JPWO2018159445A1 - Optical comb control method and optical comb control device - Google Patents
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Abstract
本発明を適用した光コムの制御方法は、周波数軸で零に対して第一の周波数オフセットを有する第一の周波数モードと前記周波数軸で前記第一の周波数モードに対して第一の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第三の周波数モードとを有する第一の光コムと、前記周波数軸で零に対して第二の周波数オフセットを有する第二の周波数モードと前記周波数軸で前記第二の周波数モードに対して第二の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第四の周波数モードとを有する第二の光コムと、を用いて、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を制御する制御工程を備える。An optical comb control method to which the present invention is applied includes a first frequency mode having a first frequency offset with respect to zero on a frequency axis and a first frequency interval for the first frequency mode on the frequency axis. A first optical comb having a plurality of third frequency modes arranged at an integer multiple of an interval, a second frequency mode having a second frequency offset with respect to zero in the frequency axis, and the frequency axis And a second optical comb having a plurality of fourth frequency modes arranged at intervals of an integral multiple of a second frequency interval with respect to the second frequency mode, using the first frequency A control step of controlling a difference between the offset and the second frequency offset.
Description
本発明は、光コムの制御方法及び光コムの制御装置に関する。本願は、2017年2月28日に、日本に出願された特願2017−037766号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。 The present invention relates to an optical comb control method and an optical comb control device. Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-037766 filed on Feb. 28, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.
周波数軸上において光周波数モードが精密に等間隔で分布するスペクトルを有する光は、光コムまたは光周波数コムと呼ばれる。本明細書では、光周波数モードを単に「周波数モード」と記載する場合がある。光コムは、モード同期レーザーなどの超短パルスレーザーから出射される。光コムを出射するモード同期レーザーの一例として、非特許文献1に、カーレンズモード同期Ti:サファイアレーザー(Kerr-lens mode-locked Ti:sapphire laser)が開示されている。非特許文献1に開示されているように、櫛状のスペクトルを有する光コムは、時間・空間・周波数の精密なものさしとして広く活用されている。
Light having a spectrum in which optical frequency modes are precisely distributed on the frequency axis at equal intervals is called an optical comb or an optical frequency comb. In this specification, the optical frequency mode may be simply described as “frequency mode”. The optical comb is emitted from an ultrashort pulse laser such as a mode-locked laser. As an example of a mode-locked laser emitting an optical comb, Non-Patent
光コムは、時間領域においては低ジッターのコヒーレントパルス列であり、周波数領域において正確にモード分解されたコム状のスペクトルである。非特許文献1に開示されているように、光コムは高精度に安定化された光源として用いられる。しかしながら、従来、光コムのオフセット周波数、繰り返し周波数や二つの光コムを用いた際のオフセット周波数差、繰り返し周波数差は、固定のパラメータとして扱われていた。
The optical comb is a low-jitter coherent pulse train in the time domain, and is a comb-like spectrum accurately mode-decomposed in the frequency domain. As disclosed in Non-Patent
本発明者は、図2に示すように、二つの光コム同士の相対的なキャリアエンベロープ位相(Carrier-Envelope offset Phase:CEP)の差は時間が進むほどオフセット周波数差に応じて少しずつ均等にずれるという本質、及び、図3に示すように、相対的なCEPの差の周期はオフセット周波数差の逆数で表されるという本質に着目した。本発明者は、光コムの本質に基づき、オフセット周波数差を制御することによって相対的なCEPを任意に制御できるという新しい知見を得て、本発明を完成させた。 As shown in FIG. 2, the present inventor has found that the difference in the relative carrier envelope phase (Carrier-Envelope offset Phase: CEP) between two optical combs gradually and gradually becomes smaller in accordance with the offset frequency difference as time advances. Attention was paid to the essence of the deviation and the essence that the period of the relative CEP difference is represented by the reciprocal of the offset frequency difference as shown in FIG. The present inventor has obtained a new finding that the relative CEP can be arbitrarily controlled by controlling the offset frequency difference based on the essence of the optical comb, and completed the present invention.
本発明は、二つの光コム同士の相対的なCEPの任意制御の自由度を積極的に活用した光コムの制御方法及び光コムの制御装置を提供する。 The present invention provides an optical comb control method and an optical comb control apparatus that actively utilize the degree of freedom of arbitrary control of the relative CEP between two optical combs.
本発明の光コムの制御方法は、周波数軸で零に対して第一の周波数オフセットを有する第一の周波数モードと前記周波数軸で前記第一の周波数モードに対して第一の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第三の周波数モードとを有する第一の光コムと、前記周波数軸で零に対して第二の周波数オフセットを有する第二の周波数モードと前記周波数軸で前記第二の周波数モードに対して第二の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第四の周波数モードとを有する第二の光コムと、を用いて、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を制御する制御工程を備える。 The method of controlling an optical comb according to the present invention comprises an integer of a first frequency mode having a first frequency offset with respect to zero on the frequency axis and a first frequency interval for the first frequency mode on the frequency axis. A first optical comb having a plurality of third frequency modes arranged at double intervals, a second frequency mode having a second frequency offset with respect to zero on the frequency axis, and With a second optical comb having a plurality of fourth frequency modes arranged at intervals of an integral multiple of the second frequency interval with respect to the second frequency mode, using the first frequency offset and A control step of controlling a difference from the second frequency offset.
本発明の光コムの制御方法では、前記制御工程において、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差をが(1)式を満たすように、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を設定してもよい。 In the control method for an optical comb according to the present invention, in the control step, the first frequency offset and the second frequency offset are set so that a difference between the first frequency offset and the second frequency offset satisfies Expression (1). A difference from the second frequency offset may be set.
(1)式において、ΔfCEOは前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を表す。Δfrepは前記第一の周波数間隔と前記第二の周波数間隔との差を表す。K,Nは任意の自然数を表す。In the equation (1), Δf CEO represents a difference between the first frequency offset and the second frequency offset. Δf rep represents the difference between the first frequency interval and the second frequency interval. K and N represent arbitrary natural numbers.
本発明の光コムの制御方法では、前記制御工程において、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を(2)式を満たすように設定してもよい。 In the optical comb control method according to the present invention, in the control step, a difference between the first frequency offset and the second frequency offset may be set so as to satisfy Expression (2).
(2)式において、ΔfCEOは前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を表す。frepは前記第一の周波数間隔または前記第二の周波数間隔を表す。Nは任意の自然数で表す。In the equation (2), Δf CEO represents a difference between the first frequency offset and the second frequency offset. f rep represents the first frequency interval or the second frequency interval. N is represented by an arbitrary natural number.
本発明の光コムの制御方法では、前記制御工程において、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を(3)式を満たすように設定してもよい。 In the optical comb control method according to the present invention, in the control step, a difference between the first frequency offset and the second frequency offset may be set so as to satisfy Expression (3).
(3)式において、ΔfCEOは前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットで表す。fCEOは前記第一の周波数間隔または前記第二の周波数間隔を表す。Nは任意の自然数を表す。In the equation (3), Δf CEO is represented by the first frequency offset and the second frequency offset. f CEO represents the first frequency interval or the second frequency interval. N represents an arbitrary natural number.
本発明の光コムの制御装置は、周波数軸で零に対して第一の周波数オフセットを有する第一の周波数モードと前記周波数軸で前記第一の周波数モードに対して第一の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第三の周波数モードとを有する第一の光コムにおける前記第一の周波数オフセット及び前記第一の周波数間隔とを制御すると共に、前記周波数軸で零に対して第二の周波数オフセットを有する第二の周波数モードと前記周波数軸で前記第二の周波数モードに対して第二の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第四の周波数モードとを有する第二の光コムにおける前記第二の周波数オフセット及び前記第二の周波数間隔とを制御する周波数制御機構を備える。前記制御機構は前記第一の周波数オフセット、前記第二の周波数オフセット、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差、前記第一の周波数間隔、前記第二の周波数間隔、及び前記第一の周波数間隔と前記第二の周波数間隔との差が互いに整数比で表されるように前記第一の周波数オフセット、前記第二の周波数オフセット、前記第一の周波数間隔、及び前記第二の周波数間隔を制御可能に構成される。 The control device of the optical comb according to the present invention includes a first frequency mode having a first frequency offset with respect to zero on a frequency axis and an integer of a first frequency interval with respect to the first frequency mode on the frequency axis. And controlling the first frequency offset and the first frequency interval in the first optical comb having a plurality of third frequency modes arranged at double intervals, and with respect to zero in the frequency axis. A second frequency mode having a second frequency offset, and a plurality of fourth frequency modes arranged at an integer multiple of a second frequency interval with respect to the second frequency mode on the frequency axis. A frequency control mechanism for controlling the second frequency offset and the second frequency interval in the second optical comb; The control mechanism is the first frequency offset, the second frequency offset, the difference between the first frequency offset and the second frequency offset, the first frequency interval, the second frequency interval, and The first frequency offset, the second frequency offset, the first frequency interval, and the second frequency difference so that the difference between the first frequency interval and the second frequency interval is represented by an integer ratio to each other. The two frequency intervals can be controlled.
本発明によれば、二つの光コム同士のオフセット周波数差を制御することによって、二つの光コム同士の相対的なCEPを任意に制御できる。 According to the present invention, by controlling the offset frequency difference between two optical combs, the relative CEP between the two optical combs can be arbitrarily controlled.
以下に、本発明の光コムの制御方法及び光コムの制御装置の一実施形態について、図面を参照し、説明する。なお、以下の説明で参照する図面の各構成要素の長さ、幅、及び厚みの比率等は、模式的である。 Hereinafter, an embodiment of an optical comb control method and an optical comb control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the length, width, thickness ratio, and the like of each component in the drawings referred to in the following description are schematic.
