JPH0215685A - 可変周波数光源 - Google Patents
可変周波数光源Info
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- JPH0215685A JPH0215685A JP16631688A JP16631688A JPH0215685A JP H0215685 A JPH0215685 A JP H0215685A JP 16631688 A JP16631688 A JP 16631688A JP 16631688 A JP16631688 A JP 16631688A JP H0215685 A JPH0215685 A JP H0215685A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、「発明の目的」
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光スペクトル・アナライザ等に用いられて精
密な周波数測定を可能にする可変周波数光源の改良に関
するものである。
密な周波数測定を可能にする可変周波数光源の改良に関
するものである。
従来、光スペクトル・アナライザや分光器等を用いて周
波数特性や分光特性を測定する場合、精度を上げるには
周波数の基準となる光源が必要であった。
波数特性や分光特性を測定する場合、精度を上げるには
周波数の基準となる光源が必要であった。
しかしながら、基準周波数光源の周波数から離れた帯域
を測定する場合に誤差が大きくなるという欠点があった
。
を測定する場合に誤差が大きくなるという欠点があった
。
また、基準周波数光源として可変周波数光源を使用すれ
ば、周波数範囲は広くとれるか、可変周波数光源の入力
と発振周波数を精度よく対応づけするのは容易でない。
ば、周波数範囲は広くとれるか、可変周波数光源の入力
と発振周波数を精度よく対応づけするのは容易でない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、広い帯域にわたって高精度な周波数測定を可能と
する可変周波数光源を簡単な構成で実現することを目的
とする。
ので、広い帯域にわたって高精度な周波数測定を可能と
する可変周波数光源を簡単な構成で実現することを目的
とする。
口、「発明の構成」
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る可変周波数光源は基準周波数光源と、レー
ザと、発振器と、前記レーザの出力光を入射し前記発振
器の出力によりその透過光の周波数が変調される位相変
調器と、この位相変調器の出力光と前記基準周波数光源
の出力光とを合波する合波手段と、ミラー挿引手段を具
備し前記合波手段の出力光を入射するマイケルソン干渉
計と、このマイケルソン干渉計の基準レーザからの出力
光を検出して電気信号に変換する第１の受光素子と、前
記マイケルソン干渉計のレーザからの出力光を検出して
電気信号に変換する第２の受光素子と、前記第１．第２
の受光素子の出力を入力し前記マイケルソン干渉計の干
渉縞出力を計数してレザの出力周波数を）１（す定する
演算手段と、前記第２の受光素子の出力を入力して前記
マイケルソン干渉計の透過周波数をレーザの出力周波数
に制御する第１の制御手段と、前記第２の受光素子の出
力を入力してマイケルソン干渉計の透過周波数の間隔を
前記発振器の周波数に制御する第２の制御手段とを備え
、発振器の周波数により出力光の周波数を可変としたこ
とを特徴とする。
ザと、発振器と、前記レーザの出力光を入射し前記発振
器の出力によりその透過光の周波数が変調される位相変
調器と、この位相変調器の出力光と前記基準周波数光源
の出力光とを合波する合波手段と、ミラー挿引手段を具
備し前記合波手段の出力光を入射するマイケルソン干渉
計と、このマイケルソン干渉計の基準レーザからの出力
光を検出して電気信号に変換する第１の受光素子と、前
記マイケルソン干渉計のレーザからの出力光を検出して
電気信号に変換する第２の受光素子と、前記第１．第２
の受光素子の出力を入力し前記マイケルソン干渉計の干
渉縞出力を計数してレザの出力周波数を）１（す定する
演算手段と、前記第２の受光素子の出力を入力して前記
マイケルソン干渉計の透過周波数をレーザの出力周波数
に制御する第１の制御手段と、前記第２の受光素子の出
