JP7288666B2

JP7288666B2 - 共振器長調整装置

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Publication number: JP7288666B2
Application number: JP2019147825A
Authority: JP
Inventors: 肇稲場; 章大久保; 純石川; 謙柏木
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2023-06-08
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: JP2021028686A

Description

本発明は、共振器長調整装置に関し、特に光コム切り出しに適した光共振器長調整装置に関するものである。

現在の長さの定義は、第１７回国際度量衡総会（１９８３年開催）で決定された「299,792,458分の1秒間に光が真空中を伝わる距離」とされている。当初、この定義に忠実な波長の直接測定は困難であったため、「よう素安定化ヘリウムネオンレーザ」の国際機関による勧告値を採用し、国際比較によりその正確性を確保していた。
その後、これまで困難であった定義に忠実な波長測定に対し、超短光パルスレーザーによる光周波数コムを用いた光周波数の絶対計測（真空波長の計測と等価）が実証された。これにより、定義に忠実な波長計測を定常的に行えるようになり、例えば日本においては、長さの国家標準は「光周波数コム装置」となり、従来のよう素安定化ヘリウムネオンレーザに比べ300倍も高精度化された。

当初光周波数コム発生に用いられていたモード同期チタンサファイアレーザの代わりに、堅牢性に優れるモード同期ファイバレーザを用いると、従来の波長（633nm）に加えて、チタンサファイアレーザでは難しかった光通信帯の波長（1550nm）などにおいても波長測定が可能となり、大容量光通信など産業界へも貢献しているところである。
このように、光周波数コム装置を用いると、広い範囲の波長において、波長標準を設定できるとともに、波長の不確かさを大幅に低減することが可能となる。

モード同期ファイバレーザが発生する超短光パルス列が持つ広帯域かつ櫛状のスペクトルは、図１に示すように間隔周波数（超短光パルスの繰り返し周波数）が高々数百MHzと狭い。上述したようなレーザの絶対周波数計測ではこの間隔周波数で十分であるが、近年、分光器の波長校正、デュアルコム分光の高速化、及び光周波数コムのモードを一本だけ切り出して連続発振レーザとして用いる応用が注目されるようになってきており、それらの応用では間隔周波数が10GHzを超えるような光周波数コムが求められている。
間隔周波数はレーザ共振器の長さによって決まり、ファイバレーザの場合、短尺化だけでは間隔周波数が10GHzを超えるような光コムを実現することはできない。
そこで、モード同期ファイバレーザから発生した光周波数コムに対し、２つのミラーが対向したファブリペロ型光共振器を用いて光周波数コムを何本かおきに切り出すことが行われている。切り出すためには、光周波数コムのコム・モード群の周波数群と、ファブリペロ光共振器の共鳴周波数群とを一致させる必要がある。

光周波数コムのコム・モード群の周波数群ν_comb(N)は、
ν_comb(N) = N・f_rep + f_CEO・・・・・（１）
と表すことができる。
ここでNは自然数、f_repは光周波数コムの繰り返し周波数、そして f_CEOは光周波数コムのキャリア・エンベロープ・オフセット周波数である。f_rep及びf_CEOは独立に変えることができ、自由かつ正確な周波数制御が可能である。
一方、ファブリペロ型光共振器の共鳴周波数群ν_FP(M)は、空気屈折率、ミラーの波長分散及び曲率の影響を無視すれば、
ν_FP(M) = M・c/2L・・・・・（２）
と表すことができる。
なお、Ｍは自然数、ｃは光速、Ｌは光共振器の共振器長である。
この式の帰結として、光共振器の共鳴周波数群ν_FP(M)はＬのみによってしか制御できず、ある共鳴モードの周波数（ν_FP(M) = M・c/2L）と、共鳴周波数の間隔（f_FSR = c/2L）とを独立に変えることができないことがわかる。

ここで、光周波数コムのコム・モード群の周波数群ν_comb(N)及びファブリペロ型光共振器の共鳴周波数群ν_FP(M)を、切り出したい周波数群において一致させるためには、光周波数コムのν_comb(N)を光共振器のν_FP(M)に合わせ込む方法と、その逆とがある。
しかしながら、ν_comb(N)を変えたくない場合は多く、特に、不要モード抑圧比（切り出す光コム・モードと切り出さず抑圧したい不要なコム・モードのパワー比）を高くするために、切り出し用光共振器を複数用いるような場合には、光共振器のν_FP(M)を光周波数コムのν_comb(N)に合わせ込む必要がある。

