JPH0566431A - 高精度近赤外基準光周波数発生法 - Google Patents
高精度近赤外基準光周波数発生法Info
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- JPH0566431A JPH0566431A JP3256945A JP25694591A JPH0566431A JP H0566431 A JPH0566431 A JP H0566431A JP 3256945 A JP3256945 A JP 3256945A JP 25694591 A JP25694591 A JP 25694591A JP H0566431 A JPH0566431 A JP H0566431A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基準光周波数を近赤外領域で発生させるに際
し、原子・分子の吸収スペクトルを使うことなく、現存
する高精度安定化レーザーを利用して、従来よりも高い
周波数安定度を持ち、かつその周波数値が正確に分かる
基準光周波数を発生させる。 【構成】 基準レーザーとしてのメタン安定化レーザー
線に炭酸ガスレーザー線を位相同期させ、その周波数を
逓倍したうえで、それに近赤外領域の半導体レーザー線
を位相制御し、高安定かつ周波数値の分かった近赤外基
準光周波数を発生させ、さらに、それを炭酸ガスレーザ
ー線の周波数だけずれた間隔で発生させる。
し、原子・分子の吸収スペクトルを使うことなく、現存
する高精度安定化レーザーを利用して、従来よりも高い
周波数安定度を持ち、かつその周波数値が正確に分かる
基準光周波数を発生させる。 【構成】 基準レーザーとしてのメタン安定化レーザー
線に炭酸ガスレーザー線を位相同期させ、その周波数を
逓倍したうえで、それに近赤外領域の半導体レーザー線
を位相制御し、高安定かつ周波数値の分かった近赤外基
準光周波数を発生させ、さらに、それを炭酸ガスレーザ
ー線の周波数だけずれた間隔で発生させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光応用計測な
ど、高精度の光周波数を基準として用いる技術分野にお
いて利用するための、高精度近赤外基準光周波数発生法
に関するものである。
ど、高精度の光周波数を基準として用いる技術分野にお
いて利用するための、高精度近赤外基準光周波数発生法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信などにおいて需要の高い近
赤外領域の光周波数の基準としては、分子・原子の吸収
スペクトルを利用していた。すなわち、近赤外領域で発
振する半導体レーザー光を、特定の分子・原子を封入し
た吸収セル（場合によっては内部で放電させる。）に入
れ、セルを通過後のレーザー光をモニターして、その強
度が最小または最大になるように半導体レーザーを制御
することで、基準光周波数を得ていた。
赤外領域の光周波数の基準としては、分子・原子の吸収
スペクトルを利用していた。すなわち、近赤外領域で発
振する半導体レーザー光を、特定の分子・原子を封入し
た吸収セル（場合によっては内部で放電させる。）に入
れ、セルを通過後のレーザー光をモニターして、その強
度が最小または最大になるように半導体レーザーを制御
することで、基準光周波数を得ていた。
【０００３】しかしながら、この方式を半導体レーザー
に応用した場合の基準光周波数の安定度は、１０-9程度
である。また、この方式によって安定化された半導体レ
ーザー光の周波数値は、別に測定する必要がある。さら
に、この方式では吸収スペクトルの存在が前提になって
いる。
に応用した場合の基準光周波数の安定度は、１０-9程度
である。また、この方式によって安定化された半導体レ
ーザー光の周波数値は、別に測定する必要がある。さら
に、この方式では吸収スペクトルの存在が前提になって
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、原子・分子の吸収スペクトルを使うことなく、現存
する高精度安定化レーザーを利用して、従来よりも高い
周波数安定度（１０-12 以上）を持ち、かつその周波数
値が正確に分かる基準光周波数を、近赤外領域で発生し
ようとするものであり、さらにそれを約３０THz 間隔で
発生しようとするものである。
