JP3457170B2 - 波長安定化光源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ光を大気
中に出射し、大気中の塵であるエアロゾルにより反射さ
れたレーザ光を受光することによって大気中の被測定分
子の量を同定するレーザレーダ光源として用いられる波
長安定化光源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の波長安定化光源を示す構
成図である。この従来の波長安定化光源は、Ｊ．Ｃ．Ｂ
ａｒｎｅｓ ｅｔ ａｌ．「Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｓｅ
ｅｄｉｎｇ ＩＩ：Ｔｉ：Ａｌ₂ Ｏ₃ Ｅｘｐｅｒｉｍ
ｅｎｔｓ」，ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＵＡ
ＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ．ＶＯＬ．２９，Ｎ
ｏ．１０．ＯＣＴＯＲＢＥＲ １９９３，ｐｐ２６８４
〜２６９２に記載されているレーザレーダ光源に用いら
れているものである。図１０において、１０１は出力用
ミラー、１０２はレーザ媒質、１０３は反射率が９９％
の高反射率ミラーである。これら出力用ミラー１０１、
レーザ媒質１０２、高反射率ミラー１０３によってスタ
ンディング・ウェーブ型共振器が構成されている。１０
４は共振器長制御素子であり、ＰＺＴと称される高分子
複合体圧電材料を応用した電歪素子を使用したものであ
る。１０５はシーディング光を出射するインジェクショ
ン・シーディング装置、１０６は波長確認手段、１０７
は波長制御手段、１０８はパルス出力の励起光源、１０
９は励起光入射用ミラー、１１０は出力光サンプルミラ
ー、１１１はオプティカル・アイソレータ、１１２は波
長選択素子である。

【０００３】次に動作について説明する。励起光源１０
８により励起光入射用ミラー１０９を介してレーザ媒質
１０２を励起する。レーザ媒質１０２の両端面から出力
されたレーザ光の強度を、スタンディング・ウェーブ型
共振器内で増幅し、出力用ミラー１０１からパルスのレ
ーザ光を出力する。また、発振波長を任意の波長に安定
化したシーディング光を、インジェクション・シーディ
ング装置１０５によって、高反射率ミラー１０３からス
タンディング・ウェーブ型共振器内に光軸が一致するよ
うに注入する。このときオプティカル・アイソレータ１
１１は、高反射率ミラー１０３により反射されたシーデ
ィング光がインジェクション・シーディング装置１０５
に戻るのを防止している。

【０００４】スタンディング・ウェーブ型共振器内で立
ち上がる波長は、当該共振器内で立ち上がるはずの複数
の波長の中でシーディング光の波長と最も近い波長に同
調する。また、シーディング光および波長選択素子１１
２により、出力光の波長はシーディング光の波長のみで
出力する。さらに、スタンディング・ウェーブ型共振器
の出力光の発振波長をシーディング光に同調させるた
め、共振器長制御素子１０４により共振器長を制御す
る。共振器長を制御するために、スタンディング・ウェ
ーブ型共振器の出力光の一部を出力光サンプルミラー１
１０によって取り出し、波長確認手段１０６によって出
力光のパルスと次のパルスの時間間隔を測定する。

【０００５】インジェクション・シーディングを行った
場合、シーディング光が種信号となり、この種信号に近
いモードからパルスが立ち上がるため、最も早い時間で
このモードのパルスが出力される。したがって、波長確
認手段１０６によって測定されるパルスと次のパルスの
時間間隔が最も短くなるように、共振器長制御素子１０
４を波長制御手段１０７によって制御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の波長安定化光源
は以上のように構成されているので、高反射率ミラー１
０３を介してスタンディング・ウェーブ型共振器内にシ
ーディング光を注入しなければならず、当該共振器内に
結合するシーディング光の割合が小さいなどの課題があ
った。すなわち、当該共振器内に注入できるシーディン
グ光強度の割合は１％程度であり、効率が非常に悪いな
どの課題があった。また、シーディング光の９９％はイ
ンジェクション・シーディング装置１０５に戻るので、
これを避けるためにアイソレーションの高いオプティカ
ル・アイソレータ１１１を設置する必要がある。このオ
プティカル・アイソレータ１１１は挿入損が大きいた
め、共振器内に注入されるシーディング光の強度はさら
に低くなるなどの課題があった。

