JPH01276784A - Variable frequency light source - Google Patents

Variable frequency light source

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JPH01276784A
JPH01276784A JP10656888A JP10656888A JPH01276784A JP H01276784 A JPH01276784 A JP H01276784A JP 10656888 A JP10656888 A JP 10656888A JP 10656888 A JP10656888 A JP 10656888A JP H01276784 A JPH01276784 A JP H01276784A
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JP
Japan
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output
laser
light
frequency
fabry
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Application number
JP10656888A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Akiyama
浩二 秋山
Satoru Yoshitake
哲 吉武
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating

Abstract

PURPOSE:To accurately measure an output light frequency by performing the calibration of a Fabry-Perot interferometer, the adjustment of an output laser light, and the measurement of spectral characteristics of the interferometer by use of three lasers respectively. CONSTITUTION:First, a contact C of a switch 32 is connected to a contact B, and a Fabry-Perot interferometer is calibrated on the basis of an output from a laser 20. Then, the contact c of the switch 32 is connected to a contact A. An optical detector 26 detects a beat of the output lights from the laser 20 and a laser 35, and detects the number of the beats by a counter 33. In this state, as the temperature of a constant temperature chamber 37 is varied by a temperature control means 38, the frequency of the output beam from a laser 36 can be fixed to that of a peak of a light passing through the interferometer 4. Additionally, the frequencies of the output lights from the lasers 20, 35 are detected by the optical detector 26 on whether or not they are coincident with each other, and at the same time the number of times of the fluctuations of an output from the detector 26 is measured by the counter 33 until the frequencies of the lasers 35, 36 are coincident. The frequency of the output light can accurately be measured on the basis of the just mentioned number of time, the characteristics of the interferometer 4 and the frequency of the laser 20.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、その出力光の周波数を可変出来る可変周波
数光源に関し、特に出力光の周波数を高精度で確定出来
る可変周波数光源に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a variable frequency light source that can vary the frequency of its output light, and more particularly to a variable frequency light source that can determine the frequency of its output light with high precision.

〈従来技術〉 半導体レーザーは小型であり、かっ取板が容易で信頼性
が高いので光源として広く用いられている。しかしなが
ら、半導体レーザーはその出力光の周波数すなわち波長
を可変する事が困難であり、かつその光スペクトルの半
値幅が広いという欠点がある。この欠点を改良する為に
出願人は、特願昭62−256502号明細書において
半導体レーザーを用いた可変波長光源を提案した。以下
に第3図に基づいてこの可変波長光源の構成を説明する
。第3図において、その出力光の波長が安定でかつ矢印
方向に偏光している半導体レーザー1の出力光は偏光ビ
ームスプリッタ2、ビームスプリッタ3を透過してファ
ブリペロー干渉計4に入射される。ファブリペロ−干渉
計4の透過光は偏光ビームスプリッタ5に入射され、そ
の透過光の強度は光検出器6で検出される。光検出器6
の出力は発振器8の出力(周波数f□2)を参照信号と
してロックインアンプ7で同期整流され、発振器8の出
力と加算されて圧電素子9に印加される。
<Prior Art> Semiconductor lasers are widely used as light sources because they are small, easy to install with brackets, and highly reliable. However, semiconductor lasers have drawbacks in that it is difficult to vary the frequency, that is, the wavelength, of their output light, and that their optical spectrum has a wide half-width. In order to improve this drawback, the applicant proposed a variable wavelength light source using a semiconductor laser in Japanese Patent Application No. 62-256502. The configuration of this variable wavelength light source will be explained below based on FIG. In FIG. 3, output light from a semiconductor laser 1 whose output light has a stable wavelength and is polarized in the direction of the arrow passes through a polarizing beam splitter 2 and a beam splitter 3 and enters a Fabry-Perot interferometer 4. The transmitted light from the Fabry-Perot interferometer 4 is incident on a polarizing beam splitter 5, and the intensity of the transmitted light is detected by a photodetector 6. Photodetector 6
The output is synchronously rectified by the lock-in amplifier 7 using the output of the oscillator 8 (frequency f□2) as a reference signal, added to the output of the oscillator 8, and applied to the piezoelectric element 9.

