JP3223521B2 - Optical frequency standard and optical frequency standard calibration device - Google Patents
Optical frequency standard and optical frequency standard calibration deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光周波数標準校正装置
と光周波数標準器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical frequency standard calibration device and an optical frequency standard.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光周波数標準としては、例えば、ルビジ
ウム（Ｒｂ），セシウム（Ｃｓ），アンモニア（Ｎ
Ｈ3 ），アセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）あるいは、ファブリペ
ローエタロンなどの原子，分子の吸収線あるいは、光学
共振器にレーザの発振周波数を同調したものが用いられ
ている。以下では、一例として、アセチレン吸収セルを
用いた絶対光周波数標準について説明する。2. Description of the Related Art Optical frequency standards include, for example, rubidium (Rb), cesium (Cs), and ammonia (N
H 3 ), acetylene (C 2 H 2 ), Fabry-Perot etalon, and the like are used, in which absorption lines of atoms and molecules or optical resonators are tuned to the laser oscillation frequency. Hereinafter, an absolute optical frequency standard using an acetylene absorption cell will be described as an example.
【０００３】図９は、アセチレン吸収セルを用いた絶対
光周波数標準器のブロック図である。図９において、半
導体レーザ９０１は、発振器９０９と駆動回路９１０に
より周波数ｆ0 直接電流変調により周波数変調されてい
る。その出力光は、光ファイバー９０２に導かれ、ファ
イバー型方向性結合器９０３により２分岐され、一方
は、出力光として利用され、他方は、コリメータレンズ
９０４により、コリメートされ、アセチレン吸収セル９
０５に入射される。アセチレン吸収セル９０５の透過光
は、光強度検出器９０６で検出され、位相検波器９０７
により半導体レーザ９０１の直接電流変調に用いた周波
数ｆ0 で位相検波される。アセチレン吸収セル９０５の
波長１．５３２μｍ付近の透過特性は、図１０のように
吸収特性を示すので、図９の位相検波器９０７の出力
は、図１１のようになり、比例積分制御（ＰＩ制御）な
どを用いた図９の帰還回路９０８により半導体レーザ９
０１の中心周波数を、例えば図１１のＡ点に制御するこ
とができる。FIG. 9 is a block diagram of an absolute optical frequency standard using an acetylene absorption cell. In FIG. 9, a semiconductor laser 901 is frequency-modulated by a frequency f 0 direct current modulation by an oscillator 909 and a driving circuit 910. The output light is guided to an optical fiber 902 and branched into two by a fiber-type directional coupler 903, one of which is used as output light and the other is collimated by a collimator lens 904, and the acetylene absorption cell 9.
05. The light transmitted through the acetylene absorption cell 905 is detected by a light intensity detector 906, and a phase detector 907
As a result, phase detection is performed at the frequency f 0 used for direct current modulation of the semiconductor laser 901. Since the transmission characteristic of the acetylene absorption cell 905 near the wavelength of 1.532 μm shows an absorption characteristic as shown in FIG. 10, the output of the phase detector 907 in FIG. 9 becomes as shown in FIG. 9) using the feedback circuit 908 of FIG.
The center frequency of 01 can be controlled, for example, to point A in FIG.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】原子あるいは、分子の
吸収線は、原子あるいは、分子の量子化されたエネルギ
ー準位間の遷移に起因するため特定の周波数にのみ存在
するので、原子あるいは、分子の吸収線を用いた光周波
数標準器では、任意の光周波数の基準を提供することが
できない。The absorption line of an atom or molecule exists only at a specific frequency because of the transition between the quantized energy levels of the atom or molecule. An optical frequency standard using an absorption line cannot provide a reference for an arbitrary optical frequency.
【０００５】また、光通信の分野で、重要な波長領域で
ある１．３μｍ帯においてはあるいは、１．５μｍ帯に
おいては、アセチレン（Ｃ2 Ｈ2）を除いて、吸収率の
大きい原子あるいは、分子が発見されていないため、レ
ーザの発振周波数を同調するために充分な吸収量を得る
ためには、光との相互作用長を長くする必要があり、装
置が大形化する。In the 1.3 μm band or 1.5 μm band, which is an important wavelength region in the field of optical communication, except for acetylene (C 2 H 2 ), atoms having a large absorption rate or Since no molecules have been discovered, it is necessary to increase the interaction length with light in order to obtain a sufficient absorption amount to tune the oscillation frequency of the laser, and the device becomes larger.
【０００６】一方、ファブリペローエタロンなどの光学
共振器を用いた光周波数標準器は、光学共振器の共振周
波数がその構造と材料により決まるため、任意の光周波
数の基準を提供することができるが、その絶対周波数
は、保証されていない。On the other hand, an optical frequency standard using an optical resonator such as a Fabry-Perot etalon can provide a reference for an arbitrary optical frequency because the resonance frequency of the optical resonator is determined by its structure and material. , Its absolute frequency is not guaranteed.
【０００７】本発明は、絶対周波数が保証された任意の
光周波数の基準を提供する小形の光周波数標準器を実現
することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a small optical frequency standard that provides a reference for any optical frequency whose absolute frequency is guaranteed.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】第１の発明は、光周波数
標準器に関するものであって、周波数変調された基準光
周波数発生器の出力光とこの基準光周波数発生器の出力
光と異なる周波数で周波数変調された光源の出力光を複
数の共振周波数を持つ光学共振器に入射し、この光学共
振器の出力光を光検出器で検出し、この光検出器の出力
を光周波数標準の出力光の変調周波数で位相検波し、こ
の位相検波出力が、光学共振器の共振周波数を走査した
ときに、走査の前後で出力の極性の反転するところの零
となるように光学共振器の共振周波数を制御すると同時
に、光検出器の出力を光源の変調周波数で位相検波し、
この第二の位相検波出力が、光源の中心周波数を走査し
たときに、走査の前後で出力の極性の反転するところの
零となるように光源の中心光周波数を光学共振器の基準
光周波数発生器と異なる共振周波数に制御し、この光源
の出力光を利用することを特徴とする。A first aspect of the present invention relates to an optical frequency standard device, wherein a frequency-modulated output light of a reference optical frequency generator and a frequency different from the output light of the reference optical frequency generator are used. The output light of the light source frequency-modulated in is input to an optical resonator having a plurality of resonance frequencies, the output light of the optical resonator is detected by a photodetector, and the output of the photodetector is output as an optical frequency standard output. The phase detection is performed at the modulation frequency of the light, and the resonance frequency of the optical resonator is set so that the output of the phase detection becomes zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning when scanning the resonance frequency of the optical resonator. At the same time, the output of the photodetector is phase-detected at the modulation frequency of the light source,
When the second phase detection output scans the center frequency of the light source, the center optical frequency of the light source is changed to the reference optical frequency of the optical resonator so that the output becomes the zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning. The resonance frequency is controlled to be different from that of the light source, and the output light of the light source is used.
