JPH06152042A - Standard light source - Google Patents

Standard light source

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Publication number
JPH06152042A
JPH06152042A JP29534892A JP29534892A JPH06152042A JP H06152042 A JPH06152042 A JP H06152042A JP 29534892 A JP29534892 A JP 29534892A JP 29534892 A JP29534892 A JP 29534892A JP H06152042 A JPH06152042 A JP H06152042A
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JP
Japan
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frequency
signal
microwave
phase
laser diode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP29534892A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshibumi Nakajima
義文 中島
Yoshito Furuyama
義人 古山
Takeshi Atami
健 熱海
Kazuharu Chiba
一治 千葉
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to implement a remarkably good stability concern ing a standard source using a laser diode and a rubidium atomic resonator. CONSTITUTION:A reference oscillator 41 generates a reference signal. A phase comparator 44 compares a phase of the reference signal generated by the reference oscillator 41 with a phase of the output signal of a VCO 29. In a filter circuit 45, a filtering is performed to a signal supplied from the phase comparator 44 and a current control signal is generated and is supplied to a laser diode drive circuit 14. The LD drive circuit 14, an LD 12, a resonator 16, a servo circuit 24, a VCO 29, the phase comparator 44 and the filter circuit 45 form a wavelength control loop of laser light. A current of the LD 12 is controlled so that a frequency of the output signal of the VCO 29 coincides with that of the reference signal of the reference oscillator 41 and as a result, a control is performed so that a wavelength lambda of the laser light becomes constant.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は標準光源に係り、特に、
レーザダイオードとルビジウム原子共鳴器を用いた標準
光源に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to standard light sources,
The present invention relates to a standard light source using a laser diode and a rubidium atomic resonator.

【0002】近年、将来の大容量光通信のためのコヒー
レント光通信が考えられており、このための極めて安定
度の高い標準光源の開発が要望されている。また、光計
測のためにも、極めて安定度の高い標準光源が必要とさ
れている。
In recent years, coherent optical communication for future large-capacity optical communication has been considered, and there is a demand for development of a standard light source having extremely high stability for this purpose. Also, a standard light source with extremely high stability is required for optical measurement.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、レーザダイオード(以下LDと記
す)、吸収セル、光検出器、及びサーボ回路を組み合わ
せた安定化光源があった。この安定化光源では、レーザ
光が吸収セルを通り光検出器で検出された信号を基に、
サーボ回路でLDを制御する信号を生成してLDの電流
を制御し、LDの波長を一定にするように制御してい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a stabilized light source in which a laser diode (hereinafter referred to as LD), an absorption cell, a photodetector, and a servo circuit are combined. In this stabilized light source, laser light passes through the absorption cell, based on the signal detected by the photodetector,
The servo circuit generates a signal for controlling the LD, controls the current of the LD, and controls the wavelength of the LD to be constant.

【0004】しかし、上記の安定化光源では、波長の安
定度があまり良くなく、周波数のスペクトルが広いとい
う問題があった。この問題を解決するために、本出願人
は、特願昭63−221816号にて、以下に説明する
安定化光源を提案している。
However, the above-mentioned stabilized light source has a problem that the wavelength stability is not so good and the frequency spectrum is wide. In order to solve this problem, the present applicant has proposed a stabilized light source described below in Japanese Patent Application No. 63-221816.

【0005】図6は本出願人が提案した従来の安定化光
源の構成図を示す。光マイクロ波ユニット11は、温度
制御回路13、LD12、ハーフミラー15、ルビジウ
ム原子共鳴器(以下共鳴器と記す)16とからなる。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional stabilized light source proposed by the present applicant. The optical microwave unit 11 includes a temperature control circuit 13, an LD 12, a half mirror 15, and a rubidium atomic resonator (hereinafter referred to as a resonator) 16.

【0006】LD12は、LD駆動回路14から電流を
供給されて、波長0.78μmのレーザビームを発生す
る。このLD12から発せられる波長0.78μmのレ
ーザビームは、ハーフミラー15で二分割され、一方は
光源の出力光として取り出され、他方は共鳴器16に入
射される。共鳴器16は、ルビジウム原子が封入された
共鳴セル18、共鳴セル18を収容するキャビテイ1
7、光検出器22を有する。
The LD 12 is supplied with a current from the LD drive circuit 14 to generate a laser beam having a wavelength of 0.78 μm. The laser beam having a wavelength of 0.78 μm emitted from the LD 12 is divided into two by the half mirror 15, one of which is extracted as the output light of the light source, and the other is incident on the resonator 16. The resonator 16 includes a resonance cell 18 in which a rubidium atom is enclosed, and a cavity 1 containing the resonance cell 18.
7. Has a photodetector 22.

【0007】キャビテイ17の回りにはコイル19が巻
回されており、C−フィールド電流制御回路20により
直流電流が供給されている。これによりキャビテイ17
の内部にC−フィールド(磁場)が形成されている。共
鳴セル18中のルビジウム原子は固有のマイクロ波共鳴
周波数f0 (6.834GHz)と、固有の共鳴波長λ
0 (0.78μm)を有する。
A coil 19 is wound around the cavity 17, and a DC current is supplied by a C-field current control circuit 20. This makes the cavities 17
A C-field (magnetic field) is formed inside the. The rubidium atom in the resonance cell 18 has a unique microwave resonance frequency f 0 (6.834 GHz) and a unique resonance wavelength λ.
0 (0.78 μm).

【0008】共鳴器16に照射するマイクロ波の周波数
fを制御するマイクロ波制御手段23は、サーボ回路2
4、電圧制御発振器(VCO)29、及び周波数合成器
30からなる。
The microwave control means 23 for controlling the frequency f of the microwave applied to the resonator 16 is composed of the servo circuit 2
4, a voltage controlled oscillator (VCO) 29, and a frequency synthesizer 30.

【0009】VCO29は、周波数fV (例えば、ほぼ
5MHz)の信号を生成して出力する。周波数合成器3
0はVCO29から供給される周波数fV の信号を基
に、周波数fV と一定関係の周波数f(ほぼ、6.83
4GHz)のマイクロ波を合成して出力する。なお、サ
ーボ回路24から周波数合成器30に供給される低周波
信号fm により、上記のマイクロ波は低周波fm で位相
変調を受けている。
The VCO 29 generates and outputs a signal of frequency f V (for example, approximately 5 MHz). Frequency synthesizer 3
0 on the basis of a signal of a frequency f V supplied from VCO 29, the frequency f V constant relationship between the frequency f (approximately, 6.83
4 GHz) microwaves are combined and output. The microwave is phase-modulated at the low frequency fm by the low frequency signal fm supplied from the servo circuit 24 to the frequency synthesizer 30.

【0010】上記のように合成された、周波数fがほぼ
6.834GHzで、低周波fm で位相変調されたマイ
クロ波が、周波数合成器30から、バラクタダイオード
21、キャビテイ17を介して共鳴セル18に照射され
る。
The microwave synthesized as described above and having a frequency f of approximately 6.834 GHz and a phase modulation at a low frequency f m is transmitted from the frequency synthesizer 30 through the varactor diode 21 and the cavity 17 to the resonance cell. 18 is irradiated.

【0011】共鳴セル18に入射されたレーザビーム
は、共鳴セル18を透過して光検出器22に入射する。
この際、上記の照射マイクロ波の周波数fがマイクロ波
共鳴周波数f0 と一致したときに原子共鳴が起こり、共
鳴セル18でのレーザビームの吸収量が最大となり、光
検出器22に入射する光量は最小となる。従って、光検
出器22は、マイクロ波共鳴周波数f0 と照射マイクロ
波の周波数fとの差に応じた光検出信号を出力する。
The laser beam incident on the resonance cell 18 passes through the resonance cell 18 and is incident on the photodetector 22.
At this time, atomic resonance occurs when the frequency f of the irradiation microwave coincides with the microwave resonance frequency f 0 , the absorption amount of the laser beam in the resonance cell 18 becomes maximum, and the amount of light incident on the photodetector 22 is increased. Is the smallest. Therefore, the photodetector 22 outputs a photodetection signal corresponding to the difference between the microwave resonance frequency f 0 and the irradiation microwave frequency f.

【0012】サーボ回路24は、光検出器22から供給
される光検出信号を用いて、周波数合成器30から共鳴
セル18に照射されるマイクロ波の周波数fがマイクロ
波共鳴周波数f0 に一致するようにVCO29の発振周
波数fV を制御する。
The servo circuit 24 uses the photodetection signal supplied from the photodetector 22 so that the frequency f of the microwave applied to the resonance cell 18 from the frequency synthesizer 30 matches the microwave resonance frequency f 0 . The oscillation frequency f V of the VCO 29 is controlled as described above.

【0013】次に、サーボ回路24によるマイクロ波の
周波数fの制御について詳しく説明する。サーボ回路2
4は、前置増幅器25、位相比較器26、積分器27、
及び発振器28からなる。
Next, the control of the microwave frequency f by the servo circuit 24 will be described in detail. Servo circuit 2
4 is a preamplifier 25, a phase comparator 26, an integrator 27,
And an oscillator 28.

【0014】上述したように、VCO29の周波数fV
(例えば5MHz)の出力信号を基に合成され、発振器
28から供給される低周波信号fm で位相変調された、
ほぼ6.834GHzのマイクロ波が周波数合成器30
から共鳴セル18に照射される。光検出器22は、照射
マイクロ波の周波数fとマイクロ波共鳴周波数f0 の差
に応じた光検出信号を出力する。
As described above, the frequency f V of the VCO 29
(For example, 5 MHz) is synthesized based on the output signal and phase-modulated with the low-frequency signal f m supplied from the oscillator 28,
The microwave of approximately 6.834 GHz is generated by the frequency synthesizer 30.
The resonance cell 18 is irradiated with the light. The photodetector 22 outputs a photodetection signal corresponding to the difference between the irradiation microwave frequency f and the microwave resonance frequency f 0 .

【0015】図7は光検出器出力と、位相比較器26で
生成される誤差信号の説明図を示す。図7(A)は、照
射マイクロ波周波数と光検出器22の出力信号の関係を
示し、図7(B)は、照射マイクロ波周波数と誤差信号
の関係を示す。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the photodetector output and the error signal generated by the phase comparator 26. FIG. 7 (A) shows the relationship between the irradiation microwave frequency and the output signal of the photodetector 22, and FIG. 7 (B) shows the relationship between the irradiation microwave frequency and the error signal.