圧電素子9はファブリペロー干渉計4の半透鏡411.
412の間隔を可変させる。一方、半導体レーザー10
の出力光は紙面に垂直に偏光している。この出力光はレ
ンズ11で集束され、ビームスプリッタ12で2つに分
岐されてその反射光はこの可変波長光源の出力光として
取り出される。
The piezoelectric element 9 is a semi-transparent mirror 411 of the Fabry-Perot interferometer 4.
412 interval is made variable. On the other hand, semiconductor laser 10
The output light is polarized perpendicular to the plane of the paper. This output light is focused by a lens 11, split into two by a beam splitter 12, and the reflected light is taken out as the output light of this variable wavelength light source.

またその透過光は偏光ビームスプリッタ2で反射されて
ファブリペロー干渉計4に入射される。半導体レーザー
1と10の偏光方向は互いに90゜異なっているので、
これらの光は偏光ビームスプリッタ2.5で合成、分離
することが出来る。偏光ビームスプリッタ5で分離され
た半導体レーザー10の出力光の強度は光検出器13で
検出されてロックインアンプ14で発振器8の出力Aを
参照信号として同期整流され、その出力は半導体レーザ
ー10を制御する。また、光検出器13の出力はカウン
タ15に入力されてカウントされる。
Further, the transmitted light is reflected by the polarizing beam splitter 2 and enters the Fabry-Perot interferometer 4. Since the polarization directions of semiconductor lasers 1 and 10 differ from each other by 90°,
These lights can be combined and separated by a polarizing beam splitter 2.5. The intensity of the output light of the semiconductor laser 10 separated by the polarizing beam splitter 5 is detected by the photodetector 13 and synchronously rectified by the lock-in amplifier 14 using the output A of the oscillator 8 as a reference signal. Control. Further, the output of the photodetector 13 is input to a counter 15 and counted.

光検出器16にはビームスプリッタ3で分岐された半導
体レーザー1と10の出力光の合波光が入射されてその
強度が検出される。その出力はフィルタ17を介して検
波回路18に入力され、その出力はカウンタ15に入力
される。
The combined light of the output lights of the semiconductor lasers 1 and 10 split by the beam splitter 3 is incident on the photodetector 16, and its intensity is detected. The output is input to the detection circuit 18 via the filter 17, and the output is input to the counter 15.

この様な構成において、偏光ビームスプリッタ5により
光検出器6には半導体レーザー1の出力光のみが分離さ
れて入射される。ファブリペロー干渉計4はその間隔に
関連する特定の波長の光のみ透過させるので、ロックイ
ンアンプ7、圧電素子9により光検出器6の出力が最大
になるようにファブリペロ−干渉計4の半透鏡411.
412の間隔を制御することによりファブリペロ−干渉
計の間隔を半導体レーザー1の出力光の波長で校正する
ことが出来る。また、半導体レーザー10の出力光はフ
ァブリペロー干渉計4を透過し、その出力光強度が一定
になるように光検出器13、ロックインアンプ14によ
り半導体レーザー10か制御されるので、その出力光は
ファブリペロ−干渉計4の透過光のピークの1つの極大
値或いは肩に固定され、その波長を一定にすることが出
来る。さらに、半導体レーザー10の周囲温度を変化さ
せ、半導体レーザー1と10の出力光の波長が一致した
ことを光検出器16等により検出してカウンタ】−5を
リセットし、光検出器13に入射する光の強度が変化す
る回数を数えることにより、出力光の波長をファブリペ
ロー干渉計のFSR(Free 5pectrun R
ange)のステップで正確に変化させることが出来る
。すなわち、半導体レーザー1の出力光の波長をλ。、
カウンタ15のカウント値をNとすると、この可変波長
光源の波長λは、C/λ=C/λ、+N*FSR C:光速 で求められる。
In such a configuration, only the output light of the semiconductor laser 1 is separated and incident on the photodetector 6 by the polarizing beam splitter 5. Since the Fabry-Perot interferometer 4 transmits only light of a specific wavelength related to the interval, the half-transparent mirror of the Fabry-Perot interferometer 4 is 411.
By controlling the interval 412, the interval between the Fabry-Perot interferometers can be calibrated with the wavelength of the output light of the semiconductor laser 1. Further, the output light of the semiconductor laser 10 passes through the Fabry-Perot interferometer 4, and the semiconductor laser 10 is controlled by the photodetector 13 and the lock-in amplifier 14 so that the intensity of the output light is constant. is fixed at one maximum value or shoulder of the peak of the transmitted light of the Fabry-Perot interferometer 4, and its wavelength can be kept constant. Furthermore, the ambient temperature of the semiconductor laser 10 is changed, and the photodetector 16 or the like detects that the wavelengths of the output lights of the semiconductor lasers 1 and 10 match, resets the counter ]-5, and the light enters the photodetector 13. By counting the number of times the intensity of the output light changes, the wavelength of the output light can be calculated using the FSR (Free 5pectrun R) of a Fabry-Perot interferometer.
It can be changed accurately in steps of (ange). That is, the wavelength of the output light of the semiconductor laser 1 is λ. ,
When the count value of the counter 15 is N, the wavelength λ of this variable wavelength light source is determined by C/λ=C/λ, +N*FSR C: speed of light.

