JPH09297065A - Optical-frequency measuring device and optical-reference-frequency generator - Google Patents

Optical-frequency measuring device and optical-reference-frequency generator

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JPH09297065A
JPH09297065A JP11394696A JP11394696A JPH09297065A JP H09297065 A JPH09297065 A JP H09297065A JP 11394696 A JP11394696 A JP 11394696A JP 11394696 A JP11394696 A JP 11394696A JP H09297065 A JPH09297065 A JP H09297065A
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JP
Japan
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optical
frequency
optical frequency
laser light
light source
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Application number
JP11394696A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kudome
賢治 久留
Masami Kihara
雅巳 木原
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to perform the highly accurate measurement of the optical frequency of a laser light source by determining the optical frequency ratio of both first and second laser light sources, and determining the optical frequency of the first laser light source from the optical-frequency difference obtained by the optical-frequency-difference measuring means. SOLUTION: The optical frequency ratio of a first laser light source 1 and a second laser light source 2 is determined, and the optical frequency of the first laser light source obtained by an optical-frequency-difference measuring means. The optical- frequency difference is determined by using the resonance-frequency control means, wherein a resonator length L of an optical resonator 7 is made to vary and one resonance frequency of it is made to agree with the first laser light souce 1, and the optical-frequency control means, wherein the optical frequency of the second laser light source 2 is varied and the optical frequency is a made to agree with the other resonance optical frequency. The optical frequency difference is obtained as follows; the output light of any of the first and secon laser light sources is inputted into an optical frequency comb generator, a side band is generated and the beat frequency of the beat signal of one of the side bands and the output light of the other laser light source.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光源の光周
波数を測定する光周波数測定装置および所定の光基準周
波数を発生する光基準周波数発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical frequency measuring device for measuring an optical frequency of a laser light source and an optical reference frequency generating device for generating a predetermined optical reference frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】周波数未知のレーザ光(周波数νu )、
周波数既知のレーザ光(周波数νk )、周波数既知のマ
イクロ波(周波数νm )を非線形素子を用いて混合する
と、周波数δνのビート信号を発生させることができ
る。周波数δνは、 δν=|νu −Nk νk ±Nm νm | …(1) と表される。ここで、Nk およびNm は整数である。従
来の光周波数測定装置は、このビート信号の周波数δν
を周波数カウンタ等で測定し、周波数未知のレーザ光の
周波数νu を求める構成になっている。非線形素子に
は、例えばジョゼフソン点接触ダイオードやタングステ
ン−ニッケル点接触ダイオードが用いられる。
2. Description of the Related Art Laser light of unknown frequency (frequency ν u ),
When a laser beam with a known frequency (frequency ν k ) and a microwave with a known frequency (frequency ν m ) are mixed using a non-linear element, a beat signal with a frequency δν can be generated. Frequency .DELTA..nu is, .DELTA..nu = | represented ... as (1) | ν u -N k ν k ± N m ν m. Here, N k and N m are integers. The conventional optical frequency measuring device has a frequency δν of this beat signal.
Is measured by a frequency counter or the like, and the frequency ν u of the laser light of unknown frequency is obtained. For the non-linear element, for example, a Josephson point contact diode or a tungsten-nickel point contact diode is used.

【0003】図6は、CH3安定化He-Neレーザの光周
波数を測定する従来の光周波数測定装置の構成例を示
す。図において、 CH3OHレーザ61から出力される
レーザ光と、マイクロ波発振器71から出力されるマイ
クロ波(周波数90GHz)を非線形素子81で混合し、そ
の差周波数を周波数カウンタ91で測定して CH3OH
レーザ61の周波数4.2THzを確定する。次に、このC
3 OHレーザ61から出力されるレーザ光(周波数
4.2THz)と、マイクロ波発振器72から出力されるマ
イクロ波(周波数70GHz)と、CO2 レーザ62から出
力されるレーザ光を非線形素子82で混合し、その差周
波数を周波数カウンタ92で測定してCO2 レーザ62
の周波数29THzを確定する。次に、このCO2 レーザ6
2から出力されるレーザ光(周波数29THz)と、マイク
ロ波発振器73から出力されるマイクロ波(周波数55G
Hz)と、CH3安定化He-Neレーザ63から出力される
レーザ光を非線形素子83で混合し、その差周波数を周
波数カウンタ93で測定してCH3安定化He-Neレーザ
63の周波数88THz(波長3.39μm)を確定する。マイ
クロ波発振器71〜73および周波数カウンタ91〜9
3は、セシウム原子発振器100により制御される。
FIG. 6 shows an example of the configuration of a conventional optical frequency measuring device for measuring the optical frequency of a CH 3 stabilized He-Ne laser. In the figure, the laser light output from the CH 3 OH laser 61 and the microwave (frequency 90 GHz) output from the microwave oscillator 71 are mixed by the non-linear element 81, and the difference frequency is measured by the frequency counter 91. 3 OH
The frequency of the laser 61, 4.2 THz, is determined. Then this C
Laser light output from the H 3 OH laser 61 (frequency
4.2 THz), the microwave (frequency 70 GHz) output from the microwave oscillator 72, and the laser light output from the CO 2 laser 62 are mixed by the nonlinear element 82, and the difference frequency is measured by the frequency counter 92. CO 2 laser 62
Confirm the frequency of 29 THz. Next, this CO 2 laser 6
2 and the laser light (frequency 29 THz) output from the microwave oscillator 73 (frequency 55 G
And Hz), the frequency of CH 3 stabilized He-Ne laser beam output from the laser 63 is mixed with a non-linear element 83, CH 3 stabilized He-Ne laser 63 to measure the difference frequency by the frequency counter 93 88THz Confirm (wavelength 3.39 μm). Microwave oscillators 71-73 and frequency counters 91-9
3 is controlled by the cesium atomic oscillator 100.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の光周波数測定装
置は、図6に示すように、広い波長範囲にわたる複数の
レーザ光源、マイクロ波発振器、非線形素子を必要とす
る複雑な構成であり、利用範囲が限られていた。本発明
は、簡単な構成で高確度にレーザ光源の光周波数を測定
することができる光周波数測定装置および光基準周波数
発生装置を提供することを目的とする。
As shown in FIG. 6, the conventional optical frequency measuring device has a complicated structure that requires a plurality of laser light sources over a wide wavelength range, a microwave oscillator, and a non-linear element. The range was limited. It is an object of the present invention to provide an optical frequency measurement device and an optical reference frequency generation device that can measure the optical frequency of a laser light source with a simple configuration and with high accuracy.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の光周波数測定装
置は、第1のレーザ光源と第2のレーザ光源の光周波数
比を確定し、光周波数差測定手段で得られた光周波数差
から第1のレーザ光源の光周波数を決定する。光周波数
比は、光共振器の共振器長を可変させてその1つの共振
周波数と第1のレーザ光源の光周波数を一致させる共振
周波数制御手段と、第2のレーザ光源の光周波数を可変
させ、その光周波数と光共振器の他の共振周波数を一致
させる光周波数制御手段とを用いて確定される。光周波
数差は、第1または第2のいずれか一方のレーザ光源の
出力光を光周波数コム発生器またはモードロックレーザ
に入力してサイドバンドを発生させ、そのサイドバンド
の1つと他方のレーザ光源の出力光とのビート信号の周
波数を測定して得る。
The optical frequency measuring device of the present invention determines the optical frequency ratio between the first laser light source and the second laser light source, and determines from the optical frequency difference obtained by the optical frequency difference measuring means. The optical frequency of the first laser light source is determined. The optical frequency ratio is such that the resonator length of the optical resonator can be varied and the resonance frequency control means for matching one resonance frequency with the optical frequency of the first laser light source and the optical frequency of the second laser light source can be varied. , Optical frequency control means for matching the optical frequency with other resonant frequencies of the optical resonator. The optical frequency difference is that the output light of either the first or second laser light source is input to an optical frequency comb generator or a mode-locked laser to generate sidebands, and one of the sidebands and the other laser light source. It is obtained by measuring the frequency of the beat signal with the output light of.