【0016】図7(A)の横軸は照射マイクロ波周波数
を示し、縦軸は光検出器22の出力の一例を示す。マイ
クロ波の周波数fと光検出器出力との関係は、図7
(A)のaに示すように、f=f0 で谷となる曲線とな
る。
The horizontal axis of FIG. 7A shows the irradiation microwave frequency, and the vertical axis shows an example of the output of the photodetector 22. The relationship between the microwave frequency f and the photodetector output is shown in FIG.
As shown in a of (A), the curve becomes a valley at f = f 0 .

【0017】横軸の下に示すように、照射マイクロ波
は、低周波fm で位相変調されている。図7(A)に示
すように、照射マイクロ波周波数f=f0 のときは、光
検出器22は、2fm の周波数成分を含む信号を出力す
る。また、マイクロ波の周波数fがf0 とわずかに異な
るときは、f−f0 の符号によってπだけ位相が異な
り、周波数fm の成分を含む信号を出力する。
As shown below the horizontal axis, the illuminating microwave is phase-modulated at a low frequency f m . As shown in FIG. 7A, when the irradiation microwave frequency f = f 0 , the photodetector 22 outputs a signal including a frequency component of 2f m . Further, when the frequency f of the microwave slightly differs from f 0 is different in phase by π by the sign of f-f 0, and outputs a signal containing a component of the frequency f m.

【0018】上記の光検出器22の出力信号(光検出信
号)は、前置増幅器25で増幅された後、位相比較器2
6で、発振器28から供給される周波数fm の信号を基
に同期検波され、誤差信号が得られる。
The output signal (photodetection signal) of the photodetector 22 is amplified by the preamplifier 25, and then the phase comparator 2
At 6, synchronous detection is performed based on the signal of the frequency f m supplied from the oscillator 28, and an error signal is obtained.

【0019】図7(B)は、位相比較器26で同期検波
されて生成された誤差信号の一例を示す。図7(B)の
bに一例として示すように、この誤差信号は、マイクロ
波の周波数f<マイクロ波共鳴周波数f0 のとき正、f
=f0 のとき0、f>f0 のとき負となる直流信号であ
る。
FIG. 7B shows an example of the error signal generated by the synchronous detection by the phase comparator 26. As shown in b of FIG. 7B as an example, this error signal is positive when the frequency f of the microwave is smaller than the microwave resonance frequency f 0 , and f
The DC signal is 0 when = f 0 and is negative when f> f 0 .

【0020】なお、VCO29の特性により、図7
(B)と正負が逆で、マイクロ波の周波数f<マイクロ
波共鳴周波数f0 のとき負、f=f0 のとき0、f>f
0 のとき正となる直流信号となる構成も可能である。
Incidentally, due to the characteristics of the VCO 29, FIG.
The sign is opposite to that of (B), and is negative when the microwave frequency f <the microwave resonance frequency f 0 , 0 when f = f 0 , and f> f.
A configuration in which a DC signal that is positive when 0 is obtained is also possible.

【0021】この誤差信号は、積分器27で積分されて
周波数制御信号としてVCO29に供給される。サーボ
回路24、VCO29、周波数合成器30、共鳴器16
とでマイクロ波制御ループが形成されているので、VC
O29の発振周波数fV は、上記の誤差信号がゼロにな
るように制御される。
This error signal is integrated by the integrator 27 and supplied to the VCO 29 as a frequency control signal. Servo circuit 24, VCO 29, frequency synthesizer 30, resonator 16
Since the microwave control loop is formed by
The oscillation frequency f V of O29 is controlled so that the above error signal becomes zero.

【0022】従って、周波数合成器30から共鳴セル1
8に供給されるマイクロ波の周波数fは、マイクロ波共
鳴周波数f0 に等しくなるように自動的に制御され、V
CO29の発振周波数(即ち、VCO29の出力信号の
周波数)fV は、マイクロ波共鳴周波数f0 と一定の関
係にある周波数fV0(例えば5MHz)に一致するよう
に制御される。
Therefore, from the frequency synthesizer 30 to the resonance cell 1
The frequency f of the microwave supplied to 8 is automatically controlled to be equal to the microwave resonance frequency f 0 , and V
The oscillating frequency of the CO 29 (that is, the frequency of the output signal of the VCO 29) f V is controlled so as to match the frequency f V0 (for example, 5 MHz) having a fixed relationship with the microwave resonance frequency f 0 .

【0023】一方、光検出器22の光検出信号は、サー
ボ回路34に供給される。この光検出器22の光検出信
号は、共鳴セル18に入射されるレーザビームの波長λ
と共鳴セル18の共鳴波長λ0 との差に応じて変化する
成分を含む信号となっている。
On the other hand, the photodetection signal of the photodetector 22 is supplied to the servo circuit 34. The photodetection signal of the photodetector 22 is the wavelength λ of the laser beam incident on the resonance cell 18.
And a resonance wavelength λ 0 of the resonance cell 18 is included in the signal.

【0024】サーボ回路34は、光検出器22の光検出
信号を基に、レーザビームの波長λと共鳴セル18の共
鳴波長λ0 との差に応じた電流制御信号を生成する。こ
の電流制御信号は、LD駆動電圧源37が出力する駆動
電圧に加算器38にて加算されて、LD12に供給され
る。
The servo circuit 34 generates a current control signal according to the difference between the wavelength λ of the laser beam and the resonance wavelength λ 0 of the resonance cell 18, based on the photo detection signal of the photo detector 22. This current control signal is added to the drive voltage output from the LD drive voltage source 37 by the adder 38 and supplied to the LD 12.

【0025】ところで、LD12の発生する光の波長λ
は、供給される電流により変化する。従って、サーボ回
路34から供給される電流制御信号により、LD12の
発生する光、即ち出力光の波長λは、共鳴セル18の共
鳴波長λ0 =0.78μmに一致するように制御され
る。
By the way, the wavelength λ of the light generated by the LD 12
Varies with the current supplied. Therefore, by the current control signal supplied from the servo circuit 34, the wavelength λ of the light generated by the LD 12, that is, the output light, is controlled so as to match the resonance wavelength λ 0 of the resonance cell 18 = 0.78 μm.

【0026】なお、LD12は、温度制御回路13によ
り温度が一定になるように制御されて、発生する光の波
長λの安定化を図られている。
The LD 12 is controlled by the temperature control circuit 13 so that the temperature is constant, and the wavelength λ of the generated light is stabilized.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、図5に示し
た従来の安定化光源では、サーボ回路34の構成が複雑
で、極めて高い安定度を実現するためには、サーボ回路
34の設計が難しいという問題点があった。
However, in the conventional stabilized light source shown in FIG. 5, the structure of the servo circuit 34 is complicated, and it is difficult to design the servo circuit 34 in order to achieve extremely high stability. There was a problem.

【0028】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、極めて高い安定度を実現でき、かつ、出力光波長の
制御回路の設計が容易な標準光源を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a standard light source that can realize extremely high stability and that can easily design a control circuit for the output light wavelength.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、レー
ザダイオード駆動回路から電流を供給されて、0.78
μmのレーザビームを発するレーザダイオードと、上記
レーザビームを分岐して出力光を取り出すハーフミラー
と、上記0.78μmのレーザビーム及び低周波信号で
位相変調されたマイクロ波を照射されて光検出信号を出
力するルビジウム原子共鳴器と、上記光検出信号を基に
周波数を制御する周波数制御信号を生成するサーボ回路
と、上記サーボ回路から供給される上記周波数制御信号
に応じた周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、上
記電圧制御発振器から供給される信号を基に、上記位相
変調されたマイクロ波を生成する周波数合成器とを有
し、上記光検出信号を基に、上記ルビジウム原子共鳴器
に照射する上記位相変調されたマイクロ波の周波数がル
ビジウム原子共鳴器のマイクロ波共鳴周波数に一致する
ように、上記位相変調されたマイクロ波の周波数を制御
するマイクロ波制御手段と、基準信号を生成する基準発
振器と、上記基準発振器が生成した基準信号と上記電圧
制御発振器の出力信号とを位相比較して電流制御信号を
生成し、上記レーザダイオード駆動回路に上記電流制御
信号を供給する制御信号生成回路とを有する構成とす
る。
According to a first aspect of the present invention, a current is supplied from a laser diode drive circuit to obtain 0.78.
A laser diode that emits a laser beam of μm, a half mirror that extracts the output light by branching the laser beam, and a photodetection signal that is irradiated with the 0.78 μm laser beam and a microwave phase-modulated with a low-frequency signal. Outputting a rubidium atomic resonator, a servo circuit for generating a frequency control signal for controlling the frequency based on the photodetection signal, and outputting a signal having a frequency according to the frequency control signal supplied from the servo circuit. Voltage-controlled oscillator, based on the signal supplied from the voltage-controlled oscillator, a frequency synthesizer for generating the phase-modulated microwave, based on the photodetection signal, the rubidium atomic resonator to The phase modulation is performed so that the frequency of the irradiated phase-modulated microwave matches the microwave resonance frequency of the rubidium atomic resonator. Microwave control means for controlling the frequency of the generated microwave, a reference oscillator for generating a reference signal, a phase comparison between the reference signal generated by the reference oscillator and the output signal of the voltage controlled oscillator to obtain a current control signal. A control signal generating circuit for generating and supplying the current control signal to the laser diode driving circuit.

【0030】請求項2の発明は、レーザダイオード駆動
回路から電流を供給されて、0.78μmのレーザビー
ムを発するレーザダイオードと、上記レーザビームを分
岐して出力光を取り出すハーフミラーと、上記0.78
μmのレーザビーム及び低周波信号で位相変調されたマ
イクロ波を照射されて光検出信号を出力するルビジウム
原子共鳴器と、上記光検出信号を基に周波数を制御する
周波数制御信号を生成するサーボ回路と、上記サーボ回
路から供給される上記周波数制御信号に応じた周波数の
信号を出力する電圧制御発振器と、上記電圧制御発振器
から供給される信号を基に、上記位相変調されたマイク
ロ波を生成する周波数合成器とを有し、上記光検出信号
を基に、上記ルビジウム原子共鳴器に照射する上記位相
変調されたマイクロ波の周波数がルビジウム原子共鳴器
のマイクロ波共鳴周波数に一致するように、上記位相変
調されたマイクロ波の周波数を制御するマイクロ波制御
手段と、基準信号を生成する基準発振器と、上記基準発
振器が生成した基準信号と上記電圧制御発振器の出力信
号とを位相比較して温度制御信号を生成し、上記レーザ
ダイオードの温度制御を行う温度制御回路に上記温度制
御信号を供給する制御信号生成回路とを有する構成とす
る。
According to a second aspect of the invention, a laser diode which is supplied with a current from a laser diode drive circuit and emits a laser beam of 0.78 μm, a half mirror which branches the laser beam to extract output light, and the above-mentioned 0 .78
A rubidium atomic resonator that outputs a photodetection signal when irradiated with a μm laser beam and a microwave phase-modulated with a low-frequency signal, and a servo circuit that generates a frequency control signal that controls the frequency based on the photodetection signal. And a voltage-controlled oscillator that outputs a signal having a frequency corresponding to the frequency control signal supplied from the servo circuit, and the phase-modulated microwave is generated based on the signal supplied from the voltage-controlled oscillator. A frequency synthesizer, based on the photodetection signal, the frequency of the phase-modulated microwave irradiating the rubidium atomic resonator matches the microwave resonance frequency of the rubidium atomic resonator, A microwave control means for controlling the frequency of the phase-modulated microwave, a reference oscillator for generating a reference signal, and a reference oscillator generated by the reference oscillator. And a control signal generation circuit that generates a temperature control signal by phase comparison of a signal and an output signal of the voltage controlled oscillator, and supplies the temperature control signal to a temperature control circuit that controls the temperature of the laser diode. To do.

