JP3363991B2 - 周波数標準レーザー装置 - Google Patents
周波数標準レーザー装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数標準レーザー装
置に関する。さらに詳しくは、本発明は、コーレント光
通信等における光周波数検出装置等、レーザー光や非常
にスペクトル幅の狭い光の周波数を同定する装置に関す
る。
置に関する。さらに詳しくは、本発明は、コーレント光
通信等における光周波数検出装置等、レーザー光や非常
にスペクトル幅の狭い光の周波数を同定する装置に関す
る。
【０００２】また、本発明は、原子レーザー法ウラン濃
縮等のレーザー同位体分離、核燃料再処理などにおける
元素分離、大気環境計測、分光等のレーザー計測等に使
用されるレーザー装置の改良に関する。さらに詳説する
と、本発明は、周波数同調可能な周波数安定化レーザー
光を発生させることのできる周波数標準レーザー装置に
関する。
縮等のレーザー同位体分離、核燃料再処理などにおける
元素分離、大気環境計測、分光等のレーザー計測等に使
用されるレーザー装置の改良に関する。さらに詳説する
と、本発明は、周波数同調可能な周波数安定化レーザー
光を発生させることのできる周波数標準レーザー装置に
関する。
【０００３】
【従来の技術】一般に、コヒーレント光通信において
は、非常にスペクトル幅の狭いレーザー光に信号を乗
せ、情報の伝達を行なうことが行われている。このよう
な光通信を行なう場合に、多くの周波数の光を一度に伝
達するため、受信側において各光の周波数を正確に検知
する必要がある。このため、従来、波長計を用いること
より、正確な周波数を検知するようにしていた。
は、非常にスペクトル幅の狭いレーザー光に信号を乗
せ、情報の伝達を行なうことが行われている。このよう
な光通信を行なう場合に、多くの周波数の光を一度に伝
達するため、受信側において各光の周波数を正確に検知
する必要がある。このため、従来、波長計を用いること
より、正確な周波数を検知するようにしていた。
【０００４】一方、レーザー同位体分離、元素分離、レ
ーザー計測等においては、対象とする原子の共鳴周波数
に正確に周波数同調されたレーザー光が必要とされる。
さらに、このレーザー光はなるべく多くの原子に共鳴さ
せるようにする必要があるため、周波数同調範囲は広い
方が望ましい。前述したような二つの要求を満足するレ
ーザー光を発生させるためには、従来、色素レーザーや
波長可変固体レーザーを用い、エタロン（共振器）や回
折格子等により周波数同調を行い、かつ波長計によって
周波数の同定を行っていた。
ーザー計測等においては、対象とする原子の共鳴周波数
に正確に周波数同調されたレーザー光が必要とされる。
さらに、このレーザー光はなるべく多くの原子に共鳴さ
せるようにする必要があるため、周波数同調範囲は広い
方が望ましい。前述したような二つの要求を満足するレ
ーザー光を発生させるためには、従来、色素レーザーや
波長可変固体レーザーを用い、エタロン（共振器）や回
折格子等により周波数同調を行い、かつ波長計によって
周波数の同定を行っていた。
【０００５】また、対象とする原子の吸収スペクトル
は、非常に狭い周波数領域において複雑な形状を有する
場合が多い。このような光吸収スペクトルにレーザー光
の周波数を効率的に同調させるためには、従来、レーザ
ー光をマルチモード発振させるなどしていた。
は、非常に狭い周波数領域において複雑な形状を有する
場合が多い。このような光吸収スペクトルにレーザー光
の周波数を効率的に同調させるためには、従来、レーザ
ー光をマルチモード発振させるなどしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の光周波数検出装置やレーザー装置においては、数
多くの光学素子を組み込むことが必要となるため、装置
自体複雑でアライメントも大変になるという欠点があっ
た。
従来の光周波数検出装置やレーザー装置においては、数
多くの光学素子を組み込むことが必要となるため、装置
自体複雑でアライメントも大変になるという欠点があっ
た。
【０００７】また、周波数を同定するために使用する従
来の波長計は、大型でかつ非常に高価であるため、装置
全体が大型になって価格が高くなるという欠点があっ
た。
来の波長計は、大型でかつ非常に高価であるため、装置
全体が大型になって価格が高くなるという欠点があっ
た。
【０００８】さらに、上述した従来の装置にあっては、
周波数の精度及び安定度がそれほど高くないという欠点
もあった。
周波数の精度及び安定度がそれほど高くないという欠点
もあった。
【０００９】本発明は、上述した欠点を解消し、周波数
精度及び安定度が高く、しかも小型で低コストの周波数
標準レーザー装置を提供することを目的としている。
精度及び安定度が高く、しかも小型で低コストの周波数
標準レーザー装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明に係る周波数標準レーザー装置
