JPH04137575A - Frequency-stabilized laser light source - Google Patents
Frequency-stabilized laser light sourceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［概要コ
レーザの出力光の一部を原子あるいは分子を封した吸収
セルの中を通過させること辷より、線型吸収線を検出す
る。そして、そのスロープを利用してレーザの周波数雑
音を振幅雑音信号に変換し、これをレーザへ帰還するこ
とにより周波数雑音を低減する。これによりレーザの発
振線幅の狭窄化を行うことができる。一方、レーザの出
力光の他の一部をサブドツプラー分光し、サブドツプラ
ー分光による吸収線を検出する。その吸収線の一つのピ
ークにレーザの発振周波数をロックすることにより、高
い周波数安定度を得ることができる。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Linear absorption lines are detected by passing part of the output light of a colaser through an absorption cell in which atoms or molecules are sealed. The slope is then used to convert the frequency noise of the laser into an amplitude noise signal, which is then fed back to the laser to reduce the frequency noise. Thereby, the oscillation line width of the laser can be narrowed. On the other hand, the other part of the laser output light is subjected to sub-Doppler spectroscopy, and absorption lines resulting from the sub-Doppler spectroscopy are detected. High frequency stability can be obtained by locking the laser oscillation frequency to one peak of the absorption line.
この両者の吸収線による周波数制御により、狭い発振線
幅をもつ周波数安定化レーザ光源が実現できる。By frequency control using these two absorption lines, a frequency-stabilized laser light source with a narrow oscillation linewidth can be realized.
［産業上の利用分野］
本発明は高度に安定化された周波数安定化レーザ光源に
関するもので、長さ寸法等の精密測定、物理・物性測定
、測地・宇宙開発、産業計測、光通信、等の分野におい
て、光周波数標準、高精度光応用測定機器の基準光源と
して利用できる。[Industrial Field of Application] The present invention relates to a highly stabilized frequency-stabilized laser light source, and is applicable to precision measurements such as length dimensions, physical/property measurements, geodesy/space development, industrial measurement, optical communications, etc. It can be used as an optical frequency standard and a reference light source for high-precision optical application measurement equipment in the field of
［従来技術］
レーザの発振周波数は、レーザの動作条件及び周囲温度
等により大きく変化するので、その高安定化は通常原子
や分子の安定なスペクトル線を基準にして行われる。ま
た、レーザは本来その出力光に含まれる周波数雑音によ
り、その発振線に広がりをもつため、これを光源とする
精密測定機器の分解能が制限されることが多い。[Prior Art] Since the oscillation frequency of a laser varies greatly depending on the operating conditions of the laser, the ambient temperature, etc., its high stabilization is usually performed based on stable spectral lines of atoms and molecules. Furthermore, since lasers inherently have a broadening of their oscillation lines due to frequency noise contained in their output light, the resolution of precision measuring instruments that use lasers as light sources is often limited.
原子あるいは分子のスペクトル線を利用してレーザの周
波数雑音を低減し、同時にその発振周波数を安定化する
従来技術としては、同一出願人による特願平１−５３７
２２号がある。その構成を第４図に示す。A conventional technique for reducing the frequency noise of a laser and stabilizing its oscillation frequency by using atomic or molecular spectral lines is disclosed in Japanese Patent Application No. 1-537 filed by the same applicant.
There is No. 22. Its configuration is shown in FIG.
レーザ１１の出力光を原子または分子を封した吸収セル
１２に入射し、その透過光を光検出器１３で電気信号に
変換する。レーザの周波数を吸収セル１２の吸収スペク
トル線の周波数の近傍で変化させると、光検出器１３に
は原子または分子の線型吸収線に対応した出力信号を得
る。したがってレーザの周波数を線型吸収線のスロープ
の直線部分に置くと、光検出器１３からはレーザ周波数
に対応した直流信号と、レーザの周波数雑音に対応した
雑音信号を得る。The output light of the laser 11 is incident on an absorption cell 12 sealed with atoms or molecules, and the transmitted light is converted into an electrical signal by a photodetector 13. When the frequency of the laser is changed near the frequency of the absorption spectral line of the absorption cell 12, the photodetector 13 obtains an output signal corresponding to the linear absorption line of the atom or molecule. Therefore, when the frequency of the laser is placed on the straight part of the slope of the linear absorption line, the photodetector 13 obtains a DC signal corresponding to the laser frequency and a noise signal corresponding to the frequency noise of the laser.