【０００９】第２の発明は、光周波数標準器に関するも
のであって、周波数変調された基準光周波数発生器の出
力光とこの基準光周波数発生器の出力光と異なる周波数
で周波数変調された第二の光源の出力光を複数の共振周
波数を持つ光学共振器に入射し、この光学共振器の出力
光を光検出器で検出し、この光検出器の出力を基準光周
波数発生器の出力光の変調周波数で位相検波し、この位
相検波出力が、光学共振器の共振周波数を走査したとき
に、走査の前後で出力の極性の反転するところの零とな
るように光学共振器の共振周波数を制御すると同時に、
光検出器の出力を第二の光源の変調周波数で位相検波
し、この第二の位相検波出力が、第二の光源の中心周波
数を走査したとき、走査の前後で出力の極性の反転する
ところの零となるように第二の光源の中心周波数を光学
共振器の基準光周波数発生器と異なる共振周波数に制御
し、この第二の光源の出力光を分岐し、第三の光源の出
力光と合波し、光ヘテロダイン検波し、この検波出力の
周波数が任意の一定値となるように第三の光源の光周波
数を制御し、この第三の光源の出力光を利用することを
特徴とする。A second aspect of the present invention relates to an optical frequency standard, and more particularly, to an output light of a frequency-modulated reference optical frequency generator and a second optical frequency-modulated at a frequency different from the output light of the reference optical frequency generator. The output light of the two light sources is incident on an optical resonator having a plurality of resonance frequencies, the output light of the optical resonator is detected by a photodetector, and the output of the photodetector is output from the reference optical frequency generator. When the phase detection output scans the resonance frequency of the optical resonator, the resonance frequency of the optical resonator is zero so that the polarity of the output is inverted before and after scanning. Control and at the same time
The output of the photodetector is phase-detected at the modulation frequency of the second light source, and when this second phase-detected output scans the center frequency of the second light source, the polarity of the output is inverted before and after scanning. The center frequency of the second light source is controlled to a resonance frequency different from that of the reference light frequency generator of the optical resonator so that the output light of the second light source is branched, and the output light of the third light source is output. The optical frequency of the third light source is controlled so that the frequency of the detection output becomes an arbitrary constant value, and the output light of the third light source is used. I do.
【００１０】第３の発明は、光学共振器を用いた光周波
数標準校正装置に関するものであって、周波数変調され
た光周波数標準の出力光を光学共振器に入射し、この光
学共振器の出力光を光検出器で検出し、この光検出器の
出力を基準光周波数発生器の出力光の変調周波数で位相
検波し、この位相検波出力が、光学共振器の共振周波数
を走査したときに、走査の前後で出力の極性の反転する
ところの零となるように光学共振器の共振周波数を校正
することを特徴とする。A third invention relates to an optical frequency standard calibration device using an optical resonator, in which frequency-modulated output light of an optical frequency standard is incident on the optical resonator, and the output of the optical resonator is output. Light is detected by a photodetector, and the output of the photodetector is phase-detected at the modulation frequency of the output light of the reference optical frequency generator, and when this phase detection output scans the resonance frequency of the optical resonator, It is characterized in that the resonance frequency of the optical resonator is calibrated so as to be zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning.
【００１１】第４の発明は、光学共振器を用いた光周波
数標準校正装置に関するものであって、第１の発明の光
周波数標準器を第３の発明の光周波数標準校正装置の基
準光周波数発生器として用いることを特徴とする。A fourth invention relates to an optical frequency standard calibrator using an optical resonator, wherein the optical frequency standard of the first invention is replaced with the reference optical frequency of the optical frequency standard calibrator of the third invention. It is characterized in that it is used as a generator.
【００１２】第５の発明は、光学共振器を用いた光周波
数標準校正装置に関するものであって、第２の発明の光
周波数標準器を第３の発明の光周波数標準校正装置の基
準光周波数発生器として用いることを特徴とする。A fifth aspect of the present invention relates to an optical frequency standard calibrator using an optical resonator, wherein the optical frequency standard of the second invention is replaced with a reference optical frequency of the optical frequency standard calibrator of the third invention. It is characterized in that it is used as a generator.
【００１３】[0013]
【作用】第１の発明においては、第一の位相検波出力
が、光学共振器の共振周波数を走査したときに、走査の
前後で出力の極性の反転するところの零となるように光
学共振器の共振周波数を制御することにより、光学共振
器の共振周波数の一つが、基準光周波数発生器の中心周
波数に一致し、同時に、第二の位相検波出力が、第二の
光源の中心周波数を走査したときに、走査の前後で出力
の極性の反転するところの零となるように第二の光源の
中心光周波数を光学共振器の基準光周波数発生器と異な
る共振周波数に制御することにより、第二の光源の光周
波数が、基準光周波数発生器の周波数から光学共振器の
共振周波数間隔の整数倍だけ変位した周波数に一致す
る。このとき、第一の位相検波と第二の位相検波の周波
数が異なるので、基準光周波数発生器と第二の光源の出
力光は、お互いの位相検波出力に影響しない。In the first aspect of the present invention, when the first phase detection output scans the resonance frequency of the optical resonator, the output of the optical resonator is zero so that the polarity of the output is inverted before and after scanning. By controlling the resonance frequency of the optical resonator, one of the resonance frequencies of the optical resonator matches the center frequency of the reference optical frequency generator, and at the same time, the second phase detection output scans the center frequency of the second light source. Then, by controlling the center optical frequency of the second light source to a resonance frequency different from that of the reference optical frequency generator of the optical resonator so as to be zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning. The optical frequency of the two light sources coincides with the frequency displaced from the frequency of the reference optical frequency generator by an integral multiple of the resonance frequency interval of the optical resonator. At this time, since the frequencies of the first phase detection and the second phase detection are different, the output light of the reference light frequency generator and the output of the second light source do not affect each other's phase detection output.
【００１４】第２の発明においては、第一の位相検波出
力が、光学共振器の共振周波数を走査したときに、走査
の前後で出力の極性の反転するところの零となるように
光学共振器の共振周波数を制御することにより、光学共
振器の共振周波数の一つが、基準光周波数発生器の中心
周波数に一致し、同時に、第二の位相検波出力が、第二
の光源の中心周波数を走査したときに、走査の前後で出
力の極性の反転するところの零となるように第二の光源
の中心光周波数を光学共振器の基準光周波数発生器と異
なる共振周波数に制御することにより、第二の光源の光
周波数が基準光周波数発生器の周波数から光学共振器の
共振周波数間隔の整数倍だけ変位した周波数に一致す
る。このとき、第一の位相検波と第二の位相検波の周波
数が異なるので、基準光周波数発生器と第二の光源の出
力光は、お互いの位相検波出力に影響しない。また、同
時に、第二の光源の出力光と第三の光源の出力光を合波
し、光ヘテロダイン検波した出力の周波数が任意の一定
値となるように第三の光源の光周波数を制御することに
より、第三の光源の光周波数が第二の光源の光周波数か
ら一定値だけ変位した周波数に一致する。したがって、
第三の光源の光周波数が基準光周波数発生器の周波数か
ら光学共振器の共振周波数間隔の整数倍に一定値を加え
た周波数だけ変位した周波数に一致する。In the second invention, when the first phase detection output scans the resonance frequency of the optical resonator, the output of the optical resonator is zero so that the polarity of the output is inverted before and after scanning. By controlling the resonance frequency of the optical resonator, one of the resonance frequencies of the optical resonator matches the center frequency of the reference optical frequency generator, and at the same time, the second phase detection output scans the center frequency of the second light source. Then, by controlling the center optical frequency of the second light source to a resonance frequency different from that of the reference optical frequency generator of the optical resonator so as to be zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning. The optical frequency of the two light sources matches the frequency displaced from the frequency of the reference optical frequency generator by an integral multiple of the resonance frequency interval of the optical resonator. At this time, since the frequencies of the first phase detection and the second phase detection are different, the output light of the reference light frequency generator and the output of the second light source do not affect each other's phase detection output. At the same time, the output light of the second light source and the output light of the third light source are combined, and the optical frequency of the third light source is controlled such that the frequency of the optical heterodyne detected output becomes an arbitrary constant value. Thus, the optical frequency of the third light source matches the frequency displaced from the optical frequency of the second light source by a certain value. Therefore,
The optical frequency of the third light source matches a frequency displaced from the frequency of the reference optical frequency generator by a frequency obtained by adding a fixed value to an integral multiple of the resonance frequency interval of the optical resonator.
