低コストで広帯域
光周波数シンセサイザを構成することができる。また図
５のプリセット回路を併用することもできる。また図６
の場合と同様に第２の発振器２７の出力周波数に対応し
て変調振幅調整回路３２を動作させることにより、オフ
セット周波数の盲点を無くすことができる。
【００２５】図１３は本発明に係る周波数安定化レ―ザ
光源の第５の実施例で、ＬＤ１変調時の過度応答特性の
影響をマスク機能を用いて排除したものを示す構成ブロ
ック図である。図１の場合と同じ部分は同一の記号を付
して説明を省略する。図５の場合と同様、ラッチ回路２
３は省略する。図１と異なる部分は発振器１７の変調出
力に対する光検出器１４のセトリング時間（整定時間）
に対応するタイミングで信号を発生するマスクタイミン
グ発生回路３１と、このマスクタイミング発生回路３１
の出力に対応して前記セトリング時間における光検出器
１４の出力をマスクして制御回路１５に出力するマスク
回路３０とを備え、前記マスクタイミング発生回路３１
の出力に対応して前記セトリング時間におけるアップダ
ウンカウンタ２２の計数が停止されるように構成した点
である。
光源の第５の実施例で、ＬＤ１変調時の過度応答特性の
影響をマスク機能を用いて排除したものを示す構成ブロ
ック図である。図１の場合と同じ部分は同一の記号を付
して説明を省略する。図５の場合と同様、ラッチ回路２
３は省略する。図１と異なる部分は発振器１７の変調出
力に対する光検出器１４のセトリング時間（整定時間）
に対応するタイミングで信号を発生するマスクタイミン
グ発生回路３１と、このマスクタイミング発生回路３１
の出力に対応して前記セトリング時間における光検出器
１４の出力をマスクして制御回路１５に出力するマスク
回路３０とを備え、前記マスクタイミング発生回路３１
の出力に対応して前記セトリング時間におけるアップダ
ウンカウンタ２２の計数が停止されるように構成した点
である。
【００２６】次にそのマスク機能の詳細を図１４を用い
て説明する。クロック発振器１７から出力される４ステ
ップ変調信号イによりＬＤ１が変調されると、吸収セル
１３の吸収特性ロを介して光検出器１４からは信号ハ
（点線）が出力される。ＬＤ１のｄｆ／ｄＩ特性（電流
変化に対する周波数変化特性）の周波数応答帯域が狭い
ため、信号ハの波形は理想波形ニ（実線）に対し遅れを
生じる。ｄｆ／ｄＩの周波数特性は経時変化を起こす可
能性があるので、波形の鈍った部分を制御に使用する
と、経時変化により光出力が周波数ドリフトを起こすお
それがある。そこでマスクタイミング発生回路３１にお
いて、クロック発振器１７の出力信号のステップ状変化
に同期しセトリング時間ｔｓ と等しいパルス幅を持つ
マスクタイミング信号ホを発生し、セトリング時間ｔ
ｓ の間だけ、マスク回路３０では光検出器１４の信号
をマスクし、アップダウンカウンタ２２では計数動作を
停止する。その結果、完全に整定した信号のみを用いて
制御を行うので、ｄｆ／ｄＩの周波数特性の経時変化の
影響を排除することがてきる。
て説明する。クロック発振器１７から出力される４ステ
ップ変調信号イによりＬＤ１が変調されると、吸収セル
１３の吸収特性ロを介して光検出器１４からは信号ハ
（点線）が出力される。ＬＤ１のｄｆ／ｄＩ特性（電流
変化に対する周波数変化特性）の周波数応答帯域が狭い
ため、信号ハの波形は理想波形ニ（実線）に対し遅れを
生じる。ｄｆ／ｄＩの周波数特性は経時変化を起こす可
能性があるので、波形の鈍った部分を制御に使用する
と、経時変化により光出力が周波数ドリフトを起こすお
それがある。そこでマスクタイミング発生回路３１にお
いて、クロック発振器１７の出力信号のステップ状変化
に同期しセトリング時間ｔｓ と等しいパルス幅を持つ
マスクタイミング信号ホを発生し、セトリング時間ｔ
ｓ の間だけ、マスク回路３０では光検出器１４の信号
をマスクし、アップダウンカウンタ２２では計数動作を
停止する。その結果、完全に整定した信号のみを用いて
制御を行うので、ｄｆ／ｄＩの周波数特性の経時変化の
影響を排除することがてきる。
【００２７】このような構成の周波数安定化レ―ザ光源
によれば、図１の場合と同様の利点以外に、ＬＤ１変調
時の過度応答特性をマスク機能により排除することによ
り、ＬＤ１のｄｆ／ｄＩ特性ドリフトの影響を抑えら
れ、周波数安定度が上がるという利点がある。
によれば、図１の場合と同様の利点以外に、ＬＤ１変調
時の過度応答特性をマスク機能により排除することによ
り、ＬＤ１のｄｆ／ｄＩ特性ドリフトの影響を抑えら
れ、周波数安定度が上がるという利点がある。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、発振
周波数が高安定に制御された無変調出力型の周波数安定
化レ―ザ光源を簡単な構成で実現することができる。
周波数が高安定に制御された無変調出力型の周波数安定
化レ―ザ光源を簡単な構成で実現することができる。
【図１】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第１の
実施例を示す構成ブロック図である。
実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】図１装置の動作を時間軸において示す説明図で
ある。
ある。
【図３】図１装置の動作を周波数軸において示す説明図
である。
である。
【図４】図１装置の動作を周波数軸において示す他の説
明図である。
明図である。
【図５】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第２の
実施例を示す構成ブロック図である。
実施例を示す構成ブロック図である。
【図６】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第３の
実施例を示す構成ブロック図である。
実施例を示す構成ブロック図である。
【図７】図６装置の動作を時間軸において示す説明図で
