JP3537058B2 - 多重光周波数コム発生器 - Google Patents
多重光周波数コム発生器Info
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- JP3537058B2 JP3537058B2 JP30882394A JP30882394A JP3537058B2 JP 3537058 B2 JP3537058 B2 JP 3537058B2 JP 30882394 A JP30882394 A JP 30882394A JP 30882394 A JP30882394 A JP 30882394A JP 3537058 B2 JP3537058 B2 JP 3537058B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数間隔一定の側帯
波をもつレーザ光を発生する光周波数コム発生器に関
し、特に、光位相変調器を用いた多重光周波数コム発生
器に関するものである。
波をもつレーザ光を発生する光周波数コム発生器に関
し、特に、光位相変調器を用いた多重光周波数コム発生
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】２つのレーザ光をヘテロダイン検波させ
てその差周波数を測定あるいは制御する場合、その帯域
は受光素子の帯域で制限され、おおむね数十ＧＨｚ程度
であるので、光周波数コム発生器を用いて広帯域なヘテ
ロダイン検波系を構築するようにしている。光周波数コ
ム発生器は、入射したレーザ光の側帯波を等周波数間隔
毎に数百本発生させるもので、発生される側帯波の周波
数安定度はもとのレーザ光のそれとほぼ同等である。そ
こで、この側帯波と他のレーザ光をヘテレドダイン検波
させれば、数ＴＨｚに亘る広帯域なヘテロダイン検波系
を構築することができる。
てその差周波数を測定あるいは制御する場合、その帯域
は受光素子の帯域で制限され、おおむね数十ＧＨｚ程度
であるので、光周波数コム発生器を用いて広帯域なヘテ
ロダイン検波系を構築するようにしている。光周波数コ
ム発生器は、入射したレーザ光の側帯波を等周波数間隔
毎に数百本発生させるもので、発生される側帯波の周波
数安定度はもとのレーザ光のそれとほぼ同等である。そ
こで、この側帯波と他のレーザ光をヘテレドダイン検波
させれば、数ＴＨｚに亘る広帯域なヘテロダイン検波系
を構築することができる。
【０００３】従来の光周波数コム発生器は、例えば図７
に示すように、２枚の反射鏡３１，３２を対向させて設
置してなる光共振器３３と、マイクロ波の変調信号が注
入されるマイクロ波導波管３４中にニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）などの電気光学結晶基板３５を設置し
てなるバルク型の光位相変調器３６とを備え、上記光共
振器３３内を往復するレーザ光の光路上に上記光位相変
調器３６を設置した構造となっていた。
に示すように、２枚の反射鏡３１，３２を対向させて設
置してなる光共振器３３と、マイクロ波の変調信号が注
入されるマイクロ波導波管３４中にニオブ酸リチウム
（ＬｉＮｂＯ3 ）などの電気光学結晶基板３５を設置し
てなるバルク型の光位相変調器３６とを備え、上記光共
振器３３内を往復するレーザ光の光路上に上記光位相変
調器３６を設置した構造となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の如き構
造の従来の光周波数コム発生器では、次のような問題点
があった。第１に、光共振器３３内を往復するレーザ光
の光路上に光位相変調器３６が設置されているために、
１往復当たり２回の入射損失と２回の出射損失があるの
で上記光共振器３３のフィネスが低下し、側帯波の発生
効率が極めて低い。第２に、光共振器３３を構成する２
枚の反射鏡３１，３２を正確に平行に保持するための保
持具が必要であり、光周波数コム発生器全体が大型化す
る。
造の従来の光周波数コム発生器では、次のような問題点
があった。第１に、光共振器３３内を往復するレーザ光
の光路上に光位相変調器３６が設置されているために、
１往復当たり２回の入射損失と２回の出射損失があるの
で上記光共振器３３のフィネスが低下し、側帯波の発生
効率が極めて低い。第２に、光共振器３３を構成する２
枚の反射鏡３１，３２を正確に平行に保持するための保
持具が必要であり、光周波数コム発生器全体が大型化す
る。
【０００５】そこで、本件出願人は、特願平５−２０３
４４１号として、例えば図１に示すような構成とするこ
とにより、高効率、低コスト、無調整で良好な精度が得
られるようにした光周波数コム発生器を先に提案してい
る。
４４１号として、例えば図１に示すような構成とするこ
とにより、高効率、低コスト、無調整で良好な精度が得
られるようにした光周波数コム発生器を先に提案してい
る。
【０００６】図１は、特願平５−２０３４４１号に係る
光周波数コム発生器１０を用いて構築したヘテロダイン
検波系を示すブロックである。このヘテロダイン検波系
は、ヘテロダイン検波用のレーザ光を出射する第１のレ
ーザ光源１と、被測定用のレーザ光を出射する第２のレ
ーザ光源１と、上記第１のレーザ光源１からのヘテロダ
イン検波用のレーザ光が入射される光周波数コム発生器
１０と、上記光周波数コム発生器１０で発生された光周
波数コムと上記第２のレーザ光源２からの被測定用のレ
ーザ光とを混合する光学系３と、この光学系３により混
合されたレーザ光を受光する光検出器４とからなり、ヘ
テロダイン検波出力として上記光周波数コムと被測定用
のレーザ光の差周波数成分を上記光検出器４から出力す
る。
光周波数コム発生器１０を用いて構築したヘテロダイン