は、原子・分子の吸収スペクトルを使うことなく、現存
する高精度安定化レーザーを利用して、従来よりも高い
周波数安定度（１０-12 以上）を持ち、かつその周波数
値が正確に分かる基準光周波数を、近赤外領域で発生し
ようとするものであり、さらにそれを約３０THz 間隔で
発生しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用】上記課題を解決す
るための本発明の高精度近赤外基準光周波数発生法は、
基準レーザーとしてのメタン安定化レーザー線に炭酸ガ
ス（CO2 と略記する）レーザー線を位相同期させ、その
周波数を逓倍したうえで、それに近赤外領域の半導体レ
ーザー線を位相制御し、高安定かつ周波数値の分かった
基準光周波数を発生させることを特徴とするものであ
る。
るための本発明の高精度近赤外基準光周波数発生法は、
基準レーザーとしてのメタン安定化レーザー線に炭酸ガ
ス（CO2 と略記する）レーザー線を位相同期させ、その
周波数を逓倍したうえで、それに近赤外領域の半導体レ
ーザー線を位相制御し、高安定かつ周波数値の分かった
基準光周波数を発生させることを特徴とするものであ
る。
【０００６】また、本発明の方法においては、近赤外領
域で発振する２つの半導体レーザーの差周波数の光を発
生させ、それと CO2レーザーとを位相制御し、高安定か
つ周波数値の分かった光周波数を CO2レーザー線の周波
数だけずれた間隔で発生させることができる。
域で発振する２つの半導体レーザーの差周波数の光を発
生させ、それと CO2レーザーとを位相制御し、高安定か
つ周波数値の分かった光周波数を CO2レーザー線の周波
数だけずれた間隔で発生させることができる。
【０００７】図１を参照して更に具体的に説明すると、
本発明の方法では、基準レーザー装置１０として、周波
数安定度が１０-12 以上あり、かつその絶対周波数値が
知られているメタン安定化 He-Ne3.39μｍレーザー装置
が好適に使用される。
本発明の方法では、基準レーザー装置１０として、周波
数安定度が１０-12 以上あり、かつその絶対周波数値が
知られているメタン安定化 He-Ne3.39μｍレーザー装置
が好適に使用される。
【０００８】CO2 レーザー装置２０は、この基準レーザ
ーの約１／３の周波数をもつものとして設置され、この
CO2レーザー装置２０の出力を位相比較装置５０により
基準レーザー装置１０に位相同期させる。これにより、
CO2 レーザー装置２０は、出力する CO2レーザー線が基
準レーザーと同程度の周波数安定度をもち、かつその周
波数値の分かった（約 30THz）光周波数源となる。
ーの約１／３の周波数をもつものとして設置され、この
CO2レーザー装置２０の出力を位相比較装置５０により
基準レーザー装置１０に位相同期させる。これにより、
CO2 レーザー装置２０は、出力する CO2レーザー線が基
準レーザーと同程度の周波数安定度をもち、かつその周
波数値の分かった（約 30THz）光周波数源となる。
【０００９】そこで、近赤外領域で発振する２つの半導
体レーザー装置３０，４０からの出力を同時に非線形結
晶６０に入れて、それらの差周波数の光を発生させ、位
相比較装置５１においてそれと CO2レーザーとを位相比
較し、その比較出力により一方の半導体レーザー装置４
０を位相制御する。また、もう一方の半導体レーザー装
置３０については、メタン安定化 He-Ne3.39μｍレーザ
ー線の約２倍の周波数を非線形結晶７０により発生さ
せ、位相比較装置５２によりそれに対して位相同期させ
る。
体レーザー装置３０，４０からの出力を同時に非線形結
晶６０に入れて、それらの差周波数の光を発生させ、位
相比較装置５１においてそれと CO2レーザーとを位相比
較し、その比較出力により一方の半導体レーザー装置４
０を位相制御する。また、もう一方の半導体レーザー装
置３０については、メタン安定化 He-Ne3.39μｍレーザ
ー線の約２倍の周波数を非線形結晶７０により発生さ
せ、位相比較装置５２によりそれに対して位相同期させ
る。
【００１０】この結果、半導体レーザー装置３０は、レ
ーザー装置１０と周波数安定度が同程度で、正確にその
２倍の周波数を、また半導体レーザー装置４０は半導体
レーザー装置３０に対して正確に CO2レーザー線の周波
数（約 30THz）だけずれた周波数を発振することにな