【0031】請求項3の発明は、レーザダイオード駆動
回路から電流を供給されて、1.56μmのレーザビー
ムを発するレーザダイオードと、上記レーザビームを分
岐して出力光を取り出すハーフミラーと、上記レーザダ
イオードからレーザビームを照射され、0.78μmの
レーザビームを発生する倍調波発生器と、上記0.78
μmのレーザビーム及び低周波信号で位相変調されたマ
イクロ波を照射されて光検出信号を出力するルビジウム
原子共鳴器と、上記光検出信号を基に周波数を制御する
周波数制御信号を生成するサーボ回路と、上記サーボ回
路から供給される上記周波数制御信号に応じた周波数の
信号を出力する電圧制御発振器と、上記電圧制御発振器
から供給される信号を基に、上記位相変調されたマイク
ロ波を生成する周波数合成器とを有し、上記光検出信号
を基に、上記ルビジウム原子共鳴器に照射する上記位相
変調されたマイクロ波の周波数がルビジウム原子共鳴器
のマイクロ波共鳴周波数に一致するように、上記位相変
調されたマイクロ波の周波数を制御するマイクロ波制御
手段と、基準信号を生成する基準発振器と、上記基準発
振器が生成した基準信号と上記電圧制御発振器の出力信
号とを位相比較して電流制御信号を生成し、上記レーザ
ダイオード駆動回路に上記電流制御信号を供給する制御
信号生成回路とを有する構成とする。
According to a third aspect of the present invention, a laser diode is supplied with a current from a laser diode drive circuit to emit a laser beam of 1.56 μm, a half mirror for branching the laser beam to extract output light, and the laser. A subharmonic generator that emits a laser beam of 0.78 μm when irradiated with a laser beam from a diode;
A rubidium atomic resonator that outputs a photodetection signal when irradiated with a μm laser beam and a microwave phase-modulated with a low-frequency signal, and a servo circuit that generates a frequency control signal that controls the frequency based on the photodetection signal. And a voltage-controlled oscillator that outputs a signal having a frequency corresponding to the frequency control signal supplied from the servo circuit, and the phase-modulated microwave is generated based on the signal supplied from the voltage-controlled oscillator. A frequency synthesizer, based on the photodetection signal, the frequency of the phase-modulated microwave irradiating the rubidium atomic resonator matches the microwave resonance frequency of the rubidium atomic resonator, A microwave control means for controlling the frequency of the phase-modulated microwave, a reference oscillator for generating a reference signal, and a reference oscillator generated by the reference oscillator. It generates a current control signal and an output signal of the signal and the voltage controlled oscillator and a phase comparator, a configuration and a control signal generating circuit for supplying the current control signal to the laser diode drive circuit.

【0032】請求項4の発明は、レーザダイオード駆動
回路から電流を供給されて、1.56μmのレーザビー
ムを発するレーザダイオードと、上記レーザビームを分
岐して出力光を取り出すハーフミラーと、上記レーザダ
イオードからレーザビームを照射され、0.78μmの
レーザビームを発生する倍調波発生器と、上記0.78
μmのレーザビーム及び低周波信号で位相変調されたマ
イクロ波を照射されて光検出信号を出力するルビジウム
原子共鳴器と、上記光検出信号を基に周波数を制御する
周波数制御信号を生成するサーボ回路と、上記サーボ回
路から供給される上記周波数制御信号に応じた周波数の
信号を出力する電圧制御発振器と、上記電圧制御発振器
から供給される信号を基に、上記位相変調されたマイク
ロ波を生成する周波数合成器とを有し、上記光検出信号
を基に、上記ルビジウム原子共鳴器に照射する上記位相
変調されたマイクロ波の周波数がルビジウム原子共鳴器
のマイクロ波共鳴周波数に一致するように、上記位相変
調されたマイクロ波の周波数を制御するマイクロ波制御
手段と、基準信号を生成する基準発振器と、上記基準発
振器が生成した基準信号と上記電圧制御発振器の出力信
号とを位相比較して温度制御信号を生成し、上記レーザ
ダイオードの温度制御を行う温度制御回路に上記温度制
御信号を供給する制御信号生成回路とを有する構成とす
る。
According to a fourth aspect of the invention, a laser diode which is supplied with a current from a laser diode drive circuit and emits a laser beam of 1.56 μm, a half mirror which branches the laser beam to extract output light, and the laser A subharmonic generator that emits a laser beam of 0.78 μm when irradiated with a laser beam from a diode;
A rubidium atomic resonator that outputs a photodetection signal when irradiated with a μm laser beam and a microwave phase-modulated with a low-frequency signal, and a servo circuit that generates a frequency control signal that controls the frequency based on the photodetection signal. And a voltage-controlled oscillator that outputs a signal having a frequency corresponding to the frequency control signal supplied from the servo circuit, and the phase-modulated microwave is generated based on the signal supplied from the voltage-controlled oscillator. A frequency synthesizer, based on the photodetection signal, the frequency of the phase-modulated microwave irradiating the rubidium atomic resonator matches the microwave resonance frequency of the rubidium atomic resonator, A microwave control means for controlling the frequency of the phase-modulated microwave, a reference oscillator for generating a reference signal, and a reference oscillator generated by the reference oscillator. And a control signal generation circuit that generates a temperature control signal by phase comparison of a signal and an output signal of the voltage controlled oscillator, and supplies the temperature control signal to a temperature control circuit that controls the temperature of the laser diode. To do.

【0033】[0033]

【作用】請求項1の発明の構成は、レーザダイオードが
発する光の波長と一定関係にある、電圧制御発振器の出
力信号の周波数が、基準発振器の周波数に一致するよう
に、レーザダイオードの電流によりレーザダイオードの
光の波長を制御する。このため、レーザダイオードの発
生する0.78μmの光の波長を高精度で安定化するこ
とができ、かつ、制御信号生成回路の設計を容易とする
ことができる。
According to the present invention, the voltage of the output signal of the voltage controlled oscillator, which has a constant relationship with the wavelength of the light emitted by the laser diode, is controlled by the current of the laser diode so that the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator matches the frequency of the reference oscillator. Controls the wavelength of light from the laser diode. Therefore, the wavelength of light of 0.78 μm generated by the laser diode can be stabilized with high accuracy, and the design of the control signal generation circuit can be facilitated.

【0034】請求項2の発明の構成は、レーザダイオー
ドが発する光の波長と一定関係にある、電圧制御発振器
の出力信号の周波数が、基準発振器の周波数に一致する
ように、レーザダイオードの温度によりレーザダイオー
ドの光の波長を制御する。このため、レーザダイオード
の発生する0.78μmの光の波長を高精度で安定化す
ることができ、かつ、制御信号生成回路の設計を容易と
することができる。
According to the second aspect of the present invention, the temperature of the laser diode is controlled so that the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, which has a constant relationship with the wavelength of the light emitted by the laser diode, matches the frequency of the reference oscillator. Controls the wavelength of light from the laser diode. Therefore, the wavelength of light of 0.78 μm generated by the laser diode can be stabilized with high accuracy, and the design of the control signal generation circuit can be facilitated.

【0035】請求項3の発明の構成は、レーザダイオー
ドが発する光の波長と一定関係にある、電圧制御発振器
の出力信号の周波数が、基準発振器の周波数に一致する
ように、レーザダイオードの電流によりレーザダイオー
ドの光の波長を制御する。このため、レーザダイオード
の発生する1.56μmの光の波長を高精度で安定化す
ることができ、かつ、制御信号生成回路の設計を容易と
することができる。
According to the third aspect of the invention, the current of the laser diode is adjusted so that the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, which has a constant relationship with the wavelength of the light emitted by the laser diode, matches the frequency of the reference oscillator. Controls the wavelength of light from the laser diode. Therefore, the wavelength of the light of 1.56 μm generated by the laser diode can be stabilized with high accuracy, and the control signal generation circuit can be easily designed.

【0036】請求項4の発明の構成は、レーザダイオー
ドが発する光の波長と一定関係にある、電圧制御発振器
の出力信号の周波数が、基準発振器の周波数に一致する
ように、レーザダイオードの温度によりレーザダイオー
ドの光の波長を制御する。このため、レーザダイオード
の発生する1.56μmの光の波長を高精度で安定化す
ることができ、かつ、制御信号生成回路の設計を容易と
することができる。
According to a fourth aspect of the invention, the temperature of the laser diode is controlled so that the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, which has a constant relationship with the wavelength of the light emitted by the laser diode, matches the frequency of the reference oscillator. Controls the wavelength of light from the laser diode. Therefore, the wavelength of the light of 1.56 μm generated by the laser diode can be stabilized with high accuracy, and the control signal generation circuit can be easily designed.

【0037】[0037]

【実施例】図1は本発明の第1実施例の構成図を示す。
同図中、図6と同一構成部分には同一符号を付し、適宜
説明を省略する。図1に示すように、光マイクロ波ユニ
ット11は、温度制御回路13、LD12、ハーフミラ
ー15、ルビジウム原子共鳴器(共鳴器)16とからな
る。また、共鳴器16に照射するマイクロ波の周波数f
を制御するマイクロ波制御手段23は、サーボ回路2
4、VCO29、及び周波数合成器30からなる。
1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.
6, those parts that are the same as those corresponding parts in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. As shown in FIG. 1, the optical microwave unit 11 includes a temperature control circuit 13, an LD 12, a half mirror 15, and a rubidium atomic resonator (resonator) 16. In addition, the frequency f of the microwave applied to the resonator 16
The microwave control means 23 for controlling the
4, VCO 29, and frequency synthesizer 30.