【0006】本発明の光基準周波数発生装置は、第1の
レーザ光源と第2のレーザ光源の光周波数比を確定し、
光周波数差測定手段で得られた光周波数差に基づいて光
共振器の共振器長を制御して第1のレーザ光源の光周波
数を決定する。光周波数比は、第1のレーザ光源の光周
波数と光共振器の1つの共振周波数を一致させる第1の
光周波数制御手段と、第2のレーザ光源の光周波数と光
共振器の他の共振周波数を一致させる第2の光周波数制
御手段とを用いて確定される。光周波数差は、第1また
は第2のいずれか一方のレーザ光源の出力光を光周波数
コム発生器またはモードロックレーザに入力してサイド
バンドを発生させ、そのサイドバンドの1つと他方のレ
ーザ光源の出力光とのビート信号の周波数を測定して得
る。
The optical reference frequency generator of the present invention determines the optical frequency ratio between the first laser light source and the second laser light source,
Based on the optical frequency difference obtained by the optical frequency difference measuring means, the resonator length of the optical resonator is controlled to determine the optical frequency of the first laser light source. The optical frequency ratio is a first optical frequency control means for matching the optical frequency of the first laser light source with one resonance frequency of the optical resonator, the optical frequency of the second laser light source and the other resonance of the optical resonator. And the second optical frequency control means for matching the frequencies. The optical frequency difference is that the output light of either the first or second laser light source is input to an optical frequency comb generator or a mode-locked laser to generate sidebands, and one of the sidebands and the other laser light source. It is obtained by measuring the frequency of the beat signal with the output light of.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(光周波数測定装置の第1の実施形態)図1は、本発明
の光周波数測定装置の第1の実施形態を示す。図におい
て、1は原子または分子の吸収線を用いて周波数安定化
された光周波数測定対象のレーザ光源、2は光周波数の
制御が可能なレーザ光源である。共振周波数制御手段
は、発振器3−1、位相変調器4−1、光カプラ5、光
サーキュレータ6、反射面間を真空にしたファブリ・ペ
ロー共振器7、受光器8、バンドパスフィルタ(BP
F)9−1、ミキサ10−1、共振器長制御回路11に
より構成される。光周波数制御手段は、発振器3−2、
位相変調器4−2、光カプラ5、光サーキュレータ6、
反射面間を真空にしたファブリ・ペロー共振器7、受光
器8、バンドパスフィルタ(BPF)9−2、ミキサ1
0−2、光周波数制御回路12により構成される。光周
波数差測定手段は、光カプラ21−1,21−2、光周
波数コム発生器22、光カプラ23、受光器24、セシ
ウム原子発振器やルビジウム原子発振器による高精度発
振器25、カウンタ26、周波数制御回路27、マイク
ロ波シンセサイザ28、カウンタ29により構成され
る。光カプラ20は、レーザ光源1の出力光を外部に取
り出すために用いられる。
(First Embodiment of Optical Frequency Measuring Apparatus) FIG. 1 shows a first embodiment of the optical frequency measuring apparatus of the present invention. In the figure, 1 is a laser light source whose optical frequency is to be measured and whose frequency is stabilized by using absorption lines of atoms or molecules, and 2 is a laser light source whose optical frequency can be controlled. The resonance frequency control means is composed of an oscillator 3-1, a phase modulator 4-1, an optical coupler 5, an optical circulator 6, a Fabry-Perot resonator 7 having a vacuum between reflection surfaces, a photodetector 8, a bandpass filter (BP).
F) 9-1, a mixer 10-1, and a resonator length control circuit 11. The optical frequency control means is an oscillator 3-2,
Phase modulator 4-2, optical coupler 5, optical circulator 6,
Fabry-Perot resonator 7 having a vacuum between the reflecting surfaces, a photodetector 8, a bandpass filter (BPF) 9-2, and a mixer 1.
0-2, optical frequency control circuit 12. The optical frequency difference measuring means includes optical couplers 21-1 and 21-2, an optical frequency comb generator 22, an optical coupler 23, a light receiver 24, a high precision oscillator 25 using a cesium atomic oscillator or a rubidium atomic oscillator, a counter 26, and frequency control. It is composed of a circuit 27, a microwave synthesizer 28, and a counter 29. The optical coupler 20 is used to take out the output light of the laser light source 1 to the outside.

【0008】まず、レーザ光源1,2の光周波数比の測
定について説明する。レーザ光源1の出力光(周波数ν
0 )は光カプラ20で分岐され、その一方の光がさらに
光カプラ21−1で分岐され、その一方の光が位相変調
器4−1に入力され、発振器3−1の出力(周波数
1 )で変調される。レーザ光源2の出力光(周波数ν
1 )は光カプラ21−2で分岐され、その一方の光が位
相変調器4−2に入力され、発振器3−2の出力(周波
数f2 )で変調される。位相変調された2つの光は光カ
プラ5で合波され、光サーキュレータ6を介してファブ
リ・ペロー共振器7に入力される。
First, the measurement of the optical frequency ratio of the laser light sources 1 and 2 will be described. Output light of laser light source 1 (frequency ν
0 ) is branched by the optical coupler 20, one of the lights is further branched by the optical coupler 21-1, the one light is input to the phase modulator 4-1, and the output of the oscillator 3-1 (frequency f 1 ) Is modulated. Output light of laser light source 2 (frequency ν
1 ) is branched by the optical coupler 21-2, one light of which is input to the phase modulator 4-2, and is modulated by the output (frequency f 2 ) of the oscillator 3-2. The two lights that have been phase-modulated are combined by the optical coupler 5 and input to the Fabry-Perot resonator 7 via the optical circulator 6.