る。半導体レーザー装置３０としては、非線形結晶７０
からの周波数を直接用いてもよい。
ーザー装置１０と周波数安定度が同程度で、正確にその
２倍の周波数を、また半導体レーザー装置４０は半導体
レーザー装置３０に対して正確に CO2レーザー線の周波
数（約 30THz）だけずれた周波数を発振することにな
る。半導体レーザー装置３０としては、非線形結晶７０
からの周波数を直接用いてもよい。
【００１１】同様の方式によって、半導体レーザー装置
４０と半導体レーザー装置５０との差周波数をとり、半
導体レーザー装置５０を CO2レーザー線に位相制御する
ことにより、半導体レーザー装置５０においては、半導
体レーザー装置４０からさらに CO2レーザー線の周波数
だけずれた周波数を発振させることができる。以下、同
様の方法を繰り返すことで、約 30THzずつ離れた半導体
レーザー装置による周波数源を得ることができる。
４０と半導体レーザー装置５０との差周波数をとり、半
導体レーザー装置５０を CO2レーザー線に位相制御する
ことにより、半導体レーザー装置５０においては、半導
体レーザー装置４０からさらに CO2レーザー線の周波数
だけずれた周波数を発振させることができる。以下、同
様の方法を繰り返すことで、約 30THzずつ離れた半導体
レーザー装置による周波数源を得ることができる。
【００１２】
【実施例】図２には、本発明の方法を実施するための装
置の具体的な構成を示している。同図に示す基準レーザ
ー装置１０は、メタンの飽和吸収を利用して周波数を安
定化させるメタン安定化 He-Ne3.39μｍレーザー装置で
あり、これにより発振するレーザー線は、１０-12 以上
の周波数安定度と周波数値ｆCH4 ＝88,376,181.608kHz
をもっている。
置の具体的な構成を示している。同図に示す基準レーザ
ー装置１０は、メタンの飽和吸収を利用して周波数を安
定化させるメタン安定化 He-Ne3.39μｍレーザー装置で
あり、これにより発振するレーザー線は、１０-12 以上
の周波数安定度と周波数値ｆCH4 ＝88,376,181.608kHz
をもっている。
【００１３】この周波数を持つレーザー線は、CO2 レー
ザー装置２０からのレーザー線（発振線 R(32)または R
(30)）及びマイクロ波発生装置５０からの周波数ｆ55G
を予め測定した周波数安定化マイクロ波（55 GHz）とと
もに、ＭＩＭ点接触ダイオード７１に照射され、ＭＩＭ
点接触ダイオード７１からは、それらの３つの周波数間
のビート周波数が得られる。これを、位相比較装置７２
において、基準周波数発生器８０からの基準周波数と位
相比較し、その位相比較装置７２の出力に基づいて、位
相制御装置９１により CO2レーザー装置２０を制御させ
る。
ザー装置２０からのレーザー線（発振線 R(32)または R
(30)）及びマイクロ波発生装置５０からの周波数ｆ55G
を予め測定した周波数安定化マイクロ波（55 GHz）とと
もに、ＭＩＭ点接触ダイオード７１に照射され、ＭＩＭ
点接触ダイオード７１からは、それらの３つの周波数間
のビート周波数が得られる。これを、位相比較装置７２
において、基準周波数発生器８０からの基準周波数と位
相比較し、その位相比較装置７２の出力に基づいて、位
相制御装置９１により CO2レーザー装置２０を制御させ
る。
【００１４】これにより、CO2 レーザー線の周波数ｆCO
2は、メタン安定化 He-Ne3.39μｍレーザー線と一定の
関係（ｆCO2=ｆCH4/3 ±ｆ55G ：±の符号は予め分か
る。）を持つとともに、周波数安定度はメタン安定化 H
e-Ne3.39μｍレーザー線と同程度となる。
2は、メタン安定化 He-Ne3.39μｍレーザー線と一定の
関係（ｆCO2=ｆCH4/3 ±ｆ55G ：±の符号は予め分か
る。）を持つとともに、周波数安定度はメタン安定化 H
e-Ne3.39μｍレーザー線と同程度となる。
【００１５】半導体レーザー装置３０及び４０として
は、上記 He-Ne3.39μｍレーザー線の丁度半分の波長
（２倍の周波数）の 1.7μｍと、 1.5μｍ近辺で発振す
るものを使用する。波長が 1.7μｍの半導体レーザー装
置３０は、非線形結晶６０で発生させた3.39μｍレーザ
ー線の第２高調波に、ＰＩＮフォトダイオード７３を使
って位相制御する。1.7 μｍ近辺で発振する半導体レー
ザー装置が得られない場合は、非線形結晶６０で発生さ
