JP2015090951A

JP2015090951A - 光源装置

Info

Publication number: JP2015090951A
Application number: JP2013231044A
Authority: JP
Inventors: 太郎手塚; Taro Tezuka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-11

Abstract

【課題】単純な構成で、かつ高精度に広い波長帯域で安定化可能な光源装置を提供する。
【解決手段】波長安定化光源（光源装置）１００は、光源１から出射された光が透過する標準物質が封入された密封容器６０を含み、光の波長を弁別する波長弁別器６と、波長弁別器６で弁別された光を検出する光検出器８と、光検出器８のよる検出信号を用いて、誤差信号を求める誤差信号演算部９と、誤差信号演算部９からの前記誤差信号に基づいて、光源１の波長を制御する制御部１０１とを有する。ここで、標準物質は、２つ以上の分子種を含み、分子種のうちの少なくとも２つは、分子種の吸収線群である吸収バンドが重なる領域を有し、吸収バンドが重なる領域では、少なくとも１つの分子種の吸収バンドのピークにある吸収線の吸収率は、９６％以上である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光の波長を安定化させる光源装置に関する。

波長安定化光源（光源装置）は、高精度な測長干渉計のためのレーザーや高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）等の光通信用半導体レーザーの波長（周波数）を校正するものとして用いられる。波長安定化光源は、一般的に、安定化される元光源の波長変化を光強度の変化に転換する波長弁別器を含む。そして、より高い精度が要求される波長安定化光源の波長弁別器としては、エタロンや、気体分子または気体原子が封入されたガスセルが用いられ、特に長期的にも安定性が求められる場合には、環境変化に強いガスセルが用いられる。しかしながら、波長弁別器にガスセルを用いると、安定化可能な波長が、封入されている分子の吸収線で決定してしまう。そこで、特許文献１は、封入される気体分子の種類を増やした混合ガスセルや複数のガスセルを用いて安定化可能な波長数を増やす波長安定化光源（光周波数安定化光源）を開示している。この波長安定化光源では、光吸収セルに、ＮＨ_３、^１５ＮＨ_３、Ｃ_２Ｈ_２、^１３Ｃ_２Ｈ_２、ＨＣＮ、Ｈ^１３ＣＮ、ＨＣ^１５Ｎ、およびＨ^１３Ｃ^１５Ｎのうちの２種類の分子種を封入しており、より多数の周波数で発振周波数を安定化する。また、特許文献２は、波長弁別器にエタロンを用いた場合について、エタロンの透過スペクトルのピークを吸収線に安定化された基準レーザーで保証する波長安定化光源（可変波長光源）を開示している。