検波系を示すブロックである。このヘテロダイン検波系
は、ヘテロダイン検波用のレーザ光を出射する第１のレ
ーザ光源１と、被測定用のレーザ光を出射する第２のレ
ーザ光源１と、上記第１のレーザ光源１からのヘテロダ
イン検波用のレーザ光が入射される光周波数コム発生器
１０と、上記光周波数コム発生器１０で発生された光周
波数コムと上記第２のレーザ光源２からの被測定用のレ
ーザ光とを混合する光学系３と、この光学系３により混
合されたレーザ光を受光する光検出器４とからなり、ヘ
テロダイン検波出力として上記光周波数コムと被測定用
のレーザ光の差周波数成分を上記光検出器４から出力す
る。
【０００７】上記光周波数コム発生器１０は、発振器１
１からの周波数ｆｍの変調信号に応じて、入射されたレ
ーザ光の位相を変調する導波路型光位相変調器１２を備
える。
１からの周波数ｆｍの変調信号に応じて、入射されたレ
ーザ光の位相を変調する導波路型光位相変調器１２を備
える。
【０００８】上記導波路型光位相変調器１２は、図２に
示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）などの
電気光学結晶基板１３からなる。この電気光学結晶基板
１３には、光軸に沿って導波路１４が形成されていると
ともに、上記光軸に沿って上記導波路１４上と該導波路
１４の両側に電極１５，１６が形成されている。また、
上記電気光学結晶基板１３には、上記光軸に対して垂直
な光入射端と光出射端にクロム，金，アルミニウムある
いは誘電体多層膜などを蒸着することにより、入射端反
射膜１７と出射端反射膜１８が形成されている。
示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）などの
電気光学結晶基板１３からなる。この電気光学結晶基板
１３には、光軸に沿って導波路１４が形成されていると
ともに、上記光軸に沿って上記導波路１４上と該導波路
１４の両側に電極１５，１６が形成されている。また、
上記電気光学結晶基板１３には、上記光軸に対して垂直
な光入射端と光出射端にクロム，金，アルミニウムある
いは誘電体多層膜などを蒸着することにより、入射端反
射膜１７と出射端反射膜１８が形成されている。
【０００９】このような構造の導波路型光位相変調器１
２において、上記入射端反射膜１７と出射端反射膜１８
は、該入射端反射膜１７を介して入射端から導波路１４
に入射されたレーザ光を該導波路１４内部で共振させる
ファブリペロエタロンを構成している。
２において、上記入射端反射膜１７と出射端反射膜１８
は、該入射端反射膜１７を介して入射端から導波路１４
に入射されたレーザ光を該導波路１４内部で共振させる
ファブリペロエタロンを構成している。
【００１０】そして、この導波路型光位相変調器１２で
は、上記発振器１１からの周波数ｆｍの変調信号が上記
電極１５，１６に印加され、上記変調信号の応じた電界
が上記導波路１４に印加されることにより、上記入射端
から上記導波路１４に入射されたレーザ光の位相を上記
変調信号に応じて変調する。しかも、上記導波路型光位
相変調器１２では、変調信号による電界を導波路１４に
集中させて、極めて小さな変調所要電力で効率良くレー
ザ光の位相を変調することができる。
は、上記発振器１１からの周波数ｆｍの変調信号が上記
電極１５，１６に印加され、上記変調信号の応じた電界
が上記導波路１４に印加されることにより、上記入射端
から上記導波路１４に入射されたレーザ光の位相を上記
変調信号に応じて変調する。しかも、上記導波路型光位
相変調器１２では、変調信号による電界を導波路１４に
集中させて、極めて小さな変調所要電力で効率良くレー
ザ光の位相を変調することができる。
【００１１】このような構成の光周波数コム発生器で
は、図３に示すような周波数ｆｓのレーザ光を上記導波
路型光位相変調器１２に入射することにより、図４に示
すように、上記レーザ光の周波数ｆｓを中心に低周波側
と高周波側に上記変調信号の周波数ｆｍ間隔毎に側帯波
ｆｓ±ｎｆｍが発生する。
は、図３に示すような周波数ｆｓのレーザ光を上記導波
路型光位相変調器１２に入射することにより、図４に示
すように、上記レーザ光の周波数ｆｓを中心に低周波側
と高周波側に上記変調信号の周波数ｆｍ間隔毎に側帯波
ｆｓ±ｎｆｍが発生する。
【００１２】そこで、本発明の目的は、このような構成
の光周波数コム発生器において、さらに側帯波の発生幅
を広げることにある。
の光周波数コム発生器において、さらに側帯波の発生幅
を広げることにある。
【００１３】また、本発明の他の目的は、複数の光周波
数コムを結合させることにより、１つの周波数基準を持
つだけで、全ての側帯波に周波数安定度を持たせること
ができる多重光周波数コム発生器を提供することにあ
る。
数コムを結合させることにより、１つの周波数基準を持
つだけで、全ての側帯波に周波数安定度を持たせること
ができる多重光周波数コム発生器を提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る多重光周波数コム発生器は、互いに
波長の異なるレーザ光を出射する複数のレーザ光源と、
周波数ｆｍの変調信号を発生する発振器と、上記複数の
レーザ光源から入射された互いに波長の異なるレーザ光
の位相を上記発振器からの変調信号に応じて変調する光
位相変調器と、上記光位相変調器の光入射端と光出射端
に形成され、入射されたレーザ光を上記光位相変調素子
内部で共振させる入射端反射膜と出射端反射膜と、上記
複数のレーザ光源から出射された波長の異なるレーザ光
を合波して上記入射端反射膜を介して上記光位相変調器
に入射させる光カップラとからなり、上記光位相変調器
において入射された各レーザ光の周波数を中心に低周波
