JPH06148706A - 光周波数基準光源発生装置 - Google Patents
光周波数基準光源発生装置Info
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- JPH06148706A JPH06148706A JP4295544A JP29554492A JPH06148706A JP H06148706 A JPH06148706 A JP H06148706A JP 4295544 A JP4295544 A JP 4295544A JP 29554492 A JP29554492 A JP 29554492A JP H06148706 A JPH06148706 A JP H06148706A
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- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
-
- 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
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1304—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by using an active reference, e.g. second laser, klystron or other standard frequency source
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は光通信用の光周波数基準光源発生装置
に関し，安定度が良く無変調の半導体レーザの周波数基
準光源を得ることを目的とする。 【構成】１．５μｍ帯の半導体レーザ(1) の出力光から
第２次高調波発生手段(2) により第２次高調波光を発生
し，周波数がロックされた０．７８μｍ周波数発生手段
(3) からの０．７８μｍ周波数の光を合波してそのビー
ト信号を光検出手段(5) で電気信号に変換する。安定な
マイクロ波周波数(f0)をローカル信号発生手段(7) から
発生し，光検出手段の出力と乗算手段(6) で乗算し，そ
の出力を位相比較手段(8) に入力し，比較結果を用いて
ビート信号の周波数とマイクロ波の周波数が一致するよ
うに半導体レーザを駆動する制御部とを備えるよう構成
する。
に関し，安定度が良く無変調の半導体レーザの周波数基
準光源を得ることを目的とする。 【構成】１．５μｍ帯の半導体レーザ(1) の出力光から
第２次高調波発生手段(2) により第２次高調波光を発生
し，周波数がロックされた０．７８μｍ周波数発生手段
(3) からの０．７８μｍ周波数の光を合波してそのビー
ト信号を光検出手段(5) で電気信号に変換する。安定な
マイクロ波周波数(f0)をローカル信号発生手段(7) から
発生し，光検出手段の出力と乗算手段(6) で乗算し，そ
の出力を位相比較手段(8) に入力し，比較結果を用いて
ビート信号の周波数とマイクロ波の周波数が一致するよ
うに半導体レーザを駆動する制御部とを備えるよう構成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ（ＬＤ：La
ser Diode)の光周波数基準光源発生装置に関する。
ser Diode)の光周波数基準光源発生装置に関する。
【０００２】近年，光通信が広く普及されるようにな
り，利用される周波数帯域も高くなり，その帯域の中で
周波数多重により多くの信号を伝送することが望まれて
いる。光通信には，光ファイバの伝送特性の関係で１．
５μｍ帯の半導体レーザ光が広く用いられているが，周
波数領域で光を多重化したり（光ＦＤＭ），ヘテロダイ
ン検波を行う場合に受信側で感度良く信号光を検波する
には，信号光の周波数が安定していて，且つその周波数
の値が明確にされている必要性が高まってきた。
り，利用される周波数帯域も高くなり，その帯域の中で
周波数多重により多くの信号を伝送することが望まれて
いる。光通信には，光ファイバの伝送特性の関係で１．
５μｍ帯の半導体レーザ光が広く用いられているが，周
波数領域で光を多重化したり（光ＦＤＭ），ヘテロダイ
ン検波を行う場合に受信側で感度良く信号光を検波する
には，信号光の周波数が安定していて，且つその周波数
の値が明確にされている必要性が高まってきた。
【０００３】すなわち，半導体レーザの発振周波数は駆
動電流及び温度に非常に敏感であり，これらを精密に制
御する必要があるが，レーザの経年変化により周波数が
変動する可能性があり，周波数の維持，管理のために光
周波数の基準が必要になっている。
動電流及び温度に非常に敏感であり，これらを精密に制
御する必要があるが，レーザの経年変化により周波数が
