JP3976756B2 - Optical frequency comb generator controller - Google Patents

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Description

本発明は、光通信、光CT、光周波数標準機など多波長でコヒーレンス性の高い標準光源、又は、各波長間のコヒーレンス性も利用できる光源を必要とする分野に適用される光周波数コム発生器制御装置に関する。   The present invention is an optical frequency comb generator that is applied to a field that requires a multi-wavelength, high-coherence standard light source such as optical communication, optical CT, or optical frequency standard machine, or a light source that can also use coherence between wavelengths. The present invention relates to a controller.

従来より、例えば光周波数を高精度に測定する場合に光周波数コム発生器(Optical Frequency Comb Generator)が使用されている。すなわち、2つのレーザ光をヘテロダイン検波してその差周波数を測定する場合、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、この側帯波と被測定レーザ光をヘテロダイン検波することにより、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。   Conventionally, for example, an optical frequency comb generator is used when measuring an optical frequency with high accuracy. That is, when heterodyne detection is performed on two laser beams and the difference frequency is measured, the band is limited by the band of the light receiving element and is generally about several tens of GHz. Therefore, a wideband heterodyne using an optical frequency comb generator is used. A detection system is constructed. The optical frequency comb generator generates several hundred sidebands of incident laser light at equal frequency intervals, and the frequency stability of the generated sideband is almost the same as that of the original laser light. Therefore, by performing heterodyne detection of the sideband wave and the laser beam to be measured, a wideband heterodyne detection system over several THz can be constructed.

図14は、バルク型光周波数コム発生器400の原理的な構造を示している。   FIG. 14 shows the basic structure of the bulk optical frequency comb generator 400.

このバルク型光周波数コム発生器400は、光位相変調器411と、この光位相変調器411を介して互いに対向するように設置された反射鏡412,413からなる光共振器410が使用されている。   This bulk type optical frequency comb generator 400 uses an optical resonator 410 composed of an optical phase modulator 411 and reflecting mirrors 412 and 413 installed so as to face each other through the optical phase modulator 411. Yes.

この光共振器410において、反射鏡412を介して僅かな透過率で入射された光Linは、反射鏡412,413間で共振し、その一部の光Lout が反射鏡413を通して出射される。光位相変調器411は、電界を印加することによって屈折率が変化する光位相変調のための光学材料からなり、この光共振器410を通過する光に対して、電極416A,416B間に印加される交流電源fmの出力に応じた位相変調をかける。   In this optical resonator 410, the light Lin incident with a slight transmittance through the reflecting mirror 412 resonates between the reflecting mirrors 412 and 413, and a part of the light Lout is emitted through the reflecting mirror 413. The optical phase modulator 411 is made of an optical material for optical phase modulation whose refractive index changes when an electric field is applied, and is applied between the electrodes 416A and 416B with respect to the light passing through the optical resonator 410. Apply phase modulation according to the output of the AC power supply fm.

この光共振器410に入射された光Linは、反射鏡412,413間で共振しており、光位相変調器411により位相変調を受け、反射鏡413を通して、光周波数コム出力光Lout として出射される。   The light Lin incident on the optical resonator 410 resonates between the reflecting mirrors 412 and 413, undergoes phase modulation by the optical phase modulator 411, and is emitted as the optical frequency comb output light Lout through the reflecting mirror 413. The

ここで、バルク型光周波数コム発生器は、例えば図15に示すように、光変調を行うビーム光を通過させる電気光学結晶511にそれぞれ高反射膜512A,512Bにより形成した入射端と出射端を設けることにより光変調器と光共振器を一体化したモノリシック構成とすることができる。しかし、モノリシック構成のバルク型光周波数コム発生器500では、電気光学結晶511の結晶長で変調周波数が決まってしまうので、例えば光源の波長を決めた場合に調整することができない。   Here, for example, as shown in FIG. 15, the bulk type optical frequency comb generator has an incident end and an emission end formed by high reflection films 512A and 512B on an electro-optic crystal 511 that transmits a light beam for optical modulation, respectively. By providing, a monolithic configuration in which the optical modulator and the optical resonator are integrated can be obtained. However, in the bulk-type optical frequency comb generator 500 having a monolithic configuration, the modulation frequency is determined by the crystal length of the electro-optic crystal 511, and thus cannot be adjusted, for example, when the wavelength of the light source is determined.

これに対し、入射端側に高反射膜を有する電気光学結晶からなるバルク型光変調器と、上記バルク型光変調器の出射端側に配置され、電気機械変換素子により移動される高反射膜の形成された可動ミラーとで構成されたセミモノリシック構成の光周波数コム発生器とすることにより、電気光学結晶の結晶長に関係なく、変調周波数を任意に設定することができる。   On the other hand, a bulk-type optical modulator made of an electro-optic crystal having a high-reflection film on the incident end side, and a high-reflection film disposed on the output end side of the bulk-type optical modulator and moved by an electromechanical conversion element The modulation frequency can be arbitrarily set regardless of the crystal length of the electro-optic crystal.

例えば図16に示すように、セミモノリシック構成の光周波数コム発生器600は、光変調を行うビーム光を通過させる電気光学結晶611からなるセミモノリシック光変調器610と、上記セミモノリシック光変調器610の出射端側に配置された可動ミラー630とを備える。   For example, as shown in FIG. 16, an optical frequency comb generator 600 having a semi-monolithic configuration includes a semi-monolithic light modulator 610 composed of an electro-optic crystal 611 that transmits a light beam for optical modulation, and the semi-monolithic optical modulator 610. And a movable mirror 630 disposed on the output end side.

上記セミモノリシック光変調器610は、例えばニオブ酸リチウム(LiNbO)など電圧で光を位相変調できる電気光学結晶611からなり、その入射端面にHRコーティングにより高反射膜612Aが形成されているとともに、出射端面にARコーティングにより無反射膜612Bが形成されている。 The semi-monolithic light modulator 610 is composed of an electro-optic crystal 611 capable of phase-modulating light with a voltage, such as lithium niobate (LiNbO 3 ), for example, and a highly reflective film 612A is formed on its incident end face by HR coating. An antireflective film 612B is formed on the emission end face by AR coating.

また、上記可動ミラー630は、高反射膜631Aが形成されており、この高反射膜631Aと上記セミモノリシック光変調器610の入射端面の高反射膜612Aとで共振器を構成している。そして、この可動ミラー630は、PZT等の電気機械変換素子632により移動されるようになっている。   The movable mirror 630 is formed with a high reflection film 631A, and the high reflection film 631A and the high reflection film 612A on the incident end face of the semimonolithic light modulator 610 constitute a resonator. The movable mirror 630 is moved by an electromechanical transducer 632 such as PZT.

