特許 6202442 高精度光周波数安定化法および高精度光周波数安定化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6202442

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】高精度光周波数安定化法および高精度光周波数安定化装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/0687 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/0687

【請求項の数】8

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-117052(P2014-117052)

(22)【出願日】2014年6月5日

(65)【公開番号】特開2015-230992(P2015-230992A)

(43)【公開日】2015年12月21日

【審査請求日】2016年8月1日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２６年１月２０日発行 レーザー学会学術講演会第３４回年次大会講演予稿集 一般講演 Ｈ３２２ａＩＩＩ０８

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】下小園 真

(72)【発明者】

【氏名】布谷 伸浩

(72)【発明者】

【氏名】石井 啓之

(72)【発明者】

【氏名】加藤 和利

【審査官】 吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１５１０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２１８１３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光源と、
前記レーザ光源から出力されたレーザ光を分岐する第１の光カプラと、
前記レーザ光源から出力されるレーザ光の目標光周波数から高周波側および低周波側にそれぞれ所定の周波数だけ離れた第１および第２の光を少なくとも含む基準光を出力する基準光源と、
前記第１の光カプラで分岐された前記レーザ光および前記基準光を合波する第２の光カプラと、
前記第２の光カプラで合波された合波光を電気信号に変換するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードから出力された電気信号が入力される、前記所定の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを透過した電気信号の強度を検出して電圧値に変換する高周波ディテクタと、
前記高周波ディテクタで検出した電圧値が最大となるよう、前記レーザ光源のレーザ光の波長を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする高精度光周波数安定化装置。

【請求項2】

前記基準光は、前記第１および第２の光に加えて、さらにレーザ光の目標光周波数から高周波側および低周波側にそれぞれ前記所定の周波数の奇数倍だけ離れた複数の光周波数の光を含むことを特徴とする請求項１に記載の高精度光周波数安定化装置。

【請求項3】

前記基準光は、前記所定の周波数の倍の周波数の電流で前記基準光源を変調することにより生成されることを特徴とする請求項２に記載の高精度光周波数安定化装置。

【請求項4】

前記バンドパスフィルタは、透過周波数帯域幅が前記所定の周波数の倍以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高精度光周波数安定化装置。

【請求項5】

レーザ光源の光周波数を安定化する方法であって、
前記レーザ光源が出力するレーザ光の目標光周波数から高周波側および低周波側にそれぞれ所定の周波数だけ離れた第１および第２の光を少なくとも含む基準光を生成するステップと、
前記レーザ光と前記基準光とから電気信号を生成するステップであって、前記電気信号は、前記レーザ光と前記第１の光との差周波数の電気信号、前記レーザ光と前記第２の光との差周波数の電気信号、および前記第１の光と前記第２の光との差周波数の電気信号を含む、電気信号を生成するステップと、
前記電気信号を、前記所定の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタに通すステップと、
前記バンドパスフィルタを透過した電気信号の強度を測定するステップと、
測定された電気信号の強度が最大になるよう前記レーザ光源の光周波数を制御するステップと、
を有することを特徴とする高精度光周波数安定化法。

【請求項6】

前記基準光は、前記第１および第２の光に加えて、さらにレーザ光の目標光周波数から高周波側および低周波側にそれぞれ前記所定の周波数の奇数倍だけ離れた複数の光周波数の光を含むことを特徴とする請求項５に記載の高精度光周波数安定化法。

【請求項7】

前記基準光を生成するステップは、前記所定の周波数の倍の周波数の電流で前記基準光源を変調することにより前記基準光を生成することを特徴とする請求項６に記載の高精度光周波数安定化法。

【請求項8】

前記バンドパスフィルタは、透過周波数帯域幅が前記所定の周波数の倍以下であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の高精度光周波数安定化法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ光源の光周波数を高精度に安定化する高精度光周波数安定化法および高精度光周波数安定化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

情報通信の多様化、大容量化が急加速で進展し、データトラヒックは指数関数的に増大の一途をたどっている。伝送の光化による大容量化、低消費電力化はすでに大きく進展してきた。例えば日本の基幹伝送ネットワークにおいては４０ギガビット毎秒の信号を４０波の波長多重によって１．６テラビット毎秒を伝送することが可能となっている。