変動する可能性があり，周波数の維持，管理のために光
周波数の基準が必要になっている。
【０００４】
【従来の技術】図４は従来例の説明図である。図４の
Ａ．は従来例の構成図，Ｂ．はＲｂ原子の吸収特性であ
り，この従来例ではＲｂ原子の吸収線を周波数安定化に
利用することを原理としている。
Ａ．は従来例の構成図，Ｂ．はＲｂ原子の吸収特性であ
り，この従来例ではＲｂ原子の吸収線を周波数安定化に
利用することを原理としている。
【０００５】図４のＡ．において，５０は１．５６μｍ
（１５６０ｎｍ）の波長の光を発生する半導体レーザ
（ＬＤ），５１は第２次高調波発生素子（ＳＨＧで表
示：Second Harmonic Generator)，５２はＲｂ（ルビジ
ュウム）原子の吸収特性により０．７８μｍの波長の信
号を吸収するＲｂセル，５３は光電変換回路（ＰＤで表
示：Photo Diode)，５４は同期検波を行うロックインア
ンプ，５５は周波数Ｆ１（例えば，１ＫＨｚ）を発生す
る発振源，５６はロックインアンプ５４の出力に対応し
たＰＩ（比例動作及び積分動作）制御を行ってＬＤの駆
動電流を制御する制御回路，５７はＬＤ５０の駆動電流
を発生するＬＤドライバである。
（１５６０ｎｍ）の波長の光を発生する半導体レーザ
（ＬＤ），５１は第２次高調波発生素子（ＳＨＧで表
示：Second Harmonic Generator)，５２はＲｂ（ルビジ
ュウム）原子の吸収特性により０．７８μｍの波長の信
号を吸収するＲｂセル，５３は光電変換回路（ＰＤで表
示：Photo Diode)，５４は同期検波を行うロックインア
ンプ，５５は周波数Ｆ１（例えば，１ＫＨｚ）を発生す
る発振源，５６はロックインアンプ５４の出力に対応し
たＰＩ（比例動作及び積分動作）制御を行ってＬＤの駆
動電流を制御する制御回路，５７はＬＤ５０の駆動電流
を発生するＬＤドライバである。
【０００６】従来の構成では，光ファイバの損失特性の
領域の関係で１．５６μｍの波長領域で発振するＬＤ５
０が使用される。ＬＤ５０は制御回路５６の出力及び周
波数ｆ１が駆動電流に重畳されて発振する。ＬＤ５０の
出力光は通信に利用されると共にＳＨＧ５１に入力さ
れ，第２次高調波の波長０．７８μｍの光が発生してＲ
ｂセル５２に入力する。
領域の関係で１．５６μｍの波長領域で発振するＬＤ５
０が使用される。ＬＤ５０は制御回路５６の出力及び周
波数ｆ１が駆動電流に重畳されて発振する。ＬＤ５０の
出力光は通信に利用されると共にＳＨＧ５１に入力さ
れ，第２次高調波の波長０．７８μｍの光が発生してＲ
ｂセル５２に入力する。
【０００７】Ｒｂセル５２はＢ．に示すように０．７８
μｍの波長の光を吸収する特性を備え，入力する光の中
でＲｂ原子の吸収線の波長（周波数）と一致する成分を
吸収する。吸収線の周波数と一致しない周波数成分は光
電変換回路５３において電気信号に変換され，ロックイ
ンアンプ５４に供給される。なお，この電気信号には変
調周波数ｆ１の成分も含まれている。
μｍの波長の光を吸収する特性を備え，入力する光の中
でＲｂ原子の吸収線の波長（周波数）と一致する成分を
吸収する。吸収線の周波数と一致しない周波数成分は光
電変換回路５３において電気信号に変換され，ロックイ
ンアンプ５４に供給される。なお，この電気信号には変
調周波数ｆ１の成分も含まれている。
【０００８】ロックインアンプ５４では，発振源５５か
ら発生する周波数ｆ１を用いて光電変換回路５３の出力
信号について同期検波が行われる。同期検波出力はＲｂ
原子の吸収線の波長に対してＳＨＧ５１から出力される
波長がずれている場合にある値をもつ。ロックインアン
プ５４の出力を受け取ると制御回路５６は対応した制御
出力を発生してＬＤドライバ５７を駆動する。この制御
回路５６は，光源の周波数が吸収線の周波数に一致する
と制御出力が０になるよう動作する。
ら発生する周波数ｆ１を用いて光電変換回路５３の出力
信号について同期検波が行われる。同期検波出力はＲｂ
原子の吸収線の波長に対してＳＨＧ５１から出力される
波長がずれている場合にある値をもつ。ロックインアン
プ５４の出力を受け取ると制御回路５６は対応した制御
出力を発生してＬＤドライバ５７を駆動する。この制御
回路５６は，光源の周波数が吸収線の周波数に一致する
と制御出力が０になるよう動作する。
【０００９】これにより，ＬＤ５０から発生する光周波
数の第２次高調波の周波数がＲｂセルの吸収線の周波数
と一致するように制御され，ＬＤ５０から発生する波長
を一定（１．５６μｍ）に保つことができる。
数の第２次高調波の周波数がＲｂセルの吸収線の周波数
と一致するように制御され，ＬＤ５０から発生する波長
を一定（１．５６μｍ）に保つことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来例の構成
では，ＳＨＧ５１から発生する第２次高調波の強度が現