このように入射端側に高反射膜612Aを有する電気光学結晶611からなるセミモノリシック光変調器610と、上記セミモノリシック光変調器610の出射端側に配置され、PZT等の電気機械変換素子632により移動される高反射膜631Aの形成された可動ミラー630とで構成されたセミモノリシック構成の光周波数コム発生器600では、共振器長(FSR)の粗調整を上記電気機械変換素子630に固定された上記可動ミラー630全体を移動させる位置調整することにより行い、上記電気機械変換素子632を駆動して上記可動ミラー630を移動させることにより共振器長(FSR)の微調整を行うことができる。   Thus, the semi-monolithic light modulator 610 composed of the electro-optic crystal 611 having the high reflection film 612A on the incident end side, and the electromechanical conversion element 632 such as PZT, which is disposed on the emission end side of the semi-monolithic light modulator 610. In an optical frequency comb generator 600 having a semi-monolithic configuration composed of a movable mirror 630 formed with a highly reflective film 631A moved by the above, coarse adjustment of the resonator length (FSR) is fixed to the electromechanical transducer 630. It is possible to finely adjust the resonator length (FSR) by moving the movable mirror 630 by driving the electromechanical transducer 632 and moving the movable mirror 630. .

すなわち、この光周波数コム発生器600では、入射端側に高反射膜612Aを有する電気光学結晶611からなるセミモノリシック光変調器610と、上記セミモノリシック光変調器610の出射端側に配置され、電気機械変換素子632により移動される高反射膜631Aの形成された可動ミラー630とで構成されたセミモノリシック構成としたことにより、上記電気光学結晶611の結晶長に関係なく、変調周波数を任意に設定することができる。   That is, in this optical frequency comb generator 600, a semi-monolithic light modulator 610 made of an electro-optic crystal 611 having a highly reflective film 612A on the incident end side, and an emission end side of the semi-monolithic light modulator 610, By adopting a semi-monolithic configuration composed of the movable mirror 630 formed with the highly reflective film 631A moved by the electromechanical transducer 632, the modulation frequency can be arbitrarily set regardless of the crystal length of the electro-optic crystal 611. Can be set.

このような構造の光周波数コム発生器600は、ファイバー入力コリメータ光変換器651及び集光レンズ652から成る入射側光学系650を介して基本波としての光ビームLinが入射される。そして、上記セミモノリシック光変調器610において、光ビームLinの位相を変調することにより、高反射膜からなる出射端を介して光周波数コムLoutを取り出し、集光レンズ661及びファイバー出力コリメータ光変換器662からなる出射側光学系660を介して上記光周波数コムLoutを出射する。   The optical frequency comb generator 600 having such a structure receives a light beam Lin as a fundamental wave via an incident side optical system 650 including a fiber input collimator light converter 651 and a condenser lens 652. In the semi-monolithic light modulator 610, by modulating the phase of the light beam Lin, the optical frequency comb Lout is taken out through the emission end made of a highly reflective film, and the condenser lens 661 and the fiber output collimator light converter are extracted. The optical frequency comb Lout is emitted through an emission side optical system 660 composed of 662.

ここで、この光周波数コム発生器600において上記出射側光学系660を介して出射された光周波数コムLoutは、光カプラ665によりその一部が分割されて光周波数コム発生器制御装置700に供給される。   Here, a part of the optical frequency comb Lout emitted from the optical frequency comb generator 600 via the emission side optical system 660 is divided by the optical coupler 665 and supplied to the optical frequency comb generator controller 700. Is done.

光周波数コム発生器制御装置700は、上記セミモノリシック光変調器610に位相制御信号fmとして与えるマイクロ波信号を発生するマイクロ波発振器701を備え、このマイクロ波発振器701により発生されたマイクロ波信号が、マイクロ波増幅器702により増幅されて位相制御信号fmとして上記セミモノリシック光変調器610に供給されるとともに、移相器703を介して2重平衡変調器707に供給されるようになっている。   The optical frequency comb generator controller 700 includes a microwave oscillator 701 that generates a microwave signal to be given to the semi-monolithic optical modulator 610 as a phase control signal fm, and the microwave signal generated by the microwave oscillator 701 is Amplified by the microwave amplifier 702 and supplied to the semi-monolithic optical modulator 610 as the phase control signal fm, and also supplied to the double balanced modulator 707 via the phase shifter 703.

なお、セミモノリシック光変調器610は、ペルチェ素子により一定温度に制御されている。   Note that the semi-monolithic optical modulator 610 is controlled at a constant temperature by a Peltier element.

この光周波数コム発生器制御装置700は、上記マイクロ波信号を位相制御信号fmとして上記セミモノリシック光変調器610の図示しない電極に印加する。上記セミモノリシック光変調器610は、上記入射側光学系650を介して入射された基本波としての光ビームLinの位相を上記位相制御信号fmに応じて変調し、高反射膜631Aの形成された可動ミラー630を介して光周波数コムLoutを出力する。   The optical frequency comb generator controller 700 applies the microwave signal as a phase control signal fm to an electrode (not shown) of the semi-monolithic optical modulator 610. The semi-monolithic light modulator 610 modulates the phase of the light beam Lin as the fundamental wave incident through the incident-side optical system 650 in accordance with the phase control signal fm, so that the highly reflective film 631A is formed. The optical frequency comb Lout is output via the movable mirror 630.

また、この光周波数コム発生器制御装置700は、上記光カプラ665により分割された光周波数コムLoutが光チョッパー705を介して入射される高速光検出器706を備え、この光検出器706の出力が上記2重平衡変調器707に供給されている。そして、上記2重平衡変調器707の出力がロックイン増幅器708に供給され、このロックイン増幅器708の出力が積分器709を介して上記電気機械変換素子632に供給されることにより、可動ミラー630が帰還制御される。   The optical frequency comb generator control device 700 includes a high-speed photodetector 706 into which the optical frequency comb Lout divided by the optical coupler 665 is incident via the optical chopper 705, and the output of the photodetector 706. Is supplied to the double balanced modulator 707. Then, the output of the double balanced modulator 707 is supplied to a lock-in amplifier 708, and the output of the lock-in amplifier 708 is supplied to the electromechanical conversion element 632 via an integrator 709, whereby the movable mirror 630. Is feedback controlled.