側と高周波側に上記変調信号の周波数ｆｍ間隔毎に光の
側帯波を発生することを特徴とする。
めに、本発明に係る多重光周波数コム発生器は、互いに
波長の異なるレーザ光を出射する複数のレーザ光源と、
周波数ｆｍの変調信号を発生する発振器と、上記複数の
レーザ光源から入射された互いに波長の異なるレーザ光
の位相を上記発振器からの変調信号に応じて変調する光
位相変調器と、上記光位相変調器の光入射端と光出射端
に形成され、入射されたレーザ光を上記光位相変調素子
内部で共振させる入射端反射膜と出射端反射膜と、上記
複数のレーザ光源から出射された波長の異なるレーザ光
を合波して上記入射端反射膜を介して上記光位相変調器
に入射させる光カップラとからなり、上記光位相変調器
において入射された各レーザ光の周波数を中心に低周波
側と高周波側に上記変調信号の周波数ｆｍ間隔毎に光の
側帯波を発生することを特徴とする。
【００１５】また、本発明に係る多重光周波数コム発生
器は、上記光位相変調器が導波路型光位相変調器からな
ることを特徴とする。
器は、上記光位相変調器が導波路型光位相変調器からな
ることを特徴とする。
【００１６】また、本発明に係る多重光周波数コム発生
器は、上記光カップラが光ファイバカップラからなるこ
とを特徴とする。
器は、上記光カップラが光ファイバカップラからなるこ
とを特徴とする。
【００１７】さらに、本発明に係る多重光周波数コム発
生器は、上記光位相変調器から上記出射端反射膜を介し
て出射される光周波数コムについて、２つのレーザ光源
から出射されたレーザ光に対する側帯波のヘデロダイン
成分を検出するヘデロダイン信号検出器を設け、上記ヘ
デロダイン信号検出器により検出されたヘデロダイン信
号を上記２つのレーザ光源の一方に負帰還することを特
徴とする。
生器は、上記光位相変調器から上記出射端反射膜を介し
て出射される光周波数コムについて、２つのレーザ光源
から出射されたレーザ光に対する側帯波のヘデロダイン
成分を検出するヘデロダイン信号検出器を設け、上記ヘ
デロダイン信号検出器により検出されたヘデロダイン信
号を上記２つのレーザ光源の一方に負帰還することを特
徴とする。
【００１８】
【作用】本発明に係る多重光周波数コム発生器では、入
射端反射膜と出射端反射膜が光入射端と光出射端に形成
された光位相変調器自身が光共振器として機能する。上
記光位相変調器は、複数のレーザ光源から光カップラを
介して入射された互いに波長の異なるレーザ光を位相変
調してすることにより、各レーザ光の周波数を中心に低
周波側と高周波側に上記変調信号の周波数ｆｍ間隔毎に
光の側帯波を発生する。また、導波路型光位相変調器
は、変調信号による電界を導波路に集中させることがで
きる。
射端反射膜と出射端反射膜が光入射端と光出射端に形成
された光位相変調器自身が光共振器として機能する。上
記光位相変調器は、複数のレーザ光源から光カップラを
介して入射された互いに波長の異なるレーザ光を位相変
調してすることにより、各レーザ光の周波数を中心に低
周波側と高周波側に上記変調信号の周波数ｆｍ間隔毎に
光の側帯波を発生する。また、導波路型光位相変調器
は、変調信号による電界を導波路に集中させることがで
きる。
【００１９】上記光位相変調器から上記出射端反射膜を
介して出射される光周波数コムについて、２つのレーザ
光源から出射されたレーザ光に対する側帯波のヘデロダ
イン成分を検出して、上記２つのレーザ光源の一方に負
帰還することにより、各をレーザ光の側帯波を結合させ
る。
介して出射される光周波数コムについて、２つのレーザ
光源から出射されたレーザ光に対する側帯波のヘデロダ
イン成分を検出して、上記２つのレーザ光源の一方に負
帰還することにより、各をレーザ光の側帯波を結合させ
る。
【００２０】
【実施例】以下、本発明に係る多重光周波数コム発生器
の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【００２１】本発明に係る多重光周波数コム発生器は、
例えば図５に示すように構成される。
例えば図５に示すように構成される。
【００２２】この図５に示した多重光周波数コム発生器
１００は、上述の図１に示したヘテロダイン検波系を構
築する導波路型光周波数コム発生器(WG-OFCG:Wavegauid
e Type Optical Frequency Comb Generator)に本発明を
適用したものであって、発振器１１１からの周波数ｆｍ
の変調信号に応じて、入射されたレーザ光の位相を変調
する導波路型光位相変調器１１２を備え、４個のレーザ
光源１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄから光カ
ップラ１０２を介して互いに異なる波長λA ，λB ，λ
C ，λD のレーザ光が上記導波路型光位相変調器１１２
に入射されるようになっている。
１００は、上述の図１に示したヘテロダイン検波系を構
築する導波路型光周波数コム発生器(WG-OFCG:Wavegauid
e Type Optical Frequency Comb Generator)に本発明を
適用したものであって、発振器１１１からの周波数ｆｍ
の変調信号に応じて、入射されたレーザ光の位相を変調
する導波路型光位相変調器１１２を備え、４個のレーザ
光源１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄから光カ
ップラ１０２を介して互いに異なる波長λA ，λB ，λ
C ，λD のレーザ光が上記導波路型光位相変調器１１２
に入射されるようになっている。
【００２３】この実施例の多重光周波数コム発生器１０
０において、上記４個のレーザ光源１０１Ａ，１０１
Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄは、それぞれ発振周波数の異な
るレーザダイオードからなり、互いに異なる波長λA＝
１．５０μm ，λB＝１．５２μm ，λC＝１．５４μm
，λD＝１．５６μm のレーザ光を出射するようになっ
ている。
０において、上記４個のレーザ光源１０１Ａ，１０１
Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄは、それぞれ発振周波数の異な
るレーザダイオードからなり、互いに異なる波長λA＝
１．５０μm ，λB＝１．５２μm ，λC＝１．５４μm
，λD＝１．５６μm のレーザ光を出射するようになっ
ている。
【００２４】また、上記光カップラ１０２は、例えば光
ファイバカップラからなり、上記４個のレーザ光源１０
１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄから出射された互
いに異なる波長λA ，λB ，λC ，λD のレーザ光を合
波して、上記導波路型光位相変調器１１２に入射するよ
うになっている。
ファイバカップラからなり、上記４個のレーザ光源１０
１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄから出射された互
いに異なる波長λA ，λB ，λC ，λD のレーザ光を合
波して、上記導波路型光位相変調器１１２に入射するよ
うになっている。
【００２５】さらに、上記発振器１１１は、例えば周波
数ｆｍ＝１３．０１２ＧＨｚで、パワーが２Ｗの変調信
号を上記増幅器１１３を介して上記導波路型光位相変調
器１１２に供給するようになっている。
数ｆｍ＝１３．０１２ＧＨｚで、パワーが２Ｗの変調信
号を上記増幅器１１３を介して上記導波路型光位相変調
器１１２に供給するようになっている。
【００２６】さらに、上記導波路型光位相変調器１１２
は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）などの電気光学
結晶基板からなる。この電気光学結晶基板には、光軸に
沿って導波路が形成されているとともに、上記光軸に沿
って上記導波路上と該導波路の両側に電極が形成されて
いる。また、上記電気光学結晶基板には、上記光軸に対
して垂直な光入射端と光出射端にクロム，金，アルミニ
ウムあるいは誘電体多層膜などを蒸着することにより、
入射端反射膜１１７と出射端反射膜１１８が形成されて
いる。
は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）などの電気光学
結晶基板からなる。この電気光学結晶基板には、光軸に
沿って導波路が形成されているとともに、上記光軸に沿
って上記導波路上と該導波路の両側に電極が形成されて
いる。また、上記電気光学結晶基板には、上記光軸に対
して垂直な光入射端と光出射端にクロム，金，アルミニ
ウムあるいは誘電体多層膜などを蒸着することにより、
入射端反射膜１１７と出射端反射膜１１８が形成されて
いる。
【００２７】このような構造の導波路型光位相変調器１
１２において、上記入射端反射膜１１７と出射端反射膜
１１８は、該入射端反射膜１１７を介して入射端から導
波路に入射された各レーザ光を該導波路内部で共振させ
るファブリペロエタロンを構成している。
１２において、上記入射端反射膜１１７と出射端反射膜
１１８は、該入射端反射膜１１７を介して入射端から導
波路に入射された各レーザ光を該導波路内部で共振させ
るファブリペロエタロンを構成している。
【００２８】そして、この導波路型光位相変調器１１２
では、上記発振器１１１からの周波数ｆｍの変調信号が
上記電極に印加され、上記変調信号の応じた電界が上記
導波路に印加されることにより、上記入射端から上記導
波路に入射された各レーザ光の位相を上記変調信号に応
じて変調する。しかも、上記導波路型光位相変調器１１
２では、変調信号による電界を導波路に集中させて、極
めて小さな変調所要電力で効率良く各レーザ光の位相を
変調することができる。
では、上記発振器１１１からの周波数ｆｍの変調信号が
上記電極に印加され、上記変調信号の応じた電界が上記
導波路に印加されることにより、上記入射端から上記導
波路に入射された各レーザ光の位相を上記変調信号に応
じて変調する。しかも、上記導波路型光位相変調器１１
２では、変調信号による電界を導波路に集中させて、極
めて小さな変調所要電力で効率良く各レーザ光の位相を
変調することができる。
【００２９】このような構成の多重光周波数コム発生器
では、波長がλのレーザ光を上記導波路型光位相変調器
１１２に入射することにより、上記レーザ光の周波数Ｃ
／λ（Ｃは光速）を中心に低周波側と高周波側に上記変
調信号の周波数ｆｍ間隔毎に側帯波Ｃ／λ±ｎｆｍが発
生する。
では、波長がλのレーザ光を上記導波路型光位相変調器
１１２に入射することにより、上記レーザ光の周波数Ｃ
／λ（Ｃは光速）を中心に低周波側と高周波側に上記変
調信号の周波数ｆｍ間隔毎に側帯波Ｃ／λ±ｎｆｍが発
生する。
【００３０】そして、このような構成の多重光周波数コ
ム発生器１００では、そのＦＳＲを１．８６ＧＨｚ、フ
ィネスを１０とした場合に、上記４個のレーザ光源１０
１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄから互いに異なる
波長λA，λB，λC，λDのレーザ光を上記導波路型光位
相変調器１１２に入射して、該導波路型光位相変調器１
１２からの出射光を光スペクトルアナライザ１２０で観
測したところ、上記変調信号を入力しない無変調状態す
なわち側帯波非発生状態では、図６のＡに示すように、
上記波長λA ，λB ，λC ，λD に対応する４つの周波