【0038】図1に示すように、第1実施例では、LD
12の発生する光の波長λ、即ち出力光の波長λを安定
化するために、基準発振器41と、位相比較器44及び
フィルタ回路45からなる制御信号生成回路42とが設
けられている。
As shown in FIG. 1, in the first embodiment, the LD
A reference oscillator 41 and a control signal generation circuit 42 including a phase comparator 44 and a filter circuit 45 are provided in order to stabilize the wavelength λ of light generated by 12, ie, the wavelength λ of output light.

【0039】レーザダイオード12、共鳴器16、サー
ボ回路24、VCO29、周波数合成器30から構成さ
れるルビジウム原子発振器は、図6に示す従来の安定化
光源と同一の構成であり、同様に動作する。
The rubidium atomic oscillator including the laser diode 12, the resonator 16, the servo circuit 24, the VCO 29, and the frequency synthesizer 30 has the same structure as the conventional stabilized light source shown in FIG. 6 and operates in the same manner. .

【0040】LD12から発せられる波長0.78μm
のレーザビームは、ハーフミラー15で二分割され、一
方は光源の出力光として取り出され、他方は共鳴器16
に入射される。
Wavelength of 0.78 μm emitted from LD12
Of the laser beam is divided into two by the half mirror 15, one of which is extracted as the output light of the light source and the other of which is the resonator 16
Is incident on.

【0041】キャビテイ17の回りのコイル19に、C
−フィールド電流制御回路20により直流電流が供給さ
れて、キャビテイ17の内部にC−フィールド(磁場)
が形成されている。共鳴セル18中のルビジウム原子は
固有のマイクロ波共鳴周波数f0 (f0 =6.834G
Hz.ただし、入射されるレーザ光の波長λで変化す
る)と、固有の共鳴波長λ0 (0.78μm)を有す
る。
In the coil 19 around the cavity 17, C
-DC current is supplied by the field current control circuit 20 and C-field (magnetic field) is generated inside the cavity 17.
Are formed. The rubidium atom in the resonance cell 18 has a unique microwave resonance frequency f 0 (f 0 = 6.834G).
Hz. However, it has a unique resonance wavelength λ 0 (0.78 μm) and a wavelength λ of the incident laser light.

【0042】共鳴器16に照射するマイクロ波の周波数
fを制御するマイクロ波制御手段23は、サーボ回路2
4、VCO29、及び周波数合成器30からなる。
The microwave control means 23 for controlling the frequency f of the microwave applied to the resonator 16 is composed of the servo circuit 2
4, VCO 29, and frequency synthesizer 30.

【0043】VCO29は、周波数fV (例えば、ほぼ
5MHz)の信号を生成して出力する。周波数合成器3
0はVCO29から供給される周波数fV の信号を基
に、周波数fV と一定関係の周波数f(ほぼ、6.83
4GHz)のマイクロ波を合成して出力する。なお、サ
ーボ回路24から周波数合成器30に供給される低周波
信号fm により、上記のマイクロ波は低周波fm で位相
変調を受けている。
The VCO 29 generates and outputs a signal of frequency f V (eg, about 5 MHz). Frequency synthesizer 3
0 on the basis of a signal of a frequency f V supplied from VCO 29, the frequency f V constant relationship between the frequency f (approximately, 6.83
4 GHz) microwaves are combined and output. The microwave is phase-modulated at the low frequency fm by the low frequency signal fm supplied from the servo circuit 24 to the frequency synthesizer 30.

【0044】上記のように合成された、周波数fがほぼ
6.834GHzで、低周波fm で位相変調されたマイ
クロ波が、周波数合成器30から、バラクタダイオード
21、キャビテイ17を介して共鳴セル18に照射され
る。
The microwave synthesized as described above, which has a frequency f of approximately 6.834 GHz and is phase-modulated at a low frequency f m , is transmitted from the frequency synthesizer 30 via the varactor diode 21 and the cavity 17 to the resonance cell. 18 is irradiated.

【0045】共鳴セル18に入射されたレーザビーム
は、共鳴セル18を透過して光検出器22に入射する。
この際、上記の照射マイクロ波の周波数fがマイクロ波
共鳴周波数f0 と一致したときに原子共鳴が起こり、共
鳴セル18でのレーザビームの吸収量が最大となり、光
検出器22に入射する光量は最小となる。従って、光検
出器22は、マイクロ波共鳴周波数f0 と照射マイクロ
波の周波数fとの差に応じた光検出信号を出力する。
The laser beam incident on the resonance cell 18 passes through the resonance cell 18 and is incident on the photodetector 22.
At this time, atomic resonance occurs when the frequency f of the irradiation microwave coincides with the microwave resonance frequency f 0 , the absorption amount of the laser beam in the resonance cell 18 becomes maximum, and the amount of light incident on the photodetector 22 is increased. Is the smallest. Therefore, the photodetector 22 outputs a photodetection signal corresponding to the difference between the microwave resonance frequency f 0 and the irradiation microwave frequency f.

【0046】サーボ回路24において、上記の光検出器
22の出力する光検出信号(図7(A)参照)は、前置
増幅器25で増幅された後、位相比較器26で、発振器
28から供給される周波数fm の信号を基に同期検波さ
れ、マイクロ波共鳴周波数f 0 と照射マイクロ波周波数
fとの差に応じた誤差信号(図7(B)参照)が得られ
る。この誤差信号は、積分器27で積分されて周波数制
御信号としてVCO29に供給される。
In the servo circuit 24, the above photodetector
The light detection signal (see FIG. 7A) output from the
After being amplified by the amplifier 25, the phase comparator 26
Frequency f supplied from 28mIs synchronously detected based on the signal of
Microwave resonance frequency f 0And irradiation microwave frequency
An error signal (see FIG. 7B) corresponding to the difference from f is obtained.
It This error signal is integrated by the integrator 27 to obtain the frequency control.
It is supplied to the VCO 29 as a control signal.

【0047】マイクロ波制御手段23を構成する、サー
ボ回路24、VCO29、及び周波数合成器30と、共
鳴器16とでマイクロ波制御ループが形成されているの
で、VCO29の発振周波数fV は、上記の誤差信号が
ゼロになるように制御される。
Since the microwave control loop is formed by the servo circuit 24, the VCO 29, the frequency synthesizer 30 and the resonator 16 which constitute the microwave control means 23, the oscillation frequency f V of the VCO 29 is The error signal of is controlled to be zero.

【0048】従って、周波数合成器30から共鳴セル1
8に供給されるマイクロ波の周波数fは、マイクロ波共
鳴周波数f0 に等しくなるように自動的に制御され、V
CO29の発振周波数(即ち、VCO29の出力信号の
周波数)fV は、マイクロ波共鳴周波数f0 と一定の関
係にある周波数fV0(例えば5MHz)に一致するよう
に制御される。
Therefore, from the frequency synthesizer 30 to the resonance cell 1
The frequency f of the microwave supplied to 8 is automatically controlled to be equal to the microwave resonance frequency f 0 , and V
The oscillating frequency of the CO 29 (that is, the frequency of the output signal of the VCO 29) f V is controlled so as to match the frequency f V0 (for example, 5 MHz) having a fixed relationship with the microwave resonance frequency f 0 .

【0049】次に、第1実施例における、波長制御ルー
プについて説明する。マイクロ波制御ループにより共鳴
器16に照射するマイクロ波の周波数fが共鳴器16の
マイクロ波共鳴周波数f0 に一致するように制御されて
いるルビジウム原子発振器においては、LD12から共
鳴器16に入射されるレーザ光の波長λとマイクロ波共
鳴周波数f0 との間には比例関係がある。
Next, the wavelength control loop in the first embodiment will be described. In the rubidium atomic oscillator in which the frequency f of the microwave applied to the resonator 16 is controlled by the microwave control loop so as to match the microwave resonance frequency f 0 of the resonator 16, the LD 12 is incident on the resonator 16. There is a proportional relationship between the wavelength λ of the laser light and the microwave resonance frequency f 0 .

【0050】このため、共鳴器16に入射されるレーザ
光の波長λとVCO29の出力周波数fV0との間にも、
図2に示すように比例関係がある。第1実施例では、共
鳴器16の入射光の波長λ、即ちLD12の波長λとV
CO29の出力周波数fV0との比例関係を利用して、L
D12の発生する光の波長λを一定値(0.78μm)
となるように制御する。なお、第1実施例では、LD1
2の電流により波長λが変化する特性を利用している。
Therefore, even between the wavelength λ of the laser light incident on the resonator 16 and the output frequency f V0 of the VCO 29,
There is a proportional relationship as shown in FIG. In the first embodiment, the wavelength λ of the incident light on the resonator 16, that is, the wavelength λ of the LD 12 and V
Using the proportional relationship with the output frequency f V0 of CO29, L
The wavelength λ of the light generated by D12 is a constant value (0.78 μm)
Control so that. In the first embodiment, LD1
The characteristic that the wavelength λ changes with the current of 2 is used.

【0051】基準発振器41には標準光源に必要とされ
る確度より十分高い周波数確度の基準信号を生成する発
振器、例えば、セシウム原子発振器又はルビジウム原子
発振器等を用いる。セシウム原子発振器を用いれば、1
×10-11 以下と、標準光源に必要とされる確度より十
分高い周波数確度の基準信号を生成する。位相比較器4
4は、VCO29の出力信号と、基準発振器41の生成
する基準信号とを位相比較し、比較結果の信号を出力す
る。
As the reference oscillator 41, an oscillator, for example, a cesium atomic oscillator or a rubidium atomic oscillator, which generates a reference signal with a frequency accuracy sufficiently higher than that required for a standard light source is used. With a cesium atomic oscillator, 1
A reference signal having a frequency accuracy of × 10 -11 or less, which is sufficiently higher than the accuracy required for a standard light source, is generated. Phase comparator 4
Reference numeral 4 compares the output signal of the VCO 29 with the reference signal generated by the reference oscillator 41 in phase, and outputs the signal of the comparison result.

【0052】フィルタ回路45は、位相比較器44から
比較結果の信号を供給され、この信号にフィルタ処理を
行い、LD12の電流を制御するための電流制御信号を
生成する。この電流制御信号は、LD駆動回路14に供
給される。LD駆動回路14の加算器38で、LD駆動
電圧源37の出力電圧と、フィルタ回路45から供給さ
れる電流制御信号とが加算されて、LD12の駆動電圧
としてLD12に供給される。
The filter circuit 45 is supplied with the comparison result signal from the phase comparator 44, filters the signal, and generates a current control signal for controlling the current of the LD 12. This current control signal is supplied to the LD drive circuit 14. The output voltage of the LD drive voltage source 37 and the current control signal supplied from the filter circuit 45 are added by the adder 38 of the LD drive circuit 14 and supplied to the LD 12 as the drive voltage of the LD 12.

