JPH04263226A - Reference frequency laser - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、出力光の周波数確度（
基準周波数に対する一致の度合い）が高い基準周波数レ
ーザに関する。近年、光ファイバの広い波長域にわたる
低損失性を有効に利用し、周波数の異なる複数の信号光
を１本の光ファイバを介して多重伝送することにより、
伝送容量を飛躍的に増大させることができる光周波数多
重（光ＦＤＭ）通信網が注目されている。この光周波数
多重通信網および光周波数多重通信用の光計測装置の性
能を十分に引き出すためには、周波数安定度および周波
数確度が高い光源が不可欠である。[Industrial Application Field] The present invention provides frequency accuracy (
The present invention relates to a reference frequency laser that has a high degree of coincidence with a reference frequency. In recent years, by effectively utilizing the low loss properties of optical fibers over a wide wavelength range and multiplexing multiple signal lights with different frequencies through a single optical fiber,
Optical frequency multiplexing (optical FDM) communication networks that can dramatically increase transmission capacity are attracting attention. In order to fully utilize the performance of this optical frequency division multiplex communication network and optical measurement equipment for optical frequency division multiplex communication, a light source with high frequency stability and frequency accuracy is essential.
【０００２】0002
【従来の技術】図４は、周波数安定度および周波数確度
が高い光源として用いられる従来の基準周波数レーザの
構成例を示すブロック図である。図において、半導体レ
ーザ（ＬＤ）４１の出力光をビームスプリッタ４２で分
岐し、その一方を出力光として出射させるとともに、他
方を分子吸収セル４３に入射させる。分子吸収セル４３
は、安定化する対象の特定周波数の信号光を吸収する分
子（例えば１３Ｃ２Ｈ２）を有し、特定周波数でない信
号光が透過光として光検出器（ＰＤ）４４に入射され、
電気信号に変換される。周波数制御回路４５は、この光
検出器４４の出力信号が極小になるように半導体レーザ
４１の発振周波数を制御する。すなわち、半導体レーザ
４１の出力光は特定周波数にフィードバック制御され、
高い周波数安定度を得ることができる構成になっている
。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional reference frequency laser used as a light source with high frequency stability and frequency accuracy. In the figure, output light from a semiconductor laser (LD) 41 is split by a beam splitter 42, one of which is emitted as output light, and the other is made to enter a molecular absorption cell 43. Molecular absorption cell 43
has a molecule (for example, 13C2H2) that absorbs signal light of a specific frequency to be stabilized, and the signal light of a non-specific frequency is incident on the photodetector (PD) 44 as transmitted light,
converted into an electrical signal. The frequency control circuit 45 controls the oscillation frequency of the semiconductor laser 41 so that the output signal of the photodetector 44 becomes minimum. That is, the output light of the semiconductor laser 41 is feedback-controlled to a specific frequency,
It has a configuration that allows high frequency stability to be obtained.
【０００３】なお、半導体レーザ４１の発振周波数の制
御は、■半導体レーザの温度制御、■半導体レーザの注
入電流制御、■外部共振器や回折格子の共振周波数制御
、■分布反射（ＤＢＲ）領域や位相制御領域の電流制御
、その他によって行う。一方、基準周波数レーザの出力
光の周波数確度を高めるためには、出力光の周波数を原
子周波数標準器を用いて比較する必要がある。The oscillation frequency of the semiconductor laser 41 can be controlled by: (1) controlling the temperature of the semiconductor laser, (2) controlling the injection current of the semiconductor laser, (2) controlling the resonance frequency of the external resonator and the diffraction grating, and (2) controlling the distributed reflection (DBR) region. This is done by current control in the phase control region, etc. On the other hand, in order to improve the frequency accuracy of the output light of the reference frequency laser, it is necessary to compare the frequencies of the output light using an atomic frequency standard.
【０００４】0004
【発明が解決しようとする課題】しかし、原子周波数標
準器との周波数比較は一般に非常に困難な作業であった
。現在のところ原子周波数標準器との周波数比較が可能
なレーザは、メタン安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長３．
３９μｍ）、ヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長０．
６３３ μｍ）、ヨウ素安定化色素レーザ（波長 ０．
５７６μｍ）などのごく一部のレーザに限られており、
その中には光通信に用いられる１．５４μｍ帯の信号光
を出射できるものはなかった。[Problems to be Solved by the Invention] However, frequency comparison with an atomic frequency standard has generally been a very difficult task. Currently, the only laser whose frequency can be compared with an atomic frequency standard is a methane-stabilized He-Ne laser (wavelength 3.