特公平６−１４５７１号公報特公平７−６３１０２号公報

しかしながら、特許文献１に示す波長安定化光源は、波長基準にガスの吸収線を使用しているため、同じ吸収バンドでも、吸収バンドの中心部と周辺部とでは吸収率の差が大きくなる。したがって、高精度な安定性を実現するためには、吸収バンド（吸収線群スペクトル）の中心部しか使用することができない。例えば、光通信用の光源に用いられる１．５μｍ帯の分子ガスセルでは、吸収バンドのピークとなる吸収率に対して２０％以上となる吸収バンドの幅は、Ｃ_２Ｈ_２で、２７．６ｎｍ（１５１３．２０〜１５４０．８３ｎｍ、ＮＩＳＴ、ＳＲＭ２５１７ａ）程度である。同様に、Ｈ^１３ＣＮでは、３５．０ｎｍ（１５２７．６３〜１５６２．５６ｎｍ、ＮＩＳＴ、ＳＲＭ２５１９ａ）程度である。なお、ＮＩＳＴは、ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔａｎｄａｒｄｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（米国国立標準技術研究所）の略称である。すなわち、吸収バンドの中心部の吸収線だけでは、光通信のＤＷＤＭ帯域である１５３０ｎｍから１５６５ｎｍ（Ｃバンド）まで、および１５６５ｎｍから１６２５ｎｍ（Ｌバンド）までをカバーする帯域は得られない。また、特許文献２に示す波長安定化光源は、エタロンを基準レーザーに安定化する制御系や、エタロンに元光源を安定化する制御系など複数の制御系を要するため、全体構成が複雑になる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、単純な構成で、かつ高精度に広い波長帯域で安定化可能な光源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、光源から出射される光の波長を安定化させる光源装置であって、光が透過する標準物質が封入された密封容器を含み、光の波長を弁別する波長弁別器と、波長弁別器で弁別された光を検出する光検出器と、光検出器による検出信号を用いて、誤差信号を求める誤差信号演算部と、誤差信号演算部からの誤差信号に基づいて、光源の波長を制御する制御部と、を有し、標準物質は、２つ以上の分子種を含み、分子種のうちの少なくとも２つは、分子種の吸収線群である吸収バンドが重なる領域を有し、吸収バンドが重なる領域では、少なくとも１つの分子種の吸収バンドのピークにある吸収線の吸収率は、９６％以上であることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、単純な構成で、かつ高精度に広い波長帯域で安定化可能な光源装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る波長安定化光源の構成を示す図である。第１実施形態における波長弁別器の吸収スペクトルを示すグラフである。第１実施形態における波長弁別器の特性を示すグラフである。第１実施形態における吸収線と誤差信号との関係を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る波長安定化光源の構成を示す図である。第２実施形態における波長弁別器の吸収スペクトルを示すグラフである。第２実施形態における波長弁別器の特性を示すグラフである。第２実施形態における分光フィルターの特性を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る光源装置について説明する。図１は、本実施形態に係る光源装置としての波長安定化光源１００の構成を示す概略図である。波長安定化光源１００は、安定化される元光源としての光源１と、光分波器２と、光変調器３と、変調信号生成器４と、コリメーターレンズ５と、波長弁別器６と、光検出器８と、誤差信号演算部９と、制御部１０１と、波長変換器１１０とを有する。

光源（波長可変レーザー光源）１は、その波長可変レーザーとして、複数のＤＦＢ（分布帰還型）半導体レーザーが集積化され、Ｃバンド全域で発振可能なＤＦＢレーザーモジュールである。なお、光源１としては、外部共振器型半導体レーザーや、波長可変型ファイバーレーザーなどを用いるものとしてもよい。以下、光源１の第１の安定化波長を波長λ１とし、波長λ１の波長基準の中心波長を波長λ１ｃとする。光分波器２は、光源１から出射された光を２つの経路に分岐させる光ファイバー型の分波器であり、一方の光を出力部１２０に、もう一方の光を光変調器３にそれぞれ導光する。光変調器３は、高効率な電気光学変調器（ＥＯＭ）である導波路型ニオブ酸リチウムを用いた光ファイバー型の位相変調器（ＬＮ位相変調器）である。なお、光変調器３としては、バルク型の電気光学変調器などとしてもよい。変調信号生成器４は、適切な周波数および振幅で正弦信号を生成可能とする電気回路であり、光変調器３を駆動させるとともに、同一信号を参照信号として後述の誤差信号演算部９に出力する。コリメーターレンズ５は、光変調器３からファイバー伝送されて空間へ出射された光を平行光束に変換する収束レンズである。

波長弁別器（波長基準素子）６は、ガスセル６０と、入射した光をガスセル６０内で往復させるミラー６１、６２とを含み、光変調器３で変調された光源１の波長を吸収スペクトルに応じて弁別する。具体的には、波長弁別器６は、入射した光を基準波長からの波長ずれに応じて光の強度を変化させるものである。ガスセル６０は、光学的に透明な密封容器に、標準物質としてＨ^１２ＣＮとＨ^１３ＣＮとの２種類の分子種（シアン化水素ガスの同位体）を封入したものであり、光線が入射または出射する窓部には、反射防止膜がコーティングされている。より具体的には、ガスセル６０は、長さ２００ｍｍの石英ガラス管に、Ｈ^１２ＣＮが２．６Ｔｏｒｒ、Ｈ^１３ＣＮが１３．４Ｔｏｒｒ封入されたものとし得る。ミラー６１、６２は、近赤外帯域で反射率が高い銀膜ミラーであり、例えば、コリメーターレンズ５で平行光束となった光がガスセル６０を５回通過するような角度に調整されて配置されている。すなわち、この構成によれば、波長弁別器６は、セル長（光が密封容器を通過する実行距離）が１０００ｍｍのガスセル６０と等価の波長弁別器として作用する。なお、セル長は、１０００ｍｍのみに限定するものではなく、１０００ｍｍ以上とすれば、本実施形態において最適である。