光共振器のν_FP(M)を光コムのν_comb(N)に「合わせ込む」とは、光共振器の共鳴周波数群の周波数間隔c/2Lを、光周波数コムの繰り返し周波数（f_rep）の有理数倍（例えばａ／ｂ倍、ａ及びｂは自然数）にした上で、特定の光共振器の共鳴周波数ν_FP(M) = M・c/2Lを、切り出したい光周波数コムのモードのひとつν_comb(N) = N・f_rep + f_CEOに一致させ、コム・モードについてａ本おきに（１）、（２）両式を同時に満たすよう光共振器の共振器長Ｌを変えることである。
共振器長Ｌを変えて、ある有理数比での光周波数コムの切り出しを行おうとするとき、上述した式（１）、（２）によれば、f_CEOがゼロでない場合、これらを完全に一致させる共振器長Ｌは存在しないことがわかる。
実際には光共振器側にもミラーの分散や曲率によりオフセット周波数が存在するが、一般的にはＬを変えただけでは複数のν_FP(M)をν_comb(N)に完全一致させることはできない。
しかしながら、完全一致に最も近い条件となるＬが一つの光共振器につき一つ存在し、多くの場合、共振器長を完全一致に最も近くなるＬとすることで、波長帯域及び抑圧比などの点で完全一致に近い切り出し効果を得ることができる。

これにより、図２（ａ）に示すように、モード同期ファイバレーザなどの光コム光源に対し、光共振器を介在させることで、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、例えばモードの間隔周波数が100MHzの光コムを切り出し、モードの間隔周波数が10GHzの光コムを生成することが可能となる。

共振器長Ｌを変えて、光共振器のν_FP(M)を光コムのν_comb(N)に合わせ込む際、共振器長Ｌを変えても、光共振器の透過（横）モードが（実際に使用される際に利用される）基本ガウシアンモード（TEM00）を保ったままであることが、実用上重要である。
すなわち、Ｌを変えたときに二つのミラーの平行度が変わり、共振器の透過モードが変わってしまうと、Ｌを変えた時にTEM00に回復させるためのミラーのあおり角調整（共振器アライメント）を実行する必要があり、Ｌを大きく変えるためには、Ｌの調整と共振器アライメントとを交互に行わなければならず、目標とする共振器長Ｌを得るのに手間と時間がかかるだけでなく、熟練度も要求されていた。

非特許文献１には、光共振器の共振器長を、透過（横）モードがTEM00を保ったままに変える手段として、クロスローラガイドに代表される直動機構により両ミラーの軸方向に対する角度を維持し、ミラー間の距離をリニアピエゾアクチュエータにより調整する方法が提案されている。

「誰でも作れて携行できる長さの国家標準器」シンセシオロジー研究論文 VOL.2 NO.4 276-287頁、2009年11月発行

光共振器の透過（横）モードが基本ガウシアンモード（TEM00）を保ったまま共振器長を連続的に大きく可変可能という条件を満たす共振器長に調整しようとする場合、ものさしなどの測長器による設定では精密さが足りないため、共鳴させる光コムを光共振器に入射し、共振器長を連続的に変えながら共鳴信号を見つける必要がある。
しかし、共振器長を大きく変えると共振器の透過モードが変わってしまうため、共振器長をわずかに変えただけで再度共振器アライメントする必要があり、共振器をある程度以上大きく変えるためには、長さの調整とミラーのあおりなどの調整とを並行して行わなければならず、正しい光共振器長の設定には手間と時間がかかるだけでなく、熟練度も要求されていた。

非特許文献１で提案された制御機構によれば、ミラー間の角度変化を効果的に低減できるものの、所望の共振器長近傍に初期調整を行うことができず、光共振器長のみを連続的に大きく変えつつ、その共鳴周波数群と光コムの周波数群の関係を計測することができない。
そこで、本発明の目的は、光共振器長を変えてf_FSRを調整できるようにするとともに、光共振器長のみを連続的に大きく変えつつ、その共鳴周波数群と光コムの周波数群が一致した時には共鳴信号を観察できるようにすることにより、共振器長調整に要する時間が大幅に短縮することにある。