モード同期レーザーは、時間領域において周期的なパルス列を出力する。モード同期レーザーから出力されるパルス列は、高速に振動している電場(すなわち、キャリア)と包絡線の関数によって図示することができる。包絡線の伝搬速度を群速度vgとし、キャリアの伝搬速度を位相速度vpとすると、(4)式及び(5)式で表される関係が成り立つ。The mode-locked laser outputs a pulse train that is periodic in the time domain. The pulse train output from a mode-locked laser can be illustrated by a function of a rapidly oscillating electric field (ie, carrier) and envelope. The propagation speed of the envelope and the group velocity v g, the propagation speed of the carrier and phase velocity v p, holds the relationship expressed by the equation (4) and (5).
(4)式において、nは光コムが伝搬する媒質の屈折率を表す。λは光コムの中心波長を表す。 In the equation (4), n represents the refractive index of the medium through which the optical comb propagates. λ represents the center wavelength of the optical comb.
群速度vgと位相速度vpとは異なるため、時間が進むにしたがって、パルスの包絡線とキャリアのピーク部とは徐々にずれていく。位相のずれ(すなわち、位相差)は、キャリア・エンベロープ・オフセット・フェーズ(Carrier-Envelope offset Phase:CEP)と呼ばれる。時間軸上で隣り合うパルス列同士の相対的なCEPの差ΔφCEPは、パルス間で周期的にずれており、一定の周期TCEOを有する。周期TCEOの逆数は、周波数領域のキャリア・エンベロープ・オフセット周波数(単に、オフセット周波数ともいう)fCEOに相当する。モード同期レーザーから出力される光コムを周波数領域で観察すると、モード同期レーザーの縦モードが、パルスの繰り返し周期Trepの逆数である繰り返し周波数(周波数間隔)frepの間隔で極めて一様に分布している。オフセット周波数fCEOと繰り返し周波数frepとの関係は、相対的なCEPの差ΔφCEPを用いて、(6)式に示すように表される。Since the group velocity v g and the phase velocity v p are different, the envelope of the pulse gradually deviates from the peak part of the carrier as time advances. The phase shift (ie, phase difference) is called a carrier-envelope offset phase (CEP). The difference Δφ CEP of the relative CEP between adjacent pulse trains on the time axis is periodically shifted between the pulses, and has a constant period T CEO . The reciprocal of the period T CEO corresponds to a carrier envelope offset frequency (also simply referred to as an offset frequency) f CEO in the frequency domain. When the optical comb output from the mode-locked laser is observed in the frequency domain, the longitudinal mode of the mode-locked laser is very uniformly distributed at intervals of a repetition frequency (frequency interval) f rep which is the reciprocal of the pulse repetition period T rep. are doing. The relationship between the offset frequency f CEO and the repetition frequency f rep is expressed by Expression (6) using a relative CEP difference Δφ CEP .
図1には、二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの時間領域における波形と周波数領域におけるスペクトルが模式的に示されている。図1に示すように、光コム(第一の光コム)Comb1は、周波数軸で零に対してオフセット周波数(第一の周波数オフセット)fCEO1を有する光周波数モード(第一の周波数モード)FM1と、周波数軸で光周波数モードFM1に対して繰り返し周波数(第一の周波数間隔)frep1の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の光周波数モード(第三の光周波数モード)FM3と、を有する。光コム(第二の光コム)Comb2は、周波数軸で零に対してオフセット周波数(第二の周波数オフセット)fCEO2を有する光周波数モード(第二の周波数モード)FM2と、周波数軸で光周波数モードFM2に対して繰り返し周波数(第二の周波数間隔)frep2の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の光周波数モード(第四の光周波数モード)FM4と、を有する。FIG. 1 schematically shows a waveform in the time domain and a spectrum in the frequency domain of each of the two optical combs Comb1 and Comb2. As shown in FIG. 1, the optical comb (first optical comb) Comb1 has an optical frequency mode (first frequency mode) FM1 having an offset frequency (first frequency offset) f CEO1 with respect to zero on the frequency axis. And a plurality of optical frequency modes (third optical frequency modes) FM3 arranged at intervals of an integral multiple of the repetition frequency (first frequency interval) f rep1 with respect to the optical frequency mode FM1 on the frequency axis. . The optical comb (second optical comb) Comb2 has an optical frequency mode (second frequency mode) FM2 having an offset frequency (second frequency offset) f CEO2 with respect to zero in the frequency axis, and an optical frequency in the frequency axis. A plurality of optical frequency modes (fourth optical frequency mode) FM4 are arranged at intervals of an integral multiple of the repetition frequency (second frequency interval) f rep2 with respect to the mode FM2.
(6)式から、光コムComb1におけるオフセット周波数fCEO1と繰り返し周波数frep1との対応関係として、(7)式が成り立つ。From Expression (6), Expression (7) holds as the correspondence between the offset frequency f CEO1 and the repetition frequency f rep1 in the optical comb Comb1.
同様に、(6)式から、光コムComb2におけるオフセット周波数fCEO2と繰り返し周波数frep2の対応関係として、(8)式の関係が成り立つ。Similarly, from the equation (6), the relation of the equation (8) is established as the correspondence between the offset frequency f CEO2 and the repetition frequency f rep2 in the optical comb Comb2.
(7)式において、ΔφCEP1は光コムComb1の相対的なCEPを表す。(8)式において、ΔφCEP2は光コムComb2の相対的なCEPを示す。In the equation (7), Δφ CEP1 represents a relative CEP of the optical comb Comb1. In the equation (8), Δφ CEP2 indicates a relative CEP of the optical comb Comb2.
(7)式及び(8)式に示すように、オフセット周波数fCEO1,fCEO2は、パルス間のCEPの変化量、すなわち相対的なCEPΔφCEP1,ΔφCEP2と対応づけられる。言い換えると、オフセット周波数fCEO1,fCEO2を制御することで、光コムComb1,Comb2のそれぞれのパルス列のコヒーレンスを制御できる。(7) and (8) As shown in equation, the offset frequency f CEO1, f CEO2 the change amount of the CEP between pulses, i.e. relative CEPderutafai CEP1, is associated with Δφ CEP2. In other words, by controlling the offset frequencies f CEO1 and f CEO2 , the coherence of each pulse train of the optical combs Comb1 and Comb2 can be controlled.
図2及び図3には、二つの光コムComb1,Comb2を共通の時間軸で見たときの波形が模式的に示されている。図2に示すように、二つの光コムComb1,Comb2の波形の時間軸上の位置が揃ったときの各波形を一番目の波形と称する。二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの一番目の波形の位置から時間軸上を進んだ二番目の波形同士の時間軸上の差を時間差ΔTrepとする。二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの三番目の波形同士の時間軸上の差は時間差(2×ΔTrep)となる。すなわち、二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの(M+1)番目の波形同士の時間軸上の差は時間差(M×ΔTrep)となる。Mは、任意の自然数を表す。つまり、時間領域において、二つの光コムComb1,Comb2の波形は、繰り返し周波数差Δfrepに応じて少しずつ均等にずれていく。繰り返し周波数差Δfrepは、周波数差|frep1−frep2|である。2 and 3 schematically show waveforms when the two optical combs Comb1 and Comb2 are viewed on a common time axis. As shown in FIG. 2, each waveform when the positions of the two optical combs Comb1 and Comb2 on the time axis are aligned is referred to as a first waveform. The difference on the time axis between the second waveforms advanced on the time axis from the position of the first waveform of each of the two optical combs Comb1 and Comb2 is defined as a time difference ΔT rep . The difference on the time axis between the third waveforms of the two optical combs Comb1 and Comb2 is a time difference (2 × ΔT rep ). That is, the difference on the time axis between the (M + 1) -th waveforms of the two optical combs Comb1 and Comb2 is a time difference (M × ΔT rep ). M represents an arbitrary natural number. That is, in the time domain, the waveforms of the two optical combs Comb1 and Comb2 slightly and evenly shift according to the repetition frequency difference Δf rep . The repetition frequency difference Δf rep is the frequency difference | f rep1 −f rep2 |.
二つの光コムComb1,Comb2の一番目の波形の時間軸上の位置から時間(1/Δfrep)が経過すると、二つの光コムComb1,Comb2同士の波形の時間軸上の位置が再び揃う。言い換えれば、二つの光コムComb1,Comb2の各々のパルスのタイミングは、(1/Δfrep)の周期で変化する。一番目の波形の時間軸上の位置から時間(1/Δfrep)が経過した後の波形をそれぞれ、光コムComb1の(M+2)番目の波形と、光コムComb2の(M+1)番目の波形とすると、(9)式及び(10)式の関係が成り立つ。When the time (1 / Δf rep ) elapses from the position on the time axis of the first waveform of the two optical combs Comb1 and Comb2, the positions on the time axis of the waveforms of the two optical combs Comb1 and Comb2 are aligned again. In other words, the timing of each pulse of the two optical combs Comb1 and Comb2 changes at a period of (1 / Δf rep ). The waveform after the time (1 / Δf rep ) has elapsed from the position on the time axis of the first waveform is the (M + 2) th waveform of the optical comb Comb1 and the (M + 1) th waveform of the optical comb Comb2, respectively. Then, the relationship of the expressions (9) and (10) is established.