【００１５】第３の発明においては、光学共振器の共振
周波数が、基準光周波数発生器の中心周波数に一致す
る。In the third aspect, the resonance frequency of the optical resonator matches the center frequency of the reference optical frequency generator.
【００１６】第４の発明においては、光学共振器の共振
周波数が、基準光周波数発生器として用いた光周波数標
準器内の基準光周波数発生器の周波数から光周波数標準
器内の光学共振器の共振周波数間隔の整数倍だけ変位し
た周波数に一致する。In the fourth invention, the resonance frequency of the optical resonator in the optical frequency standard is changed from the frequency of the reference optical frequency generator in the optical frequency standard used as the reference optical frequency generator. It matches the frequency displaced by an integral multiple of the resonance frequency interval.
【００１７】第５の発明においては、光学共振器の共振
周波数が、基準光周波数発生器として用いた光周波数標
準器内の基準光周波数発生器の周波数から光周波数標準
器内の光学共振器の共振周波数間隔の整数倍に一定値を
加えた周波数だけ変位した周波数に一致する。In the fifth invention, the resonance frequency of the optical resonator in the optical frequency standard is changed from the frequency of the reference optical frequency generator in the optical frequency standard used as the reference optical frequency generator. It coincides with a frequency displaced by a frequency obtained by adding a constant value to an integral multiple of the resonance frequency interval.
【００１８】[0018]
【実施例】図１は、本発明の光周波数標準校正装置の一
例を示すブロック図である。図１の基準光周波数発生器
１１は、例えば、図９ブロック図に示したアセチレン吸
収セルなどを用いた絶対光周波数標準器である。図１に
おいて、発振器１９により周波数ｆ0 で出力光が周波数
変調された基準光周波数発生器11の出力光は、光ファイ
バー１２に導かれ、コリメータレンズ１３によりコリメ
ートされて、ファブリペローエタロン１４に入射され
る。ファブリペローエタロン１４の透過光は、光強度検
出器１５で検出され、位相検波器１６を用いて周波数ｆ
0 で位相検波される。また、ファブリペローエタロン１
４の温度は、恒温槽１７と温度制御回路１８によりある
設定温度に保たれる。ファブリペローエタロン１４の材
料に石英ガラスあるいは、水晶などを用いると、光学長
が温度により変化するため、温度を変化することによ
り、ファブリペローエタロン１４の透過率が極大となる
周波数変位させることができる。ファブリペローエタロ
ンの透過光の光周波数を一定としたときの温度に対する
透過率の変化は、例えば、図４のようになるので、ファ
ブリペローエタロン１４の温度に対する位相検波器１６
の出力は、例えば、図５のようになる。したがって、位
相検波器１６の出力が、出力の極性が反転するところの
零になるように、手動あるいは、自動で、ファブリペロ
ーエタロン１４の温度を設定することにより、ファブリ
ペローエタロン１４の透過率の１つの極大の周波数は、
絶対光周波数標準器１１の出力の光周波数に一致する。FIG. 1 is a block diagram showing an example of an optical frequency standard calibration apparatus according to the present invention. The reference optical frequency generator 11 in FIG. 1 is, for example, an absolute optical frequency standard using the acetylene absorption cell shown in the block diagram of FIG. In FIG. 1, output light of a reference optical frequency generator 11 whose output light is frequency-modulated at a frequency f 0 by an oscillator 19 is guided to an optical fiber 12, collimated by a collimator lens 13, and made incident on a Fabry-Perot etalon 14. You. The transmitted light of the Fabry-Perot etalon 14 is detected by the light intensity detector 15 and the frequency f
Phase detection is performed at 0 . In addition, Fabry-Perot etalon 1
The temperature of No. 4 is maintained at a certain set temperature by the thermostat 17 and the temperature control circuit 18. When quartz glass or quartz is used for the material of the Fabry-Perot etalon 14, the optical length changes with temperature. Therefore, by changing the temperature, the frequency can be changed so that the transmittance of the Fabry-Perot etalon 14 becomes maximum. . When the optical frequency of the light transmitted through the Fabry-Perot etalon is constant, the change in the transmittance with respect to the temperature is, for example, as shown in FIG.
Is, for example, as shown in FIG. Therefore, by manually or automatically setting the temperature of the Fabry-Perot etalon 14 so that the output of the phase detector 16 becomes zero where the polarity of the output is inverted, the transmittance of the Fabry-Perot etalon 14 is reduced. One maximum frequency is
It matches the optical frequency of the output of the absolute optical frequency standard 11.
【００１９】このとき、ファブリペローエタロン１４へ
の入射条件が周波数設定後も変化しないように、光ファ
イバー１２，コリメータレンズ１３，ファブリペローエ
タロン１４，恒温槽１７，および温度制御回路１８は、
一体化されている。At this time, the optical fiber 12, the collimator lens 13, the Fabry-Perot etalon 14, the thermostatic bath 17, and the temperature control circuit 18 are arranged so that the condition of incidence on the Fabry-Perot etalon 14 does not change even after the frequency is set.
It is integrated.