図２は、本実施形態における波長弁別器６の吸収スペクトルを示すグラフである。図２では、横軸の吸収率（計算値）に対して、点線はＨ^１２ＣＮの、実線はＨ^１３ＣＮのそれぞれの吸収線を示している。Ｈ^１３ＣＮの圧力は、Ｈ^１２ＣＮの圧力よりも高いため、波長弁別器６では、吸収バンド全体の吸収率が高くなる。ここで、「吸収バンド」とは、分子の微細吸収線のピークを結んだ包絡線により形成される吸収線群スペクトルをいう。

図３は、本実施形態における波長弁別器６の特性を示すグラフである。図３では、横軸の圧力に対して、左縦軸は吸収線の性能係数、右縦軸は吸収率を示している。また、各吸収線は、セル長１０００ｍｍのシアン化水素ガスセルにおける封入圧力に対するものである。吸収線の性能係数は、後述する図４（ｂ）の誤差信号の傾きに比例する量であり、高いほど高精度な波長基準に適する。また、最適な圧力における強い吸収線の性能係数を１として規格化しており、本実施形態では、性能係数が０．５以上である波長基準を高精度な波長基準とする。また、図３では、Ｓｔｒｏｎｇ、Ｗｅａｋ、Ｍｉｄｄｌｅの３系列の値は、それぞれ、吸収バンドのピークにある強い吸収線、吸収バンドの裾にある弱い吸収線、その中間にある中程度の吸収線を示し、性能係数を実線で、吸収率を点線でプロットしている。ただし、中程度の吸収線の吸収率は、不図示している。さらに、Ｈ^１２ＣＮとＨ^１３ＣＮとは、吸収バンドの特性が類似しているため、図３では、両同位体の吸収線の特徴を代表的に示している。

ここで、図２および図３を参照すると、まず、図２において１５６５ｎｍ付近にあるＨ^１３ＣＮの吸収バンド裾の吸収線の性能係数は、図３における圧力１３．６ＴｏｒｒでのＷｅａｋ系列の値に相当し、およそ０．５である。これに対して、図２において１５３５．５４ｎｍから１５３８．５２ｎｍまで（Ｒバンド）の帯域にある、Ｈ^１３ＣＮの強い吸収線の性能係数は、図３における圧力１３．６ＴｏｒｒにおけるＳｔｒｏｎｇ系列の値に相当し、およそ０．０４である。また、１５４５．９６ｎｍから１５４９．７３ｎｍまで（Ｐバンド）の帯域についても同様である。したがって、この帯域に関しては、高精度な波長基準としては使用できない。一方、図２に示すように、１．５μｍ帯のＨ^１３ＣＮとＨ^１３ＣＮとの吸収バンドに重なりがあり、Ｈ^１３ＣＮの強い吸収線の帯域には、Ｈ^１２ＣＮの強い吸収線または中程度の吸収線が存在する。ここで、「吸収バンドに重なりがある」とは、２つの吸収バンドの包絡線が、波長帯域を共有している場合をいう。特に、２つの包絡線のピーク（Ｐブランチの包絡線ピークとＲブランチの包絡線ピーク)が存在する分子間では、一方の分子の２つのピークの間に、もう一方の分子のピークが存在する場合をいう。Ｈ^１２ＣＮのこれらの吸収線の性能係数は、図３における圧力２．６ＴｏｒｒでのＳｔｒｏｎｇ系列およびＭｉｄｄｄｌｅ系列の値に相当し、それぞれ０．５８、０．８７である。したがって、ここでのＨ^１３ＣＮの強い吸収線の帯域の波長基準には、Ｈ^１２ＣＮの吸収線を代用して使用することができる。ここで、（表１）に、本実施形態における波長弁別器６の代表的な吸収線の吸収率を示す。

