JP7304061B2 - 光周波数・位相の自動安定化装置 - Google Patents
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Description
誤差信号は、吸収が最大となるところでゼロとなるので、この誤差信号に基づいて、強度が落ち込んだ周波数軸上の地点、すなわち、誤差信号がゼロとなる周波数を特定することにより、これをロックポイントとして、CWレーザの周波数制御機構を介して光の周波数を目標値(封入された原子あるいは分子吸収線の周波数)にフィードバック制御している。
レーザ光の周波数が上述のロックポイントに収束するよう、レーザ照射装置の周波数制御機構に対しフィードバック制御を行う際、周波数がロックポイントに対し所定範囲内であれば、正常なフィードバック制御が可能である。そこで、この範囲をロック引き込み範囲とし、周波数がこの所定範囲内にあるときのみ、フィードバック制御を行って、レーザ光の周波数をロックポイントに収束させる。一方、周波数がこの範囲外であるときは、フィードバック制御を行わない。
このとき、別のロックポイントのロック引き込み範囲に入ると、そのロックポイントへ収束する場合がある。これを防ぐために、予め目的のロックポイントの前後に設定したロック引き込み範囲内に周波数を調整した上でフィードバック制御を開始する。フィードバック制御の積分値が急激に変化していないことを確認したり、波長計の値を確認したりして、目的のロックポイントに正しくロックできていることを確認する必要がある。
fbeat検出時には光周波数コムの他のモードとのビート信号も同時に検出されるため、fbeatのみを取り出すためのフィルタ用いる。ロックポイントの前後に設定されたロック引き込み範囲は、フィルタの帯域を超えない範囲で位相差検出方法によって決まり、1MHz以下から数MHz程度のことが多い。また、光周波数コムは複数のモードを有しているため、光周波数コムとCWレーザのビート周波数がfrefとなるCWレーザの周波数は複数存在する。つまり、光周波数コムへのCWレーザのロックポイントは、図6に示すように複数存在する。ロック引き込み範囲が有限でロックポイントが複数存在するという状況は、CWレーザの周波数を原子(分子)吸収線にロックする場合や、光共振器の共鳴周波数をCWレーザの周波数にロックする場合と同様である。
特にレーザ光の光周波数・位相を安定化する際、制御目標となるロックレンジが狭く、ロックポイントが複数あるような場合、制御の誤動作によって光周波数・位相がロックレンジから大きく外れたり、目標外のロックポイントに再ロックされたりしてしまうというおそれもあった。
前述のように、気体状の原子あるいは分子が封入されたガスセルにCWレーザを照射して、透過したレーザ光の強度を光受光器で検出する。この検出値を発振器、ミキサー、ローパスフィルタなどからなる復調器で復調することにより、吸収線近傍においては周波数の変動量にほぼ比例する誤差信号を得る。
そして、このロックポイントを中心に、その前後に所定周波数幅のロック引き込み範囲を設定する。なお、この所定周波数幅は、目標とするロックポイントへのフィードバック制御が正常に行われている際の許容変動幅に基づいて設定されている。
従来技術と同様に、光受光器3の計測信号に基づいて、周波数フィードバック制御装置4の誤差信号生成部4aにより誤差信号が生成され、上述のようにロックポイントが設定される。
本実施例の周波数フィードバック制御装置4では、誤差信号生成部4aからの誤差信号は、従来技術と同様の時定数を有する第1積分器を含め、図示しない比例回路、微分回路等を有する従来型フィードバック回路4cに入力され、このフィードバック回路4cの出力は、第1積分器より大きな時定数を有する第2積分器4dに入力され、常時積分される。
正常時は、従来型フィードバック回路4cの出力値と第2積分器4dの出力値が加算器4eで加算され、レーザ照射装置1の周波数可変機構に対しフィードバック制御量として出力される。
ノイズ等の影響により、レーザ光の周波数が上述のロック引き込み範囲を越えた際、このリセット装置4fにより、従来型フィードバック回路4c内の第1積分器による積分値を含め、図示しない微分分、比例分など、第2積分器の積分値4d以外の制御量がすべてリセットされる。その上で、第2積分器フィードバック回路4cの出力値が加算器4eを経由して制御量として出力される。
この様子を示したものが、図8である。
これにより、図9に示すように、下側の従来型フィードバック回路4cのみによるフィードバック制御では、積分値が発散して異常動作を引き起こす可能性があるのに対し、第2積分器4dを具備することにより、フィードバック制御量の大幅な変動が防止され、他のゼロ通過周波数をロックポイントとみなしてロックされる等の異常動作が確実に防止される。
レーザ光と光共振器を共鳴させることで光共振器内部の電場強度の増幅を行う場合については、制御対象を共振器長可変機構とすればよい。
2:ガラス容器
3:光受光器
4:周波数フィードバック制御装置
4a:誤差信号生成部
4c:従来型フィードバック回路
4d:第2積分器
4f:リセット装置
4e:加算器
Claims (4)
- レーザ光周波数を予め定めたロックポイントにフィードバック制御するレーザ光周波数制御装置であって、
受光器あるいは位相比較器の出力に基づいて、前記レーザ光周波数の前記ロックポイントに対する誤差信号を生成する誤差信号生成部と、
第1積分器を備え、前記ロックポイントの前後に設定されたロック引き込み範囲内に前記レーザ光周波数があるときは、前記誤差信号がゼロになるようフィードバック制御を行うための第1の制御量を出力する回路と、
前記第1積分器より大きい時定数を用いて前記第1の制御量を積分し、第2の制御量を算出する第2積分器と、
前記第1の制御量と前記第2の制御量とを加算して第3の制御量を制御対象に出力する加算器と、
を備え、
