JPS62156529A - 光周波数スペクトラム・アナライザ - Google Patents
光周波数スペクトラム・アナライザInfo
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- JPS62156529A JPS62156529A JP29607085A JP29607085A JPS62156529A JP S62156529 A JPS62156529 A JP S62156529A JP 29607085 A JP29607085 A JP 29607085A JP 29607085 A JP29607085 A JP 29607085A JP S62156529 A JPS62156529 A JP S62156529A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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- G01J9/04—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by beating two waves of a same source but of different frequency and measuring the phase shift of the lower frequency obtained
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/506—Multiwavelength transmitters
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/572—Wavelength control
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- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1303—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by using a passive reference, e.g. absorption cell
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、高精度かつ高分解能の〉し周波数スペクトル
・ア太ライ＋ｙに関する。
・ア太ライ＋ｙに関する。
（従来の１支甘’ｓ ＞
従来の光周波数スペクトル・アナライザどしては次のよ
うなものがある。
うなものがある。
イ２回折格子やプリズムを分光器として用いたもの。
口、ファブリ・べ【：１−共振器を分光器として用いた
ちの：第１６図に示すように、２枚のハーフミラ−１−
ＩＭを対向して配置し共振器を構成する。光速をＣ，２
枚のハーフミラ−の距離をｌ−とすると、この共振器は
Ｃ／２］−の周波数間隔て共撮周波数を持つ。左側のハ
ーフミラ−ＨＭに被測定光を入用するとＩｔ振円周波数
同じ周波数の光１４透過して受光器Ｐ Ｉ）に入射する
。ハーフミラ−１−ＩＭをＰＺＴなどで振動させてｊ（
娠周波数を掃引すると、受光器ＰＤの出力から被測定光
のスペクトルを観測できる。
ちの：第１６図に示すように、２枚のハーフミラ−１−
ＩＭを対向して配置し共振器を構成する。光速をＣ，２
枚のハーフミラ−の距離をｌ−とすると、この共振器は
Ｃ／２］−の周波数間隔て共撮周波数を持つ。左側のハ
ーフミラ−ＨＭに被測定光を入用するとＩｔ振円周波数
同じ周波数の光１４透過して受光器Ｐ Ｉ）に入射する
。ハーフミラ−１−ＩＭをＰＺＴなどで振動させてｊ（
娠周波数を掃引すると、受光器ＰＤの出力から被測定光
のスペクトルを観測できる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記のイの方式の光周波数スペクトル・
アナライザ“では、波長亦解能が０．１部ｍ ＜’ｂ３
０ＧＨｚ相当）程度、絶対精度が２部ｍ（七Ｃ； ００
Ｇ ｔ」７相当）程度と、共に悪い。また［１の方式
の〉ヒ周波数スペクトル・ア１ライリーは、周波数分解
能が数１０部Ｍ ｌ−１７が限度である。括準波長の光
を入力して測定ずれば絶対波長も測定できるか、取扱が
非常に難しり、ｖＪｒｆＩも悪い（ミラーの平行ｆＰ４
直入射の調整、ミラー間隔の変動によるＹム）波数：Ｌ
ラー等）。また少数モード′Ｃ発撮しているレーザ光を
同時に測定できないという欠点もある。
アナライザ“では、波長亦解能が０．１部ｍ ＜’ｂ３
０ＧＨｚ相当）程度、絶対精度が２部ｍ（七Ｃ； ００
Ｇ ｔ」７相当）程度と、共に悪い。また［１の方式
の〉ヒ周波数スペクトル・ア１ライリーは、周波数分解
能が数１０部Ｍ ｌ−１７が限度である。括準波長の光
を入力して測定ずれば絶対波長も測定できるか、取扱が
非常に難しり、ｖＪｒｆＩも悪い（ミラーの平行ｆＰ４
直入射の調整、ミラー間隔の変動によるＹム）波数：Ｌ
ラー等）。また少数モード′Ｃ発撮しているレーザ光を
同時に測定できないという欠点もある。
将来の＝１ヒーレント光通信分野や光応用δ１１部野で
はＩＭＨ７以下の高精度＊ ｉＰ！＋分解能での周波数
測定が必要とされるので、上記の各方式では不十分であ
る。
はＩＭＨ７以下の高精度＊ ｉＰ！＋分解能での周波数
測定が必要とされるので、上記の各方式では不十分であ
る。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、絶対精度で高ｌｉ１度、へ分解能な光周波数スペ
クトル・アナライザを実現することを目的とする。
ので、絶対精度で高ｌｉ１度、へ分解能な光周波数スペ
クトル・アナライザを実現することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本ｆｅ開に係る光周波数スペクトラム・アノライリ゛は
周波数押引した光を出力する局部発振部と、この局部発
振部の出力光と入射光に関連する光の周波数の差に対応
する周波数の電気信号を出力する光ヘテロゲイン検波部
と、この光ヘテロダイン検波部の電気出力を入力するフ
ィルタ部と、このフィルタの電気出力を入力する検波部
と、この検波部の電気出力を光パワー人力とし前ム１１
局部発振部の撞引信号に関）ｔする電気信号を周波数軸
入力とする伝号処理・表示部とを協え、前記入射光の光
周波数スペクトルを測定することを特徴とする特許 《作用》 上記のような構成の光周波数スペクトラム・アノライリ
゛によれば、局部発振部の光出力を用いて人！ｌ）ｊ
）Ｉ：をヘテロダイン検波することににす、上記の目的
を達成できる。
周波数押引した光を出力する局部発振部と、この局部発
振部の出力光と入射光に関連する光の周波数の差に対応
する周波数の電気信号を出力する光ヘテロゲイン検波部
と、この光ヘテロダイン検波部の電気出力を入力するフ
ィルタ部と、このフィルタの電気出力を入力する検波部
と、この検波部の電気出力を光パワー人力とし前ム１１
局部発振部の撞引信号に関）ｔする電気信号を周波数軸
入力とする伝号処理・表示部とを協え、前記入射光の光
周波数スペクトルを測定することを特徴とする特許 《作用》 上記のような構成の光周波数スペクトラム・アノライリ
゛によれば、局部発振部の光出力を用いて人！ｌ）ｊ
）Ｉ：をヘテロダイン検波することににす、上記の目的
を達成できる。
（実施例）
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明に係る光周波数スペクトラム・アノライ
リ゛の一実論例を示す構成ブロック図である。１は被測
定光を入射する磁気光学効果結晶（ＹＩＱ、！４）ガラ
ス他）等を用いた偏光制御部、２はこの園光制１２１１
部１の出力光を入力する光増幅部、３は局部発振部、ｌ
−Ｉ Ｍ １はこの局部発振部３および前記光増幅部２
の出力光を入ノＪするハーフミラ−１４はＰ Ｉ Ｎフ
ォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどか
らなり前記ハーフミラ−１１Ｍ１の出力光を入力する光
ヘテロダイン検波部、５はこのヘテロダイン検波部４の
電気出力を人力して増幅するとともにバンドパス狛ｔｌ
ｔをイｊするフィルタ部、６はこのフィルタ部５の電気
出力を入力する検波部、７はこの検波８１５Ｇの電気出
力を入力する信８処即・表示部ぐある。局部発掘部３に
おいて、３３０は１１■引信号発生器、３１０は基ヤ波
長光源部、３２０はこの基準波長光源部３１０の光出力
を入力し前記１．ｔ’ｌ引信＠発生器３３０により周波
数掃引を１ｌｌＩＩ ＩＩ＋されその出力が前記ハーフ
ミラ−［（Ｍｌに出力される光周波数Ｐ（−１−冴１で
ある。光増幅部２はＧａＡｌΔＳレーザ（７８Ｑｎｍ帯
）やＩｕＧａＡｓＰレー者ア（１５００ｎｍ帯）などて
・構成され、下記の３方式のものを用いることができる
。
リ゛の一実論例を示す構成ブロック図である。１は被測
定光を入射する磁気光学効果結晶（ＹＩＱ、！４）ガラ
ス他）等を用いた偏光制御部、２はこの園光制１２１１
部１の出力光を入力する光増幅部、３は局部発振部、ｌ
−Ｉ Ｍ １はこの局部発振部３および前記光増幅部２
の出力光を入ノＪするハーフミラ−１４はＰ Ｉ Ｎフ
ォトダイオードやアバランシェフォトダイオードなどか
らなり前記ハーフミラ−１１Ｍ１の出力光を入力する光
ヘテロダイン検波部、５はこのヘテロダイン検波部４の