【0003】

波長多重技術をさらに効率化するための技術として日本が提案したフレキシブルグリッドが２０１２年にＩＴＵ−Ｔ ＳＧ１５において標準化された。フレキシブルグリッドを用いればビットレートや光伝送距離に応じて各波長チャンネルのスペクトル幅を柔軟に増減するエラスティック光ネットワークが実現できるため、ネットワークのさらなる周波数利用効率向上、消費電力削減、復旧性能向上が可能となる。

【0004】

フレキシブルグリッドは光周波数１９３．１ＴＨｚを基点とし、ここから６．２５ＧＨｚの整数倍離れた光周波数を中心周波数として定義されている。中心周波数を中心に帯域粒度１２．５ＧＨｚの任意の幅のスロットを配置することができるためビットレートや変調方式を混在した波長多重伝送が可能となる。

【0005】

フレキシブルグリッドを実現するための最優先のデバイス技術はレーザの高精度光周波数安定化である。６．２５ＧＨｚ間隔のグリッドに対しては±０．１ＧＨｚ以内の精度で光周波数を安定化させることが必要となる。基準光またはレーザの光周波数安定化には従来、エタロンフィルタなどの光学フィルタを用いフィルタの透過率波長依存性から光周波数を検出する方法が一般的に用いられてきた。しかし、この方法では光周波数検出精度が光学フィルタの透過率波長依存性で決まるため原理的に±０．５ＧＨｚ以下とすることが難しい。

【0006】

そのため、高精度で光周波数検出を行う他の方法として、基準光または基準吸収線との差周波を電気周波数として生成し電気処理によって光周波数差を検出する方法が注目されている。この方法は、目標光周波数に設定された基準光とレーザ光との周波数差に比例した電圧値を生成する装置を用い、レーザ光の基準光からの光周波数のずれを電圧値として測定する。そしてこの電圧値がゼロとなるように、すなわちレーザ光の基準光からの光周波数のずれがゼロとなるように波長可変レーザに誤差信号を帰還させることによって光周波数を０．１ＧＨｚ以下の精度で安定化することができる。

【0007】

また、基準吸収線としてシアンガス同位体の吸収線を用いて、レーザ光のサイドバンド光の基準吸収線からのずれを電圧値として測定し、サイドバンド光の基準吸収線からの光周波数のずれがゼロとなるように誤差信号を帰還させることによって光周波数を安定化する方法も提案されている（非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】水鳥明、古賀正文、「変調サイドバンド光を用いた半導体レーザ発振周波数のＩＴＵ−Ｔ周波数グリッドへの安定化」、電子情報通信学会誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ９４−Ｂ、Ｎｏ．１２，ｐｐ．１５３８−１５４６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、目標光周波数に設定された基準光と出力レーザ光との周波数差に比例した電圧値を生成する装置を用いる上述のような従来の光周波数検出方法においては、構成部品である差周波−電圧変換装置がレーザに比べて高価で大きいという実用性の課題がある。

【0010】

また上述のガスの吸収線を利用する方法では、ガスを封じ込めた、いわゆるガスセルをレーザ毎に用意する必要があり、通常５０から１００以上のレーザを搭載した波長多重伝送装置には、それと同数のガスセルが必要という点でも実用上の大きな課題がある。

【0011】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、基準光と出力レーザ光との光周波数差を汎用的な回路で検出する高精度光周波数差検出器による高精度光周波数安定化法および高精度光周波数安定化装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の課題を解決するために、本発明は、高精度光周波数安定化装置であって、レーザ光源と、前記レーザ光源から出力されたレーザ光を分岐する第１の光カプラと、前記レーザ光源から出力されるレーザ光の目標光周波数から高周波側および低周波側にそれぞれ所定の周波数だけ離れた第１および第２の光を少なくとも含む基準光を出力する基準光源と、前記第１の光カプラで分岐された前記レーザ光および前記基準光を合波する第２の光カプラと、前記第２の光カプラで合波された合波光を電気信号に変換するフォトダイオードと、前記フォトダイオードから出力された電気信号が入力される、前記所定の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタを透過した電気信号の強度を検出して電圧値に変換する高周波ディテクタと、前記高周波ディテクタで検出した電圧値が最大となるよう、前記レーザ光源のレーザ光の波長を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする。

【0013】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高精度光周波数安定化装置において、前記基準光は、前記第１および第２の光に加えて、さらにレーザ光の目標光周波数から高周波側および低周波側にそれぞれ前記所定の周波数の奇数倍だけ離れた複数の光周波数の光を含むことを特徴とする。