【０００７】また、波長確認手段１０６によって、スタ
ンディング・ウェーブ型共振器の出力光のパルスとパル
スの時間間隔を測定しているため、出力光の波長がシー
ディング光と同調しているかどうかを確認できないなど
の課題があった。

【０００８】さらに、共振器長制御素子１０４として電
歪素子を使用しているため、その駆動電圧は数百ボルト
という高電圧を必要とするとともに、応答速度がせいぜ
い数ＫＨｚであり、それ以上の高速の制御が不可能であ
るなどの課題があった。

【０００９】また、スタンディング・ウェーブ型共振器
では、空間的ホールバーニングが発生し、レーザ媒質１
０２から得られるはずのエネルギーを全て取り出すこと
ができないなどの課題があった。

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、シーディング光の共振器内に結合
する割合を増加させることができるとともに、共振器の
出力光の波長がシーディング光に同調しているかどうか
を確認して、共振器長制御を容易に行える波長安定化光
源を得ることを目的とする。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る波長安定
化光源は、リング共振器と、リング共振器内に設けられ
リング共振器外にレーザ光を出力する出力手段と、シー
ディング光を出射するシーディング光出射手段と、シー
ディング光出射手段から出射されたシーディング光をリ
ング共振器内に注入するシーディング光注入手段と、リ
ング共振器内に設けられリング共振器の共振器長を制御
する共振器長制御素子と、リング共振器の共振波長とシ
ーディング光の波長との誤差に基づいた誤差信号を出力
する波長確認手段と、波長確認手段から出力された誤差
信号に基づいた波長制御信号の直流成分を共振器長制御
素子に与えて共振器長制御素子を駆動する波長制御手段
と、リング共振器から出力されたシーディング光を受光
し受光信号を出力する受光器とを備え、波長確認手段
が、共振器長制御素子に波長制御信号の交流信号を与え
てリング共振器内のシーディング光を波長変調している
ときに受光器から出力された受光信号の交流成分を、波
長制御信号の交流信号を参照信号として用いて検出し、
検出結果に基づいた誤差信号を出力するロックインアン
プを有するものである。

【００１４】この発明に係る波長安定化光源は、リング
共振器と、リング共振器内に設けられリング共振器外に
レーザ光を出力する出力手段と、シーディング光を出射
するシーディング光出射手段と、シーディング光出射手
段から出射されたシーディング光をリング共振器内に注
入するシーディング光注入手段と、リング共振器内に設
けられリング共振器の共振器長を制御する共振器長制御
素子と、リング共振器の共振波長とシーディング光の波
長との誤差に基づいた誤差信号を出力する波長確認手段
と、波長確認手段から出力された誤差信号に基づいた波
長制御信号を共振器長制御素子に与えて共振器長制御素
子を駆動する波長制御手段と、任意の波長だけシフトさ
れたシーディング光の一部とリング共振器外に出力され
たレーザ光の一部とを受光し、両方の光の波長差の波長
をもった信号を出力する受光器とを備え、波長確認手段
が、受光器から出力されたビート波長信号を周波数弁別
処理し、処理結果に基づいた誤差信号を出力するもので
ある。

【００１５】この発明に係る波長安定化光源は、波長確
認手段が、２つに分岐されたビート波長信号が別々に入
力する、シーディング光の一部がシフトされた波長に対
して対称な波長を中心波長とする２種類のバンドパスフ
ィルタと、２種類のバンドパスフィルタから出力された
信号を減算し、減算結果に基づいた誤差信号を出力する
減算器とを有するものである。

【００１６】この発明に係る波長安定化光源は、出力手
段が、偏光子と１／２波長板とを有し、１／２波長板の
軸方向を偏光子の透過偏光方向からずらして配置し、１
／２波長板によって回転されたレーザ光のうち、偏光子
の透過偏光方向からずれた成分を、偏光子の一方の面側
から出力するものである。