39 μm), iodine-stabilized He-Ne laser (wavelength 0.
633 μm), iodine-stabilized dye laser (wavelength 0.
576 μm), and is limited to a few lasers such as
None of them could emit signal light in the 1.54 μm band used for optical communications.
【０００５】したがって、１．５４μｍ帯の半導体レー
ザその他を用いた基準周波数レーザの出力光の周波数比
較には、原子周波数標準器に代わって波長計を用いた波
長測定が行われている。しかし、この波長測定では、原
子周波数標準器との周波数比較に比べて周波数分解能が
劣っており、高い周波数確度を得ることが困難であった
。本発明は、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を
有する信号光を得ることができる基準周波数レーザを提
供することを目的とする。[0005] Therefore, when comparing the frequencies of the output light of a reference frequency laser using a semiconductor laser or the like in the 1.54 μm band, wavelength measurement is performed using a wavelength meter instead of an atomic frequency standard. However, this wavelength measurement has inferior frequency resolution compared to frequency comparison with an atomic frequency standard, making it difficult to obtain high frequency accuracy. An object of the present invention is to provide a reference frequency laser that can obtain signal light having high frequency accuracy in the 1.54 μm band.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は
、周波数ｆ１ で安定発振する周波数安定化レーザと、
外部制御により信号光の周波数ｆ０で発振する周波数可
変レーザと、前記周波数可変レーザの出力光を取り込み
、整数Ｎ倍の周波数Ｎｆ０ の光を発生させる光周波数
変換手段と、前記光周波数変換手段の出力光と前記周波
数安定化レーザの出力光の周波数または位相を比較する
周波数・位相比較手段と、前記周波数・位相比較手段の
出力信号に応じて前記周波数可変レーザの発振周波数を
制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The invention according to claim 1 provides a frequency stabilized laser that stably oscillates at a frequency f1;
A variable frequency laser that oscillates at a frequency f0 of signal light under external control, an optical frequency converter that takes in the output light of the variable frequency laser and generates light with a frequency Nf0 that is an integral number N times, and an output of the optical frequency converter. a frequency/phase comparison means for comparing the frequency or phase of the light and the output light of the frequency-stabilized laser; and a frequency control means for controlling the oscillation frequency of the variable frequency laser according to the output signal of the frequency/phase comparison means. It is characterized by having the following.
【０００７】請求項２に記載の発明は、周波数ｆ１ で
安定発振する周波数安定化レーザと、前記周波数安定化
レーザの出力光をポンピング光として取り込み、周波数
ｆ０ の信号光および周波数ｆ１ −ｆ０のアイドラ光
を発生させる第１の光周波数変換手段と、前記信号光を
取り込み、整数Ｍ倍の周波数Ｍｆ０ の光を発生させる
第２の光周波数変換手段と、前記第２の光周波数変換手
段の出力光と前記アイドラ光の周波数または位相を比較
する周波数・位相比較手段と、前記周波数・位相比較手
段の出力信号に応じて前記第１の光周波数変換手段の周
波数を制御する周波数制御手段とを備えたことを特徴と
する。The invention according to claim 2 includes a frequency stabilized laser that stably oscillates at a frequency f1, and an output light of the frequency stabilized laser that is taken in as pumping light, and a signal light having a frequency f0 and an idler having a frequency f1 - f0. a first optical frequency converter that generates light, a second optical frequency converter that takes in the signal light and generates light with a frequency Mf0 multiplied by an integer M, and output light of the second optical frequency converter. and frequency/phase comparison means for comparing the frequency or phase of the idler light, and frequency control means for controlling the frequency of the first optical frequency conversion means in accordance with the output signal of the frequency/phase comparison means. It is characterized by
【０００８】[0008]
【作用】１．５４μｍ帯の半導体レーザその他を用いた
基準周波数レーザでは、その出力光の周波数と原子周波
数標準器の出力周波数とを直接比較できないので、本発
明では、原子周波数標準器と周波数比較が可能な周波数
安定化レーザの出力光を基準として信号光（基準周波数
レーザの出力光）の周波数を制御する光位相同期ループ
により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を実現
する構成である。[Function] In a reference frequency laser using a 1.54 μm band semiconductor laser or the like, the frequency of its output light cannot be directly compared with the output frequency of an atomic frequency standard. This configuration achieves high frequency accuracy in the 1.54 μm band using an optical phase-locked loop that controls the frequency of the signal light (output light of the reference frequency laser) using the output light of the frequency-stabilized laser as a reference.