せた3.39μｍレーザー線の第２高調波を直接使用するこ
とができる。
は、上記 He-Ne3.39μｍレーザー線の丁度半分の波長
（２倍の周波数）の 1.7μｍと、 1.5μｍ近辺で発振す
るものを使用する。波長が 1.7μｍの半導体レーザー装
置３０は、非線形結晶６０で発生させた3.39μｍレーザ
ー線の第２高調波に、ＰＩＮフォトダイオード７３を使
って位相制御する。1.7 μｍ近辺で発振する半導体レー
ザー装置が得られない場合は、非線形結晶６０で発生さ
せた3.39μｍレーザー線の第２高調波を直接使用するこ
とができる。
【００１６】半導体レーザー装置３０と４０の差周波数
を発生させるためには、これらの波長及びその波長の差
（約10μｍ）に対して透明な非線形結晶６１を用いる
が、その非線形結晶としては、AgGaSe2 などを用いるこ
とができる。この結晶は、後述の1.5 μｍと1.3 μｍの
周波数発生のための非線形結晶６２や、3.39μｍレーザ
ー線の第２高調波の発生のための前記非線形結晶６０に
も使用することができる。CO2 レーザー装置の出力は十
分にあるので、１台の CO2レーザー装置からの出力を半
透明鏡により分割して使うこともできる。
を発生させるためには、これらの波長及びその波長の差
（約10μｍ）に対して透明な非線形結晶６１を用いる
が、その非線形結晶としては、AgGaSe2 などを用いるこ
とができる。この結晶は、後述の1.5 μｍと1.3 μｍの
周波数発生のための非線形結晶６２や、3.39μｍレーザ
ー線の第２高調波の発生のための前記非線形結晶６０に
も使用することができる。CO2 レーザー装置の出力は十
分にあるので、１台の CO2レーザー装置からの出力を半
透明鏡により分割して使うこともできる。
【００１７】位相比較装置７４は、半導体レーザー装置
３０及び４０の差周波数と CO2レーザー装置２０との位
相比較を行うもので、その位相比較装置７４からの出力
を位相制御装置９２に入れ、その出力で半導体レーザー
４０を制御させる。
３０及び４０の差周波数と CO2レーザー装置２０との位
相比較を行うもので、その位相比較装置７４からの出力
を位相制御装置９２に入れ、その出力で半導体レーザー
４０を制御させる。
【００１８】同様の方法を、半導体レーザー装置４０と
半導体レーザー装置５０（波長1.3μｍでの発振）との
差周波数と、CO2 レーザー装置２０との位相比較に適用
し、位相比較装置７５からの出力に基づいて、位相制御
装置９３により半導体レーザー装置５０を制御させる。
位相比較装置７４，７５には、HgCdTe検出器を用いるこ
とができる。この結果、半導体レーザー装置５０では、
半導体レーザー装置４０の出力からさらに３０THz 離れ
た基準周波数の出力を発生させることができる。
半導体レーザー装置５０（波長1.3μｍでの発振）との
差周波数と、CO2 レーザー装置２０との位相比較に適用
し、位相比較装置７５からの出力に基づいて、位相制御
装置９３により半導体レーザー装置５０を制御させる。
位相比較装置７４，７５には、HgCdTe検出器を用いるこ
とができる。この結果、半導体レーザー装置５０では、
半導体レーザー装置４０の出力からさらに３０THz 離れ
た基準周波数の出力を発生させることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上に詳述した本発明の方法によれば、
基準光周波数を近赤外領域で発生させるに際し、現存す
る高精度安定化レーザーを利用して、従来よりも高い周
波数安定度（１０-12 以上）を持たせることができ、そ
の際に、従来のように原子・分子の吸収スペクトルを利
用しないため、吸収セルの圧力変化やセルに入力させる
レーザーの強度の影響を受けず、発振線の周波数安定度
を向上させることができる。
基準光周波数を近赤外領域で発生させるに際し、現存す
る高精度安定化レーザーを利用して、従来よりも高い周
波数安定度（１０-12 以上）を持たせることができ、そ
の際に、従来のように原子・分子の吸収スペクトルを利
用しないため、吸収セルの圧力変化やセルに入力させる
レーザーの強度の影響を受けず、発振線の周波数安定度
を向上させることができる。
【００２０】また、光通信などにおいて信頼性の高いシ
ステムを構築するには、光源の光周波数の絶対値を知る
ことが不可欠であるが、本発明の方法によれば、発振す