本実施形態では、Ｈ^１３ＣＮの分圧を、吸収バンドのピーク（吸収線番号：Ｒ８、Ｐ８）の強い吸収線における最適な圧力０．８Ｔｏｒｒの１７倍（最大１３．６Ｔｏｒｒ以上）まで高め、その吸収率を９６％以上とする。これにより、吸収バンド裾（吸収線番号：Ｐ２７）の吸収率を、（表１）に示すように２４．６％まで高めることができる。同様に見ると、波長弁別器６において、吸収率が２４％以上（図３に示す性能係数０．５以上の高精度な波長基準として使用可能な弱い吸収線の吸収率に相当）となる吸収線の帯域は、１５２１．６５ｎｍから１５６４．４４ｎｍまでとなる。したがって、波長弁別器６は、Ｓバンド（１４６０ｎｍから１５３０ｎｍまで）の一部とＣバンドのほぼ全域とをカバーする広い帯域で高精度な波長基準を提供できる。

光検出器８は、１．５μｍ波長帯のＩｎＧａＡｓ型フォトダイオードである。なお、光検出器８としては、光源１の波長に感度のあるものであれば、アバランシェフォトダイオードなどとしてもよい。誤差信号演算部９は、同期検波器や位相調整器などを含む電気回路であり、変調信号生成器４からの参照信号と光検出器８からの検出信号とを用いて、光源１の波長λ１と中心波長λ１ｃとの差に比例する電圧信号（誤差信号）を求め、出力する。制御部１０１は、ＰＣやＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）などの集積回路が実装された計算機であり、制御信号を波長変換器１１０にフィードバックする。なお、光検出器８の出力信号をＡＤ変換した上で、誤差信号演算部９と制御部１０１とをデジタル制御系として、同一のＰＣやＦＰＧＡ上に実装する構成としてもよい。波長変換器１１０は、光源１内の駆動素子、およびその駆動電流と動作温度とを任意に選択、設定可能なＬＤドライバーである。これにより、光源（ＤＦＢレーザーモジュール）１は、発振波長を変換（変更）することができる。

次に、波長安定化光源１００による波長安定化制御について説明する。まず、波長安定化の開始時には、波長変換器１１０は、開始時の波長（初期波長）が波長基準の中心波長λ１ｃと略一致するような、駆動素子、動作温度および初期駆動電流で光源１を立ち上げる。このときの駆動素子、動作温度および初期駆動電流は、予め計測された光源１内の各駆動素子の波長温度特性および波長電流特性に基づいて決定する。光源１から出射された光は、光変調器３を介して変調信号生成器４の変調周波数ｆ_Ｍで周波数変調（すなわち波長変調）され、コリメーターレンズ５で平行光束とされた後に波長弁別器６に入射する。波長弁別器６に入射した光は、その内部で吸収され、光源１の波長λ１および波長変調量に応じて強度変調される。ガスセル６０を透過した光は、光検出器８で電圧信号に変換され、誤差信号演算部９で変調信号生成器４の変調周波数ｆ_Ｍに対して同期検波され、誤差信号に変換される。

図４は、波長弁別器６の各吸収線に関する吸収スペクトルと、それに対応した誤差信号とを模式的に示すグラフであり、図４（ａ）が吸収スペクトルを示し、図４（ｂ）が誤差信号を示す。誤差信号は、吸収線の一次微分値に比例したプロファイルを有し、図４（ｂ）に示すマイナスピークからプラスピークまでの間の傾きが直線的な領域において、光源１の波長λ１と吸収線の中心波長λ１ｃとの差に比例した量となる。制御部１０１および波長変換器１１０は、誤差信号演算部９から出力された誤差信号がゼロとなるように光源１の駆動電流に対してフィードバック制御を行い、光源１の波長λ１を吸収線の中心波長λ１ｃに安定化制御する。