〈発明が解決すべき課題〉 しかしながら、この様な可変波長光源の出力光の波長の
間隔の精度はファブリペロー干渉計4のF’ S Rの
精度で決定されるが、FSRを正確に測定するためには
、電源を入れるたびに正確に周波数を測定するなどして
校正しなければならず、正確な波長を求めることか困難
であるという課題があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, although the accuracy of the wavelength spacing of the output light of such a variable wavelength light source is determined by the accuracy of the F'SR of the Fabry-Perot interferometer 4, it is difficult to accurately measure the FSR. In order to do this, it is necessary to perform calibration by accurately measuring the frequency each time the power is turned on, which poses the problem of difficulty in determining the exact wavelength.

また、ファブリペロ−干渉計4の透過光のピークのどの
ピークに固定するかを決定できないので、波長の絶対値
を求めることが出来ないという課題もあった。
Furthermore, since it is not possible to determine which of the peaks of the transmitted light of the Fabry-Perot interferometer 4 should be fixed, there is also the problem that the absolute value of the wavelength cannot be determined.

〈発明の目的〉 この発明の目的は、出力光の周波数を正確に求めること
が出来る可変周波数光源を提供することにある。
<Object of the Invention> An object of the invention is to provide a variable frequency light source that can accurately determine the frequency of output light.

く課題を解決する為の手段〉 前記課題を解決するために本発明は、第2のし−ザーと
その出力光の周波数が安定な第1のレーザーの出力光を
合波した光及び第3のレーザーの出力光をファブリペロ
−干渉計に入射し、その合波した光の出射光を第1及び
第2の光検出器で検出して、第1の光検出器の出力でフ
ァブリへロー干渉計の半透鏡の間隔を制御し、第2の光
検出器の出力で第2のレーザーを制御すると共に第1の
カウンタでその出力の変化の回数を検出する。また、フ
ァブリペロー干渉計を出射した第3のレーザーの出力光
の強度を第3の光検出器で検出し、この出力により第3
のレーザーを制御する。さらに、前記第3のレーザーの
出力光と前記第2のレーザーの出力光の合波光の強度を
第4の光検出器で検出し、この第4の光検出器の出力周
波数を第2のカウンタで測定する。この様な構成におい
て、第2のレーザー及び第3のレーザーの出力光の周波
数差からファブリペロー干渉計のFSRを求め、このF
SR及び第2のレーザーの出力光を掃引したときの第・
1のカウンタの計数値から出力光の周波数を求めるよう
にしたものである。
Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention provides a method of combining the output light of the second laser and the first laser whose output light frequency is stable, and the third laser. The output light of the laser is input to a Fabry-Perot interferometer, and the output light of the combined light is detected by the first and second photodetectors, and the output of the first photodetector is used to detect Fabry-Perot interference. The distance between the semi-transparent mirrors of the meter is controlled, the second laser is controlled by the output of the second photodetector, and the number of changes in the output is detected by the first counter. In addition, the intensity of the output light of the third laser emitted from the Fabry-Perot interferometer is detected by a third photodetector, and this output is used to detect the intensity of the output light of the third laser.
control the laser. Further, the intensity of the combined light of the output light of the third laser and the output light of the second laser is detected by a fourth photodetector, and the output frequency of the fourth photodetector is detected by a second counter. Measure with. In such a configuration, the FSR of the Fabry-Perot interferometer is determined from the frequency difference between the output lights of the second laser and the third laser, and this FSR is
When the output light of the SR and the second laser is swept,
The frequency of the output light is determined from the count value of the counter No. 1.