すなわち、このような構成の従来の光周波数コム発生器制御装置700では、上記積分器709による積分出力として、例えば図17に示すような特性の制御信号が得られ、この制御信号を上記電気機械変換素子632に供給することにより可動ミラー630を帰還制御する。ここで、図17は、電気機械変換素子632の駆動電圧(PZT電圧)を横軸とし、光の位相差が往復で2π(距離にして1波長分)掃引した場合に、共振器内を光が通過する間に受ける位相変調がπ/2radの場合の制御信号を示している。   That is, in the conventional optical frequency comb generator control device 700 having such a configuration, a control signal having a characteristic as shown in FIG. 17, for example, is obtained as an integration output by the integrator 709, and this control signal is used as the electric machine. The movable mirror 630 is feedback-controlled by supplying it to the conversion element 632. Here, FIG. 17 shows that the driving voltage (PZT voltage) of the electromechanical conversion element 632 is taken as the horizontal axis, and the light passes through the resonator when the light phase difference is swept 2π (distance by one wavelength). The control signal in the case where the phase modulation received during passing is π / 2 rad is shown.

特開平15−043539号公報Japanese Patent Laid-Open No. 15-043539

ところで、上述の如き構成の従来の光周波数コム発生器制御装置200では、出力の一部を高速光検出器で検出し、そのなかの比較コム駆動周波数に同期した成分を二重平衡変調器(DBM:Double Balanced Mixer)で検出するが、DBMの特性が必ずしも理想的でないためにIF信号に不要なオフセットがのってしまい、そのオフセットは局部発振器に加えるマイクロ波電力や、あるいは温度に依存して変化するため、高価な光チョッパーを使用してIF信号内の光信号に依存する成分のみをロックイン増幅器で検出する必要があった。また、高速光検出器や高周波のマイクロ波部品は高価であり、しかも、高周波での感度が悪い。また、マイクロ波位相を調整する必要があり、しかも、変調周波数毎に異なる部品を用いる必要がある。さらに、入射光強度によりサーボ利得が変動する等の問題があった。   By the way, in the conventional optical frequency comb generator control device 200 configured as described above, a part of the output is detected by a high-speed photodetector, and a component synchronized with the comparison comb drive frequency is detected as a double balanced modulator ( DBM: Double Balanced Mixer), but because the characteristics of DBM are not ideal, an unnecessary offset is added to the IF signal. The offset depends on the microwave power applied to the local oscillator and / or temperature. Therefore, it has been necessary to detect only a component depending on the optical signal in the IF signal with a lock-in amplifier using an expensive optical chopper. Moreover, high-speed photodetectors and high-frequency microwave components are expensive, and sensitivity at high frequencies is poor. Further, it is necessary to adjust the microwave phase, and it is necessary to use different parts for each modulation frequency. Further, there is a problem that the servo gain varies depending on the incident light intensity.

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、高価な高速光検出器を使用することなく、安定した出力が得られるようにした光周波数コム発生器制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical frequency comb generator control device that can obtain a stable output without using an expensive high-speed photodetector in view of the conventional problems as described above. It is in.

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。   Other objects of the present invention and specific advantages obtained by the present invention will become more apparent from the description of embodiments described below.

本発明は、光変調を行うビーム光を通過させる電気光学結晶からなる光変調器を光共振器内に備える光周波数コム発生器の制御装置であって、上記光変調器に位相制御信号として与えるマイクロ波信号を発生するマイクロ波発振器と、上記電気光学結晶から出射された光周波数コムが入射され、上記光周波数コムの中心周波数からが離れた上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を抽出する光フィルタと、上記光フィルタにより上記光周波数コムから抽出された光周波数成分を受光して光強度を検出する光検出器と、この光検出器の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御する光共振長制御部とを備え、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分の光強度を検出して、上記光共振長制御部により上記光共振器の光共振長を帰還制御することを特徴とする。 The present invention relates to a control device for an optical frequency comb generator having an optical modulator made of an electro-optic crystal that transmits a light beam for optical modulation in an optical resonator, and provides the optical modulator as a phase control signal A microwave oscillator that generates a microwave signal, and an optical frequency comb emitted from the electro-optic crystal is incident , and light near the edge where the optical frequency comb away from the center frequency of the optical frequency comb abruptly attenuates An optical filter that extracts a frequency component; a photodetector that receives the optical frequency component extracted from the optical frequency comb by the optical filter to detect light intensity; and a detection signal of the photodetector based on the detection signal and an optical resonator length control section for feedback controlling the optical resonant length of the optical resonator, to detect the light intensity of the optical frequency components near the end of the optical frequency comb is rapidly attenuated in the optical resonator length controller Ri characterized by feedback controlling the optical resonant length of the optical resonator.

本発明に係る光周波数コム発生器制御装置は、上記光変調器の入射端又は出射端側に配置され、電気機械変換素子により移動される高反射膜の形成された可動ミラーを備え、上記光共振長制御部は、上記光検出器の検出信号に基づいて、上記可動ミラーを所定位置に帰還制御するものとすることができる。   An optical frequency comb generator control device according to the present invention includes a movable mirror disposed on an incident end or an emission end side of the optical modulator and formed with a highly reflective film that is moved by an electromechanical conversion element. The resonance length control unit may perform feedback control of the movable mirror to a predetermined position based on a detection signal of the photodetector.

また、本発明に係る光周波数コム発生器制御装置において、上記光変調器は、入射端面に高反射膜を有する電気光学結晶からなるセミモノリシック光変調器とすることができる。   In the optical frequency comb generator control device according to the present invention, the optical modulator can be a semi-monolithic optical modulator made of an electro-optic crystal having a highly reflective film on the incident end face.

また、本発明に係る光周波数コム発生器制御装置において、上記光変調器は光導波路型の光変調器であり、バイアスTを介して上記光導波路型の光変調器に位相制御信号と駆動制御信号を供給するものとすることができる。   In the optical frequency comb generator control device according to the present invention, the optical modulator is an optical waveguide type optical modulator, and a phase control signal and drive control are applied to the optical waveguide type optical modulator via a bias T. A signal may be supplied.

本発明によれば、高価な光チョッパーを使用することなく、安定した出力が得られる光周波数コム発生器制御装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical frequency comb generator control apparatus which can obtain the stable output can be provided, without using an expensive optical chopper.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention.

本発明は、例えば図1に示すような構造の光周波数コム発生器100に適用される。   The present invention is applied to, for example, an optical frequency comb generator 100 having a structure as shown in FIG.

