JPH0576068U

JPH0576068U - 周波数安定化光源

Info

Publication number: JPH0576068U
Application number: JP1541592U
Authority: JP
Inventors: 義彦立川
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】構成要素の増加を抑制しつつ広範囲に渡って
周波数を安定化した周波数安定化光源を実現することに
ある。【構成】吸収セルの吸収線に第１のレーザ光源の周波
数を制御する周波数安定化光源において、第２、第３の
レーザ光源と、第１、第２のレーザ光源の合波光を検出
する第１の光検出器と、この出力と外部基準信号を合波
する合波器と、この出力に基づいて第２のレーザ光源を
制御する第１の制御・駆動回路と、波長弁別素子と、波
長弁別素子を透過した第２のレーザ光源の出力光を検出
する第２の光検出器と、この出力に基づいて波長弁別素
子の透過特性を制御する第２の制御・駆動回路と、波長
弁別素子を透過した第３のレーザ光源の出力光を検出す
る第３の光検出器と、第２、第３の光検出器の出力を比
較する比較器と、この出力に基づいて第３のレーザ光源
を制御する第３の制御・駆動回路とを設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、コヒーレント光通信等に利用される周波数安定化光源に関し、特に複数の光の周波数を安定化する周波数安定化光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の周波数安定化光源の一例を図５に示す。図５において１、１２及び１９はレーザ光源の制御・駆動回路、２、９及び１３はレーザ光源、３、１０、１５及び１６はハーフミラー、４は特定の周波数で吸収線を有する吸収セル、５、７、１１及び１７は光検出器、６は波長弁別素子、８は波長弁別素子６の制御・駆動回路、１４はミラー、１８は合波器である。

【０００３】制御・駆動回路１、レーザ光源２、ハーフミラー３、吸収セル４、光検出器５から成る制御ループはレーザ光源２の周波数を吸収セル４の吸収線周波数に制御する。波長弁別素子６を透過したレーザ光源２の出力光を光検出器７で検出し、制御・駆動回路８の制御により波長弁別素子６の透過特性を制御する。また、レーザ光源９、波長弁別素子６、光検出器１１及び制御・駆動回路１２から成る制御ループにより、レーザ光源９の出力光周波数は波長弁別素子６の透過光のピークに制御される。さらに、レーザ光源９の出力光とレーザ光源１３の出力光１００が合波され光ビート信号となる。この光ビート信号を光検出器１７で検出し、この検出信号と外部基準信号２００を合波器１８で合波し、この合波信号が一定値となるように制御・駆動回路１９がレーザ光源１３を制御する。従って、外部基準信号２００を変化させることにより、レーザ光源１３の出力光１００の周波数を可変にすることができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、図５に示す従来の周波数安定化光源では、レーザ光源１３の出力光１００の周波数可変範囲は光検出器１７の周波数特性によって制限されてしまい、広範囲に渡って周波数が安定化した光源を得るのが困難である。また、広範囲に渡って周波数が安定化した光源を得るためには、レーザ光源９及び１３等により構成される制御ループを増加させなければならず、構成要素が増えてしまうという問題点がある。従って本考案の目的は、構成要素の増加を抑制しつつ、広範囲に渡って周波数が安定化した周波数安定化光源を実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成するために、本考案では、特定の周波数で吸収線を持つ吸収セルを備え、前記吸収線に第１のレーザ光源の周波数を制御する周波数安定化光源において、第２のレーザ光源と、前記第１、第２のレーザ光源の合波光を検出する第１の光検出器と、この第１の光検出器の出力信号と外部基準信号を合波する合波器と、この合波器の出力信号に基づいて前記第２のレーザ光源を制御する第１の制御・駆動回路と、波長弁別素子と、この波長弁別素子を透過した前記第２のレーザ光源の出力光を検出する第２の光検出器と、この第２の光検出器の出力信号の基づいて前記波長弁別素子の透過特性を制御する第２の制御・駆動回路と、第３のレーザ光源と、前記波長弁別素子を透過した前記第３のレーザ光源の出力光を検出する第３の光検出器と、前記第２、第３の光検出器の両出力信号を比較する比較器と、この比較器の出力信号に基づいて前記第３のレーザ光源を制御する第３の制御・駆動回路とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】

２つのレーザ光源を用いて波長弁別素子の透過特性を制御し、この波長弁別素子の任意の透過光ピークの周波数に他のレーザ光源の出力周波数を制御して、この波長弁別素子の透過特性を変化させることにより、広範囲に渡って安定化した周波数を得る。