【００１７】この発明に係る波長安定化光源は、シーデ
ィング光が、偏光子の他方の面側から、偏光子の透過偏
光方向と垂直な偏光状態で注入されるものである。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による波
長安定化光源を示す構成図である。なお、以下の説明に
おいて、上記従来技術において説明した部材と同一の部
材もしくは相当する部材には同一符号を付して説明を省
略または簡略化する。図１において、１０２はレーザ光
を出力する２つの出力端面を有したレーザ媒質であり、
３つの高反射率ミラー（リング共振器ミラー）２０１と
１つの部分反射鏡（リング共振器ミラー）２０２とによ
ってリング共振器を構成している。１０４はリング共振
器内の光路に設けられ当該リング共振器の共振器長を制
御する共振器長制御素子、１０５はシーディング光を出
射するインジェクション・シーディング装置（シーディ
ング光出射手段）である。１０６はリング共振器内にお
けるシーディング光の共振状態を確認するとともに、所
望する共振状態との誤差を求めて誤差信号２０３として
出力する波長確認手段、１０７は誤差信号２０３に基づ
いて共振器長制御素子１０４に波長制御信号２０４を与
えることにより、当該共振器長制御素子１０４を動作さ
せる波長制御手段、１０８はレーザ媒質１０２を励起す
る励起光源、１０９は励起光源１０８の出射光をレーザ
媒質１０２に入射する励起光入射用ミラーである。１１
０は部分反射鏡２０２からリング共振器外に出力された
出力光を波長確認手段１０６に導くための出力光サンプ
ルミラー、１１２はリング共振器内の光路に設けられ所
望の波長を選択する波長選択素子（波長選択手段）であ
る。

【００２３】次に動作について説明する。励起光源１０
８の出力光を励起光入射用ミラー１０９を介してレーザ
媒質１０２に入射し、これを励起する。レーザ媒質１０
２から出力されたレーザ光の強度を、高反射率ミラー２
０１と部分反射鏡２０２で構成されたリング共振器内で
増幅し、部分反射鏡２０２によりレーザ光をリング共振
器外に出力する。また、インジェクション・シーディン
グ装置１０５によりシーディング光を出射し、部分反射
鏡２０２からリング共振器の光路内に注入する。すなわ
ち、部分反射鏡２０２はレーザ光の出力手段と、シーデ
ィング光の注入手段とを兼ねている。部分反射鏡２０２
の反射率は、従来の高反射率ミラー１０３に比べて低い
ために、リング共振器内に注入できるシーディング光の
強度は従来よりも大きくなる。また、部分反射鏡２０２
の法線とシーディング光の光軸がずれているために、シ
ーディング光が直接インジェクション・シーディング装
置１０５に戻ることはない。さらに、リング共振器にシ
ーディング光を注入した場合、リング共振器内で発生す
るレーザ光の方向もシーディング光が周回する方向に一
致し、逆方向にはほとんど出力されないので、インジェ
クション・シーディング装置１０５と部分反射鏡２０２
の間に、従来のような高いアイソレーションを持つオプ
ティカル・アイソレータ１１１を設置する必要がない。

【００２４】部分反射鏡２０２から出力されたレーザ光
の一部は、出力光サンプルミラー１１０で取り出し、そ
の波長を波長確認手段１０６によって確認するととも
に、誤差信号２０３を出力する。波長制御手段１０７で
は誤差信号２０３を受信するとともに、共振器長制御素
子１０４に波長制御信号２０４を出力することにより、
リング共振器から出力されるレーザ光の波長をシーディ
ング光に同調させることができる。このようにリング共
振器を用いることにより、従来、スタンディング・ウェ
ーブ型共振器を用いたときに生じていた空間的ホールバ
ーニングは発生しない。