力を入力してマイケルソン干渉計の透過周波数の間隔を
前記発振器の周波数に制御する第２の制御手段とを備え
、発振器の周波数により出力光の周波数を可変としたこ
とを特徴とする。
マイケルソン干渉計のミラーをｔ＋’ｔ）引したとき第
１、第２の受光素子出力に現れる干渉縞の数から演算手
段でレーザ周波数を演算し、位相変調器でレーザ出力光
を位相変調して発振器の周波数から第２の受光素子の出
力における透過周波数の間隔を測定し、この間隔とレー
ザ周波数から干渉モード数を演算し、第１．第２の制御
手段により前記干渉モード数を比例係数としてレーザの
周波数を発振器の周波数に追従させる。
１、第２の受光素子出力に現れる干渉縞の数から演算手
段でレーザ周波数を演算し、位相変調器でレーザ出力光
を位相変調して発振器の周波数から第２の受光素子の出
力における透過周波数の間隔を測定し、この間隔とレー
ザ周波数から干渉モード数を演算し、第１．第２の制御
手段により前記干渉モード数を比例係数としてレーザの
周波数を発振器の周波数に追従させる。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明に係る可変周波数光源の一実施例を示す
構成ブロック図である。１は基準周波数光源を構成し例
えば発振周波数をＲｂ等標＊＊質の吸収線にロックする
等の方法（図では省略）により絶対周波数で高精度の出
力光を発生する基準レーザ、２は可変レーザを構成する
半導体レーザ、３は半導体レーザ２の出力光を２方向に
分離するビームスプリッタ、４はビームスプリッタ３の
透過光を位相変調するＬｉＮｂ０．にオプ酸リチウム）
等の電気光学結晶からなる位相変調器、５は位相変調器
４の出力光と基準レーザ１の出力光を合波する偏光ビー
ムスグリツタ、６は偏光ビームスプリッタ５の出力光を
入射して２方向に分離するビームスプリッタ、７はビー
ムスプリッタ６を透過した光が入射するミラー、８はミ
ラー７の位置を波長オーダーで掃引するＰＺＴ等からな
る圧電アクチュエータ、９はビームスプリッタ６の反射
光を入射する固定された第２のミラー、１０はミラー７
およびミラー９からの反射光を合波する第２の偏光ビー
ムスプリッタ、１１は偏光ビームスプリッタ１０の反射
光を入射して電気信号に変換する第１の受光素子、１２
は偏光ビームスグリツタ１０の透過光を入射して電気信
号に変換する第２の受光素子、１３は上記６〜１２の構
成要素を格納して内部の屈折率を１に保つ真空チャンバ
、１４は受光素子１１．１２の出力を入力して可変レー
ザ２の周波数を演算する演算回路、１５は受光素子１２
の出力を入力する同期整流回路および制御部からなる第
１の制御回路、１６は制御回路１５の出力を一方の入力
とする加算器、１７は受光素子】２の出力を入力して可
変レーザ２の注入電流を制御する１５と同様の制御回路
、１８はその出力が制御回路１５の参照入力および加算
器１６の他方の入力となる第１の発振器、１つはその出
力が位相変調器４の変調入力および制御回路１７の参照
入力となる周波数が高安定な第２の発振器である。ｍ成
要素６〜９はマイケルソン干渉計を構成する。
構成ブロック図である。１は基準周波数光源を構成し例
えば発振周波数をＲｂ等標＊＊質の吸収線にロックする
等の方法（図では省略）により絶対周波数で高精度の出
力光を発生する基準レーザ、２は可変レーザを構成する
半導体レーザ、３は半導体レーザ２の出力光を２方向に
分離するビームスプリッタ、４はビームスプリッタ３の
透過光を位相変調するＬｉＮｂ０．にオプ酸リチウム）
等の電気光学結晶からなる位相変調器、５は位相変調器
４の出力光と基準レーザ１の出力光を合波する偏光ビー
ムスグリツタ、６は偏光ビームスプリッタ５の出力光を
入射して２方向に分離するビームスプリッタ、７はビー
ムスプリッタ６を透過した光が入射するミラー、８はミ
ラー７の位置を波長オーダーで掃引するＰＺＴ等からな
る圧電アクチュエータ、９はビームスプリッタ６の反射
光を入射する固定された第２のミラー、１０はミラー７
およびミラー９からの反射光を合波する第２の偏光ビー
ムスプリッタ、１１は偏光ビームスプリッタ１０の反射
光を入射して電気信号に変換する第１の受光素子、１２
は偏光ビームスグリツタ１０の透過光を入射して電気信
号に変換する第２の受光素子、１３は上記６〜１２の構
成要素を格納して内部の屈折率を１に保つ真空チャンバ
、１４は受光素子１１．１２の出力を入力して可変レー