【０００９】しかし、１．５４μｍ帯で周波数制御を行
うには、基準となる周波数安定化レーザの周波数がその
ほぼ整数倍あるいは整数分の１の関係を有することが要
求されるが、直接原子周波数標準器と周波数比較が可能
なレーザの中にはこれに該当するものはない。一方、こ
の条件を満足しているヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ
（波長 ０．５１５μｍ）は、干渉計を用いることによ
りヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長 ０．６３３μ
ｍ）との高精度波長比較が可能であり、その周波数確度
はヨウ素安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザに準ずるものとして国
際度量衡局から光周波数基準として推奨されている。However, in order to perform frequency control in the 1.54 μm band, it is required that the frequency of the reference frequency stabilized laser has a relationship of approximately an integer multiple or an integer fraction, but the direct atomic frequency This is not the case among lasers whose frequencies can be compared with standards. On the other hand, an iodine-stabilized Ar ion laser (wavelength 0.515 μm) that satisfies this condition can be obtained by using an interferometer to produce an iodine-stabilized He-Ne laser (wavelength 0.633 μm).
It is recommended as an optical frequency standard by the International Bureau of Weights and Measures, as its frequency accuracy is equivalent to that of the iodine-stabilized He-Ne laser.
【００１０】請求項１に記載の発明では、周波数安定化
レーザとして例えばこのヨウ素安定化Ａｒ イオンレー
ザを用いた場合には、光周波数変換手段で周波数可変レ
ーザの出力光の３倍の周波数の光を発生させる（Ｎ＝３
）。周波数・位相比較手段および周波数制御手段では、
この３倍の周波数の光と周波数安定化レーザの出力光と
の周波数または位相比較が可能になり、この比較出力に
応じて周波数可変レーザの発振周波数を制御する光位相
同期ループにより、周波数可変レーザの出力光を周波数
安定化レーザに対して周波数安定化させることができる
。In the invention as set forth in claim 1, when the iodine-stabilized Ar ion laser is used as the frequency-stabilized laser, the optical frequency conversion means generates light with a frequency three times that of the output light of the frequency-tunable laser. (N=3
). In the frequency/phase comparison means and the frequency control means,
It becomes possible to compare the frequency or phase of the light with three times the frequency and the output light of the frequency stabilized laser, and the optical phase-locked loop that controls the oscillation frequency of the frequency variable laser according to this comparison output allows the frequency variable laser to be The output light of can be frequency stabilized for a frequency stabilized laser.
【００１１】また、請求項２に記載の発明では、周波数
安定化レーザとして例えばヨウ素安定化Ａｒ イオンレ
ーザを用いた場合には、第１の光周波数変換手段で発生
する信号光（周波数ｆ０ ）の２倍の周波数の光（第２
高調波）を第２の光周波数変換手段で発生させる（Ｍ＝
２）。周波数・位相比較手段および周波数制御手段では
、信号光の第２高調波（周波数２ｆ０ ）と、同様に第
１の光周波数変換手段から出射されるアイドラ光の周波
数ｆ１ −ｆ０ が等しくなるように第１の光周波数変
換手段を制御する。このとき、信号光の周波数ｆ０ は
、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザの出力光の周波数の
１／３に安定化する。Further, in the invention according to claim 2, when an iodine-stabilized Ar ion laser, for example, is used as the frequency-stabilized laser, the signal light (frequency f0) generated by the first optical frequency conversion means is Light with twice the frequency (second
harmonics) are generated by the second optical frequency conversion means (M=
2). The frequency/phase comparison means and the frequency control means adjust the frequency so that the second harmonic (frequency 2f0) of the signal light and the frequency f1 - f0 of the idler light emitted from the first optical frequency conversion means are equal to each other. The optical frequency conversion means of No. 1 is controlled. At this time, the frequency f0 of the signal light is stabilized to ⅓ of the frequency of the output light of the iodine-stabilized Ar ion laser.