状では極めて弱いため，検出感度があまり高くなく，安
定度が良くないという問題がある。また，安定化された
ＬＤ５０の出射光には変調成分（発振源の周波数ｆ１）
が加えられたものとなり，更にＲｂの吸収線に対する周
波数の１／２の周波数へのロック（固定）することだけ
が可能で，周波数を安定に可変制御することができな
い。すなわち，１．５６μｍの波長帯域の範囲で周波数
を変化させて周波数多重等を行いたい場合の周波数安定
可変光源とすることができない。
では，ＳＨＧ５１から発生する第２次高調波の強度が現
状では極めて弱いため，検出感度があまり高くなく，安
定度が良くないという問題がある。また，安定化された
ＬＤ５０の出射光には変調成分（発振源の周波数ｆ１）
が加えられたものとなり，更にＲｂの吸収線に対する周
波数の１／２の周波数へのロック（固定）することだけ
が可能で，周波数を安定に可変制御することができな
い。すなわち，１．５６μｍの波長帯域の範囲で周波数
を変化させて周波数多重等を行いたい場合の周波数安定
可変光源とすることができない。
【００１１】本発明は安定度が良く無変調の半導体レー
ザの周波数基準光源を得ることを目的とする。
ザの周波数基準光源を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図である。図１において，１は１．５６μｍ帯の光を発
生する半導体レーザ（ＬＤ），２は第２次高調波発生手
段（ＳＨＧ），３はＲｂ吸収線の波長（０．７８μｍ）
の周波数にロックした光信号を発生する０．７８μｍ周
波数発生手段，４は合波手段，５は光検出手段（Ｐ
Ｄ），６は乗算手段，７はマイクロ周波の安定周波数ｆ
０を発生するローカル信号発生手段，８は位相比較手
段，９は制御部である。
図である。図１において，１は１．５６μｍ帯の光を発
生する半導体レーザ（ＬＤ），２は第２次高調波発生手
段（ＳＨＧ），３はＲｂ吸収線の波長（０．７８μｍ）
の周波数にロックした光信号を発生する０．７８μｍ周
波数発生手段，４は合波手段，５は光検出手段（Ｐ
Ｄ），６は乗算手段，７はマイクロ周波の安定周波数ｆ
０を発生するローカル信号発生手段，８は位相比較手
段，９は制御部である。
【００１３】本発明は１．５６μｍ光の第２次高調波と
安定化された０．７８μｍ光の光ヘテロダインビート信
号を検出し，このビート信号周波数が安定化された周波
数のローカル信号と一致するよう半導体レーザをフィー
ドバック制御するものである。
安定化された０．７８μｍ光の光ヘテロダインビート信
号を検出し，このビート信号周波数が安定化された周波
数のローカル信号と一致するよう半導体レーザをフィー
ドバック制御するものである。
【００１４】
【作用】半導体レーザ１から発生する光信号は一部基準
信号として出力され，他の一部はＳＨＧ２において第２
次高調波の周波数に変換されて合波手段４に入力する。
０．７８μｍ周波数発生手段３はＲｂ吸収線の周波数
（０．７８μｍ）にロックされた光信号を発生し，合波
手段４においてＳＨＧ２の出力と合波され，２つの信号
のビート成分を含む光信号は光検出手段５において電気
信号に変換される。検出出力は乗算手段６において，ロ
ーカル信号発生手段７から発生するマイクロ波の固定周
波数と乗算される。この乗算手段６の出力は位相比較手
段８に供給され，ここで２つの信号成分の位相差が検出
され制御部９に出力される。制御部９は位相差の大きさ
に対応し，この差が０となるように半導体レーザの駆動
を制御する信号を発生する。
信号として出力され，他の一部はＳＨＧ２において第２
次高調波の周波数に変換されて合波手段４に入力する。
０．７８μｍ周波数発生手段３はＲｂ吸収線の周波数
（０．７８μｍ）にロックされた光信号を発生し，合波
手段４においてＳＨＧ２の出力と合波され，２つの信号
のビート成分を含む光信号は光検出手段５において電気
信号に変換される。検出出力は乗算手段６において，ロ
ーカル信号発生手段７から発生するマイクロ波の固定周
波数と乗算される。この乗算手段６の出力は位相比較手
段８に供給され，ここで２つの信号成分の位相差が検出
され制御部９に出力される。制御部９は位相差の大きさ
に対応し，この差が０となるように半導体レーザの駆動
を制御する信号を発生する。
【００１５】このフィードバック制御により光検出手段
５から発生するビート信号周波数がローカル信号発生手
段７から発生する安定した周波数に一致するよう制御さ
れ，半導体レーザ１から１．５６μｍに安定化された基
準光が発生し，ローカル信号発生手段７の周波数を変化
することにより基準光の周波数をＬＤ駆動が可能な１．
５６μｍの帯域内で変化させることができる。
５から発生するビート信号周波数がローカル信号発生手
段７から発生する安定した周波数に一致するよう制御さ
れ，半導体レーザ１から１．５６μｍに安定化された基
準光が発生し，ローカル信号発生手段７の周波数を変化