電気出力を人力して増幅するとともにバンドパス狛ｔｌ
ｔをイｊするフィルタ部、６はこのフィルタ部５の電気
出力を入力する検波部、７はこの検波８１５Ｇの電気出
力を入力する信８処即・表示部ぐある。局部発掘部３に
おいて、３３０は１１■引信号発生器、３１０は基ヤ波
長光源部、３２０はこの基準波長光源部３１０の光出力
を入力し前記１．ｔ’ｌ引信＠発生器３３０により周波
数掃引を１ｌｌＩＩ ＩＩ＋されその出力が前記ハーフ
ミラ−［（Ｍｌに出力される光周波数Ｐ（−１−冴１で
ある。光増幅部２はＧａＡｌΔＳレーザ（７８Ｑｎｍ帯
）やＩｕＧａＡｓＰレー者ア（１５００ｎｍ帯）などて
・構成され、下記の３方式のものを用いることができる
。
（イ）共撤器形半導体レーザ増幅器と呼ばれ、発振閾値
近傍のバイアス電流を流し、レーザダイオードに信号光
を入射して誘導放出により線形光ｊｔ！ｆ幅を１１うち
の。
近傍のバイアス電流を流し、レーザダイオードに信号光
を入射して誘導放出により線形光ｊｔ！ｆ幅を１１うち
の。
〈口）光注入同期増幅器と呼ばれ、発掘しているレーザ
ダイオードに信号光を入射して発振光の光周波数および
位相を制御するもの。
ダイオードに信号光を入射して発振光の光周波数および
位相を制御するもの。
（ハ）進行波形レーザ増幅器と呼ばれ、レーザダイオー
ド・チップの両端面を無灰ｒＡＴＴＪ−トし、信＠光の
通過のみで光増幅するもめ。
ド・チップの両端面を無灰ｒＡＴＴＪ−トし、信＠光の
通過のみで光増幅するもめ。
上記のような構成の光周波数スペクトラム・アナライザ
の動作を次に詳しく説明する。
の動作を次に詳しく説明する。
局部ｑ振部３として、ここでは光周波数Ｐ ｌ−１部３
２０（出り光周波数ω０）が基準波長光源部３１０（出
力光周波数ωＳ）の発振波長に対応する波長に光出力の
波長を制御し、作用信号発生器３３０の出力で前記光周
波数Ｐ Ｌ Ｌ、部の光出力の波長を作用ケる光周波数
シンセサイザ・スィーパ（ｉｉＴ細ｔよ１ｒＡ述）を用
いて、高精度、高安定、高スペクトルｌｊｒ！度の局８
ＩＳ発振光を出力する。
２０（出り光周波数ω０）が基準波長光源部３１０（出
力光周波数ωＳ）の発振波長に対応する波長に光出力の
波長を制御し、作用信号発生器３３０の出力で前記光周
波数Ｐ Ｌ Ｌ、部の光出力の波長を作用ケる光周波数
シンセサイザ・スィーパ（ｉｉＴ細ｔよ１ｒＡ述）を用
いて、高精度、高安定、高スペクトルｌｊｒ！度の局８
ＩＳ発振光を出力する。
−光制御部１に周波数ωｔの被測定光が入射すると、磁
気光学効果結晶の旋光性を利用して印加隘Ｗを制御する
ことにより、入射光の偏光面を局部発振光と同じ偏光面
となるように制６１１ する。偏光制御部１の光出力は
光増幅部２で増幅された後ハーフミラ−１−Ｉ Ｍ １
で局部発振部３の出力光と合成され、）ｔヘテロダイン
検波部４で画周波数の差ω０−ω、′（ただしこの場合
はω、′＝ω、）の周波数を５つ電気信号に変換される
。光ヘテロゲイン検波部４の電気出力はフィルタ５のバ
ンドパス特性を一部が通過し検波部６でパワーとして取
出される。信号処理・表示部７は検波部６の電気出力を
パワー信号として入力し昂信号Ｂ発生器３３０からの掃
引に関連した信号を周波数＠ｆｎ号として人力して、被
測定光のスペクトル表示を行次 う。光周波数の動作例を例に示す。
気光学効果結晶の旋光性を利用して印加隘Ｗを制御する
ことにより、入射光の偏光面を局部発振光と同じ偏光面
となるように制６１１ する。偏光制御部１の光出力は
光増幅部２で増幅された後ハーフミラ−１−Ｉ Ｍ １
で局部発振部３の出力光と合成され、）ｔヘテロダイン
検波部４で画周波数の差ω０−ω、′（ただしこの場合
はω、′＝ω、）の周波数を５つ電気信号に変換される
。光ヘテロゲイン検波部４の電気出力はフィルタ５のバ
ンドパス特性を一部が通過し検波部６でパワーとして取
出される。信号処理・表示部７は検波部６の電気出力を
パワー信号として入力し昂信号Ｂ発生器３３０からの掃
引に関連した信号を周波数＠ｆｎ号として人力して、被
測定光のスペクトル表示を行次 う。光周波数の動作例を例に示す。
ωＳの波長： ７８０ｎｍ （レーザダイオードの波長
をＲｂの吸収線にロックする） ω０の波長：１５６０ｎｍ±５Ｑｎｍ ω、の波Ｌ％：１５６０ｎｍ±５Ｑｎｍこの動作例は被
測定光が光フアイバ通信の最適波長である場合で、光通
信用レーザダイオードの発光Ｊｅｒ性（絶対波長、スペ
クトル分布、スペクトル幅）の測定には特に効果がある
。
をＲｂの吸収線にロックする） ω０の波長：１５６０ｎｍ±５Ｑｎｍ ω、の波Ｌ％：１５６０ｎｍ±５Ｑｎｍこの動作例は被
測定光が光フアイバ通信の最適波長である場合で、光通
信用レーザダイオードの発光Ｊｅｒ性（絶対波長、スペ
クトル分布、スペクトル幅）の測定には特に効果がある
。
第１図はパルス光を入射光としてそのスペクトルを測定
する場合を示づために、ｈ４引信号発生器３３０にパル
ス同期信号を加えている。第２図はこの場合の動作を説
明するためのタイムチＩＩ−トである。パルス光に同期
したトリが信号（第２図（Ｂ））を局部ｆｅ振器３のｉ
吊引信号発生器３３０に入力し、これに同期して光周波
数Ｐ１−１の出力周波数ω０を第２図（Δ）のようにス
テップ状にＩＩ■引する。同時に信号処理・表示部７に
周波数ω０の掃引に対応したく第２図（Ａ＞と同様の〉
信号を送る。その結果、１つのパルス光ごとに１魚のω
０のパワースペクトルを測定することになり、ＩｉＭ引
接、第３図の説明図に示すようなパルス光の全スペクト
ルを出力できる。
する場合を示づために、ｈ４引信号発生器３３０にパル
ス同期信号を加えている。第２図はこの場合の動作を説
明するためのタイムチＩＩ−トである。パルス光に同期
したトリが信号（第２図（Ｂ））を局部ｆｅ振器３のｉ
吊引信号発生器３３０に入力し、これに同期して光周波
数Ｐ１−１の出力周波数ω０を第２図（Δ）のようにス
テップ状にＩＩ■引する。同時に信号処理・表示部７に
周波数ω０の掃引に対応したく第２図（Ａ＞と同様の〉
信号を送る。その結果、１つのパルス光ごとに１魚のω
０のパワースペクトルを測定することになり、ＩｉＭ引
接、第３図の説明図に示すようなパルス光の全スペクト
ルを出力できる。
第１図の実施例に述べたような構成によれば、光周波数
スペクトラム・アナライザの周波数分解能は局部発振部
３の出力周波数ω０のスペクトル幅とフィルタ部５の帯
域幅で決まる。ω０のスペクトル幅は光周波数シンセサ
イザの可変波長光源で決まり、これに後述（第１０図〜
第１／Ｉ図）のような外部Ｊｔ ｔ！器形レしプダイＡ
−ドを使用することにより、優れた周波数分解能（１０
“１２）をＭることができる。
スペクトラム・アナライザの周波数分解能は局部発振部
３の出力周波数ω０のスペクトル幅とフィルタ部５の帯
域幅で決まる。ω０のスペクトル幅は光周波数シンセサ
イザの可変波長光源で決まり、これに後述（第１０図〜
第１／Ｉ図）のような外部Ｊｔ ｔ！器形レしプダイＡ
−ドを使用することにより、優れた周波数分解能（１０
“１２）をＭることができる。
また絶対精度で高精度（１００Ｋ ｔ−１ｚ ） 、高
安定（１０−＋２）な光周波数スペクトラム・アノーラ
イリ”を１！′７ることができる。
安定（１０−＋２）な光周波数スペクトラム・アノーラ
イリ”を１！′７ることができる。
また光パルスの測定が容易という利点もある。
なお光へテログーイン検波部４にＷ−Ｎｔ （クングス
デン、ニッケル）点接触グイＡ−ドウジＥｌげフソン素
子を使うことらできる。
デン、ニッケル）点接触グイＡ−ドウジＥｌげフソン素
子を使うことらできる。
また、上記の実施例ではフィルタ部５としてバンドパス
フィルタを用いたが、これに限らず、１１−パスフィル
タを用いてもよい。その場合にはω０のｌｉｉ引に伴っ
て、ω、′＝ω０となるωゎ ′の光パワーが検出され
ることになる。
フィルタを用いたが、これに限らず、１１−パスフィル
タを用いてもよい。その場合にはω０のｌｉｉ引に伴っ
て、ω、′＝ω０となるωゎ ′の光パワーが検出され
ることになる。
第４図は光増幅部２の曲の構成例を示Ｘ５′構成ブロッ
ク図である。ＯＣ１１よ第２の波長安定化光源を用いた
光出力周波数ωＬの局部発ｊ辰器、０△は前記偏光制御
部１の光出力が入力する光増幅器、ＯＸｌはこの光増幅
器ＯＡの光出力および局部発振器ＯＣ１の光出力を入力
する、非線形光学結晶を用いた光周波数ミキサである。
ク図である。ＯＣ１１よ第２の波長安定化光源を用いた
光出力周波数ωＬの局部発ｊ辰器、０△は前記偏光制御
部１の光出力が入力する光増幅器、ＯＸｌはこの光増幅
器ＯＡの光出力および局部発振器ＯＣ１の光出力を入力
する、非線形光学結晶を用いた光周波数ミキサである。
このよ゛うな構成によれば、光周波数ミキサＯＸＩの光
出力周波数ωｌ −は非線形光学効果により、ωゎ ′
＝ωｉ ＋−ωＬとなる。局部発振器ＯＣ１としては
、高精度な周波数ωＬを出力する後述く第７図）の光周
波数シンセサイザ・スィーパが最適である。この様な光
増幅部を用いれば測定周波数範囲をω０の押引範囲以外
にも拡大できる。段数の周波数ωＬ Ｉ ＋ωＬ ２１
・・・を出力できる局部発振＠Ｏｃ１を使用すれば、さ
らに広範囲の掃引範囲を得ることができる。
出力周波数ωｌ −は非線形光学効果により、ωゎ ′
＝ωｉ ＋−ωＬとなる。局部発振器ＯＣ１としては
、高精度な周波数ωＬを出力する後述く第７図）の光周
波数シンセサイザ・スィーパが最適である。この様な光