次に、光源１の安定化波長を、第１の安定化波長λ１とは異なる第２の安定化波長λ２に変更する場合について説明する。この場合、まず、波長変換器１１０は、第１安定化波長λ１への安定化制御を解除し、初期波長が第２波長基準の中心波長λ２ｃと略一致するような、駆動素子、動作温度および初期駆動電流を再設定し、この値で光源１を立ち上げる。このときも、駆動素子、動作温度および初期駆動電流は、予め計測された光源１内の各駆動素子の波長温度特性および波長電流特性に基づいて決定する。なお、第２波長基準の中心波長λ２ｃが第１波長基準の中心波長λ１ｃと近い値である場合には、波長変換器１１０は、駆動素子の再設定はせずに、動作温度および駆動電流の再設定のみを行うものとしてもよい。以下、波長安定化光源１００は、上記の第１安定化波長λ１の場合と同様に、第２の波長基準のピークに対して安定化制御を行う。ただし、制御部１０１のフィードバックゲイン等のパラメーターについては、波長基準ごとに変更してもよい。

このように、波長安定化光源１００は、光源１にＣバンドの全帯域で波長可変のＤＦＢレーザーモジュールを使用し、波長弁別器６にＣバンド全帯域をカバーする高精度な波長基準に適した吸収線群を有するガスセル６０を使用する。すなわち、波長安定化光源１００は、従来の波長安定化光源ではカバーできなかった帯域までカバーできることとなる。また、従来の波長安定化光源では、カバーする帯域を広げるために、複数のガスセルを用いたり、また複数のエタロンを用いる場合には複数の制御系を要したりと全体構成が複雑であったが、波長安定化光源１００では、構成自体を単純化可能である。

以上のように、本実施形態によれば、単純な構成で、高精度に広い波長帯域で安定化可能な光源装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光源装置について説明する。第１実施形態では、波長安定化光源１００が、１つの光源１からの光の波長を安定化させる場合を例示した。これに対して、本実施形態に係る光源装置の特徴は、複数の光源からの複数の光の波長を同時に安定化させる点にある。図５は、本実施形態に係る光源装置としての波長安定化光源２００の構成を示す概略図である。波長安定化光源２００は、第１実施形態に係る波長安定化光源１００と比較すると、光源、光検出器、誤差信号演算部、および波長変換器をそれぞれ２つ有するとともに、さらに、波長弁別器６からの光を複数に分岐させる分光フィルター７を有する。以下、波長安定化光源２００の構成として、一例として、安定化される元光源を２つ有するものと想定し、特に第１実施形態に係る波長安定化光源１００の構成と異なる点について説明する。

第１光源１１および第２光源１２は、それぞれ、第１実施形態における光源１と同様の構成とし得る。以下、第１光源１１の安定化波長を波長λ１とし、第２光源１２の安定化波長を波長λ２とする。この場合、光分波器２は、２つの光源１１、１２から出射された２つの光を一旦同軸とした後に２つの経路に分岐させる。分岐先は、第１実施形態と同様である。また、変調信号生成器４の送信先は、ここでは、光変調器３の他、第１誤差信号演算部９１および第２誤差信号演算部９２の計３つとなる。

波長弁別器６は、ここでは、光変調器３で変調された第１光源１１および第２光源１２の周波数を吸収スペクトルに応じた強度変化に変換する。また、ガスセル６０は、第１実施形態においては、２種類のシアン化水素ガスの同位体を封入していたが、本実施形態では、^１２Ｃ_２Ｈ_２と^１３Ｃ_２Ｈ_２との２種類の分子種（アセチレンガスの同位体）を封入している。より具体的には、ガスセル６０は、長さ１００ｍｍの石英ガラス管に、^１２Ｃ_２Ｈ_２が２．５Ｔｏｒｒ、^１３Ｃ_２Ｈ_２が７．５Ｔｏｒｒ封入されたものとし得る。ミラー６１、６２を第１実施形態と同様に設置するものとすると、この構成によれば、波長弁別器６は、セル長が５００ｍｍのガスセル６０と等価の波長弁別器として作用する。なお、セル長は、５００ｍｍのみに限定するものではなく、５００ｍｍ以上とすれば、本実施形態において最適である。