【0014】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の高精度光周波数安定化装置において、前記基準光は、前記所定の周波数の倍の周波数の電流で前記基準光源を変調することにより生成されることを特徴とする。

【0015】

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の高精度光周波数安定化装置において、前記バンドパスフィルタは、透過周波数帯域幅が前記所定の周波数の倍以下であることを特徴とする。

【0016】

請求項５に記載の発明は、レーザ光源の光周波数を安定化する方法であって、前記レーザ光源が出力するレーザ光の目標光周波数から高周波側および低周波側にそれぞれ所定の周波数だけ離れた第１および第２の光を少なくとも含む基準光を生成するステップと、前記レーザ光と前記基準光とから電気信号を生成するステップであって、前記電気信号は、前記レーザ光と前記第１の光との差周波数の電気信号、前記レーザ光と前記第２の光との差周波数の電気信号、および前記第１の光と前記第２の光との差周波数の電気信号を含む、電気信号を生成するステップと、前記電気信号を、前記所定の周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタに通すステップと、前記バンドパスフィルタを透過した電気信号の強度を測定するステップと、測定された電気信号の強度が最大になるよう前記レーザ光源の光周波数を制御するステップと、を有することを特徴とする。

【0017】

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の高精度光周波数安定化法において、前記基準光は、前記第１および第２の光に加えて、さらにレーザ光の目標光周波数から高周波側および低周波側にそれぞれ前記所定の周波数の奇数倍だけ離れた複数の光周波数の光を含むことを特徴とする。

【0018】

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の高精度光周波数安定化法において、前記基準光を生成するステップは、前記所定の周波数の倍の周波数の電流で前記基準光源を変調することにより前記基準光を生成することを特徴とする。

【0019】

請求項８に記載の発明は、請求項５乃至７のいずれかに記載の高精度光周波数安定化法において、前記バンドパスフィルタは、透過周波数帯域幅が前記所定の周波数の倍以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本発明は、基準光と出力レーザ光との光周波数差の高精度光周波数差検出器による高精度光周波数安定化を汎用的な部品で構成することができ、高精度光周波数安定化装置を小型で安価に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１実施形態に係る高精度光周波数安定化装置の構成を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る高精度光周波数安定化装置における基準光のスペクトルを示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る高精度光周波数安定化装置のバンドパスフィルタ１０５の透過特性（電気周波数に対する透過強度）を示す図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る高精度光周波数安定化装置の基準光源で生成される基準光のスペクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

上記の目的を達成するための高精度光周波数差検出器は、基準光と、レーザ光源から発せられるレーザ光を合波する光カプラ、フォトダイオード、バンドパスフィルタ、高周波ディテクタから構成される。このうち光カプラとフォトダイオードは、非特許文献１で報告されている従来の方法でも用いられている汎用的な部品である。また本発明で新たに用いるバンドパスフィルタ、高周波ディテクタは電子回路で構成された汎用的な部品である。

【0023】

基準光は２つの近接した光周波数からなり、これら２つの光周波数の中間の光周波数がレーザ光の目標光周波数となるように設定されている。例えばレーザ光の目標光周波数をｆ_０とすると、基準光はｆ_０＋ｆ_ｇおよびｆ_０−ｆ_ｇの２つの近接した光周波数に設定する。実際のレーザ光の光周波数が目標光周波数からΔｆずれている場合、すなわちｆ_０＋Δｆである場合、光カプラで基準光とレーザを合波しフォトダイオードに入射すると、フォトダイオード内でフォトミキシングが起こり、レーザ光の光周波数と２つの基準光周波数の計３つの光周波数間の周波数差の周波数を持った電気信号がフォトダイオードから出力される。

【0024】

すなわち、ｆ_０＋ｆ_ｇとｆ_０＋Δｆの差周波であるｆ_ｇ−Δｆ、ｆ_０−ｆ_ｇとｆ_０＋Δｆの差周波であるｆ_ｇ＋Δｆ、ｆ_０＋ｆ_ｇとｆ_０−ｆ_ｇの差周波である２ｆ_ｇの周波数を持った電気信号がフォトダイオードから出力される。次にこれらの電気信号を、中心周波数がｆ_ｇであるバンドパスフィルタに透過させると、ｆ_ｇ＋Δｆとｆ_ｇ−Δｆの信号はｆ_ｇに近いほど透過率が高くなる、すなわち目標光周波数との差Δｆが小さいほど高い電力がバンドパスフィルタから出力される。バンドパスフィルタからの出力電力を高周波ディテクタで電圧値へ変換する。したがって高周波ディテクタの出力電圧が高いほどΔｆが小さい、すなわちレーザ光と目標光周波数との差が小さくなる。

【0025】

上記構成にさらに制御装置を加え、高周波ディテクタからの出力電圧が最大となるようにレーザの光周波数を制御することにより光周波数安定化が実現できる。本方法では光周波数差の検出精度はバンドパスフィルタの透過特性に依存する。汎用的なバンドパスフィルタでは、中心周波数から０．１ＧＨｚ離れた周波数における透過強度が１／２〜１／５である。したがって目標光周波数からの０．１ＧＨｚのずれを高周波ディテクタからの出力電圧の低下として十分に検出できる能力を持つ。

【0026】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

【0027】

＜第１実施形態＞
図１に、本発明の第１実施形態に係る高精度光周波数安定化装置の構成を示す。図１に示すように、この高精度光周波数安定化装置は、基準光源１０１、出力用レーザ光源１０２、出力用レーザ光を分岐する光カプラ１０８、基準光と分岐された出力用レーザ光を合波する光カプラ１０３、フォトダイオード１０４、バンドパスフィルタ１０５、高周波ディテクタ１０６、出力用レーザ光源１０２の駆動電流を制御する制御装置１０７から構成される。このうち光カプラ１０３とフォトダイオード１０４は、非特許文献１で報告されている従来の方法でも用いられている汎用的な部品である。また本発明で新たに用いるバンドパスフィルタ１０５、高周波ディテクタ１０６は電子回路で構成された汎用的な部品である。

【0028】

本装置は、基準光源１０１から発せられる基準光を用いて、出力用レーザ光源１０２から発せられるレーザ光の光周波数を目標光周波数に一致させる装置である。

【0029】

ここで基準光は、図２に示すように、レーザ光の目標光周波数ｆ_０から低周波数側および高周波数側へそれぞれ３．１２５ＧＨｚだけ離れた、ｆ_０＋３．１２５ＧＨｚおよびｆ_０−３．１２５ＧＨｚの２つの近接した光周波数からなっている。例えばレーザ光の目標光周波数を１９３，０００ＧＨｚとすると、基準光は１９３，００３．１２５ＧＨｚおよび１９２，９９６．８７５ＧＨｚの２つの近接した光周波数から構成する。

【0030】

このような基準光を構成する２つの近接した光周波数を有する光は、以下のようにして作成することができる。例えば、ｆ_１の光周波数の光を光変調器で６．２５ＧＨｚの正弦波で位相変調または強度変調を行い、ｆ_１−６．２５×ｎＧＨｚとｆ_１＋６．２５×ｎＧＨｚのサイドバンドを発生させる。このとき、ｆ_１をｆ_０−３．１２５ＧＨｚに設定することで、例えば、ｆ_１とｆ_１＋６．２５×ｎＧＨｚとを取り出すことで、ｆ_０＋３．１２５ＧＨｚおよびｆ_０−３．１２５ＧＨｚの２つの光を得ることができる。

【0031】

基準光と分岐された出力用レーザ光とが光カプラ１０３で合波されてフォトダイオード１０４に入射されると、フォトダイオード１０４内でフォトミキシングが起こり、３つの光周波数間の周波数差の周波数を持った電気信号がフォトダイオード１０４から出力される。初期状態においてレーザ光の光周波数が目標光周波数ｆ_０から高周波側へΔｆずれている場合、すなわちｆ_０＋Δｆである場合、出力用レーザ光の光周波数ｆ_０＋Δｆと２つの基準光周波数ｆ_０＋３．１２５ＧＨｚおよびｆ_０−３．１２５ＧＨｚの計３つの光周波数間の周波数差の周波数を持った電気信号がフォトダイオード１０４から出力される。すなわち、ｆ_０＋３．１２５ＧＨｚとｆ_０＋Δｆとの差周波である３．１２５ＧＨｚ−Δｆ、ｆ_０−３．１２５ＧＨｚとｆ_０＋Δｆとの差周波である３．１２５ＧＨｚ＋Δｆ、ｆ_０−３．１２５ＧＨｚとｆ_０＋３．１２５ＧＨｚとの差周波である６．２５ＧＨｚの周波数を持った電気信号がフォトダイオード１０４から出力される。例えばΔｆが０．１ＧＨｚの場合、これら３つの差周波は、３．２２５ＧＨｚ、３．０２５ＧＨｚ、６．２５ＧＨｚとなる。