増幅部を用いれば測定周波数範囲をω０の押引範囲以外
にも拡大できる。段数の周波数ωＬ Ｉ ＋ωＬ ２１
・・・を出力できる局部発振＠Ｏｃ１を使用すれば、さ
らに広範囲の掃引範囲を得ることができる。
第５図は局部発振部３の他の構成例を示す構成ブロック
図である。３２２ａはｈα引信号光生器３３０により制
御される可変波長光源、ＭＫＩ〜Ｍ１＜３は絶対波長で
高精度、高安定な固定の光周波数ω０１〜ωｏ３をそれ
ぞれ出力するマーカー光源、ＨＭ３０〜）−Ｉ Ｍ ３
３は航記可変波艮九源３２２ａの出力Ｊ３よび前記マー
カー光源ＭＫＩ〜ＭＫ３の出力を合成するためのハーフ
ミラ−である。
図である。３２２ａはｈα引信号光生器３３０により制
御される可変波長光源、ＭＫＩ〜Ｍ１＜３は絶対波長で
高精度、高安定な固定の光周波数ω０１〜ωｏ３をそれ
ぞれ出力するマーカー光源、ＨＭ３０〜）−Ｉ Ｍ ３
３は航記可変波艮九源３２２ａの出力Ｊ３よび前記マー
カー光源ＭＫＩ〜ＭＫ３の出力を合成するためのハーフ
ミラ−である。
このような構成の局部発振部３を用いれば、信８処理・
表示部７の表示において、マーカー光源の出力周波数ω
ＯＩ〜ω０３に対応する位置にマーカー信号が現れ、周
波数軸を目盛ることができる。
表示部７の表示において、マーカー光源の出力周波数ω
ＯＩ〜ω０３に対応する位置にマーカー信号が現れ、周
波数軸を目盛ることができる。
マーカー光′ｒＡＭＫ１〜ＭＫ３としては後述（第７図
）の光周波数シンセサイザ７・スィーパで用いる基準波
長光源に＋５いて、Ｒｂ、ＣｓＷの吸収線であるＤ＋、
Ｄ２線のそれぞれの超微細描込にレーリ°ダイオードを
ロックして複数の光源としたものを用いると高ＶＪ度、
高安定となる。また可変波長光源３３０としては後述（
第７図以下）の光周波数シンセサイザ・スィーパや後述
（第１０図〜第１４図）の可変波長レー１１ダイオード
等を用いることができる。
）の光周波数シンセサイザ７・スィーパで用いる基準波
長光源に＋５いて、Ｒｂ、ＣｓＷの吸収線であるＤ＋、
Ｄ２線のそれぞれの超微細描込にレーリ°ダイオードを
ロックして複数の光源としたものを用いると高ＶＪ度、
高安定となる。また可変波長光源３３０としては後述（
第７図以下）の光周波数シンセサイザ・スィーパや後述
（第１０図〜第１４図）の可変波長レー１１ダイオード
等を用いることができる。
第６図は第１図の局部発Ｊｆｉ部３において用いられる
光周波数シンセサイザ・スィーパの一構成例を示す構成
ブロック図である。３１０は波Ｉ（を安定化された基準
波長光源部、３２０はこの基準波長光源部３１０の出力
光を入力してシンセサイザ出力を発生する光周波数１）
Ｌ １部である。光周波数ＰＬＬ部３２０において、
３２１は基準波長光源部３１０の出力光を一方の入力と
する光ヘデ１コダイン検波部、３２２はこの光へゾロダ
イン゛検波部３２１の出力により出力光のＲ，振波長を
制御される可変波長光源部、３２３はこの可変波長光源
部３２２の出力光の周波数をシフト−する光周波敗シフ
タ部、３２４はこの）ヒ周波数シフタ部３２３の出力光
の周波数を逓倍するとともにその出力光を前記光ヘデロ
グイン検波部３２１の他１ｊの人力とｚｊる光周波数逓
倍部部である。
光周波数シンセサイザ・スィーパの一構成例を示す構成
ブロック図である。３１０は波Ｉ（を安定化された基準
波長光源部、３２０はこの基準波長光源部３１０の出力
光を入力してシンセサイザ出力を発生する光周波数１）
Ｌ １部である。光周波数ＰＬＬ部３２０において、
３２１は基準波長光源部３１０の出力光を一方の入力と
する光ヘデ１コダイン検波部、３２２はこの光へゾロダ
イン゛検波部３２１の出力により出力光のＲ，振波長を
制御される可変波長光源部、３２３はこの可変波長光源
部３２２の出力光の周波数をシフト−する光周波敗シフ
タ部、３２４はこの）ヒ周波数シフタ部３２３の出力光
の周波数を逓倍するとともにその出力光を前記光ヘデロ
グイン検波部３２１の他１ｊの人力とｚｊる光周波数逓
倍部部である。
このような構成の′ＪＡ置の動作を次に説明する。
基ｑｔ波長光Ｊ９部３１０の出力光が光周波数Ｐ ｌ−
１，一部３２０に入力すると、光周波数Ｐ Ｌ １部３
２０は基準波！（光源部３１０の発振波長に対応する波
長にての〉ヒ出力の波長を固定くロック）する、、寸＜
Ｋわら九へ−７０ゲイン検波部３２１は基準波長光源部
３１０／ｌＩＩらの出力光と光周波数逓倍部３２４の出
力光の周波数を比較して、その差が小さく ＜ｒるよう
に５１変波艮光源部３２２を制ｆｉｔする。フィードバ
ック回路における光周波数シフタ部３２３は可変波長）
を源部３２２の出力光にオフセラｌ−周波数を加え、光
周波数逓倍部３２／Ｉは可変波長光源部３２２の出ツノ
光周波数とＩ４ ｉ％波良尤源部３１０の出力光周波数
の比を定める。
１，一部３２０に入力すると、光周波数Ｐ Ｌ １部３
２０は基準波！（光源部３１０の発振波長に対応する波
長にての〉ヒ出力の波長を固定くロック）する、、寸＜
Ｋわら九へ−７０ゲイン検波部３２１は基準波長光源部
３１０／ｌＩＩらの出力光と光周波数逓倍部３２４の出
力光の周波数を比較して、その差が小さく ＜ｒるよう
に５１変波艮光源部３２２を制ｆｉｔする。フィードバ
ック回路における光周波数シフタ部３２３は可変波長）
を源部３２２の出力光にオフセラｌ−周波数を加え、光
周波数逓倍部３２／Ｉは可変波長光源部３２２の出ツノ
光周波数とＩ４ ｉ％波良尤源部３１０の出力光周波数
の比を定める。
第７図は第６図の構成をさらに具体化したものを承す（
ｊ４成ブロック図である。、基準波長光源部３１０にお
いて、［−Ｄｌはレーザダイオード、ＣＬはＲｂガスま
たはＣｓガスが封入され前記レーザダイオードＬＤ１の
出力光を入射する吸収セル、１９Ｍ１はこの吸収セルＣ
Ｌの出力光が入射するハーフミラ−１］）Ｄｌはこのハ
ーフミラ−１４Ｍ１の反射光を入力するフォトダイオー
ド、Ａ１はこのフォトダイオードＰ１）１の電気出力を
入力しこれに対応する出力で１）す記レープダイオード
１−Ｄ１の電流をルリ卯りる制仰回路、Ｉ８１は前記ハ
ーフミラ−１−ＩＭｌの透過光が通過する戻り光防止用
のアイソレータ、ＯＡＩはこのアイソレータＪＳＩを通
過した光が人力する光増幅素子である。光周波数Ｐ Ｌ
１部３２０において、ｌ−Ｉ Ｍ ２は前記基準波長
光源部３１０の出力光を入射するハーフミラ−１ＰＤ２
は光ヘテロダイン検波部３２１を構成し前記ハーフミラ
−１１Ｍ２の透過光を入力するＰＩＮフΔトダイオード
やアバランシェダイオードなどｈ＋うなるフォトダイオ
ード、ＥＣは水晶などから基準周波数を入力して所定の
周波数の電気信号を発生する発振器、ＭＸｌはこの発振
器ＥＣの゛電気出力と１１η記光ヘテロダイン検波部１
〕Ｄ２の電気出力が接続するミキナ（混合）回路である
。このミキサ（ｉ昆合）回路ＭＸ１の出力が接続する可
変波長光源部３２２において、ＦＣは前記ミキサ回路Ｍ
Ｘ１の出力が接続する光周波数変調回路、ＶＬ１〜Ｖ
Ｌ、 ３はこの光周波数変調回路ＦＣの出力を入力する
可変波長レーザダイオード、１８２はＹＩＧ（イツトリ
ウム・アイアン・ガーネット）で構成され前記可変波長
レーザダイオードＬ１〜Ｖ［−３の出力光が通過するア
イソレータ、Ｏ８１は？（数（第７図で１よ３つ）のア
イソレータＩ８２を通過した光が入用ηる光スィッチで
ある。１−１Ｍ３はこの光スィッチＯＳ１の出力光が入
射するハーフミラ−１ＯＡ２はこのハーフミラ−］」Ｍ
３の反射光を入力する光増幅素子、ＵＭｌＧよ光周波数
シフタ部３２３を構成し前記光増幅素子Ｏ△２の出力光
を入力する超音波変調器、ＮＬは光周波数逓倍部３２
／１． ＊−溝成し前記超音波変調器Ｕ Ｍ １の出力
光を入力する非線形材料を用いた光導波路、０△３はこ
の光導波ｆｆ１ＮＬの出力光を増幅してハーフミラ−１
−Ｉ Ｍ ２に出力する光増幅素子である。
ｊ４成ブロック図である。、基準波長光源部３１０にお
いて、［−Ｄｌはレーザダイオード、ＣＬはＲｂガスま
たはＣｓガスが封入され前記レーザダイオードＬＤ１の
出力光を入射する吸収セル、１９Ｍ１はこの吸収セルＣ
Ｌの出力光が入射するハーフミラ−１］）Ｄｌはこのハ
ーフミラ−１４Ｍ１の反射光を入力するフォトダイオー
ド、Ａ１はこのフォトダイオードＰ１）１の電気出力を
入力しこれに対応する出力で１）す記レープダイオード
１−Ｄ１の電流をルリ卯りる制仰回路、Ｉ８１は前記ハ
ーフミラ−１−ＩＭｌの透過光が通過する戻り光防止用
のアイソレータ、ＯＡＩはこのアイソレータＪＳＩを通
過した光が人力する光増幅素子である。光周波数Ｐ Ｌ
１部３２０において、ｌ−Ｉ Ｍ ２は前記基準波長
光源部３１０の出力光を入射するハーフミラ−１ＰＤ２
は光ヘテロダイン検波部３２１を構成し前記ハーフミラ
−１１Ｍ２の透過光を入力するＰＩＮフΔトダイオード
やアバランシェダイオードなどｈ＋うなるフォトダイオ
ード、ＥＣは水晶などから基準周波数を入力して所定の
周波数の電気信号を発生する発振器、ＭＸｌはこの発振
器ＥＣの゛電気出力と１１η記光ヘテロダイン検波部１
〕Ｄ２の電気出力が接続するミキナ（混合）回路である
。このミキサ（ｉ昆合）回路ＭＸ１の出力が接続する可
変波長光源部３２２において、ＦＣは前記ミキサ回路Ｍ
Ｘ１の出力が接続する光周波数変調回路、ＶＬ１〜Ｖ
Ｌ、 ３はこの光周波数変調回路ＦＣの出力を入力する
可変波長レーザダイオード、１８２はＹＩＧ（イツトリ
ウム・アイアン・ガーネット）で構成され前記可変波長
レーザダイオードＬ１〜Ｖ［−３の出力光が通過するア
イソレータ、Ｏ８１は？（数（第７図で１よ３つ）のア