この光周波数コム発生器100は、光変調を行うビーム光を通過させる電気光学結晶111からなるセミモノリシック光変調器110と、上記セミモノリシック光変調器110を内蔵する空洞マイクロ波共振器120と、上記セミモノリシック光変調器110の出射端側に配置された可動ミラー130とを備える。   The optical frequency comb generator 100 includes a semi-monolithic optical modulator 110 made of an electro-optic crystal 111 that transmits a light beam that performs optical modulation, a cavity microwave resonator 120 that contains the semi-monolithic optical modulator 110, and And a movable mirror 130 disposed on the output end side of the semi-monolithic light modulator 110.

上記セミモノリシック光変調器110は、例えばニオブ酸リチウム(LiNbO)など電圧で光を位相変調できる電気光学結晶111からなり、その入射端面にHRコーティングにより高反射膜112Aが形成されているとともに、出射端面にARコーティングにより無反射膜112Bが形成されている。 The semi-monolithic light modulator 110 is made of an electro-optic crystal 111 capable of phase-modulating light with a voltage, such as lithium niobate (LiNbO 3 ), for example, and a highly reflective film 112A is formed on its incident end face by HR coating, An antireflective film 112B is formed on the emission end face by AR coating.

なお、セミモノリシック光変調器110は、ペルチェ素子により一定温度に制御されている。   Note that the semi-monolithic optical modulator 110 is controlled at a constant temperature by a Peltier element.

また、上記可動ミラー130は、その入射端面にHRコーティングにより高反射膜131Aが形成されているとともに、出射端面にARコーティングにより無反射膜131Bが形成されており、上記高反射膜131Aと上記セミモノリシック光変調器110の入射端面の高反射膜112Aとで光共振器を構成している。そして、この可動ミラー130は、PZT等の電気機械変換素子132により移動されるようになっている。   The movable mirror 130 has a high reflection film 131A formed by HR coating on the incident end face and a non-reflective film 131B formed by AR coating on the output end face. The high-reflection film 112A on the incident end face of the monolithic optical modulator 110 constitutes an optical resonator. The movable mirror 130 is moved by an electromechanical transducer 132 such as PZT.

このように入射端側に高反射膜112Aを有する電気光学結晶111からなるセミモノリシック光変調器110と、上記セミモノリシック光変調器110の出射端側に配置され、PZT等の電気機械変換素子132により移動される高反射膜131Aの形成された可動ミラー130とで構成されたセミモノリシック構成の光周波数コム発生器100では、共振器長の粗調整を上記電気機械変換素子132に固定された上記可動ミラー130全体を移動させる位置調整することにより行い、上記電気機械変換素子132を駆動して上記可動ミラー130を移動させることにより共振器長の微調整を行うことができる。   Thus, the semi-monolithic light modulator 110 made of the electro-optic crystal 111 having the high reflection film 112A on the incident end side, and the electromechanical conversion element 132 such as PZT, which is disposed on the emission end side of the semi-monolithic light modulator 110. In the optical frequency comb generator 100 having a semi-monolithic configuration composed of the movable mirror 130 formed with the highly reflective film 131 </ b> A moved by the above, the resonator length coarse adjustment is fixed to the electromechanical transducer 132. Fine adjustment of the resonator length can be performed by moving the movable mirror 130 by driving the electromechanical transducer 132 and adjusting the position of moving the entire movable mirror 130.

すなわち、この光周波数コム発生器100では、入射端側に高反射膜112Aを有する電気光学結晶111からなるセミモノリシック光変調器110と、上記セミモノリシック光変調器110の出射端側に配置され、電気機械変換素子132により移動される高反射膜131Aの形成された可動ミラー130とで構成されたセミモノリシック構成としたことにより、上記電気光学結晶111の結晶長に関係なく、変調周波数を任意に設定することができる。   That is, in the optical frequency comb generator 100, the semi-monolithic light modulator 110 made of the electro-optic crystal 111 having the high reflection film 112A on the incident end side, and the emission end side of the semi-monolithic light modulator 110 are arranged. By adopting a semi-monolithic configuration composed of the movable mirror 130 formed with the highly reflective film 131A moved by the electromechanical transducer 132, the modulation frequency can be arbitrarily set regardless of the crystal length of the electro-optic crystal 111. Can be set.

そして、この光周波数コム発生器100は、ファイバー入力コリメータ光変換器151及び集光レンズ152から成る入射側光学系150を介して基本波としての光ビームLinが入射される。そして、上記セミモノリシック光変調器110において、光ビームLinの位相を変調することにより、高反射膜からなる出射端を介して光周波数コムLoutを取り出し、集光レンズ161及びファイバー出力コリメータ光変換器162からなる出射側光学系160を介して上記光周波数コムLoutを出射する。   The optical frequency comb generator 100 receives a light beam Lin as a fundamental wave via an incident side optical system 150 including a fiber input collimator light converter 151 and a condenser lens 152. In the semi-monolithic light modulator 110, by modulating the phase of the light beam Lin, the optical frequency comb Lout is extracted through the output end made of a highly reflective film, and the condenser lens 161 and the fiber output collimator light converter are extracted. The optical frequency comb Lout is emitted through an emission side optical system 160 composed of 162.

上記セミモノリシック光変調器110は、上記空洞マイクロ波共振器120に内蔵されているので、上記空洞マイクロ波共振器120が供給されるマイクロ波信号に共振することにより、上記マイクロ波信号に応じた電界が印加され、上記マイクロ波信号に応じて屈折率が変化する。これにより、上記セミモノリシック光変調器110は、入射端反射膜を介して入射された基本波としての光ビームLinに対して上記マイクロ波信号に応じた光位相変調を施すバルク型光位相変調器として機能する。   Since the semi-monolithic optical modulator 110 is built in the cavity microwave resonator 120, the cavity microwave resonator 120 resonates with the microwave signal supplied thereto, so that it corresponds to the microwave signal. An electric field is applied, and the refractive index changes according to the microwave signal. As a result, the semi-monolithic optical modulator 110 is a bulk type optical phase modulator that performs optical phase modulation in accordance with the microwave signal with respect to the light beam Lin as a fundamental wave incident through the incident end reflection film. Function as.

すなわち、このような構造の光周波数コム発生器100では、入射側光学系150を介して入射される基本波としての光ビームLinに対して、上記セミモノリシック光変調器110においてマイクロ波信号に応じて光位相変調することができ、光ビームLinの位相を変調して、上記可動ミラー130の出射端反射膜を介して光周波数コムLoutを取り出し、出射側光学系160を介して上記光周波数コムLoutを出射する。   That is, in the optical frequency comb generator 100 having such a structure, the semi-monolithic optical modulator 110 responds to the microwave signal with respect to the light beam Lin as the fundamental wave incident through the incident side optical system 150. The phase of the light beam Lin is modulated, the optical frequency comb Lout is extracted via the exit end reflection film of the movable mirror 130, and the optical frequency comb is output via the exit side optical system 160. Lout is emitted.