【0009】ファブリ・ペロー共振器7は反射面間が真
空であり、その電界反射率r(ν)およびモード間隔Δν
は、
The Fabry-Perot resonator 7 has a vacuum between its reflecting surfaces, and its electric field reflectance r (ν) and mode interval Δν.
Is

【0010】[0010]

【数1】 で与えられる。ここで、r1およびr2は反射面の電界反射
率である。Lは共振器長であり、PZT(電歪素子)に
印加する電圧によって制御することができる。cは真空
中の光速(=2.99792458×108 m/s)である。なお、
ファブリ・ペロー共振器の共振器長の制御はPZTによ
る他に、温度により制御することもできる。
[Equation 1] Given in. Here, r 1 and r 2 are electric field reflectances of the reflecting surface. L is the resonator length, which can be controlled by the voltage applied to the PZT (electrostrictive element). c is the speed of light in vacuum (= 2.99792458 × 10 8 m / s). In addition,
The resonator length of the Fabry-Perot resonator can be controlled not only by PZT but also by temperature.

【0011】ファブリ・ペロー共振器7からの反射光
は、光サーキュレータ6を介して受光器8に入力され、
電気信号に変換される。この電気信号からバンドパスフ
ィルタ9−1で周波数f1 の成分を抽出し、これと発振
器3−1の出力をミキサ10−1で混合する。ファブリ
・ペロー共振器7のM番目の共振周波数MΔνがレーザ
光源1の周波数ν0 の近傍にあるならば、ミキサ10−
1の出力には、 V1 ∝(ν0−MΔν)Re〔r'(f1) 〕 …(3) により示される ν0−MΔνに比例した周波数誤差信号
1 が得られる。ここで、r'(ν) はファブリ・ペロー
共振器7の電界反射率(式(2))の微分を表す。この周波
数誤差信号V1 が0になるように共振器長制御回路11
でファブリ・ペロー共振器7を制御すると、レーザ光源
1の周波数ν0 とファブリ・ペロー共振器7の共振周波
数MΔνとの間に、 ν0 =MΔν …(4) の関係が成り立つ(図2参照)。
The reflected light from the Fabry-Perot resonator 7 is input to the light receiver 8 via the optical circulator 6,
Converted to electrical signals. A band-pass filter 9-1 extracts a component of frequency f 1 from this electric signal, and the output of the oscillator 3-1 is mixed with the mixer 10-1. If the M-th resonance frequency MΔν of the Fabry-Perot resonator 7 is near the frequency ν 0 of the laser light source 1, the mixer 10-
At the output of 1, a frequency error signal V 1 proportional to ν 0 -MΔν represented by V 1 ∝ (ν 0 -MΔν) Re [r '(f 1 )] (3) is obtained. Here, r ′ (ν) represents the differential of the electric field reflectance (Equation (2)) of the Fabry-Perot resonator 7. The resonator length control circuit 11 is controlled so that the frequency error signal V 1 becomes 0.
When the Fabry-Perot resonator 7 is controlled by, the relationship of ν 0 = MΔν (4) holds between the frequency ν 0 of the laser light source 1 and the resonance frequency MΔν of the Fabry-Perot resonator 7 (see FIG. 2). ).

【0012】同様に、受光器8から出力される電気信号
からバンドパスフィルタ9−2で周波数f2 の成分を抽
出し、これと発振器3−2の出力をミキサ10−2で混
合する。ファブリ・ペロー共振器7のM+1番目の共振
周波数(M+1)Δνがレーザ光源2の周波数ν1 の近
傍にあるならば、ミキサ10−2の出力には、 V2 ∝{ν1−(M+1)Δν}Re〔r'(f2) 〕 …(5) により示される ν1−(M+1)Δνに比例した周波数誤
差信号V2 が得られる。この周波数誤差信号V2 が0に
なるように光周波数制御回路12でレーザ光源2を制御
すると、レーザ光源2の周波数ν1 とファブリ・ペロー
共振器7の共振周波数(M+1)Δνとの間に、 ν1 =(M+1)Δν …(6) の関係が成り立つ(図2参照)。すなわち、レーザ光源
1,2の光周波数比は、 ν0/ν1=M/(M+1) …(7) となる。
Similarly, the component of frequency f 2 is extracted from the electric signal output from the photodetector 8 by the bandpass filter 9-2, and this is mixed with the output of the oscillator 3-2 by the mixer 10-2. If the M + 1th resonance frequency (M + 1) Δν of the Fabry-Perot resonator 7 is near the frequency ν 1 of the laser light source 2, the output of the mixer 10-2 is V 2 ∝ {ν 1- (M + 1) Δν} Re [r ′ (f 2 )] (5) A frequency error signal V 2 is obtained which is proportional to ν 1 − (M + 1) Δν. When the laser light source 2 is controlled by the optical frequency control circuit 12 so that the frequency error signal V 2 becomes 0, the frequency between the frequency ν 1 of the laser light source 2 and the resonance frequency (M + 1) Δν of the Fabry-Perot resonator 7 becomes. , Ν 1 = (M + 1) Δν (6) holds (see FIG. 2). That is, the optical frequency ratio of the laser light sources 1 and 2 is ν 0 / ν 1 = M / (M + 1) (7)

【0013】次に、レーザ光源1,2の光周波数差の測
定について説明する。光カプラ21−2で分岐されたレ
ーザ光源2の出力光(周波数ν1 )の一部が光周波数コ
ム発生器22に入力される。光周波数コム発生器22
は、光位相変調器の両端面を高反射コーティングし、反
射鏡面にしてファブリ・ペロー共振器を構成したもので
あり、その変調信号(周波数f0 )はマイクロ波シンセ
サイザ28から入力される。この光周波数コム発生器2
2に入力された光は繰り返し位相変調され、中心周波数
ν1 のまわりに多くのサイドバンド(周波数ν1±f0
ν1±2f0,ν1±3f0,… ) が発生する。この光周波数
コム発生器22の出力と光カプラ21−1で分岐された
レーザ光源1の出力光(周波数ν0 )の一部は光カプラ
23で合波され、受光器24で電気信号に変換される。
Next, the measurement of the optical frequency difference between the laser light sources 1 and 2 will be described. A part of the output light (frequency ν 1 ) of the laser light source 2 branched by the optical coupler 21-2 is input to the optical frequency comb generator 22. Optical frequency comb generator 22
Is a Fabry-Perot resonator in which both end surfaces of the optical phase modulator are highly reflectively coated to form reflecting mirror surfaces, and the modulation signal (frequency f 0 ) is input from the microwave synthesizer 28. This optical frequency comb generator 2
The light input to 2 is repeatedly phase-modulated, and many sidebands (frequency ν 1 ± f 0 , around the center frequency ν 1
ν 1 ± 2f 0 , ν 1 ± 3f 0 ,…) occur. The output of the optical frequency comb generator 22 and a part of the output light (frequency ν 0 ) of the laser light source 1 branched by the optical coupler 21-1 are combined by the optical coupler 23 and converted into an electric signal by the light receiver 24. To be done.