【００２５】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、リング共振器から出力されるレーザ光の波長を確認
してシーディング光に同調させることができる効果が得
られる。また、部分反射鏡２０２を用いたことにより、
シーディング光が直接インジェクション・シーディング
装置１０５に戻るのを防止でき、リング共振器内に注入
されるシーディング光の強度を従来よりも大きくできる
効果が得られる。また、空間的ホールバーニングの発生
も防止できる効果が得られる。さらに、リング共振器を
用いたことにより、インジェクション・シーディング装
置１０５と部分反射鏡２０２の間に、従来のような高い
アイソレーションを持つオプティカル・アイソレータ１
１１を設置する必要がないので、シーディング光強度の
低下を防止できる効果も得られる。

【００２６】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による波長安定化光源を示す構成図であり、図２に
おいて、２０５は１／２波長板、２０６は偏光子であ
る。すなわち、本発明は、透過偏光とリング共振器内の
偏光が一致する偏光子２０６をリング共振器内の光路上
に設置するとともに、当該光路上に１／２波長板２０５
を設置して構成したものである。その他の構成は、上記
実施の形態１の場合と同様である。なお、以下の説明に
おいて、既に説明した部材と同一の部材若しくは相当す
る部材には、同一符号を付して説明を省略する。

【００２７】次に動作について説明する。１／２波長板
２０５によってレーザ光の偏光方向を回転させることに
より、偏光子２０６からレーザ光を出力する。また、偏
光子２０６からシーディング光をリング共振器内の光路
に注入する。この注入は、レーザ光と偏光を直交させ、
かつ、リング共振器内をレーザ光と同一の光路上で周回
するように注入する。周回の１周目はレーザ光と偏光が
直交しているため、シーディング光はレーザ媒質１０２
内でレーザ光と結合しない。しかし、シーディング光の
一部は、１／２波長板２０５で偏光方向が回転するため
に、偏光子２０６からリング共振器外に出力され、それ
以外のシーディング光はレーザ光と偏光が一致して２周
目以降も周回することができる。

【００２８】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、従来に比べてより多くの割合のシーディング光をリ
ング共振器に結合させることができるとともに、従来の
ような高いアイソレーションをもつオプティカル・アイ
ソレータ１１１を設置する必要がなくなるので、シーデ
ィング光強度の低下を防止できる効果が得られる。

【００２９】実施の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３による波長安定化光源を示す構成図であり、図３に
おいて、１０４ａはリング共振器の光路上に２つ設けら
れた電気光学結晶であり、所定の電圧を加えることによ
り、屈折率を高速で変化させることができるように形成
されたものである。なお、この電気光学結晶１０４ａの
設置数は、２つに限られず、少なくとも１つ以上であれ
ばよい。

【００３０】次に動作について説明する。波長制御手段
１０７によって、電気光学結晶１０４ａに波長制御信号
２０４として電圧を加えると、電気光学結晶１０４ａの
屈折率が変化するため、レーザ光の光路長を変化させる
ことができる。その応答速度は数十ナノ秒と早いため、
従来使用されてきた電歪素子に比べて高速の共振器長制
御が可能となる。ここで、電気光学結晶１０４ａに加え
る電圧値は、電気光学結晶１０４ａの光路に沿った長さ
に反比例するとともに、電気光学結晶１０４ａの厚さに
比例して大きくなることが知られている。したがって、
電圧値を小さくするためには、電気光学結晶１０４ａを
より薄く、より長く形成することが望ましい。しかし、
ビーム径の大きさにより電気光学結晶１０４ａの厚さに
制限があるとともに、電気光学結晶１０４ａの製作可能
な長さにも制限がある。通常、レーザ光の半波長分の光
路長を電圧により変化させるためには、数百ボルトの電
圧が必要である。そこで、本実施の形態３では、電気光
学結晶１０４ａを２つ組み合わせることにより、電圧値
を低減させている。

【００３１】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、電気光学結晶１０４ａを用いたことにより、リング
共振器長を低電圧で高速制御できる効果が得られる。

【００３２】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４による波長安定化光源を示す構成図であり、図４に
おいて、１０４ｂは所定の電圧を加えることにより屈折
率を高速で変化させることができるとともに、入射した
レーザ光が内部で複数回反射してから出射できるように
形成された電気光学結晶である。