【００１２】0012
【実施例】図１は、請求項１に記載の基準周波数レーザ
の第一実施例の構成を示すブロック図である。図におい
て、半導体レーザ（ＬＤ）１１の出力光（周波数ｆ０
）はビームスプリッタ１２で分岐され、その一方が第２
高調波発生器（ＳＨＧ）１３に入射される。第２高調波
発生器１３の出力光（周波数 ２ｆ０）は、０．７７μ
ｍ帯の半導体レーザ（ＬＤ）１４に注入され、半導体レ
ーザ１１の出力光の第２高調波に同期した出力光が出射
される。和周波数発生器（ＳＦＧ）１５は、ビームスプ
リッタ１２から分岐出力される半導体レーザ１１の出力
光（周波数ｆ０）と半導体レーザ１４の出力光（周波数
２ｆ０）を混合し、周波数 ３ｆ０ の和周波数光を
出射する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a first embodiment of a reference frequency laser according to claim 1. In the figure, the output light (frequency f0
) is split by a beam splitter 12, one of which is connected to the second
The signal is input to a harmonic generator (SHG) 13. The output light (frequency 2f0) of the second harmonic generator 13 is 0.77μ
The light is injected into the m-band semiconductor laser (LD) 14, and output light synchronized with the second harmonic of the output light of the semiconductor laser 11 is emitted. A sum frequency generator (SFG) 15 mixes the output light (frequency f0) of the semiconductor laser 11 and the output light (frequency 2f0) of the semiconductor laser 14, which are branched out from the beam splitter 12, and generates a sum frequency light with a frequency 3f0. Emits light.
【００１３】和周波数発生器１５の出力光（周波数 ３
ｆ０）およびヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ（Ｉ２；
Ａｒ＋レーザ）１６の出力光（周波数ｆ１＝５８２．４
９０６０３６ＴＨｚ ）は、ビームスプリッタ１７で結
合されて光検出器（ＰＤ）１９１ ，１９２ に入射さ
れ、各検出器の出力が差動回路３２に入力される。光検
出器１８１ ，１８２ および差動回路３４はバランス
ドミキサを構成し、和周波数発生器１５の出力光（周波
数 ３ｆ０）とヨウ素安定化Ａｒイオンレーザ１６の出
力光（周波数ｆ１）の位相差を検出する。差動回路３４
の位相差検出出力は周波数制御回路４５に入力され、周
波数制御回路４５は半導体レーザ１１の発振周波数を制
御する。The output light of the sum frequency generator 15 (frequency 3
f0) and an iodine-stabilized Ar ion laser (I2;
Ar + laser) 16 output light (frequency f1 = 582.4
906036 THz) are combined by the beam splitter 17 and input to photodetectors (PD) 191 and 192, and the output of each detector is input to the differential circuit 32. The photodetectors 181, 182 and the differential circuit 34 constitute a balanced mixer, which calculates the phase difference between the output light (frequency 3f0) of the sum frequency generator 15 and the output light (frequency f1) of the iodine stabilized Ar ion laser 16. To detect. Differential circuit 34
The phase difference detection output is input to the frequency control circuit 45, and the frequency control circuit 45 controls the oscillation frequency of the semiconductor laser 11.
【００１４】ここで、請求項１に示す各構成要素と本実
施例の各部との対応関係について示す。周波数安定化レ
ーザは、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６に対応す
る。周波数可変レーザは、半導体レーザ１１に対応する
。光周波数変換手段（Ｎ＝３）は、ビームスプリッタ１
２，第２高調波発生器１３，半導体レーザ１４および和
周波数発生器１５に対応する。周波数・位相比較手段は
、ビームスプリッタ１７，光検出器１８１ ，１８２
および差動回路３４に対応する。周波数制御手段は、周
波数制御回路４５に対応する。[0014] Here, the correspondence between each component shown in claim 1 and each part of this embodiment will be explained. The frequency stabilized laser corresponds to an iodine stabilized Ar ion laser 16. The frequency variable laser corresponds to the semiconductor laser 11. The optical frequency conversion means (N=3) is a beam splitter 1
2, corresponding to the second harmonic generator 13, the semiconductor laser 14, and the sum frequency generator 15. The frequency/phase comparing means includes a beam splitter 17 and photodetectors 181 and 182.
and corresponds to the differential circuit 34. The frequency control means corresponds to the frequency control circuit 45.
【００１５】なお、実施例各部はそれぞれ公知のもので
あり、例えば第２高調波発生器１３としては非線形光導
波路または非線形結晶ファイバが用いられる。また、ヨ
ウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６は、ヨウ素安定化Ａ
ｒ イオンレーザに同期して動作する大出力Ａｒ イオ
ンレーザを用いてもよい。本実施例は、１．５４μｍ帯
で高い周波数安定度および周波数確度を有する基準周波
数レーザを実現するために、その周波数ｆ０ の３倍の
周波数ｆ１ （５８２．４９０６０３６ＴＨｚ ）で安
定発振するヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６の出力
光を基準に周波数制御する構成になっている。Each part of the embodiment is known, and for example, as the second harmonic generator 13, a nonlinear optical waveguide or a nonlinear crystal fiber is used. Further, the iodine stabilized Ar ion laser 16 has an iodine stabilized Ar ion laser 16.