数Ｃ／λA ，Ｃ／λB ，Ｃ／λC ，Ｃ／λD のレーザ光
であったのに対し、上記変調信号を入力した変調状態す
なわち側帯波発生状態では、図６のＢに示すように、上
記波長λA ，λB ，λC ，λD に対応する４つの周波数
Ｃ／λA ，Ｃ／λB ，Ｃ／λC ，Ｃ／λD を中心周波数
とする側帯波を発生させ、約８０ｎｍの範囲に亘って側
帯波を発生させた光周波数コムを得ることができた。
ム発生器１００では、そのＦＳＲを１．８６ＧＨｚ、フ
ィネスを１０とした場合に、上記４個のレーザ光源１０
１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄから互いに異なる
波長λA，λB，λC，λDのレーザ光を上記導波路型光位
相変調器１１２に入射して、該導波路型光位相変調器１
１２からの出射光を光スペクトルアナライザ１２０で観
測したところ、上記変調信号を入力しない無変調状態す
なわち側帯波非発生状態では、図６のＡに示すように、
上記波長λA ，λB ，λC ，λD に対応する４つの周波
数Ｃ／λA ，Ｃ／λB ，Ｃ／λC ，Ｃ／λD のレーザ光
であったのに対し、上記変調信号を入力した変調状態す
なわち側帯波発生状態では、図６のＢに示すように、上
記波長λA ，λB ，λC ，λD に対応する４つの周波数
Ｃ／λA ，Ｃ／λB ，Ｃ／λC ，Ｃ／λD を中心周波数
とする側帯波を発生させ、約８０ｎｍの範囲に亘って側
帯波を発生させた光周波数コムを得ることができた。
【００３１】ここで、上記図６のＡ及びＢに示した各曲
線は、光ファイバの伝送ロスを示しており、伝送ロスが
最小となる範囲の大部分に側帯波が発生している。
線は、光ファイバの伝送ロスを示しており、伝送ロスが
最小となる範囲の大部分に側帯波が発生している。
【００３２】なお、Ｔｉ−ＬｉＮｂＯ3 導波路面に偏波
保存ファイバを接続したファイバ結合型ＷＧ−ＯＦＣＧ
を作成し、周波数１３．０１４ＧＨｚ、位相変調指数３
πで駆動中の上記ＷＧ−ＯＦＣＧに２台のレーザ光源か
ら発振波長１．５３８μm と１．５６２μm のレーザ光
を光ファイバカップラを介して入射させ、発生した側帯
波の包絡線を光スペクトルアナライザで観測したとこ
ろ、図７に示すように、４０ｎｍ（＝５ＴＨｚ）の広範
囲に亘る光周波数コムを得ることができた。
保存ファイバを接続したファイバ結合型ＷＧ−ＯＦＣＧ
を作成し、周波数１３．０１４ＧＨｚ、位相変調指数３
πで駆動中の上記ＷＧ−ＯＦＣＧに２台のレーザ光源か
ら発振波長１．５３８μm と１．５６２μm のレーザ光
を光ファイバカップラを介して入射させ、発生した側帯
波の包絡線を光スペクトルアナライザで観測したとこ
ろ、図７に示すように、４０ｎｍ（＝５ＴＨｚ）の広範
囲に亘る光周波数コムを得ることができた。
【００３３】また、本発明に係る多重光周波数コム発生
器２００は、例えば図８に示すように構成される。
器２００は、例えば図８に示すように構成される。
【００３４】この図８に示した多重光周波数コム発生器
２００は、上述の図１に示したヘテロダイン検波系を構
築する導波路型光周波数コム発生器(WG-OFCG:Wavegauid
e Type Optical Frequency Comb Generator)に本発明を
適用したものであって、発振器２１１からの周波数ｆｍ
の変調信号に応じて、入射されたレーザ光の位相を変調
する導波路型光位相変調器２１２を備え、２個のレーザ
光源２０１Ａ，２０１Ｂから光カップラ２０２を介して
互いに異なる波長λA ，λB のレーザ光が光カップラ２
０２を介して上記導波路型光位相変調器２１２に入射さ
れるとともに、上記導波路型光位相変調器２１２の出射
光が光検出器２２１により検出されて、その検出出力が
上記レーザ光源２０１Ｂに負帰還されるようになってい
る。上記導波路型光位相変調器２１２には、入射端から
導波路に入射された各レーザ光を該導波路内部で共振さ
せるファブリペロエタロンを構成する入射端反射膜２１
７と出射端反射膜２１８が設けられている。
２００は、上述の図１に示したヘテロダイン検波系を構
築する導波路型光周波数コム発生器(WG-OFCG:Wavegauid
e Type Optical Frequency Comb Generator)に本発明を
適用したものであって、発振器２１１からの周波数ｆｍ
の変調信号に応じて、入射されたレーザ光の位相を変調
する導波路型光位相変調器２１２を備え、２個のレーザ
光源２０１Ａ，２０１Ｂから光カップラ２０２を介して
互いに異なる波長λA ，λB のレーザ光が光カップラ２
０２を介して上記導波路型光位相変調器２１２に入射さ
れるとともに、上記導波路型光位相変調器２１２の出射
光が光検出器２２１により検出されて、その検出出力が
上記レーザ光源２０１Ｂに負帰還されるようになってい
る。上記導波路型光位相変調器２１２には、入射端から
導波路に入射された各レーザ光を該導波路内部で共振さ
せるファブリペロエタロンを構成する入射端反射膜２１
７と出射端反射膜２１８が設けられている。
【００３５】この実施例の多重光周波数コム発生器２０
０において、上記光検出器２２１は、上記２個のレーザ
光源２０１Ａ，２０１Ｂから出射された互いに異なる波
長λA ，λB のレーザ光を上記発振器２１１からの周波
数ｆｍの変調信号に応じて上記導波路型光位相変調器２
１２で位相変調した出射光について、上記波長λA ，λ
B に対応する２つの周波数Ｃ／λA ，Ｃ／λB を中心周
波数とする側帯波を発生させた２つの光周波数コム間の
ヘテロダイン信号を検出して、そのヘテロダイン信号を
上記レーザ光源２０１Ｂに負帰還するようになってい
る。
０において、上記光検出器２２１は、上記２個のレーザ