【００２０】校正されたファブリペローエタロン１４を
用いた光周波数標準器の構成例を図６に示す。この光周
波数標準器は、図１の基準光周波数発生器を半導体レー
ザ６０３に置き替え、その他の構成、すなわち、光ファ
イバー１２，コリメータレンズ１３，ファブリペローエ
タロン１４，光強度検出器１５，位相検波器１６，恒温
槽１７，温度制御回路１８，発振器１９はそのまま用
い、さらに半導体レーザ駆動回路６０９と半導体レーザ
６０３の中心光周波数を制御する帰還回路６１１を付加
した構成である。この図６に示す光周波数標準器の基本
的動作は、ファブリペローエタロン１４の透過特性が、
図７、位相検波器６０２の出力特性が、図８で示される
こと以外は図９の絶対光周波数標準器と同様である。FIG. 6 shows a configuration example of an optical frequency standard using the calibrated Fabry-Perot etalon 14. This optical frequency standard replaces the reference optical frequency generator of FIG. 1 with a semiconductor laser 603, and has other configurations, that is, an optical fiber 12, a collimator lens 13, a Fabry-Perot etalon 14, a light intensity detector 15, a phase detector. 16, a constant temperature bath 17, a temperature control circuit 18, and an oscillator 19 are used as they are, and a semiconductor laser drive circuit 609 and a feedback circuit 611 for controlling the center optical frequency of the semiconductor laser 603 are added. The basic operation of the optical frequency standard shown in FIG. 6 is that the transmission characteristic of the Fabry-Perot etalon 14 is
The output characteristics of the phase detector 602 shown in FIG. 7 are the same as those of the absolute optical frequency standard device shown in FIG. 9 except that they are shown in FIG.
【００２１】図２は、本発明の光周波数標準器の一例を
示すブロックである。周波数ｆ0 で出力光が周波数変調
されたアセチレン吸収セルなどを用いた図９のような絶
対光周波数標準器で構成した基準光周波数発生器２０１
の出力光は、光ファイバー２０２に導かれ、ファイバー
型方向性結合器２０３により、周波数ｆ1 で出力光が周
波数変調された半導体レーザで成る光源２０４の出力光
の一部が合波され、コリメータレンズ２０５によりコリ
メートされて、ファブリペローエタロン２０６に入射さ
れる。ファブリペローエタロン２０６の透過光は、光強
度検出器２０７で検出され、位相検波器２０８を用いて
周波数ｆ0 で位相検波される。図１の場合と同様に、フ
ァブリペローエタロン２０６の温度特性は、図４のよう
になるので、位相検波器２０８の出力は、図５のように
なる。このとき、半導体レーザ２０４の出力光は、周波
数ｆ1 で周波数変調されているので、周波数ｆ0 で位相
検波している位相検波器２０８の出力には、ほとんど影
響しない。帰還回路２０９により、位相検波器２０８の
出力が、出力の極性が反転するところの零になるように
ファブリペローエタロン２０６の温度を制御することに
より、ファブリペローエタロン２０６の透過率の１つの
極大の周波数は、基準光周波数発生器２０１の出力光の
中心周波数に一致する。同時に、光強度検出器２０７の
出力を位相検波器２１０を用いて、周波数ｆ1 で位相検
波し、帰還回路２１１と半導体レーザ駆動回路２１４に
より、位相検波器２１０の出力が零になるように半導体
レーザ２０４の電流を制御することにより、半導体レー
ザ２０４の出力光の中心光周波数は、ファブリペローエ
タロン２０６の透過率の１つの極大の周波数に一致す
る。このときファブリペローエタロン２０６の透過率の
極大は、図７に示すように複数存在する。透過率の極大
の間隔はフリースペクトルレンジと呼ばれ、屈折率の波
長分散が無視できる範囲で、等周波数間隔であり、隣合
う透過率の極大に同調させた２つのレーザのビート周波
数を測定する方法などにより正確に測定できる。したが
って、半導体レーザ２０４の出力光の周波数を基準光周
波数発生器２０１の出力光の周波数と異なるファブリペ
ローエタロン２０６の透過率の極大の周波数に一致させ
ることにより、基準光周波数発生器２０１からファブリ
ペローエタロン２０６のフリースペクトラムレンジの整
数倍の周波数だけ変位した光周波数を得ることができ
る。半導体レーザ２０４の出力光は、ファイバー型方向
性結合器２１２により２分岐され、一方は、前述したよ
うにファイバー型方向性結合器２０３により、基準光周
波数発生器の出力光と合波され、他方は、出力光として
利用される。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the optical frequency standard according to the present invention. A reference optical frequency generator 201 composed of an absolute optical frequency standard as shown in FIG. 9 using an acetylene absorption cell whose output light is frequency-modulated at a frequency f 0 .
The output light is guided to the optical fiber 202, the fiber directional coupler 203, part of the output light of the light source 204 comprising a semiconductor laser output light is frequency modulated at a frequency f 1 are multiplexed, a collimator lens The light is collimated by 205 and is incident on the Fabry-Perot etalon 206. The light transmitted through the Fabry-Perot etalon 206 is detected by a light intensity detector 207 and phase-detected by a phase detector 208 at a frequency f 0 . As in the case of FIG. 1, the temperature characteristic of the Fabry-Perot etalon 206 is as shown in FIG. 4, so that the output of the phase detector 208 is as shown in FIG. At this time, the output light of the semiconductor laser 204, since the frequency modulated at a frequency f 1, the output of the phase detector 208 which is phase-detected by the frequency f 0, little effect. The feedback circuit 209 controls the temperature of the Fabry-Perot etalon 206 so that the output of the phase detector 208 becomes zero where the polarity of the output is inverted, thereby achieving one local maximum of the transmittance of the Fabry-Perot etalon 206. The frequency matches the center frequency of the output light of the reference light frequency generator 201. At the same time, the output of the light intensity detector 207 is phase-detected at a frequency f 1 using a phase detector 210, and the output of the phase detector 210 is reduced to zero by a feedback circuit 211 and a semiconductor laser driving circuit 214. By controlling the current of the laser 204, the central optical frequency of the output light of the semiconductor laser 204 matches one of the maximum frequencies of the transmittance of the Fabry-Perot etalon 206. At this time, a plurality of the maximum values of the transmittance of the Fabry-Perot etalon 206 exist as shown in FIG. The interval between the transmittance maxima is called the free spectral range, which is the same frequency interval as long as the chromatic dispersion of the refractive index can be ignored, and measures the beat frequency of two lasers tuned to the adjacent transmittance maxima. It can be measured accurately by a method. Therefore, by making the frequency of the output light of the semiconductor laser 204 coincide with the maximum frequency of the transmittance of the Fabry-Perot etalon 206 which is different from the frequency of the output light of the reference optical frequency generator 201, the Fabry-Perot An optical frequency shifted by an integral multiple of the free spectrum range of the etalon 206 can be obtained. The output light of the semiconductor laser 204 is branched into two by the fiber-type directional coupler 212, and one is multiplexed with the output light of the reference optical frequency generator by the fiber-type directional coupler 203 as described above. Are used as output light.
【００２２】光周波数標準校正装置の第２の実施例は、
図１の構成で、基準光周波数発生器１１として、図２に
示した光周波数標準器を用いた構成とした。A second embodiment of the optical frequency standard calibration device is as follows.
In the configuration of FIG. 1, the optical frequency standard shown in FIG. 2 was used as the reference optical frequency generator 11.
【００２３】この場合、ファブリペローエタロン１４の
透過率の極大の１つの周波数は、アセチレン吸収セルな
どを用いた絶対光周波数標準器の出力の光周波数からフ
ァブリペローエタロンの既知のフリースペクトラムレン
ジの整数倍の周波数だけ変位した周波数に一致する。In this case, one of the maximum frequencies of the transmittance of the Fabry-Perot etalon 14 is an integer of the known free spectrum range of the Fabry-Perot etalon from the optical frequency of the output of the absolute optical frequency standard using an acetylene absorption cell or the like. It matches the frequency displaced by twice the frequency.