することにより基準光の周波数をＬＤ駆動が可能な１．
５６μｍの帯域内で変化させることができる。
【００１６】
【実施例】図２は実施例１の構成図である。図２の構成
の，１０〜２０は上記図１の１，２，４〜６，８，９の
各部に対応する部品を含み，２１〜２９は上記図１の
０．７８μｍ周波数発生手段３に対応し，３０〜３７は
上記図１のローカル信号発生手段７に対応する。
の，１０〜２０は上記図１の１，２，４〜６，８，９の
各部に対応する部品を含み，２１〜２９は上記図１の
０．７８μｍ周波数発生手段３に対応し，３０〜３７は
上記図１のローカル信号発生手段７に対応する。
【００１７】図２において，１０は半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）ドライバ，１１は半導体レーザ（ＬＤ），１２は基
準光を一部出力する分波器，１３は第２次高調波発生器
（ＳＨＧ），１４は合波器，１５は広帯域光検出器（広
帯域ＰＤ），１６は分周回路，１７は乗算器，１８は位
相比較器，１９は低域フィルタ，２０は低域フィルタ１
９の出力を受けて比例動作及び積分動作によりＬＤドラ
イバ１０を制御する信号を発生する制御回路（ＰＩで表
示）である。
Ｄ）ドライバ，１１は半導体レーザ（ＬＤ），１２は基
準光を一部出力する分波器，１３は第２次高調波発生器
（ＳＨＧ），１４は合波器，１５は広帯域光検出器（広
帯域ＰＤ），１６は分周回路，１７は乗算器，１８は位
相比較器，１９は低域フィルタ，２０は低域フィルタ１
９の出力を受けて比例動作及び積分動作によりＬＤドラ
イバ１０を制御する信号を発生する制御回路（ＰＩで表
示）である。
【００１８】２１は０．７８μｍの光信号を発生する半
導体レーザ（０．７８μｍＬＤ），２２は前記ＬＤ２１
を駆動するＬＤドライバ，２３はローカル信号発生のた
めにＬＤ２１の出力を分波する分波器，２４は分波器，
２５はＲｂセル，２６は光検出器（ＰＤ），２７は位相
検波器，２８は周波数ｆ１を発生する周波数発生器，２
９は位相検波器２７の出力を受けて上記制御回路２０と
同様の機能によりＬＤドライバ２２の駆動信号を発生す
る制御回路（ＰＩで表示）である。
導体レーザ（０．７８μｍＬＤ），２２は前記ＬＤ２１
を駆動するＬＤドライバ，２３はローカル信号発生のた
めにＬＤ２１の出力を分波する分波器，２４は分波器，
２５はＲｂセル，２６は光検出器（ＰＤ），２７は位相
検波器，２８は周波数ｆ１を発生する周波数発生器，２
９は位相検波器２７の出力を受けて上記制御回路２０と
同様の機能によりＬＤドライバ２２の駆動信号を発生す
る制御回路（ＰＩで表示）である。
【００１９】３０はＲｂセルを内蔵するマイクロ波空洞
共振器，３１は光検出器（ＰＤ），３２は位相検波器，
３３は周波数ｆ２の周波数発生器，３４は上記制御回路
２９と同様の機能を備える制御回路（ＰＩで表示），３
５はマイクロ波基準周波数を発生する電圧制御クリスタ
ルオシレータ（ＶＣＸＯ），３６は６．８ＧＨｚのマイ
クロ波を発生する周波数シンセサイザ，３７は周波数シ
ンセサイザである。
共振器，３１は光検出器（ＰＤ），３２は位相検波器，
３３は周波数ｆ２の周波数発生器，３４は上記制御回路
２９と同様の機能を備える制御回路（ＰＩで表示），３
５はマイクロ波基準周波数を発生する電圧制御クリスタ
ルオシレータ（ＶＣＸＯ），３６は６．８ＧＨｚのマイ
クロ波を発生する周波数シンセサイザ，３７は周波数シ
ンセサイザである。
【００２０】図２の実施例１の動作を説明すると，最初
に２１〜２９の各回路により０．７８μｍの安定周波数
を発生する構成を説明する。０．７８μｍＬＤ２１から
発生した波長０．７８μｍの光は分波器２４から分波さ
れＲｂセル２５に入力する。Ｒｂセル２５は周波数発生
器２８からの周波数ｆ１の信号をＲｂセル２５の外部に
設けられた磁場コイル（図示せず）で受けとって駆動さ
れ，その吸収特性が周波数ｆ１により変動している。入
力光に対し変動した特性により吸収作用が行われ，その
出力光は光検出器２６が電気信号に変換されて位相検波
器２７へ入力する。
に２１〜２９の各回路により０．７８μｍの安定周波数
を発生する構成を説明する。０．７８μｍＬＤ２１から
発生した波長０．７８μｍの光は分波器２４から分波さ
れＲｂセル２５に入力する。Ｒｂセル２５は周波数発生
器２８からの周波数ｆ１の信号をＲｂセル２５の外部に
設けられた磁場コイル（図示せず）で受けとって駆動さ
れ，その吸収特性が周波数ｆ１により変動している。入
力光に対し変動した特性により吸収作用が行われ，その
出力光は光検出器２６が電気信号に変換されて位相検波
器２７へ入力する。
【００２１】位相検波器２７は周波数発生器２８からの
周波数ｆ１を用いて周波数ｆ１により変化を受けている
光検出器２６の信号を同期検波する。この結果，０．７
８μｍのＲｂ吸収線の周波数からの誤差に対応した出力