〈実施例〉 第1図に本発明に係る可変周波数光源の一実施例の構成
を示す。なお、第3図と同じ要素には同一記号を付し、
説明を省略する。第1図において、20は第1のレーザ
ーであり、周波数が一定の光を出力する。この第1のレ
ーザーは半導体レーザー201をビームスプリッタ20
2で2つに分割し、その透過光を出力すると共に反射光
を特定の周波数の光のみ吸収する標準物質を封入した吸
収セル203に入射してその透過光強度を光検出器20
4で検出して、透過光強度が最小になるように制御手段
205により半導体レーザー201の出力光の周波数を
制御する。この様にすると、第1のレーザー20の出力
光は標準物質の吸収周波数で安定化される。なお、周波
数fnlの出力を発振する発振器21の出力と制御手段
205の出力を加算器206で加算して半導体レーザー
201の出力光を変調し、かつ制御手段205で同し信
号で同期整流することにより高安定化を図っている。こ
の出力光は矢印22の方向に偏光しているものとする。
<Embodiment> FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of a variable frequency light source according to the present invention. The same elements as in Figure 3 are given the same symbols,
The explanation will be omitted. In FIG. 1, 20 is a first laser, which outputs light with a constant frequency. This first laser connects a semiconductor laser 201 to a beam splitter 20
2, the transmitted light is outputted, and the reflected light is input to an absorption cell 203 containing a standard material that absorbs only light of a specific frequency, and the intensity of the transmitted light is detected by a photodetector 20.
4, and the frequency of the output light of the semiconductor laser 201 is controlled by the control means 205 so that the transmitted light intensity is minimized. In this way, the output light of the first laser 20 is stabilized at the absorption frequency of the standard substance. Note that the output light of the semiconductor laser 201 is modulated by adding the output of the oscillator 21 that oscillates the output of the frequency fnl and the output of the control means 205 in an adder 206, and the control means 205 performs synchronous rectification using the same signal. This is aimed at achieving high stability. It is assumed that this output light is polarized in the direction of arrow 22.

第1のレーザー20の出力光はビームスプリッタ23、
偏光ビームスプリッタ2を透過し、ファブリペロー干渉
計4に入射される。このファブリペロー干渉計4の透過
光は偏光ビームスプリッタ5を透過し、ビームスプリッ
タ24で2つに分岐され、それぞれ第1の光検出器25
、第2の光検出器26に入射される。第1の光検出器2
5の出力は制御手段27に入力される。この制御手段2
7には参照信号として発振器21の出力である周波数f
l11の信号が入力され、この信号で同期整流される。
The output light of the first laser 20 is transmitted through a beam splitter 23,
The light passes through the polarizing beam splitter 2 and enters the Fabry-Perot interferometer 4. The transmitted light from the Fabry-Perot interferometer 4 passes through a polarizing beam splitter 5 and is split into two by a beam splitter 24, each of which is sent to a first photodetector 25.
, is incident on the second photodetector 26. First photodetector 2
The output of 5 is input to the control means 27. This control means 2
7 has a frequency f which is the output of the oscillator 21 as a reference signal.
The signal of l11 is input, and synchronous rectification is performed using this signal.

従って、第1のレーザー20の出力光の強度のみ検出で
きる。制御手段27の出力及び発振器29の出力である
信号V1は加算器28に入力されて加算される。加算器
28の出力及び発振器30の出力く周波数f42)は加
算器31に入力されて加算され、その出力は圧電素子9
に入力されてファブリペロ−干渉計4の半透鏡411.
412の間隔を制御する。従ってファブリペロー干渉計
4を透過する光は全て周波′f¥fm2で変調される。
Therefore, only the intensity of the output light from the first laser 20 can be detected. The signal V1, which is the output of the control means 27 and the output of the oscillator 29, is input to an adder 28 and added together. The output of the adder 28 and the output frequency f42 of the oscillator 30 are input to the adder 31 and added, and the output is sent to the piezoelectric element 9.
is input to the semi-transparent mirror 411 of the Fabry-Perot interferometer 4.
412 intervals. Therefore, all the light passing through the Fabry-Perot interferometer 4 is modulated at the frequency 'f\fm2.