この直流信号と同し値を基１！電圧′ｔ１．１５に設定
し、その出力と光検出器１３の出力とを比較器１４に入
力すれば、レーザの設定周波数からのずれに対応する信
号を比較器１４の出力として得ることが出来る。この出
力信号をレーザ１１の制御装置１７に帰還すれば、レー
ザ１１の発振周波数は安定化される。この第一の制御系
１６は通常直流から１０ｋＨ２程度の周波数帯域をカバ
ーする。Based on the same value as this DC signal, 1! By setting the voltage 't1.15 and inputting its output and the output of the photodetector 13 to the comparator 14, a signal corresponding to the deviation from the set frequency of the laser can be obtained as the output of the comparator 14. . If this output signal is fed back to the control device 17 of the laser 11, the oscillation frequency of the laser 11 is stabilized. This first control system 16 usually covers a frequency band from DC to about 10 kHz.
一方、光検出器１３の雑音信号は広帯域増幅器１９で増
幅され、位相補償器２０を経て交流信号としてレーザへ
帰還されるので、レーザの周波数雑音は低減され、発振
線幅は狭窄化される。この第二の制御系１８は１０ｋＨ
ｚから１００ＭＨｚ程度までの広い周波数帯域をカバー
する。On the other hand, the noise signal from the photodetector 13 is amplified by the broadband amplifier 19 and fed back to the laser as an AC signal via the phase compensator 20, so that the frequency noise of the laser is reduced and the oscillation linewidth is narrowed. This second control system 18 has a 10kHz
It covers a wide frequency band from z to about 100MHz.
［発明が解決しようとする課題］
ところで、原子または分子のスペクトル線の形状は、そ
の観測条件や環境条件に依存して変化するので、以下述
べるような問題を生じる。特に、Ｒｂ、Ｃｓ等の金属蒸
気を利用する吸収セルにおいては、その内部の蒸気圧は
温度により指数関数的に変化するので、そのスペクトル
線の強度、線幅の変化は大きい。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the shapes of spectral lines of atoms or molecules change depending on observation conditions and environmental conditions, which causes problems as described below. In particular, in absorption cells that utilize metal vapors such as Rb and Cs, the internal vapor pressure changes exponentially with temperature, so the intensity and line width of the spectral lines change greatly.
（１）スペクトル線の強度が変化すると、第一の制御系
において、比較器１４への直流信号のレベル・は変化す
るが、基準電圧は変化しないので、直流信号が基準電圧
と同じ値になるようにレーザは制御されその発振周波数
は変化する。従来技術には、その対策として、レーザ光
を一定の割合で分岐して光電変換した信号を基！１！電
圧源１５の一つの入力にして補正する方法が含まれてい
るが、この方法はスペクトル線の強度変化の原因がレー
ザの出力光の変動による場合に有効であって、前述のよ
うに吸収セルの温度変化によりその吸収率が変化する場
合は効果はない。(1) When the intensity of the spectral line changes, the level of the DC signal to the comparator 14 changes in the first control system, but the reference voltage does not change, so the DC signal has the same value as the reference voltage. The laser is controlled so that its oscillation frequency changes. As a countermeasure to this problem, the conventional technology uses a signal that is split from a laser beam at a certain rate and converted into electricity! 1! This method includes a method of correcting by using one input of the voltage source 15, but this method is effective when the cause of the change in the intensity of the spectral line is due to fluctuations in the output light of the laser. There is no effect if the absorption rate changes due to temperature changes.