一方、二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれのCEPは、共通の時間軸上の位置において、相対的な関係を有している。図3に示すように、相対的な関係(すなわち、CEPの差)を有する各波形を一番目の波形とすると、二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの一番目の波形のCEPと二番目の波形のCEPとの位相差は、ΔφCEP1,ΔφCEP2である。また、二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの一番目の波形のCEPと三番目の波形のCEPとの位相差は、2×ΔφCEP1,2×ΔφCEP2である。すなわち、二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの(M+1)番目の波形同士の時間軸上の差は時間差(M×ΔφCEP1),(M×ΔφCEP2)となる。つまり、時間領域において、二つの光コムComb1,Comb2の相対的なCEPは、オフセット周波数差ΔfCEOに応じて少しずつ均等にずれていく。オフセット周波数差ΔfCEOは、周波数差|fCEO1−fCEO2|)である。On the other hand, the respective CEPs of the two optical combs Comb1 and Comb2 have a relative relationship at a common position on the time axis. As shown in FIG. 3, when each waveform having a relative relationship (that is, a difference in CEP) is the first waveform, the CEP of the first waveform of each of the two optical combs Comb1 and Comb2 and the second waveform The phase differences between the waveform and CEP are Δφ CEP1 and Δφ CEP2 . The phase differences between the first waveform CEP and the third waveform CEP of the two optical combs Comb1 and Comb2 are 2 × Δφ CEP1 and 2 × Δφ CEP2 . That is, the difference on the time axis between the (M + 1) -th waveforms of the two optical combs Comb1 and Comb2 is a time difference (M × Δφ CEP1 ) and (M × Δφ CEP2 ). That is, in the time domain, the relative CEP of the two optical combs Comb1 and Comb2 slightly and evenly shifts according to the offset frequency difference Δf CEO . The offset frequency difference Δf CEO is a frequency difference | f CEO1 −f CEO2 |).
したがって、二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの一番目の波形の時間軸上の位置から時間が(1/ΔfCEO)経過した後に、位相差ΔφCEP1と位相差ΔφCEP2とのずれが2πになる。このとき、二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれの一番目のパルス列の波形同士の相対的なCEPの関係と同じ関係の波形を有するパルス列が現れる。図3ではわかりやすく説明するために、二つの光コムComb1,Comb2の繰り返し周波数差Δfrepが0であると仮定した。そのため、二つの光コムComb1,Comb2の一番目のパルス列同士の相対的なCEPの関係と同じ関係の波形を有するパルス列の時間軸上の位置が揃っている。すなわち、二つの光コムComb1,Comb2の相対的なCEPの関係は、(1/ΔfCEO)の周期で変化する。Therefore, after a lapse of time (1 / Δf CEO ) from the position on the time axis of the first waveform of each of the two optical combs Comb1 and Comb2, the difference between the phase difference Δφ CEP1 and the phase difference Δφ CEP2 becomes 2π. Become. At this time, a pulse train having the same relationship as the CEP relationship between the waveforms of the first pulse trains of the two optical combs Comb1 and Comb2 appears. In FIG. 3, it is assumed that the repetition frequency difference Δf rep between the two optical combs Comb1 and Comb2 is 0 for easy explanation. Therefore, the positions on the time axis of the pulse trains having the same waveform as the relative CEP relationship between the first pulse trains of the two optical combs Comb1 and Comb2 are aligned. That is, the relative CEP relationship between the two optical combs Comb1 and Comb2 changes at a period of (1 / Δf CEO ).
(光コムの制御方法)
上述したように、光コムの繰り返し周波数frep及びオフセット周波数fCEOは、パルス列の特性を示す重要な周波数パラメータである。二つの光コムの相対関係を考えると、それぞれの光コムの繰り返し周波数frep及びオフセット周波数fCEOに加えて、繰り返し周波数差Δfrep及びオフセット周波数差ΔfCEOがパルス列の特性を示す重要な周波数パラメータである。従来、オフセット周波数差ΔfCEOは固定のパラメータとして扱われてきた。しかしながら、オフセット周波数差ΔfCEOを制御することによって、CEPを任意に制御できる。本発明では、オフセット周波数差ΔfCEOの制御の自由度を積極的に活用する。(Optical comb control method)
As described above, the repetition frequency f rep and offset frequency f CEO of the optical comb are important frequency parameters indicating the characteristics of the pulse train. Considering the relative relationship between the two optical combs, in addition to the repetition frequency f rep and the offset frequency f CEO of each optical comb, the repetition frequency difference Δf rep and the offset frequency difference Δf CEO are important frequency parameters indicating the characteristics of the pulse train. It is. Conventionally, the offset frequency difference Δf CEO has been treated as a fixed parameter. However, the CEP can be arbitrarily controlled by controlling the offset frequency difference Δf CEO . In the present invention, the degree of freedom in controlling the offset frequency difference Δf CEO is positively utilized.
本発明に係る光コムの制御方法は、光周波数モードFM1と複数の光周波数モードFM3とを有する光コムComb1と、光周波数モードFM2と複数の光周波数モードFM4とを有する光コムComb2とを用いて、オフセット周波数fCEO1,fCEO2の差(オフセット周波数差、第一の周波数オフセットと第二の周波数オフセットとの差)ΔfCEOを制御する制御工程を備える。An optical comb control method according to the present invention uses an optical comb Comb1 having an optical frequency mode FM1 and a plurality of optical frequency modes FM3, and an optical comb Comb2 having an optical frequency mode FM2 and a plurality of optical frequency modes FM4. And a control step of controlling the difference (offset frequency difference, difference between the first frequency offset and the second frequency offset) Δf CEO between the offset frequencies f CEO1 and f CEO2 .
オフセット周波数差ΔfCEOは、二つの光コムComb1,Comb2のオフセット周波数fCEO1,fCEO2同士の差である。(7)式及び(8)式で示すように、二つの光コムComb1,Comb2の繰り返し周波数frep1,frep2はそれぞれ、オフセット周波数fCEO1,fCEO2のそれぞれと相対関係を有する。したがって、オフセット周波数差ΔfCEOを制御するために、二つの光コムComb1,Comb2のオフセット周波数差ΔfCEO、光コムComb1のオフセット周波数fCEO1、光コムComb2のオフセット周波数fCEO2、二つの光コムComb1,Comb2の繰り返し周波数差Δfrep、光コムComb1のオフセット周波数frep1、光コムComb2のオフセット周波数frep2の六つのパラメータ同士が任意の整数比で表されるように各パラメータを制御することが好ましい。具体的には、上述の六つのパラメータ同士が任意の整数比で表される相対関係(所定の条件)が、オフセット周波数fCEO1,fCEO2及びオフセット周波数frep1,frep2の四つのパラメータの制御によって成り立つことが好ましい。The offset frequency difference Δf CEO is a difference between the offset frequencies f CEO1 and f CEO2 of the two optical combs Comb1 and Comb2. As shown in the equations (7) and (8), the repetition frequencies f rep1 and f rep2 of the two
例えば、オフセット周波数差ΔfCEOが(1)式から(3)式の少なくとも一式以上を満たすようにオフセット周波数差ΔfCEO以外の各パラメータを設定できる。オフセット周波数差ΔfCEOが(1)式から(3)式のいずれか二式を同時に満たすようにオフセット周波数差ΔfCEO以外の各パラメータを設定できる。オフセット周波数差ΔfCEOが前述の(1)式から(3)式の全て満たすようにオフセット周波数差ΔfCEO以外の各パラメータを設定してもよい。For example, setting the above parameters other than the offset frequency difference Delta] f CEO to meet the offset frequency difference Delta] f CEO is (1) (3) at least one or more expression of expression from the equation. Can set the parameters other than the offset frequency difference Delta] f CEO to meet the offset frequency difference Delta] f CEO from (1) reacting a (3) any two equations of the type at the same time. Offset frequency difference Delta] f CEO may set the parameters other than the offset frequency difference Delta] f CEO to satisfy all the above-mentioned equation (1) (3).
(光コムの制御装置)
先ず、本発明の光コムの制御方法に適用可能な光コムの制御装置に用いられる光コム出力機構について説明する。光コム出力機構は、本発明の光コムの制御方法の制御工程において、所定の関係(いわゆる、1f−2fの関係)を満たす二つの光コムのモード同士の干渉信号を検出する。この干渉信号は、ビート信号であって、二つの光コムのモード同士の周波数差に基づく。光コム出力機構は、二つの光コムのモード同士の干渉信号を検出することによって、オフセット周波数及び繰り返し周波数を制御可能に構成されている。(Optical comb control device)
First, an optical comb output mechanism used in an optical comb control device applicable to the optical comb control method of the present invention will be described. The optical comb output mechanism detects an interference signal between two optical comb modes satisfying a predetermined relationship (a so-called 1f-2f relationship) in the control step of the optical comb control method of the present invention. This interference signal is a beat signal and is based on the frequency difference between the modes of the two optical combs. The optical comb output mechanism is configured to control an offset frequency and a repetition frequency by detecting an interference signal between two optical comb modes.