【0053】LD駆動回路14、LD12、共鳴器1
6、サーボ回路24、VCO29、位相比較器44、及
びフィルタ回路45が、LD12が発生するレーザ光の
波長制御ループを形成している。従って、VCO29の
出力信号の周波数fV0が基準発振器41の基準信号の周
波数fR に一致するようにLD12の電流、即ち波長λ
が制御される。
LD drive circuit 14, LD 12, resonator 1
6, the servo circuit 24, the VCO 29, the phase comparator 44, and the filter circuit 45 form a wavelength control loop of the laser light generated by the LD 12. Therefore, the current of the LD 12, that is, the wavelength λ, is adjusted so that the frequency f V0 of the output signal of the VCO 29 matches the frequency f R of the reference signal of the reference oscillator 41.
Is controlled.

【0054】ところで、基準発振器41が生成する基準
信号の周波数fR は、下記のようにして設定しておく。
LD12の波長λが正確に0.78μmであるときの共
鳴器16のマイクロ波共鳴周波数f0 をf0Cとし、この
とき、f0Cと一定関係にあるVCO29の出力信号の周
波数をfVCとする。基準発振器41の基準信号の周波数
R は、このVCO29の周波数fVC(例えば5MH
z)に正確に等しい周波数に設定しておく。
The frequency f R of the reference signal generated by the reference oscillator 41 is set as follows.
The microwave resonance frequency f 0 of the resonator 16 when the wavelength λ of the LD 12 is exactly 0.78 μm is f 0C, and at this time, the frequency of the output signal of the VCO 29 having a constant relationship with f 0C is f VC . . The frequency f R of the reference signal of the reference oscillator 41 is the frequency f VC of this VCO 29 (for example, 5 MH).
The frequency is set exactly equal to z).

【0055】従って、VCO29の周波数fV0が基準発
振器41の基準信号の周波数fR =fVCに一致するよう
に制御されるとき、結果として、LD12の発生する光
の波長λは、正確に0.78μmに一致するように制御
される。
Therefore, when the frequency f V0 of the VCO 29 is controlled so as to match the frequency f R = f VC of the reference signal of the reference oscillator 41, as a result, the wavelength λ of the light generated by the LD 12 is exactly 0. Controlled to match 0.78 μm.

【0056】前述したように、基準発振器41には、セ
シウム原子発振器又はルビジウム原子発振器等の、標準
光源が必要とする確度よりも十分に高い確度を有するを
ものを用いる。このため、上記の波長制御ループによ
り、LD12の発生する光の波長λを極めて高い精度で
安定化することができる。従って、第1実施例の標準光
源は、極めて高い安定度が必要とされる光計測用の標準
光源として使用することができる。また、制御信号生成
回路42の構成が簡単なため、制御信号生成回路42の
設計を容易とすることができる。
As described above, as the reference oscillator 41, a cesium atomic oscillator, a rubidium atomic oscillator, or the like having an accuracy sufficiently higher than the accuracy required by the standard light source is used. Therefore, the wavelength control loop described above can stabilize the wavelength λ of the light generated by the LD 12 with extremely high accuracy. Therefore, the standard light source of the first embodiment can be used as a standard light source for optical measurement that requires extremely high stability. Further, since the control signal generation circuit 42 has a simple configuration, the control signal generation circuit 42 can be easily designed.

【0057】図3は本発明の第2実施例の構成図を示
す。図3において、図1と同一構成部分には同一符号を
付し、適宜説明を省略する。図3に示すように、光マイ
クロ波ユニット11は、温度制御回路13、LD12、
ハーフミラー15、ルビジウム原子共鳴器(共鳴器)1
6とからなる。
FIG. 3 is a block diagram of the second embodiment of the present invention. 3, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. As shown in FIG. 3, the optical microwave unit 11 includes a temperature control circuit 13, an LD 12,
Half mirror 15, rubidium atomic resonator (resonator) 1
It consists of 6 and 6.

【0058】図3に示すように、第2実施例では、LD
12の発生する光の波長λ、即ち出力光の波長を安定化
するために、基準発振器41と、位相比較器44及びフ
ィルタ回路46からなる制御信号生成回路43とが設け
られている。
As shown in FIG. 3, in the second embodiment, LD
A reference oscillator 41 and a control signal generation circuit 43 including a phase comparator 44 and a filter circuit 46 are provided in order to stabilize the wavelength λ of light generated by 12, ie, the wavelength of output light.

【0059】レーザダイオード12、共鳴器16、サー
ボ回路24、VCO29、周波数合成器30から構成さ
れるルビジウム原子発振器は、第1実施例と同一の構成
であり、同様に動作する。
The rubidium atomic oscillator including the laser diode 12, the resonator 16, the servo circuit 24, the VCO 29, and the frequency synthesizer 30 has the same configuration as that of the first embodiment and operates in the same manner.

【0060】次に、第2実施例における、波長制御ルー
プについて説明する。第2実施例では、図2に示す、共
鳴器16の入射光の波長λ、即ちLD12の波長λとV
CO29の出力周波数fV0との比例関係を利用して、L
D12の発生する光の波長λを一定値(0.78μm)
となるように制御する。なお、第2実施例では、LD1
2の温度により波長λが変化する特性を利用している。
Next, the wavelength control loop in the second embodiment will be described. In the second embodiment, the wavelength λ of the incident light on the resonator 16, that is, the wavelength λ and V of the LD 12 shown in FIG.
Using the proportional relationship with the output frequency f V0 of CO29, L
The wavelength λ of the light generated by D12 is a constant value (0.78 μm)
Control so that. In the second embodiment, LD1
The characteristic that the wavelength λ changes with the temperature of 2 is used.

【0061】位相比較器44は、VCO29の出力信号
と、基準発振器41の生成する基準信号とを位相比較
し、比較結果の信号を出力する。フィルタ回路46は、
位相比較器44から比較結果の信号を供給され、この信
号にフィルタ処理を行い、LD12の温度を制御するた
めの温度制御信号を生成する。この温度制御信号は、温
度制御回路13に供給される。
The phase comparator 44 compares the phase of the output signal of the VCO 29 with the reference signal generated by the reference oscillator 41, and outputs the signal of the comparison result. The filter circuit 46 is
The signal of the comparison result is supplied from the phase comparator 44, the signal is filtered, and a temperature control signal for controlling the temperature of the LD 12 is generated. This temperature control signal is supplied to the temperature control circuit 13.

【0062】第2実施例では、温度制御回路13、LD
12、共鳴器16、サーボ回路24、VCO29、位相
比較器44、及びフィルタ回路46が、LD12が発生
するレーザ光の波長制御ループを形成している。従っ
て、VCO29の出力信号の周波数fV0が基準発振器4
1の基準信号の周波数fR に一致するようにLD12の
温度、即ち波長λが制御される。
In the second embodiment, the temperature control circuit 13, LD
12, the resonator 16, the servo circuit 24, the VCO 29, the phase comparator 44, and the filter circuit 46 form a wavelength control loop of the laser light generated by the LD 12. Therefore, the frequency f V0 of the output signal of the VCO 29 is set to the reference oscillator 4
The temperature of the LD 12, that is, the wavelength λ is controlled so as to match the frequency f R of the reference signal of 1.

【0063】ところで、基準発振器41が生成する基準
信号の周波数fR は、下記のようにして設定しておく。
LD12の波長λが正確に0.78μmであるときの共
鳴器16のマイクロ波共鳴周波数f0 をf0Cとし、この
とき、f0Cと一定関係にあるVCO29の出力信号の周
波数をfVCとする。基準発振器41の基準信号の周波数
R は、このVCO29の周波数fVC(例えば5MH
z)に正確に等しい周波数に設定しておく。
By the way, the frequency f R of the reference signal generated by the reference oscillator 41 is set as follows.
The microwave resonance frequency f 0 of the resonator 16 when the wavelength λ of the LD 12 is exactly 0.78 μm is f 0C, and at this time, the frequency of the output signal of the VCO 29 having a constant relationship with f 0C is f VC . . The frequency f R of the reference signal of the reference oscillator 41 is the frequency f VC of this VCO 29 (for example, 5 MH).
The frequency is set exactly equal to z).

【0064】従って、VCO29の周波数fV0が基準発
振器41の基準信号の周波数fR =fVCに一致するよう
に制御されるとき、結果として、LD12の発生する光
の波長λは、正確に0.78μmに一致するように制御
される。
Therefore, when the frequency f V0 of the VCO 29 is controlled so as to match the frequency f R = f VC of the reference signal of the reference oscillator 41, as a result, the wavelength λ of the light generated by the LD 12 is exactly 0. Controlled to match 0.78 μm.

【0065】前述したように、基準発振器41には、セ
シウム原子発振器又はルビジウム原子発振器等の、標準
光源が必要とする確度よりも十分に高い確度を有するを
ものを用いる。このため、上記の波長制御ループによ
り、LD12の発生する光の波長λを極めて高い精度で
安定化することができる。従って、第2実施例の標準光
源は、極めて高い安定度が必要とされる光計測用の標準
光源として使用することができる。また、制御信号生成
回路43の構成が簡単なため、制御信号生成回路43の
設計を容易とすることができる。
As described above, as the reference oscillator 41, a cesium atomic oscillator, a rubidium atomic oscillator, or the like having an accuracy sufficiently higher than the accuracy required by the standard light source is used. Therefore, the wavelength control loop described above can stabilize the wavelength λ of the light generated by the LD 12 with extremely high accuracy. Therefore, the standard light source of the second embodiment can be used as a standard light source for optical measurement that requires extremely high stability. Further, since the configuration of the control signal generation circuit 43 is simple, the design of the control signal generation circuit 43 can be facilitated.

【0066】図4は本発明の第3実施例の構成図を示
す。図4において、図1と同一構成部分には同一符号を
付し、適宜説明を省略する。図4に示すように、光マイ
クロ波ユニット11は、温度制御回路13、LD52、
ハーフミラー15、倍調波発生器(SHG)47、ルビ
ジウム原子共鳴器(共鳴器)16とからなる。
FIG. 4 shows a block diagram of the third embodiment of the present invention. 4, parts that are the same as the parts shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate. As shown in FIG. 4, the optical microwave unit 11 includes a temperature control circuit 13, an LD 52,
It comprises a half mirror 15, a harmonic generator (SHG) 47, and a rubidium atomic resonator (resonator) 16.