また、スペクトル線の線幅が変化すると、同様に、直流
信号のレベルが変化し、レーザの発振周波数は変化する
。Further, when the line width of the spectral line changes, the level of the DC signal also changes, and the oscillation frequency of the laser changes.
（２）スペクトル線の強度あるいは線幅が変化すると、
レーザが安定化される周波数が変化し、スペクトル線の
スロープの中心部からずれる。したがって、第二の制御
系において、レーザの周波数雑音の弁別特性の非直線性
は大となり、雑音低減の効果が減少すると共に、発振線
に非対称性を生じるや
（３）一般に、スペクトル線の強度が大になるときは、
同時にその線幅も広がることが多いので、（１） （
２）によるレーザ周波数の変化は相乗的なものとなる。(2) When the intensity or line width of the spectral line changes,
The frequency at which the laser is stabilized changes and shifts from the center of the slope of the spectral line. Therefore, in the second control system, the nonlinearity of the frequency noise discrimination characteristic of the laser increases, the noise reduction effect decreases, and asymmetry occurs in the oscillation line. (3) In general, the intensity of the spectral line When becomes large,
At the same time, the line width often increases, so (1) (
The change in laser frequency due to 2) becomes synergistic.
したがって、これを防ぐには、レーザ光の強度の高安定
化、吸収セルの温度の高安定化を必要とし、装置は大型
で複雑となり高価なものになる。Therefore, in order to prevent this, it is necessary to highly stabilize the intensity of the laser beam and the temperature of the absorption cell, making the device large, complicated, and expensive.
［課題を解決するための手段及び作用］本発明では、上
記３つの課題に対して、従来使用されてきた基準電圧源
を除き、周波数基準として、サブドツプラー分光による
吸収線の一つを使用し、またレーザ雑音低減には、原子
または分子の線型吸収線を使用することにより対処する
。[Means and effects for solving the problems] In the present invention, in order to solve the above three problems, one of the absorption lines obtained by sub-Doppler spectroscopy is used as a frequency standard, excluding the conventionally used reference voltage source, Laser noise reduction is also addressed by using atomic or molecular linear absorption lines.
サブドツプラー分光による吸収線に分類されるものには
、飽和吸線、原子ビームによる吸収線等が有り、いずれ
も原子または分子の線型吸収線に比べて急峻な周波数特
性を示す。本発明はこの特徴を利用する。Absorption lines classified by sub-Doppler spectroscopy include saturated absorption lines, absorption lines by atomic beams, etc., and both exhibit steeper frequency characteristics than linear absorption lines of atoms or molecules. The present invention takes advantage of this feature.
すなわち、
（１）の課題に対しては、基準周波数として、サブトン
プラー分光による吸収線の一つを選び、そのピークの周
波数にレーザを安定化することにより、線型吸収スペク
トル線の強度、線幅が変化しても、レーザ周波数は変化
しないようにする。In other words, to solve the problem (1), by selecting one of the absorption lines obtained by subtempler spectroscopy as the reference frequency and stabilizing the laser at its peak frequency, the intensity and line width of the linear absorption spectral line can be adjusted. Even if the laser frequency changes, the laser frequency should not change.
（２）の課題に対しては、（１）で選ぶ基準線として、
線型吸収スペクトル線のスロープの中央部に位置する線
を選ぶことにより、線型吸収線の強度、線幅が変化して
も、レーザ周波数は常にそのスロープの中央部に安定化
されるので、これによりレーザの周波数雑音の弁別特性
には殆ど変化を生しないようにする。For problem (2), as the reference line selected in (1),
By choosing a line located in the center of the slope of the linear absorption spectrum line, the laser frequency will always be stabilized at the center of the slope even if the intensity and line width of the linear absorption line change. The frequency noise discrimination characteristics of the laser should hardly change.