は、レーザー光の周波数を可変して発生できるレーザー
光発生装置と、前記レーザー光発生装置からのレーザー
光を光周波数変調素子に注入し、前記注入されたレーザ
ー光が光周波数変調素子内部にてジグザグに伝搬し、か
つレーザー光の入出射側にファブリーペロー共振器が構
成されるようにし、前記光周波数変調素子に変調波を印
加するようにしたコムジェネレータとを備え、且つ前記
コムジェネレータは、立法体形状の非線形結晶体の相対
する側面に全反射面を形成し、前記非線形結晶体の相対
する角にレーザー光が垂直に入射するように一部反射面
及び全反射面を設けてファブリーペロー共振器が形成さ
れるようにし、前記非線形結晶体の前記各側面に直交す
る側面に変調波を印加可能に構成して、多数のサイドバ
ンドが等間隔に発生するようにしたことを特徴とするも
のである。
め、請求項１記載の発明に係る周波数標準レーザー装置
は、レーザー光の周波数を可変して発生できるレーザー
光発生装置と、前記レーザー光発生装置からのレーザー
光を光周波数変調素子に注入し、前記注入されたレーザ
ー光が光周波数変調素子内部にてジグザグに伝搬し、か
つレーザー光の入出射側にファブリーペロー共振器が構
成されるようにし、前記光周波数変調素子に変調波を印
加するようにしたコムジェネレータとを備え、且つ前記
コムジェネレータは、立法体形状の非線形結晶体の相対
する側面に全反射面を形成し、前記非線形結晶体の相対
する角にレーザー光が垂直に入射するように一部反射面
及び全反射面を設けてファブリーペロー共振器が形成さ
れるようにし、前記非線形結晶体の前記各側面に直交す
る側面に変調波を印加可能に構成して、多数のサイドバ
ンドが等間隔に発生するようにしたことを特徴とするも
のである。
【００１１】
【００１２】請求項２記載の発明に係るコムジェネレー
タは、一つのモードを出力光として出力できることを特
徴とするものである。
タは、一つのモードを出力光として出力できることを特
徴とするものである。
【００１３】請求項３記載の発明に係るコムジェネレー
タは、複数のモードを出力光として出力できるようにし
たことを特徴とするものである。
タは、複数のモードを出力光として出力できるようにし
たことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】請求項１記載の発明では、コムジェネレータ
は、前記光周波数変調素子にコーティングを施して注入
されたレーザー光がジグザグに伝搬するようにし、しか
もレーザー光の入出射側にファブリーペロー共振器が構
成されるようにしている。コムジェネレータで発生する
レーザー光のサイドバンドの間隔は、ファブリペロー共
振器の共振長と変調周波数により決定されるため、共振
長と変調周波数を安定に保ち、そのモードの一つを原子
の吸収スペクトル等の周波数基準に同調させることによ
り、各モードの周波数を絶対周波数に安定化することが
できる。また、サイドバンドの間隔は、共振器長さが長
くなるほど狭くなる。そこで、電気光学効果素子等の光
周波数変調素子の内部にレーザー光をジグザグに進行さ
せることによって狭い空間において共振器長さを長く
し、サイドバンドの間隔を狭くする。これにより、周波
数の検出及び周波数同調の精度を向上させることができ
る。また、この時、結晶内の光路長さが長いため、変調
がかかりやすくなり、変調効率を上げることができる。
は、前記光周波数変調素子にコーティングを施して注入
されたレーザー光がジグザグに伝搬するようにし、しか
もレーザー光の入出射側にファブリーペロー共振器が構
成されるようにしている。コムジェネレータで発生する
レーザー光のサイドバンドの間隔は、ファブリペロー共
振器の共振長と変調周波数により決定されるため、共振
長と変調周波数を安定に保ち、そのモードの一つを原子
の吸収スペクトル等の周波数基準に同調させることによ
り、各モードの周波数を絶対周波数に安定化することが
できる。また、サイドバンドの間隔は、共振器長さが長
くなるほど狭くなる。そこで、電気光学効果素子等の光
周波数変調素子の内部にレーザー光をジグザグに進行さ
せることによって狭い空間において共振器長さを長く
し、サイドバンドの間隔を狭くする。これにより、周波
数の検出及び周波数同調の精度を向上させることができ
る。また、この時、結晶内の光路長さが長いため、変調
がかかりやすくなり、変調効率を上げることができる。
【００１５】請求項２及び３記載の発明では、一つのモ
ードを出力光あるいは複数のモードを出力光として出力
することができる。
ードを出力光あるいは複数のモードを出力光として出力
することができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明について図示の実施例に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１７】まず、コムジェネレータの構造について図
１を用いて説明し、ついで図２で同ゴムジェネレータを