A high power Ar ion laser operating in synchronization with the r ion laser may also be used. This example uses an iodine-stabilized Ar laser that stably oscillates at a frequency f1 (582.4906036 THz), which is three times the frequency f0, in order to realize a reference frequency laser with high frequency stability and frequency accuracy in the 1.54 μm band. The frequency is controlled based on the output light of the ion laser 16.
【００１６】すなわち、周波数制御回路４５では、周波
数 ３ｆ０−ｆ１のビート信号に応じて、和周波数発生
器１５の出力光（周波数 ３ｆ０ ）と、ヨウ素安定化
Ａｒ イオンレーザ１６の出力光（周波数ｆ１ ）との
位相差が０（ビート成分が０）になるように、半導体レ
ーザ１１の発振周波数を制御することにより、半導体レ
ーザ１１の出力光の周波数ｆ０ は、
ｆ０＝ｆ１／３＝ １９４．１６３５３４５ＴＨｚ （
１．５４４μｍ）に安定化される。That is, the frequency control circuit 45 controls the output light (frequency 3f0) of the sum frequency generator 15 and the output light (frequency f1) of the iodine stabilized Ar ion laser 16 in accordance with the beat signal of frequency 3f0-f1. By controlling the oscillation frequency of the semiconductor laser 11 so that the phase difference with the
1.544 μm).
【００１７】図２は、請求項１に記載の基準周波数レー
ザの第二実施例の構成を示すブロック図である。本実施
例では、第一実施例の構成において、コンデンサ１９と
周波数制御回路４５との間に、シンセサイザ２０から出
力される周波数Δｆの信号とビート信号（周波数 ３ｆ
０−ｆ１）の周波数または位相を比較し、周波数 ３ｆ
０−ｆ１−Δｆの信号を出力する位相周波数比較器（Ｐ
ＦＣ）２１を備えたことを特徴とする。したがって、本
実施例の構成では、半導体レーザ１１の出力光の周波数
ｆ０ は、
ｆ０＝（ｆ１＋Δｆ）／３＝ １９４．１６３５３
４５ＴＨｚ ＋Δｆ／３に安定化される。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the reference frequency laser according to the first aspect. In this embodiment, in the configuration of the first embodiment, a signal with a frequency Δf output from the synthesizer 20 and a beat signal (frequency 3f
0-f1) frequency or phase, and calculate the frequency 3f
A phase frequency comparator (P
FC)21. Therefore, in the configuration of this embodiment, the frequency f0 of the output light of the semiconductor laser 11 is f0=(f1+Δf)/3=194.16353
It is stabilized at 45THz +Δf/3.
【００１８】すなわち、シンセサイザ２０の周波数Δｆ
を可変することにより、半導体レーザ１１の出力光の周
波数を可変にすることができる。図３は、請求項２に記
載の基準周波数レーザの実施例構成を示すブロック図で
ある。本実施例は、周波数ｆ１ （５８２．４９０６０
３６ＴＨｚ）で安定発振するヨウ素安定化Ａｒ イオン
レーザの出力光の周波数を１／３に分周し、１．５４μ
ｍ帯（周波数ｆ０ ）の信号光を得る基準周波数レーザ
において、分周比をフィードバック制御することにより
基準周波数レーザの高い周波数安定度と周波数確度を実
現する構成になっている。That is, the frequency Δf of the synthesizer 20
By varying , the frequency of the output light from the semiconductor laser 11 can be varied. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the reference frequency laser according to claim 2. In this example, the frequency f1 (582.49060
The frequency of the output light of an iodine-stabilized Ar ion laser that stably oscillates at 36 THz is divided into 1/3, and the frequency is 1.54μ.
A reference frequency laser that obtains an m-band (frequency f0) signal light is configured to achieve high frequency stability and frequency accuracy of the reference frequency laser by feedback controlling the frequency division ratio.