一方、第2の光検出器26の出力はスイッチ32の共通
接点Cに入力される。このスイッチ32の接点Aには第
1のカウンタ33が、接点Bには制御手段34が接続さ
れ、第2の光検出器26の出力を第1のカウンタ33と
制御手段34に選択的に入力する。制御手段34の出力
は第2のレーザー35に入力され、その出力光の周波数
を制御する。第2のレーザー35の出力光はビームスグ
リツタ23に入射される。第1のレーザー20は矢印2
2の方向、第2のレーザー35は矢印45の方向に偏光
している。これらの光はビームスプリッタ23で合波さ
れて偏光ビームスプリッタ2に入射される。36は第3
のレーサーであり、恒温槽37内に格納されている。こ
の恒温槽37の温度は温度制御手段38により精密に制
御される。第3のレーザーの出力光はビームスプリッタ
39で2つに分岐され、その反射光は出力光として外部
に取り出される。透過光はビームスプリッタ40でさら
に2つに分岐され、透過光は偏光ビームスプリッタ2に
入射される。反射光はビームスプリッタ41に入射され
、ビームスブリッタ23を透過した第2のレーザー35
の出力光と金波されて第4の光検出器42でその強度が
測定される。第4の光検出器42の出力は第2のカウン
タ43に入力される。光検出器13の出力は制御手段4
4に入力される。この制御手段44には発振器29の信
号V、及び発振器30の出力である周波数fm2の信号
か入力される。制御手段44の出力は第3のレーザー3
6に入力され、その出力光の周波数が制御される。なお
、第2、第3のレーザー35.36は半導体レーザーを
用い、かつ第3のレーザー36の出力光は紙面に垂直方
向に偏光しているものとする。従って、第1のレーザー
20と第2のレーザー35の合波光及び第3のレーザー
36の出力光は偏光ビームスプリッタ2で合成されて同
一の経路を進行させることが出来、かつ偏光ビームスプ
リッタ5で分離する事が出来る。
On the other hand, the output of the second photodetector 26 is input to the common contact C of the switch 32. A first counter 33 is connected to the contact A of this switch 32, and a control means 34 is connected to the contact B, and the output of the second photodetector 26 is selectively input to the first counter 33 and the control means 34. do. The output of the control means 34 is input to the second laser 35 to control the frequency of its output light. The output light of the second laser 35 is input to the beam sinter 23 . The first laser 20 is the arrow 2
2, the second laser 35 is polarized in the direction of arrow 45. These lights are multiplexed by the beam splitter 23 and input to the polarizing beam splitter 2. 36 is the third
The racer is stored in a constant temperature bath 37. The temperature of this constant temperature bath 37 is precisely controlled by temperature control means 38. The output light of the third laser is split into two by a beam splitter 39, and the reflected light is taken out to the outside as output light. The transmitted light is further split into two by the beam splitter 40, and the transmitted light is input to the polarizing beam splitter 2. The reflected light is incident on the beam splitter 41 and transmitted through the beam splitter 23 to the second laser 35.
The intensity of the output light is measured by the fourth photodetector 42. The output of the fourth photodetector 42 is input to the second counter 43. The output of the photodetector 13 is transmitted to the control means 4
4 is input. The control means 44 receives the signal V of the oscillator 29 and the signal of frequency fm2 which is the output of the oscillator 30. The output of the control means 44 is the third laser 3
6, and the frequency of its output light is controlled. It is assumed that the second and third lasers 35 and 36 are semiconductor lasers, and the output light of the third laser 36 is polarized in a direction perpendicular to the plane of the paper. Therefore, the combined light of the first laser 20 and the second laser 35 and the output light of the third laser 36 can be combined by the polarizing beam splitter 2 and travel the same path, and can be combined by the polarizing beam splitter 5. It can be separated.