使用した周波数の安定した周波数標準レーザー装置につ
いて説明することにする。
１を用いて説明し、ついで図２で同ゴムジェネレータを
使用した周波数の安定した周波数標準レーザー装置につ
いて説明することにする。
【００１８】図１に、本発明の周波数標準レーザー装置
の実施例で用いるコムジェネレータの構成例を示す。こ
のコムジェネレータは、ジグザグ光伝搬型のコムジェネ
レータであって、ジグザグコムジェネレータと呼ぶこと
にする。
の実施例で用いるコムジェネレータの構成例を示す。こ
のコムジェネレータは、ジグザグ光伝搬型のコムジェネ
レータであって、ジグザグコムジェネレータと呼ぶこと
にする。
【００１９】図１において、コムジェネレータ１は薄板
形状の非線形結晶体２を用いて次のように構成されてい
る。前記非線形結晶体２の長軸に沿った相対する狭い側
面３，４には、光反射材５，５がコーティングされるこ
とより、全反射面６，７が形成されている。また、前記
非線形結晶体２の長軸に沿った前記側面３，４に直交す
る相対する広い側面には電極８，９が設けられており、
それら電極８，９には高周波電源１０から変調信号が印
加されるようになっている。また、前記非線形結晶体２
の相対する対角の角は切り欠かれて切欠面１１，１２が
形成されており、切欠面１１には所定の反射材がコーテ
ィングされて一部反射面１３が形成されており、切欠面
１２には所定の反射材５がコーティングされて全反射面
１４が形成されている。これら一部反射面１３、全反射
面１４により、ファブリーペローエタロン（ファブリー
ペロー共振器）が形成されている。そして、前記一部反
射面１３及び全反射面１４は、レーザー光が垂直に入射
するように構成されている。この一部反射面１３には、
レーザー光１５が導かれるようになっている。
形状の非線形結晶体２を用いて次のように構成されてい
る。前記非線形結晶体２の長軸に沿った相対する狭い側
面３，４には、光反射材５，５がコーティングされるこ
とより、全反射面６，７が形成されている。また、前記
非線形結晶体２の長軸に沿った前記側面３，４に直交す
る相対する広い側面には電極８，９が設けられており、
それら電極８，９には高周波電源１０から変調信号が印
加されるようになっている。また、前記非線形結晶体２
の相対する対角の角は切り欠かれて切欠面１１，１２が
形成されており、切欠面１１には所定の反射材がコーテ
ィングされて一部反射面１３が形成されており、切欠面
１２には所定の反射材５がコーティングされて全反射面
１４が形成されている。これら一部反射面１３、全反射
面１４により、ファブリーペローエタロン（ファブリー
ペロー共振器）が形成されている。そして、前記一部反
射面１３及び全反射面１４は、レーザー光が垂直に入射
するように構成されている。この一部反射面１３には、
レーザー光１５が導かれるようになっている。
【００２０】このように構成されたコムジェネレータ１
の動作について説明すると、狭帯域化されたレーザー光
１５は、一部反射面１３に導かれて、この一部反射面１
３より注入される。このようにして一部反射面１３から
注入されたレーザー光は、全反射面６，７で交互に反射
することにより非線形結晶体２内をジグザグに伝搬し、
全反射面１４に達して全反射面１４で反射される。
の動作について説明すると、狭帯域化されたレーザー光
１５は、一部反射面１３に導かれて、この一部反射面１
３より注入される。このようにして一部反射面１３から
注入されたレーザー光は、全反射面６，７で交互に反射
することにより非線形結晶体２内をジグザグに伝搬し、
全反射面１４に達して全反射面１４で反射される。
【００２１】ここで、全反射面１４及び一部反射面１３
においてレーザー光が垂直に入射するように設計してあ
るので、一部反射面１３と全反射面１４との間で上記の
経路を通って光が往復することになり、この結果、共振
器長さの長いファブリーペロー共振器が構成されること
になる。また、図に示すように、レーザー光の伝搬方向
に垂直に設けた電極８，９に高周波電界を印加すること
により、レーザー光は変調を受けてサイドバンドが発生
する。
においてレーザー光が垂直に入射するように設計してあ
るので、一部反射面１３と全反射面１４との間で上記の
経路を通って光が往復することになり、この結果、共振
器長さの長いファブリーペロー共振器が構成されること
になる。また、図に示すように、レーザー光の伝搬方向
に垂直に設けた電極８，９に高周波電界を印加すること
により、レーザー光は変調を受けてサイドバンドが発生
する。
【００２２】そして、ファブリーペロー共振器は高精度
の周波数フィルターの働きをするため、一部反射面１３
より再び取り出されるレーザー光には、櫛状の多くのサ
イドバンドが含まれることになる。さらに、上記コムジ
ェネレータ１の場合には、その構成されたファブリーペ
ロー共振器の共振器長さが長いため、サイドバンドの間
隔を短くすることができる。
の周波数フィルターの働きをするため、一部反射面１３