【0067】図4に示すように、第3実施例では、LD
52は1.56μmの波長のレーザビームを発生し、ハ
ーフミラー15で分割された一方のビームが出力光とし
て取り出される。他方のビームは、ハーフミラー15を
透過し、SHG47に入射され、0.78μmのレーザ
ビームが生成されて出力される。この波長0.78μm
のレーザビームが共鳴器16に入射される。
As shown in FIG. 4, in the third embodiment, LD
52 generates a laser beam having a wavelength of 1.56 μm, and one beam split by the half mirror 15 is extracted as output light. The other beam is transmitted through the half mirror 15 and is incident on the SHG 47, and a 0.78 μm laser beam is generated and output. This wavelength 0.78 μm
The laser beam of is incident on the resonator 16.

【0068】図4に示すように、第3実施例では、LD
52の発生する光の波長λD 、即ち出力光の波長λD
安定化するために、基準発振器41と、位相比較器44
及びフィルタ回路45からなる制御信号生成回路42と
が設けられている。 レーザダイオード52、SHG4
7、共鳴器16、サーボ回路24、VCO29、周波数
合成器30から構成されるルビジウム原子発振器は、S
HG47を除き、第1実施例と同一の構成であり、同様
に動作する。
As shown in FIG. 4, in the third embodiment, LD
In order to stabilize the wavelength λ D of the light generated by 52, that is, the wavelength λ D of the output light, the reference oscillator 41 and the phase comparator 44
And a control signal generation circuit 42 including a filter circuit 45. Laser diode 52, SHG4
7, the rubidium atomic oscillator composed of the resonator 16, the servo circuit 24, the VCO 29, and the frequency synthesizer 30
Except for the HG 47, it has the same configuration as that of the first embodiment and operates similarly.

【0069】次に、第3実施例における、波長制御ルー
プについて説明する。第3実施例では、図2に示す、共
鳴器16の入射光波長λとVCO29の出力周波数fV0
との比例関係、従って、LD52の波長λD とVCO2
9の出力周波数fV0との比例関係を利用して、LD52
の発生する光の波長λD を一定値(1.56μm)とな
るように制御する。なお、第3実施例では、LD52の
電流により波長λD が変化する特性を利用している。
Next, the wavelength control loop in the third embodiment will be described. In the third embodiment, the incident light wavelength λ of the resonator 16 and the output frequency f V0 of the VCO 29 shown in FIG.
, And therefore the wavelength λ D of LD52 and VCO2
LD52 using the proportional relationship with the output frequency f V0 of 9
The wavelength λ D of the light generated by is controlled to be a constant value (1.56 μm). In the third embodiment, the characteristic that the wavelength λ D changes with the current of the LD 52 is used.

【0070】位相比較器44は、VCO29の出力信号
と、基準発振器41の生成する基準信号とを位相比較
し、比較結果の信号を出力する。フィルタ回路45は、
位相比較器44から比較結果の信号を供給され、この信
号にフィルタ処理を行い、LD52の電流を制御するた
めの電流制御信号を生成する。
The phase comparator 44 compares the phase of the output signal of the VCO 29 with the reference signal generated by the reference oscillator 41, and outputs the signal of the comparison result. The filter circuit 45 is
The signal of the comparison result is supplied from the phase comparator 44, the signal is filtered, and a current control signal for controlling the current of the LD 52 is generated.

【0071】この電流制御信号は、LD駆動回路14に
供給される。LD駆動回路14の加算器38で、LD駆
動電圧源37の出力電圧と、フィルタ回路45から供給
される電流制御信号とが加算されて、LD52の駆動電
圧としてLD52に供給される。
This current control signal is supplied to the LD drive circuit 14. In the adder 38 of the LD drive circuit 14, the output voltage of the LD drive voltage source 37 and the current control signal supplied from the filter circuit 45 are added and supplied to the LD 52 as the drive voltage of the LD 52.

【0072】LD駆動回路14、LD52、SHG4
6、共鳴器16、サーボ回路24、VCO29、位相比
較器44、及びフィルタ回路45が、LD52が発生す
るレーザ光の波長制御ループを形成している。従って、
VCO29の出力信号の周波数fV0が基準発振器41の
基準信号の周波数fR に一致するようにLD52の電
流、即ち波長λD が制御される。
LD drive circuit 14, LD52, SHG4
6, the resonator 16, the servo circuit 24, the VCO 29, the phase comparator 44, and the filter circuit 45 form a wavelength control loop of the laser light generated by the LD 52. Therefore,
The current of the LD 52, that is, the wavelength λ D is controlled so that the frequency f V0 of the output signal of the VCO 29 matches the frequency f R of the reference signal of the reference oscillator 41.

【0073】ところで、基準発振器41が生成する基準
信号の周波数fR は、下記のようにして設定しておく。
LD52の波長λD が正確に1.56μmであるときの
共鳴器16のマイクロ波共鳴周波数f0 をf0Cとし、こ
のとき、f0Cと一定関係にあるVCO29の出力信号の
周波数をfVCとする。基準発振器41の基準信号の周波
数fR は、このVCO29の周波数fVC(例えば5MH
z)に正確に等しい周波数に設定しておく。
By the way, the frequency f R of the reference signal generated by the reference oscillator 41 is set as follows.
The microwave resonance frequency f 0 of the resonator 16 when the wavelength λ D of the LD 52 is exactly 1.56 μm is f 0C, and at this time, the frequency of the output signal of the VCO 29 having a constant relationship with f 0C is f VC . To do. The frequency f R of the reference signal of the reference oscillator 41 is the frequency f VC of this VCO 29 (for example, 5 MH).
The frequency is set exactly equal to z).

【0074】従って、VCO29の周波数fV0が基準発
振器41の基準信号の周波数fR =fVCに一致するよう
に制御されるとき、結果として、LD52の発生する光
の波長λD は、正確に1.56μmに一致するように制
御される。
Therefore, when the frequency f V0 of the VCO 29 is controlled so as to match the frequency f R = f VC of the reference signal of the reference oscillator 41, as a result, the wavelength λ D of the light generated by the LD 52 becomes accurate. It is controlled to match 1.56 μm.

【0075】前述したように、基準発振器41には、セ
シウム原子発振器又はルビジウム原子発振器等の、標準
光源が必要とする確度よりも十分に高い確度を有するを
ものを用いる。このため、上記の波長制御ループによ
り、LD52の発生する光の波長λD を極めて高い精度
で安定化することができる。従って、第3実施例の標準
光源は、極めて高い安定度が必要とされるコヒーレント
光通信用の標準光源として使用することができる。ま
た、制御信号生成回路42の構成が簡単なため、制御信
号生成回路42の設計を容易とすることができる。
As described above, as the reference oscillator 41, a cesium atomic oscillator, a rubidium atomic oscillator, or the like having an accuracy sufficiently higher than the accuracy required by the standard light source is used. Therefore, the wavelength control loop described above can stabilize the wavelength λ D of the light generated by the LD 52 with extremely high accuracy. Therefore, the standard light source of the third embodiment can be used as a standard light source for coherent optical communication that requires extremely high stability. Further, since the control signal generation circuit 42 has a simple configuration, the control signal generation circuit 42 can be easily designed.

【0076】図5は本発明の第4実施例の構成図を示
す。図5において、図1と同一構成部分には同一符号を
付し、適宜説明を省略する。図5に示すように、光マイ
クロ波ユニット11は、温度制御回路13、LD52、
ハーフミラー15、倍調波発生器(SHG)47、ルビ
ジウム原子共鳴器(共鳴器)16とからなる。
FIG. 5 shows a block diagram of the fourth embodiment of the present invention. 5, parts that are the same as the parts shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted. As shown in FIG. 5, the optical microwave unit 11 includes a temperature control circuit 13, an LD 52,
It comprises a half mirror 15, a harmonic generator (SHG) 47, and a rubidium atomic resonator (resonator) 16.

【0077】図5に示すように、第4実施例では、LD
52は1.56μmの波長のレーザビームを発生し、ハ
ーフミラー15で分割された一方のビームが出力光とし
て取り出される。他方のビームは、ハーフミラー15を
透過し、SHG47に入射され、0.78μmのレーザ
ビームが生成されて出力される。この波長0.78μm
のレーザビームが共鳴器16に入射される。
As shown in FIG. 5, in the fourth embodiment, LD
52 generates a laser beam having a wavelength of 1.56 μm, and one beam split by the half mirror 15 is extracted as output light. The other beam is transmitted through the half mirror 15 and is incident on the SHG 47, and a 0.78 μm laser beam is generated and output. This wavelength 0.78 μm
The laser beam of is incident on the resonator 16.

【0078】図5に示すように、第4実施例では、LD
52の発生する光の波長λD 、即ち出力光の波長を安定
化するために、基準発振器41と、位相比較器44及び
フィルタ回路46からなる制御信号生成回路43とが設
けられている。
As shown in FIG. 5, in the fourth embodiment, LD
A reference oscillator 41 and a control signal generation circuit 43 including a phase comparator 44 and a filter circuit 46 are provided to stabilize the wavelength λ D of the light generated by 52, that is, the wavelength of the output light.

【0079】レーザダイオード52、SHG47、共鳴
器16、サーボ回路24、VCO29、周波数合成器3
0から構成されるルビジウム原子発振器は、SHG47
を除き、第1実施例と同一の構成であり、同様に動作す
る。
Laser diode 52, SHG 47, resonator 16, servo circuit 24, VCO 29, frequency synthesizer 3
A rubidium atomic oscillator composed of 0 is SHG47
Except for the above, the configuration is the same as that of the first embodiment, and operates similarly.

【0080】次に、第4実施例における、波長制御ルー
プについて説明する。第4実施例では、図2に示す、共
鳴器16の入射光波長λとVCO29の出力周波数fV0
との比例関係、従って、LD52の波長λD とVCO2
9の出力周波数fV0との比例関係を利用して、LD52
の発生する光の波長λD を一定値(1.56μm)とな
るように制御する。なお、第4実施例では、LD52の
温度により波長λD が変化する特性を利用している。
Next, the wavelength control loop in the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the incident light wavelength λ of the resonator 16 and the output frequency f V0 of the VCO 29 shown in FIG.
, And therefore the wavelength λ D of LD52 and VCO2
LD52 using the proportional relationship with the output frequency f V0 of 9
The wavelength λ D of the light generated by is controlled to be a constant value (1.56 μm). In the fourth embodiment, the characteristic that the wavelength λ D changes with the temperature of the LD 52 is used.