次にこの実施例の動作を説明する。この実施例の動作に
はFSR測定モードと可変周波数モードがある。最初に
FSR測定モードを第2図に基づいて説明する。第2図
はファブリペロ−干渉計4の特性を表わしなものであり
、横軸は半透鏡411.412の間隔、縦軸は透過光の
周波数を表わす、黒点の所でファブリペロー干渉計4が
共鳴し、その透過光の強度が極大になる。FSR測定モ
ードではスイッチ32の共通接点Cを接点Bに接続する
。最初に信号v1を低レベルにする。信号v1は圧電索
子9に印加されるので半透鏡の間隔はI73になり、制
御手段27はこの近辺で第Jのレーザー20の出力光の
周波数f1がファブリペロー干渉計4の点aのモードに
なるようにその半透鏡の間隔を微調整する。また制御手
段44は第3のレーザー36の出力光の周波数を第1の
レーザー20が固定された隣接モードである点すに固定
する。このときの光周波数をf3とする。第2のレーザ
ー35の出力光の周波数は固定しておく。
Next, the operation of this embodiment will be explained. The operation of this embodiment includes an FSR measurement mode and a variable frequency mode. First, the FSR measurement mode will be explained based on FIG. 2. Figure 2 shows the characteristics of the Fabry-Perot interferometer 4, where the horizontal axis represents the interval between the semi-transparent mirrors 411 and 412, and the vertical axis represents the frequency of transmitted light.The Fabry-Perot interferometer 4 resonates at the black dots. Then, the intensity of the transmitted light becomes maximum. In the FSR measurement mode, the common contact C of the switch 32 is connected to the contact B. First, the signal v1 is set to low level. Since the signal v1 is applied to the piezoelectric cable 9, the interval between the semi-transparent mirrors becomes I73, and the control means 27 controls the frequency f1 of the output light of the J-th laser 20 to be the mode of point a of the Fabry-Perot interferometer 4. Finely adjust the interval between the semi-transparent mirrors so that The control means 44 also fixes the frequency of the output light of the third laser 36 to the point in which the first laser 20 is in the fixed adjacent mode. The optical frequency at this time is assumed to be f3. The frequency of the output light of the second laser 35 is fixed.

次に信号V[が高レベルになると、半透鏡の間隔はI5
゜になる。制御手段27は再度筒1のレーザー20の出
力光の用波数f1が7アプリペロー干渉計4の点Cのモ
ードになるようにその間隔を微調整する。また、制御手
段44は第3のレーザーの出力光の周波数をf3に固定
し、制御手段34は第2のレーザー35の出力光の周波
数を点Cの隣接モードである点dに固定する。この時の
第2のレーザー35の出力光の周波数をf2とする。
Next, when the signal V[ goes high, the spacing of the semi-transparent mirrors becomes I5
It becomes ゜. The control means 27 again finely adjusts the interval so that the usable wave number f1 of the output light of the laser 20 of the tube 1 becomes the mode of point C of the 7-application Perot interferometer 4. Furthermore, the control means 44 fixes the frequency of the output light of the third laser to f3, and the control means 34 fixes the frequency of the output light of the second laser 35 to point d, which is the adjacent mode of point C. The frequency of the output light from the second laser 35 at this time is assumed to be f2.

第2、第3のレーザー35.36の出力光はビームスプ
リッタ41で合波され、そのビートが第4の光検出器4
2で検出されるので、これらの動作を繰り返すことによ
って(f −r3)を第2のカウンタ43で測定する事
が出来る。半透鏡の間隔が L、、l、  のときのF
SRをそれぞれf)SIt2、fFSR3とし、間隔し
 とl−53の間に入るモードの数をN、点aのモード
数をm、光速をCとすると、ファブリペロー干渉計の特
性からf1SR2=C/(2L2) fFS113= C/ (2L、3) L  = m C/ (2f 1) L  = <rn  N ) C/ (2f 1)が成
立する。これから、 C/(2f     )−C/(2f     )FS
R3T−SR2 =NC/(2f1) となり、f   =f   +(f2−f3)、FSR
2FSR3 f  )(f2−で3)から 5R3 t’   =JIf 12−f3)/N)・・・(1)
FSR31 が求められる。前述したようにf  −Nは既知であり
、(f   f3)は第2のカウンタから求める事が出
来るので、FSRを正確に求める事が出来る。
The output lights of the second and third lasers 35 and 36 are combined by a beam splitter 41, and the beats are sent to the fourth photodetector 4.
By repeating these operations, (f - r3) can be measured by the second counter 43. F when the interval between semi-transparent mirrors is L,,l,
Let SR be f) SIt2 and fFSR3, respectively, the number of modes entering between and l-53 be N, the number of modes at point a be m, and the speed of light be C. From the characteristics of the Fabry-Perot interferometer, f1SR2=C /(2L2) fFS113= C/ (2L, 3) L = m C/ (2f 1) L = <rn N) C/ (2f 1) holds true. From now on, C/(2f)-C/(2f)FS
R3T-SR2 = NC/(2f1), f = f + (f2-f3), FSR
2FSR3 f ) (3 at f2-) to 5R3 t' = JIf 12-f3)/N)...(1)
FSR31 is required. As described above, f - N is known and (f f3) can be found from the second counter, so FSR can be found accurately.