図６は、本実施形態における波長弁別器６の吸収スペクトルを示すグラフである。図６では、横軸の吸収率（計算値）に対して、点線は^１２Ｃ_２Ｈ_２の、実線は^１３Ｃ_２Ｈ_２のそれぞれの吸収線を示している。^１３Ｃ_２Ｈ_２の圧力は、^１２Ｃ_２Ｈ_２よりも高いため、波長弁別器６では、吸収バンド全体の吸収率が高くなる。

図７は、本実施形態における波長弁別器６の特性を示すグラフである。なお、図７の見方（各種の定義等）は、第１実施形態における図３と同様である。ここで、図６および図７を参照すると、まず、図６において１５５０ｎｍ付近にある^１３Ｃ_２Ｈ_２の吸収バンド裾の吸収線の性能係数は、図７における圧力７．５ＴｏｒｒでのＷｅａｋ系列の値に相当し、およそ０．５である。これに対して、図６において１５１８．６７ｎｍから１５２１．５６ｎｍまで（Ｒバンド）の帯域にある、^１３Ｃ_２Ｈ_２の強い吸収線の性能係数は、図７における圧力７．５ＴｏｒｒにおけるＳｔｒｏｎｇ系列の値に相当し、およそ０．１である。また、１５２８．５９ｎｍから１５３２．２１ｎｍまで（Ｐバンド）の帯域についても同様である。したがって、この帯域に関しては、高精度な波長基準としては使用できない。一方、図６に示すように、１．５μｍ帯の^１３Ｃ_２Ｈ_２と^１２Ｃ_２Ｈ_２との吸収バンドに重なりがあり、^１３Ｃ_２Ｈ_２の強い吸収線の帯域には、^１２Ｃ_２Ｈ_２の強い吸収線または中程度の吸収線が存在する。^１２Ｃ_２Ｈ_２のこれらの吸収線の性能係数は、図７における圧力２．５ＴｏｒｒでのＳｔｒｏｎｇ系列およびＭｉｄｄｄｌｅ系列の値に相当し、それぞれ０．７８、０．９３である。したがって、ここでの^１３Ｃ_２Ｈ_２の強い吸収線の帯域の波長基準には、^１２Ｃ_２Ｈ_２の吸収線を代用して使用することができる。ここで、（表２）に、本実施形態における波長弁別器６の代表的な吸収線の吸収率を示す。

本実施形態では、^１３Ｃ_２Ｈ_２の分圧を、吸収バンドのピーク（吸収線番号：Ｒ８、Ｐ８）の強い吸収線における最適な圧力１．３Ｔｏｒｒの６倍（最大７．５Ｔｏｒｒ以上）まで高め、その吸収率を９８％以上とする。これにより、吸収バンド裾（吸収線番号：Ｐ２８）の吸収率を、（表２）に示すように２６．３％まで高めることができる。同様に見ると、波長弁別器６において、吸収率が２１％以上（図７に示す性能係数０．５以上の高精度な波長基準として使用可能な弱い吸収線の吸収率に相当）となる吸収線の帯域は、１５１４．７７ｎｍから１５５０．１８ｎｍまでとなる。したがって、波長弁別器６は、Ｓバンドの一部とＣバンドを含む広い帯域で高精度な波長基準を提供できる。