【0081】位相比較器44は、VCO29の出力信号
と、基準発振器41の生成する基準信号とを位相比較
し、比較結果の信号を出力する。フィルタ回路46は、
位相比較器44から比較結果の信号を供給され、この信
号にフィルタ処理を行い、LD12の温度を制御するた
めの温度制御信号を生成する。この温度制御信号は、温
度制御回路13に供給される。
The phase comparator 44 compares the phase of the output signal of the VCO 29 and the reference signal generated by the reference oscillator 41, and outputs the signal of the comparison result. The filter circuit 46 is
The signal of the comparison result is supplied from the phase comparator 44, the signal is filtered, and a temperature control signal for controlling the temperature of the LD 12 is generated. This temperature control signal is supplied to the temperature control circuit 13.

【0082】第4実施例では、温度制御回路13、LD
52、SHG46、共鳴器16、サーボ回路24、VC
O29、位相比較器44、及びフィルタ回路46が、L
D52が発生するレーザ光の波長制御ループを形成して
いる。従って、VCO29の出力信号の周波数fV0が基
準発振器41の基準信号の周波数fR に一致するように
LD52の温度、即ち波長λD が制御される。
In the fourth embodiment, the temperature control circuit 13, LD
52, SHG 46, resonator 16, servo circuit 24, VC
O29, the phase comparator 44, and the filter circuit 46 are L
A wavelength control loop for the laser light generated by D52 is formed. Therefore, the temperature of the LD 52, that is, the wavelength λ D is controlled so that the frequency f V0 of the output signal of the VCO 29 matches the frequency f R of the reference signal of the reference oscillator 41.

【0083】ところで、基準発振器41が生成する基準
信号の周波数fR は、下記のようにして設定しておく。
LD52の波長λD が正確に1.56μmであるときの
共鳴器16のマイクロ波共鳴周波数f0 をf0Cとし、こ
のとき、f0Cと一定関係にあるVCO29の出力信号の
周波数をfVCとする。基準発振器41の基準信号の周波
数fR は、このVCO29の周波数fVC(例えば5MH
z)に正確に等しい周波数に設定しておく。
By the way, the frequency f R of the reference signal generated by the reference oscillator 41 is set as follows.
The microwave resonance frequency f 0 of the resonator 16 when the wavelength λ D of the LD 52 is exactly 1.56 μm is f 0C, and at this time, the frequency of the output signal of the VCO 29 having a constant relationship with f 0C is f VC . To do. The frequency f R of the reference signal of the reference oscillator 41 is the frequency f VC of this VCO 29 (for example, 5 MH).
The frequency is set exactly equal to z).

【0084】従って、VCO29の周波数fV0が基準発
振器41の基準信号の周波数fR =fVCに一致するよう
に制御されるとき、結果として、LD52の発生する光
の波長λD は、正確に1.56μmに一致するように制
御される。
Therefore, when the frequency f V0 of the VCO 29 is controlled so as to match the frequency f R = f VC of the reference signal of the reference oscillator 41, as a result, the wavelength λ D of the light generated by the LD 52 becomes accurate. It is controlled to match 1.56 μm.

【0085】前述したように、基準発振器41には、セ
シウム原子発振器又はルビジウム原子発振器等の、標準
光源が必要とする確度よりも十分に高い確度を有するを
ものを用いる。このため、上記の波長制御ループによ
り、LD52の発生する光の波長λD を極めて高い精度
で安定化することができる。従って、第4実施例の標準
光源は、極めて高い安定度が必要とされるコヒーレント
光通信用の標準光源として使用することができる。ま
た、制御信号生成回路43の構成が簡単なため、制御信
号生成回路43の設計を容易とすることができる。
As described above, as the reference oscillator 41, a cesium atomic oscillator, a rubidium atomic oscillator, or the like having an accuracy sufficiently higher than the accuracy required by the standard light source is used. Therefore, the wavelength control loop described above can stabilize the wavelength λ D of the light generated by the LD 52 with extremely high accuracy. Therefore, the standard light source of the fourth embodiment can be used as a standard light source for coherent optical communication that requires extremely high stability. Further, since the configuration of the control signal generation circuit 43 is simple, the design of the control signal generation circuit 43 can be facilitated.

【0086】なお、上記各実施例において、VCOの出
力信号の周波数fVCは、5MHzに限られず、10MH
z等、他の周波数に設定することも勿論可能である。ま
た、VCOの出力信号は、極めて安定度の高い電気信号
として利用することができる。
In each of the above embodiments, the frequency f VC of the output signal of the VCO is not limited to 5 MHz but 10 MH.
Of course, it is possible to set another frequency such as z. Further, the output signal of the VCO can be used as an electric signal with extremely high stability.

【0087】[0087]

【発明の効果】上述の如く、請求項1の発明によれば、
レーザダイオードが発する光の波長と一定関係にある、
電圧制御発振器の出力信号の周波数が、基準発振器の周
波数に一致するように、レーザダイオードの電流により
レーザダイオードの光の波長を制御するため、レーザダ
イオードの発生する0.78μmの光の波長を高精度で
安定化することができ、かつ、制御信号生成回路の設計
を容易とすることができる等の特長を有する。
As described above, according to the invention of claim 1,
Has a fixed relationship with the wavelength of the light emitted by the laser diode,
Since the wavelength of the laser diode light is controlled by the laser diode current so that the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator matches the frequency of the reference oscillator, the wavelength of the 0.78 μm light generated by the laser diode is increased. It has the features that it can be stabilized with accuracy and that the design of the control signal generation circuit can be facilitated.

【0088】請求項2の発明によれば、レーザダイオー
ドが発する光の波長と一定関係にある、電圧制御発振器
の出力信号の周波数が、基準発振器の周波数に一致する
ように、レーザダイオードの温度によりレーザダイオー
ドの光の波長を制御するため、レーザダイオードの発生
する0.78μmの光の波長を高精度で安定化すること
ができ、かつ、制御信号生成回路の設計を容易とするこ
とができる。
According to the second aspect of the present invention, the temperature of the laser diode is adjusted so that the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, which has a constant relationship with the wavelength of the light emitted by the laser diode, matches the frequency of the reference oscillator. Since the wavelength of the light of the laser diode is controlled, the wavelength of the light of 0.78 μm generated by the laser diode can be stabilized with high accuracy, and the control signal generation circuit can be easily designed.

【0089】請求項3の発明によれば、レーザダイオー
ドが発する光の波長と一定関係にある、電圧制御発振器
の出力信号の周波数が、基準発振器の周波数に一致する
ように、レーザダイオードの電流によりレーザダイオー
ドの光の波長を制御するため、レーザダイオードの発生
する1.56μmの光の波長を高精度で安定化すること
ができ、かつ、制御信号生成回路の設計を容易とするこ
とができる。
According to the third aspect of the present invention, the current of the laser diode is adjusted so that the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, which has a constant relationship with the wavelength of the light emitted by the laser diode, matches the frequency of the reference oscillator. Since the wavelength of the light of the laser diode is controlled, the wavelength of the light of 1.56 μm generated by the laser diode can be stabilized with high accuracy, and the design of the control signal generation circuit can be facilitated.

【0090】請求項4の発明によれば、レーザダイオー
ドが発する光の波長と一定関係にある、電圧制御発振器
の出力信号の周波数が、基準発振器の周波数に一致する
ように、レーザダイオードの温度によりレーザダイオー
ドの光の波長を制御するため、レーザダイオードの発生
する1.56μmの光の波長を高精度で安定化すること
ができ、かつ、制御信号生成回路の設計を容易とするこ
とができる。
According to the fourth aspect of the invention, the temperature of the laser diode is adjusted so that the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, which has a constant relationship with the wavelength of the light emitted by the laser diode, matches the frequency of the reference oscillator. Since the wavelength of the light of the laser diode is controlled, the wavelength of the light of 1.56 μm generated by the laser diode can be stabilized with high accuracy, and the design of the control signal generation circuit can be facilitated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】共鳴器の入射光の波長とVCO出力周波数の関
係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a wavelength of incident light of a resonator and a VCO output frequency.

【図3】本発明の第2実施例の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4実施例の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図6】従来の安定化光源の一例の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an example of a conventional stabilized light source.

【図7】光検出器出力と誤差信号の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a photodetector output and an error signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 光マイクロ波ユニット 12 レーザダイオード 13 温度制御回路 14 レーザダイオード駆動回路 15 ハーフミラー 16 ルビジウム原子共鳴器 17 キャビティ 18 共鳴セル 19 コイル 20 C−フィールド電流制御回路 21 バラクタダイオード 22 光検出器 23 マイクロ波制御手段 24 サーボ回路 25 前置増幅器 26 位相比較器 27 積分器 28 発振器 29 VCO 30 周波数合成器 37 LD駆動電圧源 38 加算器 41 基準発振器 42、43 制御信号生成回路 44 位相比較器 45、46 フィルタ回路 47 SHG 11 Optical Microwave Unit 12 Laser Diode 13 Temperature Control Circuit 14 Laser Diode Drive Circuit 15 Half Mirror 16 Rubidium Atom Resonator 17 Cavity 18 Resonance Cell 19 Coil 20 C-Field Current Control Circuit 21 Varactor Diode 22 Photodetector 23 Microwave Control Means 24 Servo circuit 25 Preamplifier 26 Phase comparator 27 Integrator 28 Oscillator 29 VCO 30 Frequency synthesizer 37 LD drive voltage source 38 Adder 41 Reference oscillator 42, 43 Control signal generation circuit 44 Phase comparator 45, 46 Filter circuit 47 SHG

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熱海 健 宮城県仙台市青葉区1番町1丁目2番25号 富士通東北ディジタル・テクノロジ株式 会社内 (72)発明者 千葉 一治 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ken Atami 1-2-25, 1-chome, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture Fujitsu Tohoku Digital Technology Co., Ltd. 1015 Kamitadanaka, Fujitsu Limited