【００２４】図３は、本発明の光周波数標準器のもう１
つの実施例を示すブロック図である。周波数ｆ0 で出力
光が周波数変調されたアセチレン吸収セルなどを用いた
図９に示す絶対光周波数標準器で構成した基準光周波数
発生器３０１の出力光は、光ファイバー３０２に導か
れ、ファイバー型方向性結合器３０３により、周波数ｆ
1 で出力光が周波数変調された半導体レーザ３０４の出
力光の一部が合波され、コリメータレンズ３０５により
コリメートされて、ファブリペローエタロン３０６に入
射される。ファブリペローエタロン３０６の透過光は、
光強度検出器３０７で検出され、位相検波器３０８を用
いて周波数ｆ0 で位相検波される。図２の場合と同様
に、帰還回路３０９により、位相検波器３０８の出力
が、出力の極性が反転するところの零になるようにファ
ブリペローエタロン３０６の温度を制御することによ
り、ファブリペローエタロン３０６の透過率の１つの極
大の周波数は、基準光周波数発生器３０１の出力光の中
心周波数に一致する。同時に、光強度検出器３０７の出
力を位相検波器３１０を用いて、周波数ｆ1 で位相検波
し、帰還回路３１１と半導体レーザ駆動回路３１４によ
り、位相検波器３１０の出力が零になるように半導体レ
ーザ３０４の電流を制御することにより、半導体レーザ
３０４の出力光の中心光周波数は、ファブリペローエタ
ロン３０６の透過率の１つの極大の周波数に一致する。
図２の場合と同様に、半導体レーザ３０４の出力光の周
波数を基準光周波数発生器３０１の出力光の周波数と異
なるファブリペローエタロン３０６の透過率の極大の周
波数に一致させることにより、基準光周波数発生器３０
１からファブリペローエタロン３０６のフリースペクト
ラムレンジの整数倍の周波数だけ変位した光周波数を得
ることができる。半導体レーザ３０４の出力光は、ファ
イバー型方向性結合器３１２により２分岐され、一方
は、前述のファイバー型方向性結合器３０３により、基
準光周波数発生器の出力光と合波され、他方は、さらに
ファイバー型方向性結合器３１７により半導体レーザ３
１８の出力光の一部と合波され、光強度検出器３１９に
より光ヘテロダイン検波され、半導体レーザ３０４と半
導体レーザ３１８の差周波数が光強度検出器３１９の出
力周波数として得られる。光強度検出器３１９の出力と
周波数スイーパー３２０の出力は、位相比較器３２１に
より位相比較され、位相比較器３２１の出力を用いて、
周波数スイーパー３２０の出力周波数と半導体レーザ３
０４と半導体レーザ３１８の差周波数が等しくなるよう
に制御回路３２２と半導体レーザ駆動回路３２３によ
り、半導体レーザ３１８の出力光の周波数が制御され
る。したがって、半導体レーザ３１８の出力光の周波数
は、基準光周波数発生器３０１からファブリペローエタ
ロン３０６のフリースペクトラムレンジの整数倍に周波
数スイーパー３２０の出力周波数を加えた周波数だけ変
位する。ここで、周波数スイーパーとして、例えば、高
精度な水晶発振器の発振周波数を基準としたシンセサイ
ザースイーパーなどを用いることができるので、周波数
スイーパーの出力周波数は、正確に設定できる。半導体
レーザ３１８の出力光は、ファイバー型方向性結合器３
２４により２分岐され、一方は、前述のファイバー型方
向性結合器３１７により、半導体レーザ３０４の出力光
の一部と合波され、他方は、出力光として利用される。
ここでは、半導体レーザ３０４を直接電流変調して、そ
の出力光を周波数変調しているので、光強度検出器３１
９の出力周波数も周波数変調されている。したがって、
位相比較器３２１，光周波数を制御する帰還回路３２２
および、半導体レーザ駆動回路３２３の応答速度が充分
速ければ、半導体レーザ３１８の出力光は、半導体レー
ザ３０４の周波数変調と同じ周波数ｆ1 で周波数変調さ
れる。FIG. 3 shows another optical frequency standard of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment. The output light of a reference optical frequency generator 301 composed of an absolute optical frequency standard shown in FIG. 9 using an acetylene absorption cell or the like in which the output light is frequency-modulated at a frequency f 0 is guided to an optical fiber 302 and is directed in a fiber type. The frequency f
A part of the output light of the semiconductor laser 304 whose output light is frequency-modulated in 1 is multiplexed, collimated by the collimator lens 305, and made incident on the Fabry-Perot etalon 306. The transmitted light of the Fabry-Perot etalon 306 is
The light is detected by the light intensity detector 307 and phase-detected at the frequency f 0 using the phase detector 308. As in the case of FIG. 2, the feedback circuit 309 controls the temperature of the Fabry-Perot etalon 306 so that the output of the phase detector 308 becomes zero where the polarity of the output is inverted. The maximum frequency of one of the transmittances of the reference light coincides with the center frequency of the output light of the reference light frequency generator 301. At the same time, the output of the light intensity detector 307 is phase-detected at the frequency f 1 using the phase detector 310, and the output of the phase detector 310 is reduced to zero by the feedback circuit 311 and the semiconductor laser driving circuit 314. By controlling the current of the laser 304, the center optical frequency of the output light of the semiconductor laser 304 matches one of the maximum frequencies of the transmittance of the Fabry-Perot etalon 306.
As in the case of FIG. 2, by making the frequency of the output light of the semiconductor laser 304 coincide with the maximum frequency of the transmittance of the Fabry-Perot etalon 306 different from the frequency of the output light of the reference light frequency generator 301, the reference light frequency Generator 30
An optical frequency displaced from 1 by a frequency that is an integral multiple of the free spectrum range of the Fabry-Perot etalon 306 can be obtained. The output light of the semiconductor laser 304 is branched into two by a fiber-type directional coupler 312, one of which is multiplexed with the output light of a reference optical frequency generator by the aforementioned fiber-type directional coupler 303, and the other is: Further, the semiconductor laser 3 is provided by the fiber type directional coupler 317.
The light is then multiplexed with a part of the output light of the light source 18 and subjected to optical heterodyne detection by the light intensity detector 319, and the difference frequency between the semiconductor laser 304 and the semiconductor laser 318 is obtained as the output frequency of the light intensity detector 319. The output of the light intensity detector 319 and the output of the frequency sweeper 320 are compared in phase by the phase comparator 321, and using the output of the phase comparator 321,
Output frequency of frequency sweeper 320 and semiconductor laser 3
The frequency of the output light of the semiconductor laser 318 is controlled by the control circuit 322 and the semiconductor laser drive circuit 323 such that the difference frequency between the semiconductor laser 318 and the semiconductor laser 318 becomes equal. Therefore, the frequency of the output light of the semiconductor laser 318 is displaced by the frequency obtained by adding the output frequency of the frequency sweeper 320 to the reference light frequency generator 301 by an integral multiple of the free spectrum range of the Fabry-Perot etalon 306. Here, as the frequency sweeper, for example, a synthesizer sweeper based on a high-precision oscillation frequency of a crystal oscillator can be used, so that the output frequency of the frequency sweeper can be set accurately. The output light of the semiconductor laser 318 is output from the fiber directional coupler 3.