【００１９】図において、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレ
ーザ（Ｉ２：Ａｒ＋レーザ）１６の出力光（周波数ｆ１
＝５８２．４９０６０３６ＴＨｚ ）を光パラメトリッ
ク発振器（ＯＰＯ）３１に入力し、信号光（周波数ｆ０
）とアイドラ光（周波数ｆ１−ｆ０）を発振出力させ
る。信号光は光増幅器３２を介して増幅され、さらにビ
ームスプリッタ１２で分岐され、その一方が基準周波数
レーザの出力光（信号光）として出射されるとともに、
他方が第２高調波発生器（ＳＨＧ）１３に入射される。
第２高調波発生器１３の出力光（周波数 ２ｆ０ ）は
、０．７７μｍ帯の半導体レーザ（ＬＤ）１４に注入さ
れ、この半導体レーザ１４から半導体レーザ１１の出力
光の第２高調波に同期した出力光が出射される。In the figure, the output light (frequency f1
=582.4906036THz) is input to the optical parametric oscillator (OPO) 31, and the signal light (frequency f0
) and idler light (frequency f1-f0) are oscillated and output. The signal light is amplified via the optical amplifier 32, further split by the beam splitter 12, one of which is emitted as the output light (signal light) of the reference frequency laser, and
The other one is input to a second harmonic generator (SHG) 13. The output light (frequency 2f0) of the second harmonic generator 13 is injected into a 0.77 μm band semiconductor laser (LD) 14, and synchronized with the second harmonic of the output light of the semiconductor laser 11 from this semiconductor laser 14. Output light is emitted.
【００２０】半導体レーザ１４の出力光（周波数 ２ｆ
０ ）およびアイドラ光（周波数ｆ１ −ｆ０ ）は、
ビームスプリッタ１７で結合されて光検出器（ＰＤ）１
８に入射され、周波数 ３ｆ０ −ｆ１ のビート信号
（電気信号）に変換される。このビート信号は、交流結
合用のコンデンサ１９を介して位相周波数比較器（ＰＦ
Ｃ）２１に入力され、シンセサイザ２０から出力される
周波数Δｆの信号と周波数または位相が比較されて周波
数 ３ｆ０−ｆ１−Δｆの信号に変換され、周波数制御
回路３３に入力される。周波数制御回路３３は、この信
号に対応する制御信号を光パラメトリック発振器３１に
送出し、その共振器長や光非線形媒体の温度あるいは角
度を制御する。Output light of the semiconductor laser 14 (frequency 2f
0) and idler light (frequency f1 - f0) are
Combined by beam splitter 17 and photodetector (PD) 1
8 and is converted into a beat signal (electrical signal) with a frequency of 3f0 - f1. This beat signal is sent to a phase frequency comparator (PF) via a capacitor 19 for AC coupling.
C) 21 and is compared in frequency or phase with a signal of frequency Δf output from synthesizer 20 and converted into a signal of frequency 3f0-f1-Δf, which is input to frequency control circuit 33. The frequency control circuit 33 sends a control signal corresponding to this signal to the optical parametric oscillator 31 to control the resonator length and the temperature or angle of the optical nonlinear medium.
【００２１】ここで、請求項２に示す各構成要素と本実
施例の各部との対応関係について示す。周波数安定化レ
ーザは、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６に対応す
る。第１の光周波数変換手段は、光パラメトリック発振
器３１に対応する。第２の光周波数変換手段（Ｎ＝２）
は、ビームスプリッタ１２，第２高調波発生器１３およ
び半導体レーザ１４に対応する。周波数・位相比較手段
は、ビームスプリッタ１７，光検出器１８，コンデンサ
１９，シンセサイザ２０および位相周波数比較器２１に
対応する。周波数制御手段は、周波数制御回路３３に対
応する。[0021] Here, the correspondence between each component shown in claim 2 and each part of this embodiment will be described. The frequency stabilized laser corresponds to an iodine stabilized Ar ion laser 16. The first optical frequency conversion means corresponds to the optical parametric oscillator 31. Second optical frequency conversion means (N=2)
corresponds to the beam splitter 12, the second harmonic generator 13, and the semiconductor laser 14. The frequency/phase comparing means corresponds to the beam splitter 17, the photodetector 18, the capacitor 19, the synthesizer 20, and the phase frequency comparator 21. The frequency control means corresponds to the frequency control circuit 33.