【0014】ここで、レーザ光源1の周波数ν0 が、光
周波数コム発生器22で生じたサイドバンドの1つ(周
波数ν1−Nf0 、Nは整数)の近傍にあるならば、受光
器24から出力される電気信号はレーザ光源1の出力光
と光周波数コム発生器22で生じたサイドバンドの1つ
とのビート信号になる。このビート信号の周波数は、ν
0 とν1−Nf0 の差が十分に小さければ測定可能であ
る。本実施形態では、高精度発振器27の出力を参照信
号として、カウンタ26でビート信号の周波数を測定
し、その値が正確にΔfとなるように周波数制御回路2
7でマイクロ波シンセサイザ28を制御すると、レーザ
光源1の周波数ν0 とレーザ光源2の周波数ν1 の周波
数差ν1−ν0は、 ν1−ν0=Nf0+Δf …(8) のように求めることができる(図2参照)。
Here, if the frequency ν 0 of the laser light source 1 is in the vicinity of one of the sidebands generated by the optical frequency comb generator 22 (frequency ν 1 -Nf 0 , N is an integer), then the light receiver The electrical signal output from 24 becomes a beat signal between the output light of the laser light source 1 and one of the sidebands generated in the optical frequency comb generator 22. The frequency of this beat signal is ν
It can be measured if the difference between 0 and ν 1 −Nf 0 is sufficiently small. In the present embodiment, the frequency of the beat signal is measured by the counter 26 using the output of the high precision oscillator 27 as a reference signal, and the frequency control circuit 2 controls the value to be exactly Δf.
Controlling the microwave synthesizer 28 at 7, the frequency difference [nu 1 -v 0 frequency [nu 1 frequency [nu 0 and the laser light source 2 of the laser light source 1, ν 1 -ν 0 = Nf 0 + Δf ... as (8) Can be obtained (see FIG. 2).

【0015】一方、高精度発振器27の出力を参照信号
として、カウンタ29でマイクロ波シンセサイザ28の
周波数f0 を測定する。その結果と、式(4),(6),(8) と
を用いることにより、レーザ光源1の周波数ν0 は、 ν0 =M(Nf0+Δf) …(9) のように決定することができる。
On the other hand, the counter 29 measures the frequency f 0 of the microwave synthesizer 28 using the output of the high precision oscillator 27 as a reference signal. By using the result and the equations (4), (6) and (8), the frequency ν 0 of the laser light source 1 is determined as ν 0 = M (Nf 0 + Δf) (9) You can

【0016】次に、M,Nの値を決定し、レーザ光源1
の周波数ν0 を求める具体例について説明する。ここで
は、補助的に光波長計(例えばマイケルソン干渉計)を
使用する。市販の光波長計でも±0.05ppm の確度が得ら
れている。これは、例えば波長 1.5μm帯(周波数 200
THz程度)の光を測定する場合では、周波数換算で±10
0MHzの確度が得られることを示す。
Next, the values of M and N are determined, and the laser light source 1
A specific example of obtaining the frequency ν 0 of will be described. Here, an optical wavelength meter (for example, Michelson interferometer) is used supplementarily. Even with a commercially available optical wavemeter, an accuracy of ± 0.05 ppm is obtained. This is, for example, in the wavelength 1.5 μm band (frequency 200
When measuring light of about THz), frequency conversion is ± 10
Indicates that an accuracy of 0 MHz can be obtained.

【0017】レーザ光源1がHCN(青酸ガス)の吸収
線P(27)(波長1.556373μm)に安定化されているとす
ると、上記の光波長計を用いればその光周波数ν0 を ν0 ≒192.6225±0.0001〔THz〕 と見積もることができる。ここで、ファブリ・ペロー共
振器7の共振器長L(≒ 0.3mm)を制御し、M番目の
共振周波数MΔνをこの光周波数ν0 にロックする。次
に、レーザ光源2の光周波数ν1 をM+1番目の共振周
波数(M+1)Δνにロックする。ファブリ・ペロー共
振器7のモード間隔Δνは 500GHz程度であるので、M
+1番目の共振周波数は 193.1THz付近(波長 1.552μ
m近傍)になるはずである。このレーザ光源2の光周波
数ν1 を上記の光波長計で測定する。この値が、 ν1 ≒193.1065±0.0001〔THz〕 であるならば、ファブリ・ペロー共振器7のモード間隔
Δνは、 Δν=484.0±0.2 〔GHz〕 となり、式(4),(6) より M=398 と決定することができる。
Assuming that the laser light source 1 is stabilized at the absorption line P (27) of HCN (hydrocyanic acid gas) (wavelength 1.556373 μm), its optical frequency ν 0 is ν 0 ≈ by using the above optical wavelength meter. It can be estimated as 192.6225 ± 0.0001 [THz]. Here, the resonator length L (≈0.3 mm) of the Fabry-Perot resonator 7 is controlled, and the M-th resonance frequency MΔν is locked to this optical frequency ν 0 . Next, the optical frequency ν 1 of the laser light source 2 is locked to the M + 1th resonance frequency (M + 1) Δν. Since the mode interval Δν of the Fabry-Perot resonator 7 is about 500 GHz, M
+ 1st resonance frequency is around 193.1 THz (wavelength 1.552μ
m neighborhood). The optical frequency ν 1 of the laser light source 2 is measured by the above optical wavelength meter. If this value is ν 1 ≈193.1065 ± 0.0001 [THz], the mode interval Δν of the Fabry-Perot resonator 7 is Δν = 484.0 ± 0.2 [GHz], and M from Equations (4) and (6) = 398 can be determined.

【0018】次に、光周波数コム発生器22の変調周波
数f0 を5GHz程度とし、ビート信号の周波数Δfを正
確に 4.0GHzに選ぶと、式(8) より N=96 と決定することができる。ここで、制御された変調周波
数f0 が f0 =4.9997499 〔GHz〕 であるならば、レーザ光源1の光周波数ν0 は、式(9)
より ν0 =192.622444〔THz〕 と決定することができる。
Next, when the modulation frequency f 0 of the optical frequency comb generator 22 is set to about 5 GHz and the frequency Δf of the beat signal is accurately selected to 4.0 GHz, N = 96 can be determined from the equation (8). . Here, if the controlled modulation frequency f 0 is f 0 = 4.9997499 [GHz], the optical frequency ν 0 of the laser light source 1 is given by the formula (9).
Therefore, it can be determined that ν 0 = 192.622444 [THz].