ここで、この光周波数コム発生器100において上記出射側光学系160を介して出射された光周波数コムLoutは、光カプラ165によりその一部が分割されて図2に示すような構成の光周波数コム発生器制御装置200に供給される。   Here, the optical frequency comb Lout emitted from the optical frequency comb generator 100 via the emission-side optical system 160 is partly divided by the optical coupler 165 to have an optical frequency having a configuration as shown in FIG. This is supplied to the comb generator control device 200.

光周波数コム発生器制御装置200は、上記セミモノリシック光変調器110に位相制御信号fmとして与えるマイクロ波信号を発生するマイクロ波発振器201を備え、このマイクロ波発振器201により発生されたマイクロ波信号をマイクロ波増幅器202により増幅して位相制御信号fmとして上記セミモノリシック光変調器110に与えることにより、上記セミモノリシック光変調器110を駆動するようになっている。   The optical frequency comb generator control device 200 includes a microwave oscillator 201 that generates a microwave signal to be given as a phase control signal fm to the semimonolithic optical modulator 110, and the microwave signal generated by the microwave oscillator 201 is received. The semi-monolithic optical modulator 110 is driven by being amplified by the microwave amplifier 202 and applied to the semi-monolithic optical modulator 110 as the phase control signal fm.

そして、この光周波数コム発生器制御装置200は、上記光カプラ165により分割された光周波数コムLoutが入射され、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を抽出する光フィルタ203と、上記光フィルタ203により上記光周波数コムから抽出された光周波数成分を受光して検出する光検出器204と、この光検出器204の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御する光共振長制御部210を備える。   The optical frequency comb generator control apparatus 200 receives the optical frequency comb Lout divided by the optical coupler 165, and extracts an optical frequency component 203 near the end where the optical frequency comb abruptly attenuates. A photodetector 204 that receives and detects the optical frequency component extracted from the optical frequency comb by the optical filter 203, and an optical resonance length of the optical resonator based on a detection signal of the photodetector 204. Is provided with an optical resonance length control unit 210 for feedback control.

上記光フィルタ203としては、干渉フィルタ、回折格子やエタロンなどの分散素子による波長選択フィルタ等を使用することができる。   As the optical filter 203, an interference filter, a wavelength selection filter using a dispersion element such as a diffraction grating or an etalon, or the like can be used.

上記光共振長制御部210は、上記光検出器204の検出信号にバイアス電圧を加算する加算器205と、この加算器205の出力を積分する積分器206と、この積分器206の出力が供給されるPZTドライバ207等からなる。上記加算器205にはマニュアルで決定したオフセット電圧を与える。   The optical resonance length control unit 210 includes an adder 205 that adds a bias voltage to the detection signal of the photodetector 204, an integrator 206 that integrates the output of the adder 205, and an output of the integrator 206. PZT driver 207 and the like. The adder 205 is supplied with an offset voltage determined manually.

ここで、この光周波数コム発生器制御装置200の動作原理について説明する。   Here, an operation principle of the optical frequency comb generator control device 200 will be described.

制御点を違えたときの光周波数コム発生器100の出力をスペクトラムアナライザで測定した場合のエンベロープの違いを図3に示すように、光周波数コムのスパンは制御点を変化させることで大きく変化し、光周波数コムのスペクトルは中心を最大にして、長波長側及び短波長側とも中心周波数から離れるに従って指数関数的に減衰し、ある時点で急激に減衰する。   As shown in FIG. 3, the span of the optical frequency comb changes greatly by changing the control point, as shown in FIG. 3, in which the difference in the envelope when the output of the optical frequency comb generator 100 is measured with a spectrum analyzer when the control point is changed is shown. The spectrum of the optical frequency comb is maximized at the center, and decays exponentially with increasing distance from the center frequency on both the long wavelength side and the short wavelength side.

この特性は、光周波数コムの変調周波数、共振器長、温度、材料の屈折率の波長依存性などにより変化し、それらの調整により制御することができる。   This characteristic varies depending on the modulation frequency of the optical frequency comb, resonator length, temperature, wavelength dependency of the refractive index of the material, and the like, and can be controlled by adjusting them.

そこで、光周波数コムが急激に減衰する端付近の光強度を測定することによって、光周波数コムが急激に減衰する波長に依存する制御信号を得ることができる。   Therefore, by measuring the light intensity near the end where the optical frequency comb abruptly attenuates, it is possible to obtain a control signal depending on the wavelength at which the optical frequency comb abruptly attenuates.

例えば、図3の(A)に示す通常の制御信号の制御点(a,b,・・・g)を違えたときの光周波数コム発生器の出力をスペクトラムアナライザで測定した場合のエンベロープの違いを図3の(B)に示すように、1510nm付近の光周波数コムの立ち上がりを検出し、光周波数コムが急激に減衰する端を検出すれば、図3の(A)に示す通常の制御信号の制御点dに制御した場合と同様な1つのロック点を有する安定した帰還制御を行うことができる。 For example, the difference in the envelope when the output of the optical frequency comb generator when the control points (a, b,... G) of the normal control signal shown in FIG. the as shown in FIG. 3 (B), detects the rise of the optical frequency comb near 1510 nm, by detecting the end of the optical frequency comb is rapidly attenuated, normal control signal shown in (a) of FIG. 3 Stable feedback control having one lock point similar to the case of controlling to the control point d can be performed.

この光周波数コム発生器制御装置200では、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を光フィルタ203により抽出し、この光周波数成分を受光して検出する光検出器204の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御する。   In this optical frequency comb generator control device 200, an optical frequency component in the vicinity of the end where the optical frequency comb abruptly attenuates is extracted by an optical filter 203, and this optical frequency component is received and detected. Based on the signal, the optical resonance length of the optical resonator is feedback-controlled.

