JPS60117694A - 光周波数安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は光周波数安定化装置忙関する。

技術の背景 近年光通信システムが急速に実用化されつつある。この
ため、各種光学素子の改良が検討されている。特に光源
となるレーザについてはがなり開発が進んで−る。しか
しその光周波数安定性については弱点があり、温度変動
の影響をかなり強く受ける。そζで、レーザの使用に際
しては光周波数安定化装置を併用してその安定性を確保
するのが普通である。又、その光周波数安定化装置の実
現Ｋ、ｍわゆるファプリーベローエタロン？　用いるこ
とか多い。

従来技術と問題点 第１図は従来の光周波数安定化装置の一例を示す構成図
である。本図におりて、１１は光源となるレーザであり
、これと併用されるのが光周波数安定化装置（以下、Ａ
ＦＣ装置とも称す）１２である。ＡＦＣ装置１２は９図
示する構成要素１３〜１８からなる。まず、レーザ１１
からの光線ＬＴは、その光軸上に置かれたビームスプリ
ッタ１３を通過して通過光ＬＴ　となシ、ファプリーペ
ローエタロン（以下、ＦＰＥ　七も称す）１４に印加さ
れる。このＦＰＥ１４は、光線ＬＴ１のもつ周波数（波
長λ）に応じて光線の透過率が変化する性質を備えてい
る（後述）。周波数変動に応じた光出力を有する、ＦＰ
Ｅ１４からの光＃ＬＴ、は第１光検出器（ＤＥＴｌ）　
１５に印加され、ここで第１電気信号Ｅ１に変換される
。この信号Ｅ、はコンパレータ１６を経由して、加算器
１７に至る。ここで、レーザ１１の発光を維持するのに
必要な直流バイアス電流Ｉ！ｌ　と加算され、この加算
された出方にょってレーザ１１に負帰還をかけ、光周波
数の変動を抑圧する。この場合、第１■、気信号Ｅ、は
その光周波数の変動のみに感応した信号でなく、その他
種々要因によって光線ＬＴに含まれる光出力のを動にも
感応した信号となってｂるから、この光出力の変動分は
除去しなければならない。そのために、ビームスプリッ
タ１３からの反射光線ＬＴ２を第２光検出器１８に受け
、その光出力の変動分に相当する第２電気信号Ｅ２　に
変換する。そうすルト、コンノぐレータ１６の出力は（
Ｅｌ−Ｅ２）Ｋ相当し、純粋に光周波数の変動にのみ追
随した出カニをもって、レーザ１１に負帰還をかけるこ
とができる。

第２図はファプリーペローエタロン□ｒｐｇ）　１４の
特性を示すグラフであり、横軸にδ（ＦＰＥ内を光線が
往復する際に生ずる位相差）、縦軸にＦＰＥを光が透過
する際の透過率ｔをそれぞれとって示す。ＦＰＥは一般
に透明ガラス板の両面に高反射率のミラーを形成したも
のであシ、その光軸方向の長さをり、屈折率をη、光線
の波長をλ（既述）とすれば前記位相差δ。は、 δ。−手 で表わされることが知られている。位相差δが変化する
と、δ＝２ｍπ、２（ｍ＋１）π・・・（ｍは整数）で
、透過率ｔは周期的にピークを持つ山谷波形となる。そ
して、第１図のＦＰＫ１４の位相差δ。は図示する位置
に予め設定される。δ０は山形波形のスロープに当る位
置に置かれるので、δ０が僅かでも変化すると透過率ｔ
は大幅に変化せしめられ、電気信号Ｅ、はそれに応じて
大幅に変化する。

かくして、第１図において、次の負帰Ｅｔループが形成
されることになる。すなわち、λ増加（減少）→δ０減
少（増大）→を減少（増加）→工減少（増大）→λ減少
（増加）である。

ところが第１図の従来のＡＦＣ装置１２においては、温
度変動によってＦＰＥ１４そのものの特性も変化するこ
とを考慮していない。すなわち、周囲温度Ｔが変化する
と、前記屈折率ηも長さＬも変化するので、当然位相差
δ。も変化してしまう。つま、９　ＦＰＥの設定波長（
δ。によって定まる）がドリフトしてしまう。これでは
精度の高い同波数安定化は望めない。これが問題である
。

発明の目的 上記問題点に鑑み本発明は、温度変動に拘らず高精度に
動作可能な光周波数安定化装置を堤案することを目的と
するものである。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、　ＦＰＥを、光軸
に対し予め定めた設定角θをもｂて傾斜して取付け、温
度変動によってその設定角θが変化せしめられるように
したことを特徴とするものである。