【００３３】次に動作について説明する。波長制御手段
１０７によって、電気光学結晶１０４ｂに波長制御信号
２０４として電圧を加えると、電気光学結晶１０４ｂの
屈折率が変化するため、レーザ光の光路長を変化させる
ことができる。その応答速度は数十ナノ秒と早いため、
従来使用されてきた電歪素子に比べて高速の共振器長制
御が可能となる。電気光学結晶１０４ｂに入射したレー
ザ光は、その内部で複数回反射した後に当該電気光学結
晶１０４ｂから出射する。すなわち、長さが有限の電気
光学結晶であっても、レーザ光がその内部で複数回反射
することができるため光路長を長くでき、加える電圧値
を小さくすることができる。また、この電気光学結晶１
０４ｂを２個使用することにより、さらに光路長を長く
することができ、より一層の電圧低減を実現することが
できる。

【００３４】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、電気光学結晶１０４ｂを用いたことにより、リング
共振器長を高速で制御できるほか、レーザ光の光路長を
長くすることができ、より一層の電圧低減を実現するこ
とができる効果が得られる。

【００３５】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５による波長安定化光源を示す構成図であり、図５に
おいて、２０４ａは波長制御信号の直流成分（波長制御
信号）、２０４ｂは波長制御信号の交流成分（波長制御
信号）、２０７はシーディング光、２０８は入射光を光
−電気変換する受光器、２０９はロックインアンプ（波
長確認手段）、２１０はポッケルスセル、２１１はポッ
ケルスセルスイッチ、２１２は偏光子である。

【００３６】次に動作について説明する。リング共振器
内に入射したシーディング光２０７を、波長制御信号の
交流成分２０４ｂにより波長変調するとともに、直流成
分２０４ａによりリング共振器の共振器長を変化させ
る。そして、偏光子２０６によってリング共振器から出
力し、ポッケルスセル２１０に入射する。ポッケルスセ
ル２１０から出射するシーディング光２０７の偏光を、
ポッケルスセルスイッチ２１１によって制御し、偏光子
２１２を介して受光器２０８に入射する。そして、受光
器２０８により光−電気変換された信号をロックインア
ンプ２０９の入力信号とするとともに、波長制御手段１
０７からの波長制御信号の交流成分２０４ｂをロックイ
ンアンプ２０９の参照入力信号とする。ロックインアン
プ２０９の出力信号には、リング共振器の共振特性を１
次微分した誤差信号２０３が得られる。この誤差信号２
０３を波長制御手段１０７に入力し、波長制御信号の直
流成分２０４ａに加えて共振器長制御素子１０４に送信
する。また、励起光のパルスが出射される直前に、共振
器長制御素子１０４に送信する波長制御信号の交流成分
２０４ｂをＯＦＦにすることにより、レーザ光を無変調
光にするとともに、ポッケルスセル２１０から出射され
るレーザ光の偏光が受光器２０８に入射することのない
ように、ポッケルスセルスイッチ２１１から所定信号を
送信し、受光器２０８を保護する。これにより、シーデ
ィング光２０７の波長に同調したレーザ光を得ることが
できる。

【００３７】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、シーディング光２０７の波長に同調したレーザ光を
得ることができる効果が得られる。

【００３８】実施の形態６．図６はこの発明の実施の形
態６による波長安定化光源を示す構成図であり、図６に
おいて、２１３はリング共振器からの出力の一部を分岐
したレーザ光（レーザ光の一部）、２１４は分岐したシ
ーディング光（シーディング光の一部）、２１５は部分
反射鏡、２１６は全反射鏡、２１７は波長シフタであ
る。また、図７はビート波長を用いて周波数弁別特性を
得るための波長確認手段を示した構成図、図８は周波数
弁別特性を得るための２つのバンドパスフィルタの帯域
を示したグラフ図である。図７において、１０６ａは
（ｆ＋ｆ１）を中心波長とするバンドパスフィルタ（波
長確認手段）、１０６ｂは（ｆ−ｆ１）を中心波長とす
るバンドパスフィルタ（波長確認手段）であり、これら
の帯域は図８に示す通りである。また、１０６ｃは減算
器（波長確認手段）である。