【0019】(光周波数測定装置の第2の実施形態)図
3は、本発明の光周波数測定装置の第2の実施形態を示
す。本実施形態の特徴は、図1の第1の実施形態におけ
る光周波数コム発生器22をモードロックレーザ30に
置き換えたところにある。その他の構成は第1の実施形
態と同様である。
(Second Embodiment of Optical Frequency Measuring Apparatus) FIG. 3 shows a second embodiment of the optical frequency measuring apparatus of the present invention. The feature of this embodiment is that the optical frequency comb generator 22 in the first embodiment of FIG. 1 is replaced with a mode-locked laser 30. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0020】モードロックレーザ30の中心周波数はレ
ーザ光源2の光周波数ν1 に引き込まれる。モードロッ
クレーザ30の変調信号(周波数f0 )はマイクロ波シ
ンセサイザ28から入力される。モードロックレーザ3
0の縦モード間隔はこの変調周波数f0 とほぼ等しいの
で、中心周波数ν1 のまわりに多くのサイドバンド(周
波数ν1±f0,ν1±2f0 ,ν1±3f0 , … ) が発生す
る。このモードロックレーザ30の出力と光カプラ21
−1で分岐されたレーザ光源1の出力光(周波数ν0
の一部は光カプラ23で合波され、受光器24で電気信
号に変換される。それ以降の動作は第1の実施形態と同
様である。
The center frequency of the mode-locked laser 30 is pulled to the optical frequency ν 1 of the laser light source 2. The modulation signal (frequency f 0 ) of the mode-locked laser 30 is input from the microwave synthesizer 28. Mode-locked laser 3
Since the longitudinal mode interval of 0 is almost equal to this modulation frequency f 0 , many sidebands (frequency ν 1 ± f 0 , ν 1 ± 2f 0 , ν 1 ± 3f 0 , ...) are formed around the center frequency ν 1. appear. The output of this mode-locked laser 30 and the optical coupler 21
Output light of laser light source 1 branched at -1 (frequency ν 0 ).
Is partly combined by the optical coupler 23 and converted into an electric signal by the light receiver 24. The subsequent operation is similar to that of the first embodiment.

【0021】(光基準周波数発生装置の第1の実施形
態)図4は、本発明の光基準周波数発生装置の第1の実
施形態を示す。図において、1は光周波数の制御が可能
なレーザ光源、2は光周波数の制御が可能なレーザ光源
である。第1の光周波数制御手段は、発振器3−1、位
相変調器4−1、光カプラ5、光サーキュレータ6、反
射面間を真空にしたファブリ・ペロー共振器7、受光器
8、バンドパスフィルタ(BPF)9−1、ミキサ10
−1、光周波数制御回路12−1により構成される。第
2の光周波数制御手段は、発振器3−2、位相変調器4
−2、光カプラ5、光サーキュレータ6、反射面間を真
空にしたファブリ・ペロー共振器7、受光器8、バンド
パスフィルタ(BPF)9−2、ミキサ10−2、光周
波数制御回路12−2により構成される。光周波数差測
定手段は、光カプラ21−1,21−2、光周波数コム
発生器22、光カプラ23、受光器24、セシウム原子
発振器やルビジウム原子発振器による高精度発振器2
5、カウンタ26、マイクロ波シンセサイザ28により
構成される。共振周波数制御手段は、カウンタ26の出
力に応じて動作する共振器長制御回路11により構成さ
れる。光カプラ20は、レーザ光源1の出力光を外部に
取り出すために用いられる。
(First Embodiment of Optical Reference Frequency Generator) FIG. 4 shows a first embodiment of the optical reference frequency generator of the present invention. In the figure, 1 is a laser light source whose optical frequency can be controlled, and 2 is a laser light source whose optical frequency can be controlled. The first optical frequency control means includes an oscillator 3-1, a phase modulator 4-1, an optical coupler 5, an optical circulator 6, a Fabry-Perot resonator 7 having a vacuum between reflection surfaces, a light receiver 8, and a bandpass filter. (BPF) 9-1, mixer 10
-1, and an optical frequency control circuit 12-1. The second optical frequency control means includes an oscillator 3-2 and a phase modulator 4
-2, the optical coupler 5, the optical circulator 6, the Fabry-Perot resonator 7 having a vacuum between the reflecting surfaces, the photodetector 8, the bandpass filter (BPF) 9-2, the mixer 10-2, the optical frequency control circuit 12- It is composed of two. The optical frequency difference measuring means is composed of the optical couplers 21-1 and 21-2, the optical frequency comb generator 22, the optical coupler 23, the light receiver 24, the cesium atomic oscillator and the rubidium atomic oscillator, which are high-precision oscillators 2.
5, a counter 26, and a microwave synthesizer 28. The resonance frequency control means is composed of the resonator length control circuit 11 that operates according to the output of the counter 26. The optical coupler 20 is used to take out the output light of the laser light source 1 to the outside.

【0022】まず、レーザ光源1,2の光周波数比の測
定について説明する。レーザ光源1の出力光(周波数ν
0 )は光カプラ20で分岐され、その一方の光が外部へ
出力光として取り出され、他方の光がさらに光カプラ2
1−1で分岐され、その一方の光が位相変調器4−1に
入力され、発振器3−1の出力(周波数f1 )で変調さ
れる。レーザ光源2の出力光(周波数ν1 )は光カプラ
21−2で分岐され、その一方の光が位相変調器4−2
に入力され、発振器3−2の出力(周波数f2 )で変調
される。位相変調された2つの光は光カプラ5で合波さ
れ、光サーキュレータ6を介してファブリ・ペロー共振
器7に入力される。
First, the measurement of the optical frequency ratio of the laser light sources 1 and 2 will be described. Output light of laser light source 1 (frequency ν
0 ) is branched by the optical coupler 20, one light of which is extracted as output light to the outside, and the other light is further extracted by the optical coupler 2.
The light is branched at 1-1, and one of the lights is input to the phase modulator 4-1 and is modulated by the output (frequency f 1 ) of the oscillator 3-1. The output light (frequency ν 1 ) of the laser light source 2 is branched by the optical coupler 21-2, and one of the lights is phase modulator 4-2.
And is modulated by the output (frequency f 2 ) of the oscillator 3-2. The two lights that have been phase-modulated are combined by the optical coupler 5 and input to the Fabry-Perot resonator 7 via the optical circulator 6.