この課題を解決するため、本発明の共振器長調整装置は、第１ミラーを搭載する第１ミラーマウントと、第１ミラーに対向する第２ミラーを搭載する第２ミラーマウントとを有し、両ミラーの間隔を変更することにより共鳴周波数を調整できる共振器長調整装置であって、基板と、基板に一体形成あるいは固定されている支持材と、送りねじ機構と、当該送りねじ機構の端部と自端部とが当接するよう支持材に固定された第１電歪素子とを有し、第１ミラーマウントは、少なくとも、基板及び支持材のいずれか一方に固定され、第２ミラーマウントは、直進ガイド機構を介して基板に取り付けられ、送りねじ機構の支持部は、第２ミラーマウント、直進ガイド機構及び支持材のいずれかに固定され、第１電歪素子と送りねじ機構の作動に伴い、支持材と直線ガイド機構が共働して、第１ミラーと第２ミラーの間隔を、両者間で角度変動を生じさせることなく変更できるようにしたものである。
また、好適には、上記共振器長調整装置は、前記第１ミラーマウント及び前記第２ミラーマウントの固定位置を基板上で変更することで光共振器長を変更できるようにしたものである。
さらに、好適には、上記共振器長調整装置は、前記支持材として低熱膨張率を有する柱状のロッドを用いたものである。
また、好適には、上記共振器長調整装置は、前記第１ミラーマウントと前記第１ミラーの間、または前記第２ミラーマウントと前記第２ミラーの間に、共振器長を高速に変更する第２電歪素子が挟持されているものである。
さらに、好適には、上記共振器長調整装置は、第１ファイバコリメータを搭載する第１ファイバコリメータ用マウントと、前記第１ファイバコリメータに対向する第２ファイバコリメータを搭載する第２ファイバコリメータ用マウントが、前記第１ミラー及び第２ミラーとで構成される光共振器の外側に配置され、光共振器への入射光及び出射光が両ファイバコリメータに結合されているものである。

なお、第１電歪素子と送りねじ機構との配置を逆にすることもあり得る。すなわち、ロッドに支持部が固定された送りねじ機構と、送りねじ機構に対し端部同士で当接する第１電歪素子を有し、第１ミラーマウントは、少なくとも基板及びロッドの一方に固定され、第２ミラーマウントは、直進ガイド機構を介して基板に取り付けられるとともに、第１電歪素子に固定され、第１電歪素子と送りねじ機構の作動に伴い、ロッドと直線ガイド機構が共働して、第１ミラーと第２ミラー間の間隔を、両者間で角度変動を生じさせることなく変更できるようにすることも可能である。

光軸と精密に平行にミラーを移動するための直進ガイド機構として、クロスローラガイドに代表される転がり機構を用いるとともに、固定部を基板に固定された駆動装置であるマイクロメータ及び電歪素子が、クロスローラのステージ上に設置されたミラーを保持する装置を押し出す機構とすることで、共振器長を変えても、共振器のアライメントの狂いを最小限に抑制することができる。
これにより、短時間での正確な共振器アライメントが可能となり、複数共振器を用いたり、光コムの切り出し次数を変更したりするための時間を大幅に短縮することができる。

図１は、モード同期ファイバレーザが発生する超短光パルス列のスペクトルを示す図である。図２は、光共振器による光コムの切り出しを示す図である。図３は、実施例の上面図である。図４は、実施例の側面図である。図５は、光共振器長Ｌに変調を加えながら光コムが光共振器を透過する光強度を観察し、光共振器長Ｌが式（１）を満たす光共振器長Ｌ付近となったときのオシロスコープ表示を写真撮影したものである。

図３、図４は、実施例の上面図、側面図をそれぞれ示している。
光共振器を構成する第１ミラー７と第２ミラー８は、それぞれ、基板１上に搭載された第１ミラーマウント２と第２ミラーマウント３を介して互いに対向するよう配置されている。
基板１には、第１ロッドホルダ５、第２ロッドホルダ６及びこれらの間に配置された第３ロッドホルダ１７を介して、支持材として、柱状のロッド４が取り付けられている。
また、第２ロッドホルダ６を貫通して、ねじなどで固定されたロッド４の左端面には、第１電歪素子１１がねじ止め構造などにより一体的に連結されている。
一方、保持部１２ａ、端部１２ｂが一体となって構成されている送りねじ機構１２は、保持部１２ａが第２ミラーマウント３に固定された治具１８(図４参照)の開口に挿入された状態で、ねじなどで固定されている。第１電歪素子１１の先端部１１ａは、送りねじ機構１２の右側端部１２ｂに当接するよう配置されており、両者の当接部分は、第１電歪素子１１と治具１８との間を、図示しない、伸張した状態のバネで連結することにより、第１電歪素子１１を治具１８側に引き寄せて、送りねじ機構１２の端部１２ｂとの当接面に押し付けられるよう弾圧されている。