図4に示すように、光コム出力機構10は、光コム光源12、光干渉部14、ビート信号検出部16、オフセット周波数制御部18、光コム出力部20、及び繰り返し周波数制御部22を備えている。
As shown in FIG. 4, the optical
光コム光源12は、ループ型のファイバレーザとして構成される。光コム光源12は、エルビウム添加ファイバ(Erbium doped optical fiber:EDF)24と、光カプラ25を介してEDF24に励起光を供給することによってEDF24を励起する半導体レーザー(以下、励起LDとする)26と、を備える。EDF24からの光の出射方向(図4の紙面における時計回りの方向)に沿って光アイソレータ34、光カプラ32、前述のファイバレーザの共振器長を変更可能なピエゾ(PZT)素子30、及び偏波コントローラ28がEDF24によって連結される。光コム光源12の構成は、光コムを出射可能であれば、上述の構成に限定されない。
The optical comb
光カプラ32から出射された光コムは、光干渉部14と光コム出力部20に供給される。光カプラ32と光干渉部14及び光コム出力部20との間には、光カプラ32に近い側から順に偏波コントローラ38、EDF増幅器40が設けられる。EDF増幅器40は、EDF39と、励起LD41と、光カプラ43で構成される。光カプラ32と光干渉部14までの各構成と、光カプラ32と出力部20までの各構成は、光ファイバ36によって連結される。
The optical comb emitted from the
EDF増幅器40Aと光干渉部14との間には、高非線形光ファイバ(High-nonlinear fiber:HNLF)42が配置される。偏波コントローラ38A及びEDF増幅器40Aによって偏波制御及び増幅された光コムは、HNLF42によって、HNLF42に入射する前よりも広帯域な光コムとして出射される。
A high-nonlinear optical fiber (HNLF) 42 is arranged between the
光干渉部14は、光コム光源12に近い側から順に、ファイバコリメータ44、集光レンズ46、λ/2波長板48、周期分極反転ニオブ酸リチウム (periodically-poled lithium niobate:PPLN)50、光バンドパスフィルタ52を備える。HNLF42から出射された広帯域の光コムは、光干渉部14に入射し、PPLN50に集光される。PPLN50から、広帯域の光コムの第二高調波WSが出射される。すなわち、PPLN50から、広帯域の光コムの成分(2f)と、PPLN50で新たに生成された第二高調波の成分(2×1f)とが重なって出射される。The
広帯域光コムにおいて周波数軸で零からn番目のモードの周波数fBは、(11)式のように表される。Frequency f B from zero on the frequency axis of the n-th mode in a wideband optical comb can be expressed as (11).
(11)式のnは、任意の自然数である。 N in Expression (11) is an arbitrary natural number.
広帯域の光コムのn番目のモードの周波数に対して、第二高調波WSのスペクトルの周波数fSは、(12)式のように表される。With respect to the frequency of the n-th mode of the wide band optical comb frequency f S of the spectrum of the second harmonic wave W S is expressed by the equation (12).
(12)式で表される広帯域の光コムにおける周波数fSのモードに低周波数側で隣り合う2n番目のモードの周波数fWは、(13)式のように表される。(12) the frequency f W of the 2n-th mode adjacent low-frequency side to a mode of the frequency f S of the broadband optical comb of the formula is expressed as equation (13).
広帯域の光コムと第二高調波は、ビート信号検出部16で干渉する。ビート信号検出部16では、広帯域の光コムと第二高調波とのビート信号が検出される。(12)式及び(13)式で表される周波数のスペクトル同士のビート信号を検出することによって、オフセット周波数差fCEOが検出される。言い換えれば、(12)式及び(13)式で表される周波数のスペクトル同士のビート信号が干渉光としてビート信号検出部16に出射される。ビート信号検出部16は、フォトディテクタ54で構成されている。PPLN50から出射した光は、フォトディテクタ54によって検出される。PPLN50を出射した光の強弱は、電気信号の大小に変換される。The broadband optical comb and the second harmonic interfere in the
フォトディテクタ54から出力された電気信号は、電気ケーブル56を介してオフセット周波数制御部18に伝送され、電気ケーブル58を介して繰り返し周波数制御部22に伝送される。
The electric signal output from the
オフセット周波数制御部18は、高周波バンドパスフィルタ61、高周波アンプ62、ファンクションジェネレータ(Function generator:FG)64、周波数変換器(Double Balanced Mixer:DBM)66、ループフィルタ68を備える。高周波バンドパスフィルタ61は、フォトディテクタ54から出力された電気信号からオフセット周波数成分を抽出する。高周波アンプ62は、高周波バンドパスフィルタ61から出射された電気信号を増幅する。FG64は、所望の周波数を設定することによって該周波数の参照信号を発信できる。DBM66は、増幅された電気信号とFG64から発信された参照信号とを混合する。ループフィルタ68は、混合された電気信号に応じて光コム光源12の励起LD26の印加電流にフィードバックをかける。
The offset
オフセット周波数制御部18では、FG64から発信される参照信号の周波数が変更されると、ループフィルタ68によって光コム光源12の励起LD26の印加電流にフィードバックがかかる。励起LD26の印加電流が変更され、光コム光源12から出射される光コムのオフセット周波数fCEOがFG64から発信される参照信号の周波数に揃う。言い換えれば、FG64から発信される参照信号の周波数を制御することによって、光コム光源12から出射される光コムのオフセット周波数fCEOを制御できる。In the offset
繰り返し周波数制御部22は、高周波バンドパスフィルタ71、高周波アンプ72、FG74、DBM76、ループフィルタ78を備える。高周波バンドパスフィルタ71は、フォトディテクタ54から出力された電気信号から繰り返し周波数成分を抽出する。高周波アンプ72は、高周波バンドパスフィルタ71からの電気信号を増幅する。FG74は、所望の周波数を設定することによって該周波数の参照信号を発信できる。DBM76は、増幅された電気信号とFG74から発信された参照信号とを混合する。ループフィルタ78は、混合された電気信号に応じて、光コム光源12のPZT素子30に印加される電圧にフィードバックをかける。
The repetition
繰り返し周波数制御部22では、FG74から発信される参照信号の周波数が変更されると、ループフィルタ78によって前述のように光コム光源12のPZT素子30にフィードバックがかかる。これにより、光コム光源12のファイバレーザの共振器長が変更され、光コム光源12から出射される光コムの繰り返し周波数frepがFG74から発信される参照信号の周波数に揃うようになる。言い換えれば、FG74から発信される参照信号の周波数を制御することによって光コム光源12から出射される光コムの繰り返し周波数frepを制御できる。In the repetition
次いで、本発明の光コムの制御装置の構成及び制御手順を説明する。 Next, the configuration and control procedure of the optical comb control device of the present invention will be described.
図5に示すように、本発明の制御装置(光コムの制御装置)100は、光コム出力機構10A,10Bと、周波数制御機構90と、連続発振レーザー(以下、CWレーザー)92と、周波数安定化機構94と、を備える。光コム出力機構10Aは光コムComb1を出射させるために設けられ、光コム出力機構10Bは光コムComb2を出射させるために設けられる。周波数制御機構90は、光コム出力機構10A,10Bのそれぞれに対してオフセット周波数差ΔfCEOを制御するための基準信号を入力する。CWレーザー92は、二つの光コムComb1,Comb2同士の位相を同期させる。周波数安定化機構94は、CWレーザー92から出射された連続発振光(以下、CW光)と二つの光コムComb1,Comb2のそれぞれとのビート信号を制御する。As shown in FIG. 5, the control device (optical comb control device) 100 of the present invention includes an optical
図5では、光コム出力機構10A,10Bのそれぞれの光コム出力部20、オフセット周波数制御部18のFG64、繰り返し周波数制御部22のFG74、PZT12等の主要部分を図示し、主要部分以外の図示は省略する。
FIG. 5 illustrates main parts such as the optical
制御装置100は、二つの光コム出力機構10A,10Bを備えることで、FG64とFG74とをそれぞれ二つ備える。つまり、制御装置100は、二つの光コムComb1,Comb2のオフセット周波数fCEO1,fCEO2及び繰り返し周波数frep1,frep2の合計四つのパラメータを制御可能な構成として、FG64とFG74とをそれぞれ二つを備え、二つのFG64に対して基準信号を送信する周波数制御機構90をさらに備える。The
周波数安定化機構94は、コンピュータに内蔵されたプログラム等からなる周波数制御機構90と、FG130,132と、DBM108,118と、PID制御器110,120と、を備える。光コム出力機構10Aの光コム出力部20から出射された光コムComb1は、光カプラ102を介して光カプラ104に入射する。CWレーザー92から出射されたCW光は、光カプラ112を介して光カプラ104に入射する。光カプラ104で合わさった光コムComb1とCW光はフォトディテクタ等の受光部106で受光され、電気信号に変換される。受光部106から発せられた電気信号は、DBM108に入力され、FG130からの参照信号と合わさる。DBM108からの出力は、PID制御器110に入力される。PID制御器110からの出力は、CWレーザー92への入力電流値にフィードバックされる。
The
CWレーザー92から出射されたCW光は、光カプラ112を介して光カプラ114にも入射する。光コム出力機構10Bの光コム出力部20から出射された光コムComb2は、光カプラ122を介して光カプラ114に入射する。光カプラ114で合わさった光コムComb2とCW光はフォトディテクタ等の受光部116で受光され、電気信号に変換される。受光部116から発せられた電気信号は、DBM118に入力され、FG132からの参照信号と合わさる。DBM118からの出力は、PID制御器120に入力される。PID制御器110からの出力は、光コム出力機構10Bの光コム光源12におけるPZT30の変位量にフィードバックされる。
The CW light emitted from the
次いで、制御装置100を用いたオフセット周波数差ΔfCEOの制御手順の一例を説明する。Next, an example of a control procedure of the offset frequency difference Δf CEO using the
先ず、光コムComb1の繰り返し周波数frep1及びオフセット周波数fCEO1を、図4を参照して説明した制御手順に従い、光コム出力機構10AのFG64,74から発信される参照信号の周波数に合わせて安定化させる。First, the repetition frequency f rep1 and the offset frequency f CEO1 of the optical comb Comb1 are stabilized according to the frequency of the reference signal transmitted from the
次に、光コム出力機構10Aの光コム出力部20より出力される光コムComb1とCW光とのビート信号を検出する。検出したビート信号をFG130からの参照信号に対して安定化させる。このような手順により、光コムComb1の繰り返し周波数frep1及びオフセット周波数fCEO1にCW光の周波数を追随させる。Next, a beat signal between the optical comb Comb1 and the CW light output from the optical
次に、図4を参照して説明した制御手順で、光コム出力機構10Bの光コム出力部20より出力される光コムComb2のオフセット周波数fCEO2を安定化させたうえで、CW光と光コムComb2とのビート信号を検出し、検出したビート信号をFG118からの参照信号に対して安定化させる。このような手順により、光コムComb2の繰り返し周波数frep2をCW光の周波数に対して追随させる。その結果、光コムComb1に対してComb2が追随し、位相同期のとれたデュアルコム光源が得られる。Next, according to the control procedure described with reference to FIG. 4, the offset frequency f CEO2 of the optical comb Comb2 output from the optical
光コム出力機構10AのFG64は、光コムComb1のオフセット周波数fCEO1の参照信号を発する。光コム出力機構10AのFG74は、光コムComb1の繰り返し周波数frep1の参照信号を発する。FG132は、光コムComb2の繰り返し周波数frep2の参照信号を発する。周波数制御機構90によってFG64、FG64、FG132のそれぞれの設定を制御することで、任意の繰り返し周波数差やオフセット周波数差が得られる。周波数制御機構90は、オフセット周波数差ΔfCEOを制御するために、オフセット周波数差ΔfCEO、オフセット周波数fCEO1、オフセット周波数fCEO2、繰り返し周波数差Δfrep、オフセット周波数frep1、オフセット周波数frep2の六つのパラメータ同士が任意の整数比で表される相対関係(所定の条件)が成り立つように、オフセット周波数fCEO1,fCEO2及びオフセット周波数frep1,frep2の四つのパラメータを制御する。つまり、制御装置100によって、二つの光コムComb1,Comb2のオフセット周波数差ΔfCEOが任意に制御される。The