【０００７】

【実施例】

以下本考案を図面を用いて詳細に説明する。図１は本考案に係る周波数安定化光源の第１の実施例を示す構成ブロック図である。ここで１から８は図５と同一符号を付してある。図１において２０、２６及び３１はレーザ光源、２１、２２、２７及び３２はハーフミラー、２３、２８及び３３は光検出器、２４は合波器、２９及び３４は比較器、２５、３０及び３５はレーザ光源の制御・駆動回路である。

【０００８】図１に示す実施例の動作を説明する。制御・駆動回路１、レーザ光源２、ハーフミラー３、吸収セル４、光検出器５から成る制御ループはレーザ光源２の出力光１０１の周波数を吸収セル４の吸収線周波数に制御する。レーザ光源２０の出力光１０２はハーフミラー２１及び２２により、レーザ光源２の出力光１０１と合波され、この光ビート信号１０３が光検出器２３に入射される。光検出器２３の出力信号と外部基準信号２０１を合波器２４で合波し、この合波信号が一定値となるように制御・駆動回路２５がレーザ光源２０を制御する。さらに、波長弁別素子６を透過したレーザ光源２０の出力光１０２を光検出器７で検出し、制御・駆動回路８の制御により波長弁別素子６の透過特性を制御する。

【０００９】レーザ光源２６の出力光１０４はハーフミラー２７により分岐して波長弁別素子６に入射され、この透過光は光検出器２８で検出され、比較器２９により光検出器２３の出力信号と比較され出力される。この比較器２９の出力信号が一定値となるように制御・駆動回路３０がレーザ光源２６を制御する。即ち、レーザ光源２０の出力光１０２で制御されている波長弁別素子６の任意の透過光ピークの周波数にレーザ光源２６の出力光１０４の周波数を制御することができる。

【００１０】また、レーザ光源３０も同様にハーフミラー３２、波長弁別素子６、光検出器３３、比較器３４、制御・駆動回路３５から成る制御ループにより、波長弁別素子６の任意の透過光ピークの周波数にレーザ光源３０の出力光１０５の周波数を制御することができる。

【００１１】ここで、波長弁別素子６としてエタロンを用いた場合について説明する。エタロンの光の透過特性は図２に示す特性曲線図のように周期的な透過光のピークを有する。この透過光のピークの間隔、即ち、ＦＳＲ (Free Spectral Range)は以下に示す関係式が成り立つ。ＦＳＲ＝Ｃ／２ｎｄ但し、Ｃは光速、ｎは面間の屈折率、ｄは面間隔である。例えば、図２中の”イ”をレーザ光源２０の出力光周波数ｆ₂₀に制御した場合、図２中”ロ”、”ハ”、”ニ”及び”ホ”は、ｆ₂₀±ｍ×ＦＳＲ（ｍは整数）の関係を満たすことになる。

【００１２】また、レーザ光源２０の出力光周波数ｆ₂₀はレーザ光源２の出力光周波数ｆ₂ との周波数差、即ち、光ビート信号１０３の周波数ｆ_beatによって制御されているので、ｆ₂₀＝ｆ₂＋ｆ_beat で表される。従って、レーザ光源２６及び３１の出力光周波数ｆ₂₆及びｆ₃₁を図２中の”ハ ”及び”ホ”に制御すれば、それぞれ、ｆ₂₆＝(ｆ₂＋ｆ_beat)＋2×ＦＳＲｆ₃₁＝(ｆ₂＋ｆ_beat)＋4×ＦＳＲの周波数に安定化される。

【００１３】ここで、外部基準信号２０１を変化させ、レーザ光源２０の出力光１０２の周波数ｆ₂₀を図２中”イ”のピークから周波数”ヘ”に変化させた場合、透過光強度も”ト”の分だけ減少する。この時、エタロンである波長弁別素子６は制御・駆動回路８により、”イ”のピークが出力光１０２の周波数ｆ₂₀に一致するように透過特性が制御される。一方、レーザ光源２６及び３１の出力光周波数ｆ₂₆及びｆ₃₁もレーザ光源２０の出力光１０２の透過光の検出信号と比較して制御されているため、”イ”のピークの制御に伴い、常に図２中の”ハ”及び”ホ”のピークに制御される。

【００１４】この結果、レーザ光源２０は基準であるレーザ光源２に対して常に安定化しつつ、その周波数を変化させることができる。また、このレーザ光源２０によりその透過特性を制御されている波長弁別素子６により、レーザ光源２６及び３１の出力周波数もレーザ光源２に対して周波数差を一定に保ち、常に安定化しつつ、その周波数を変化させることができる。また、従来例のように２つのレーザ光源等から成る制御ループを増加させることなく、レーザ光源２５、ハーフミラー２６、光検出器２８、比較器２９及び制御・駆動回路３０から成る制御ループの増加ですむので、従来例と比較して構成要素の増加を抑制できる。