前記レーザ光周波数が前記ロック引き込み範囲を外れたときは、前記回路による前記第1の制御量をゼロにリセットするとともに、前記第2積分器の積分値に用いて、前記第3の制御量を、前記レーザ光周波数が前記ロック引き込み範囲を外れる直前の制御量に維持し、
前記レーザ光周波数が前記ロック引き込み範囲内に復帰したときに、前記第2積分器による前記第2の制御量と前記回路による前記第1の制御量とを前記加算器により加算することで得られる第3の制御量による制御を再開するようにしたことを特徴とするレーザ光の周波数制御装置。 - 前記レーザ光周波数を原子吸収線あるいは分子吸収線の周波数に制御するフィードバック制御に適用された、請求項1に記載のレーザ光の周波数制御装置。
- 前記レーザ光周波数を光周波数コムに位相同期するためのフィードバック制御に適用された、請求項1に記載のレーザ光の周波数制御装置。
- 前記制御対象が、レーザ光と光共振器との共鳴を調整する共振器長可変機構である、請求項1に記載のレーザ光の周波数制御装置。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000261092A (ja) | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Anritsu Corp | 周波数安定化光源 |
JP2000299662A (ja) | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Mitsubishi Electric Corp | 光通信装置 |
JP2005094248A (ja) | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザ制御装置 |
WO2006060870A1 (en) | 2004-12-08 | 2006-06-15 | The Australian National University | Method and apparatus for controlling frequency of a laser |
CN103036142A (zh) | 2012-12-14 | 2013-04-10 | 中国科学技术大学 | 激光频率绝对锁定装置 |
JP2014090092A (ja) | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Mitsutoyo Corp | レーザー光源装置 |
JP2014220296A (ja) | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 株式会社ミツトヨ | レーザ装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5852891A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-29 | Japan Radio Co Ltd | レ−ザの周波数安定化装置 |
JPS61239685A (ja) * | 1985-04-16 | 1986-10-24 | Norito Suzuki | 周波数ならびに強度安定化レ−ザ−装置 |
JPH07245445A (ja) * | 1994-03-02 | 1995-09-19 | Fujitsu Ltd | 波長安定化光源 |
-
2019
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000261092A (ja) | 1999-03-09 | 2000-09-22 | Anritsu Corp | 周波数安定化光源 |
JP2000299662A (ja) | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Mitsubishi Electric Corp | 光通信装置 |
JP2005094248A (ja) | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザ制御装置 |
WO2006060870A1 (en) | 2004-12-08 | 2006-06-15 | The Australian National University | Method and apparatus for controlling frequency of a laser |
JP2014090092A (ja) | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Mitsutoyo Corp | レーザー光源装置 |
CN103036142A (zh) | 2012-12-14 | 2013-04-10 | 中国科学技术大学 | 激光频率绝对锁定装置 |
JP2014220296A (ja) | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 株式会社ミツトヨ | レーザ装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KOBAYASHI Takumi et al.,Sub-Doppler laser spectroscopy of molecular iodine at 578 nm,2016 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2016),2016年07月15日,https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7540552 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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