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザダイオード駆動回路(14)から
電流を供給されて、0.78μmのレーザビームを発す
るレーザダイオード(12)と、 上記レーザビームを分岐して出力光を取り出すハーフミ
ラー(15)と、 上記0.78μmのレーザビーム及び低周波信号で位相
変調されたマイクロ波を照射されて光検出信号を出力す
るルビジウム原子共鳴器(16)と、 上記光検出信号を基に周波数を制御する周波数制御信号
を生成するサーボ回路(24)と、上記サーボ回路(2
4)から供給される上記周波数制御信号に応じた周波数
の信号を出力する電圧制御発振器(29)と、上記電圧
制御発振器(29)から供給される信号を基に、上記位
相変調されたマイクロ波を生成する周波数合成器(3
0)とを有し、上記光検出信号を基に、上記ルビジウム
原子共鳴器(16)に照射する上記位相変調されたマイ
クロ波の周波数がルビジウム原子共鳴器(16)のマイ
クロ波共鳴周波数に一致するように、上記位相変調され
たマイクロ波の周波数を制御するマイクロ波制御手段
(23)と、 基準信号を生成する基準発振器(41)と、 上記基準発振器(41)が生成した基準信号と上記電圧
制御発振器(29)の出力信号とを位相比較して電流制
御信号を生成し、上記レーザダイオード駆動回路(1
4)に上記電流制御信号を供給する制御信号生成回路
(42)とを有する構成としたことを特徴とする標準光
源。
1. A laser diode (12) which is supplied with a current from a laser diode drive circuit (14) and emits a laser beam of 0.78 μm, and a half mirror (15) which branches the laser beam to extract output light. And a rubidium atomic resonator (16) which outputs a photodetection signal by being irradiated with the 0.78 μm laser beam and a microwave phase-modulated with a low-frequency signal, and the frequency is controlled based on the photodetection signal. A servo circuit (24) for generating a frequency control signal, and the servo circuit (2
4) a voltage controlled oscillator (29) for outputting a signal having a frequency corresponding to the frequency controlled signal supplied from the above, and the phase-modulated microwave based on the signal supplied from the voltage controlled oscillator (29). Frequency synthesizer (3
0), and the frequency of the phase-modulated microwave irradiating the rubidium atomic resonator (16) matches the microwave resonant frequency of the rubidium atomic resonator (16) based on the photodetection signal. As described above, a microwave control means (23) for controlling the frequency of the phase-modulated microwave, a reference oscillator (41) for generating a reference signal, a reference signal generated by the reference oscillator (41), and A phase comparison is made with the output signal of the voltage controlled oscillator (29) to generate a current control signal, and the laser diode drive circuit (1
4) A standard light source having a control signal generating circuit (42) for supplying the current control signal to 4).
【請求項2】 レーザダイオード駆動回路(14)から
電流を供給されて、0.78μmのレーザビームを発す
るレーザダイオード(12)と、 上記レーザビームを分岐して出力光を取り出すハーフミ
ラー(15)と、 上記0.78μmのレーザビーム及び低周波信号で位相
変調されたマイクロ波を照射されて光検出信号を出力す
るルビジウム原子共鳴器(16)と、 上記光検出信号を基に周波数を制御する周波数制御信号
を生成するサーボ回路(24)と、上記サーボ回路(2
4)から供給される上記周波数制御信号に応じた周波数
の信号を出力する電圧制御発振器(29)と、上記電圧
制御発振器(29)から供給される信号を基に、上記位
相変調されたマイクロ波を生成する周波数合成器(3
0)とを有し、上記光検出信号を基に、上記ルビジウム
原子共鳴器(16)に照射する上記位相変調されたマイ
クロ波の周波数がルビジウム原子共鳴器(16)のマイ
クロ波共鳴周波数に一致するように、上記位相変調され
たマイクロ波の周波数を制御するマイクロ波制御手段
(23)と、 基準信号を生成する基準発振器(41)と、 上記基準発振器(41)が生成した基準信号と上記電圧
制御発振器(29)の出力信号とを位相比較して温度制
御信号を生成し、上記レーザダイオード(12)の温度
制御を行う温度制御回路(13)に上記温度制御信号を
供給する制御信号生成回路(43)とを有する構成とし
たことを特徴とする標準光源。
2. A laser diode (12) which is supplied with a current from a laser diode drive circuit (14) and emits a laser beam of 0.78 μm, and a half mirror (15) which branches the laser beam to extract output light. And a rubidium atomic resonator (16) which outputs a photodetection signal by being irradiated with the 0.78 μm laser beam and a microwave phase-modulated with a low-frequency signal, and the frequency is controlled based on the photodetection signal. A servo circuit (24) for generating a frequency control signal, and the servo circuit (2
4) a voltage controlled oscillator (29) for outputting a signal having a frequency corresponding to the frequency controlled signal supplied from the above, and the phase-modulated microwave based on the signal supplied from the voltage controlled oscillator (29). Frequency synthesizer (3
0), and the frequency of the phase-modulated microwave irradiating the rubidium atomic resonator (16) matches the microwave resonant frequency of the rubidium atomic resonator (16) based on the photodetection signal. As described above, a microwave control means (23) for controlling the frequency of the phase-modulated microwave, a reference oscillator (41) for generating a reference signal, a reference signal generated by the reference oscillator (41), and Control signal generation for generating a temperature control signal by phase comparison with the output signal of the voltage controlled oscillator (29) and supplying the temperature control signal to a temperature control circuit (13) for controlling the temperature of the laser diode (12). A standard light source having a configuration including a circuit (43).
【請求項3】 レーザダイオード駆動回路(14)から
電流を供給されて、1.56μmのレーザビームを発す
るレーザダイオード(52)と、 上記レーザビームを分岐して出力光を取り出すハーフミ
ラー(15)と、 上記レーザダイオード(52)からレーザビームを照射
され、0.78μmのレーザビームを発生する倍調波発
生器(47)と、 上記0.78μmのレーザビーム及び低周波信号で位相
変調されたマイクロ波を照射されて光検出信号を出力す
るルビジウム原子共鳴器(16)と、 上記光検出信号を基に周波数を制御する周波数制御信号
を生成するサーボ回路(24)と、上記サーボ回路(2
4)から供給される上記周波数制御信号に応じた周波数
の信号を出力する電圧制御発振器(29)と、上記電圧
制御発振器(29)から供給される信号を基に、上記位
相変調されたマイクロ波を生成する周波数合成器(3
0)とを有し、上記光検出信号を基に、上記ルビジウム
原子共鳴器(16)に照射する上記位相変調されたマイ
クロ波の周波数がルビジウム原子共鳴器(16)のマイ
クロ波共鳴周波数に一致するように、上記位相変調され
たマイクロ波の周波数を制御するマイクロ波制御手段
(23)と、 基準信号を生成する基準発振器(41)と、 上記基準発振器(41)が生成した基準信号と上記電圧
制御発振器(29)の出力信号とを位相比較して電流制
御信号を生成し、上記レーザダイオード駆動回路(1
4)に上記電流制御信号を供給する制御信号生成回路
(42)とを有する構成としたことを特徴とする標準光
源。
3. A laser diode (52) which is supplied with a current from a laser diode drive circuit (14) and emits a laser beam of 1.56 μm, and a half mirror (15) which branches the laser beam to extract output light. And a subharmonic generator (47) which emits a laser beam of 0.78 μm by being irradiated with a laser beam from the laser diode (52), and phase-modulated with the laser beam of 0.78 μm and a low frequency signal. A rubidium atomic resonator (16) that is irradiated with microwaves and outputs a photodetection signal, a servo circuit (24) that generates a frequency control signal that controls a frequency based on the photodetection signal, and the servo circuit (2).
4) a voltage controlled oscillator (29) for outputting a signal having a frequency corresponding to the frequency controlled signal supplied from the above, and the phase-modulated microwave based on the signal supplied from the voltage controlled oscillator (29). Frequency synthesizer (3
0) and the frequency of the phase-modulated microwave irradiating the rubidium atomic resonator (16) matches the microwave resonant frequency of the rubidium atomic resonator (16) based on the photodetection signal. As described above, a microwave control means (23) for controlling the frequency of the phase-modulated microwave, a reference oscillator (41) for generating a reference signal, a reference signal generated by the reference oscillator (41), and A phase comparison is made with the output signal of the voltage controlled oscillator (29) to generate a current control signal, and the laser diode drive circuit (1
4) A standard light source having a control signal generating circuit (42) for supplying the current control signal to 4).
【請求項4】 レーザダイオード駆動回路(14)から
電流を供給されて、1.56μmのレーザビームを発す
るレーザダイオード(52)と、 上記レーザビームを分岐して出力光を取り出すハーフミ
ラー(15)と、 上記レーザダイオード(52)からレーザビームを照射
され、0.78μmのレーザビームを発生する倍調波発
生器(47)と、 上記0.78μmのレーザビーム及び低周波信号で位相
変調されたマイクロ波を照射されて光検出信号を出力す
るルビジウム原子共鳴器(16)と、 上記光検出信号を基に周波数を制御する周波数制御信号
を生成するサーボ回路(24)と、上記サーボ回路(2
4)から供給される上記周波数制御信号に応じた周波数
の信号を出力する電圧制御発振器(29)と、上記電圧
制御発振器(29)から供給される信号を基に、上記位
相変調されたマイクロ波を生成する周波数合成器(3
0)とを有し、上記光検出信号を基に、上記ルビジウム
原子共鳴器(16)に照射する上記位相変調されたマイ
クロ波の周波数がルビジウム原子共鳴器(16)のマイ
クロ波共鳴周波数に一致するように、上記位相変調され
たマイクロ波の周波数を制御するマイクロ波制御手段
(23)と、 基準信号を生成する基準発振器(41)と、 上記基準発振器(41)が生成した基準信号と上記電圧
制御発振器(29)の出力信号とを位相比較して温度制
御信号を生成し、上記レーザダイオード(12)の温度
制御を行う温度制御回路(13)に上記温度制御信号を
供給する制御信号生成回路(43)とを有する構成とし
たことを特徴とする標準光源。
4. A laser diode (52) which is supplied with a current from a laser diode drive circuit (14) and emits a laser beam of 1.56 μm, and a half mirror (15) which branches the laser beam to extract output light. And a subharmonic generator (47) which emits a laser beam of 0.78 μm by being irradiated with a laser beam from the laser diode (52), and phase-modulated with the laser beam of 0.78 μm and a low frequency signal. A rubidium atomic resonator (16) that is irradiated with microwaves and outputs a photodetection signal, a servo circuit (24) that generates a frequency control signal that controls the frequency based on the photodetection signal, and the servo circuit (2
4) a voltage controlled oscillator (29) for outputting a signal having a frequency corresponding to the frequency controlled signal supplied from the above, and the phase-modulated microwave based on the signal supplied from the voltage controlled oscillator (29). Frequency synthesizer (3
0), and the frequency of the phase-modulated microwave irradiating the rubidium atomic resonator (16) matches the microwave resonant frequency of the rubidium atomic resonator (16) based on the photodetection signal. As described above, a microwave control means (23) for controlling the frequency of the phase-modulated microwave, a reference oscillator (41) for generating a reference signal, a reference signal generated by the reference oscillator (41), and Control signal generation for phase-comparing the output signal of the voltage-controlled oscillator (29) to generate a temperature control signal and supplying the temperature control signal to a temperature control circuit (13) for controlling the temperature of the laser diode (12). A standard light source having a configuration including a circuit (43).
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