【００３９】次に動作について説明する。分岐したレー
ザ光２１３とシーディング光２１４とを全反射鏡２１６
および部分反射鏡２１５によって合波し、受光器２０８
に入射する。また、分岐したシーディング光２１４は、
波長シフタ２１７により中心波長をｆだけシフトさせ
る。そして、レーザ光２１３とシーディング光２１４の
ビート波長を受光器２０８によって観測する。分岐した
シーディング光２１４は、中心波長がｆだけシフトして
いるため、レーザ光２１３とシーディング光２１４の波
長が同調したとき、観測されるビート波長はｆとなる。

【００４０】次に波長確認手段１０６での動作を図７お
よび図６に基づいて説明する。受光器２０８において得
られる信号を２つに分岐し、一方をバンドパスフィルタ
１０６ａに入力するとともに、他方をバンドパスフィル
タ１０６ｂに入力する。さらに、両バンドパスフィルタ
１０６ａ，１０６ｂから出力された信号を減算器１０６
ｃに入力し、例えば、バンドパスフィルタ１０６ａの出
力信号からバンドパスフィルタ１０６ｂの出力信号を減
算する。

【００４１】シーディング光の波長を基準にリング共振
器長を変化させると、受光器２０８により観測されるビ
ート波長は、ｆ近辺を変化する。リング共振器から出力
されるレーザ光の波長がシーディング光の波長よりも高
い場合には、バンドパスフィルタ１０６ａからは信号が
出力されるが、バンドパスフィルタ１０６ｂからは信号
が出力されないために、減算器１０６ｃからは正の誤差
信号２０３が出力される。また逆に、レーザ光の波長が
シーディング光の波長よりも低い場合には、バンドパス
フィルタ１０６ｂからの信号のみが出力されるために、
減算器１０６ｃからは負の誤差信号２０３が出力され
る。これにより、波長弁別特性を得ることができる。

【００４２】減算器１０６ｃの誤差信号２０３が波長制
御手段１０７に入力すると、波長制御手段１０７は所定
の信号処理をして波長制御信号の直流成分２０４ａを出
力し、共振器長制御素子１０４を動作させる。この場
合、共振器長制御素子１０４に加えられる波長制御信号
の直流成分２０４ａとリング共振器の発振波長との関係
は、予め既知となっている。したがって、波長制御信号
の直流成分２０４ａを適宜変化させることにより、リン
グ共振器の共振器長を容易に制御することができる。ま
た、波長確認手段１０６により確認したシーディング光
の波長との誤差をなくし、レーザ光の波長をシーディン
グ光の波長に同調することができる。

【００４３】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、リング共振器から出力されるレーザ光の発振波長を
容易に制御できる効果が得られる。

【００４４】実施の形態７．図９はこの発明の実施の形
態７による波長安定化光源を示す構成図である。本実施
の形態７は、リング共振器を構成する光学部品の一部、
例えば、高反射率ミラー２０１から漏れ出すことにより
分岐したレーザ光２１３と、分岐したシーディング光２
１４とを合波し、受光器２０８に入射させる構成とした
ものである。その他の構成および動作は、上記実施の形
態６の場合とほぼ同様であるので、説明を省略する。

【００４５】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、リング共振器から出力されるレーザ光の発振波長を
容易に制御できる効果が得られる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、リン
グ共振器と、リング共振器内に設けられリング共振器外
にレーザ光を出力する出力手段と、シーディング光を出
射するシーディング光出射手段と、シーディング光出射
手段から出射されたシーディング光をリング共振器内に
注入するシーディング光注入手段と、リング共振器内に
設けられリング共振器の共振器長を制御する共振器長制
御素子と、リング共振器の共振波長とシーディング光の
波長との誤差に基づいた誤差信号を出力する波長確認手
段と、波長確認手段から出力された誤差信号に基づいた
波長制御信号の直流成分を共振器長制御素子に与えて共
振器長制御素子を駆動する波長制御手段と、リング共振
器から出力されたシーディング光を受光し受光信号を出
力する受光器とを備え、波長確認手段が、共振器長制御
素子に波長制御信号の交流信号を与えてリング共振器内
のシーディング光を波長変調しているときに受光器から
出力された受光信号の交流成分を、波長制御信号の交流
信号を参照信号として用いて検出し、検出結果に基づい
た誤差信号を出力するロックインアンプを有するように
構成したので、リング共振器から出射されるレーザ光の
波長をシーディング光の波長に同調することができる効
果がある。のである。