イソレータＩ８２を通過した光が入用ηる光スィッチで
ある。１−１Ｍ３はこの光スィッチＯＳ１の出力光が入
射するハーフミラ−１ＯＡ２はこのハーフミラ−］」Ｍ
３の反射光を入力する光増幅素子、ＵＭｌＧよ光周波数
シフタ部３２３を構成し前記光増幅素子Ｏ△２の出力光
を入力する超音波変調器、ＮＬは光周波数逓倍部３２
／１． ＊−溝成し前記超音波変調器Ｕ Ｍ １の出力
光を入力する非線形材料を用いた光導波路、０△３はこ
の光導波ｆｆ１ＮＬの出力光を増幅してハーフミラ−１
−Ｉ Ｍ ２に出力する光増幅素子である。
このような構成の装置の動作を次に詳しく説明する。
基準波長光源部３１０は以下に述べるように、Ｒｂ （
またはＣｓ）原子の吸収線にレーザダイオードの発振波
長を＄り罪して絶対波長で高精度、高安定化（１０−１
２以上〉するものである。レーデダイオードＬＤ１の出
力光は、吸収セルｃ ｌ−を通過する際にＬＤｌの出力
〉箔の波長がＲＬ＋ガス（またはＣｇガス）の吸収線と
一致すると吸収され、第８図＜Ａ）の特性曲線図に示す
ような吸収特性が現れる。第９図はＲｂガスのエネルギ
ー準ｆａｘを示す説明図で、Ｒｈ＋の吸収線はＤ２線が
７８０ｎｍ、［）、線が７９５ｎｍであり、２逓佑げる
とそれぞれ１５６０ｎｍ、１５９０ｎｍとなり、光ファ
イバ通（ｉ波長である１５００ｎｍ帯と一致するので都
合がよい。これはまた光応用計測の分野にも使いやすい
波長域である。吸収ヒルＣＬの出力光の内ハーフミラ−
ＨＭ１で反射された部分は光検出器Ｐ０１で検出され、
光検出：ａｒ’ｏ ｉの出力に対応して制御回路△１で
レーザダイオード１．．． Ｄｌの電流を制御すること
により、吸収中心にＬ Ｄｌの出力波長をロックする。
またはＣｓ）原子の吸収線にレーザダイオードの発振波
長を＄り罪して絶対波長で高精度、高安定化（１０−１
２以上〉するものである。レーデダイオードＬＤ１の出
力光は、吸収セルｃ ｌ−を通過する際にＬＤｌの出力
〉箔の波長がＲＬ＋ガス（またはＣｇガス）の吸収線と
一致すると吸収され、第８図＜Ａ）の特性曲線図に示す
ような吸収特性が現れる。第９図はＲｂガスのエネルギ
ー準ｆａｘを示す説明図で、Ｒｈ＋の吸収線はＤ２線が
７８０ｎｍ、［）、線が７９５ｎｍであり、２逓佑げる
とそれぞれ１５６０ｎｍ、１５９０ｎｍとなり、光ファ
イバ通（ｉ波長である１５００ｎｍ帯と一致するので都
合がよい。これはまた光応用計測の分野にも使いやすい
波長域である。吸収ヒルＣＬの出力光の内ハーフミラ−
ＨＭ１で反射された部分は光検出器Ｐ０１で検出され、
光検出：ａｒ’ｏ ｉの出力に対応して制御回路△１で
レーザダイオード１．．． Ｄｌの電流を制御すること
により、吸収中心にＬ Ｄｌの出力波長をロックする。
例えば、第８図（△）のａ点にロックしたい場合、制御
回路△１でロックインアンプなどを用いて第８図（△）
の微分波形である第８図（Ｂ）の特性曲線のｂ貞（微分
波形値がＯと４Ｔる点）に固定する。この方法は線形吸
収法とよばれ、第８図（Ａ）のにうに吸収スペクトルが
太くなるが、飽和吸収法（堀、閂［Ｉ］ 、北野、藪崎
、小川：飽和吸収分光を用いた半導体レーク“の周波数
安定化、信学技報 ＯＱ ［８２−１１６）によりドツ
プラシフトで隠れている超微細＠造の吸収線を検出して
、これにレーザダイオードＬＤ１の発振波長をＬ１ツク
ずればさらに高安定となる。なおレーザダイオードＬＤ
１は恒温槽で温度安定化されている。ハーフミラ−ＨＭ
１を透過した光はアイソレータＩＳ１に入ＤＡ！ｌる
。アイソレータ１８１は、外部からの反射による戻り光
がレーザダイオードＬＤＩに入ってノイズどなることを
防Ｉ卜する。アイソレータ［８１の出力光は必四に応じ
て光増幅素子ＯＡ１で増幅される。
回路△１でロックインアンプなどを用いて第８図（△）
の微分波形である第８図（Ｂ）の特性曲線のｂ貞（微分
波形値がＯと４Ｔる点）に固定する。この方法は線形吸
収法とよばれ、第８図（Ａ）のにうに吸収スペクトルが
太くなるが、飽和吸収法（堀、閂［Ｉ］ 、北野、藪崎
、小川：飽和吸収分光を用いた半導体レーク“の周波数
安定化、信学技報 ＯＱ ［８２−１１６）によりドツ
プラシフトで隠れている超微細＠造の吸収線を検出して
、これにレーザダイオードＬＤ１の発振波長をＬ１ツク
ずればさらに高安定となる。なおレーザダイオードＬＤ
１は恒温槽で温度安定化されている。ハーフミラ−ＨＭ
１を透過した光はアイソレータＩＳ１に入ＤＡ！ｌる
。アイソレータ１８１は、外部からの反射による戻り光
がレーザダイオードＬＤＩに入ってノイズどなることを
防Ｉ卜する。アイソレータ［８１の出力光は必四に応じ
て光増幅素子ＯＡ１で増幅される。
光周波数１’） Ｌ １．、部３２０は以下に述べるよ
うに、ｉｉ１変波良光源ｆｆ１３２２の発振波長を、Ｍ
Ｑ波波長光郡部１発振波長に対し所定の比Ｊｊよび所定
のオフセットを持ってロックする機能を何する。基準波
長光源部３１０の出力光ｌよハーフミラ−ｔｌ Ｍ ２
を透過して光ヘテロゲイン検波部３２１のフィトダイオ
ードＰ］〕２に大割する。光周波数逓（８部３２４ｈ日
らのフィードバック光ら光増幅素子０Δ３を介してハー
フミラ−１−Ｉ Ｍ ２で反０４ Ｌ、た後）４トダイ
オードＰＤ２に入射する。基準波長光源部３１０の出力
およびフィードバック光の光周波数をそれぞれωＳ、ω
１とすると、光ヘテロゲイン険波部３２１の出力電気信
号の周波数ω２はω２−１ωＳ−ω＋ｌとなる。′Ｒ，
振器ＥＣの出力周波数をω３とすると、ミキサ回路（ｉ
（１相検波回路）ＭＸｌの出力ω４は、光ヘテロゲイン
検波部３２１の出ツノ周波数ω２にオフレット周波数を
加えられてω４−ω２−ω３となる。ミキサ回路ＭＸＩ
の出力電気信号ω４は可変波長光源部３２２の光周波数
変調回路ＦＣに入力し、光周波数変調回路ＦＣはω４−
０となるように可変波長レーザダイオードｖ［−１〜Ｖ
Ｌ３の光周波数を１ｉｌＩ御する。
うに、ｉｉ１変波良光源ｆｆ１３２２の発振波長を、Ｍ
Ｑ波波長光郡部１発振波長に対し所定の比Ｊｊよび所定
のオフセットを持ってロックする機能を何する。基準波
長光源部３１０の出力光ｌよハーフミラ−ｔｌ Ｍ ２
を透過して光ヘテロゲイン検波部３２１のフィトダイオ
ードＰ］〕２に大割する。光周波数逓（８部３２４ｈ日
らのフィードバック光ら光増幅素子０Δ３を介してハー
フミラ−１−Ｉ Ｍ ２で反０４ Ｌ、た後）４トダイ
オードＰＤ２に入射する。基準波長光源部３１０の出力
およびフィードバック光の光周波数をそれぞれωＳ、ω
１とすると、光ヘテロゲイン険波部３２１の出力電気信
号の周波数ω２はω２−１ωＳ−ω＋ｌとなる。′Ｒ，
振器ＥＣの出力周波数をω３とすると、ミキサ回路（ｉ
（１相検波回路）ＭＸｌの出力ω４は、光ヘテロゲイン
検波部３２１の出ツノ周波数ω２にオフレット周波数を
加えられてω４−ω２−ω３となる。ミキサ回路ＭＸＩ
の出力電気信号ω４は可変波長光源部３２２の光周波数
変調回路ＦＣに入力し、光周波数変調回路ＦＣはω４−
０となるように可変波長レーザダイオードｖ［−１〜Ｖ
Ｌ３の光周波数を１ｉｌＩ御する。
ここで可変波長レーザダイオード■１−１〜ＶＬ３とし
ては、レーザダイオードチップ内に作り込んだ回折格子
からの反射を利用して共振器が構成され回折格子のビッ
ヂｒ発振周波数が決まるため比較的波長が安定なりＦＢ
（Ｄ ｉ ｓｔｒ ｉ ｂｕ ｔｅｄ Ｆｅｅｄｂ
ａｃｋ）Ｌ／−ザやＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザの一種で
ΔＤＦｒ３（△ｃ ｏ ｕ ｓ ｔｉｃ ＤＦＢ）レ
ーザ（Ｙａｍａｎｉｓｈｉ ｌｙｌ。
ては、レーザダイオードチップ内に作り込んだ回折格子
からの反射を利用して共振器が構成され回折格子のビッ
ヂｒ発振周波数が決まるため比較的波長が安定なりＦＢ
（Ｄ ｉ ｓｔｒ ｉ ｂｕ ｔｅｄ Ｆｅｅｄｂ
ａｃｋ）Ｌ／−ザやＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザの一種で
ΔＤＦｒ３（△ｃ ｏ ｕ ｓ ｔｉｃ ＤＦＢ）レ
ーザ（Ｙａｍａｎｉｓｈｉ ｌｙｌ。
ｅｔ、ａｌ、：ＧａＡ！； △ｃｏｕｓｔｔｃ Ｄｉ
ｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ １−ａｓ
ｅｒｓ、Ｊｐｎ、Ｊ、ＡＩ）ｐｌ、Ｐｈｙｓ、。
ｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ １−ａｓ
ｅｒｓ、Ｊｐｎ、Ｊ、ＡＩ）ｐｌ、Ｐｈｙｓ、。
３ｕｐｐ１．１ｓ−１，ｐ、３５５．１９７９）と呼ば
れるものを用いている。Ａ Ｄ Ｆ ［’３レーナはＤ
ＢＲレーザ内の回折格子と直交して表面弾性波（Ｓ Ａ
Ｗ ）を発生させ、チップ内に作りこんだ回折格子と
ＳΔＷとでブラッグ回折による光のリング共振器を形成
する。、ＳΔＷの波長をｈｉ引すると、リング共振器の
共振波長が変化し、発振波長を器用することができる。
れるものを用いている。Ａ Ｄ Ｆ ［’３レーナはＤ
ＢＲレーザ内の回折格子と直交して表面弾性波（Ｓ Ａ
Ｗ ）を発生させ、チップ内に作りこんだ回折格子と
ＳΔＷとでブラッグ回折による光のリング共振器を形成
する。、ＳΔＷの波長をｈｉ引すると、リング共振器の
共振波長が変化し、発振波長を器用することができる。
本構成例では光１辰波長を１５６０ ｎ ｍ帯としてい
る。共振器長の長いＤＦＢ。
る。共振器長の長いＤＦＢ。
ＤＢＲやＡＤＦＢレーサ゛は発振スペクトルが狭く、ス