【0023】ファブリ・ペロー共振器7からの反射光
は、光サーキュレータ6を介して受光器8に入力され、
電気信号に変換される。この電気信号からバンドパスフ
ィルタ9−1で周波数f1 の成分を抽出し、これと発振
器3−1の出力をミキサ10−1で混合する。ファブリ
・ペロー共振器7のM番目の共振周波数MΔνがレーザ
光源1の周波数ν0 の近傍にあるならば、ミキサ10−
1の出力には、ν0 −MΔνに比例した周波数誤差信号
1 が得られる。この周波数誤差信号V1 が0になるよ
うに光周波数制御回路12−1でレーザ光源1を制御す
ると、レーザ光源1の周波数ν0 とファブリ・ペロー共
振器7の共振周波数MΔνは、 ν0 =MΔν …(4') の関係になる。
The reflected light from the Fabry-Perot resonator 7 is input to the photodetector 8 via the optical circulator 6,
Converted to electrical signals. A band-pass filter 9-1 extracts a component of frequency f 1 from this electric signal, and the output of the oscillator 3-1 is mixed with the mixer 10-1. If the M-th resonance frequency MΔν of the Fabry-Perot resonator 7 is near the frequency ν 0 of the laser light source 1, the mixer 10-
At the output of 1, the frequency error signal V 1 proportional to ν 0 -MΔν is obtained. When the optical frequency control circuit 12-1 controls the laser light source 1 so that the frequency error signal V 1 becomes 0, the frequency ν 0 of the laser light source 1 and the resonance frequency MΔν of the Fabry-Perot resonator 7 are ν 0 = The relation is MΔν (4 ').

【0024】同様に、受光器8から出力される電気信号
からバンドパスフィルタ9−2で周波数f2 の成分を抽
出し、これと発振器3−2の出力をミキサ10−2で混
合する。ファブリ・ペロー共振器7のM+1番目の共振
周波数(M+1)Δνがレーザ光源2の周波数ν1 の近
傍にあるならば、ミキサ10−2の出力には、ν1
(M+1)Δνに比例した周波数誤差信号V2 が得られ
る。この周波数誤差信号V2 が0になるように光周波数
制御回路12−2でレーザ光源2を制御すると、レーザ
光源2の周波数ν1 とファブリ・ペロー共振器7の共振
周波数(M+1)Δνは、 ν1 =(M+1)Δν …(6') の関係になる。
Similarly, a component of frequency f 2 is extracted from the electric signal output from the photodetector 8 by the bandpass filter 9-2, and this is mixed with the output of the oscillator 3-2 by the mixer 10-2. If the M + 1th resonance frequency (M + 1) Δν of the Fabry-Perot resonator 7 is near the frequency ν 1 of the laser light source 2, the output of the mixer 10-2 is ν 1 −.
A frequency error signal V 2 proportional to (M + 1) Δν is obtained. When the laser light source 2 is controlled by the optical frequency control circuit 12-2 so that the frequency error signal V 2 becomes 0, the frequency ν 1 of the laser light source 2 and the resonance frequency (M + 1) Δν of the Fabry-Perot resonator 7 become ν 1 = (M + 1) Δν (6 ′).

【0025】一方、光カプラ21−2で分岐されたレー
ザ光源2の出力光(周波数ν1 )の一部が光周波数コム
発生器22に入力される。光周波数コム発生器22の変
調信号(周波数f0 )はマイクロ波シンセサイザ28か
ら入力される。この光周波数コム発生器22に入力され
た光は繰り返し位相変調され、中心周波数ν1 のまわり
に多くのサイドバンド(周波数ν1±f0,ν1±2f0,ν1
±3f0,… ) が発生する。この光周波数コム発生器22
の出力と光カプラ21−1で分岐されたレーザ光源1の
出力光(周波数ν0 )の一部は光カプラ23で合波さ
れ、受光器24で電気信号に変換される。
On the other hand, a part of the output light (frequency ν 1 ) of the laser light source 2 branched by the optical coupler 21-2 is input to the optical frequency comb generator 22. The modulation signal (frequency f 0 ) of the optical frequency comb generator 22 is input from the microwave synthesizer 28. The light input to the optical frequency comb generator 22 is repeatedly phase-modulated, and many sidebands (frequency ν 1 ± f 0 , ν 1 ± 2f 0 , ν 1 around the center frequency ν 1 are generated.
± 3f 0 ,…) occurs. This optical frequency comb generator 22
And a part of the output light (frequency ν 0 ) of the laser light source 1 branched by the optical coupler 21-1 is combined by the optical coupler 23 and converted into an electric signal by the light receiver 24.

【0026】ここで、レーザ光源1の周波数ν0 が、光
周波数コム発生器22で生じたサイドバンドの1つ(周
波数ν1−Nf0 、Nは整数)の近傍にあるならば、受光
器24から出力される電気信号はレーザ光源1の出力光
と光周波数コム発生器22で生じたサイドバンドの1つ
とのビート信号になる。そこで、高精度発振器27の出
力を参照信号として、カウンタ26でビート信号の周波
数を測定し、その値が正確にΔfとなるように共振器長
制御回路11でファブリ・ペロー共振器7を制御する
と、レーザ光源1の周波数ν0 とレーザ光源2の周波数
ν1 の周波数差ν 1−ν0は、 ν1−ν0=Nf0+Δf …(8') となる。したがって、式(4'),(6'),(8')とを用いること
により、レーザ光源1の周波数ν0 は、 ν0 =M(Nf0+Δf) …(9') のように決定することができる。
Here, the frequency ν of the laser light source 10But the light
One of the sidebands (frequency) generated by the frequency comb generator 22
Wave number ν1-Nf0 , N is an integer)
The electric signal output from the device 24 is the output light of the laser light source 1.
And one of the sidebands generated by the optical frequency comb generator 22
It becomes a beat signal. Therefore, the output of the high precision oscillator 27
With the force as a reference signal, the frequency of the beat signal is counted by the counter 26.
Resonator length is measured so that the measured value is exactly Δf.
The control circuit 11 controls the Fabry-Perot resonator 7.
And the frequency ν of the laser light source 10And the frequency of laser light source 2
ν1Frequency difference ν 1−ν0Is ν1−ν0= Nf0+ Δf (8 ') Therefore, use equations (4 '), (6'), (8 ') and
Therefore, the frequency ν of the laser light source 10Is ν0= M (Nf0+ Δf) can be determined as in (9 ').

