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光周波数コム発生器 実績あり

国内特許コード P110002924
整理番号 V210P015
掲載日 2011年6月8日
出願番号 特願2001-354947
公開番号 特開2003-156775
登録番号 特許第3910834号
出願日 平成13年11月20日(2001.11.20)
公開日 平成15年5月30日(2003.5.30)
登録日 平成19年2月2日(2007.2.2)
発明者
  • 興梠 元伸
  • 仲本 修
  • バンバン ウイディヤトモコ
  • 三澤 成嘉
  • 中山 義宣
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 株式会社光コム
発明の名称 光周波数コム発生器 実績あり
発明の概要 【課題】 入射光の周波数と相当程度周波数差のある帯域においても、高精度に被測定光の周波数を測定する。
【解決手段】 所定の周波数の変調信号を発振する発振器117と、互いに平行な入射側反射鏡112及び出射側反射鏡115から構成され、入射側反射鏡112を介して入射された光を共振させる光共振器110と、電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶からなり上記入射側反射鏡112と上記出射側反射鏡115間に配され、上記発振器117から供給された上記変調信号に応じて光共振器110において共振された光の位相を変調し、上記入射された光の周波数を中心としたサイドバンドを上記変調信号の周波数の間隔で生成する光位相変調器112とを備え、上記出射側反射鏡115は、生成したサイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率を設定する。
従来技術、競合技術の概要


光周波数を高精度に測定する場合には、測定する光を他の光と干渉させ、発生する光ビート周波数の電気信号を検出するヘテロダイン検波を行う。このヘテロダイン検波において測定可能なレーザ光の帯域は、検波系に使用される受光素子の帯域に制限され、概ね数十GHz程度である。



一方、近年の光エレクトロニクスの発展に伴い、周波数多重通信のためのレーザ光制御や、広範囲に分布する吸収線の周波数測定を行うため、光の測定可能帯域を更に拡大する必要がある。



かかる測定可能帯域の拡大化の要請に応えるべく、従来において光周波数コム発生器(Optical Frequency Comb Generator)を用いた広帯域なヘテロダイン検波系を構築した。この光周波数コム発生器は、周波数軸上で等間隔に配置された櫛状のサイドバンドを広帯域にわたり発生させるものであり、このサイドバンドの周波数安定度は、入射光の周波数安定度とほぼ同等である。この生成したサイドバンドと被測定光をヘテロダイン検波することにより、数THzに亘る広帯域なヘテロダイン検波系を構築することが可能となる。



図13は、この従来における光周波数コム発生器30の原理的な構造を示している。



この光周波数コム発生器30は、光位相変調器311と、この光位相変調器311を介して互いに対向するように設置された反射鏡312,313を備える光共振器310が使用されている。



この光共振器310は、反射鏡312を介して僅かな透過率で入射した光Linを、反射鏡312,313間で共振させ、その一部の光Loutが反射鏡313を介して出射する。光位相変調器311は、電界を印加することにより屈折率が変化する光位相変調のための電気光学結晶からなり、この光共振器310を通過する光に対して、電極316に印加される変調周波数fmの電気信号に応じて位相変調をかける。



この光周波数コム発生器30において、光が光共振器311内を往復する時間に同期した電気信号を電極316から光位相変調器311へ駆動入力とすることにより、光位相変調器311を1回だけ通過する場合に比べ、数十倍以上の深い位相変調をかけることが可能となる。これにより、高次のサイドバンドを数百本生成することができ、隣接したサイドバンドの周波数間隔fm は全て入力された電気信号の変調周波数周波数fmと同等になる。



なお、反射鏡313から出射する光の強度Poutは、群屈折率分散の影響しない範囲において、以下に示す式(1)で表すことができる。
Pout=TinToutexp{-|Δf|Los/(βfm)}Pin (1)
この式(1)において、Tinは反射鏡312の透過率、Toutは反射鏡313の透過率であり、またPinは入射光の光強度、βは光共振器310内を往復する間の変調指数、Losは光共振器310内を往復する光の損失レートであり上記(1)式においては定数で表される。仮に共振器310内における光の損失要因が、反射鏡312,313を介した外部への透過のみである場合、Losは、TinとToutの和となる。



図14は、各帯域におけるPoutの、入射光の光強度に対する比を示している。この図14において、縦軸は、入射光の光強度に対する出射光の光強度の比(Pout/Pin)を表し、また横軸は、生成した各サイドバンドの周波数と上記入射された光の周波数との差Δfを表している。また、この図14において、反射鏡312,313の透過率は、全ての周波数帯域において0.005とし、変調周波数fmを5GHzとして位相変調をかけている。



また、式(1)で示されるように、Poutは、Δfの絶対値に対して指数関数的に減衰するため、図14に示すように、Δf=0において、換言すると入射光の周波数において光強度が最大となるような曲線で表される。

産業上の利用分野


本発明は、光周波数コム発生器に関し、光通信、光CT、光周波数標準器など多波長でコヒーレンス性の高い標準光源、又は、各波長間のコヒーレンス性も利用できる光源を必要とする分野に適用される。

特許請求の範囲 【請求項1】
所定の周波数の変調信号を発振する発振手段と、
互いに平行な入射側反射鏡及び出射側反射鏡から構成され、入射側反射鏡を介して入射された光を共振させる共振手段と、
電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶からなり、上記入射側反射鏡と上記出射側反射鏡間に配され、上記発振手段から供給された上記変調信号に応じて上記共振手段において共振された光の位相を変調し、上記入射された光の周波数を中心としたサイドバンドを上記変調信号の周波数の間隔で生成する光変調手段とを備え、
上記出射側反射鏡は、入射光の周波数近傍において光強度特性を平坦化するように、生成したサイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率設定されており、上記入射側反射鏡及び出射側反射鏡から構成される共振手段内部に発生したサイドバンドに対して直接的にフィルタリングすることを特徴とする光周波数コム発生器。

【請求項2】
上記出射側反射鏡は、上記入射側反射鏡及び当該出射側反射鏡から構成される共振手段内部に発生したサイドバンドの各サイドバンドの周波数と入射光の周波数との周波数差に対する光強度の変化率に基づき、入射光の周波数近傍において光強度特性を平坦化するように、各周波数毎に透過率を設定することを特徴とする請求項記載の光周波数コム発生器。

【請求項3】
上記入射側反射鏡及び出射側反射鏡は、上記光変調手段の入射側端面又は/及び出射側端面に形成した反射膜であることを特徴とする請求項記載の光周波数コム発生器。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2001354947thum.jpg
出願権利状態 登録
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