ペクトル純度が良いという利点もある。
ペクトル純度が良いという利点もある。
１つのＡ Ｄ ｌ二Ｂレーデの可変波長範囲で不寸分の
場合は第７図のように少数のＡ Ｄ Ｆ Ｂレーザ“（
Ｖ Ｌ １〜Ｖ ｌ−３＞を用い、光スィッチや光合波
器で切換えることができる。すなわら可変波長レーザダ
イオードＶＬ１〜ＶＬ３の出力光はそれぞれ戻り光防止
用のアイソレータＩＳ２を介して光スィッチＯ８１に入
力し所定の可変波長範囲のものが選択される。光スイッ
チＯ８１の出力光の一部はハーフミラ−］］Ｍ３で反射
され、光増幅素子ＯΔ２に入力する。
場合は第７図のように少数のＡ Ｄ Ｆ Ｂレーザ“（
Ｖ Ｌ １〜Ｖ ｌ−３＞を用い、光スィッチや光合波
器で切換えることができる。すなわら可変波長レーザダ
イオードＶＬ１〜ＶＬ３の出力光はそれぞれ戻り光防止
用のアイソレータＩＳ２を介して光スィッチＯ８１に入
力し所定の可変波長範囲のものが選択される。光スイッ
チＯ８１の出力光の一部はハーフミラ−］］Ｍ３で反射
され、光増幅素子ＯΔ２に入力する。
光増幅素子ＯＡ２の出力光は光周波数シック部３２３に
入力し、超音波変調器ｔＪ ＩＶＩ １に入射して３ｒ
ａｇｇのＳ次回折光を出力する。水晶発振器などの基準
周波数源から供給される超音波の周波数をωりとすると
、回折光の光周波数はＳωうだ゛リシフトする。
入力し、超音波変調器ｔＪ ＩＶＩ １に入射して３ｒ
ａｇｇのＳ次回折光を出力する。水晶発振器などの基準
周波数源から供給される超音波の周波数をωりとすると
、回折光の光周波数はＳωうだ゛リシフトする。
光周波数シック部３２３の出力光は光周波歓迎１８８’
Ｉ ３２４に入射し非線形材料を用いた）ヒ導波路ＮＬ
で入力元の２次高調波を出力する。すなわち１５６０ｎ
ｍのｒｒｆ変波尺レーしダイオード出力を光増幅器を介
して入力し、２次高調波の７と３０「１ｍを出力してい
る。導波路として、ＺｕＳの非線形ｉｉ？ ｌＩ’Ａ
Ｊ３Ｊ、ヒＴｔ ０２ ノＩＪＩＬｉｒ）膜ヲ用（、Ｎ
タ空’Ａ −王ｒ ０２−ＺＴＩ Ｓ−ガラスの４
Ｆｒ？ｊスラブ尤導波音導波路て、非線形効果を効率良
く起こしている。
Ｉ ３２４に入射し非線形材料を用いた）ヒ導波路ＮＬ
で入力元の２次高調波を出力する。すなわち１５６０ｎ
ｍのｒｒｆ変波尺レーしダイオード出力を光増幅器を介
して入力し、２次高調波の７と３０「１ｍを出力してい
る。導波路として、ＺｕＳの非線形ｉｉ？ ｌＩ’Ａ
Ｊ３Ｊ、ヒＴｔ ０２ ノＩＪＩＬｉｒ）膜ヲ用（、Ｎ
タ空’Ａ −王ｒ ０２−ＺＴＩ Ｓ−ガラスの４
Ｆｒ？ｊスラブ尤導波音導波路て、非線形効果を効率良
く起こしている。
なおこの実施例では２次高調波を利用しているが、任意
のｎ次高調波を用いることができる。
のｎ次高調波を用いることができる。
光周波数逓倍部３２４の出力光は光増幅索子０△３で増
幅された後、前述のようにフィードバック光としてハー
フミラ−８Ｍ２で基準波長光源部３１０からの出力光と
合流する。
幅された後、前述のようにフィードバック光としてハー
フミラ−８Ｍ２で基準波長光源部３１０からの出力光と
合流する。
以トの動作にＪ：す、光周波数Ｐ Ｌ ｌ一部３２０の
光出力の光周波数ω。は ω０−＝ （ωＳ ±ωコ ）／ｎ＋ｓωうとなる（た
だし符号は同順でない）。たｔごし本実施例ひは光周波
歓迎１．ｆｒ、数ｎ ＝＝ ２である。寸なわらω０が
絶対波長で高精度かつ高安定な光周波数ωωＳに所定の
比ｎを介して■コックし、さらに任意の周波数ω３、／
ｎまたはω、だりＡフヒツ１−を持った光周波数となる
。ω３またはωりをＷｎ引丈れば、高精１αの光周波数
１吊引が実現でさる。ここでω３．ω５は電気１８号で
あるので、高ｔｉ′ｉ度、高安定性が容易にＩｒＰられ
る。
光出力の光周波数ω。は ω０−＝ （ωＳ ±ωコ ）／ｎ＋ｓωうとなる（た
だし符号は同順でない）。たｔごし本実施例ひは光周波
歓迎１．ｆｒ、数ｎ ＝＝ ２である。寸なわらω０が
絶対波長で高精度かつ高安定な光周波数ωωＳに所定の
比ｎを介して■コックし、さらに任意の周波数ω３、／
ｎまたはω、だりＡフヒツ１−を持った光周波数となる
。ω３またはωりをＷｎ引丈れば、高精１αの光周波数
１吊引が実現でさる。ここでω３．ω５は電気１８号で
あるので、高ｔｉ′ｉ度、高安定性が容易にＩｒＰられ
る。
上記の実ＩＮ例にＪ３いて、光増幅索子○△１〜○Δ３
としては第１図の光増幅部２で用いＪうれる光増幅器と
同様のもの（Ｇａ Ａ ｌ△Ｓレーザ（７８０ｎｍ帯）
やＩｎＧａＡｓＰレーザ（１５００ｎｍ帯）などで構成
）を使用する。
としては第１図の光増幅部２で用いＪうれる光増幅器と
同様のもの（Ｇａ Ａ ｌ△Ｓレーザ（７８０ｎｍ帯）
やＩｎＧａＡｓＰレーザ（１５００ｎｍ帯）などで構成
）を使用する。
なお上記の実施例において、光周波数シフタ部３２３と
光周波数逓倍部３２７′Ｉの位置を入れ番えて、光周波
数ＰＬＬ部３２０の光出力の周波数ω０を ωｏ＝（ωＳ±ω３±Ｓω５）／ｎ としてもよい。
光周波数逓倍部３２７′Ｉの位置を入れ番えて、光周波
数ＰＬＬ部３２０の光出力の周波数ω０を ωｏ＝（ωＳ±ω３±Ｓω５）／ｎ としてもよい。
また光周波＠ Ｐ Ｌ Ｉ一部３２０において、ミキサ
回路Ｍ Ｘ １ ｊ３よび光周波数シフタ部３２３はい
ずれもオフセット周波数を加えるためのものであり、い
ずれか−ｈを省略することもできる。
回路Ｍ Ｘ １ ｊ３よび光周波数シフタ部３２３はい
ずれもオフセット周波数を加えるためのものであり、い
ずれか−ｈを省略することもできる。
また光周波数ＰＬＬ部３２０において、逓１＆数ｎを１
とすれば光周波数ＰＬＬ部３２４を省略することができ
る。
とすれば光周波数ＰＬＬ部３２４を省略することができ
る。
また第７図装置にＪりいてω３の代りにω３′−ω、十
〇（Ωはロックインアンプを用いた場合のＦ：Ｍ変８ｖ
１周波数）の周波数信号をミキサ回路ＭＸ１に入力すれ
ば、光周波＠ Ｐ Ｌ １部３２０の光出力から不要な
ＦＭ変調成分を除去することができる。
〇（Ωはロックインアンプを用いた場合のＦ：Ｍ変８ｖ
１周波数）の周波数信号をミキサ回路ＭＸ１に入力すれ
ば、光周波＠ Ｐ Ｌ １部３２０の光出力から不要な
ＦＭ変調成分を除去することができる。
また上記の実施例では基準波長光源部３１０にＪ了いて
ＲｂまたはＣｓの吸収線を利用しているが、これらに限
らず、絶対波長で高精麿、高安定線な任意の吸収線例え
ばＮ Ｈ３や１」２ｏの吸収線（１５００ｎ ｍ ｌ）
）を用いることもできる。このｊ８合には光周波数逓
倍部３２４は不要となる。公知のファブリベロー共振器
を波長検出器として用いて波長安定化することもできる
が、上記のような量子標準的な吸収線を用いた方が特性
が浸れている。
ＲｂまたはＣｓの吸収線を利用しているが、これらに限
らず、絶対波長で高精麿、高安定線な任意の吸収線例え
ばＮ Ｈ３や１」２ｏの吸収線（１５００ｎ ｍ ｌ）
）を用いることもできる。このｊ８合には光周波数逓
倍部３２４は不要となる。公知のファブリベロー共振器
を波長検出器として用いて波長安定化することもできる
が、上記のような量子標準的な吸収線を用いた方が特性
が浸れている。
また可変波長レーク”ダイオードＶＬＩ〜ＶＬ３として
は上記の実施例のようなΔＤＦＢなどに限られず、レー
ジ“ダイオードチップ外部に回折格子を用いた外部共１
！器を付加し、回折格子を６回転させ、その波長選択性
を利用して可変波長としたもので６よい。外部共振器形
レーザダイオードは狭スペクトルという優れた特長を持
つ。
は上記の実施例のようなΔＤＦＢなどに限られず、レー
ジ“ダイオードチップ外部に回折格子を用いた外部共１
！器を付加し、回折格子を６回転させ、その波長選択性
を利用して可変波長としたもので６よい。外部共振器形
レーザダイオードは狭スペクトルという優れた特長を持
つ。
また可変波長レーザグイオードＶ］−１〜ＶＬ３として
、第１０図のように共振器内に波長選（Ｒ性の素子を挿
入したものを用いてもよい。図にＪ３いてＬＤ２は半導
体レーザ、５１ ＊ ５２はこの半導体レー１！ＬＤ２
の両端に設けられた無反射コート部、Ｌ Ｓ １はこの
無反射コート部５１から出射される光を平行光とするレ
ンズ、ＭｌはこのレンズＬＳＩを通過した光が反則され
るミラー、Ｌ Ｓ ２は無反射コート部５２から出射さ
れる光を平行光とするレンズ、ＬＪ Ｍ ２はこのレン
ズＬ Ｓ ２を通過する光が入射する第１の超音波変調
器、Ｕ Ｍ ３はこの超音波変調器ＵＭ２から出射する
光が入射する第２の焔？４波変調器、Ｍ２はこの超音波
変調器ＵＭ３から出射した光を反射するミラー、ＤＲｌ
は前記超音波変調器ＵＭ２．ＵＭ３を周波数Ｆで励１辰
するＲ振器である。第１１図は第１０図装置にＪ月ノる
超音波変調″ａＵＭ２．ＵＭ３による波長運ＩＲ、ｒ３
よび周波数１．ｉ％引ａｒ作の様子を示すための肋（′
ｒ説明図である。半導体レーザＬＤ２の無灰ｆＪＪコー
ト部５１））＼ら出）１した光はレンズ１−８１で平行
光どされ、ミラーＭ１ぐ反射される。ミラーＭ１／Ｆ
Ｉらの反り４先は光路を元に戻って再び半導体レーザＬ
Ｄ２に入射丈る。無反射コート部５２から出射した周波
数ｆ’ｏ＋の先はレンズ１−８２で平行光とさｔｌ、第
１の超音波変調器ＵＭ２に入Ｏｉｊする。
、第１０図のように共振器内に波長選（Ｒ性の素子を挿
入したものを用いてもよい。図にＪ３いてＬＤ２は半導
体レーザ、５１ ＊ ５２はこの半導体レー１！ＬＤ２
の両端に設けられた無反射コート部、Ｌ Ｓ １はこの