24, one is multiplexed with a part of the output light of the semiconductor laser 304 by the above-described fiber directional coupler 317, and the other is used as output light.
Here, the semiconductor laser 304 is directly current-modulated, and the output light thereof is frequency-modulated.
9 is also frequency-modulated. Therefore,
Phase comparator 321, feedback circuit 322 for controlling optical frequency
And, if sufficiently Hayakere response speed of the semiconductor laser drive circuit 323, the output light of the semiconductor laser 318 is frequency-modulated at the same frequency f 1 and frequency modulation of the semiconductor laser 304.
【００２５】無変調出力を得るためには、光強度検出器
３１９の出力側に分周回路を設ける方法や半導体レーザ
３０４を直接電流変調しないで、外部変調し、半導体レ
ーザ３０４の無変調出力光と半導体レーザ３１８の出力
光で光ヘテロダイン検波する方法などがある。また、光
強度検出器３１９により光ヘテロダイン検波するために
は、半導体レーザ３０４と半導体レーザ３１８の出力光
の偏波を保存するか、制御する必要があるが、偏波保存
ファイバーやファイバーループ型偏波制御器を用いるな
どの方法がある。さらに、周波数スイーパー３２０の出
力周波数と半導体レーザ３０４と半導体レーザ３１８の
差周波数が等しくなるように半導体レーザ３１８の出力
光の周波数を制御するために、位相比較器３２１を用い
ているが、ミキサーと周波数弁別器により、制御系を構
成することもできる。In order to obtain an unmodulated output, a method of providing a frequency dividing circuit on the output side of the light intensity detector 319, an external modulation without directly modulating the semiconductor laser 304, and an unmodulated output light of the semiconductor laser 304 are used. And a method of optical heterodyne detection using the output light of the semiconductor laser 318. In addition, in order to perform optical heterodyne detection by the light intensity detector 319, it is necessary to preserve or control the polarization of the output light of the semiconductor laser 304 and the semiconductor laser 318. There is a method such as using a wave controller. Further, in order to control the frequency of the output light of the semiconductor laser 318 so that the output frequency of the frequency sweeper 320 becomes equal to the difference frequency between the semiconductor laser 304 and the semiconductor laser 318, the phase comparator 321 is used. A control system can also be configured by the frequency discriminator.
【００２６】本発明の光周波数標準校正装置の第３の実
施例は、図３の光周波数標準器を図１における基準光周
波数標準器１１として用いるもので、ファブリペローエ
タロン１４の透過率の極大の１つの周波数は、アセチレ
ン吸収セルなどを用いた絶対光周波数標準器の出力の光
周波数から既知の一定周波数だけ変位した周波数に一致
する。A third embodiment of the optical frequency standard calibrator according to the present invention uses the optical frequency standard shown in FIG. 3 as the reference optical frequency standard 11 in FIG. 1, and has a maximum transmittance of the Fabry-Perot etalon 14. Is equal to a frequency shifted by a known constant frequency from the optical frequency of the output of the absolute optical frequency standard using an acetylene absorption cell or the like.
【００２７】以上、実施例をもって本発明を詳細に説明
したが、本発明は、実施例のみに限定されるものではな
い。たとえば、ファブリペローエタロンの代わりにマッ
ハーツェンダ干渉型光共振器などの光共振器を用いるこ
ともできるし、図２，図３におけるファブリペローエタ
ロンの代わりに走査型ファブリペローエタロンを用い
て、温度ではなく、共振器間隔を制御することもでき
る。また、ここでは、光ファイバー，ファイバー型方向
性結合器を用いて光学系を構成しているが、その代わり
にレンズをもちた光伝送路とビームスプリッターにより
構成することも、光導波路と光導波路型方向性結合器に
より構成することもできる。Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments. For example, an optical resonator such as a Mach-Zehnder interference optical resonator can be used instead of the Fabry-Perot etalon, and a scanning Fabry-Perot etalon can be used instead of the Fabry-Perot etalon in FIGS. Instead, the resonator spacing can be controlled. Also, here, the optical system is configured using an optical fiber and a fiber-type directional coupler. Instead, the optical system may be configured using an optical transmission line having a lens and a beam splitter, or an optical waveguide and an optical waveguide type. It can also be constituted by a directional coupler.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば下記
の効果が得られる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
【００２９】（１）例えば、必要な周波数に吸収のある
光周波数標準となる物質の吸収率が小さいために、従
来、大形の吸収セルを用いることでのみ実現できた周波
数の光周波数標準器を小形の光学共振器を用いて実現で
き、装置の小形化ができる。(1) For example, an optical frequency standard having a frequency which can be realized only by using a large absorption cell conventionally because the absorption rate of a substance serving as an optical frequency standard having an absorption at a required frequency is small. Can be realized using a small optical resonator, and the device can be downsized.
【００３０】（２）従来、光周波数標準となる物質とし
て適当なものがないために、実現できなかった周波数の
光周波数標準器が実現でき、さらに、基準となる基準光
周波数発生器に小形の吸収セルを用いたものを使用すれ
ば、小形な光周波数標準器を実現できる。また、その安
定度は、基準とする基準光周波数発生器と同等とするこ
とができる。(2) Conventionally, since there is no material suitable as an optical frequency standard, an optical frequency standard device of a frequency that could not be realized can be realized, and a small-sized reference optical frequency generator is used as a reference. The use of an absorption cell can realize a small optical frequency standard. Further, the stability can be made equal to that of the reference optical frequency generator.
【００３１】（３）従来、光周波数標準となる物質とし
て適当なものがないために、実現できなかった周波数の
光周波数標準器を小形の光学共振器を用いて実現でき、
装置の小形化ができる。(3) Conventionally, an optical frequency standard having a frequency that could not be realized because there is no suitable substance as an optical frequency standard can be realized using a small optical resonator.
The device can be downsized.
【００３２】（４）従来、光周波数標準となる物質とし
て適当なものがないために、実現できなかった任意の周
波数の光周波数標準器が実現でき、さらに、基準となる
基準光周波数発生器に小形の吸収セルを用いたものを使
用すれば、小形な光周波数標準器を実現できる。また、
その安定度は、基準とする基準光周波数発生器と同等と
することができる。(4) Conventionally, an optical frequency standard device of an arbitrary frequency that could not be realized because there is no material suitable as an optical frequency standard can be realized. If a device using a small absorption cell is used, a small optical frequency standard can be realized. Also,
The stability can be made equivalent to that of the reference optical frequency generator.