が制御回路２９に供給され，制御回路２９はこれに応じ
てＬＤドライバ２２の駆動電流を制御する。従って，
０．７８μｍＬＤ２１からは安定な０．７８μｍの波長
の光信号が発生して分波器２４を介して合波器１４に供
給される。
周波数ｆ１を用いて周波数ｆ１により変化を受けている
光検出器２６の信号を同期検波する。この結果，０．７
８μｍのＲｂ吸収線の周波数からの誤差に対応した出力
が制御回路２９に供給され，制御回路２９はこれに応じ
てＬＤドライバ２２の駆動電流を制御する。従って，
０．７８μｍＬＤ２１からは安定な０．７８μｍの波長
の光信号が発生して分波器２４を介して合波器１４に供
給される。
【００２２】次に，３０〜３７の各回路により，マイク
ロ波基準周波数の安定化を行う構成を説明する。Ｒｂ原
子は，上記０．７８μｍの帯域内で微細構造のエネルギ
ーレベルとして２つのレベルがある。このエネルギー差
に対応する吸収線の周波数差はマイクロ波の周波数であ
る６．８３ＧＨｚ（ギガヘルツ）に相当する。
ロ波基準周波数の安定化を行う構成を説明する。Ｒｂ原
子は，上記０．７８μｍの帯域内で微細構造のエネルギ
ーレベルとして２つのレベルがある。このエネルギー差
に対応する吸収線の周波数差はマイクロ波の周波数であ
る６．８３ＧＨｚ（ギガヘルツ）に相当する。
【００２３】この構成では，分波器２３から取り出した
０．７８μｍの光がマイクロ波空洞共振器３０へ入力す
る。この場合，周波数シンセサイザ３６から周波数ｆ２
により変調された６．８３ＧＨｚのマイクロ波が供給さ
れる。この時Ｒｂ原子の光・マイクロ波二重共鳴が生
じ，マイクロ波空洞共振器３０からの透過光信号は光検
出器３１で電気信号に変換され，位相検波器３２におい
て周波数ｆ２で同期検波されて，制御回路３４に供給さ
れる。
０．７８μｍの光がマイクロ波空洞共振器３０へ入力す
る。この場合，周波数シンセサイザ３６から周波数ｆ２
により変調された６．８３ＧＨｚのマイクロ波が供給さ
れる。この時Ｒｂ原子の光・マイクロ波二重共鳴が生
じ，マイクロ波空洞共振器３０からの透過光信号は光検
出器３１で電気信号に変換され，位相検波器３２におい
て周波数ｆ２で同期検波されて，制御回路３４に供給さ
れる。
【００２４】制御回路３４は入力された誤差信号に対応
する電圧を制御信号として発生しＶＣＸＯ３５の発振周
波数を制御する。ＶＣＸＯ３５の発振周波数は一方で周
波数シンセサイザ３６に供給される。周波数シンセサイ
ザ３６は入力する周波数信号を逓倍または逓降して６．
８ＧＨｚを発生し，その出力は周波数ｆ２により変調さ
れ，マイクロ波空洞共振器３０に供給される。
する電圧を制御信号として発生しＶＣＸＯ３５の発振周
波数を制御する。ＶＣＸＯ３５の発振周波数は一方で周
波数シンセサイザ３６に供給される。周波数シンセサイ
ザ３６は入力する周波数信号を逓倍または逓降して６．
８ＧＨｚを発生し，その出力は周波数ｆ２により変調さ
れ，マイクロ波空洞共振器３０に供給される。
【００２５】ＶＣＸＯ３５の他方の出力は，周波数シン
セサイザ３７へ供給され，安定な光・マイクロ波共鳴周
波数を基準とした適当な周波数に変換され，その周波数
信号はローカル信号として乗算器１７へ入力する。この
構成により，ローカル信号として安定したマイクロ波周
波数信号が発生する。
セサイザ３７へ供給され，安定な光・マイクロ波共鳴周
波数を基準とした適当な周波数に変換され，その周波数
信号はローカル信号として乗算器１７へ入力する。この
構成により，ローカル信号として安定したマイクロ波周
波数信号が発生する。
【００２６】なお，周波数シンセサイザ３７の発生周波
数（ローカル信号周波数）を変更することにより，上記
１．５６μｍＬＤ１１が安定にロックされる周波数を変
えることができる。
数（ローカル信号周波数）を変更することにより，上記
１．５６μｍＬＤ１１が安定にロックされる周波数を変
えることができる。
【００２７】次に１．５６μｍＬＤ１１から安定した基
準光を発生するための全体の動作を説明する。１．５６
μｍＬＤ１１から発生した光がＳＨＧ１３に入力する
と，その第２次高調波光が発生され，その第２次高調波
光と０．７８μｍＬＤ２１から出力される光信号が合波
器１４で合波されて，２つの光信号のビート信号が広帯
域ＰＤ１５に入力する。広帯域ＰＤ１５でビート信号光
を電気信号に変換し，分周器１６で分周されるか，また
は分周回路１６を介さず乗算器１７へ直接供給される。
乗算器１７は，周波数シンセサイザ３７から出力される
マイクロ波のローカル信号と広帯域ＰＤ１５から供給さ
れるビート信号の乗算を行って，位相比較器１８に入力
する。この位相比較器１８は，ビート信号とローカル信
号の位相差に対応する出力（レベル信号）を発生する。
出力信号は低域フィルタ１９を通過して誤差信号として
制御回路２０に供給される。制御回路２０はこの位相比
較器１８からの位相差に対応する信号に基づいてＬＤド