上述の制御手順によれば、所望のオフセット周波数差ΔfCEOを有し、かつ互いに位相制御された光コムComb1,Comb2が光コム出力機構10A,10Bから出力される。According to the above control procedure, the optical combs Comb1 and Comb2 having the desired offset frequency difference Δf CEO and having their phases controlled are output from the optical
以上説明したように、本発明の光コムの制御方法では、二つの光コムComb1,Comb2のオフセット周波数差ΔfCEOを積極的に制御することによって、二つの光コムComb1,Comb2のCEPを任意に制御できる。本発明の光コムの制御方法では、光コムのパルス列の特性を決める重要なパラメータ同士の対応関係を適切に制御できるので、任意のコヒーレント変調を行うことができる。コヒーレント変調を行う応用としては、例えばコヒーレント分光やコヒーレント物性解析、コヒーレント時間分解計測等が挙げられるが、これらに限定されない。As described above, in the optical comb control method of the present invention, the CEP of the two optical combs Comb1 and Comb2 can be arbitrarily set by actively controlling the offset frequency difference Δf CEO between the two optical combs Comb1 and Comb2. Can control. According to the optical comb control method of the present invention, it is possible to appropriately control the correspondence between important parameters that determine the characteristics of the pulse train of the optical comb, and therefore, it is possible to perform arbitrary coherent modulation. Examples of applications for performing coherent modulation include, but are not limited to, coherent spectroscopy, coherent physical property analysis, and coherent time-resolved measurement.
本発明の制御装置100は、周波数制御機構90から任意の周波数の参照信号を光コム出力機構10AのFG64,74と、FG130,132と、光コム出力機構10BのFG64のそれぞれに入力することにより、互いに位相制御された光コムComb1,Comb2を生成できる。なお、前述のように、FG132から出力された参照信号は間接的に光コム出力機構10BのPZT30に入力される。
The
本発明の光コムの制御方法及び制御装置は、任意のコヒーレント変調を行う広い分野で応用できる。本発明の光コムの制御方法では、オフセット周波数差ΔfCEOを積極的に制御することによって、光コムComb1,Comb2の相対的な位相を制御できる。ゆえに、本発明の光コムの制御方法及び制御装置は、相対的なCEPに依存する現象の観測における高効率な信号検出・信号制御に応用できる。相対的なCEPに依存する現象は、例えば、干渉、非線形光学現象等である。INDUSTRIAL APPLICABILITY The control method and control apparatus for an optical comb according to the present invention can be applied in a wide field of performing arbitrary coherent modulation. In the optical comb control method of the present invention, the relative phase of the optical combs Comb1 and Comb2 can be controlled by positively controlling the offset frequency difference Δf CEO . Therefore, the optical comb control method and control device of the present invention can be applied to highly efficient signal detection and signal control in observing a phenomenon dependent on relative CEP. The phenomenon depending on the relative CEP is, for example, interference, a nonlinear optical phenomenon, or the like.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明した。本発明は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において適宜変形及び変更されてもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail. The present invention is not limited to the embodiments described above, and may be appropriately modified and changed within the scope of the present invention described in the appended claims.
一例として、図6に示す音響光学素子(Acoustic Optical Modulator:AOM)120を用いて光コム出力機構10を構成してもよい。図4に示す光コム出力機構10において、光コム出力部20の入力側にファイバコリメータを配置し、そのファイバコリメータの出力側にAOM120を配置してもよい。AOM120を用いる場合は、AOM120から回折される1次回折光の周波数がAOM120に付与した音波Aの変調周波数fAOMだけシフトする。この原理に基づき、変調周波数fAOMを適切に設定することで、オフセット周波数差ΔfCEOを積極的に制御できる。As an example, the optical
以下、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
(実施例1)
図5に示すように、制御装置100の光コム出力機構10Aの光コム出力部20から出射される光コムComb1と制御装置100の光コム出力機構10Bの光コム出力部20から出射される光コムComb2とを合わせて干渉させ、干渉信号(Interferogram:IGM)を高速ディテクタ96によって受光した。高速ディテクタ96によって受光したIGMをデータ処理部98によって後処理することによって、IGMを不図示のディスプレイに可視化した。(Example 1)
As shown in FIG. 5, the optical comb Comb1 emitted from the optical
図7に示すように、二つの光コムComb1,Comb2同士の繰り返し周波数差Δfrepは、IGMが検出される周期に影響する。IGMが検出される周期は、図7に示すIGMのプロット同士の時間軸上の間隔に相当する。時間軸上の位置が揃ったときの二つの光コムComb1,Comb2の一番目の波形に起因するIGMのプロットと、一番目の波形のタイミングから時間周期TIGM=(1/Δfrep)が経過した後の光コムComb1の(M+2)番目の波形及び光コムComb2の(M+1)番目の波形に起因するIGMのプロットは重なる。二つの光コムComb1,Comb2同士のオフセット周波数差ΔfCEOは、IGMの位相に影響する。IGMの位相は、図7に示すIGMの波形の形状で示される。As shown in FIG. 7, the repetition frequency difference Δf rep between the two optical combs Comb1 and Comb2 affects the period in which the IGM is detected. The period in which the IGM is detected corresponds to the interval on the time axis between the IGM plots shown in FIG. A plot of the IGM caused by the first waveforms of the two optical combs Comb1 and Comb2 when the positions on the time axis are aligned, and a time period T IGM = (1 / Δf rep ) elapses from the timing of the first waveform. The plots of the IGM resulting from the (M + 2) th waveform of the optical comb Comb1 and the (M + 1) th waveform of the optical comb Comb2 overlap. The offset frequency difference Δf CEO between the two optical combs Comb1 and Comb2 affects the phase of the IGM. The phase of the IGM is represented by the waveform of the IGM shown in FIG.
IGMをフーリエ解析することにより、例えば光コムComb1の出射方向の前方に試料Sやレーザー媒質を配置すれば、試料Sの光学的特性等の情報を含むスペクトルを取得できる。試料Sは、例えばシリコン,ヒ化ガリウム等の半導体である。レーザー媒質は、例えばEr:YAG、Nd:YAG等である。取得したスペクトルに含まれる光学的特性から、試料Sの様々な情報を得ることができる。 By performing Fourier analysis on the IGM, for example, by disposing the sample S or the laser medium in front of the emission direction of the optical comb Comb1, a spectrum including information such as the optical characteristics of the sample S can be obtained. The sample S is a semiconductor such as silicon or gallium arsenide. The laser medium is, for example, Er: YAG, Nd: YAG, or the like. Various information of the sample S can be obtained from the optical characteristics included in the acquired spectrum.
本実施例では、繰り返し周波数Δfrep=120.6Hzとし、オフセット周波数ΔfCEOが繰り返し周波数差Δfrepの整数の逆数倍になるように制御し、IGMを測定した。図8A、図8B、図8Cの各図において、上段のグラフは所定の時間経過後のIGMを時間軸上で重ねて表示したものであり、下段のグラフは所定の時間経過後のIGMを紙面の上下方向にシフトさせて表示したものである。In the present example, the repetition frequency Δf rep = 120.6 Hz, the offset frequency Δf CEO was controlled to be the reciprocal multiple of an integer of the repetition frequency difference Δf rep , and the IGM was measured. In each of FIGS. 8A, 8B, and 8C, the upper graph shows the IGM after the lapse of a predetermined time on the time axis, and the lower graph shows the IGM after the lapse of the predetermined time. Are shifted vertically.
図8Aに示すように、オフセット周波数ΔfCEOを0に設定すると、時間が経過してもIGMの波形が変化せず、二つの光コムComb1,Comb2同士のオフセット周波数差ΔfCEOがIGMの波形に影響することが明らかにわかる。As shown in FIG. 8A, when the offset frequency Δf CEO is set to 0, the waveform of the IGM does not change over time, and the offset frequency difference Δf CEO between the two optical combs Comb1 and Comb2 changes to the IGM waveform. It clearly shows the effect.