上記光フィルタ203としてバンドパスフィルタを用い、その中心周波数を変えた場合に光フィルタ203により抽出される光周波数成分の光強度信号を図4に示す。図4において、Aはバンド幅が3nmで中心波長が1500nmの光フィルタ203を用いた場合の光強度信号を示し、Bはバンド幅が3nmで中心波長が1510nmの光フィルタ203を用いた場合の光強度信号を示し、Cはバンド幅が3nmで中心波長が1520nmの光フィルタ203を用いた場合の光強度信号を示し、さらに、Dはバンド幅が3nmで中心波長が1530nmの光フィルタ203を用いた場合の光強度信号を示している。   FIG. 4 shows a light intensity signal of an optical frequency component extracted by the optical filter 203 when a band pass filter is used as the optical filter 203 and its center frequency is changed. In FIG. 4, A shows a light intensity signal when the optical filter 203 having a bandwidth of 3 nm and a center wavelength of 1500 nm is used, and B shows a case of using the optical filter 203 having a bandwidth of 3 nm and a center wavelength of 1510 nm. C represents the light intensity signal, C represents the light intensity signal when the optical filter 203 having a bandwidth of 3 nm and the center wavelength is 1520 nm, and D represents the optical filter 203 having a bandwidth of 3 nm and the center wavelength of 1530 nm. The light intensity signal when used is shown.

また、上記光フィルタ203の長波長側のエッジの波長を固定してバンド幅を変え場合に得られる光強度信号を図5に示す。図5において、Eは長波長側のエッジの波長が1510nmでバンド幅が3nmの光フィルタ203を用いた場合の光強度信号を示し、Fは長波長側のエッジの波長が1510nmでバンド幅が10nmの光フィルタ203を用いた場合の光強度信号を示している。   FIG. 5 shows the light intensity signal obtained when the wavelength of the edge on the long wavelength side of the optical filter 203 is fixed and the bandwidth is changed. In FIG. 5, E indicates a light intensity signal when using the optical filter 203 having a long-wavelength edge wavelength of 1510 nm and a bandwidth of 3 nm, and F indicates a long-wavelength edge wavelength of 1510 nm and a bandwidth of The light intensity signal when the 10 nm optical filter 203 is used is shown.

このように、この光周波数コム発生器制御装置200では、上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を光フィルタ203により抽出し、この光周波数成分を受光して検出する光検出器204の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御することによって、高価な光チョッパーを使用することなく、安定した光周波数コム出力を得ることができる。また、この光周波数コム発生器制御装置200では、光通信系におけるWDM(Wave length Division Multiplex)応用に大量に市販されている光バンドパスフィルタを上記光フィルタ203として用いることにより、コストパーフォーマンスのよい制御系を構築することができる。また、この光周波数コム発生器制御装置200では、マイクロ波位相の調整は不要である。また、この光周波数コム発生器制御装置200における光検出器203は、低速のものでよいので、安価でしかも高感度である。さらに、この光周波数コム発生器制御装置200は、変調周波数に依存しないので、同一の装置で、変調周波数の異なる光周波数コム発生器100を制御することができる。   As described above, in the optical frequency comb generator control device 200, the optical frequency component near the end where the optical frequency comb abruptly attenuates is extracted by the optical filter 203, and the optical detection is performed by receiving and detecting the optical frequency component. By performing feedback control of the optical resonance length of the optical resonator based on the detection signal of the optical device 204, a stable optical frequency comb output can be obtained without using an expensive optical chopper. Further, in this optical frequency comb generator control device 200, an optical bandpass filter that is commercially available in large quantities for WDM (Wave length Division Multiplex) application in an optical communication system is used as the optical filter 203, thereby reducing the cost performance. A good control system can be constructed. Further, in this optical frequency comb generator control device 200, it is not necessary to adjust the microwave phase. In addition, the photodetector 203 in the optical frequency comb generator control device 200 may be a low-speed detector, so that it is inexpensive and highly sensitive. Furthermore, since the optical frequency comb generator control device 200 does not depend on the modulation frequency, the optical frequency comb generator 100 having different modulation frequencies can be controlled by the same device.

さらに、上述の如く上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を光フィルタ203により抽出し、この光周波数成分を受光して検出する光検出器204の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御するようにした光周波数コム発生器制御装置200では、変調振幅が大きい場合、例えば共振器内を光が往復する間に光が受ける位相変調がπ以上の場合にも制御することができる。   Further, as described above, an optical frequency component near the end where the optical frequency comb abruptly attenuates is extracted by the optical filter 203, and based on the detection signal of the photodetector 204 that receives and detects this optical frequency component, In the optical frequency comb generator control device 200 in which the optical resonance length of the optical resonator is feedback-controlled, when the modulation amplitude is large, for example, the phase modulation received by the light while the light reciprocates in the resonator is π or more. The case can also be controlled.

例えば、電気機械変換素子132により光の位相差が往復で2π(距離にして1波長分)掃引した場合で、且つ、共振器内を光が往復する間に光が受ける位相変調が4rad(>π)の場合に、従来の光周波数コム発生器制御装置では、図6に示すように制御点が2つ発生してしまうが、この光周波数コム発生器制御装置200において、長波長側のエッジの波長が1510nmでバンド幅が10nmの光フィルタ204を介して得られる光強度信号は、図7に示すように、制御点が1つとなり、安定に制御することができる。   For example, when the phase difference of light is swept by 2π (one wavelength as a distance) by the electromechanical conversion element 132, and the phase modulation received by the light while the light reciprocates in the resonator is 4 rad (> In the case of π), in the conventional optical frequency comb generator control device, two control points are generated as shown in FIG. 6. In this optical frequency comb generator control device 200, an edge on the long wavelength side is generated. The light intensity signal obtained through the optical filter 204 having a wavelength of 1510 nm and a bandwidth of 10 nm has one control point as shown in FIG. 7, and can be controlled stably.

ここで、上記光周波数コム発生器制御装置200では、マニュアルで決定したオフセット電圧を加算器205に与えるようにしているが、図8に示すように、光周波数コム発生器100に入射される光ビームLinの一部を分割する光カプラ265を入射光学系150の前段に配し、この光カプラ265により分割された光ビームLinの一部を光検出器により検出し、この光検出器により検出される上記光ビームLinの光強度信号を増幅器により増幅して、上記加算器に供給するようにすれば、入射光強度により制御位置が変動するのを防止することができる。   Here, in the optical frequency comb generator control device 200, an offset voltage determined manually is applied to the adder 205. As shown in FIG. 8, the light incident on the optical frequency comb generator 100 is supplied. An optical coupler 265 that divides a part of the beam Lin is arranged in front of the incident optical system 150, and a part of the light beam Lin divided by the optical coupler 265 is detected by a photodetector, and is detected by the photodetector. If the light intensity signal of the light beam Lin is amplified by an amplifier and supplied to the adder, it is possible to prevent the control position from fluctuating due to the incident light intensity.