次に、可変周波数モードについて説明する。この場合は
スイッチ32の共通接点Cを接点Aに接続し、かつ信号
V+−を低レベルに固定する。第2の光検出器26は第
1のレーザー20と第2のレーザー35の出力光のビー
トを検出し、この回数が第1のカウンタ33で検出され
る。この状態で温度制御手段38により恒温槽37の温
度を変化させて行くと、第3図で説明したようにファブ
リペロー干渉計4の透過光のピークの1つに第3のレー
ザー36の出力光の周波数を固定することが出来る。こ
のとき、第2のレーザー35の出力光の周波数をその駆
動電流等を変えることにより掃引すると、第2の光検出
器26の出力はファブリペロー干渉計4のFSRの周期
で増減する。第2の光検出器26により第1のレーザー
20と第2のレーザー35の出力光の周波数の一致を検
出してから第4の光検出器42の出力により第2のレー
ザー35と第3のレーザー36の出力光の周波数が一致
するまでの間の第2の光検出器26の出力の増減の回数
を第1のカウンタ33で測定する。
Next, the variable frequency mode will be explained. In this case, the common contact C of the switch 32 is connected to the contact A, and the signal V+- is fixed at a low level. The second photodetector 26 detects the beat of the output light of the first laser 20 and the second laser 35, and the number of beats is detected by the first counter 33. In this state, when the temperature of the thermostatic chamber 37 is changed by the temperature control means 38, the output light of the third laser 36 will appear at one of the peaks of the transmitted light of the Fabry-Perot interferometer 4, as explained in FIG. The frequency of can be fixed. At this time, when the frequency of the output light of the second laser 35 is swept by changing its driving current, etc., the output of the second photodetector 26 increases and decreases with the period of the FSR of the Fabry-Perot interferometer 4. The second photodetector 26 detects whether the frequencies of the output lights of the first laser 20 and the second laser 35 match, and then the second laser 35 and the third laser are detected by the output of the fourth photodetector 42. The first counter 33 measures the number of increases and decreases in the output of the second photodetector 26 until the frequencies of the output light from the laser 36 match.

この測定値は第1のレーザー20と第3のレーザー36
の出力光の周波数差のモード数を表わし、その値をMと
すると第3のレーザー36の出力光すなわちこの実施例
の可変周波数光源の出力光の周波数f3は、 f3 ”fl +M” FSR3 で求めることが出来る。fFSR3は前記(1)式から
正確に求めることが出来るので、出力光の周波数すなわ
ち波長を正確に求めることか出来る。
This measured value is calculated by the first laser 20 and the third laser 36.
represents the mode number of the frequency difference of the output light, and its value is M. The frequency f3 of the output light of the third laser 36, that is, the output light of the variable frequency light source of this embodiment, is determined by f3 "fl + M" FSR3. I can do it. Since fFSR3 can be accurately determined from the above equation (1), the frequency, that is, the wavelength of the output light can be accurately determined.

なお、可変周波数モードにおいて、第3のレーザー36
の出力光の周波数を連続的に変化させ、同時に光検出器
26の出力を外部に出力するようにする事も出来る。こ
の場合、光検出器26の出力はファブリペロー干渉計4
のF S Rの間隔でその出力が変化するので、マーカ
として使用できる。
Note that in the variable frequency mode, the third laser 36
It is also possible to continuously change the frequency of the output light and output the output of the photodetector 26 to the outside at the same time. In this case, the output of the photodetector 26 is the Fabry-Perot interferometer 4
Since its output changes at intervals of FSR, it can be used as a marker.

また、この実施例では半透鏡411.412の間隔を圧
電素子9により可変するようにしたが、ファブリペロ−
干渉計4内に電気光学素子を挿入し、実効長を変化させ
るようにしてもよい。さらに、ソリッドエタロンにして
温度を変えてもよい。
Further, in this embodiment, the interval between the semi-transparent mirrors 411 and 412 is varied by the piezoelectric element 9, but the Fabry-Perot
An electro-optical element may be inserted into the interferometer 4 to change the effective length. Furthermore, a solid etalon may be used to change the temperature.

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
発明では、レーザーを3個用い、第1のレーザーで基準
となる光を出力してファブリペロ−干渉計を校正し、第
3のレーザーの出力光の周波数をファブリペロー干渉計
の透過光のピークに固定し、さらに第2のレーザーでこ
のファブリペロー干渉計のFSRを測定するようにした
。その為、FSRを高精度で測定することが出来るので
出力光の周波数を正確に求めることが出来るという効果
がある。
<Effects of the Invention> As explained above in detail based on the embodiments, in this invention, three lasers are used, and the first laser outputs reference light to calibrate the Fabry-Perot interferometer. The frequency of the output light of the third laser was fixed at the peak of the transmitted light of the Fabry-Perot interferometer, and the FSR of this Fabry-Perot interferometer was further measured using the second laser. Therefore, since the FSR can be measured with high precision, there is an effect that the frequency of the output light can be determined accurately.