より再び取り出されるレーザー光には、櫛状の多くのサ
イドバンドが含まれることになる。さらに、上記コムジ
ェネレータ１の場合には、その構成されたファブリーペ
ロー共振器の共振器長さが長いため、サイドバンドの間
隔を短くすることができる。
【００２３】本発明で使用するコムジェネレータ１は、
上述したような特徴を有することになる。
上述したような特徴を有することになる。
【００２４】図２に、前記コムジェネレータを使用した
周波数標準レーザー装置の実施例を示す。なお、この図
においても、図１と同一構成要素には、同一の符号を付
して説明をする。そして、この実施例では、コムジェネ
レータ１の周波数を安定化する装置について主に述べる
が、周波数標準レーザー装置は、基本的には、レーザー
光の周波数を可変して発生できるレーザー光発生装置
と、コムジェネレータ１とから構成すればよい。
周波数標準レーザー装置の実施例を示す。なお、この図
においても、図１と同一構成要素には、同一の符号を付
して説明をする。そして、この実施例では、コムジェネ
レータ１の周波数を安定化する装置について主に述べる
が、周波数標準レーザー装置は、基本的には、レーザー
光の周波数を可変して発生できるレーザー光発生装置
と、コムジェネレータ１とから構成すればよい。
【００２５】この図において、符号１はコムジェネレー
タであり、コムジェネレータ１は高周波電源１０により
変調されるようになっている。このコムジェネレータ１
の入出射側には、ファラデーローテーター２１、偏向ミ
ラー２２が図示水平方向に直線状に配設されており、レ
ーザー光が偏向ミラー２２、ファラデーローテーター２
１を介してコムジェネレータ１に導かれ、またコムジェ
ネレータ１からのレーザー光がファラデーローテーター
２１、偏向ミラー２２に向かって導かれるような光路が
構成されている。偏向ミラー２２は、コムジェネレータ
１に向かうレーザー光に対して４５度に配置されてい
る。また、ファラデーローテーター２１は、入射レーザ
ー光と出射レーザー光の偏向面を９０度回転できるよう
にしてある。
タであり、コムジェネレータ１は高周波電源１０により
変調されるようになっている。このコムジェネレータ１
の入出射側には、ファラデーローテーター２１、偏向ミ
ラー２２が図示水平方向に直線状に配設されており、レ
ーザー光が偏向ミラー２２、ファラデーローテーター２
１を介してコムジェネレータ１に導かれ、またコムジェ
ネレータ１からのレーザー光がファラデーローテーター
２１、偏向ミラー２２に向かって導かれるような光路が
構成されている。偏向ミラー２２は、コムジェネレータ
１に向かうレーザー光に対して４５度に配置されてい
る。また、ファラデーローテーター２１は、入射レーザ
ー光と出射レーザー光の偏向面を９０度回転できるよう
にしてある。
【００２６】偏向ミラー２２の図示上側には、半透過ミ
ラー２３、全反射ミラー２４が図示垂直方向に直線状に
配置されており、レーザー光の光路が形成されている。
前記全反射ミラー２４の図示右側には、アイソレータ２
５、半透過ミラー２６、半導体レーザー２７が図示水平
方向に直線状に配置されており、半導体レーザー２７か
らのレーザー光を導く光路が形成されている。
ラー２３、全反射ミラー２４が図示垂直方向に直線状に
配置されており、レーザー光の光路が形成されている。
前記全反射ミラー２４の図示右側には、アイソレータ２
５、半透過ミラー２６、半導体レーザー２７が図示水平
方向に直線状に配置されており、半導体レーザー２７か
らのレーザー光を導く光路が形成されている。
【００２７】前記半透過ミラー２６の図示下側には、フ
ァブリーペローエタロン２８が配置されており、このフ
ァブリーペローエタロン２８、半透過ミラー２６及び後
述するピエゾ駆動電源３３により光帰還手段を構成し、
この光帰還手段で処理したレーザー光を半導体レーザー
２７に光帰還を行えるようにしてある。
ァブリーペローエタロン２８が配置されており、このフ
ァブリーペローエタロン２８、半透過ミラー２６及び後
述するピエゾ駆動電源３３により光帰還手段を構成し、
この光帰還手段で処理したレーザー光を半導体レーザー
２７に光帰還を行えるようにしてある。
【００２８】半透過ミラー２３の図示右側には周波数基
準２９が配置されており、この周波数基準２９の図示右
側にはディテクター３０が配設されている。このディテ
クター３０は、入射されたレーザー光に応じた電気信号
を形成し、その電気信号をアンプ３１に供給できるよう
になっている。前記アンプ３１の出力は、制御回路３２
に電気的に接続されている。この制御回路３２は、ピエ
ゾ駆動電源３３と、半導体レーザー駆動電源３４とに電
気的に接続されており、前記ピエゾ駆動電源３３及び半
導体レーザー駆動電源３４を駆動制御できるようになっ
ている。ピエゾ駆動電源３３は、ファブリーペローエタ
ロン２８のピエゾ３６に電気的に接続されており、ピエ
ゾ３６を駆動できるようになっている。前記半導体レー
ザー駆動電源３４は、半導体レーザー２７に電気的に接