図8Bに示すように、オフセット周波数ΔfCEOを(Δfrep/2)に設定すると、所定の時間が経過したときにIGMの波形が反転し、2π/2=πの位相シフトが生じたことがわかる。IGMにπの位相シフトが生じるように制御すると共に、連続的に取得されかつ互いに反転した分布を有するIGM同士の差分平均をとることにより、図9に示すように、IGM同士に共通するノイズやバイアス等をキャンセルできる。図8B及び図9に示す測定結果により、オフセット周波数ΔfCEOが(Δfrep/2)となるように制御することで、環境変動にロバストなIGMを検出できることを確認した。As shown in FIG. 8B, when the offset frequency Δf CEO is set to (Δf rep / 2), the waveform of the IGM is inverted when a predetermined time has elapsed, and a phase shift of 2π / 2 = π occurs. Understand. By controlling so that a phase shift of π occurs in the IGM and by taking a difference average between the IGMs that are continuously obtained and have distributions that are inverted from each other, as shown in FIG. Bias and the like can be canceled. From the measurement results shown in FIGS. 8B and 9, it was confirmed that by controlling the offset frequency Δf CEO to be (Δf rep / 2), it is possible to detect an IGM that is robust to environmental changes.
図8Cに示すように、オフセット周波数ΔfCEOをΔfrep/3に設定すると、所定の時間が経過するに従ってIGMの波形が三つのパターンで繰り返され、2π/3の位相シフトが生じたことがわかる。図8Cでは、IGMの三つのパターンがそれぞれ、実線、破線、一点鎖線で図示される。As shown in FIG. 8C, when the offset frequency Δf CEO is set to Δf rep / 3, the waveform of the IGM is repeated in three patterns as the predetermined time elapses, and a phase shift of 2π / 3 occurs. . In FIG. 8C, three patterns of the IGM are illustrated by a solid line, a broken line, and an alternate long and short dash line, respectively.
図8Aから図8Cに示すように、オフセット周波数ΔfCEOが繰り返し周波数差Δrepの(1/N)になるように制御することによって、IGMごとに(2π/N)の位相シフトを発生させ、コヒーレントな波形制御ができることを確認した。Nは、任意の自然数である。As shown in FIGS. 8A to 8C, by controlling the offset frequency Δf CEO to be (1 / N) of the repetition frequency difference Δ rep , a phase shift of (2π / N) is generated for each IGM, We confirmed that coherent waveform control was possible. N is an arbitrary natural number.
(実施例2)
図10Aに示すように、実施例2では、パルス列間の相対的なCEPを安定化させた光コム光源110を用意した。光コム光源110から出射された光コムComb1をAOM120に入射させ、光コムComb1の0次回折光と1次回折光とのオフセット周波数差ΔfCEOを制御した。また、いわゆるデュアルコム分光を行うために、光コム光源110とは別の光コム光源112を用意した。光コム光源110,112の中心波長λを1560nmとした。光コム光源110から発せられる光コムComb1の繰り返し周波数frep1を56.5MHzとした。光コムComb1と光コム光源112から発せられる光コムComb2との繰り返し周波数差Δfrepを120.6Hzとした。(Example 2)
As shown in FIG. 10A, in Example 2, an optical comb
光コム光源110からの光コムComb1の出射方向の前方に、光コムComb1を所定の方向の直線偏光に変換するための(1/4)波長板116及び(1/2)波長板118を配置した。(1/2)波長板118からの光コムComb1の出射方向の前方に、AOM120を配置した。AOM120から、光コムComb1の0次回折光(図10A)に示す0th)と1次回折光(図10Aに示す1st)が平面視において互いに異なる角度で出射される。図10Bに示すように、AOM120に周波数fAOMで変調を加えることにより、光コムComb1の0次回折光と1次回折光とのオフセット周波数差ΔfCEOは、(14)式のように表される。A (1/4)
図10Aに示すように、光コムComb1の0次回折光の出射方向の前方に、光路長変更部122を配置した。光コムComb1の1次回折光の出射方向の前方に、(1/2)波長板124を配置した。この配置により、光コムComb1の1次回折光の直線偏光の方向を光コムComb1の0次回折光の直線偏光の方向に対して直交させた。0次回折光と1次回折光とを偏光ビームスプリッタ(Polarizing Beam Splitter:PBS)126で合わせ、コヒーレント制御及び偏光変調された光パルスを生成した。図10Cに示すように、コヒーレント制御及び偏光変調された光パルスでは、光コムComb1の0次回折光のパルス列の振動方向と1次回折光のパルス列の振動方向が互いに直交する。光コムComb1の0次回折光と1次回折光との相対的なCEP:ΔφCEP´が生じ、(15)式が成り立つ。As shown in FIG. 10A, an optical path
(15)式のtは、時間を表す。 In equation (15), t represents time.
図10Aに示すように、光コム光源112からの光コムComb2の出射方向の前方に、光コムComb2を所定の方向の直線偏光に変換するための(1/4)波長板130、(1/2)波長板132、及び偏光板134を配置した。所定の直線偏光とした光コムComb2を、上述のようにコヒーレント制御及び偏光変調された光コムComb1の0次回折光及び1次回折光とビームスプリッタ(Beam Splitter:BS)138で合わせた。二つの光コムComb1,Comb2の干渉光をフォトディテクタ140で検出した。この構成では、光コムComb2は、ローカルオシレーター(local oscillator:LO)信号として機能する。フォトディテクタ140によって受光した干渉光をディジタイザ(データ処理部)142によって処理することで、干渉光を不図示のディスプレイに可視化した。ディジタイザ142に、参照用のクロック信号として、光コム光源112から出射されかつ(1/4)波長板130、(1/2)波長板132、及び偏光板134を通過していない光コムComb2を入力した。
As shown in FIG. 10A, a (1/4)
光路長変更部122を用いて、光コムComb1の0次回折光と1次回折光とのタイミングを合わせた。図11Aに示すように、光コムComb1の0次回折光と1次回折光との相対的なCEP:ΔφCEP´を、ΔfCEO=(Δfrep/4)の条件下で変化させた。The timing of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light of the optical comb Comb1 was adjusted using the optical path
図11B及び図11Cに示すように、LO信号としての光コムComb2の直線偏光の向きを紙面にて斜め右下がりにした場合、光コムComb1の直線偏光の向きが紙面にて斜め右下がりになったときに、光コムComb2の直線偏光の向きと互いに同一になり、強い干渉信号が生じた。光コムComb1が紙面にて左回りまたは右回りの円偏光になったときは、光コムComb1が光コムComb2の直線偏光を部分的に含む。このとき、光コムComb1の直線偏光の向きが紙面にて斜め右下がりである場合に比べて、弱い干渉信号が生じた。光コムComb1の直線偏光の向きが斜め左下がりであり、且つ光コムComb2の直線偏光の向きと互いに直交した場合、光コムComb1,Comb2が互いに干渉せず、他の場合に比べて干渉信号が非常に弱くなった。 As shown in FIG. 11B and FIG. 11C, when the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb2 as the LO signal is obliquely rightward and downward on the paper, the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb1 is obliquely downward and rightward on the paper. At this time, the directions of the linearly polarized light of the optical comb Comb2 were the same as each other, and a strong interference signal was generated. When the optical comb Comb1 becomes left-handed or right-handed circularly polarized light on the paper, the optical comb Comb1 partially includes the linearly polarized light of the optical comb Comb2. At this time, a weaker interference signal was generated as compared with the case where the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb1 was obliquely downward and rightward on the paper. When the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb1 is obliquely downward and to the left and is orthogonal to the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb2, the optical combs Comb1 and Comb2 do not interfere with each other, and the interference signal is smaller than in other cases. It became very weak.
図11D及び図11Eに示すように、LO信号としての光コムComb2の直線偏光の向きを紙面にて斜め左下がりにした場合、光コムComb1の直線偏光の向きが紙面にて斜め左下がりになったときに、光コムComb2の直線偏光の向きと互いに同一になり、強い干渉信号が生じた。光コムComb1が紙面にて左回りまたは右回りの円偏光となったときには、光コムComb1が光コムComb2の直線偏光を部分的に含む。このとき、光コムComb1の直線偏光の向きが紙面にて斜め左下がりである場合に比べて、弱い干渉信号が生じた。光コムComb1が斜め右下がりになり、且つ光コムComb2の直線偏光の向きと互いに直交した場合、光コムComb1,Comb2が互いに干渉せず、他の場合に比べて非常に弱い干渉信号が生じた。 As shown in FIG. 11D and FIG. 11E, when the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb2 as the LO signal is obliquely leftward down on the paper, the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb1 is obliquely downwardly left on the paper. At this time, the directions of the linearly polarized light of the optical comb Comb2 were the same as each other, and a strong interference signal was generated. When the optical comb Comb1 becomes the left-handed or right-handed circularly polarized light on the paper, the optical comb Comb1 partially includes the linearly-polarized light of the optical comb Comb2. At this time, a weaker interference signal was generated as compared with the case where the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb1 was obliquely leftward and downward on the paper. When the optical comb Comb1 is obliquely downward to the right and orthogonal to the direction of the linearly polarized light of the optical comb Comb2, the optical combs Comb1 and Comb2 do not interfere with each other, and a very weak interference signal is generated as compared with other cases. .