【0032】

これらの電気信号は、フォトダイオード１０４に接続された、中心周波数が３．１２５ＧＨｚであるバンドパスフィルタ１０５を透過する。図３に、本発明の第１実施形態に係る高精度光周波数安定化装置のバンドパスフィルタ１０５の透過特性（電気周波数に対する透過強度）を示す。中心周波数である３．１２５ＧＨｚにおける透過強度を１とすると、中心周波数から０．１ＧＨｚ離れた周波数、すなわち３．０２５ＧＨｚまたは３．２２５ＧＨｚにおいては、透過強度は０．５となっている。このような特性を持つバンドパスフィルタでは、Δｆが０．１ＧＨｚの場合には、３．０２５ＧＨｚと３．２２５ＧＨｚにおける透過強度を合わせて１となる。一方、周波数が３．１２５ＧＨｚ＋Δｆと３．１２５ＧＨｚ−Δｆの２つの電気信号を透過させた場合、Δｆが十分小さければ透過強度は両者を合わせてほぼ２となる。

【0033】

このように、Δｆの大きさに応じて透過する電気信号の強度が変化するため、バンドパスフィルタ１０５を透過した電気信号の強度を高周波ディテクタ１０６で電圧値として検出することにより、Δｆすなわち出力用レーザ光の目標光周波数からのずれを検出することができる。

【0034】

さらに高周波ディテクタ１０６の出力電圧値を制御装置１０７に入力し、高周波ディテクタ１０６の電圧値が最大となるように、制御装置１０７でレーザ光源１０２の温度または駆動電流を調整する。このようにフィードバック制御をかけることにより、Δｆすなわちレーザ光の目標光周波数からのずれを最少化することができ、出力用レーザ光の光周波数を目標波長に安定的に制御することができる。

【0035】

以上、出力用レーザ光源１０２から出射された出力用レーザ光の光周波数が目標光周波数よりも高周波数側へずれている場合の例を示したが、出力用レーザ光の光周波数が目標光周波数よりも低周波数側へずれている場合も同様に３．２２５ＧＨｚ、３．０２５ＧＨｚ、０．２ＧＨｚの３つの差周波が生じるので、Δｆすなわち出力用レーザ光の目標光周波数からのずれを検出することができる。

【0036】

さらに同様に、制御装置１０７によって高周波ディテクタ１０６の電圧値が最大となるように、制御装置１０７が出力用レーザ光源１０２の温度を調整することにより、Δｆすなわち出力用レーザ光の目標光周波数からのずれを最少化することができ、出力用レーザ光の光周波数を目標波長に制御することができる。

【0037】

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る高精度光周波数安定化装置の構成は、図１に示す第１実施形態と同じ構成である。すなわち、この高精度光周波数安定化装置は、基準光源１０１、出力用レーザ光源１０２、出力用レーザ光を分岐する光カプラ１０８、基準光と分岐された出力用レーザ光を合波する光カプラ１０３、フォトダイオード１０４、バンドパスフィルタ１０５、高周波ディテクタ１０６、出力用レーザ光源１０２の駆動電流を制御する制御装置１０７から構成される。

【0038】

本装置は、基準光源１０１から発せられる基準光を用いて、出力用レーザ光源１０２から発せられる出力用レーザ光の光周波数を目標光周波数に一致させる装置である。

【0039】

図４に、本発明の第２実施形態に係る高精度光周波数安定化装置の基準光源で生成される基準光のスペクトルを示す。本実施形態では、基準光は、出力用レーザ光の目標光周波数ｆ_０から低周波数側および高周波数側へそれぞれ３．１２５ＧＨｚの奇数倍だけ離れた、ｆ_０＋３．１２５ＧＨｚ、ｆ_０＋３．１２５×３ＧＨｚ、ｆ_０＋３．１２５×５ＧＨｚ、・・・およびｆ_０−３．１２５ＧＨｚ、ｆ_０−３．１２５×３ＧＨｚ、ｆ_０−３．１２５×５ＧＨｚ、・・・の複数の光周波数からなっている。このような基準光は、電界吸収型変調器集積レーザ（ＥＭＬ）を６．２５ＧＨｚで変調してサイドバンドを発生させることにより生成することができる。また、レーザ光を位相変調器により６．２５ＧＨｚで変調してサイドバンドを発生させることにより生成することができる。