図８は、分光フィルター７の分光特性を示すグラフである。分光フィルター７は、図８（ａ）に示すように波長λ１の光を透過し、図８（ｂ）に示すように波長λ２の光を反射する分光特性を有する、誘電体多層膜が蒸着されたハイパスフィルターである。なお、分光フィルター７としては、波長λ２の近傍波長を選択的に反射するバンドパスフィルターとしてもよい。分光フィルター７で分光された光のうち、波長λ１の光は、第１光検出器８１に導光され、波長λ２の光は、第２光検出器８２に導光される。第１誤差信号演算部９１は、変調信号生成器４からの参照信号と第１光検出器８１からの出力信号とに基づいて、第１光源１１の波長λ１と中心波長λ１ｃとの差に比例する電圧信号を出力する。同様に、第２誤差信号演算部９２は、変調信号生成器４からの参照信号と第２光検出器８２からの出力信号とに基づいて、第２光源１２の波長λ２と中心波長λ２ｃとの差に比例する電圧信号を出力する。制御部１０１は、この場合、第１実施形態で要した演算機能を２つの光源１１、１２用に２チャンネル有する。そして、第１波長変換器１１１は、第１光源１１内の駆動素子、およびその駆動電流と動作温度とを任意に選択、設定し、一方、第２波長変換器１１２は、第２光源１２内の駆動素子、およびその駆動電流と動作温度とを任意に選択、設定する。なお、波長安定化光源２００は、安定化される元光源、分光フィルター、光検出器、および誤差信号演算部を増やすことで、対応する波長数を増やすことができる。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用、効果を奏するとともに、光源（安定化される元光源）が複数となっても、光変調器や波長弁別器を共通化することで、波長安定化光源全体として単純な構成とし得る。また、第１実施形態におけるガスセル６０に用いたシアン化水素に対して、本実施形態におけるガスセル６０に用いたアセチレンの吸収線強度が強いことから、特に本実施形態における波長弁別器６は、第１実施形態でのものよりも小型とし得る。本実施形態における波長安定化光源２００は、例えば、発振波長の選択性および安定性が重要である多波長干渉計のための波長安定化光源として特に有効となり得る。

なお、上記各実施形態では、ガスセル６０に封入される標準物質として、シアン化水素またはアセチレンの同位体を用いるものとした。しかしながら、本発明では、同位体のみに限らず、シアン化水素を含めたシアン化水素同位体の群（アセチレンを含めたアセチレン同位体の群）から選択された２つ以上の分子種であってもよい。また、標準物質としては、例えば、ＮＩＳＴからＳＲＭ２５１４、ＳＲＭ２５１５として提案されている一酸化炭素も使用し得る。さらに、M.Lackner, M.Schwarzott, and F.Winter, "CO and CO2 spectroscopy
using a 60nm broadband tunable MEMS-VCSEL at 〜1.55μm, Maximilian Lackner, Michael Schwarzott, Franz Winter",
Optics Letters, Vol.31, No.21, pp.3170-3172 (2006) に記載されている二酸化炭素なども使用し得る。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１光源
６波長弁別器
８光検出器
９誤差信号演算部
６０ガスセル
１００波長安定化光源
１０１制御部

Claims

光源から出射される光の波長を安定化させる光源装置であって、
前記光が透過する標準物質が封入された密封容器を含み、前記光の波長を弁別する波長弁別器と、
前記波長弁別器で弁別された光を検出する光検出器と、
前記光検出器による検出信号を用いて、誤差信号を求める誤差信号演算部と、
前記誤差信号演算部からの前記誤差信号に基づいて、前記光源の波長を制御する制御部と、を有し、
前記標準物質は、２つ以上の分子種を含み、
前記分子種のうちの少なくとも２つは、該分子種の吸収線群である吸収バンドが重なる領域を有し、
前記吸収バンドが重なる領域では、少なくとも１つの分子種の前記吸収バンドのピークにある吸収線の吸収率は、９６％以上である、
ことを特徴とする光源装置。
前記標準物質は、シアン化水素、アセチレン、一酸化炭素、および二酸化炭素の分子種の群から選択された２つ以上の分子種であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記標準物質は、シアン化水素およびシアン化水素同位体の群から選択された２つ以上の分子種であり、
前記光が前記密封容器を通過する実行距離は、１０００ｍｍ以上であり、
前記密封容器における前記標準物質のうちの少なくとも１つの分子種の封入圧力の最大は、１３．６Ｔｏｒｒ以上である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
前記標準物質は、アセチレンおよびアセチレン同位体の群から選択された２つ以上の分子種であり、
前記光が前記密封容器を通過する実行距離は、５００ｍｍ以上であり、
前記密封容器における前記標準物質のうちの少なくとも１つの分子種の封入圧力の最大は、７．５Ｔｏｒｒ以上である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
前記光源は、波長可変レーザー光源であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光源装置。