第１ミラーマウント２は、基板１あるいはロッド４のいずれかに固定されており、第２ミラーマウント３は、図４に示すように、直進ガイド機構１０を介して基板１に搭載されている。これにより第２ミラーマウント３は、送りねじ機構１２による端部１２ｂの長さ変化、及び第１電歪素子１１の長さ変化により、直進ガイド機構１０に案内されながら直進することができる。
直進ガイド機構１０としては、がたつきなどを発生することなく、第２ミラーマウント３を光軸方向に円滑かつ高精度に直進させる必要がある。ここでは、光軸方向のガイド両端に転がり機構の出入りのためのスペースが必要なく、あおりに対して高い剛性が期待できる有限移動距離転がり機構の一つであるクロスローラガイドを採用する。なお、第２ミラーマウント３は、直進ガイド機構１０としてのクロスローラガイドにねじ止めなどにより固定されている。

ここで、第１ミラー７と第２ミラー８の光軸方向に対する角度位置は、基本的に基板１により維持されるので、基板１には高い剛性及び温度変化に対し変形しない程度の低熱膨張性が求められ、例えば、加工性がよく、安価なアルミニウム製の厚板が好適である。
また、第２ミラー８の直進は、治具１８の開口に挿入される送りねじ機構１２の端部１２ｂと第１電歪素子１１の先端部１１ａとの押圧力により行われる。
したがって、共振器長Ｌをレーザが共鳴する長さに精密に合わせる観点から、第１ミラーマウント２と第２ミラーマウント３を可能な限り高精度で安定した状態に維持することが必要である。そのため、支持材（ここではロッド４）には単に第１電歪素子及び送りねじ機構の支点としての役割だけでなく、高い軸剛性と低熱膨張性を有し共振器長を安定に保持する機能も持たせることが望ましい。例えば、スーパーインバー（鉄、ニッケル、及びコバルトの合金で、公的名称：FN-315）で形成された高剛性・低熱膨張の円柱（ロッド）が好適である。

なお、上記の実施例では、ロッド４の左端面に第１電歪素子１１をねじ止め固定し、第１電歪素子１１の先端部１１ａを送りねじ機構１２の右側端部１２ｂに当接するよう配置したが、ロッド４の左端面に送りねじ機構１２の保持部１２ａをねじ止め固定し、送りねじ機構１２の右側端部１２ｂを第１電歪素子１１の先端部１１ａを当接するよう配置してもよい。
さらに、支持材として、第１ロッドホルダ５、第２ロッドホルダ６、第３ロッドホルダ１７により基板１に固定されるロッド４を用いたが、第１電歪素子１１と送りねじ機構１２により共振器長Ｌを調整する際、第１ミラーマウント２と第２ミラーマウント３の間に角度変更を発生させない程度の軸剛性を発揮するものであれば、ロッドの形態に限られるものではない。もちろん、基板１に一体的に形成されたものでもよい。

以上の構成により、第１電歪素子１１及び送りねじ機構１２により、第１ミラー７と第２ミラー８の光軸方向に対する角度位置を高精度に維持しながら、第２ミラーマウント３を精密にスライドさせることができ、第１ミラー７と第２ミラー８の間隔を共振器長Ｌの変化に反映させることができる。また、送りねじ機構１２によるミラーマウント３の軸方向位置調整に関しては、送りねじ機構１２の送りねじ部に設けられた目盛りで共振器長Ｌの変化量を確認することが可能である。

図３において第１ミラーマウント２は、ロッド４が貫通する第３ロッドホルダ１７に固定され、これにより、共振器長Ｌがインバーロッド４に依存するように支持されている。なお、第１ミラーマウント２の底面には、基板１に形成された「あり溝」に嵌合するウエッジ部が形成されており、上部からねじ止めしてウエッジ部を引き上げることで、ウエッジ部があり溝に当接して固定される。これにより、基板１と第１ミラーマウント２とを、ぐらつきによる角度変動を発生することなく固定できるようになっている。
また、あり溝上で第１ミラーマウント２をスライドさせて固定位置を変えることにより、第１電歪素子１１及び送りねじ機構１２による共振器長Ｌの調整を行う前に、両者による調整で目標とする共振器長Ｌに到達できるようなミラー間隔に収まるよう粗調を行うことが可能である。
なお、この実施例では、光共振器長Ｌの制御応答速度をさらに高めるため、第１ミラー７は、高速電歪素子である第２電歪素子９を介して第１ミラーマウント２に固定されている。

上述のように、本実施例によれば、第１ミラー７と第２ミラー８の角度変動を実用上問題のないレベルまで抑制することが可能であるが、加工精度の限界などさまざまな要因により、光軸と直動ガイド機構１０による移動方向にわずかな角度が生じるおそれがある。
このような軸ずれが問題となる場合には、第２ミラーマウント３に取り付ける第２ミラー８を平面ミラーとすることで、光軸と第１ミラーマウント３の直進方向とのずれによる共振器アライメントの狂いをさらに抑制することができる。

図４において、第１ミラーマウント２の右方及び第２ミラーマウント３の左方には、それぞれファイバコリメータホルダ用マウント１９、２０が設置されており、それぞれに取り付けられているファイバコリメータホルダ１３、１４を介して、ファイバコリメータ１５、１６が取り付けられている。ファイバコリメータホルダ用マウント２０は、第１ミラーマウント２と同様、基板１に形成された「あり溝」に取り付けられている。これにより、ファイバコリメータ１５、１６に用いられているレンズの焦点距離及び第１ミラー７、第２ミラー８の曲率半径により決まる、第１ミラー７、第２ミラー８及びファイバコリメータ１５、１６のそれぞれが、最適の間隔で固定できるようになっている。
なお、ファイバコリメータ１５及びファイバコリメータ１６は、どちらを入射側としてもよい。例えば１４を入射側とした場合、入射レーザ光は第１ミラー７及び第２ミラー８により構成される光共振器に入射し、反射光はファイバコリメータホルダ１４へ、透過光はファイバコリメータ１５へと向かい、それぞれのレーザ光はファイバに結合される。

以下、本発明による共振器長調整の手順を説明する。
まず、計算により、目標共振器長を決定し、第１ミラーマウント２をロッド４に固定する。
共振器調整は、前述のように、光共振器の共鳴周波数ν_FP(M)=M・c/2Lと光コムのコム・モード群の周波数群ν_comb(N) = N・f_rep + f_CEOとを一致させるために行う。ここで、「一致」とは図２に示すようにすべてのモードが完全に一致している状態ではなく、ν_FP(M)についてαモードおきに、ν_comb(N)についてβモードおきに一致する状態のことである。
ここでα及びβは互いに素な整数であり、βは「切り出し次数」と呼ばれる。この状態は、光共振器の共鳴周波数ν_FP(M)の間隔周波数のα倍α・c/2Lと、光コムのコム・モード周波数ν_comb(N)の間隔周波数のβ倍β・f_repとが一致することを意味し、
α・c/2L = β・f_rep・・・・・（３）
の関係が成り立つ。この式（３）が成り立つように共振器長Ｌを調整するというのが基本的な考え方である。
例えば、光コムの繰り返し周波数f_rep = 230,870,000Hz、(α,β) = (3, 26)とすると、Lは74.92mm（FSR約2.00GHz）となる。したがって、第１ミラー７と第２ミラー８の間隔がこれに近くなるよう、物差しなどで第１ミラーマウント２の位置を決め、第１ミラーマウント２に固定されている第３ロッドホルダ１７をロッド４に固定する。この初期調整により、第１ミラー７と第２ミラー８の間隔（光共振器長Ｌ）は、送りねじ機構１２により、74.92mmちょうどに設定できる状態になる。