（３）の課題に対しては、レーザ光の強度やサブドツプ
ラー分光の装置の温度変化に対して、サブドツプラー分
光による吸収線の中心周波数の変化は極めて小さく、そ
れだけ、レーザやサブドツプラー分光の装置等の温度安
定化も簡略化、場合によっては省くこともできるので、
装置は小型で安価なものになる。Regarding the problem (3), the change in the center frequency of the absorption line due to sub-Doppler spectroscopy is extremely small with respect to changes in the intensity of the laser beam or the temperature of the sub-Doppler spectroscopy device, and that is why the change in the center frequency of the absorption line due to sub-Doppler spectroscopy is extremely small. Temperature stabilization can also be simplified, or even omitted in some cases.
The device will be small and inexpensive.
［実施例］ 第２図は本発明の一実施例である。[Example] FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
レーザ３１として半導体レーザを使用し、その出力光を
偏光ビームスプリッタ３２で分岐し、その一つを原子ま
たは分子のスペクトル線検出系３３へ入射させる。スペ
クトル線検出系３３への入射光は偏光ビームスプリッタ
３４で更に２つに分岐され、その一つはλ／４板３５を
通って吸収セル３６に入射する。吸収セル３６に封入す
る原子または分子としては、レーザ３１の波長に対応し
て、例えば、Ｒｂ （７８０ｎｍ、７９４ｎ＋＋ ）
、 Ｃｓ （８５２ｎ＋ｍ、８９４ｎｍ ） 、あるい
は、１．５μｍ帯としてはＣ，Ｈ。A semiconductor laser is used as the laser 31, and its output light is split by a polarizing beam splitter 32, and one of the lights is made to enter an atomic or molecular spectral line detection system 33. The light incident on the spectral line detection system 33 is further split into two by a polarizing beam splitter 34, one of which passes through a λ/4 plate 35 and enters an absorption cell 36. The atoms or molecules sealed in the absorption cell 36 are, for example, Rb (780 nm, 794n++), depending on the wavelength of the laser 31.
, Cs (852n+m, 894nm), or C, H for the 1.5 μm band.
ＨＣＮ等を用いる。吸収セル３６を通過した光は減光フ
ィルタ３７、絞り３８を経て反射鏡３９で正反射され、
入射光と同じ光路を逆にたどって偏光ビームスプリッタ
３４で反射され、光検出器４０で電気信号に変換される
。ここで、吸収セル３６に初めに入射する光は飽和光と
して作用し、反射鏡３９により反射されて再び入射する
光はプローブ光として作用するので、光検出器４０では
飽和吸収スペクトル線及びそのクロスオーバー線を検出
することができる。Use HCN etc. The light that has passed through the absorption cell 36 passes through a neutral density filter 37 and an aperture 38, and is regularly reflected by a reflecting mirror 39.
It follows the same optical path as the incident light in the opposite direction, is reflected by the polarizing beam splitter 34, and is converted into an electrical signal by the photodetector 40. Here, the light that first enters the absorption cell 36 acts as saturated light, and the light that is reflected by the reflecting mirror 39 and enters again acts as probe light. Overline can be detected.
一方、スペクトル線検出系３３への入射光で偏光ビーム
スプリッタ３４によるもう一つの分岐光は、反射鏡４１
、減光フィルタ４２、反射鏡４３を経て吸収セル３６に
入射し、その透過光は光検出器４４で電気信号に変換さ
れる。この入射元版吸収セル３６の飽和光の光路とは異
なった部分を通過させることにより、光検出器４４では
線型吸収スペクトル線を検出することができる。On the other hand, the other branched light incident on the spectral line detection system 33 by the polarizing beam splitter 34 is split by the reflecting mirror 41.
, a neutral density filter 42 and a reflecting mirror 43 to enter the absorption cell 36, and the transmitted light is converted into an electrical signal by a photodetector 44. By passing the saturated light through a portion of the original absorption cell 36 that is different from the optical path of the saturated light, the photodetector 44 can detect a linear absorption spectrum line.
第３図（ａ）はＣｓのＤ２線の飽和吸収スペクトル線及
びそのクロスオーバー線を、第３図（ｂ）は同しく線型
吸収スペクトル線を示す、同図（ａ）において、■線は
基底状態Ｆ＝４準位から励起状態Ｆ′＝５準位への飽和
吸収線（以下４→５°と略す）、■線は４→４′、■線
は４→３′の飽和吸収線である。また、■線、■線、■
線はそれぞれ■線−■線間、■線−■線間、■線−■線
間のクロスオーバー線である。ＣｓやＲｂのようなアル
カリ金属原子においては、各線の強度が一様ではないた
め、通常同図（ａ）のように飽和吸収スペクトル線は線
型吸収スペクトル線の一方のスロープに偏っていること
が多い、このことは、本発明を実施する上で甚だ好都合
であり、多くの原子または分子について実現の可能性を
もっているといえる、すなわち、光検出器４０で検出さ
れる飽和吸収スペクトル線あるいはクロスオーバー線の
ウチ、線型吸収線のスロープの中央部に近い線、例えば
■線、■線、■線のいずれかを周波数基準として、レー
ザ中心周波数安定化系４５により制御信号を発生させ、
制Ｗｉｔ流源４７を介してレーザ３１へ帰還してその周
波数を安定化させる。Figure 3 (a) shows the saturated absorption spectrum line and its crossover line of the D2 line of Cs, and Figure 3 (b) also shows the linear absorption spectrum line. The saturated absorption line from the state F=4 level to the excited state F'=5 level (hereinafter abbreviated as 4→5°), the ■ line is the saturated absorption line from 4→4', and the ■ line is the saturated absorption line from 4→3'. be. Also, ■ line, ■ line, ■
The lines are crossover lines between the ■ line and the ■ line, between the ■ line and the ■ line, and between the ■ line and the ■ line, respectively. In alkali metal atoms such as Cs and Rb, the intensity of each line is not uniform, so the saturated absorption spectrum line is usually biased toward one slope of the linear absorption spectrum line, as shown in (a) of the same figure. This is extremely advantageous in implementing the present invention and can be realized for many atoms or molecules, i.e., the saturated absorption spectral line or crossover detected by the photodetector 40. A control signal is generated by the laser center frequency stabilization system 45 using the line near the center of the slope of the linear absorption line, for example, the ■ line, ■ line, or ■ line, as a frequency reference.
It is returned to the laser 31 via the control Wit current source 47 to stabilize its frequency.
一方、光検出器４４から得られる線型吸収線により弁別
された雑音信号は、レーザ雑音低減化系４６により制御
信号となり、制御電流源４７を介してレーザへ帰還され
、雑音の低減が行われる。On the other hand, the noise signal discriminated by the linear absorption line obtained from the photodetector 44 is turned into a control signal by the laser noise reduction system 46, and is fed back to the laser via the control current source 47 to reduce noise.
この２つの制御系の周波数帯域は、例えば、レーザ中心
周波数安定化系４５が直流から１ｋＨ２、レーザ雑音低
減化系４６が１ｋＨｚから１００ＭＨｚというように分
割し、両者を併せて、直流から１００ＭＨｚという広帯
域でレーザの制御を行う。The frequency bands of these two control systems are divided into, for example, the laser center frequency stabilization system 45 from DC to 1kHz, and the laser noise reduction system 46 from 1kHz to 100MHz. to control the laser.
以上の実施例に示したように、半導体レーザ３１の発振
周波数を原子または分子の飽和吸収スペクトル線または
そのクロスオーバー線の１つに安定化すると共に、その
線型吸収線のスロープを利用したレーザ周波数雑音の弁
別により、雑音低減を行うことで、高安定な発振周波数
をもち、かつ、低雑音で狭い線幅をもつ周波数安定化レ
ーザ光源を得た。As shown in the above embodiments, the oscillation frequency of the semiconductor laser 31 is stabilized to one of the saturated absorption spectrum lines of atoms or molecules or their crossover lines, and the laser frequency is adjusted using the slope of the linear absorption line. By reducing noise through noise discrimination, we obtained a frequency-stabilized laser light source with a highly stable oscillation frequency, low noise, and narrow linewidth.
この実施例では、レーザの発振周波数の基準として、サ
ブドツプラー分光による吸収線の一種である飽和吸収ス
ペクトル線またはそのクロスオーバー線を用いた。サブ
ドツプラー分光による吸収線としては、他にも原子ビー
ムによる吸収線等があり、飽和吸収スペクトル線（また
はそのクロスオーバー線）の代わりに用いることができ
る。In this example, a saturated absorption spectrum line or its crossover line, which is a type of absorption line based on sub-Doppler spectroscopy, was used as a reference for the laser oscillation frequency. There are other absorption lines produced by sub-Doppler spectroscopy, such as absorption lines produced by atomic beams, which can be used in place of the saturated absorption spectrum line (or its crossover line).
ここで、サブトンブラー分光による吸収線の各線は高分
解能分光測定においては特別の意味があり、これらを基
準にして安定化されたレーザ光源は、例えば、光ボンピ
ング方式周波数標準器においては、原子の選択励起を可
能にする光源として重要な要素である。Here, each line of the absorption line by subtombler spectroscopy has a special meaning in high-resolution spectroscopic measurements, and a laser light source stabilized based on these lines, for example, in an optical bombing type frequency standard, is This is an important element as a light source that enables selective excitation.
尚、第２図の実施例においては、１個の吸収セルを使用
して、飽和吸収スペクトル綜及びそのクロスオーバー線
、並びに線型１収スペクトル線を検出したが、第１図の
基本構成図に示したように複数の吸収セルを使用して、
それぞれの吸収線を検出することも可能である。In the example shown in FIG. 2, one absorption cell was used to detect the saturated absorption spectral curve, its crossover line, and the linear first-absorption spectral line, but the basic configuration diagram in FIG. Using multiple absorption cells as shown,
It is also possible to detect each absorption line.
さらに、第１の光学系４として、原子ビームによる吸収
光学光等一般にサブドツプラー分光と呼ばれている分野
で取り扱われる光学系を使用することもできる。Further, as the first optical system 4, it is also possible to use an optical system generally handled in a field called sub-Doppler spectroscopy, such as absorption optical light by an atomic beam.
［発明の効果］
以上述べたように、光検出器を通った後の電気信号を電
気の基準値と比較して、中心周波数の誤差信号を作る先
行技術（前掲 特願平１−５３７２２号）に比して、中
心周波数もまた光の原子または分子の吸収スペクトル線
（サブドツプラー分光による吸収線）を基準とした点に
特徴がある。[Effects of the Invention] As described above, the prior art (Japanese Patent Application No. 1-53722 cited above) compares the electrical signal after passing through a photodetector with an electrical reference value to generate an error signal of the center frequency. Compared to , the center frequency is also characterized by being based on the absorption spectrum line of atoms or molecules of light (absorption line by sub-Doppler spectroscopy).
すなわち、本発明による周波数安定化レーザ光源は、サ
ブドツプラー分光による吸収線及び線型吸収スペクトル
線をレーザの周波数安定化及び周波数雑音低減化に利用
することにより、次に示すような固有の効果を有する。That is, the frequency-stabilized laser light source according to the present invention has the following unique effects by utilizing absorption lines and linear absorption spectral lines by sub-Doppler spectroscopy for laser frequency stabilization and frequency noise reduction.
（１）レーザの発振周波数は、サブド・ノブラー分光に
よる吸収線を基準として安定化されるため、レーザの出
力変動、及び装置の温度変動による線型吸収スペクトル
線の強度や線幅の変動などＧこ影響されず、周波数の再
現性、安定性の優れた周波数安定化レーザ光源を実現で
きる。(1) Since the oscillation frequency of the laser is stabilized based on the absorption line obtained by subd-Knobler spectroscopy, G-forces such as fluctuations in the intensity and line width of the linear absorption spectrum line due to fluctuations in the laser output and temperature fluctuations of the equipment, etc. It is possible to realize a frequency-stabilized laser light source with excellent frequency reproducibility and stability.
（２）レーザの発振周波数の基準として、線型吸収スペ
クトル線のスロープの中央部に位置するサブトンプラー
分光による吸収線の一つを選択することにより、線型吸
収スペクトル線の強度、線幅が変化しても、レーザの周
波数雑音の弁別特性が殆ど変化しない周波数安定化レー
ザ光源を実現できる。(2) By selecting one of the absorption lines determined by subtempler spectroscopy located in the center of the slope of the linear absorption spectral line as a reference for the laser oscillation frequency, the intensity and line width of the linear absorption spectral line can be changed. Also, it is possible to realize a frequency-stabilized laser light source in which the frequency noise discrimination characteristics of the laser hardly change.
（３）このほかに、サブド・ンプラー分光による吸収線
は、レーザの出力変動や装置の温度変化に対して、その
中心周波数の変化が極めて小さいため、レーザや装置の
温度コントロールの簡略化が可能、場合によっては温度
コントロールが不要であり、小型で安価な周波数安定化
レーザ光源を実現できる。(3) In addition, the absorption lines produced by subdampler spectroscopy have extremely small changes in the center frequency in response to fluctuations in laser output or changes in equipment temperature, making it possible to simplify temperature control of lasers and equipment. In some cases, temperature control is not required, and a compact and inexpensive frequency-stabilized laser light source can be realized.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本構成図、第２図は本発明の一実施
例を示す図、第３図は第２図の吸収セルにより得られた
吸収スペクトル線を示す図であり、第３図 （ａ）はＣ
ｓの飽和吸収スペクトル線及びそのクロスオーバー線を
示す図、第３図 （ｂ）はＣｓの線型吸収スペクトル線
を示す図、第４図は従来の周波数安定化光源の構成図で
ある。
１．１１．３１・・・・レーザ、
２．３・・・・・・・・・・・・光を分岐する光学素子
、４・・・・・・・・・・・・・・・・第１の光学系、
５・・・・・・・・・・・・・・・・第２の光学系、６
．４０・・・・・・・・・・第１の光検出器、７．４４
・・・・・・・・・・第２の光検出器、８・・・・・・
・・・・・・・・・・第１の制御器、９・・・・・・・
・・・・・・・・・第２の制御器、１０．１７．４７・
・制御電流源、
１２．３６・・・・・・・・吸収セル、１３・・・・・
・・・・・・・・・光検出器、１４・・・・・・・・・
・・・・・比較器、１５・・・・・・・・・・・・・・
基準電圧源、１６・・・・・・・・・・・・・・第一の
制御系、１８・・・・・・・・・・・・・・第二の制御
系、１９・・・・・・・・・・・・・・広帯域増幅器、
２０・・・・・・・・・・・・・・位相補償器、２１・
・・・・・・・・・・・・・コンデンサ、３２．３４・
・・・・・・・偏光ビームスプリッタ、３３・・・・・
・・・・・・・・・スペクトル線検出系、３５・・・・
・・・・・・・・・・λ／４板、３７．４２・・・・・
・・・減光フィルタ、３８・・・・・・・・・・・・・
・絞り、３９．４１．４３・・反射鏡、
４５・・・・・・・・・・・・・・レーザ中心周波数安
定化系、４６・・・・・・・・・・・・・・レーザ雑音
低減化系。
特許出願人 アンリツ株式会社
代理人 弁理士 小部 龍太部
第
図
第２
図
第
図〔α）
し−勺゛周ＳＬ摩欠
第
図（ｂ）
し−勺゛囚ジＬ３＆
第
図[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a basic configuration diagram of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3 shows absorption spectrum lines obtained by the absorption cell shown in Fig. 2. Figure 3 (a) is a diagram showing C.
3(b) is a diagram showing the linear absorption spectrum line of Cs, and FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a conventional frequency-stabilized light source. 1.11.31... Laser, 2.3... Optical element that branches light, 4...... a first optical system;
5...........Second optical system, 6
．． 40・・・・・・・・・First photodetector, 7.44
......Second photodetector, 8...
......First controller, 9...
......Second controller, 10.17.47.
・Controlled current source, 12.36... Absorption cell, 13...
......Photodetector, 14...
・・・・・・Comparator, 15・・・・・・・・・・・・・・・
Reference voltage source, 16......First control system, 18...Second control system, 19...・・・・・・・・・・・・Broadband amplifier,
20... Phase compensator, 21.
・・・・・・・・・・・・Capacitor, 32.34・
...Polarizing beam splitter, 33...
...... Spectrum line detection system, 35...
・・・・・・・・・λ/4 plate, 37.42・・・・・・
・・・Dark filter, 38・・・・・・・・・・・・
・Aperture, 39.41.43...Reflector, 45......Laser center frequency stabilization system, 46... Laser noise reduction system. Patent Applicant Anritsu Corporation Agent Patent Attorney Ryuta Kobe Fig. 2 Fig. Fig. [α] Shi-Iku゛Shu SL wear diagram (b) Shi-Iku゛Jiji L3 & Diagram
Claims (1)
ドップラー分光による吸収線を出力する第１の光学系（
４）と、 該第１の光学系を通った光を受領し、サブドップラー分
光による吸収信号を出力する第１の光検出器（６）と、 前記光学素子により分岐された他方の光を受領し、線型
吸収線を出力する、原子または分子を封入した吸収セル
を含む第２の光学系（５）と、該第２の光学系を通った
光を受領し、線型吸収信号を出力する第２の光検出器（
７）と、 前記サブドップラー分光による吸収信号を周波数の基準
として、レーザ中心周波数制御信号を前記レーザの制御
電流源に送る第１の制御器（８）と、 前記線型吸収信号のスロープから前記レーザの出力光の
周波数雑音を検出して、雑音低減化信号を前記レーザの
制御電流源に送る第２の制御器（９）とから成る周波数
安定化レーザ光源。[Claims] A laser (1), a control current source (10) for the laser, an optical element (3) that branches part of the output light of the laser, and one of the parts branched by the optical element. A first optical system (
4); a first photodetector (6) that receives the light that has passed through the first optical system and outputs an absorption signal based on sub-Doppler spectroscopy; and a first photodetector (6) that receives the other light branched by the optical element. a second optical system (5) including an absorption cell containing atoms or molecules that outputs a linear absorption line; and a second optical system (5) that receives the light that has passed through the second optical system and outputs a linear absorption signal. 2 photodetectors (
7); a first controller (8) that sends a laser center frequency control signal to the control current source of the laser using the absorption signal obtained by the sub-Doppler spectroscopy as a frequency reference; a second controller (9) for detecting frequency noise in the output light of the laser and sending a noise reduction signal to the control current source of the laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25874790A JP2962568B2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Frequency stabilized laser light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25874790A JP2962568B2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Frequency stabilized laser light source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04137575A true JPH04137575A (en) | 1992-05-12 |
| JP2962568B2 JP2962568B2 (en) | 1999-10-12 |
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ID=17324523
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25874790A Expired - Fee Related JP2962568B2 (en) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | Frequency stabilized laser light source |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962568B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100533130B1 (en) * | 1997-10-07 | 2006-03-22 | 가부시키가이샤 니콘 | Durability prediction method of optical member and selection method of quartz glass optical member for excimer laser irradiation |
| JPWO2015015628A1 (en) * | 2013-08-02 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | Magnetic field measuring device |
-
1990
- 1990-09-27 JP JP25874790A patent/JP2962568B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR100533130B1 (en) * | 1997-10-07 | 2006-03-22 | 가부시키가이샤 니콘 | Durability prediction method of optical member and selection method of quartz glass optical member for excimer laser irradiation |
| JPWO2015015628A1 (en) * | 2013-08-02 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | Magnetic field measuring device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2962568B2 (en) | 1999-10-12 |
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