発明の実施例 第３図は本発明に基づく光周波数安定化装置の一実施例
を示す１イク成図であり、２′１図と同一の構成要素に
は同一の参照番号又は記号を付して示す。

従って、ＦＰＥ組立体３１がビームスプリッタ１３と第
１光検出器１５との間に導入された点が第１図と異なる
。た、だし、ＦＰＥ１４そのものは第１図のそれと全く
同じであシ、単にこれを光線ＬＴ１の光軸に対し予め設
定角θをもって傾斜させたに過ぎない。第４図は第３図
のファプリーペローエタロン１４のみを取シ出して示す
図であシ、前記設定角θの意味を詳しく表わす。ＦＥＰ
１４は、これを透過する光線ＬＴ１の光軸ＡＸに対し、
θだけ予め傾けられている。一般に、ＦＰＥは、周囲温
度Ｔが上昇（下降）すると、その屈折率ηが増加（減少
）し又その長さＬも増加（減少）するから、その位相差
ａ。は増加（減少）する。そこで、第４図中のθが大き
く（小さく）なればｃｏｓθが小さく（大きく）なるこ
とに着目し、温度Ｔの上昇（下降）によってθを小さく
（大きく）することによりｃｏｓθを大きく（小さく）
シ、これによシ囁シを温度Ｔに拘らずほぼ一定に保つこ
とができる。すなわち δｏ（＝無） λＣＯＳθ を、温度変動に関する限り不変にすることが可能となる
。ここに本発明の目的が達せられ名が、周囲温度Ｔの上
昇、下降に応じて前記の設定角θを変化させる機構があ
れば好適であり、この機構の一例を示したのが第３図の
ＦＰＥ組立体３１である。

まず基板３２が設けられその上に、温度Ｔの変化によっ
て高さｈが変化するチップ３３が設けられ、これを枕に
してＦＰＥ１４が載置される。光線ＬＴ１はＦＰＥ１４
を透過し、基板３２に形成した貫通孔３４を通って光検
出器１５に至る。今、温度Ｔが上昇（下降）したとすれ
ば、ＦＰＥ１４の屈折率ηと長さＬは増大（減少）し、
δ０は増加（減少）しようとする。しかし、このとき、
高さｈが増大（減少）するから、設定角θは小さく（大
きく）なｊ）、ｃｏｓθは大きく（小さく）なる。これ
により、前記のチップ３３は’　ｃｏｓ’９を温度Ｔの
変動に対し常に一定に保つような形状、材質を備える必
要があるが、これは予め実験的に最適なものを選択して
おくととによ）実現できる。なお、ＦＰＥ組立体３１の
挿入箇所は第３図の場合に限定せず、反射光線ＬＴ２の
光路上に挿入しても勿論構わない。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、温度変動に対して傾
きの変わるＦＰＥを用いることにより、温度変動によっ
ては光周波数の安定性が害されることの々ｖＡＦｃ装置
が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光周波数安定化装置の一例を示ス構成図
、第２図はファプリーペローエタロン（ＦＰＥ）１４の
特性を示すグラフ、第３図は本発明に基づく光周波数安
定化装置の一実施例を示す構成図、第４図は第３図のフ
ァプリーペローエタロン１４のみを取り出して示す図で
ある。 １１・・・レーザ、１３・・・ビームスプリッタ、１４
・・・ＦＰＥ、１５・・・第１　光検出器、ｊ６・・・
コンノぐレータ、１７・・・加算器、１８・・・第２光
検出器、３１・・・ＦＰＥ組立体、３２・・・基板、３
３・・・チップ、ＬＴ。 ＬＴ１１ＬＴ２・・・光線。 第１１ｚ １２ 第２　ｊＪ 第４臼 １ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　レーザからの光線が有する光周波数を安定化する
   ために、該光線を通過光線と反射光線とに分けるビーム
   スプリ、りと該通過光線又は該反射光線のいずれか一方
   の光路に挿入されるファブリーペローエタロント該ファ
   プリーペローエタロンを通過して前記光周波数に応じた
   透過率で変化する光出力を有する前記の２種の光線を受
   光してそれぞれ第１電気信号および第２電気信号を出力
   する第１光検出器および第２光検出器と該第１および第
   ２電気信号の差分に応じた出力を送出するコンパレータ
   と該出力に所定のバイアスを与えて前記レーデに負帰還
   する加算器とを有してなる光周波数安定化装置において
   、 前記ファプリーベローエタロンは、これを透過する前記
   光線の光軸に対して設定角θだけ予め傾斜して設けられ
   、且つ該設定角０は温度変動に追随して前記透過率を一
   定に保っように変化せしめられることを特徴とする光周
   波数安定化装置。 ２、前記ファプリーペロ〜エタロｙｈ、　そｏ一端にチ
   ップを挾んで該ファプリーベローエタロンを載置する基
   板と共に組立体をなし、該チップは前記温度変動に応じ
   てその高さを変える特許請求の範囲第１項記載の光周波
   数安定化装置。