ライバ１０の駆動電流を制御する。
準光を発生するための全体の動作を説明する。１．５６
μｍＬＤ１１から発生した光がＳＨＧ１３に入力する
と，その第２次高調波光が発生され，その第２次高調波
光と０．７８μｍＬＤ２１から出力される光信号が合波
器１４で合波されて，２つの光信号のビート信号が広帯
域ＰＤ１５に入力する。広帯域ＰＤ１５でビート信号光
を電気信号に変換し，分周器１６で分周されるか，また
は分周回路１６を介さず乗算器１７へ直接供給される。
乗算器１７は，周波数シンセサイザ３７から出力される
マイクロ波のローカル信号と広帯域ＰＤ１５から供給さ
れるビート信号の乗算を行って，位相比較器１８に入力
する。この位相比較器１８は，ビート信号とローカル信
号の位相差に対応する出力（レベル信号）を発生する。
出力信号は低域フィルタ１９を通過して誤差信号として
制御回路２０に供給される。制御回路２０はこの位相比
較器１８からの位相差に対応する信号に基づいてＬＤド
ライバ１０の駆動電流を制御する。
【００２８】このようにして，１．５６μｍ光の第２次
高調波と安定化した０．７８μｍ光の光ヘテロダインビ
ート信号を検出し高感度化して，この信号周波数がマイ
クロ波基準で較正されたシンセサイザから出力したロー
カル信号のマイクロ波周波数と一致するよう１．５６μ
ｍＬＤ１１を制御することにより安定度がよく無変調の
１．５６μｍ基準光が得られる。
高調波と安定化した０．７８μｍ光の光ヘテロダインビ
ート信号を検出し高感度化して，この信号周波数がマイ
クロ波基準で較正されたシンセサイザから出力したロー
カル信号のマイクロ波周波数と一致するよう１．５６μ
ｍＬＤ１１を制御することにより安定度がよく無変調の
１．５６μｍ基準光が得られる。
【００２９】図３は実施例２の構成図である。この実施
例２の構成において，１０〜２０の構成は上記図２の実
施例１と同様の構成及び動作を行うが，０．７８μｍＬ
Ｄを安定化する構成と，マイクロ波周波数基準の安定化
する構成はその一部の回路を共用して使用する素子を少
なくした点で異なる。
例２の構成において，１０〜２０の構成は上記図２の実
施例１と同様の構成及び動作を行うが，０．７８μｍＬ
Ｄを安定化する構成と，マイクロ波周波数基準の安定化
する構成はその一部の回路を共用して使用する素子を少
なくした点で異なる。
【００３０】すなわち，マイクロ波空洞共振器４０及び
光検出器４１を０．７８μｍＬＤの安定化とマイクロ波
周波数基準の安定化のために共用する。そのため，周波
数ｆ１の周波数発生器４２はＬＤドライバ２２へ変調信
号として供給されると共に，光検出器４１の出力を同期
検波する位相検波器２７に供給される。位相検波器２７
で検出された誤差信号は制御回路２９に供給されＬＤド
ライバ２２を駆動制御する。
光検出器４１を０．７８μｍＬＤの安定化とマイクロ波
周波数基準の安定化のために共用する。そのため，周波
数ｆ１の周波数発生器４２はＬＤドライバ２２へ変調信
号として供給されると共に，光検出器４１の出力を同期
検波する位相検波器２７に供給される。位相検波器２７
で検出された誤差信号は制御回路２９に供給されＬＤド
ライバ２２を駆動制御する。
【００３１】また，周波数ｆ２はマイクロ波空洞共振器
４０を駆動する周波数シンセサイザ３６から発生するマ
イクロ波の変調信号として入力され，マイクロ波空洞共
振器４０から出力する光信号の検出出力を同期検波する
位相検波器３２へ周波数ｆ２が供給される。位相検波器
３２から発生する出力は，上記図１の場合と同様に制御
回路３４に供給され，制御回路３４からの制御電圧によ
りＶＣＸＯ３５から発生するマイクロ波周波数基準を制
御する。周波数シンセサイザ３６及び３７は何れもＶＣ
ＸＯ３５から出力するマイクロ周波数基準を受け取っ
て，周波数シンセサイザ３６は６．８３ＧＨｚの周波数
のマイクロ波を発生し，周波数シンセサイザ３７の出力
信号は周波数ｆ１により変調され，１．５６μｍＬＤの
安定化のためのローカル信号として用いられる。
４０を駆動する周波数シンセサイザ３６から発生するマ
イクロ波の変調信号として入力され，マイクロ波空洞共
振器４０から出力する光信号の検出出力を同期検波する
位相検波器３２へ周波数ｆ２が供給される。位相検波器
３２から発生する出力は，上記図１の場合と同様に制御
回路３４に供給され，制御回路３４からの制御電圧によ
りＶＣＸＯ３５から発生するマイクロ波周波数基準を制
御する。周波数シンセサイザ３６及び３７は何れもＶＣ
ＸＯ３５から出力するマイクロ周波数基準を受け取っ
て，周波数シンセサイザ３６は６．８３ＧＨｚの周波数
のマイクロ波を発生し，周波数シンセサイザ３７の出力
信号は周波数ｆ１により変調され，１．５６μｍＬＤの
安定化のためのローカル信号として用いられる。
【００３２】実施例２の構成では，実施例１の構成に比
べて回路規模を縮小しコストを低減することができる。