次に、ファイバコリメータのワーキングディスタンス及びミラーの曲率半径を決定する。
ファイバコリメータ１５、１６のワークディスタンス及びそれらの間の距離、ならびに二つのミラーの曲率半径や各コリメータとの距離については、ガウシアンビームのTEM00モードがとる伝播距離と波面の曲率半径から計算する方法がよく知られており、それに基づいて適切な距離を決める。計算の詳細はここでは省略するが、本実施例では、ファイバコリメータ１５、１６はワーキングディスタンスとして250mm、第１ミラー７には平面ミラー、そして第２ミラー８の曲率半径として500mmのものを用いた。

次に、ファイバコリメータのアライメントを行う。光コムと、光コムのコム・モードの一つに周波数を一致させた連続発振レーザ光（以下ＣＷ光）を光共振器に入射する（一例として、光コムは第１ミラー７側から、ＣＷ光は第２ミラー８側から入射する）。第１ミラー７、第２ミラー８を外した状態で、ファイバコリメータホルダ用マウントＸ、Ｙを使ってファイバコリメータ１５、１６のあおりを変え、出射光が最大となるように調整する。

ミラーマウント２、３により、光共振器について横モードのアライメントを行う。
第１ミラー７、第２ミラー８をそれぞれ第１ミラーマウント２、第２ミラーマウント３に取り付け、第１の電歪素子１１で10Hz程度の変調周波数及び波長の５～１０倍程度のストローク（例として波長1540nmの光コムと連続発振レーザ）を入射した場合、ストロークは7～15μm）で第２ミラー８を動かす。
この状態で入射したミラーと逆のミラー（例えば、入射したミラーが第１ミラー７であれば、第２ミラー８）からの透過光をオシロスコープで変調周波数に同期して観察すれば、Scanning Fabry-Perotスペクトルアナライザとなり、入射光の光スペクトルが高分解能（＝FSR/フィネス、ここでは2.00GHz/100～20.0MHz）で観察できる。この状態をSFPモードと呼ぶことにする。
そして、光共振器をＳＦＰモードにして、ＣＷ光の透過光を観察し、透過光スペクトルが単一になる（すなわちTEM00のみが透過する）ように第１ミラーマウント２、第２ミラーマウント３を使って第１ミラー７、第２ミラー８のあおりを調整する。

あおり調整終了後、送りねじ機構１２により光共振器長の調整を行う。
光共振器はＳＦＰモードのまま、光コムの透過信号を観察する。この状態で、送りねじ機構１２の送りねじ部を使って光共振器長Ｌを変えることにより、前述のように、第２ミラー８のミラーのあおりを変えずに直進させることができる。
したがって、送りねじ部１２を使って共振器長Ｌを変えていくと、式（１）を満たす光共振器長Ｌに近づいたときに、図５に示すように、オシロスコープでコム様の透過信号を観察することができる。
なお、下側の波形信号が光コムの透過信号であり、上側の信号は、ＣＷ光の反射光によるPound-Drever安定化法のための復調信号であり、ＣＷ光の透過と同じ位置に出る信号である。光コムの透過信号において、高さの違う複数の信号が見えるのは、最適なLからわずかにずれても、ある程度の波長範囲にある光コムは光共振器を透過できるからである。しかし、この中で中心部付近にある最も高い強度を示す信号に相当する光共振器長Ｌが、最も広い波長範囲でコムを切り出すことのできる最適な光共振器長Ｌである。

次に、第１電歪素子１１により、光共振器長Ｌの安定化制御を行う。
光コムの透過が最も高くなる信号を見つけたら、ＣＷ光の透過信号と合わせて観察し、ＣＷ光の透過信号の間隔（光共振器のFSRに相当）中に光コムの透過信号がβ個（切り出し次数分）あることを確認する。そして、光コムの透過が最も高くなるよう、第１電歪素子１１を使って、光共振器長Ｌを安定化制御する。安定化制御の方法は色々あるが、ここではＣＷ光の反射によるPound-Drever法（R. W. P. Drever, J. L. Hall, F. V. Kowalski, J. Hough, G. M. Ford, A. J. Munley, and H. Ward, "Laser phase and frequency stabilization using an optical-resonator," Applied Physics B-Photophysics and Laser Chemistry 31, 97-105 (1983)参照。）を用いた。