光源２０１Ａ，２０１Ｂから出射された互いに異なる波
長λA ，λB のレーザ光を上記発振器２１１からの周波
数ｆｍの変調信号に応じて上記導波路型光位相変調器２
１２で位相変調した出射光について、上記波長λA ，λ
B に対応する２つの周波数Ｃ／λA ，Ｃ／λB を中心周
波数とする側帯波を発生させた２つの光周波数コム間の
ヘテロダイン信号を検出して、そのヘテロダイン信号を
上記レーザ光源２０１Ｂに負帰還するようになってい
る。
【００３６】ここで、上記導波路型光位相変調器２１２
の出射光として得られる周波数Ｃ／λA ，Ｃ／λB を中
心周波数とする側帯波を発生させた２つの光周波数コム
のスロープ部を図９に示すようにオーバーラップさせた
場合のヘテロダイン信号は、多数の側帯波ペアのヘテロ
ダイン信号の重ね合わせとなる。そして、側帯波ペアの
双方のパワーが白色ノイズレベル以上の範囲すなわち図
９に示す各領域Ａ，Ｂ，Ｃの信号のみが有効となるが、
領域Ｂでは、ヘテロダイン信号の位相が隣同士でπずれ
ているため、全て打ち消し合う。従って、領域Ａと領域
Ｃのヘテロダイン信号のみが検出されることになる。
の出射光として得られる周波数Ｃ／λA ，Ｃ／λB を中
心周波数とする側帯波を発生させた２つの光周波数コム
のスロープ部を図９に示すようにオーバーラップさせた
場合のヘテロダイン信号は、多数の側帯波ペアのヘテロ
ダイン信号の重ね合わせとなる。そして、側帯波ペアの
双方のパワーが白色ノイズレベル以上の範囲すなわち図
９に示す各領域Ａ，Ｂ，Ｃの信号のみが有効となるが、
領域Ｂでは、ヘテロダイン信号の位相が隣同士でπずれ
ているため、全て打ち消し合う。従って、領域Ａと領域
Ｃのヘテロダイン信号のみが検出されることになる。
【００３７】上記２個のレーザ光源２０１Ａ，２０１Ｂ
から上記導波路型光位相変調器２１２に入射される各レ
ーザ光の周波数差Ｃ／λA −Ｃ／λB を０．４４ＴＨｚ
（＝３．６ｎｍ）としたときの、上記導波路型光位相変
調器２１２の出射光を光スペクトルアナライザ２３１で
観測したところ、上記変調信号を入力しない無変調状態
すなわち側帯波非発生状態では、図１０のＡに示すよう
に、上記波長λA ，λB に対応する２つの周波数Ｃ／λ
A ，Ｃ／λB のレーザ光であったのに対し、上記変調信
号を入力した変調状態すなわち側帯波発生状態では、図
１０のＢに示すように、上記波長λA，λBに対応する２
つの周波数Ｃ／λA ，Ｃ／λB を中心周波数とする側帯
波を発生させることができた。
から上記導波路型光位相変調器２１２に入射される各レ
ーザ光の周波数差Ｃ／λA −Ｃ／λB を０．４４ＴＨｚ
（＝３．６ｎｍ）としたときの、上記導波路型光位相変
調器２１２の出射光を光スペクトルアナライザ２３１で
観測したところ、上記変調信号を入力しない無変調状態
すなわち側帯波非発生状態では、図１０のＡに示すよう
に、上記波長λA ，λB に対応する２つの周波数Ｃ／λ
A ，Ｃ／λB のレーザ光であったのに対し、上記変調信
号を入力した変調状態すなわち側帯波発生状態では、図
１０のＢに示すように、上記波長λA，λBに対応する２
つの周波数Ｃ／λA ，Ｃ／λB を中心周波数とする側帯
波を発生させることができた。
【００３８】そして、それぞれの発振線幅が１ＭＨｚの
各レーザ光源１Ａ，１Ｂからの各レーザ光に対する１つ
の側帯波ペアのヘテロダイン信号の線幅は２ＭＨｚであ
り、上記光検出器２２１では、上記導波路型光位相変調
器２１２の出射光から線幅が２ＭＨｚのヘテロダイン信
号が検出される。なお、上記導波路型光位相変調器２１
２の出射光について、側帯波ペアの差周波数を４０ＭＨ
ｚとしてヘテロダイン信号をＲＦスペクトルアナライザ
２３２で観測したところ、図１１に示すように、重ね合
わせによる劣化を伴うことなく、線幅が２ＭＨｚのヘテ
ロダイン信号が観測された。
各レーザ光源１Ａ，１Ｂからの各レーザ光に対する１つ
の側帯波ペアのヘテロダイン信号の線幅は２ＭＨｚであ
り、上記光検出器２２１では、上記導波路型光位相変調
器２１２の出射光から線幅が２ＭＨｚのヘテロダイン信
号が検出される。なお、上記導波路型光位相変調器２１
２の出射光について、側帯波ペアの差周波数を４０ＭＨ
ｚとしてヘテロダイン信号をＲＦスペクトルアナライザ
２３２で観測したところ、図１１に示すように、重ね合
わせによる劣化を伴うことなく、線幅が２ＭＨｚのヘテ
ロダイン信号が観測された。
【００３９】この実施例の多重光周波数コム発生器で
は、上記光検出器２２１で検出されたヘテロダイン信号
を上記レーザ光源２０１Ｂに負帰還させることにより、
２つの周波数コムは結合される。従って、上記レーザ光
源２０１Ａの発振周波数を安定化することにより、１つ
の周波数基準を持つだけで、全ての側帯波に周波数安定
度を持たせることができる。
は、上記光検出器２２１で検出されたヘテロダイン信号
を上記レーザ光源２０１Ｂに負帰還させることにより、
２つの周波数コムは結合される。従って、上記レーザ光
源２０１Ａの発振周波数を安定化することにより、１つ
の周波数基準を持つだけで、全ての側帯波に周波数安定
度を持たせることができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明に係る多重光周波数コム発生器
は、入射端反射膜と出射端反射膜が光入射端と光出射端
に形成された光位相変調器自身が光共振器として機能す
る。上記光位相変調器は、複数のレーザ光源から光カッ
プラを介して入射された互いに波長の異なるレーザ光を
位相変調してすることにより、各レーザ光の周波数を中
心に低周波側と高周波側に上記変調信号の周波数ｆｍ間
隔毎に光の側帯波を発生するので、広範囲に亘る光周波
数コムを得ることができる。また、導波路型光位相変調