【００３３】（５）従来、光周波数標準となる物質とし
て適当なものがないために、実現できなかった任意の周
波数の光周波数標準器を小形の光学共振器を用いて実現
でき、装置の小形化ができる。(5) Conventionally, an optical frequency standard device of an arbitrary frequency, which could not be realized because there is no material suitable as an optical frequency standard, can be realized by using a small optical resonator, and the device is compact. Can be
【図１】本発明の光周波数標準校正装置の一実施例を説
明するためのブロック図。FIG. 1 is a block diagram illustrating an optical frequency standard calibration device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の光周波数標準器の一実施例を説明する
ためのブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating an optical frequency standard according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の光周波数標準器の一実施例を説明する
ためのブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating an optical frequency standard according to an embodiment of the present invention.
【図４】入射光周波数を一定としたときのファブリペロ
ーエタロンの透過率の温度変化を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a temperature change of the transmittance of the Fabry-Perot etalon when the incident light frequency is fixed.
【図５】入射光中心周波数を一定としたときのファブリ
ペローエタロンの透過光を位相検波出力の温度変化を示
す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a temperature change of a phase detection output of the transmitted light of the Fabry-Perot etalon when the center frequency of the incident light is fixed.
【図６】ファブリペローエタロンを用いた光周波数標準
器を説明するためのブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating an optical frequency standard using a Fabry-Perot etalon.
【図７】ファブリペローエタロンの透過率の周波数特性
図。FIG. 7 is a frequency characteristic diagram of the transmittance of the Fabry-Perot etalon.
【図８】ファブリペローエタロンの透過光の位相検波出
力の周波数特性図。FIG. 8 is a frequency characteristic diagram of a phase detection output of light transmitted through a Fabry-Perot etalon.
【図９】従来例の一例であるアセチレン吸収セルを用い
た光周波数標準器を説明するためのブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating an optical frequency standard using an acetylene absorption cell as an example of a conventional example.
【図１０】アセチレン吸収セルの透過率の周波数特性
図。FIG. 10 is a frequency characteristic diagram of transmittance of an acetylene absorption cell.
【図１１】セル吸収セルの透過光の位相検波出力の周波
数特性図。FIG. 11 is a frequency characteristic diagram of a phase detection output of transmitted light of the cell absorption cell.
１１，２０１，３０１ 基準光周波数発生器 １２，２０２，３０２，９０２ 光ファイバー １３，２０５，３０５，９０４ コリメータレンズ １４，２０６，３０６ ファブリペローエタロン １５，２０７，３０７，３１９，９０６ 光強度検出
器 １６，２０８，２１０，３０８，３１０，９０７ 位
相検波器 １７，２１３，３１６， 恒温槽 １８ 温度制御回路 １９，２１５，２１６，３１３，３１５，９０９ 発
振器 ２０３，２１２，３０３，３１２，３１７，３２４，９
０３ ファイバー型方向性結合器 ２０４，３０４，３１８，６０３，９０１ 半導体レ
ーザ ２０９，３０９ 温度を制御する帰還回路 ２１１，３１１，６１１，９０８ 中心光周波数を制
御する帰還回路 ２１４，３１４，３２３，６０９，９１０ 半導体レ
ーザ駆動回路 ３２０ 周波数スイーパー ３２１ 位相比較器 ３２２ 光周波数を制御する帰還回路 ９０５ アセチレン吸収セル11, 201, 301 Reference optical frequency generator 12, 202, 302, 902 Optical fiber 13, 205, 305, 904 Collimator lens 14, 206, 306 Fabry-Perot etalon 15, 207, 307, 319, 906 Light intensity detector 16, 208, 210, 308, 310, 907 Phase detector 17, 213, 316, thermostat 18 Temperature control circuit 19, 215, 216, 313, 315, 909 Oscillator 203, 212, 303, 312, 317, 324, 9
03 Fiber type directional coupler 204, 304, 318, 603, 901 Semiconductor laser 209, 309 Feedback circuit for controlling temperature 211, 311, 611, 908 Feedback circuit for controlling central optical frequency 214, 314, 323, 609, 910 Semiconductor laser drive circuit 320 Frequency sweeper 321 Phase comparator 322 Feedback circuit for controlling optical frequency 905 Acetylene absorption cell
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 9/00 - 9/04 H01S 3/00 G02F 1/00 H01S 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01J 9/00-9/04 H01S 3/00 G02F 1/00 H01S 1/00
Claims (4)
波数変調された第―の光源と、この第―の光源の出力光
と異なる周波数で周波数変調された第二の光源と、複数
の共振周波数を持つ光学共振器と、前記第二の光源の出
力光を分岐する第一の分岐手段と、前記第―の光源の出
力光と前記第一の分岐手段により分岐された前記第二の
光源の出力光の内の一方の出力光とを合波して前記光学
共振器に入射する手段と、前記光学共振器の出力光を検
出する第一の光検出器と、この第一の光検出器の出力を
前記第―の光源の出力光の変調周波数で位相検波する第
一の位相検波器と、この第一の位相検波器の出力が、前
記光学共振器の共振周波数を走査したときに、走査の前
後で出力の極性の反転するところの零となるように前記
光学共振器の共振周波数を制御する制御手段と、前記第
一の光検出器の出力を前記第二の光源の変調周波数で位
相検波する第二の位相検波器と、この第二の位相検波器
の出力が、前記第二の光源の中心周波数を走査したとき
に、走査の前後で出力の極性の反転するところの零とな
るように前記第二の光源の中心光周波数を前記光学共振
器の前記第―の光源と異なる共振周波数に制御する制御
手段と、第三の光源と、前記第三の光源の出力光を分岐
する第二の分岐手段と、前記第二の分岐手段により分岐
された前記第三の光源の出力光の内の一方の出力光と前
記第一の分岐手段により分岐された前記第二の光源の他
方の出力光とを合波する手段と、この合波された光を光
ヘテロダイン検波する第二の光検出器と、前記第二の光
検出器の出力周波数である、前記第二の光源と前記第三
の光源の差周波数が任意の―定値となるように前記第三
の光源の光周波数を制御する制御手段とからなることを
特徴とした光周波数標準器。1. A first light source for generating reference light frequency light, the output light of which frequency is modulated, a second light source of which frequency is modulated at a frequency different from the output light of the first light source, An optical resonator having a resonance frequency, first branching means for branching the output light of the second light source, and the second light branched by the first branching means and the output light of the second light source. Means for multiplexing one of the output lights of the light source with the output light and entering the optical resonator; a first light detector for detecting the output light of the optical resonator; and a first light detector. A first phase detector for phase-detecting the output of the detector at the modulation frequency of the output light of the second light source, and the output of the first phase detector scanning the resonance frequency of the optical resonator; In addition, the resonance frequency of the optical resonator is set to zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning. Control means for controlling the wave number, a second phase detector for phase-detecting the output of the first photodetector at the modulation frequency of the second light source, and the output of the second phase detector, When scanning the center frequency of the second light source, the center light frequency of the second light source is changed to the -th light source of the optical resonator so that the center light frequency becomes zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning. Control means for controlling the resonance frequency different from the first light source, a third light source, a second splitting means for splitting the output light of the third light source, and the third light source split by the second splitting means Means for multiplexing one of the output lights of the second light source and the other output light of the second light source branched by the first branching means, and optically heterodyne-detects the combined light. A second photodetector, the output frequency of the second photodetector, the second Light source and difference frequency of the third light source is arbitrary - optical frequency standard which is characterized by comprising a control means for controlling the optical frequency of the third light source so that the value.