べて回路規模を縮小しコストを低減することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば安定で無変調の１．５６
μｍ基準光源を得ることができる。また，マイクロ波周
波数基準に基づいた安定なローカル光を変化させること
により安定な周波数可変光源を実現することができる。
μｍ基準光源を得ることができる。また，マイクロ波周
波数基準に基づいた安定なローカル光を変化させること
により安定な周波数可変光源を実現することができる。
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】実施例１の構成図である。
【図３】実施例２の構成図である。
【図４】従来例の説明図である。
１ 半導体レーザ（ＬＤ） ２ 第２次高調波発生手段（ＳＨＧ） ３ ０．７８μｍ周波数発生手段 ４ 合波手段 ５ 光検出手段（ＰＤ） ６ 乗算手段 ７ ローカル信号発生手段 ８ 位相比較手段 ９ 制御部
Claims (5)
- 【請求項１】 光通信用の光周波数基準光源発生装置に
おいて， １．５μｍ帯の半導体レーザ(1) と, 前記半導体レーザ
の出力光を入力して第２次高調波光を発生させる第２次
高調波発生手段(2) と， 周波数がロックされた０．７８μｍ周波数発生手段(3)
と， 前記第２次高調波光と０．７８μｍ周波数発生手段から
の出力光を合波してそのビート信号を電気信号に変換す
る光検出手段(5) と， 安定なマイクロ波周波数(f0)を発生するローカル信号発
生手段(7) とを備え， 前記光検出手段の出力と前記ローカル信号を乗算する乗
算手段(6) と，乗算手段の出力により位相比較を行う位
相比較手段(8) と，比較結果を用いて前記ビート信号の
周波数とマイクロ波の周波数が一致するように半導体レ
ーザを駆動する制御部とを備えることを特徴とする光周
波数基準光源発生装置。 - 【請求項２】 請求項１において， 前記ビート信号を電気信号に変換する光検出手段の出力
を分周する分周器を設け, 該分周器により周波数を低下
させて前記乗算手段に供給することを特徴とする光周波
数基準光源発生装置。 - 【請求項３】 請求項１において， 前記周波数がロックされた０．７８μｍ周波数発生手段
は，０．７８μｍを発生する半導体レーザと，０．７８
μｍ半導体レーザの出力光を入力するルビジュウム（Ｒ
ｂ）セルと，該Ｒｂセルからの出力光を電気信号に変換
する光検出手段と，この出力と参照信号とで位相検波を
行う位相検波器と，該位相検波器の出力により前記０．
７８μｍの半導体レーザの駆動を制御する制御部により
構成することを特徴とする光周波数基準光源発生装置。 - 【請求項４】 請求項３において， 前記ローカル信号発生手段は，前記０．７８μｍを発生
する半導体レーザの出力光が入力されるルビジュウムセ
ルを含むマイクロ波空洞共振器と，該マイクロ波空洞共
振器の出力光を電気信号に変換する光検出手段と，該光
検出手段の出力と参照信号とで位相検波を行う位相検波
器と，該位相検波器の出力により制御されたマイクロ波
を発生する電圧制御発振回路と，該電圧制御発振回路の
出力に対応した周波数信号を発生する第１及び第２の周
波数シンセサイザとを備え， 前記第１の周波数シンセサイザの出力を前記マイクロ波
空洞共振器に供給し，前記第２の周波数シンセサイザか
ら前記ローカル信号を発生することを特徴とする光周波
数基準光源発生装置。 - 【請求項５】 請求項１において， 前記周波数がロックされた０．７８μｍ周波数発生手段
は， ０．７８μｍを発生する半導体レーザと，その出力光を
入力すると共に特定のマイクロ波により光・マイクロ波
二重共鳴が生ずるルビジュウムセルを含むマイクロ波空
洞共振器と，該マイクロ波空洞共振器の出力光を電気信
号に変換して位相検波した信号を用いて前記０．７８μ
ｍの半導体レーザの駆動を制御する第１の制御部により
構成し， 前記ローカル信号発生手段は，前記マイクロ波空洞共振
器の出力光を電気信号に変換して位相検波した信号を用
いて周波数を安定化したマイクロ波を発生する電圧制御
発振回路と，該電圧制御発振回路の出力を基準とした周
波数信号を発生する第１及び第２の周波数シンセサイザ
とを備え， 前記第１の周波数シンセサイザの出力を前記マイクロ波
空洞共振器に供給し，前記第２の周波数シンセサイザか
ら前記ローカル信号を発生することを特徴とする光周波
数基準光源発生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29554492A JP3500582B2 (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 光周波数基準光源発生装置 |