【００２２】本実施例の周波数制御回路３３では、周波
数 ３ｆ０−ｆ１−Δｆの信号に応じて、半導体レーザ
１４の出力光（周波数 ２ｆ０ ）とアイドラ光（周波
数ｆ１−ｆ０）との周波数差がΔｆ（位相周波数比較器
２１で検出される位相差が０）になるように、光パラメ
トリック発振器３１を制御することにより、信号光の周
波数ｆ０ は、
ｆ０＝（ｆ１＋Δｆ）／３＝ １９４．１６３５３
４５ＴＨｚ ＋Δｆ／３に安定化される。In the frequency control circuit 33 of this embodiment, the frequency difference between the output light (frequency 2f0) of the semiconductor laser 14 and the idler light (frequency f1-f0) is Δf according to the signal with the frequency 3f0-f1-Δf. By controlling the optical parametric oscillator 31 so that the phase difference detected by the phase frequency comparator 21 becomes 0, the frequency f0 of the signal light becomes f0=(f1+Δf)/3=194.16353
It is stabilized at 45THz +Δf/3.
【００２３】このように、周波数安定化レーザとして、
原子周波数標準器と周波数比較が可能なヨウ素安定化Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザに準ずる周波数確度を有するヨウ素安定
化Ａｒ イオンレーザ１６を用いた場合には、１．５４
μｍ帯の半導体レーザ１１の出力光の３倍波とヨウ素安
定化Ａｒ イオンレーザの出力光の周波数比較を行う構
成により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を得
ることができる（図１および図２に示す実施例）。また
、ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ１６の出力光の１／
３分周波（信号光）の２倍波とアイドラ光の周波数比較
を行い、信号光の周波数制御（分周比制御）を行う構成
により、１．５４μｍ帯において高い周波数確度を得る
ことができる（図３に示す実施例）。In this way, as a frequency stabilized laser,
Iodine stabilized H that allows frequency comparison with atomic frequency standards
1.54 when using an iodine-stabilized Ar ion laser 16 with frequency accuracy similar to that of an e-Ne laser.
With the configuration that compares the frequency of the third harmonic of the output light of the μm band semiconductor laser 11 and the output light of the iodine stabilized Ar ion laser, high frequency accuracy can be obtained in the 1.54 μm band (Figs. 1 and 2 Example shown in ). Also, 1/1/2 of the output light of the iodine stabilized Ar ion laser 16 is
High frequency accuracy can be obtained in the 1.54 μm band by comparing the frequencies of the double wave of the 3-frequency wave (signal light) and the idler light and controlling the frequency of the signal light (frequency division ratio control). Example shown in FIG. 3).
【００２４】また、電気領域のシンセサイザ２０は、十
分に高い周波数安定度を得る技術がすでに確立されてい
るので、シンセサイザ２０の周波数Δｆを可変すること
により、基準周波数レーザの出力光（半導体レーザ１１
の出力光および光パラメトリック発振器３１の信号光）
の周波数を高い周波数安定度と周波数確度を保持しつつ
可変にすることができる。したがって、本実施例の基準
周波数レーザは、光周波数多重通信網において各周波数
の信号光を発生させる光源として用いることができる。Furthermore, since the synthesizer 20 in the electrical domain has already established the technology to obtain sufficiently high frequency stability, by varying the frequency Δf of the synthesizer 20, the output light of the reference frequency laser (semiconductor laser 11
output light and signal light of the optical parametric oscillator 31)
frequency can be made variable while maintaining high frequency stability and frequency accuracy. Therefore, the reference frequency laser of this embodiment can be used as a light source for generating signal light of each frequency in an optical frequency multiplexing communication network.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、簡単な構
成により、１．５４μｍ帯で高い周波数確度を有する基
準周波数レーザを実現することができる。したがって、
光周波数多重通信網あるいは光周波数多重通信用の光計
測装置において、高い周波数確度を有する光源として利
用することが容易になる。As described above, the present invention can realize a reference frequency laser having high frequency accuracy in the 1.54 μm band with a simple configuration. therefore,
The present invention can be easily used as a light source with high frequency accuracy in an optical frequency multiplex communication network or an optical measurement device for optical frequency multiplex communication.
【図１】請求項１に記載の基準周波数レーザの第一実施
例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of a reference frequency laser according to claim 1;
【図２】請求項１に記載の基準周波数レーザの第二実施
例の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the reference frequency laser according to claim 1.
【図３】請求項２に記載の基準周波数レーザの実施例構
成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example configuration of a reference frequency laser according to claim 2;
【図４】周波数安定度および周波数確度が高い光源とし
て用いられる従来の基準周波数レーザの構成例を示すブ
ロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a conventional reference frequency laser used as a light source with high frequency stability and frequency accuracy.