段が、周波数スイパーと、位相比較器と、制御回路と、
駆動回路とから成り、第二の光検出器の出力と前記周波
数スイーパの出力が前記位相比較器で比較され、前記位
相比較器の出力に基づいて、前記周波数スイーパの出力
周波数と、第二の光源と第三の光源の差周波数とが等し
くなるように前記制御回路及び駆動回路により第三の光
源の出力光の光周波数を制御することを特徴とする請求
項１記載の光周波数標準器。2. A control means for controlling an optical frequency of a third light source, comprising: a frequency sweeper, a phase comparator, a control circuit,
A drive circuit, the output of the second photodetector and the output of the frequency sweeper are compared by the phase comparator, based on the output of the phase comparator, the output frequency of the frequency sweeper, the second The optical frequency standard according to claim 1, wherein the control circuit and the driving circuit control the optical frequency of the output light of the third light source so that the difference frequency between the light source and the third light source becomes equal.
波数変調された第―の光源と、この第―の光源の出力光
と異なる周波数で周波数変調された第二の光源と、複数
の共振周波数を持つ光学共振器と、前記第二の光源の出
力光を分岐する第一の分岐手段と、前記第―の光源の出
力光と前記第一の分岐手段により分岐された前記第二の
光源の出力光の内の一方の出力光とを合波して前記光学
共振器に入射する手段と、前記光学共振器の出力光を検
出する第一の光検出器と、この第一の光検出器の出力を
前記第―の光源の出力光の変調周波数で位相検波する第
一の位相検波器と、この第一の位相検波器の出力が、前
記光学共振器の共振周波数を走査したときに、走査の前
後で出力の極性の反転するところの零となるように前記
光学共振器の共振周波数を制御する制御手段と、前記第
一の光検出器の出力を前記第二の光源の変調周波数で位
相検波する第二の位相検波器と、この第二の位相検波器
の出力が、前記第二の光源の中心周波数を走査したとき
に、走査の前後で出力の極性の反転するところの零とな
るように前記第二の光源の中心光周波数を前記光学共振
器の前記第―の光源と異なる共振周波数に制御する制御
手段と、第三の光源と、前記第三の光源の出力光を分岐
する第二の分岐手段と、前記第二の分岐手段により分岐
された前記第三の光源の出力光の内の一方の出力光と前
記第一の分岐手段により分岐された前記第二の光源の他
方の出力光とを合波する手段と、この合波された光を光
ヘテロダイン検波する第二の光検出器と、前記第二の光
検出器の出力周波数である、前記第二の光源と前記第三
の光源の差周波数が任意の―定値となるように前記第三
の光源の光周波数を制御する制御手段と、前記第三の光
源の他方の出力光を基準光周波数光として、この基準光
周波数光を被校正光学共振器に入射する手段と、前記被
校正光学共振器の出力光を検出する第三の光検出器と、
この第三の光検出器の出力を前記第三の光源の出力光の
変調周波数で位相検波する第三の位相検波器と、前記被
校正光学共振器の共振周波数を制御する制御手段とを有
し、前記第三の位相検波器の出力に基づいて前記被校正
光学共振器の共振周波数を前記基準光周波数光の光周波
数に一致するように校正することを特徴とした光周波数
標準校正装置。3. A second light source for generating reference light frequency light, the output light of which frequency is modulated, a second light source of which frequency is modulated at a frequency different from that of the output light of the first light source, An optical resonator having a resonance frequency, first branching means for branching the output light of the second light source, and the second light branched by the first branching means and the output light of the second light source. Means for multiplexing one of the output lights of the light source with the output light and entering the optical resonator; a first light detector for detecting the output light of the optical resonator; and a first light detector. A first phase detector for phase-detecting the output of the detector at the modulation frequency of the output light of the second light source, and the output of the first phase detector scanning the resonance frequency of the optical resonator; In addition, the resonance frequency of the optical resonator is set to zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning. Control means for controlling the wave number, a second phase detector for phase-detecting the output of the first photodetector at the modulation frequency of the second light source, and the output of the second phase detector, When scanning the center frequency of the second light source, the center light frequency of the second light source is changed to the -th light source of the optical resonator so that the center light frequency becomes zero where the polarity of the output is inverted before and after scanning. Control means for controlling the resonance frequency different from the first light source, a third light source, a second splitting means for splitting the output light of the third light source, and the third light source split by the second splitting means Means for multiplexing one of the output lights of the second light source and the other output light of the second light source branched by the first branching means, and optically heterodyne-detects the combined light. A second photodetector, the output frequency of the second photodetector, the second Control means for controlling the optical frequency of the third light source so that the difference frequency between the light source and the third light source is an arbitrary constant value, and using the other output light of the third light source as a reference light frequency light Means for inputting the reference light frequency light to the optical resonator to be calibrated, and a third photodetector for detecting output light from the optical resonator to be calibrated,
A third phase detector for phase-detecting the output of the third photodetector at a modulation frequency of the output light of the third light source; and control means for controlling a resonance frequency of the optical resonator to be calibrated. An optical frequency standard calibrating apparatus, wherein a calibration frequency of the optical resonator to be calibrated is adjusted to match an optical frequency of the reference optical frequency light based on an output of the third phase detector.
段が、周波数スイパーと、位相比較器と、制御回路と、
駆動回路とから成り、第二の光検出器の出力と前記周波
数スイーパの出力が前記位相比較器で比較され、前記位
相比較器の出力に基づいて、前記周波数スイーパの出力
周波数と、第二の光源と第三の光源の差周波数とが等し
くなるように前記制御回路及び駆動回路により第三の光
源の出力光の光周波数を制御することを特徴とする請求
項３記載の光周波数標準校正装置。4. A control means for controlling an optical frequency of a third light source includes a frequency sweeper, a phase comparator, a control circuit,
A drive circuit, the output of the second photodetector and the output of the frequency sweeper are compared by the phase comparator, based on the output of the phase comparator, the output frequency of the frequency sweeper, the second The optical frequency standard calibration device according to claim 3 , wherein the control circuit and the drive circuit control the optical frequency of the output light of the third light source so that the difference frequency between the light source and the third light source becomes equal. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131191A JP3223521B2 (en) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Optical frequency standard and optical frequency standard calibration device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11131191A JP3223521B2 (en) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Optical frequency standard and optical frequency standard calibration device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04339226A JPH04339226A (en) | 1992-11-26 |
| JP3223521B2 true JP3223521B2 (en) | 2001-10-29 |
Family
ID=14558013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11131191A Expired - Fee Related JP3223521B2 (en) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | Optical frequency standard and optical frequency standard calibration device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3223521B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106443640B (en) * | 2016-09-27 | 2019-02-12 | 中国科学技术大学 | A kind of FPI frequency demarcating method based on time-division fixing frequency displacement technology |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP11131191A patent/JP3223521B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| JPH04339226A (en) | 1992-11-26 |
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