無反射コート部５１から出射される光を平行光とするレ
ンズ、ＭｌはこのレンズＬＳＩを通過した光が反則され
るミラー、Ｌ Ｓ ２は無反射コート部５２から出射さ
れる光を平行光とするレンズ、ＬＪ Ｍ ２はこのレン
ズＬ Ｓ ２を通過する光が入射する第１の超音波変調
器、Ｕ Ｍ ３はこの超音波変調器ＵＭ２から出射する
光が入射する第２の焔？４波変調器、Ｍ２はこの超音波
変調器ＵＭ３から出射した光を反射するミラー、ＤＲｌ
は前記超音波変調器ＵＭ２．ＵＭ３を周波数Ｆで励１辰
するＲ振器である。第１１図は第１０図装置にＪ月ノる
超音波変調″ａＵＭ２．ＵＭ３による波長運ＩＲ、ｒ３
よび周波数１．ｉ％引ａｒ作の様子を示すための肋（′
ｒ説明図である。半導体レーザＬＤ２の無灰ｆＪＪコー
ト部５１））＼ら出）１した光はレンズ１−８１で平行
光どされ、ミラーＭ１ぐ反射される。ミラーＭ１／Ｆ
Ｉらの反り４先は光路を元に戻って再び半導体レーザＬ
Ｄ２に入射丈る。無反射コート部５２から出射した周波
数ｆ’ｏ＋の先はレンズ１−８２で平行光とさｔｌ、第
１の超音波変調器ＵＭ２に入Ｏｉｊする。
この際回折条件から、超音波６１により生じる回折格子
６３への入射角０，１９回１ｈ後の出射角００１、光の
波長λ０および超音波の波長△つの間には次式のよう＜
’Ｃ関係がある。
６３への入射角０，１９回１ｈ後の出射角００１、光の
波長λ０および超音波の波長△つの間には次式のよう＜
’Ｃ関係がある。
ｓｉｎ Ｏ、、＋ｓｉｎ Ｏ、）、 ＝ λ
０ ／ △ ０・・・（１〉 づなわら特定の入射角θ１１および出射角θｏ１を満足
りるような＃：路を通る光の波長λ。は超音波の波長Δ
０が変われば変化する。出射光は超音波によるドツプラ
シフトを受け、この場合は＋１次回１７１光（超音波の
方向と回折される方向が同じ〉であるので、そのＩ？１
波敗はｆｏ＋＋Ｆとなる。超音波変調器ＵＭ２からの出
射光は超音波変調器ＵＭ３で再び回折する。前記同様、
超音波６２によりイ１じる回折格子６４への入射角θ、
２２回）Ｉｉｉ多の出射角θ０２．光の波長λ０および
超音波の波長△０の間には次式のような関係がある。
０ ／ △ ０・・・（１〉 づなわら特定の入射角θ１１および出射角θｏ１を満足
りるような＃：路を通る光の波長λ。は超音波の波長Δ
０が変われば変化する。出射光は超音波によるドツプラ
シフトを受け、この場合は＋１次回１７１光（超音波の
方向と回折される方向が同じ〉であるので、そのＩ？１
波敗はｆｏ＋＋Ｆとなる。超音波変調器ＵＭ２からの出
射光は超音波変調器ＵＭ３で再び回折する。前記同様、
超音波６２によりイ１じる回折格子６４への入射角θ、
２２回）Ｉｉｉ多の出射角θ０２．光の波長λ０および
超音波の波長△０の間には次式のような関係がある。
ｓｉｎθｔ２＋５ｉｎＯｏ２＝λ０／△０・・・ く
２ ） ただしく２）式において超音波変調器ＬＪＭ２のドツプ
ラシフトによるλ０の変化は小さいので無視している。
２ ） ただしく２）式において超音波変調器ＬＪＭ２のドツプ
ラシフトによるλ０の変化は小さいので無視している。
ここでは超音波の進行波６２と回折光の関係が超音波変
調器ＵＭ２における場合と逆で、＝１次回折光となるの
で、ドツプラシフｌ−吊は−「どなり、超音波変調器Ｕ
Ｍ３の出射光の周波数はｆ ６ Ｈ＋ Ｆ Ｆ ＝
ｆ ｏ ＋ となる。超音波変調器Ｕ Ｍ ３の出射光
はミラーＭ２で反射した後先の光路を逆行して、再び半
導体レーザＬＤ２に入射する。逆行する際に、ドツプラ
シフトでＵＭ３の出射光の周波数はｆｏ＋ Ｆとなり
、ＵＭ２の出射光の周波数はｆｏ ＋ Ｆ＋Ｆ−ｆｏ
＋と元の周波数ｆｏＩ となって半導体レー）Ｊ”Ｌ
Ｄ２に戻るので、共振状態が持続する。なお回折効率を
高めるためにブラック人的条イ１を満足さ「、超音波の
波１（△。のとき入射角θ、１．出射角θＯＩ＋人用角
θ、２おＪ、ひ出射角θｏ２の間に次の関係が成立つよ
うにしている。
調器ＵＭ２における場合と逆で、＝１次回折光となるの
で、ドツプラシフｌ−吊は−「どなり、超音波変調器Ｕ
Ｍ３の出射光の周波数はｆ ６ Ｈ＋ Ｆ Ｆ ＝
ｆ ｏ ＋ となる。超音波変調器Ｕ Ｍ ３の出射光
はミラーＭ２で反射した後先の光路を逆行して、再び半
導体レーザＬＤ２に入射する。逆行する際に、ドツプラ
シフトでＵＭ３の出射光の周波数はｆｏ＋ Ｆとなり
、ＵＭ２の出射光の周波数はｆｏ ＋ Ｆ＋Ｆ−ｆｏ
＋と元の周波数ｆｏＩ となって半導体レー）Ｊ”Ｌ
Ｄ２に戻るので、共振状態が持続する。なお回折効率を
高めるためにブラック人的条イ１を満足さ「、超音波の
波１（△。のとき入射角θ、１．出射角θＯＩ＋人用角
θ、２おＪ、ひ出射角θｏ２の間に次の関係が成立つよ
うにしている。
ＯＬ＋−００１−〇Ｉ２−θｏ２
この様な構成で超音波の波長△０を変えれば、θ、１．
θｏ＋、θ、２．θｏ２をｆａｉ足して共振りる光の波
長λ０を次式のように市川できる。
θｏ＋、θ、２．θｏ２をｆａｉ足して共振りる光の波
長λ０を次式のように市川できる。
ｓ ｉ ｎθＨ，＋ｓｉｎθｏ＋ ＝（λ０＋Δλ）〆
′（八０１−Δ△） また可変波長レーザダイオードｖ１−１〜ＶＬ３として
、第１２図のように共振器内に屈折率を制御でき’＝＞
累”ｆを１φ入したものを用いてもよい。第１０図と
同一の部分には同じ２弓を付して説明を省略する。ＥＯ
ｌはＬｔＮｂＯｓにオブ耐リチウム）等からなりレンズ
Ｌ Ｓ ２の出力光を入射ける両面無反射コートの電気
光学素子、７１はこの電気光学素子ＥＯ１を制御する電
源である。半導体レーザＬＤ２を出射した光はレンズＬ
Ｓ２で平行光となった侵電気光学素了ＥＯ１を通過し、
ミラーＭ２で反射した後先の光路を逆行して、画び半導
体レーザ“［−Ｄ２に入射する。この結果ミラーＭ１と
ミラーＭ２の間で共［を１を成できる。ミラーＭ１とミ
ラーＭ２の間の電気光学系子ＥＯＩの）ヒ路に沿った良
さＱを除く距離をり、電気光・学素子ＥＯ１の屈折率を
「）、光速をｃ、ｐをＶ数どすると、発振周波数ｆ０２
は ［ｏ ２ ＝１） −Ｃ／２ （Ｌ＋ｎ （Ｖ） Ｑ
）・・・（３） となる。すなわち゛電源７１により電気光学系子Ｅｏ１
の電界強度を変えることにより屈折率ｎを変化させるこ
とができ、その結果発振周波数ｆ’０２を掩引できる。
′（八０１−Δ△） また可変波長レーザダイオードｖ１−１〜ＶＬ３として
、第１２図のように共振器内に屈折率を制御でき’＝＞
累”ｆを１φ入したものを用いてもよい。第１０図と
同一の部分には同じ２弓を付して説明を省略する。ＥＯ
ｌはＬｔＮｂＯｓにオブ耐リチウム）等からなりレンズ
Ｌ Ｓ ２の出力光を入射ける両面無反射コートの電気
光学素子、７１はこの電気光学素子ＥＯ１を制御する電
源である。半導体レーザＬＤ２を出射した光はレンズＬ
Ｓ２で平行光となった侵電気光学素了ＥＯ１を通過し、
ミラーＭ２で反射した後先の光路を逆行して、画び半導
体レーザ“［−Ｄ２に入射する。この結果ミラーＭ１と
ミラーＭ２の間で共［を１を成できる。ミラーＭ１とミ
ラーＭ２の間の電気光学系子ＥＯＩの）ヒ路に沿った良
さＱを除く距離をり、電気光・学素子ＥＯ１の屈折率を
「）、光速をｃ、ｐをＶ数どすると、発振周波数ｆ０２
は ［ｏ ２ ＝１） −Ｃ／２ （Ｌ＋ｎ （Ｖ） Ｑ
）・・・（３） となる。すなわち゛電源７１により電気光学系子Ｅｏ１
の電界強度を変えることにより屈折率ｎを変化させるこ
とができ、その結果発振周波数ｆ’０２を掩引できる。
第１３図は第１２図の可変波長レーザダイオードを２重
共撤器形としたものを示す構成ブロック図である。第１
２図と同一の部分は同じ記号を付して説明を省略する。
共撤器形としたものを示す構成ブロック図である。第１
２図と同一の部分は同じ記号を付して説明を省略する。
ＢＳＩはレンズＬＳ２からの出射光を２方向に分離する
ビームスプリッタ、［０２はこのビームスプリッタＢＳ
Ｉを透過した光を入ＯＡする電気光学素子、Ｍ２はこの
電気光学索子Ｆ０２の出射光を反ｔＸＪするミラー、Ｉ
Ｅ Ｏ３は前記ビームスブリック［３Ｓ１で反射した）
Ｙ、を入射７Ｊる′電気光学索子、Ｍ３はこの電気光学
索子Ｅ ０３の出射光を反射するミラーである。電気光
・ア・素子ｌＩＯ２，ＦＯ３の光路方向の長さをそれぞ
れＱ１＋ Ｑ２、屈折率をそれぞれｎＩ＋ ｎ２ｖミラ
−Ｍ１．Ｍ２間の光路に沿ったＱ＋を除く距離をし８、
ミラーＭ １ 、 ”Ｍ ３間の光路に沿ったＱ２を除
く距離を１−２、Ｑを整数とすると、この場合の発壁周
波数ｆＯコは ｆｏ ３ −− ｑ −Ｃ／２１ （Ｌ、、＋
＋ｎ＋ （Ｖ＋ ）１！＋ ）−＜
１−２４−ｎ２（Ｖ２ ） １１２ ） ｌ −（
４）と４Ｔる。（４〉式は（３）式よりも分母を小さく
できるので、第１２図装置の場合よりも発振周波数の可
変範囲を人さ・くできる。
ビームスプリッタ、［０２はこのビームスプリッタＢＳ
Ｉを透過した光を入ＯＡする電気光学素子、Ｍ２はこの
電気光学索子Ｆ０２の出射光を反ｔＸＪするミラー、Ｉ
Ｅ Ｏ３は前記ビームスブリック［３Ｓ１で反射した）
Ｙ、を入射７Ｊる′電気光学索子、Ｍ３はこの電気光学
索子Ｅ ０３の出射光を反射するミラーである。電気光
・ア・素子ｌＩＯ２，ＦＯ３の光路方向の長さをそれぞ
れＱ１＋ Ｑ２、屈折率をそれぞれｎＩ＋ ｎ２ｖミラ
−Ｍ１．Ｍ２間の光路に沿ったＱ＋を除く距離をし８、
ミラーＭ １ 、 ”Ｍ ３間の光路に沿ったＱ２を除
く距離を１−２、Ｑを整数とすると、この場合の発壁周
波数ｆＯコは ｆｏ ３ −− ｑ −Ｃ／２１ （Ｌ、、＋
＋ｎ＋ （Ｖ＋ ）１！＋ ）−＜
１−２４−ｎ２（Ｖ２ ） １１２ ） ｌ −（