る半導体レーザーの絶対周波数を正確に知ることができ
るので、高精度の測定基準として利用することができ、
すなわち１０-12 の精度で周波数を測定できることにな
る。これは、この精度で発振周波数を制御できることと
同等であり、その結果、利用できる周波数帯域を細かく
周波数分割できることになり、伝送できる情報量を増加
させることができる。
ステムを構築するには、光源の光周波数の絶対値を知る
ことが不可欠であるが、本発明の方法によれば、発振す
る半導体レーザーの絶対周波数を正確に知ることができ
るので、高精度の測定基準として利用することができ、
すなわち１０-12 の精度で周波数を測定できることにな
る。これは、この精度で発振周波数を制御できることと
同等であり、その結果、利用できる周波数帯域を細かく
周波数分割できることになり、伝送できる情報量を増加
させることができる。
【図１】本発明を実施する装置のブロック構成図であ
る。
る。
【図２】本発明を実施する装置の具体的な構成例を示す
ブロック構成図である。
ブロック構成図である。
１０ 基準レーザー装置、 ２０ CO2 レ
ーザ装置、３０，４０，５０ 半導体レーザ装置、５
０，５１，５２ 位相比較装置、
ーザ装置、３０，４０，５０ 半導体レーザ装置、５
０，５１，５２ 位相比較装置、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大 苗 敦 茨城県つくば市梅園一丁目１番４号 工業 技術院計量研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】基準レーザーとしてのメタン安定化レーザ
ー線に炭酸ガスレーザー線を位相同期させ、その周波数
を逓倍したうえで、それに近赤外領域の半導体レーザー
線を位相制御し、高安定かつ周波数値の分かった基準光
周波数を発生させることを特徴とする高精度近赤外基準
光周波数発生法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法において、近赤外領
域で発振する２つの半導体レーザーの差周波数の光を発
生させ、それと炭酸ガスレーザーとを位相制御し、高安
定かつ周波数値の分かった光周波数を、炭酸ガスレーザ
ー線の周波数だけずれた間隔で発生させることを特徴と
する高精度近赤外基準光周波数発生法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3256945A JP2876498B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 高精度近赤外基準光周波数発生法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3256945A JP2876498B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 高精度近赤外基準光周波数発生法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566431A true JPH0566431A (ja) | 1993-03-19 |
| JP2876498B2 JP2876498B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17299545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3256945A Expired - Lifetime JP2876498B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 高精度近赤外基準光周波数発生法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2876498B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3256945A patent/JP2876498B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2876498B2 (ja) | 1999-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |