JP6208475B2 - レーザ周波数測定装置及びレーザ安定化判定方法 - Google Patents
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Description
まず、実施の形態1にかかるレーザ周波数測定装置100について説明する。図1は、実施の形態1にかかるレーザ周波数測定装置100の構成を模式的に示す構成図である。レーザ周波数測定装置100は、光周波数コム1、受光部5、演算部6を有する。光周波数コム1は、n次の周波数が前述の式(1)で示される光を出力する。ここでは、複数の縦モードを含む光周波数コム1の出力光を、光L1とする。
制御部7は、光周波数コム1を起動する。そして、制御部7は、光周波数コム1にビート周波数fbeatとオフセット周波数fCEOとを設定し、光L1の出力を安定化させる。また、制御部7は、ビート周波数fbeat、オフセット周波数fCEO及び絶対周波数νlaserの算出に用いる次数nを、演算部6の周波数算出部63に出力する。
制御部7は、レーザ装置2を起動し、レーザ光L2の出力を安定化させる。
演算部6のビート周波数測定部61は、受光部5からの電気信号SIGを用いて、ビート周波数を確認する。ビート周波数測定部61は、電気信号SIGが示すスペクトルから、仮のビート周波数fbeat_rを取得する。この際、ビート周波数fbeat_rを取得する精度は、ビート周波数fbeat_rが±100[kHz]程度の範囲に収まっているかを確認できる程度でよい。
演算部6の判定部62は、仮のビート周波数fbeat_rが、最小値fminから最大値fmaxの範囲に入っているか(fmin≦fbeat_r≦fmax)を判定する。fmin>fbeat_r又はfbeat_r>fmaxの場合、NG判定として、レーザ装置2が想定した周波数の範囲内で正しく発振しているかどうかを確認し、ステップS3を再試行する。判定部62は、制御信号CON1を用いて、ビート周波数測定部61に仮のビート周波数fbeat_rを再度取得させることができる。
fmin≦fbeat_r≦fmaxの場合、判定部62は、レーザ装置2が想定した周波数の範囲内で正しく発振しているものとして、制御信号CON1を用いて、ビート周波数測定部61にビート周波数fbeatを算出させる。ビート周波数測定部61は、高精度の測定を行うため、数千秒以上の期間で複数の値を取得し、取得した値の平均値を使ってビート周波数fbeatを算出する。
演算部6の周波数算出部63は、制御信号CON2を受けて、式(2)を用いて、レーザ装置2が出力するレーザ光の絶対周波数νlaserを算出する。そして、周波数算出部63は、算出した絶対周波数νlaserを、外部の表示装置(不図示)などに出力する。
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態1ではレーザ装置2がヨウ素安定化He−Neレーザである例について説明したが、本実施の形態では、レーザ装置2がヨウ素安定化Nd;YAGレーザである場合について説明する。この場合、ヨウ素安定化Nd;YAGレーザは、ヨウ素の吸収線であるa10線に対し安定化され、波長532nmかまたはその基本波の1064nmのレーザ光を出力する。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上述の原点信号発生回路は例示に過ぎない。例えば、上述の実施の形態では、演算部6及び制御部7を別々の構成として説明したが、1つのハードウェアとして構成してもよい。
1 光周波数コム
2 レーザ装置
3 ミラー
4 ビームスプリッタ
5 受光部
6 測定部
7 制御部
61 ビート周波数測定部
62 判定部
63 周波数算出部
Claims (11)
- 所定の周波数間隔及び所定のオフセット周波数にて複数の縦モードを含む光を出力する光周波数コムと、
前記光周波数コムから出力される前記光と、レーザ装置から出力されたレーザ光と、の干渉光を光電変換した信号を出力する受光部と、
前記受光部からの前記信号に応じて仮のビート周波数を検出し、前記仮のビート周波数に基づいて前記レーザ光が所望の周波数範囲に安定化されているかを判定する演算部と、を備え、
前記レーザ装置では、吸収線のいずれかを基準として前記レーザ光が安定化され、
前記演算部は、前記仮のビート周波数が所定値の範囲である場合に、前記レーザ光が所望の周波数範囲に安定化されていると判定し、前記受光部からの前記信号に応じてビート周波数を測定する、
レーザ周波数測定装置。 - 前記レーザ装置では、ヨウ素の吸収線のいずれかを基準として前記レーザ光が安定化される、
請求項1に記載のレーザ周波数測定装置。 - 前記演算部は、
前記仮のビート周波数が、前記所定値の範囲ではない場合、仮のビート周波数を再度取得し、
再度取得した前記仮のビート周波数が、前記所定値の範囲である場合に前記レーザ光が所望の周波数範囲に安定化されていると判定し、前記受光部からの前記信号に応じてビート周波数を測定する、
請求項1又は2に記載のレーザ周波数測定装置。 - 前記演算部は、所定の期間において前記ビート周波数の値を複数取得し、取得した複数の値の平均値を、前記ビート周波数として算出する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載のレーザ周波数測定装置。 - 前記演算部は、前記ビート周波数の測定に要する時間よりも短い時間で前記仮のビート周波数を検出する、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のレーザ周波数測定装置。 - 前記所定値は、前記レーザ光の安定化の基準となる前記吸収線に対応するビート周波数と、他の吸収線に対応するビート周波数と、の間の周波数差よりも小さい、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のレーザ周波数測定装置。 - 前記演算部は、
前記受光部からの前記信号に基づいて前記仮のビート周波数及び前記ビート周波数を検出するビート周波数検出部と、
前記仮のビート周波数が前記所定の範囲内であるかを判定する判定部と、を備える、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載のレーザ周波数測定装置。 - 前記演算部は、前記所定の周波数間隔及び前記所定のオフセット周波数に基づいて、前記レーザ光の周波数を算出する周波数算出部を更に備える、
請求項7に記載のレーザ周波数測定装置。 - 前記所定の周波数間隔及び前記所定のオフセット周波数を前記光周波数コム及び前記周波数算出部に設定し、前記レーザ光の周波数を算出するための前記光周波数コムの次数を前記周波数算出部に設定する制御部を更に備える、
請求項8に記載のレーザ周波数測定装置。 - 前記演算部は、前記次数に前記所定の周波数間隔を乗じた値に前記所定のオフセット周波数を加えて、前記レーザ光の周波数を算出する、
請求項9に記載のレーザ周波数測定装置。 - 所定の周波数間隔及び所定のオフセット周波数にて複数の縦モードを含む光を、光周波数コムに出力させ、
前記光周波数コムから出力される前記光と、レーザ装置から出力されたレーザ光と、の干渉光を光電変換した信号を生成し、
前記信号に応じて仮のビート周波数を検出し、
前記レーザ装置では、吸収線のいずれかを基準として前記レーザ光が安定化され、
前記仮のビート周波数が前記レーザ光の安定化の基準となる吸収線から所定値の範囲である場合に、前記レーザ光が所望の周波数範囲に安定化されていると判定し、
前記信号に応じてビート周波数を測定する、
レーザ安定化判定方法。
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