続されており、半導体レーザー２７を駆動できるように
なっている。なお、半導体レーザー２７は、狭帯域のシ
ングルモードレーザー装置が望ましい。
準２９が配置されており、この周波数基準２９の図示右
側にはディテクター３０が配設されている。このディテ
クター３０は、入射されたレーザー光に応じた電気信号
を形成し、その電気信号をアンプ３１に供給できるよう
になっている。前記アンプ３１の出力は、制御回路３２
に電気的に接続されている。この制御回路３２は、ピエ
ゾ駆動電源３３と、半導体レーザー駆動電源３４とに電
気的に接続されており、前記ピエゾ駆動電源３３及び半
導体レーザー駆動電源３４を駆動制御できるようになっ
ている。ピエゾ駆動電源３３は、ファブリーペローエタ
ロン２８のピエゾ３６に電気的に接続されており、ピエ
ゾ３６を駆動できるようになっている。前記半導体レー
ザー駆動電源３４は、半導体レーザー２７に電気的に接
続されており、半導体レーザー２７を駆動できるように
なっている。なお、半導体レーザー２７は、狭帯域のシ
ングルモードレーザー装置が望ましい。
【００２９】このような実施例の動作を図１、図２及び
図３を参照しながら説明する。なお、図３に、図２の周
波数標準レーザー装置の光路ａ，ｂ，ｃ，ｄにおけるレ
ーザー光の状態を示す。また、図３では、横軸に周波
数、縦軸にレーザー光のレベルをとっている。
図３を参照しながら説明する。なお、図３に、図２の周
波数標準レーザー装置の光路ａ，ｂ，ｃ，ｄにおけるレ
ーザー光の状態を示す。また、図３では、横軸に周波
数、縦軸にレーザー光のレベルをとっている。
【００３０】半導体レーザー２７は、半導体レーザー駆
動電源３４により駆動されてレーザー光を発生する。こ
のレーザー光は、図３のａ軸に示すように、帯域が広い
ものである。このレーザー光の一部は、半透過ミラー２
６により取り出され、ファブリーペローエタロン２８に
注入される。また、ファブリーペローエタロン２８は、
ピエゾ駆動電源３３により適当な間隔に設定されてお
り、その状態でレーザー光を光帰還をおこなうことによ
り、スペクトルをさらに狭帯域化している。このように
半透過ミラー２６を通過したレーザー光は、図３のｂ軸
に示されるように狭帯域化されている。このようにして
狭帯域化されたレーザー光は、アイソレータ２５、全反
射ミラー２４、半透過ミラー２３、偏向ミラー２２及び
ファラデーローテーター２１を介してコムジェネレータ
１に注入される。
動電源３４により駆動されてレーザー光を発生する。こ
のレーザー光は、図３のａ軸に示すように、帯域が広い
ものである。このレーザー光の一部は、半透過ミラー２
６により取り出され、ファブリーペローエタロン２８に
注入される。また、ファブリーペローエタロン２８は、
ピエゾ駆動電源３３により適当な間隔に設定されてお
り、その状態でレーザー光を光帰還をおこなうことによ
り、スペクトルをさらに狭帯域化している。このように
半透過ミラー２６を通過したレーザー光は、図３のｂ軸
に示されるように狭帯域化されている。このようにして
狭帯域化されたレーザー光は、アイソレータ２５、全反
射ミラー２４、半透過ミラー２３、偏向ミラー２２及び
ファラデーローテーター２１を介してコムジェネレータ
１に注入される。
【００３１】このようにして一部反射面１３から注入さ
れたレーザー光は、図１に示すように、全反射面６，７
で交互に反射することにより非線形結晶体２内をジグザ
グに伝搬し、全反射面１４に達して全反射面１４で反射
される。全反射面１４及び一部反射面１３においてレー
ザー光が垂直に入射するので、一部反射面１３と全反射
面１４との間で上記の経路を通って光が往復することに
なる。この結果、共振器長さの長いファブリーペロー共
振器が構成されることになる。また、レーザー光の伝搬
方向に垂直に設けた電極８，９に、高周波電源１０から
高周波電界を印加することにより、レーザー光は変調を
受けてサイドバンドが発生する。
れたレーザー光は、図１に示すように、全反射面６，７
で交互に反射することにより非線形結晶体２内をジグザ
グに伝搬し、全反射面１４に達して全反射面１４で反射
される。全反射面１４及び一部反射面１３においてレー
ザー光が垂直に入射するので、一部反射面１３と全反射
面１４との間で上記の経路を通って光が往復することに
なる。この結果、共振器長さの長いファブリーペロー共
振器が構成されることになる。また、レーザー光の伝搬
方向に垂直に設けた電極８，９に、高周波電源１０から
高周波電界を印加することにより、レーザー光は変調を
受けてサイドバンドが発生する。
【００３２】すなわち、前記コムジェネレータ１はファ
ブリーペロー共振器を構成しており、高精度の周波数フ
ィルターの働きをするため、一部反射面１３より再び取
り出されるレーザー光には、櫛状の多くのサイドバンド
が含まれることになる。また、上記コムジェネレータ１
の場合には、その構成されたファブリーペロー共振器の
共振器長さが長いため、サイドバンドの間隔が短くな
る。したがって、ファラデーローテーター２１を通過し