【0027】(光基準周波数発生装置の第2の実施形
態)図5は、本発明の光基準周波数発生装置の第2の実
施形態を示す。本実施形態の特徴は、図4の第1の実施
形態における光周波数コム発生器22をモードロックレ
ーザ30に置き換えたところにある。その他の構成は第
1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment of Optical Reference Frequency Generator) FIG. 5 shows a second embodiment of the optical reference frequency generator of the present invention. The feature of this embodiment is that the optical frequency comb generator 22 in the first embodiment of FIG. 4 is replaced with a mode-locked laser 30. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0028】モードロックレーザ30の中心周波数はレ
ーザ光源2の光周波数ν1 に引き込まれる。モードロッ
クレーザ30の変調信号(周波数f0 )はマイクロ波シ
ンセサイザ28から入力される。モードロックレーザ3
0の縦モード間隔はこの変調周波数f0 とほぼ等しいの
で、中心周波数ν1 のまわりに多くのサイドバンド(周
波数ν1±f0,ν1±2f0 ,ν1±3f0 , … ) が発生す
る。このモードロックレーザ30の出力と光カプラ21
−1で分岐されたレーザ光源1の出力光(周波数ν0
の一部は光カプラ23で合波され、受光器24で電気信
号に変換される。それ以降の動作は第1の実施形態と同
様である。
The center frequency of the mode-locked laser 30 is pulled to the optical frequency ν 1 of the laser light source 2. The modulation signal (frequency f 0 ) of the mode-locked laser 30 is input from the microwave synthesizer 28. Mode-locked laser 3
Since the longitudinal mode interval of 0 is almost equal to this modulation frequency f 0 , many sidebands (frequency ν 1 ± f 0 , ν 1 ± 2f 0 , ν 1 ± 3f 0 , ...) are formed around the center frequency ν 1. appear. The output of this mode-locked laser 30 and the optical coupler 21
Output light of laser light source 1 branched at -1 (frequency ν 0 ).
Is partly combined by the optical coupler 23 and converted into an electric signal by the light receiver 24. The subsequent operation is similar to that of the first embodiment.

【0029】なお、以上示した各実施形態において、光
共振器は、ファブリ・ペロー共振器の他に、マッハツェ
ンダ型光フィルタを用いることができる。また、2つの
ファイバ端を近接して共振器としたファイバ・ファブリ
・ペロー共振器も用いることができる。
In each of the embodiments described above, as the optical resonator, a Mach-Zehnder type optical filter can be used in addition to the Fabry-Perot resonator. Further, a fiber Fabry-Perot resonator in which two fiber ends are close to each other can be used.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光周波数
測定装置は、複数のレーザ光源や非線形素子を用いる従
来装置に比べて、簡単な構成であるにもかかわらず高精
度な光周波数測定を行うことができる。また、本発明の
光基準周波数測定装置は、同様に高い周波数確度を有す
る基準光源として利用することができる。
As described above, the optical frequency measuring device of the present invention has a simple structure, but has a high accuracy in optical frequency measurement, as compared with the conventional device using a plurality of laser light sources and nonlinear elements. It can be performed. Further, the optical reference frequency measuring device of the present invention can also be used as a reference light source having high frequency accuracy.

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

【図1】本発明の光周波数測定装置の第1の実施形態を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an optical frequency measuring device of the invention.

【図2】本発明の光周波数測定装置の動作原理を説明す
る図。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation principle of the optical frequency measuring device of the present invention.

【図3】本発明の光周波数測定装置の第2の実施形態を
示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the optical frequency measuring device of the invention.

【図4】本発明の光基準周波数発生装置の第1の実施形
態を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of an optical reference frequency generator of the present invention.

【図5】本発明の光基準周波数発生装置の第2の実施形
態を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the optical reference frequency generator of the present invention.

【図6】CH3安定化He-Neレーザの光周波数を測定す
る従来の光周波数測定装置の構成例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical frequency measurement device for measuring the optical frequency of a CH 3 stabilized He—Ne laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 レーザ光源 3 発振器 4 位相変調器 5,20,21,23 光カプラ 6 光サーキュレータ 7 ファブリ・ペロー共振器 8,24 受光器 9 バンドパスフィルタ(BPF) 10 ミキサ 11 共振器長制御回路 12 光周波数制御回路 22 光周波数コム発生器 25 高精度発振器 26,29 カウンタ 27 周波数制御回路 28 マイクロ波シンセサイザ 30 モードロックレーザ 1, 2 Laser light source 3 Oscillator 4 Phase modulator 5, 20, 21, 23 Optical coupler 6 Optical circulator 7 Fabry-Perot resonator 8, 24 Photodetector 9 Bandpass filter (BPF) 10 Mixer 11 Resonator length control circuit 12 Optical frequency control circuit 22 Optical frequency comb generator 25 High precision oscillator 26,29 Counter 27 Frequency control circuit 28 Microwave synthesizer 30 Mode lock laser