１１ 半導体レーザ（ＬＤ）
１２ ビームスプリッタ
１３ 第２高調波発生器（ＳＨＧ）
１４ 半導体レーザ（ＬＤ）
１５ 和周波数発生器（ＳＦＧ）
１６ ヨウ素安定化Ａｒ イオンレーザ（Ｉ２；Ａｒ
＋レーザ）１７ ビームスプリッタ
１８ 光検出器（ＰＤ）
１９ コンデンサ
２０ シンセサイザ
２１ 位相周波数比較器（ＰＦＣ）
３１ 光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）３２ 増
幅器
３３ 周波数制御回路
３４ 差動回路
４１ 半導体レーザ（ＬＤ）
４２ ビームスプリッタ
４３ 分子吸収セル
４４ 光検出器（ＰＤ）
４５ 周波数制御回路11 Semiconductor laser (LD) 12 Beam splitter 13 Second harmonic generator (SHG) 14 Semiconductor laser (LD) 15 Sum frequency generator (SFG) 16 Iodine stabilized Ar ion laser (I2; Ar
+Laser) 17 Beam splitter 18 Photodetector (PD) 19 Capacitor 20 Synthesizer 21 Phase frequency comparator (PFC) 31 Optical parametric oscillator (OPO) 32 Amplifier 33 Frequency control circuit 34 Differential circuit 41 Semiconductor laser (LD) 42 Beam Splitter 43 Molecular absorption cell 44 Photodetector (PD) 45 Frequency control circuit
Claims (2)
定化レーザと、外部制御により信号光の周波数ｆ０ で
発振する周波数可変レーザと、前記周波数可変レーザの
出力光を取り込み、整数Ｎ倍の周波数Ｎｆ０ の光を発
生させる光周波数変換手段と、前記光周波数変換手段の
出力光と前記周波数安定化レーザの出力光の周波数また
は位相を比較する周波数・位相比較手段と、前記周波数
・位相比較手段の出力信号に応じて前記周波数可変レー
ザの発振周波数を制御する周波数制御手段とを備えたこ
とを特徴とする基準周波数レーザ。1. A frequency stabilized laser that stably oscillates at a frequency f1, a frequency variable laser that oscillates at a signal light frequency f0 by external control, and a frequency variable laser that takes in the output light of the frequency variable laser and generates a frequency Nf0 that is an integral number N times. an optical frequency converting means for generating light; a frequency/phase comparing means for comparing the frequency or phase of the output light of the optical frequency converting means and the output light of the frequency stabilizing laser; and an output signal of the frequency/phase comparing means. A reference frequency laser comprising: frequency control means for controlling the oscillation frequency of the variable frequency laser according to the frequency control means.
定化レーザと、前記周波数安定化レーザの出力光をポン
ピング光として取り込み、周波数ｆ０の信号光および周
波数ｆ１ −ｆ０ のアイドラ光を発生させる第１の光
周波数変換手段と、前記信号光を取り込み、整数Ｍ倍の
周波数Ｍｆ０ の光を発生させる第２の光周波数変換手
段と、前記第２の光周波数変換手段の出力光と前記アイ
ドラ光の周波数または位相を比較する周波数・位相比較
手段と、前記周波数・位相比較手段の出力信号に応じて
前記第１の光周波数変換手段の周波数を制御する周波数
制御手段とを備えたことを特徴とする基準周波数レーザ
。2. A frequency stabilized laser that stably oscillates at a frequency f1, and a first laser beam that takes in the output light of the frequency stabilized laser as pumping light and generates a signal light with a frequency f0 and an idler light with a frequency f1 - f0. an optical frequency converting means, a second optical frequency converting means that takes in the signal light and generates light with a frequency Mf0 multiplied by an integer M, and a frequency of the output light of the second optical frequency converting means and the idler light, or A reference frequency characterized by comprising a frequency/phase comparing means for comparing phases, and a frequency controlling means for controlling the frequency of the first optical frequency converting means according to an output signal of the frequency/phase comparing means. laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2359191A JPH04263226A (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Reference frequency laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2359191A JPH04263226A (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Reference frequency laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04263226A true JPH04263226A (en) | 1992-09-18 |
Family
ID=12114829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2359191A Pending JPH04263226A (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Reference frequency laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04263226A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237354A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Wavelength variation measuring apparatus |
| JP2016517041A (en) * | 2013-04-19 | 2016-06-09 | サーントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・シアンティフィク | Generator for at least three coherent laser beams in the infrared and visible regions |
-
1991
- 1991-02-18 JP JP2359191A patent/JPH04263226A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2016517041A (en) * | 2013-04-19 | 2016-06-09 | サーントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・シアンティフィク | Generator for at least three coherent laser beams in the infrared and visible regions |
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