【００４７】この発明によれば、リング共振器と、リン
グ共振器内に設けられリング共振器外にレーザ光を出力
する出力手段と、シーディング光を出射するシーディン
グ光出射手段と、シーディング光出射手段から出射され
たシーディング光をリング共振器内に注入するシーディ
ング光注入手段と、リング共振器内に設けられリング共
振器の共振器長を制御する共振器長制御素子と、リング
共振器の共振波長とシーディング光の波長との誤差に基
づいた誤差信号を出力する波長確認手段と、波長確認手
段から出力された誤差信号に基づいた波長制御信号を共
振器長制御素子に与えて共振器長制御素子を駆動する波
長制御手段と、任意の波長だけシフトされたシーディン
グ光の一部とリング共振器外に出力されたレーザ光の一
部とを受光し、両方の光の波長差の波長をもった信号を
出力する受光器とを備え、波長確認手段が、受光器から
出力されたビート波長信号を周波数弁別処理し、処理結
果に基づいた誤差信号を出力するように構成したので、
リング共振器から出射されるレーザ光の波長をシーディ
ング光の波長に同調することができる効果がある。

【００４８】この発明によれば、波長確認手段が、２つ
に分岐されたビート波長信号が別々に入力する、シーデ
ィング光の一部がシフトされた波長に対して対称な波長
を中心波長とする２種類のバンドパスフィルタと、２種
類のバンドパスフィルタから出力された信号を減算し、
減算結果に基づいた誤差信号を出力する減算器とを有す
るように構成したので、リング共振器から出射されるレ
ーザ光の波長をシーディング光の波長に同調することが
できる効果がある。

【００４９】この発明によれば、出力手段が、偏光子と
１／２波長板とを有し、１／２波長板の軸方向を偏光子
の透過偏光方向からずらして配置し、１／２波長板によ
って回転されたレーザ光のうち、偏光子の透過偏光方向
からずれた成分を、偏光子の一方の面側から出力するよ
うに構成したので、シーディング光がリング共振器内に
結合する比率を向上させる効果がある。

【００５０】この発明によれば、シーディング光が、偏
光子の他方の面側から、偏光子の透過偏光方向と垂直な
偏光状態で注入されるように構成したので、シーディン
グ光がリング共振器内に結合する比率を向上させる効果
がある。

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による波長安定化光
源を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による波長安定化光
源を示す構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態３による波長安定化光
源を示す構成図である。

【図４】 この発明の実施の形態４による波長安定化光
源を示す構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態５による波長安定化光
源を示す構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態６による波長安定化光
源を示す構成図である。