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光周波数を測定する第1のレーザ光源
と、 光周波数の制御が可能な第2のレーザ光源と、 周期的な共振特性を有する光共振器と、 前記光共振器の共振器長を可変させ、その1つの共振周
波数と前記第1のレーザ光源の光周波数を一致させる共
振周波数制御手段と、 前記第2のレーザ光源の光周波数を可変させ、その光周
波数と前記光共振器の他の共振周波数を一致させる光周
波数制御手段と、 前記第1のレーザ光源の光周波数と前記第2のレーザ光
源の光周波数の光周波数差を測定する光周波数差測定手
段とを備え、前記共振周波数制御手段および前記光周波
数制御手段を用いて前記第1のレーザ光源と前記第2の
レーザ光源の光周波数比を確定し、さらに前記光周波数
差測定手段で得られた光周波数差から前記第1のレーザ
光源の光周波数を決定する構成であることを特徴とする
光周波数測定装置。
1. A first laser light source for measuring an optical frequency, a second laser light source capable of controlling the optical frequency, an optical resonator having a periodic resonance characteristic, and a resonator of the optical resonator. Resonance frequency control means for varying the length and matching one resonance frequency with the optical frequency of the first laser light source; and varying the optical frequency of the second laser light source, the optical frequency and the optical resonator. And an optical frequency difference measuring unit for measuring an optical frequency difference between the optical frequency of the first laser light source and the optical frequency of the second laser light source. The resonance frequency control means and the optical frequency control means are used to determine the optical frequency ratio between the first laser light source and the second laser light source, and the optical frequency difference obtained by the optical frequency difference measuring means is used to determine the optical frequency ratio. First ray Optical frequency measurement device, characterized in that the arrangement for determining the optical frequency of the light source.
【請求項2】 請求項1に記載の光周波数測定装置にお
いて、 第1のレーザ光源は、原子または分子の吸収線に安定化
したレーザ光源であることを特徴とする光周波数測定装
置。
2. The optical frequency measuring device according to claim 1, wherein the first laser light source is a laser light source stabilized to an absorption line of an atom or a molecule.
【請求項3】 請求項1に記載の光周波数測定装置にお
いて、 光共振器は、反射面間を真空としたファブリ・ペロー共
振器であることを特徴とする光周波数測定装置。
3. The optical frequency measuring device according to claim 1, wherein the optical resonator is a Fabry-Perot resonator having a vacuum between reflecting surfaces.
【請求項4】 請求項1に記載の光周波数測定装置にお
いて、 光周波数差測定手段は、ファブリ・ペロー共振器の反射
鏡面の間に光位相変調器を設けた光周波数コム発生器を
備え、一方のレーザ光源の出力光を光周波数コム発生器
に入力してサイドバンドを発生させ、そのサイドバンド
の1つと他方のレーザ光源の出力光とのビート信号の周
波数を測定し、一方のレーザ光源の光周波数と他方のレ
ーザ光源の光周波数の光周波数差を測定する構成である
ことを特徴とする光周波数測定装置。
4. The optical frequency measuring device according to claim 1, wherein the optical frequency difference measuring means includes an optical frequency comb generator in which an optical phase modulator is provided between the reflecting mirror surfaces of the Fabry-Perot resonator. The output light of one laser light source is input to the optical frequency comb generator to generate a sideband, and the frequency of the beat signal between one of the sidebands and the output light of the other laser light source is measured, and one laser light source An optical frequency measuring device having a configuration for measuring an optical frequency difference between the optical frequency of the laser light source and the optical frequency of the other laser light source.
【請求項5】 請求項1に記載の光周波数測定装置にお
いて、 光周波数差測定手段は、一方のレーザ光源の出力光に注
入同期したモードロックレーザを備え、発生したサイド
ハンドの1つと他方のレーザ光源の出力光とのビート信
号の周波数を測定し、一方のレーザ光源の光周波数と他
方のレーザ光源の光周波数の光周波数差を測定する構成
であることを特徴とする光周波数測定装置。
5. The optical frequency measuring device according to claim 1, wherein the optical frequency difference measuring means includes a mode-locked laser injection-locked with the output light of one laser light source, and one of the generated side hand and the other side hand is generated. An optical frequency measuring device having a configuration in which a frequency of a beat signal with respect to an output light of a laser light source is measured, and an optical frequency difference between an optical frequency of one laser light source and an optical frequency of the other laser light source is measured.
【請求項6】 光周波数の制御が可能な第1のレーザ光
源と、 光周波数の制御が可能な第2のレーザ光源と、 周期的な共振特性を有する光共振器と、 前記第1のレーザ光源の光周波数を可変させ、その光周
波数と前記光共振器の1つの共振周波数を一致させる第
1の光周波数制御手段と、 前記第2のレーザ光源の光周波数を可変させ、その光周
波数と前記光共振器の他の共振周波数を一致させる第2
の光周波数制御手段と、 前記第1のレーザ光源の光周波数と前記第2のレーザ光
源の光周波数の光周波数差を測定する光周波数差測定手
段と、 前記光共振器の共振器長を可変させ、その共振周波数の
間隔と前記光周波数差の整数倍を一致させる共振周波数
制御手段とを備え、前記第1の光周波数制御手段および
前記第2の光周波数制御手段を用いて前記第1のレーザ
光源と前記第2のレーザ光源の光周波数比を確定し、さ
らに前記光周波数差測定手段で得られた光周波数差に基
づいて前記光共振器の共振器長を制御して前記第1のレ
ーザ光源の光周波数を決定する構成であることを特徴と
する光基準周波数発生装置。
6. A first laser light source capable of controlling an optical frequency, a second laser light source capable of controlling an optical frequency, an optical resonator having a periodic resonance characteristic, and the first laser. First optical frequency control means for varying the optical frequency of the light source and matching the optical frequency with one resonance frequency of the optical resonator; and varying the optical frequency of the second laser light source with the optical frequency A second one for matching the other resonance frequencies of the optical resonator
Optical frequency control means, optical frequency difference measuring means for measuring the optical frequency difference between the optical frequency of the first laser light source and the optical frequency of the second laser light source, and the resonator length of the optical resonator is variable. And a resonance frequency control means for matching the interval of the resonance frequency with an integer multiple of the optical frequency difference, and using the first optical frequency control means and the second optical frequency control means, the first optical frequency control means is used. The optical frequency ratio between the laser light source and the second laser light source is determined, and the resonator length of the optical resonator is controlled based on the optical frequency difference obtained by the optical frequency difference measuring means to control the first optical frequency. An optical reference frequency generator having a configuration for determining an optical frequency of a laser light source.
【請求項7】 請求項6に記載の光基準周波数発生装置
において、 光共振器は、反射面間を真空としたファブリ・ペロー共
振器であることを特徴とする光基準周波数発生装置。
7. The optical reference frequency generator according to claim 6, wherein the optical resonator is a Fabry-Perot resonator having a vacuum between reflection surfaces.
【請求項8】 請求項6に記載の光基準周波数発生装置
において、 光周波数差測定手段は、ファブリ・ペロー共振器の反射
鏡面の間に光位相変調器を設けた光周波数コム発生器を
備え、一方のレーザ光源の出力光を光周波数コム発生器
に入力してサイドバンドを発生させ、そのサイドバンド
の1つと他方のレーザ光源の出力光とのビート信号の周
波数を測定し、一方のレーザ光源の光周波数と他方のレ
ーザ光源の光周波数の光周波数差を測定する構成である
ことを特徴とする光基準周波数発生装置。
8. The optical reference frequency generator according to claim 6, wherein the optical frequency difference measuring means includes an optical frequency comb generator in which an optical phase modulator is provided between the reflecting mirror surfaces of the Fabry-Perot resonator. , The output light of one of the laser light sources is input to the optical frequency comb generator to generate sidebands, the frequency of the beat signal between one of the sidebands and the output light of the other laser light source is measured, and one of the lasers is measured. An optical reference frequency generator having a configuration for measuring an optical frequency difference between an optical frequency of a light source and an optical frequency of the other laser light source.
【請求項9】 請求項6に記載の光基準周波数発生装置
において、 光周波数差測定手段は、一方のレーザ光源の出力光に注
入同期したモードロックレーザを備え、発生したサイド
ハンドの1つと他方のレーザ光源の出力光とのビート信
号の周波数を測定し、一方のレーザ光源の光周波数と他
方のレーザ光源の光周波数の光周波数差を測定する構成
であることを特徴とする光基準周波数発生装置。
9. The optical reference frequency generator according to claim 6, wherein the optical frequency difference measuring means includes a mode-locked laser injection-locked with the output light of one of the laser light sources, and one of the generated side hand and the other. The optical reference frequency generator is characterized in that the beat signal frequency with the output light of the laser light source is measured, and the optical frequency difference between the optical frequency of one laser light source and the optical frequency of the other laser light source is measured. apparatus.
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