さらに、図9に示すように、加算器205の前段に除算器211を設け、上記光検出器204による検出出力として得られる上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分の光強度信号Aを、上記除算器211により、上記光検出器208による検出出力として得られる上記光ビームLinの光強度信号Bで除算して上記加算器205に供給するようにすれば、入射光強度によりサーボ利得が変動するのを防止することができる。   Further, as shown in FIG. 9, a divider 211 is provided in the preceding stage of the adder 205, and the optical intensity of the optical frequency component near the end where the optical frequency comb obtained as the detection output by the optical detector 204 abruptly attenuates is obtained. When the signal A is divided by the light intensity signal B of the light beam Lin obtained as the detection output by the light detector 208 by the divider 211 and supplied to the adder 205, the incident light intensity is increased. It is possible to prevent the servo gain from fluctuating.

また、図10に示すように、図9に示した構成にロックイン増幅器212を加えて微分を行うことにより、図11に示すように制御可変範囲を大きくするとともに、ロック点を信号レベルの高い中央側に移動することができる。図11において、Dは長波長側のエッジの波長が1530nmでバンド幅が3nmの光フィルタを用いた場合の光強度信号を示し、Gはロックイン増幅器212による微分信号を示している。   Also, as shown in FIG. 10, by adding a lock-in amplifier 212 to the configuration shown in FIG. 9 and performing differentiation, the control variable range is enlarged as shown in FIG. 11, and the lock point is set to a high signal level. It can move to the center side. In FIG. 11, D indicates a light intensity signal when an optical filter having an edge wavelength on the long wavelength side of 1530 nm and a bandwidth of 3 nm is used, and G indicates a differential signal by the lock-in amplifier 212.

また、本発明は、図12に示すように出射側光学系160を空間光学系にて構成し、光周波数コムLoutの一部をビームスプリッタ168により分離して光フィルタ203を介して光検出器204に入射するようにすることもできる。   Further, according to the present invention, as shown in FIG. 12, the output side optical system 160 is constituted by a spatial optical system, and a part of the optical frequency comb Lout is separated by a beam splitter 168 and is passed through an optical filter 203. It can also be made to enter into 204.

さらに、上述の実施の形態では、光変調を行うビーム光を通過させる電気光学結晶111からなるセミモノリシック光変調器110を空洞マイクロ波共振器120に内蔵したセミモノリシック型の光周波数コム発生器100に本発明を適用したが、本発明は上述の実施の形態のみに限定されるものでなく、例えば図13に示すように、導波路型の光変調器110Aを備える光周波数コム発生器100Aに適用することもできる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the semimonolithic optical frequency comb generator 100 in which the semimonolithic optical modulator 110 made of the electro-optic crystal 111 that transmits the light beam that performs optical modulation is built in the cavity microwave resonator 120. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 13, the present invention is applied to an optical frequency comb generator 100A including a waveguide type optical modulator 110A. It can also be applied.

この図13に示す光周波数コム発生器100Aは、上述の図2に示した構成の光周波数コム発生器制御装置200によりバイアスT220を介して導波路型の光変調器110Aを駆動するようにしたものである。   The optical frequency comb generator 100A shown in FIG. 13 is configured to drive the waveguide type optical modulator 110A via the bias T220 by the optical frequency comb generator control device 200 having the configuration shown in FIG. Is.

この光周波数コム発生器100Aにおける導波路型の光変調器110Aは、マイクロ波発振器201により発生されたマイクロ波信号をマイクロ波増幅器202により増幅した位相制御信号fmが上記バイアスT220を介して導波路型の光変調器110Aに与えられることにより駆動され、加算器205の出力を積分するが積分器206の出力が上記バイアスT220を介して与えられることにより光共振長さが帰還制御される。   The waveguide-type optical modulator 110A in the optical frequency comb generator 100A has a phase control signal fm obtained by amplifying the microwave signal generated by the microwave oscillator 201 by the microwave amplifier 202 via the bias T220. The output of the adder 205 is integrated by being fed to the optical modulator 110A of the type, and the output of the integrator 206 is fed through the bias T220, so that the optical resonance length is feedback-controlled.

なお、図8乃至図10に示した構成の光周波数コム発生器制御装置200によりバイアスT220を介して導波路型の光変調器110Aを駆動するようにしてもよい。   The waveguide-type optical modulator 110A may be driven via the bias T220 by the optical frequency comb generator control device 200 having the configuration shown in FIGS.

ここで、導波路型の光変調器110Aを用いた光周波数コム発生器100Aは、小型に形成することができ、熱容量が小さく温度制御を迅速に行うことができる。したがって、光共振長制御部210は、温度制御にフィードバックをかけて光共振器の光共振長を帰還制御することも可能である。通常、バイアスTは、高周波では損失が大きく、しかも高価な部品であり、温度制御にフィードバックをかけて光共振器の光共振長を帰還制御する制御系は、高価な高周波増幅器やバイアスTを必要とすることなく、より安価な装置を構築するのに有効である。   Here, the optical frequency comb generator 100A using the waveguide type optical modulator 110A can be formed in a small size, has a small heat capacity, and can perform temperature control quickly. Therefore, the optical resonance length controller 210 can also feedback control the optical resonance length of the optical resonator by applying feedback to the temperature control. Normally, the bias T has a large loss at high frequencies and is an expensive component, and the control system that feeds back temperature control to control the optical resonance length of the optical resonator requires an expensive high-frequency amplifier and bias T. Therefore, it is effective to construct a cheaper device.