ある。
ある。
【図８】図６装置の動作を周波数軸において示す説明図
である。
である。
【図９】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第４の
実施例を示す構成ブロック図である。
実施例を示す構成ブロック図である。
【図１０】図９装置の動作を示す説明図である。
【図１１】図９装置の動作を示す他の説明図である。
【図１２】図９装置の一変形例を示す要部構成ブロック
図である。
図である。
【図１３】本発明に係る周波数安定化レ―ザ光源の第５
の実施例を示す構成ブロック図である。
の実施例を示す構成ブロック図である。
【図１４】図１３装置の動作を示す説明図である。
【図１５】周波数安定化レ―ザ光源の従来例を示す構成
ブロック図である。
ブロック図である。
１１ 第１の半導体レ―ザ １３ 吸収セル １４ 第１の光検出器 １５ 第１の制御回路 １７ 第１の発振器 １８ 第２の半導体レ―ザ ２０ 光学手段 ２１ 第２の光検出器 ２２ アップダウンカウンタ ２５ 第２の制御回路 ２６ プリセット回路 ２７ 第２の発振器 ２８ 乗算器 ３０ マスク回路 ３１ マスクタイミング発生回路 ３２ 変調振幅調整回路 ｆ０ オフセット ｔｓ セトリング時間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−291478（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−102978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−62389（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−250680（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−250681（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−111485（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/18 H01S 3/133 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】第１の半導体レ―ザと、この第１の半導体
レ―ザの出力光を入力して特定の周波数で吸収線を持つ
標準物質を封入した吸収セルと、この吸収セルを透過し
た光を検出する第１の光検出器と、前記第１の半導体レ
―ザの発振周波数が前記吸収線の幅の内側及び外側にそ
れぞれ周波数シフトするようにその振幅値が正極側，負
極側で少なくとも２回づつ変化する信号を出力しこの信
号で前記第１の半導体レ―ザの発振周波数を変調する第
１の発振器と、この第１の発振器の出力信号を参照信号
として前記第１の光検出器の出力を同期検波して前記吸
収線の中心で零となる信号を得るとともにこの信号を利
用して前記第１の半導体レ―ザの中心周波数を前記吸収
線の中心に制御する第１の制御回路と、第２の半導体レ
―ザと、前記第１の半導体レ―ザの出力光と前記第２の
半導体レ―ザの出力光を合波する光学手段と、この光学
手段の出力光を検出する第２の光検出器と、前記第１の
発振器の出力と同期してアップダウンが制御され前記第
２の光検出器から出力されるビ―ト周波数を計数するア
ップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタの出
力に基づいて前記第２の半導体レ―ザの発振周波数を前
記吸収線の中心周波数と等しくなるように制御する第２
の制御回路とを備え、第２の半導体レ―ザから無変調光
を出力するように構成したことを特徴とする周波数安定
化レ―ザ光源。 - 【請求項２】前記アップダウンカウンタにプリセット値
を与えるプリセット回路を備え、第２の制御回路により
前記第２の半導体レ―ザの発振周波数が前記吸収線の中
心周波数に対し前記プリセット値に対応するオフセット
を持つように制御される請求項１記載の周波数安定化レ
―ザ光源。 - 【請求項３】第２の発振器と、この第２の発振器の出力
と前記第２の光検出器の出力の乗算を行う乗算器とを備
え、前記アップダウンカウンタが前記乗算器出力を計数
し、前記第２の制御回路により前記第２の半導体レ―ザ
の発振周波数が前記吸収線の中心周波数に対し前記第２
の発振器の発振周波数に対応するオフセットを持つよう
に制御される請求項１記載の周波数安定化レ―ザ光源。 - 【請求項４】前記第２の光検出器から出力されるビ―ト
周波数が０となるとき前記第１の発振器の振幅を変える
変調振幅調整回路を備えた請求項２または３記載の周波
数安定化レ―ザ光源。 - 【請求項５】前記第１の発振器の出力に対する前記第１
の光検出器のセトリング時間に対応するタイミングで信
号を発生するマスクタイミング発生回路と、このマスク
タイミング発生回路の出力に対応して前記セトリング時
間における前記第１の光検出器の出力をマスクして前記
第１の制御回路に出力するマスク回路とを備え、前記マ
スクタイミング発生回路の出力に対応して前記セトリン
グ時間におけるアップダウンカウンタの計数が停止され
る請求項１記載の周波数安定化レ―ザ光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206861A JP3018615B2 (ja) | 1990-08-22 | 1991-08-19 | 周波数安定化レ―ザ光源 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22074390 | 1990-08-22 | ||
| JP2-220743 | 1990-08-22 | ||
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