【００１５】なお、図３は本考案に係る周波数安定化光源の第２の実施例を示す構成ブロック図である。ここで、１から８及び２０から３５は図１と同一符号を付してある。図３において３６及び３９はハーフミラー、３７及び４０は干渉フィルタ、３８及び４１は光検出器である。図１に示す第１の実施例ではレーザ光源２６及び３１がどの透過光のピークに制御されているかが分からない。このため、図３に示す第２の実施例ではハーフミラー３６で分岐した光が干渉フィルタ３７を透過して光検出器３８で検出される。制御・駆動回路３０は、この検出信号からどの透過光のピークにレーザ光源２６が制御されているかを演算し、レーザ光源２６の出力光周波数が初期設定値になるように制御する。レーザ光源３１も同様に制御される。また、エタロンに真空部分を有する構成にして周波数の絶対値が得られるようにすることも可能である。

【００１６】また、波長弁別素子６として用いたエタロンの透過光のピーク部分に周波数を制御していたが、ピークの肩の部分等でもよく、エタロンの面間隔を変化させる方法としては圧電素子による掃引、角度掃引及び温度掃引等を用いることが可能である。さらに、波長弁別素子６の透過光強度の微分特性を用いて制御してもよい。

【００１７】また、レーザ光源周波数を変化させると同時にレーザ光源の出力光強度も変化するので、波長弁別素子６に入力する光強度を検出するためのハーフミラー、光検出器等を負荷することにより、このレーザ光源の出力光強度変化を補償する手段を設けてもよい。

【００１８】また、図４は本考案に係る周波数安定化光源の第３の実施例を示す構成ブロック図である。ここで符号は全て図１と同符号である。図４においてレーザ光源２から吸収セル４を透過させた光信号を光検出器５で検出し、この検出信号を制御・駆動回路２５に帰還し、２つのレーザ光源のビート信号と外部基準信号２０１を合波した信号を制御・駆動回路１に帰還させてレーザ光源２及び２０を周波数安定化させている。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したことから明らかなように、本考案によれば次のような効果がある。２つのレーザ光源により制御されている波長弁別素子の任意の透過光ピークの周波数に他のレーザ光源の出力周波数を制御することにより、構成要素の増加を抑制しつつ、広範囲に渡って周波数が安定した周波数安定化光源を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る周波数安定化光源の第１の実施例
を示す構成ブロック図である。

【図２】エタロンの光の透過特性例を示す特性曲線図で
ある。

【図３】本考案に係る周波数安定化光源の第２の実施例
を示す構成ブロック図である。

【図４】本考案に係る周波数安定化光源の第３の実施例
を示す構成ブロック図である。

【図５】従来の周波数安定化光源の一例を示す構成ブロ
ック図である。

【符号の説明】

１，８，１２，１９，２５，３０，３５制御・駆動回
路２，９，１３，２０，２６，３１レーザ光源３，１０，１５，１６，２１，２２，２７，３２，３
６，３９ハーフミラー４吸収セル５，７，１１，１７，２３，２８，３３，３８，４１
光検出器６波長弁別素子１４ミラー１８，２４合波器２９，３４比較器３７，４０干渉フィルタ１００，１０１，１０２，１０４，１０５出力光１０３光ビート信号２００，２０１外部基準信号

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】特定の周波数で吸収線を持つ吸収セルを備
え、前記吸収線に第１のレーザ光源の周波数を制御する
周波数安定化光源において、第２のレーザ光源と、前記第１、第２のレーザ光源の合波光を検出する第１の
光検出器と、この第１の光検出器の出力信号と外部基準信号を合波す
る合波器と、この合波器の出力信号に基づいて前記第２のレーザ光源
を制御する第１の制御・駆動回路と、波長弁別素子と、この波長弁別素子を透過した前記第２のレーザ光源の出
力光を検出する第２の光検出器と、この第２の光検出器の出力信号に基づいて前記波長弁別
素子の透過特性を制御する第２の制御・駆動回路と、第３のレーザ光源と、前記波長弁別素子を透過した前記第３のレーザ光源の出
力光を検出する第３の光検出器と、前記第２、第３の光検出器の両出力信号を比較する比較
器と、この比較器の出力信号に基づいて前記第３のレーザ光源
を制御する第３の制御・駆動回路とを備えたことを特徴
とする周波数安定化光源。