図11Aから図11Eに示す結果からわかるように、AOMを用いた周波数シフトによって、Comb1の0次回折光と1次回折光とのオフセット周波数差ΔfCEOが所望の条件(本実施例では、ΔfCEO=Δfrep/4)を満たすように制御できる。また、本実施例では、Comb1の0次回折光と1次回折光とを互いに直交させ、空間的及び時間的に重ね合わせた。このとき、前述の所望の条件に応じて、直線偏光や楕円偏光、円偏光等に変調された偏光干渉波形を生成した。本発明を適用することによって、偏光干渉による相対的なCEPの高速変調及びコヒーレント検出が可能になることを確認した。As can be seen from the results shown in FIGS. 11A to 11E, the offset frequency difference Δf CEO between the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light of Comb1 is set to a desired condition (in this embodiment, Δf CEO = Δf rep / 4). In the present embodiment, the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light of Comb1 are orthogonal to each other, and are superimposed spatially and temporally. At this time, a polarization interference waveform modulated into linearly polarized light, elliptically polarized light, circularly polarized light, or the like was generated according to the above-described desired conditions. By applying the present invention, it has been confirmed that high-speed modulation and coherent detection of relative CEP by polarization interference can be performed.
90・・・周波数制御機構
100・・・制御装置(光コムの制御装置)
Comb1・・・光コム(第一の光コム)
Comb2・・・光コム(第二の光コム)
fCEO1・・・オフセット周波数(第一の周波数オフセット)
frep1・・・繰り返し周波数(第一の周波数間隔)
fCEO2・・・オフセット周波数(第二の周波数オフセット)
frep2・・・繰り返し周波数(第二の周波数間隔)
FM1・・・光周波数モード(第一の周波数モード)
FM3・・・光周波数モード(第三の光周波数モード)
FM2・・・光周波数モード(第二の周波数モード)
FM4・・・光周波数モード(第四の光周波数モード)90
Comb2 ... Optical comb (second optical comb)
f CEO1 ... offset frequency (first frequency offset)
f rep1 ... repetition frequency (first frequency interval)
f CEO2 ... offset frequency (second frequency offset)
f rep2 ... repetition frequency (second frequency interval)
FM1 ... optical frequency mode (first frequency mode)
FM3: Optical frequency mode (third optical frequency mode)
FM2: Optical frequency mode (second frequency mode)
FM4: Optical frequency mode (fourth optical frequency mode)
【0002】
返し周波数や二つの光コムを用いた際のオフセット周波数差、繰り返し周波数差は、固定のパラメータとして扱われていた。
[0005]
本発明者は、図2に示すように、二つの光コム同士の相対的なキャリアエンベロープ位相(Carrier−Envelope offset Phase:CEP)の差は時間が進むほどオフセット周波数差に応じて少しずつ均等にずれるという本質、及び、図3に示すように、相対的なCEPの差の周期はオフセット周波数差の逆数で表されるという本質に着目した。本発明者は、光コムの本質に基づき、オフセット周波数差を制御することによって相対的なCEPを任意に制御できるという新しい知見を得て、本発明を完成させた。
[0006]
本発明は、二つの光コム同士の相対的なCEPの任意制御の自由度を積極的に活用した光コムの制御方法及び光コムの制御装置を提供する。
課題を解決するための手段
[0007]
本発明の光コムの制御方法は、周波数軸で零に対して第一の周波数オフセットを有する第一の周波数モードと前記周波数軸で前記第一の周波数モードに対して第一の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第三の周波数モードとを有する第一の光コムと、前記周波数軸で零に対して第二の周波数オフセットを有する第二の周波数モードと前記周波数軸で前記第二の周波数モードに対して第二の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第四の周波数モードとを有する第二の光コムと、を用いて、前記第一の周波数オフセット、前記第二の周波数オフセット、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差、前記第一の周波数間隔、前記第二の周波数間隔、及び前記第一の周波数間隔と前記第二の周波数間隔との差が互いに整数比で表されるように、前記第一の周波数オフセット、前記第二の周波数オフセット、前記第一の周波数間隔、及び前記第二の周波数間隔を制御することによって前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を制御する制御工程を備える。
[0008]
本発明の光コムの制御方法では、前記制御工程において、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を(1)式を満たすように設定してもよい。
[0009]
[数1]
[0010]
(1)式において、ΔfCEOは前記第一の周波数オフセットと前記第二の周[0002]
The return frequency, the offset frequency difference when using two optical combs, and the repetition frequency difference were treated as fixed parameters.
[0005]
As shown in FIG. 2, the inventor of the present invention has found that the difference between the relative carrier envelope phases (Carrier-Envelope offset Set: CEP) of the two optical combs is gradually and evenly smaller in accordance with the offset frequency difference as time advances. Attention was paid to the essence of the deviation and the essence that the period of the relative CEP difference is represented by the reciprocal of the offset frequency difference as shown in FIG. The present inventor has obtained a new finding that the relative CEP can be arbitrarily controlled by controlling the offset frequency difference based on the essence of the optical comb, and completed the present invention.
[0006]
The present invention provides an optical comb control method and an optical comb control apparatus that actively utilize the degree of freedom of arbitrary control of the relative CEP between two optical combs.
Means for solving the problem [0007]
The method of controlling an optical comb according to the present invention comprises an integer of a first frequency mode having a first frequency offset with respect to zero on the frequency axis and a first frequency interval for the first frequency mode on the frequency axis. A first optical comb having a plurality of third frequency modes arranged at double intervals, a second frequency mode having a second frequency offset with respect to zero on the frequency axis, and A second optical comb having a plurality of fourth frequency modes arranged at an integer multiple of the second frequency interval with respect to a second frequency mode, using the first frequency offset, The second frequency offset, the difference between the first frequency offset and the second frequency offset, the first frequency interval, the second frequency interval, and the first frequency interval and the second With frequency spacing The first frequency offset, the second frequency offset, the first frequency interval, and the first frequency offset by controlling the second frequency interval, so that is represented by an integer ratio to each other And a control step of controlling a difference between the first frequency offset and the second frequency offset.
[0008]
In the control method for an optical comb according to the present invention, in the control step, a difference between the first frequency offset and the second frequency offset may be set so as to satisfy Expression (1).
[0009]
[Equation 1]
[0010]
In the equation (1), Δf CEO is the first frequency offset and the second frequency offset.
【0003】
波数オフセットとの差を表す。Δfrepは前記第一の周波数間隔と前記第二の周波数間隔との差を表す。K,Nは任意の自然数を表す。
[0011]
本発明の光コムの制御方法では、前記制御工程において、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を(2)式を満たすように設定してもよい。
[0012]
[数2]
[0013]
(2)式において、ΔfCEOは前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を表す。frepは前記第一の周波数間隔または前記第二の周波数間隔を表す。Nは任意の自然数で表す。
[0014]
本発明の光コムの制御方法では、前記制御工程において、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を(3)式を満たすように限定してもよい。
[0015]
[数3]
[0016]
(3)式において、ΔfCEOは前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を表す。fCEOは前記第一の周波数オフセットまたは前記第二の周波数オフセットを表す。Nは任意の自然数を表す。
[0017]
本発明の光コムの制御装置は、周波数軸で零に対して第一の周波数オフセットを有する第一の周波数モードと前記周波数軸で前記第一の周波数モードに対して第一の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第三の周波数モードとを有する第一の光コムにおける前記第一の周波数オフセット及び前記第一の周波数間隔とを制御すると共に、前記周波数軸で零に対して第二の周波数オフセットを有する第二の周波数モードと前記周波数軸で前記第二の周波数モードに対して第二の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の[0003]
Indicates the difference from the wave number offset. Δf rep represents the difference between the first frequency interval and the second frequency interval. K and N represent arbitrary natural numbers.
[0011]
In the optical comb control method according to the present invention, in the control step, a difference between the first frequency offset and the second frequency offset may be set so as to satisfy Expression (2).
[0012]
[Equation 2]
[0013]
In the equation (2), Δf CEO represents a difference between the first frequency offset and the second frequency offset. f rep represents the first frequency interval or the second frequency interval. N is represented by an arbitrary natural number.
[0014]
In the optical comb control method according to the present invention, in the control step, a difference between the first frequency offset and the second frequency offset may be limited so as to satisfy Expression (3).
[0015]
[Equation 3]
[0016]
In the equation (3), Δf CEO represents a difference between the first frequency offset and the second frequency offset. f CEO represents the first frequency offset or the second frequency offset. N represents an arbitrary natural number.
[0017]
The control device of the optical comb according to the present invention includes a first frequency mode having a first frequency offset with respect to zero on a frequency axis and an integer of a first frequency interval with respect to the first frequency mode on the frequency axis. Controlling the first frequency offset and the first frequency interval in the first optical comb having a plurality of third frequency modes arranged at double intervals, and zero with respect to zero in the frequency axis. A plurality of second frequency modes having a second frequency offset and a plurality of lines arranged at intervals of an integral multiple of a second frequency interval with respect to the second frequency mode on the frequency axis.