たレーザー光及び偏向ミラー２２を通過したレーザー光
は、図３のｄ軸に示すように短い間隔で櫛状の多くのサ
イドバンドが含まれるものとなる。
ブリーペロー共振器を構成しており、高精度の周波数フ
ィルターの働きをするため、一部反射面１３より再び取
り出されるレーザー光には、櫛状の多くのサイドバンド
が含まれることになる。また、上記コムジェネレータ１
の場合には、その構成されたファブリーペロー共振器の
共振器長さが長いため、サイドバンドの間隔が短くな
る。したがって、ファラデーローテーター２１を通過し
たレーザー光及び偏向ミラー２２を通過したレーザー光
は、図３のｄ軸に示すように短い間隔で櫛状の多くのサ
イドバンドが含まれるものとなる。
【００３３】一方、半透過ミラー２３により半導体レー
ザー２７で発生させたレーザー光の一部が取り出され
て、周波数基準２９の原子に照射される。このときのレ
ーザー光は、図３のｃ軸に示すように狭帯域のものであ
る。このとき、原子の光吸収波長に同調するように、デ
ィテクター３０は、電気信号を形成する。この電気信号
はアンプ３１で増幅されて制御回路３２に与えられる。
制御回路３２は、上記電気信号を基にピエゾ駆動電源３
３及び半導体レーザー駆動電源３４を駆動制御する。こ
れにより、半導体レーザー２７の温度や半導体レーザー
２７の駆動電流を調整し、半導体レーザー２７から出射
されるレーザー光の中心周波数を安定化させている。
ザー２７で発生させたレーザー光の一部が取り出され
て、周波数基準２９の原子に照射される。このときのレ
ーザー光は、図３のｃ軸に示すように狭帯域のものであ
る。このとき、原子の光吸収波長に同調するように、デ
ィテクター３０は、電気信号を形成する。この電気信号
はアンプ３１で増幅されて制御回路３２に与えられる。
制御回路３２は、上記電気信号を基にピエゾ駆動電源３
３及び半導体レーザー駆動電源３４を駆動制御する。こ
れにより、半導体レーザー２７の温度や半導体レーザー
２７の駆動電流を調整し、半導体レーザー２７から出射
されるレーザー光の中心周波数を安定化させている。
【００３４】また、同時にファブリーペローエタロン２
８に取り付けられているピエゾ３６をピエゾ駆動電源３
３からの駆動信号で調整することにより、ファブリーペ
ローエタロン２８の間隔を調整する。これにより、レー
ザー光の周波数基準の波長におけるスペクトルの狭帯域
化が可能になる。
８に取り付けられているピエゾ３６をピエゾ駆動電源３
３からの駆動信号で調整することにより、ファブリーペ
ローエタロン２８の間隔を調整する。これにより、レー
ザー光の周波数基準の波長におけるスペクトルの狭帯域
化が可能になる。
【００３５】コムジェネレータ１から取り出された光
は、ファラデーローテーター２１を再び通過する。この
とき、ファラデーローテーター２１を最初に通過する前
に比べ偏向面を９０°回転するように設計しておけば、
レーザー光の偏向面は偏向ミラーの偏向面と一致するた
め、レーザー光を効率よく取り出すことができる。
は、ファラデーローテーター２１を再び通過する。この
とき、ファラデーローテーター２１を最初に通過する前
に比べ偏向面を９０°回転するように設計しておけば、
レーザー光の偏向面は偏向ミラーの偏向面と一致するた
め、レーザー光を効率よく取り出すことができる。
【００３６】以上のようにして得られたレーザー光は、
狭帯域化された多数の縦モードを等間隔に有しており、
各縦モードの間隔は、１００〔ＭＨｚ〕以下まで短くす
ることができる。
狭帯域化された多数の縦モードを等間隔に有しており、
各縦モードの間隔は、１００〔ＭＨｚ〕以下まで短くす
ることができる。
【００３７】上記実施例の装置を使用し、かつ当該レー
ザー光を周波数標準として他のレーザー光の周波数を測
定する場合には、周波数標準レーザー光の一つのモード
と測定光とのビート周波数を観測するようにすればよ
い。また、これらの任意の一つのモードもしくは複数の
モードを取り出せば、広帯域に周波数同調可能な周波数
安定化レーザー光となり、レーザー同位体分離や計測等
に用いることもできることになる。
ザー光を周波数標準として他のレーザー光の周波数を測
定する場合には、周波数標準レーザー光の一つのモード
と測定光とのビート周波数を観測するようにすればよ
い。また、これらの任意の一つのモードもしくは複数の
モードを取り出せば、広帯域に周波数同調可能な周波数
安定化レーザー光となり、レーザー同位体分離や計測等
に用いることもできることになる。
【００３８】以上説明したように本実施例によれば、非
線形結晶体２内にレーザー光をジグザグに伝搬させるた
め、コムジェネレータ１内に構成されるファブリーペロ
ー共振器の共振器長さが長くなり、モード間隔を短くす
ることができる。このため、周波数標準としての精度を
向上することができ、レーザー光として同位体分離や計
測に用いる場合は、原子の吸収スペクトルへの周波数同
調精度を向上することができる。さらに、本装置を用い
れば、大型でかつ高価な波長計を使用しないため、装置