光共振器により光コムを切り出す際、切り出し次数βが大きくなると、切り出されるコム・モードの本数が減り、透過信号が小さくなる。また、共振器フィネスを超えるようなβの場合、透過信号が重なり合って観察しにくくなり、βの値を信号から確認することはできなくなる。例えば、光共振器に入射する光コムがモード同期ファイバレーザの出力そのまま（数mW程度）であり、光共振器のフィネスが100程度であった場合、100を超えるβを満たす共振器長Ｌ（光コムの透過信号）を見つけ、かつβの値を信号から確認することは、その信号の小ささ、不明瞭さから難しい。
そのような時でも、本実施例によれば、次のように、高い切り出し次数に調整することができる。

すなわち、100を超えるβの値で式（１）を満たす共振器長Ｌの近くに存在する、比較的小さなβの値で式（１）を満たす共振器長Ｌを見つける。例えば、(α,β) = (17, 154)を満たすＬは(1)式から71.67mmである。切り出し次数は154と高く、これを直接見つけ、かつβの値を透過信号から確認することは極めて困難である。
しかし、まず先に説明した、(α,β) = (3, 26)を満たすＬに共振器長を合わせ、透過信号を確認すれば、このときのＬを基準とし、すなわち74.92mmであるとして、送りねじ機構の送りねじ部１２の値を読みながらＬを71.67mmに合わせる。
送りねじ機構１２としてマイクロメータを用いれば、Ｌ決定に関して0.01mm程度の精度は得られ、かつ3.25mm移動してもミラーの角度は保たれあおりに関する際アライメントは不要なので、Ｌ = 71.67mmの近傍に(α,β) = (17, 154)に相当する透過信号を見つけることができる。
βの値を透過信号から直接確認することはできないが、このような狭い範囲に他の(α,β)の組み合わせがあることは少なく、有無についても計算で予想できるので、(α,β) = (17, 154)に相当する透過信号であると決定することができる。

以上説明したように、本発明によれば、短時間での正確な共振器アライメントが可能となるので、光コム切り出し用の共振器長調整装置などとして広く採用されることが期待できる。

１：基板
２：第１ミラーマウント
３：第２ミラーマウント
４：ロッド
５：第１ロッドホルダ
６：第２ロッドホルダ
７：第１ミラー
８：第２ミラー
９：第２電歪素子
１０：直進ガイド機構
１１：第１電歪素子
１２送りねじ機構
１３、１４：ファイバコリメータホルダ
１５、１６：ファイバコリメータ
１７：第３ロッドホルダ
１８：治具
１９、２０：ファイバコリメータホルダ用マウント

Claims

第１ミラーを搭載する第１ミラーマウントと、
前記第１ミラーに対向する第２ミラーを搭載する第２ミラーマウントと、
基板と、
前記基板に一体形成あるいは固定されている支持材と、
送りねじ機構と、
前記送りねじ機構の端部と自端部が当接するよう前記支持材に固定された第１電歪素子と、
直進ガイド機構と
を有し、
前記第１ミラーマウントは、前記基板及び前記支持材のいずれか一方に固定され、
前記第２ミラーマウントは、前記直進ガイド機構を介して前記基板に取り付けられ、
前記送りねじ機構の支持部は、前記第２ミラーマウント又は前記直進ガイド機構に固定され、
前記第１電歪素子と前記送りねじ機構の作動に伴い、前記支持材と前記直線ガイド機構が共働して、前記第１ミラーと前記第２ミラーの間隔を、前記第１ミラーと前記第２ミラー間で角度変動を生じさせることなく変更できるようにし、共鳴周波数を調整するための共振器長調整装置。
前記第１ミラーマウント及び前記第２ミラーマウントの固定位置を基板上で変更することで光共振器長を変更できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載された共振器長調整装置。
前記支持材が柱状のロッドを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された共振器長調整装置。
前記第１ミラーマウントと前記第１ミラーの間、または前記第２ミラーマウントと前記第２ミラーの間に、共振器長を変更する第２電歪素子が挟持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された共振器長調整装置。
第１ファイバコリメータを搭載する第１ファイバコリメータ用マウントと、前記第１ファイバコリメータに対向する第２ファイバコリメータを搭載する第２ファイバコリメータ用マウントが、前記第１ミラー及び前記第２ミラーで構成される光共振器の外側に配置され、当該光共振器への入射光及び出射光が前記第１ファイバコリメータ及び前記第２ファイバコリメータに結合されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された共振器長調整装置。