| US08/148,820 US5440207A (en) | 1992-11-05 | 1993-11-04 | Reference light source device using laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29554492A JP3500582B2 (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 光周波数基準光源発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06148706A true JPH06148706A (ja) | 1994-05-27 |
| JP3500582B2 JP3500582B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=17822024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29554492A Expired - Fee Related JP3500582B2 (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 光周波数基準光源発生装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5440207A (ja) |
| JP (1) | JP3500582B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0160925B1 (ko) * | 1995-10-10 | 1998-12-15 | 이준 | 광섬유 스트레인 분포 측정용 펄스광과 프로브광의 비트 주파수 안정화장치 |
| IT1310671B1 (it) * | 1999-08-05 | 2002-02-19 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento e dipositivo per la stabilizzazione della lunghezzad'onda di emissione di una sorgente laser. |
| US7382099B2 (en) * | 2004-11-12 | 2008-06-03 | General Electric Company | Striation control for current fed electronic ballast |
| CN100570968C (zh) * | 2008-03-19 | 2009-12-16 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高功率激光装置的相位调制装置 |
| GB2567470B (en) * | 2017-10-13 | 2022-03-09 | M Squared Lasers Ltd | A laser system comprising two phase-locked continuous-wave laser sources |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4856011A (en) * | 1985-01-30 | 1989-08-08 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor laser control circuit |
| US4998043A (en) * | 1989-05-01 | 1991-03-05 | Fujikura Ltd. | LED stabilizing light source device |
| US5249193A (en) * | 1991-03-20 | 1993-09-28 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Solid-state laser system |
| JPH04345078A (ja) * | 1991-05-22 | 1992-12-01 | Sony Corp | レーザ光発生装置 |
-
1992
- 1992-11-05 JP JP29554492A patent/JP3500582B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-11-04 US US08/148,820 patent/US5440207A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3500582B2 (ja) | 2004-02-23 |
| US5440207A (en) | 1995-08-08 |
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