本発明を適用した光周波数コム発生器の構成例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structural example of the optical frequency comb generator to which this invention is applied. 上記光周波数コム発生器を制御する光周波数コム発生器制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical frequency comb generator control apparatus which controls the said optical frequency comb generator. 上記光周波数コム発生器制御装置の動作原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of operation of the said optical frequency comb generator control apparatus. 上記光周波数コム発生器制御装置において光フィルタとしてバンドパスフィルタを用い、その中心周波数を変えた場合に光フィルタにより抽出される光周波数成分の光強度信号を示す図である。It is a figure which shows the optical intensity signal of the optical frequency component extracted by an optical filter, when a band pass filter is used as an optical filter in the said optical frequency comb generator control apparatus, and the center frequency is changed. 上記光フィルタの長波長側のエッジの波長を固定してバンド幅を変え場合に得られる光強度信号を示す図である。It is a figure which shows the light intensity signal obtained when the wavelength of the edge of the long wavelength side of the said optical filter is fixed and a bandwidth is changed. 光周波数コム発生器制御装置において制御点が2つ発生してしまう状態を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the state which two control points generate | occur | produce in an optical frequency comb generator control apparatus. 上記光フィルタを介して得られる光強度信号による制御状態を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the control state by the light intensity signal obtained through the said optical filter. 光周波数コム発生器制御装置の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of an optical frequency comb generator control apparatus. 光周波数コム発生器制御装置の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of an optical frequency comb generator control apparatus. 光周波数コム発生器制御装置の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of an optical frequency comb generator control apparatus. 図10に示す光周波数コム発生器制御装置による制御状態を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the control state by the optical frequency comb generator control apparatus shown in FIG. 光周波数コム発生器制御装置の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of an optical frequency comb generator control apparatus. 光周波数コム発生器制御装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the further another structural example of an optical frequency comb generator control apparatus. 従来のバルク型光周波数コム発生器の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the conventional bulk type | mold optical frequency comb generator. 従来のモノリシック構成の光周波数コム発生器を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the optical frequency comb generator of the conventional monolithic structure. 従来のセミモノリシック構成のバルク型光周波数コム発生器を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the bulk type optical frequency comb generator of the conventional semimonolithic structure. 従来の光周波数コム発生器制御装置の動作特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the operating characteristic of the conventional optical frequency comb generator control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100,100A 光周波数コム発生器、110 セミモノリシック光変調器、110A 導波路型の光位相変調器、111 電気光学結晶、112A 高反射膜、112B 無反射膜、120 空洞マイクロ波共振器、130 可動ミラー、131A 高反射膜、131B 無反射膜、132 電気機械変換素子、165,265 光カプラ、150 入射側光学系、151 ファイバー入力コリメータ光変換器、152 集光レンズ、160 出射側光学系、161 集光レンズ、162 ファイバー出力コリメータ光変換器、168 ビームスプリッタ、200 光周波数コム発生器制御装置、201 マイクロ波発振器、202 マイクロ波増幅器、203 光フィルタ、204,208 光検出器、205 加算器 206 積分器、207 PZTドライバ、209 増幅器、210 光共振長制御部、211 割算器、212 ロックイン増幅器、187 積分器、188 PZTドライバ、189 変調信号発生器、190 位相変調器、220 バイアスT
100, 100A optical frequency comb generator, 110 semi-monolithic optical modulator, 110A waveguide-type optical phase modulator, 111 electro-optic crystal, 112A highly reflective film, 112B non-reflective film, 120 cavity microwave resonator, 130 movable Mirror, 131A High reflection film, 131B Non-reflection film, 132 Electromechanical conversion element, 165, 265 Optical coupler, 150 Incident side optical system, 151 Fiber input collimator light converter, 152 Condensing lens, 160 Output side optical system, 161 Condenser lens, 162 fiber output collimator light converter, 168 beam splitter, 200 optical frequency comb generator controller, 201 microwave oscillator, 202 microwave amplifier, 203 optical filter, 204, 208 photodetector, 205 adder 206 Integrator, 207 PZT driver, 209 increase Vessel, 210 optical resonator length control unit, 211 divider, 212 lock-in amplifier, 187 an integrator, 188 PZT driver, 189 a modulation signal generator, 190 a phase modulator, 220 bias T

Claims (5)

光変調を行うビーム光を通過させる電気光学結晶からなる光変調器を光共振器内に備える光周波数コム発生器の制御装置であって、
上記光変調器に位相制御信号として与えるマイクロ波信号を発生するマイクロ波発振器と、
上記電気光学結晶から出射された光周波数コムが入射され、上記光周波数コムの中心周波数からが離れた上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分を抽出する光フィルタと、
上記光フィルタにより上記光周波数コムから抽出された光周波数成分を受光して光強度を検出する光検出器と、
この光検出器の検出信号に基づいて、上記光共振器の光共振長を帰還制御する光共振長制御部とを備え
上記光周波数コムが急激に減衰する端付近の光周波数成分の光強度を検出して、上記光共振長制御部により上記光共振器の光共振長を帰還制御することを特徴とする光周波数コム発生器制御装置。
A control device for an optical frequency comb generator comprising an optical modulator made of an electro-optic crystal that transmits a beam of light to be modulated in an optical resonator,
A microwave oscillator for generating a microwave signal to be provided as a phase control signal to the optical modulator;
An optical filter for extracting an optical frequency component near an end where the optical frequency comb emitted from the electro-optic crystal is incident and the optical frequency comb separated from the center frequency of the optical frequency comb is rapidly attenuated ;
A photodetector for detecting the light intensity by receiving the optical frequency component extracted from the optical frequency comb by the optical filter;
Based on the detection signal of the photodetector, an optical resonance length control unit that feedback-controls the optical resonance length of the optical resonator ,
An optical frequency comb comprising: detecting an optical intensity of an optical frequency component near an end where the optical frequency comb abruptly attenuates; and feedback controlling the optical resonance length of the optical resonator by the optical resonance length control unit. Generator control device.
上記光共振長制御部は、上記光検出器の検出信号を微分するロックイン増幅器を備えることを特徴とする請求項1記載の光周波数コム発生器制御装置。   2. The optical frequency comb generator control device according to claim 1, wherein the optical resonance length control unit includes a lock-in amplifier for differentiating a detection signal of the photodetector. 上記光変調器の入射端又は出射端側に配置され、電気機械変換素子により移動される高反射膜の形成された可動ミラーを備え、
上記光共振長制御部は、上記光検出器の検出信号に基づいて、上記可動ミラーを所定位置に帰還制御することを特徴する請求項1記載の光周波数コム発生器制御装置。
A movable mirror disposed on the incident end or emission end side of the optical modulator and formed with a highly reflective film that is moved by an electromechanical transducer;
2. The optical frequency comb generator control device according to claim 1, wherein the optical resonance length control unit feedback-controls the movable mirror to a predetermined position based on a detection signal of the photodetector.
上記光変調器は、入射端面に高反射膜を有する電気光学結晶からなるセミモノリシック光変調器であることを特徴とする請求項記載の光周波数コム発生器制御装置。 4. The optical frequency comb generator control device according to claim 3 , wherein the optical modulator is a semi-monolithic optical modulator made of an electro-optic crystal having a highly reflective film on the incident end face. 上記光変調器は光導波路型の光変調器であり、バイアスTを介して上記光導波路型の光変調器に位相制御信号と駆動制御信号を供給することを特徴とする請求項1記載の光周波数コム発生器制御装置。   2. The light according to claim 1, wherein the optical modulator is an optical waveguide type optical modulator, and a phase control signal and a drive control signal are supplied to the optical waveguide type optical modulator via a bias T. Frequency comb generator control device.
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