また、可変周波数モードでは常に第2のレーザーの出力
光の周波数を掃引して、基準周波数光源である第1のレ
ーザーと出力光との周波数間のモード数を測定している
ので、第3のレーザーがファブリペロ−干渉計のどのモ
ードに固定されていても出力光の周波数が確定できると
いう効果もある。
In addition, in the variable frequency mode, the frequency of the output light of the second laser is always swept to measure the number of modes between the frequencies of the first laser, which is the reference frequency light source, and the output light. Another advantage is that the frequency of the output light can be determined no matter which mode of the Fabry-Perot interferometer the laser is fixed to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る可変周波数光源の一実施例を表わ
す構成図、第2図はファブリペロー干渉計の特性を表わ
す特性曲線図、第3図は従来の可変周波数光源の構成を
表わす構成図である。 13・・・第3の光検出器、20・・・第1のレーザー
、25・・・第1の光検出器、26・・・第2の光検出
器、27.34.44・・・制御手段、33・・・第1
のカウンタ、35・・・第2のレーザー、36・・・第
3のレーザー、42・・・第4の光検出器、43・・・
第2のカウンタ。 第2図 半透鏡の間隔
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the variable frequency light source according to the present invention, FIG. 2 is a characteristic curve diagram showing the characteristics of a Fabry-Perot interferometer, and FIG. 3 is a configuration showing the configuration of a conventional variable frequency light source. It is a diagram. 13... Third photodetector, 20... First laser, 25... First photodetector, 26... Second photodetector, 27.34.44... Control means, 33...first
counter, 35... second laser, 36... third laser, 42... fourth photodetector, 43...
Second counter. Figure 2 Interval between half-transparent mirrors

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  その出力光の周波数が安定な第1のレーザーと、その
出力光の周波数が可変出来る第2及び第3のレーザーと
、前記第1及び第2のレーザーの出力光を合波した光及
び前記第3のレーザーの出力光が入射されるファブリペ
ロー干渉計と、このファブリペロー干渉計を透過した前
記合波した光の強度を検出する第1及び第2の光検出器
と、この第2の光検出器の出力が選択的に入力される第
1のカウンタと、前記ファブリペロー干渉計を透過した
前記第3のレーザーの出力光の強度を検出する第3の光
検出器と、前記第3のレーザーの出力光と前記第2のレ
ーザーの出力光の合波光の強度を検出する第4の光検出
器と、この第4の光検出器の出力が入力される第2のカ
ウンタとを有し、前記第1の光検出器の出力で前記ファ
ブリペロー干渉計を制御し、かつ前記第2レーザー及び
第3のレーザーの出力光の周波数差から前記ファブリペ
ロー干渉計の特性を求め、前記第2のレーザーの出力光
の周波数を掃引する事により出力光の周波数を求めるよ
うにしたことを特徴とする可変周波数光源。
A first laser whose output light frequency is stable, a second and third laser whose output light frequency can be varied, a light obtained by combining the output lights of the first and second lasers, and a light beam which is a combination of the output light of the first and second lasers, and the third laser whose output light frequency is variable. a Fabry-Perot interferometer into which the output light of the laser No. 3 is incident; first and second photodetectors that detect the intensity of the combined light transmitted through the Fabry-Perot interferometer; a first counter into which the output of the detector is selectively input; a third photodetector that detects the intensity of the output light of the third laser transmitted through the Fabry-Perot interferometer; It has a fourth photodetector that detects the intensity of the combined light of the output light of the laser and the output light of the second laser, and a second counter into which the output of the fourth photodetector is input. , controlling the Fabry-Perot interferometer with the output of the first photodetector, and determining the characteristics of the Fabry-Perot interferometer from the frequency difference between the output lights of the second laser and the third laser; A variable frequency light source characterized in that the frequency of the output light is determined by sweeping the frequency of the output light of the laser.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007007848A1 (en) * 2005-07-13 2007-01-18 Nec Corporation External resonator variable wavelength laser and its packaging method

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