全体を小型化でき、コストも低くできる。
線形結晶体２内にレーザー光をジグザグに伝搬させるた
め、コムジェネレータ１内に構成されるファブリーペロ
ー共振器の共振器長さが長くなり、モード間隔を短くす
ることができる。このため、周波数標準としての精度を
向上することができ、レーザー光として同位体分離や計
測に用いる場合は、原子の吸収スペクトルへの周波数同
調精度を向上することができる。さらに、本装置を用い
れば、大型でかつ高価な波長計を使用しないため、装置
全体を小型化でき、コストも低くできる。
【００３９】さらに、各縦モードは、周波数基準２９の
原子により絶対周波数に安定化されているため、周波数
標準としての精度を向上することができる。
原子により絶対周波数に安定化されているため、周波数
標準としての精度を向上することができる。
【００４０】なお、この実施例では、最も周波数制御が
容易なレーザーとして半導体レーザー２７を用いたが、
これに限らず例えば色素レーザーや波長可変固体レーザ
ー等、波長可変性を有するレーザーであれば全て適用可
能である。ただし、この場合、周波数基準となる原子の
吸収スペクトルにレーザー光の周波数を同調するには、
回折格子の角度やファブリーペローエタロン２８の圧力
を調整することにより行なう。
容易なレーザーとして半導体レーザー２７を用いたが、
これに限らず例えば色素レーザーや波長可変固体レーザ
ー等、波長可変性を有するレーザーであれば全て適用可
能である。ただし、この場合、周波数基準となる原子の
吸収スペクトルにレーザー光の周波数を同調するには、
回折格子の角度やファブリーペローエタロン２８の圧力
を調整することにより行なう。
【００４１】
【発明の効果】以上から明らかなように、請求項１記載
の発明の周波数標準レーザー装置によれば、コムジェネ
レータのファブリーペロー共振器を構成する結晶体内に
レーザー光をジグザグに伝搬させているため、コムジェ
ネレータの共振器長さが長くなり、モード間隔を短くす
ることができるため、周波数標準としての精度を向上す
ることができ、レーザー光として同位体分離や計測に用
いる場合には、原子の吸収スペクトルへの周波数同調精
度を向上させることができる。
の発明の周波数標準レーザー装置によれば、コムジェネ
レータのファブリーペロー共振器を構成する結晶体内に
レーザー光をジグザグに伝搬させているため、コムジェ
ネレータの共振器長さが長くなり、モード間隔を短くす
ることができるため、周波数標準としての精度を向上す
ることができ、レーザー光として同位体分離や計測に用
いる場合には、原子の吸収スペクトルへの周波数同調精
度を向上させることができる。
【００４２】また、請求項１記載の発明によれば、大型
でかつ高価な波長計を使用しないため、装置全体を小型
化でき、コストも低くできる。
でかつ高価な波長計を使用しないため、装置全体を小型
化でき、コストも低くできる。
【００４３】また、コムジェネレータのファブリーペロ
ー共振器を構成する結晶体内にレーザー光をジグザグに
伝搬させているため、コムジェネレータの共振器長さが
長くなり、モード間隔を短くすることができ、しかも高
周波電源で周波数変調できるため多くのサイドバンドを
発生させることができる。
ー共振器を構成する結晶体内にレーザー光をジグザグに
伝搬させているため、コムジェネレータの共振器長さが
長くなり、モード間隔を短くすることができ、しかも高
周波電源で周波数変調できるため多くのサイドバンドを
発生させることができる。
【００４４】請求項２記載の発明によれば、一つのモー
ドを発生させることができ、周波数標準としての精度を
向上させることができる。また、目的とする原子の光吸
収スペクトルにレーザー光の周波数を効率的に同調させ
ることができる。
ドを発生させることができ、周波数標準としての精度を
向上させることができる。また、目的とする原子の光吸
収スペクトルにレーザー光の周波数を効率的に同調させ
ることができる。
【００４５】請求項３記載の発明によれば、多数のモー
ドを発生させることができ、光吸収スペクトルにレーザ
ー光の周波数を効率的に同調させることができるように
なる。
ドを発生させることができ、光吸収スペクトルにレーザ
ー光の周波数を効率的に同調させることができるように
なる。
【図１】本発明で用いるコムジェネレータを示す構成図
である。
である。
【図２】同実施例を示す構成図である。
【図３】図２の装置の各部のレーザー光の状態を説明す
るための図である。
るための図である。
１ コムジェネレータ
２ 非線形結晶体
６，７ 全反射面
８，９ 電極
１０ 高周波電源
１３ 一部反射面
１４ 全反射面
２２ 偏向ミラー
２３ 半透過ミラー
２４ 全反射ミラー
２５ アイソレータ
２６ 半透過ミラー
２７ 半導体レーザー
２８ ファブリーペローエタロン
２９ 周波数基準
３０ ディテクター
３２ 制御回路
３３ ピエゾ駆動電源
３４ 半導体レーザー駆動電源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 興梠 元伸
神奈川県横浜市緑区霧ヶ丘３−22−６−
107
(56)参考文献 特開 平２−280392（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−90670（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−267983（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−287287（ＪＰ，Ａ)
電気学会研究会資料 電子回路研究会
ＥＣＴ−93−44〜49 ＥＣＴ−93−44
ｐ．１−９
平成５年度文部省科学研究費 重点領
域研究「超高速・超並列光エレクトロニ
クス」，第３年度研究成果報告／総合講
演論文集，ｐ．29−34
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 3/00 - 3/30
G02F 2/00 - 2/02
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザー光の周波数を可変して発生でき
るレーザー光発生装置と、前記レーザー光発生装置から
のレーザー光を光周波数変調素子に注入し、前記注入さ
れたレーザー光が光周波数変調素子内部にてジグザグに
伝搬し、かつレーザー光の入出射側にファブリーペロー
共振器が構成されるようにし、前記光周波数変調素子に
変調波を印加するようにしたコムジェネレータとを備
え、且つ前記コムジェネレータは、立法体形状の非線形
結晶体の相対する側面に全反射面を形成し、前記非線形
結晶体の相対する角にレーザー光が垂直に入射するよう
に一部反射面及び全反射面を設けてファブリーペロー共
振器が形成されるようにし、前記非線形結晶体の前記各
側面に直交する側面に変調波を印加可能に構成して、多
数のサイドバンドが等間隔に発生するようにしたことを
特徴とする周波数標準レーザー装置。 - 【請求項２】 前記コムジェネレータは、一つのモード
を出力光として出力できることを特徴とする請求項１記
載の周波数標準レーザー装置。 - 【請求項３】 前記コムジェネレータは、複数のモード
を出力光として出力できるようにしたことを特徴とする
請求項１記載の周波数標準レーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6646994A JP3363991B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 周波数標準レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6646994A JP3363991B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 周波数標準レーザー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249815A JPH07249815A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3363991B2 true JP3363991B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=13316684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6646994A Expired - Fee Related JP3363991B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 周波数標準レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3363991B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010153926A (ja) * | 2010-04-02 | 2010-07-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP6646994A patent/JP3363991B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 平成５年度文部省科学研究費 重点領域研究「超高速・超並列光エレクトロニクス」，第３年度研究成果報告／総合講演論文集，ｐ．２９−３４ |
| 電気学会研究会資料 電子回路研究会ＥＣＴ−９３−４４〜４９ ＥＣＴ−９３−４４ ｐ．１−９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07249815A (ja) | 1995-09-26 |
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