【0004】
第四の周波数モードとを有する第二の光コムにおける前記第二の周波数オフセット及び前記第二の周波数間隔とを制御する周波数制御機構を備える。前記周波数制御機構は、前記第一の周波数オフセット、前記第二の周波数オフセット、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差、前記第一の周波数間隔、前記第二の周波数間隔、及び前記第一の周波数間隔と前記第二の周波数間隔との差が互いに整数比で表されるように前記第一の周波数オフセット、前記第二の周波数オフセット、前記第一の周波数間隔、及び前記第二の周波数間隔を制御可能に構成される。
発明の効果
[0018]
本発明によれば、二つの光コム同士のオフセット周波数差を制御することによって、二つの光コム同士の相対的なCEPを任意に制御できる。
図面の簡単な説明
[0019]
[図1]時間領域と周波数領域のそれぞれの領域における二つの光コムComb1,Comb2の模式図である。
[図2]時間領域における二つの光コムComb1,Comb2のパルス列の繰り返し周期の相対関係を示す模式図である。
[図3]時間領域における二つの光コムComb1,Comb2のパルス列の位相の相対関係を示す模式図である。
[図4]光コムのオフセット周波数及び繰り返し周波数を制御可能に構成された光コム出力機構の一例を示す概略図である。
[図5]本発明に係る光コムの制御装置の一実施形態を示す概略図である。
[図6]光コムのオフセット周波数を制御するための音響光学素子の光学的なふるまいを示す模式図である。
[図7]実施例1の二つの光コムComb1,Comb2の波形と干渉信号との関係を示す模式図である。
[図8A]実施例1において二つの光コムComb1,Comb2のオフセット周波数差ΔfCEOを0とした場合の干渉信号の測定結果を示すグラフである。
[図8B]実施例1において二つの光コムComb1,Comb2のオフセット[0004]
A frequency control mechanism for controlling the second frequency offset and the second frequency interval in a second optical comb having a fourth frequency mode. The frequency control mechanism, the first frequency offset, the second frequency offset, the difference between the first frequency offset and the second frequency offset, the first frequency interval, the second frequency interval The first frequency offset, the second frequency offset, the first frequency interval, and the difference between the first frequency interval and the second frequency interval are represented by an integer ratio to each other. The second frequency interval is configured to be controllable.
Effect of the Invention [0018]
According to the present invention, by controlling the offset frequency difference between two optical combs, the relative CEP between the two optical combs can be arbitrarily controlled.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0019]
FIG. 1 is a schematic diagram of two optical combs Comb1 and Comb2 in each of a time domain and a frequency domain.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a relative relationship between repetition periods of pulse trains of two optical combs Comb1 and Comb2 in a time domain.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a relative relationship between phases of pulse trains of two optical combs Comb1 and Comb2 in a time domain.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an optical comb output mechanism configured to be able to control an offset frequency and a repetition frequency of the optical comb.
FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of an optical comb control device according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an optical behavior of an acousto-optic device for controlling an offset frequency of an optical comb.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a relationship between waveforms of two optical combs Comb1 and Comb2 and an interference signal according to the first embodiment.
FIG. 8A is a graph showing a measurement result of an interference signal when an offset frequency difference Δf CEO between two optical combs Comb1 and Comb2 is set to 0 in the first embodiment.
[FIG. 8B] Offset of two optical combs Comb1 and Comb2 in the first embodiment
【0011】
fCEO2、二つの光コムComb1,Comb2の繰り返し周波数差Δfrep、光コムComb1のオフセット周波数frep1、光コムComb2のオフセット周波数frep2の六つのパラメータ同士が任意の整数比で表されるように各パラメータを制御することが好ましい。具体的には、上述の六つのパラメータ同士が任意の整数比で表される相対関係(所定の条件)が、オフセット周波数fCEO1,fCEO2及び繰り返し周波数frep1,frep2の四つのパラメータの制御によって成り立つことが好ましい。
[0043]
例えば、オフセット周波数差ΔfCEOが(1)式から(3)式の少なくとも一式以上を満たすようにオフセット周波数差ΔfCEO以外の各パラメータを設定できる。オフセット周波数差ΔfCEOが(1)式から(3)式のいずれか二式を同時に満たすようにオフセット周波数差ΔfCEO以外の各パラメータを設定できる。オフセット周波数差△fCEOが前述の(1)式から(3)式の全て満たすようにオフセット周波数差ΔfCEO以外の各パラメータを設定してもよい。
[0044]
(光コムの制御装置)
先ず、本発明の光コムの制御方法に適用可能な光コムの制御装置に用いられる光コム出力機構について説明する。光コム出力機構は、本発明の光コムの制御方法の制御工程において、所定の関係(いわゆる、1f−2fの関係)を満たす二つの光コムのモード同士の干渉信号を検出する。この干渉信号は、ビート信号であって、二つの光コムのモード同士の周波数差に基づく。光コム出力機構は、二つの光コムのモード同士の干渉信号を検出することによって、オフセット周波数及び繰り返し周波数を制御可能に構成されている。
[0045]
図4に示すように、光コム出力機構10は、光コム光源12、光干渉部14、ビート信号検出部16、オフセット周波数制御部18、光コム出力部20、及び繰り返し周波数制御部22を備えている。
[0046]
光コム光源12は、ループ型のファイバレーザとして構成される。光コム光源12は、エルビウム添加ファイバ(Erbium doped optical fiber:ED[0011]
f CEO2, as the repetition frequency difference Delta] f rep of the two optical comb COMB1, COMB2, offset frequency f rep1 optical comb COMB1, six parameters between the offset frequency f rep2 optical comb COMB2 is represented by any integer ratio It is preferable to control each parameter. Specifically, the relative relationship (predetermined condition) in which the above-mentioned six parameters are expressed by an arbitrary integer ratio is the control of the four parameters of the offset frequencies f CEO1 and f CEO2 and the repetition frequencies f rep1 and f rep2. Is preferably satisfied.
[0043]
For example, setting the above parameters other than the offset frequency difference Delta] f CEO to meet the offset frequency difference Delta] f CEO is (1) (3) at least one or more expression of expression from the equation. Can set the parameters other than the offset frequency difference Delta] f CEO to meet the offset frequency difference Delta] f CEO from (1) reacting a (3) any two equations of the type at the same time. Offset frequency difference △ f CEO may set the parameters other than the offset frequency difference Delta] f CEO to satisfy all the above-mentioned equation (1) (3).
[0044]
(Optical comb control device)
First, an optical comb output mechanism used in an optical comb control device applicable to the optical comb control method of the present invention will be described. The optical comb output mechanism detects an interference signal between two optical comb modes satisfying a predetermined relationship (a so-called 1f-2f relationship) in the control step of the optical comb control method of the present invention. This interference signal is a beat signal and is based on the frequency difference between the modes of the two optical combs. The optical comb output mechanism is configured to control an offset frequency and a repetition frequency by detecting an interference signal between two optical comb modes.
[0045]
As shown in FIG. 4, the optical
[0046]
The optical comb
Claims (5)
前記周波数軸で零に対して第二の周波数オフセットを有する第二の周波数モードと前記周波数軸で前記第二の周波数モードに対して第二の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第四の周波数モードとを有する第二の光コムと、を用いて、
前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を制御する制御工程を備えることを特徴とする光コムの制御方法。A first frequency mode having a first frequency offset with respect to zero on a frequency axis and a plurality of second frequencies arranged at intervals of an integral multiple of a first frequency interval with respect to the first frequency mode on the frequency axis. A first optical comb having three frequency modes;
A plurality of second frequency modes having a second frequency offset with respect to zero on the frequency axis and a plurality of the second frequency modes on the frequency axis arranged at an integer multiple of a second frequency interval. And a second optical comb having a fourth frequency mode,
A control method for an optical comb, comprising a control step of controlling a difference between the first frequency offset and the second frequency offset.
前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を(1)式を満たすように設定することを特徴とする請求項1に記載の光コムの制御方法。
The optical comb control method according to claim 1, wherein a difference between the first frequency offset and the second frequency offset is set so as to satisfy Expression (1).
前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を(2)式を満たすように設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光コムの制御方法。
The optical comb control method according to claim 1 or 2, wherein a difference between the first frequency offset and the second frequency offset is set so as to satisfy Expression (2).
前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差を(3)式を満たすように設定することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の光コムの制御方法。
4. The optical comb according to claim 1, wherein a difference between the first frequency offset and the second frequency offset is set so as to satisfy Equation (3). 5. Control method.
前記周波数軸で零に対して第二の周波数オフセットを有する第二の周波数モードと前記周波数軸で前記第二の周波数モードに対して第二の周波数間隔の整数倍の間隔をあけて並ぶ複数の第四の周波数モードとを有する第二の光コムにおける前記第二の周波数オフセット及び前記第二の周波数間隔とを制御する周波数制御機構を備え、
前記制御機構は、前記第一の周波数オフセット、前記第二の周波数オフセット、前記第一の周波数オフセットと前記第二の周波数オフセットとの差、前記第一の周波数間隔、前記第二の周波数間隔、及び前記第一の周波数間隔と前記第二の周波数間隔との差が互いに整数比で表されるように前記第一の周波数オフセット、前記第二の周波数オフセット、前記第一の周波数間隔、及び前記第二の周波数間隔を制御可能に構成されていることを特徴とする光コムの制御装置。A first frequency mode having a first frequency offset with respect to zero on a frequency axis and a plurality of second frequencies arranged at intervals of an integral multiple of a first frequency interval with respect to the first frequency mode on the frequency axis. Controlling the first frequency offset and the first frequency interval in the first optical comb having three frequency modes, and
A plurality of second frequency modes having a second frequency offset with respect to zero on the frequency axis and a plurality of the second frequency modes on the frequency axis arranged at an integer multiple of a second frequency interval. A frequency control mechanism for controlling the second frequency offset and the second frequency interval in the second optical comb having a fourth frequency mode,
The control mechanism, the first frequency offset, the second frequency offset, the difference between the first frequency offset and the second frequency offset, the first frequency interval, the second frequency interval, The first frequency offset, the second frequency offset, the first frequency interval, and the difference between the first frequency interval and the second frequency interval are represented by an integer ratio to each other. A control device for an optical comb, wherein the control device is configured to control a second frequency interval.
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