器は、変調信号による電界を導波路に集中させて、極め
て小さな変調所要電力で効率良く各レーザ光の位相を変
調することができる。
は、入射端反射膜と出射端反射膜が光入射端と光出射端
に形成された光位相変調器自身が光共振器として機能す
る。上記光位相変調器は、複数のレーザ光源から光カッ
プラを介して入射された互いに波長の異なるレーザ光を
位相変調してすることにより、各レーザ光の周波数を中
心に低周波側と高周波側に上記変調信号の周波数ｆｍ間
隔毎に光の側帯波を発生するので、広範囲に亘る光周波
数コムを得ることができる。また、導波路型光位相変調
器は、変調信号による電界を導波路に集中させて、極め
て小さな変調所要電力で効率良く各レーザ光の位相を変
調することができる。
【００４１】さらに、本発明に係る多重光周波数コム発
生器は、上記光位相変調器から上記出射端反射膜を介し
て出射される光周波数コムについて、２つのレーザ光源
から出射されたレーザ光に対する側帯波のヘデロダイン
成分を検出して、上記２つのレーザ光源の一方に負帰還
することにより、２つの周波数コムを結合させることが
できる。従って、一方のレーザ光源の発振周波数を安定
化することにより、１つの周波数基準を持つだけで、全
ての側帯波に周波数安定度を持たせることができる。
生器は、上記光位相変調器から上記出射端反射膜を介し
て出射される光周波数コムについて、２つのレーザ光源
から出射されたレーザ光に対する側帯波のヘデロダイン
成分を検出して、上記２つのレーザ光源の一方に負帰還
することにより、２つの周波数コムを結合させることが
できる。従って、一方のレーザ光源の発振周波数を安定
化することにより、１つの周波数基準を持つだけで、全
ての側帯波に周波数安定度を持たせることができる。
【図１】本発明に係る多重光周波数コム発生器が適用さ
れるヘテロダイン検波系を示すブロック図である。
れるヘテロダイン検波系を示すブロック図である。
【図２】先に提案した光周波数コム発生器の構成を模式
的に示す斜視図である。
的に示す斜視図である。
【図３】上記光周波数コム発生器に入射されるレーザ光
のスペクトル図である。
のスペクトル図である。
【図４】上記光周波数コム発生器により発生した光周波
数コムのスペクトル図である。
数コムのスペクトル図である。
【図５】本発明に係る多重光周波数コム発生器の構成を
模式的に示すブロック図である。
模式的に示すブロック図である。
【図６】図５に示した多重光周波数コム発生器が出射し
たレーザ光について、側帯波非発生状態と側帯波発生状
態を光スペクトルアナライザで観測した結果を示す特性
線図である。
たレーザ光について、側帯波非発生状態と側帯波発生状
態を光スペクトルアナライザで観測した結果を示す特性
線図である。
【図７】本発明に係る他の多重光周波数コム発生器が出
射したレーザ光を光スペクトルアナライザで観測した側
帯波の包絡線を示す特性線図である。
射したレーザ光を光スペクトルアナライザで観測した側
帯波の包絡線を示す特性線図である。
【図８】本発明に係る多重光周波数コム発生器の他の構
成を模式的に示すブロック図である。
成を模式的に示すブロック図である。
【図９】図８に示した多重光周波数コム発生器が出射し
たレーザ光の光周波数コムのヘテロダイン信号の検出を
説明するための側帯波の発生状態を模式的に示す図であ
る。
たレーザ光の光周波数コムのヘテロダイン信号の検出を
説明するための側帯波の発生状態を模式的に示す図であ
る。
【図１０】図８に示した多重光周波数コム発生器が出射
したレーザ光について、側帯波非発生状態と側帯波発生
状態を光スペクトルアナライザで観測した結果を示す特
性線図である。
したレーザ光について、側帯波非発生状態と側帯波発生
状態を光スペクトルアナライザで観測した結果を示す特
性線図である。
【図１１】図８に示した多重光周波数コム発生器が出射
したレーザ光のヘテロダイン信号をＲＦスペクトルアナ
ライザで観測した結果を示す特性線図である。
したレーザ光のヘテロダイン信号をＲＦスペクトルアナ
ライザで観測した結果を示す特性線図である。
【図１２】従来の光周波数コム発生器の構成を模式的に
示す斜視図である。
示す斜視図である。
１００，２００ 多重光周波数コム発生器
１０１Ａ〜１０１Ｄ，２０１Ａ，２０１Ｂ レーザ光源
１０２，２０２ 光ファイバカップラ
１１１，２１１ 発振器
１１７，２１７ 入射反射膜
１１８，２２８ 出射反射膜
２２１ 光検出器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｓ 5/068 Ｇ０２Ｂ 6/28 Ｂ
Ｈ０４Ｊ 14/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ
14/02
(72)発明者 斉藤 崇記
神奈川県厚木市林381−１ コーポエメ
ラルド201
(72)発明者 エリック デュラン
神奈川県川崎市高津区末長794−302
(56)参考文献 特開 平４−25826（ＪＰ，Ａ)
興梠元伸、大津元一，光領域の周波数
コム発生器，応用物理，日本，1994年
９月10日，第63巻 第９号，915〜918
大津元一，半導体レーザーの周波数制
御，レーザー研究，日本，1994年 ８
月，第22巻 第８号，610〜616
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 2/02
G02F 1/03
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 互いに波長の異なるレーザ光を出射する
複数のレーザ光源と、 周波数ｆｍの変調信号を発生する発振器と、 上記複数のレーザ光源から入射された互いに波長の異な
るレーザ光の位相を上記発振器からの変調信号に応じて
変調する光位相変調器と、 上記光位相変調器の光入射端と光出射端に形成され、入
射されたレーザ光を上記光位相変調素子内部で共振させ
る入射端反射膜と出射端反射膜と、 上記複数のレーザ光源から出射された波長の異なるレー
ザ光を合波して上記入射端反射膜を介して上記光位相変
調器に入射させる光カップラとからなり、 上記光位相変調器において入射された各レーザ光の周波
数を中心に低周波側と高周波側に上記変調信号の周波数
ｆｍ間隔毎に光の側帯波を発生することを特徴とする多
重光周波数コム発生器。 - 【請求項２】 上記光位相変調器は導波路型光位相変調
器からなることを特徴とする請求項１記載の多重光周波
数コム発生器。 - 【請求項３】 上記光カップラは光ファイバカップラか
らなることを特徴とする請求項１記載の多重光周波数コ
ム発生器。 - 【請求項４】 上記光位相変調器から上記出射端反射膜
を介して出射される光周波数コムについて、２つのレー
ザ光源から出射されたレーザ光に対する側帯波のヘデロ
ダイン成分を検出するヘデロダイン信号検出器を設け、 上記ヘデロダイン信号検出器により検出されたヘデロダ
イン信号を上記２つのレーザ光源の一方に負帰還するこ
とを特徴とする請求項１記載の多重光周波数コム発生
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30882394A JP3537058B2 (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 多重光周波数コム発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30882394A JP3537058B2 (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 多重光周波数コム発生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08166610A JPH08166610A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3537058B2 true JP3537058B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=17985741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30882394A Expired - Fee Related JP3537058B2 (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | 多重光周波数コム発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3537058B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277841A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | Japan Science & Technology Corp | 光共振器 |
| WO2005047965A1 (ja) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Optical Comb Institute, Inc. | 光周波数コム発生器並びに光変調器 |
| JP3976756B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2007-09-19 | 株式会社 光コム | 光周波数コム発生器制御装置 |
| JP4636527B2 (ja) * | 2004-08-05 | 2011-02-23 | 住友大阪セメント株式会社 | 光周波数コム発生装置及びそれを用いた多波長光源 |
| JP4889951B2 (ja) * | 2005-03-02 | 2012-03-07 | 住友大阪セメント株式会社 | 光周波数安定化装置 |
| JP6745395B1 (ja) * | 2019-12-17 | 2020-08-26 | 株式会社Ｘｔｉａ | 光共振器、光変調器、光周波数コム発生器、光発振器、並びにその光共振器及び光変調器の作製方法 |
| US11726254B2 (en) * | 2019-12-17 | 2023-08-15 | Xtia Ltd | Method for producing optical resonator and optical modulator, optical resonator, optical modulator, optical frequency comb generator, and optical oscillator |
-
1994
- 1994-12-13 JP JP30882394A patent/JP3537058B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 大津元一，半導体レーザーの周波数制御，レーザー研究，日本，１９９４年 ８月，第２２巻 第８号，６１０〜６１６ |
| 興梠元伸、大津元一，光領域の周波数コム発生器，応用物理，日本，１９９４年 ９月１０日，第６３巻 第９号，９１５〜９１８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08166610A (ja) | 1996-06-25 |
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