【0040】

基準光と分岐された出力用レーザ光とが光カプラ１０３で合波されてフォトダイオード１０４に入射されると、フォトダイオード１０４内でフォトミキシングが起こり、光周波数間の周波数差の周波数を持った電気信号がフォトダイオード１０４から出力される。初期状態においてレーザ光の光周波数が目標光周波数ｆ_０から高周波側へΔｆずれている場合、すなわちｆ_０＋Δｆである場合、出力用レーザ光の光周波数ｆ_０＋Δｆと基準光周波数ｆ_０＋３．１２５ＧＨｚ、ｆ_０＋３．１２５×３ＧＨｚ、ｆ_０＋３．１２５×５ＧＨｚ、・・・およびｆ_０−３．１２５ＧＨｚ、ｆ_０−３．１２５×３ＧＨｚ、ｆ_０−３．１２５×５ＧＨｚ、・・・のそれぞれの光周波数間の周波数差の周波数を持った電気信号がフォトダイオード１０４から出力される。これら差周波のうち、６．２５ＧＨｚ（＝３．１２５×２ＧＨｚ）よりも周波数が低い電気信号は、ｆ_０＋３．１２５ＧＨｚとｆ_０＋Δｆとの差周波である３．１２５ＧＨｚ−Δｆ、ｆ_０−３．１２５ＧＨｚとｆ_０＋Δｆとの差周波である３．１２５ＧＨｚ＋Δｆ、ｆ_０＋３．１２５ＧＨｚとｆ_０−３．１２５ＧＨｚとの差周波である６．２５ＧＨｚの電気信号である。

【0041】

次にこれらの電気信号は、フォトダイオード１０４に接続された、中心周波数が３．１２５ＧＨｚであるバンドパスフィルタ１０５を透過する。６．２５ＧＨｚ（＝３．１２５×２ＧＨｚ）よりも周波数が高い電気信号はバンドパスフィルタ１０５を透過しないため、結局、第１実施形態と同様に周波数が低い電気信号である、３．１２５ＧＨｚ＋Δｆ、３．１２５ＧＨｚ−Δｆの電気信号のみが透過される。したがって第１実施形態と同様にこれら電気信号の透過強度を高周波ディテクタ１０６で電圧値として検出することにより、Δｆすなわちレーザ光の目標光周波数からのずれを検出することができる。

【0042】

さらに高周波ディテクタ１０６の出力電圧値を制御装置１０７に入力し、高周波ディテクタ１０６の電圧値が最大となるように、制御装置１０７でレーザ光源１０２の温度を調整する。このようにフィードバック制御をかけることにより、Δｆすなわちレーザ光の目標光周波数からのずれを最少化することができ、出力用レーザ光の光周波数を目標波長に安定的に制御することができる。

【0043】

以上、出力用レーザ光源１０２から出射された出力用レーザ光の光周波数が目標光周波数よりも高周波数側へずれている場合の例を示したが、出力用レーザ光の光周波数が目標光周波数よりも低周波数側へずれている場合も同様に３．２２５ＧＨｚ、３．０２５ＧＨｚ、０．２ＧＨｚの３つの差周波が生じるので、Δｆすなわち出力用レーザ光の目標光周波数からのずれを検出することができる。

【0044】

さらに同様に、制御装置１０７によって高周波ディテクタ１０６の電圧値が最大となるように、制御装置１０７が、出力用レーザ光源１０２の温度を調整することによりΔｆすなわち出力用レーザ光の目標光周波数からのずれを最少化することができ、出力用レーザ光の光周波数を目標波長に制御することができる。

【0045】

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。

【符号の説明】

【0046】

１０１ 基準光
１０２ レーザ光源
１０３ 光カプラ
１０４ フォトダイオード
１０５ バンドパスフィルタ
１０６ 高周波ディテクタ
１０７ 制御装置
１０８ 光カプラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】