４）と４Ｔる。（４〉式は（３）式よりも分母を小さく
できるので、第１２図装置の場合よりも発振周波数の可
変範囲を人さ・くできる。
第１４図は第１２図の可変波長レーデダイオードを１チ
ツプ上に集積形としたしのを示す構成図である。９１は
Ｇ ａ Ａ ＱΔｓ、ｒｕＧａΔ５Ｐなどから構成され
るレーザダイオード、９２はこのレーザダイオード９１
の接合部に３ＱＧＪられｔこ光増幅部、９３は同じく導
波路形外部＋１振器、９４゜９５はレーザ“ダイオード
９１の両端にもうｔノられたミラー、９６は前記光増幅
部９２に対応してレーリ゛ダイオード９１の表面に設（
プられた電（ル、９７は前記導波路形体部共振器９３に
対応してレーリ゛ダイオード９１の表面に設【プられた
電極である。
ツプ上に集積形としたしのを示す構成図である。９１は
Ｇ ａ Ａ ＱΔｓ、ｒｕＧａΔ５Ｐなどから構成され
るレーザダイオード、９２はこのレーザダイオード９１
の接合部に３ＱＧＪられｔこ光増幅部、９３は同じく導
波路形外部＋１振器、９４゜９５はレーザ“ダイオード
９１の両端にもうｔノられたミラー、９６は前記光増幅
部９２に対応してレーリ゛ダイオード９１の表面に設（
プられた電（ル、９７は前記導波路形体部共振器９３に
対応してレーリ゛ダイオード９１の表面に設【プられた
電極である。
？１ｆｔ４ｉ９６を介して接合部に電流ｆｔ、ｏを注入
して光増幅部９２においてレーデ光を発生さけ、導波路
形体部共振器９３に電極９７を介して電流１ｐを流し導
波路形体部共振器９３の屈折率を変化させて発振周波数
を節用する。光増幅部９２および導波路形体部共振器９
３の接合部に沿ったｆ・ユさをそれぞれＱ３、Ｑｄ、屈
折率をそれぞれｎ３、ｎ４、ｒ＠整数とすると、発振周
波数ｆｏｄはｆｏ ４−ｒ−Ｃ／２ （ｎ３ Ｑ３＋ｎ
４ （ＩＦ ）Ｑとなる。
して光増幅部９２においてレーデ光を発生さけ、導波路
形体部共振器９３に電極９７を介して電流１ｐを流し導
波路形体部共振器９３の屈折率を変化させて発振周波数
を節用する。光増幅部９２および導波路形体部共振器９
３の接合部に沿ったｆ・ユさをそれぞれＱ３、Ｑｄ、屈
折率をそれぞれｎ３、ｎ４、ｒ＠整数とすると、発振周
波数ｆｏｄはｆｏ ４−ｒ−Ｃ／２ （ｎ３ Ｑ３＋ｎ
４ （ＩＦ ）Ｑとなる。
また第７図装置にＪメいて、第１図の装置の場合と同様
、光ヘテロダイン検波部３２１にＷ −Ｎ ｔ（タング
ステン、ニッケル）点接触ダイオードやジョゼフソン素
子を使うこともできる。これらの素子は逓倍とミキサの
両方の機能を備えているためωＳ、ω１．ω３を同時に
入力することができ、第７図にお（プるミキサ回路ＭＸ
Ｉは不要どなる。
、光ヘテロダイン検波部３２１にＷ −Ｎ ｔ（タング
ステン、ニッケル）点接触ダイオードやジョゼフソン素
子を使うこともできる。これらの素子は逓倍とミキサの
両方の機能を備えているためωＳ、ω１．ω３を同時に
入力することができ、第７図にお（プるミキサ回路ＭＸ
Ｉは不要どなる。
この場合、これらの素子の出力すなわら）を周波数変調
回路「０の入力仁９はω４＝ωＳ−ω１±ｍω３ （ｍ
は逓倍数）となる。またω４−ω５−２ω１±ｍω３ど
することもでき、この場合には光周波数逓倍部３２４が
不要となる。
回路「０の入力仁９はω４＝ωＳ−ω１±ｍω３ （ｍ
は逓倍数）となる。またω４−ω５−２ω１±ｍω３ど
することもでき、この場合には光周波数逓倍部３２４が
不要となる。
第１５図は光ヘテ［１ダイン検波部３２１の他の構成例
をホブ構成ブロック図である。ＯＣ２は第２の波長安定
化光源を用いた光出力周波数ω（−の局部発振器、ＯＸ
２はこの局８Ｉ１発振器ＯＣ２の光出力および前記光周
波＠逓倍部３２４の光出力が前記光増幅素子Ｏ△３を介
して入力する非線形光学結晶を用いた光周波数ミキサ、
ＯＤｌはこの光周波数ミキサＯＸ２の光出力ど前記基準
波長光源部３１０力目うの出力光を入力して可変波長光
源部３２２に出力するＰ■Ｎフォトダイオードまたはア
バランシ１フオトダイオードなどからなる光検出器であ
る。このような構成によれば、光周波数ミキサＯＸ２の
光出力周波数ω６は非線形光学効果により、ω６−ω、
十ω１となる。第７図の構成では光周波数逓倍部３２４
により、（オフセット周波数は別にして）ωＳ＝ω、＝
ｎω０で決まる限られたω１しか得られないが、第１５
図の構成ではいろいろな波長の光を出力できる。例えば
ＲＩ、の吸収線を用いてωＳの波長をλｓ＝７８０ｎｍ
１Ｃｓの吸収線を用いてω、の波１（をλ１．＝８５２
ｎｍと選べば、フィードバックループのバランス時の関
係ωＳ＝ω６からωＳ、ωｉ、ωＬのそれぞれの波長λ
Ｓ、λ１．λＬの間には１／λ５ ”” １ ／’λ＋
−ト１／λ、の関係があるから、λ＋ ＝９２３０ｎｍ
となる。
をホブ構成ブロック図である。ＯＣ２は第２の波長安定
化光源を用いた光出力周波数ω（−の局部発振器、ＯＸ
２はこの局８Ｉ１発振器ＯＣ２の光出力および前記光周
波＠逓倍部３２４の光出力が前記光増幅素子Ｏ△３を介
して入力する非線形光学結晶を用いた光周波数ミキサ、
ＯＤｌはこの光周波数ミキサＯＸ２の光出力ど前記基準
波長光源部３１０力目うの出力光を入力して可変波長光
源部３２２に出力するＰ■Ｎフォトダイオードまたはア
バランシ１フオトダイオードなどからなる光検出器であ
る。このような構成によれば、光周波数ミキサＯＸ２の
光出力周波数ω６は非線形光学効果により、ω６−ω、
十ω１となる。第７図の構成では光周波数逓倍部３２４
により、（オフセット周波数は別にして）ωＳ＝ω、＝
ｎω０で決まる限られたω１しか得られないが、第１５
図の構成ではいろいろな波長の光を出力できる。例えば
ＲＩ、の吸収線を用いてωＳの波長をλｓ＝７８０ｎｍ
１Ｃｓの吸収線を用いてω、の波１（をλ１．＝８５２
ｎｍと選べば、フィードバックループのバランス時の関
係ωＳ＝ω６からωＳ、ωｉ、ωＬのそれぞれの波長λ
Ｓ、λ１．λＬの間には１／λ５ ”” １ ／’λ＋
−ト１／λ、の関係があるから、λ＋ ＝９２３０ｎｍ
となる。
以上第６図−第１５図で説明したような光周波数シンセ
サイザ・スィーパは以下に示すような利点を漏えている
。
サイザ・スィーパは以下に示すような利点を漏えている
。
（イ）その光出力が絶対波長で高精度かつ高安定にＲｂ
、Ｃｓなどの吸収線にロックすることができ、１Ｑ−１
２以上の安定度の量子栓型（従来の周波数標準はＣｓ
（９ＧＨ２）、Ｒ＋＋ ＜ ６０Ｈ７）のマイクロ
波共鳴を利用している）を１１ノることかでさる。
、Ｃｓなどの吸収線にロックすることができ、１Ｑ−１
２以上の安定度の量子栓型（従来の周波数標準はＣｓ
（９ＧＨ２）、Ｒ＋＋ ＜ ６０Ｈ７）のマイクロ
波共鳴を利用している）を１１ノることかでさる。
（ロ）可変波１（レーザダイオードどして共振器長の良
いＡＤＦＢや外部共１辰器形レーザダイオードを用いる
ため、共１辰器のＱが高く、発振スペクトル幅を５火く
することができる。
いＡＤＦＢや外部共１辰器形レーザダイオードを用いる
ため、共１辰器のＱが高く、発振スペクトル幅を５火く
することができる。
（ハ〉光周波数Ｐ Ｌ Ｌの原理を用いているため１、
り精度な光周波数スィーブができる。
り精度な光周波数スィーブができる。
（ニ）Ｒｂの吸収１！ （７８０ｎｍ、７９５ｎｍ）な
どを用いていることと２逓倍方式にＪ：す、光通信用フ
ァイバＴ：最も光伝送損失が小さい１５００ｎｍ帯の光
を高精度かつ高安定に出力できるので、実用性に優れて
いる。
どを用いていることと２逓倍方式にＪ：す、光通信用フ
ァイバＴ：最も光伝送損失が小さい１５００ｎｍ帯の光
を高精度かつ高安定に出力できるので、実用性に優れて
いる。
（ホ）第１５図に示したような構成により、いろいろな
光周波数を出力できる。
光周波数を出力できる。
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、絶対精度で高精度、
高分解能な光周波数スペクトル・アナライリ゛を実現す
ることができる。
高分解能な光周波数スペクトル・アナライリ゛を実現す
ることができる。
第１図は本メご明に係る光周波数スペクトラム・アナラ
イザの１実施例を示づ構成ブロック図、第２図は第１図
装置の動作の１態様を示すタイムチャート、第３図は同
動作説明図、第４図および第５図は第１図装置の一部の
変形例を示す構成ブ［１ツク図、第６図は第１図装置の
局部発振部３の１構成例を示す構成ブ［１ツク図、第７
図は第６図の構成を具体化した構成例を示す構成ブ［１
ツク図、第８図は第７図′ＪＡ胃の動作を説明するため
の特性曲線図、第９図は第７図装置の動作を説明するた
めの説明図、第１０図および第１２図〜第１４図は第７
図におけるｎｆ変波波長しザダイオードＶＬ１〜ＶＬ３
の他の構成例を示す構成説明図、第１図は第１０図装置
の動作を説明するための勤説明図、第１５図は第７図装
置の一部の変形例示すための構成ブロック図、第１６図
、第１７１は従来の光周波数スペクトラム・アナライザ
を４すための原理説明図である。 ３・・・局部発振部、４・・・光ヘテロダ、７ン検波部
５・・・フィルタ部、６・・・検波部、７・・・信号９
１４ Ｊｌｌｌ・承部。
イザの１実施例を示づ構成ブロック図、第２図は第１図
装置の動作の１態様を示すタイムチャート、第３図は同
動作説明図、第４図および第５図は第１図装置の一部の
変形例を示す構成ブ［１ツク図、第６図は第１図装置の
局部発振部３の１構成例を示す構成ブ［１ツク図、第７
図は第６図の構成を具体化した構成例を示す構成ブ［１