ザ２の周波数を演算する演算回路、１５は受光素子１２
の出力を入力する同期整流回路および制御部からなる第
１の制御回路、１６は制御回路１５の出力を一方の入力
とする加算器、１７は受光素子】２の出力を入力して可
変レーザ２の注入電流を制御する１５と同様の制御回路
、１８はその出力が制御回路１５の参照入力および加算
器１６の他方の入力となる第１の発振器、１つはその出
力が位相変調器４の変調入力および制御回路１７の参照
入力となる周波数が高安定な第２の発振器である。ｍ成
要素６〜９はマイケルソン干渉計を構成する。
基準レーザ１の出力光と可変レーザ２の出力光の面光方
向は互いに垂直となるように配置され、偏光ビームスプ
リッタ５．１０は前者を反射し後者を透過するように配
置して、両光の合波および分離を行う。すなわち、基準
レーザ１の出力光は偏光ビームスプリッタ５で反射し、
構成要素６〜９で構成されるマイケルソン干渉計を通過
して偏光ビームスプリッタ１０で反射し、受光素子１１
に入射する。また可変レーザ２の出力光はビームスプリ
ッタ３、位相変調器４．偏光ビームスプリッタ５を透過
し、前記マイケルソン干渉計を介して偏光ビームスプリ
ッタ１２を透過して受光素子１２に入射する。受光素子
１１．１２への入射光はミラーへの光路差により干渉を
生じる。本装置の出力光はビームスプリッタ３の反射光
として外部に取出される。なおミラー７は圧電アクチュ
エータ８か付いたまま機械的に掃引できるようになって
いる。
向は互いに垂直となるように配置され、偏光ビームスプ
リッタ５．１０は前者を反射し後者を透過するように配
置して、両光の合波および分離を行う。すなわち、基準
レーザ１の出力光は偏光ビームスプリッタ５で反射し、
構成要素６〜９で構成されるマイケルソン干渉計を通過
して偏光ビームスプリッタ１０で反射し、受光素子１１
に入射する。また可変レーザ２の出力光はビームスプリ
ッタ３、位相変調器４．偏光ビームスプリッタ５を透過
し、前記マイケルソン干渉計を介して偏光ビームスプリ
ッタ１２を透過して受光素子１２に入射する。受光素子
１１．１２への入射光はミラーへの光路差により干渉を
生じる。本装置の出力光はビームスプリッタ３の反射光
として外部に取出される。なおミラー７は圧電アクチュ
エータ８か付いたまま機械的に掃引できるようになって
いる。
上記のような構成の可変周波数光源の動作を次に説明す
る。
る。
（１）まず可変レーザの周波数を測定する。
制御回路１７をオフとし可変レーザ２をオープンループ
で駆動する。これは例えば制御回路１７の制御部にホー
ルド機能を持たせることにより実現できる。また制御回
路１５１発振器１９はオフとする。前述のように基準レ
ーザ１および可変レーザ２の出力光がマイケルソン干渉
計に導入された状態で、ミラー７を機械的に掃引し、こ
のとき受光素子１１．１２の出力に現れる干渉縞の数を
演算手段１４において計数し、その比から可変レーザ２
の周波数絶対値ｆχを約５桁精度で演算する。このとき
のｆχの値をｆｌ１とする。
で駆動する。これは例えば制御回路１７の制御部にホー
ルド機能を持たせることにより実現できる。また制御回
路１５１発振器１９はオフとする。前述のように基準レ
ーザ１および可変レーザ２の出力光がマイケルソン干渉
計に導入された状態で、ミラー７を機械的に掃引し、こ
のとき受光素子１１．１２の出力に現れる干渉縞の数を
演算手段１４において計数し、その比から可変レーザ２
の周波数絶対値ｆχを約５桁精度で演算する。このとき
のｆχの値をｆｌ１とする。
（２）次にマイケルソン干渉計の透過周波数を可変レー
ザ２の発振周波数にロックする。
ザ２の発振周波数にロックする。
ミラーの掃引は例えばマイケルソン干渉計の透過周波数
の間隔が１ＧＨｚの場合、光路差Ｌ２Ｌ、＋＝１５０ｍ
ｍ程度のところでホールドする。
の間隔が１ＧＨｚの場合、光路差Ｌ２Ｌ、＋＝１５０ｍ
ｍ程度のところでホールドする。
ここでり、、Ｌ２はビームスプリッタ６からそれぞれミ
ラー９．７までの距離である６次に制御回路１５をオン
とし、マイケルソン干渉計の光路差を可変レーザ２の発
振周波数が透過するように制御する。これは、制御回路
１５の出力に発振器１８が周波数ｆ２の信号を重畳して
変調し、受光素子１２に現れた変調成分を制御回路１５
内の同期整流回路により周波数ｆ２で同期整流し、その
出力が０となるように制御部が圧電アクチュエータを制
御することにより実現される。
ラー９．７までの距離である６次に制御回路１５をオン
とし、マイケルソン干渉計の光路差を可変レーザ２の発
振周波数が透過するように制御する。これは、制御回路
１５の出力に発振器１８が周波数ｆ２の信号を重畳して
変調し、受光素子１２に現れた変調成分を制御回路１５
内の同期整流回路により周波数ｆ２で同期整流し、その
出力が０となるように制御部が圧電アクチュエータを制
御することにより実現される。
（３）次にマイケルソン干渉計の透過周波数の間隔を測
定する。
定する。
発振器１つをオンにして位相変調器４を動作させる。受
光素子１２の出力を制御囲路１７において周波数ｆ１の
信号で同期検波した出力は、位相変調器４で発生ずるＦ
Ｍサブキャリアとマイケルソン干渉計の透過周波数との
周波数ずれに比例するので、変調周波数ｆ、を周波数軸
上で左右に掃引して前述の同１υ１検波出力がＯとなる
ときので。
光素子１２の出力を制御囲路１７において周波数ｆ１の
信号で同期検波した出力は、位相変調器４で発生ずるＦ
Ｍサブキャリアとマイケルソン干渉計の透過周波数との
周波数ずれに比例するので、変調周波数ｆ、を周波数軸
上で左右に掃引して前述の同１υ１検波出力がＯとなる
ときので。
の値がマイケルソン干渉計の透過周波数間隔ｆＦＳＲと
一致する。このときのｆＦｓＲの値をｆＦＳＲ＋ とす
る。このとき、可変レーザ２の出力周波数ｆχ１に対応
するマイケルソン干渉計の干渉モード数ｍχは次式であ
られされる。
一致する。このときのｆＦｓＲの値をｆＦＳＲ＋ とす
る。このとき、可変レーザ２の出力周波数ｆχ１に対応
するマイケルソン干渉計の干渉モード数ｍχは次式であ
られされる。
ｍ ｘ ＝ ｆ ｘ ＋ ／ ｆ Ｆ Ｓ Ｒ＋
−（１）（４）次にマイケルソン干渉計の透過周波数
間隔を変調周波数ｆ！にロックする。
−（１）（４）次にマイケルソン干渉計の透過周波数
間隔を変調周波数ｆ！にロックする。
制御回路１７をオンとし、可変レーザ２を閉ループで動
作させる。制御回路１７はマイケルソン干渉計の透過周
波数間隔ｆＦｓＲが変調周波数ｆと等しくなるように可
変レーザ２の発振周波数を制御する。この結果、出力光
の周波数ｆχは次式で表される。
作させる。制御回路１７はマイケルソン干渉計の透過周
波数間隔ｆＦｓＲが変調周波数ｆと等しくなるように可
変レーザ２の発振周波数を制御する。この結果、出力光
の周波数ｆχは次式で表される。
ｆχ−ｍχ・ｆｌ ・・・（２）干渉モー
ド数ｍχは５桁の整数なので、変調周波数で１を安定な
基準周波数から入力すれば、制御ループの安定度１０−
９以上の精度で出力周波数ｆχを［φ引できる。
ド数ｍχは５桁の整数なので、変調周波数で１を安定な
基準周波数から入力すれば、制御ループの安定度１０−
９以上の精度で出力周波数ｆχを［φ引できる。
なお上記の各動作シーケンスはプロセッサ等により管理
される。
される。
このような構成の可変周波数光源によれば、基準か電気
の周波数信号であるので、出力光の周波数精瓜が高く、
また長期安定性に優れている。
の周波数信号であるので、出力光の周波数精瓜が高く、
また長期安定性に優れている。
また（２）式から明らかなように、変調周波数で１を変
化させることにより、出力周波数ｆχをアナログ的に変
化することができる。
化させることにより、出力周波数ｆχをアナログ的に変
化することができる。
また物質の吸収線周波数から離れた帯域で周波数可変を
実現できる０例えばＲｂ吸収線を基準に用いて１．５５
μｍ帯の出力光を得ることもできる。
実現できる０例えばＲｂ吸収線を基準に用いて１．５５
μｍ帯の出力光を得ることもできる。
なお上記の実施例において、変調周波数ｆ、を高安定化
するために、外部からＣｓビーム標準等を基準にしたシ
ンセサイザ等から供給してもよい。
するために、外部からＣｓビーム標準等を基準にしたシ
ンセサイザ等から供給してもよい。
また半導体レーザの注入＠流に帰還するかわりに、温度
に帰還をかけてもよい。
に帰還をかけてもよい。
またマイゲルソン干渉計の透過周波数間隔ｆＦＳＲを変
調周波数ｆ１にロックする代りに、ｎ・ｆ Ｆ Ｓ Ｒ
＝ ｆ ＩとしてｆＦｓＲの整数倍のｆｌでサブキャリ
アにロックしてもよい。
調周波数ｆ１にロックする代りに、ｎ・ｆ Ｆ Ｓ Ｒ
＝ ｆ ＩとしてｆＦｓＲの整数倍のｆｌでサブキャリ
アにロックしてもよい。
ハ、「発明の効果」
以上の説明から明らかなように、本願発明によれば、広
い帯域にわたって高精度な周波数測定を可能とする可変
周波数光源を簡単な構成で実現することができる。
い帯域にわたって高精度な周波数測定を可能とする可変
周波数光源を簡単な構成で実現することができる。
順吐図は本発明に係る可変周波数光源の一実施例を示す
構成ブロック図である。
構成ブロック図である。
Claims (1)
- 基準周波数光源と、レーザと、発振器と、前記レーザの
出力光を入射し前記発振器の出力によりその透過光の周
波数が変調される位相変調器と、この位相変調器の出力
光と前記基準周波数光源の出力光とを合波する合波手段
と、ミラー掃引手段を具備し前記合波手段の出力光を入
射するマイケルソン干渉計と、このマイケルソン干渉計
の基準レーザからの出力光を検出して電気信号に変換す
る第１の受光素子と、前記マイケルソン干渉計のレーザ
からの出力光を検出して電気信号に変換する第２の受光
素子と、前記第１、第２の受光素子の出力を入力し前記
マイケルソン干渉計の干渉縞出力を計数してレーザの出
力周波数を測定する演算手段と、前記第２の受光素子の
出力を入力して前記マイケルソン干渉計の透過周波数を
レーザの出力周波数に制御する第１の制御手段と、前記
第２の受光素子の出力を入力してマイケルソン干渉計の
透過周波数の間隔を前記発振器の周波数に制御する第２
の制御手段とを備え、発振器の周波数により出力光の周
波数を可変としたことを特徴とする可変周波数光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16631688A JPH0215685A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 可変周波数光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16631688A JPH0215685A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 可変周波数光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0215685A true JPH0215685A (ja) | 1990-01-19 |
Family
ID=15829091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16631688A Pending JPH0215685A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 可変周波数光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0215685A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5500733A (en) * | 1992-07-27 | 1996-03-19 | France Telecom | Interferometric system for the detection and location of reflecting faults of light-guiding structures |
| US5615011A (en) * | 1994-02-25 | 1997-03-25 | France Telecom | Interferometric system for the detection and location of reflector faults of light-guiding structures |
-
1988
- 1988-07-04 JP JP16631688A patent/JPH0215685A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5500733A (en) * | 1992-07-27 | 1996-03-19 | France Telecom | Interferometric system for the detection and location of reflecting faults of light-guiding structures |
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