【図７】 ビート波長を用いて周波数弁別特性を得るた
めの波長確認手段を示した構成図である。

【図８】 周波数弁別特性を得るための２つのバンドパ
スフィルタの帯域を示したグラフ図である。

【図９】 この発明の実施の形態７による波長安定化光
源を示す構成図である。

【図１０】 従来の波長安定化光源を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１０２ レーザ媒質、１０４ 共振器長制御素子、１０
４ａ，１０４ｂ 電気光学結晶、１０５ インジェクシ
ョン・シーディング装置（シーディング光出射手段）、
１０６ 波長確認手段、１０６ａ，１０６ｂ バンドパ
スフィルタ（波長確認手段）、１０６ｃ 減算器（波長
確認手段）、１０７ 波長制御手段、１０８ 励起光
源、１０９ 励起光入射用ミラー、１１２ 波長選択素
子（波長選択手段）、２０１ 高反射率ミラー（リング
共振器ミラー）、２０２ 部分反射鏡（リング共振器ミ
ラー）、２０３ 誤差信号、２０４ 波長制御信号、２
０４ａ 波長制御信号の直流成分（波長制御信号）、２
０４ｂ 波長制御信号の交流成分（波長制御信号）、２
０５ １／２波長板、２０６ 偏光子、２０９ ロック
インアンプ（波長確認手段）、２１３ 分岐したレーザ
光（レーザ光の一部）、２１４ 分岐したシーディング
光（シーディング光の一部）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−326516（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−259561（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−121815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−254478（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−234819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−112335（ＪＰ，Ａ) ＣＬＥＯ／ＥＵＲＯＰＥ’94 ＣＴｕ Ｋ49 ｐ．121 ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖ ｏｌ．９ Ｎｏ．10（1997）ｐ．1328− 1330 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング共振器と、前記リング共振器内に
   設けられ前記リング共振器外にレーザ光を出力する出力
   手段と、シーディング光を出射するシーディング光出射
   手段と、前記シーディング光出射手段から出射されたシ
   ーディング光を前記リング共振器内に注入するシーディ
   ング光注入手段と、前記リング共振器内に設けられ前記
   リング共振器の共振器長を制御する共振器長制御素子
   と、前記リング共振器の共振波長とシーディング光の波
   長との誤差に基づいた誤差信号を出力する波長確認手段
   と、前記波長確認手段から出力された誤差信号に基づい
   た波長制御信号の直流成分を前記共振器長制御素子に与
   えて前記共振器長制御素子を駆動する波長制御手段と、
   前記リング共振器から出力されたシーディング光を受光
   し受光信号を出力する受光器とを備え、 前記波長確認手段は、前記共振器長制御素子に波長制御
   信号の交流信号を与えて前記リング共振器内のシーディ
   ング光を波長変調しているときに前記受光器から出力さ
   れた受光信号の交流成分を、波長制御信号の交流信号を
   参照信号として用いて検出し、検出結果に基づいた誤差
   信号を出力するロックインアンプを有することを特徴と
   する波長安定化光源。
2. 【請求項２】 リング共振器と、前記リング共振器内に
   設けられ前記リング共振器外にレーザ光を出力する出力
   手段と、シーディング光を出射するシーディング光出射
   手段と、前記シーディング光出射手段から出射されたシ
   ーディング光を前記リング共振器内に注入するシーディ
   ング光注入手段と、前記リング共振器内に設けられ前記
   リング共振器の共振器長を制御する共振器長制御素子
   と、前記リング共振器の共振波長とシーディング光の波
   長との誤差に基づいた誤差信号を出力する波長確認手段
   と、前記波長確認手段から出力された誤差信号に基づい
   た波長制御信号を前記共振器長制御素子に与えて前記共
   振器長制御素子を駆動する波長制御手段と、任意の波長
   だけシフトされたシーディング光の一部と前記リング共
   振器外に出力されたレーザ光の一部とを受光し、両方の
   光の波長差の波長をもった信号を出力する受光器とを備
   え、 前記波長確認手段は、前記受光器から出力されたビート
   波長信号を周波数弁別処理し、処理結果に基づいた誤差
   信号を出力することを特徴とする波長安定化光源。
3. 【請求項３】 前記波長確認手段は、２つに分岐された
   ビート波長信号が別々に入力する、シーディング光の一
   部がシフトされた波長に対して対称な波長を中心波長と
   する２種類のバンドパスフィルタと、前記２種類のバン
   ドパスフィルタから出力された信号を減算し、減算結果
   に基づいた誤差信号を出力する減算器とを有することを
   特徴とする請求項２記載の波長安定化光源。
4. 【請求項４】 前記出力手段は、偏光子と１／２波長板
   とを有し、前記１／２波長板の軸方向を前記偏光子の透
   過偏光方向からずらして配置し、前記１／２波長板によ
   って回転されたレーザ光のうち、前記偏光子の透過偏光
   方向からずれた成分を、前記偏光子の一方の面側から出
   力することを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   波長安定化光源。
5. 【請求項５】 シーディング光は、前記偏光子の他方の
   面側から、前記偏光子の透過偏光方向と垂直な偏光状態
   で注入されることを特徴とする請求項４記載の波長安定
   化光源。