ツク図、第８図は第７図′ＪＡ胃の動作を説明するため
の特性曲線図、第９図は第７図装置の動作を説明するた
めの説明図、第１０図および第１２図〜第１４図は第７
図におけるｎｆ変波波長しザダイオードＶＬ１〜ＶＬ３
の他の構成例を示す構成説明図、第１図は第１０図装置
の動作を説明するための勤説明図、第１５図は第７図装
置の一部の変形例示すための構成ブロック図、第１６図
、第１７１は従来の光周波数スペクトラム・アナライザ
を４すための原理説明図である。 ３・・・局部発振部、４・・・光ヘテロダ、７ン検波部
５・・・フィルタ部、６・・・検波部、７・・・信号９
１４ Ｊｌｌｌ・承部。
Claims (9)
- （１）周波数掃引した光を出力する局部発振部と、この
局部発振部の出力光と入射光に関連する光の周波数の差
に対応する周波数の電気信号を出力する光ヘテロダイン
検波部と、この光ヘテロダイン検波部の電気出力を入力
するフィルタ部と、このフィルタ部の電気出力を入力す
る検波部と、この検波部の電気出力を光パワー入力とし
前記局部発振部の掃引信号に関連する電気信号を周波数
軸入力とする信号処理・表示部とを備え、前記入射光の
光周波数スペクトルを測定することを特徴とする光周波
数スペクトラム・アナライザ。 - （２）パルス光を入射光とし、前記パルス光に同期した
信号により局部発振部の出力周波数をステップ状に掃引
することにより、パルス光のスペクトルを測定する特許
請求の範囲第１項記載の光周波数スペクトラム・アナラ
イザ。 - （３）局部発振部として、基準波長光源部と、この基準
波長光源部の発振波長に対応する波長に光出力の波長を
制御する光周波数ＰＬＬ部とを備え、前記光周波数ＰＬ
Ｌ部の光出力の波長を可変とした光周波数シンセサイザ
・スイーパを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光周波数スペクトラム・アナライザ。 - （４）基準波長光源部としてＲ＿ｂ原子のＤ＿２（７８
０ｎｍ）線およびＤ＿１線（７９５ｎｍ）のいずれか１
つの吸収スペクトルにレーザダイオードの発振波長を制
御したものを用い、光周波数ＰＬＬ部が前記各発振波長
の２倍の波長帯域の光を出力する特許請求の範囲第３項
記載の光周波数シンセサイザ・スイーパ。 - （５）光周波数ＰＬＬ部が基準波長光源部の出力光を一
方の入力とする光ヘテロダイン検波部と、この光ヘテロ
ダイン検波部の電気出力に関連する出力により出力光の
発振波長が制御される可変波長光源部とを備え、この可
変波長光源部の出力光に関連する光を前記光ヘテロダイ
ン検波部の他方の入力とした特許請求の範囲第３項記載
の光周波数スペクトラム・アナライザ。 - （６）局部発振部として、掃引信号発生器と、この掃引
信号発生器により出力周波数を制御される可変波長光源
と、複数の異なる周波数の光を出力するマーカー光源と
、このマーカー光源と前記可変波長光源の出力光を合成
する手段とを備え、信号処理・表示部のスペクトル出力
の周波数軸を目盛るように構成した特許請求の範囲第１
項記載の光周波数スペクトラム・アナライザ。 - （７）マーカー光源としてＲ＿ｂ原子またはＣ＿ｓ原子
の吸収スペクトルにレーザダイオードの発振波長を制御
したものを用いた特許請求の範囲第６項記載の光周波数
スペクトラム・アナライザ。 - （８）入射光の偏光面を制御する偏光制御部と、この偏
光制御部の出力光を増幅する光増幅部とを備え、光ヘテ
ロダイン検波部が局部発振部の出力光と前記光増幅部の
出力光の周波数の差に対応する周波数の電気信号を出力
する特許請求の範囲第１項記載の光周波数スペクトラム
・アナライザ。 - （９）光増幅部が偏光制御部の出力光を入力する光増幅
器と、波長安定化光源と、この波長安定化光源の出力光
と前記光増幅器の出力光を入力する光周波数ミキサとを
備えた特許請求の範囲第８項記載の光周波数スペクトラ
ム・アナライザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60296070A JP2583410B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 光周波数スペクトラム・アナライザ |
| US06/943,670 US4856899A (en) | 1985-12-20 | 1986-12-18 | Optical frequency analyzer using a local oscillator heterodyne detection of incident light |
| GB8630375A GB2185567B (en) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | Optical frequency analyzer |
| DE3643569A DE3643569C2 (de) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | Analysator für optische Frequenzen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60296070A JP2583410B2 (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 光周波数スペクトラム・アナライザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62156529A true JPS62156529A (ja) | 1987-07-11 |
| JP2583410B2 JP2583410B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=17828718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60296070A Expired - Fee Related JP2583410B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-27 | 光周波数スペクトラム・アナライザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583410B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6475928A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-22 | Hamamatsu Photonics Kk | Optical heterodyne detector |
| JPH03115939A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Anritsu Corp | 光スペクトラム分析装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58182524A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光周波数変化検出方式 |
| JPS61241630A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-27 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 光ビ−ト周波数測定装置 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60296070A patent/JP2583410B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58182524A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光周波数変化検出方式 |
| JPS61241630A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-27 | Japan Aviation Electronics Ind Ltd | 光ビ−ト周波数測定装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6475928A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-22 | Hamamatsu Photonics Kk | Optical heterodyne detector |
| JPH03115939A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Anritsu Corp | 光スペクトラム分析装置 |
| JP2664255B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1997-10-15 | アンリツ株式会社 | 光スペクトラム分析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2583410B2 (ja) | 1997-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |