(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数範囲で周波数の掃引が可能な周波数基準光源部（１）と、該周波数基準光源部から出力された周波数基準光を受けて、複数の側帯波を有する光を発生する側帯波発生部（２）と、出力光の波長が可変である波長可変光源（３１）と周波数追従制御手段（３２）とを有するスレーブ光源部（３）とを備え、
前記周波数追従制御手段は、前記側帯波発生部から出力された複数の側帯波を有する光のうちの一つの側帯波と前記波長可変光源から出力された出力光との周波数の差が所定の値となるように、前記周波数基準光の周波数の変化量に従って前記波長可変光源を制御しており、
前記周波数基準光の周波数を掃引することで、前記出力光の周波数の掃引を行う周波数可変レーザ光源装置。
【請求項２】
周波数基準光源（１１）と、該周波数基準光源に対し所望の第１の周波数差で追従する周波数可変光源（１２）と、該周波数可変光源の光を受けて所定の間隔の側帯波を発生させる側帯波発生手段（２１）と、該側帯波発生手段の所望の側帯波に対し所定の第２の周波数差を保持する波長可変光源（３１）と、前記側帯波発生手段の第１の側帯波を第１の周波数から第２の周波数まで掃引する前記周波数可変光源の周波数追従制御手段（１３）と、第１の側帯波が第２の周波数に達したとき前記波長可変光源の周波数を固定し、かつ第２の側帯波を第２の周波数と所定のオフセットを持つ周波数まで変化させたのち前記波長可変光源の出力光を第２の側帯波に追従させる前記波長可変光源の周波数追従制御手段（３２）とを備えた周波数可変レーザ光源装置。
【請求項３】
既知周波数の光を出力する周波数基準光源（１１）と、該周波数基準光源からの出力光の周波数に対して第１の所定周波数だけ隔たった光を出力する第１の周波数可変光源（１２）と、該第１の周波数可変光源の出力光を受け複数の側帯波を発生させる側帯波発生部（２）と、該側帯波発生部の出力光に含まれる側帯波の１つを参照波とし、該参照波の周波数に対し第２の所定周波数だけ隔たった光を出力する第２の周波数可変光源（３１）と、前記第１の周波数可変光源の周波数掃引を複数回繰り返しつつ、前記第２の周波数可変光源の参照波となる側帯波を順次切り換える制御部（４）とを備えた周波数可変レーザ光源装置。
【請求項４】
前記側帯波発生部は複数の側帯波を発生する短光パルス発生部（２００）であることを特徴とする請求項１乃至３の周波数可変レーザ光源装置。
【請求項５】
前記側帯波発生部は複数の側帯波を有する光周波数コム信号を発生する光周波数コム発生部（２０）であることを特徴とする請求項１乃至３の周波数可変レーザ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、光計測分野で利用されるレーザ光源装置に係り、特に広帯域にわたり周波数が可変であり、かつ出力光の周波数確度、周波数安定度に優れた周波数可変レーザ光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
出力光の周波数確度、周波数安定度に優れたレーザ光源装置を構成するための要素技術については、▲１▼周波数基準光源、▲２▼周波数可変光源、▲３▼周波数追従制御、▲４▼広帯域側帯波発生（光周波数コム発生、短光パルス光源、等）の各技術が知られている。
【０００３】
まず最初に、この各々について簡単に説明する。
▲１▼周波数基準光源としては、原子や分子の吸収線などを周波数基準として半導体レーザ（以下、ＬＤという。ＬＤ：laser diode ）や固体レーザの発振周波数を安定化したもの、気体レーザなどが一般的である。
▲２▼周波数可変光源としては、ＬＤあるいは固体レーザと回折格子などの波長選択素子を組み合わせた外部共振型光源やＤＦＢ−ＬＤ（distributed feedback - laser diode）、ＤＢＲ−ＬＤ（distributed Bragg reflector - laser diode ）等のＬＤ内部に波長選択素子を取り込んだものが一般的である。当然、このような光源単体では周波数確度や長期の周波数安定度が保証されない。
【０００４】
▲３▼周波数追従制御は１台のレーザ（マスタレーザ）の出力光周波数に追従するように他のレーザ（スレーブレーザ）の出力光周波数を制御するものである。ＬＤは注入電流によって発振周波数を直接制御できるためＬＤをスレーブレーザとして用い、通常、マスタレーザとスレーブレーザとの出力光を合波、受光してビート信号を検出し、その周波数が設定した周波数（オフセット周波数）と一致するようにスレーブレーザの注入電流を制御する。この制御によってスレーブレーザの出力光周波数はマスタレーザの出力光周波数に対して設定した周波数だけ隔たるため、この制御は光周波数オフセットロック制御とも呼ばれる。ビート信号から得られる情報は２つのレーザ光の周波数差の絶対値であるから、オフセット周波数を０に近づけると制御の誤動作を招く。また、ビート信号を生成する受光系の帯域などからオフセット周波数の上限は高々１００ＧＨｚである。市販の受光素子などを用いる場合、受光や増幅が容易に行える帯域は数ＧＨｚまでである。
【０００５】
▲４▼  広帯域に側帯波を発生する手段としては、光周波数コム発生、短光パルス光源、等がある。
光周波数コム発生器（以下、コム発生器という。）は入力されたレーザ光に対して深い変調をかけて、周波数軸上に変調周波数間隔で数１００本以上の側帯波を発生させて出力する。変調周波数は通常数ＧＨｚ〜２０ＧＨｚ程度に設定され、数ＴＨｚ以上にわたって利用可能な強度の側帯波が得られる。入力光の周波数および変調周波数が既知であれば、各側帯波の周波数も既知となるから、各側帯波を周波数基準光として用いることができる。
【０００６】
短光パルス光源は、光共振器の内部に光増幅媒体と光を変調する手段（可飽和吸収体、光強度変調器、光位相変調器）とを有しており、パルス時間幅が10ps程度以下の光を繰り返し出力するものである。この出力光は光パルスの繰り返し周波数間隔をもつ多数の側帯波を含んでいる。特に一般的な強制モード同期による短光パルス光源は、光強度変調器を内蔵しており、マイクロ波によって光強度変調器を駆動することにより、このマイクロ波に同期した光パルス列を発生する。このため、側帯波の周波数間隔は駆動するマイクロ波のもつ高周波数確度と高安定度を有しており、この点ではコム発生器を利用する場合と同様である。
しかしながら、短光パルス光源は、その内部に光周波数基準をもたないため、各側帯波の周波数は（強制モード同期の場合、間隔は一定に保たれるが）時間的に変動してしまう。そこで、短光パルス光源を利用して広帯域に周波数基準光を発生するためには、周波数が既知の光を用意して、光注入同期現象または周波数追従制御を用いればよい。光注入同期現象は自励発振しているＬＤに、その発振周波数に近い周波数をもつ光を外部から注入するとＬＤの発振周波数が注入された光の周波数に引き込まれて、一致する現象である。短光パルス光源でも同様に、出力光に含まれる低次の側帯波に近い周波数をもつ光を注入すると、この側帯波の周波数が注入された光の周波数に引き込まれる。したがって、強制モード同期による短光パルス光源では、注入される光の周波数が既知であれば、各側帯波の周波数も既知となる。
また、周波数追従制御は前述の通り、参照される光の周波数に他のＬＤ等の発振周波数を（オフセット周波数をもって）追従させるものであるから、強制モード同期による短光パルス光源でも同様に周波数が既知の光を参照光として或る側帯波の周波数を追従させれば、各側帯波の周波数も既知となる。
【０００７】
このように周波数基準光源と組み合わせて使用すれば、コム発生器と短光パルス光源とは同等な側帯波発生手段といえる。
コム発生器の出力光（以下、コム信号光という。）や短光パルス光源の出力光は他の光とのヘテロダイン検波によって利用されるため、ビート信号のＳＮ比を高くするためには、入力光あるいは参照光のスペクトル線幅が狭いほど有利である。このために入力光源として外部共振型ＬＤ光源や自己注入同期ＬＤ光源が用いられることが多い。
なお、ここでいう広帯域に側帯波を発生する手段は周波数軸上で等間隔に側帯波を発生できるものを意味しているので、コム発生器の出力や短光パルス光源の出力に対してパルス圧縮を施したものなども含まれる。
これらは本質的には同様の取り扱いが可能なため、以下の説明では主としてコム発生器の場合について述べる。
【０００８】
次に、以上の要素技術を組み合わせた既存の周波数確度、周波数安定度に優れた周波数可変な光源について説明する。
まず、▲１▼周波数基準光源、▲２▼周波数可変光源、▲３▼周波数追従制御を組み合わせた図２４に示す周波数可変レーザ光源装置がある。これは、図２４に示すように、周波数基準光源１１をマスター光源として、周波数可変光源（波長可変光源）３１をスレーブ光源として周波数追従制御を施した系である。周波数基準光源１１からの周波数基準光と波長可変光源３１からの出力光は周波数追従制御手段３３の合波器３３１で合波され、受光器３３２で受光されてそのビート信号が検出される。検出されたビート信号とオフセット周波数発振器３３４からの信号は位相比較器３３３で位相比較され、その結果はループフィルタ３３５を経由して駆動電流源３３７からの電流に加算器３３６で加算され波長可変光源３１であるＬＤに供給される。このように制御されることで、出力光は周波数基準光に対してオフセット周波数発振器３３４で設定されたオフセット周波数をもって追従する。この系ではスレーブ光源の出力光周波数を高確度、高安定度を維持しながら連続的に変化させることができるが、周波数可変幅は受光系を含む周波数追従制御の帯域までに制限され、高々１００ＧＨｚが限界である。
【０００９】
この点に鑑みて、コム発生器が提案され、実験的に動作が確認されている。そして、この▲４▼広帯域側帯波発生技術の一つである光周波数コム発生の技術を前記３つの技術に加えたもの、すなわち、周波数基準光をコム発生器に入力して得られたコム信号光に含まれる多数の側帯波は周波数基準光とすることができるため、任意の次数の側帯波を基準として周波数可変光源に周波数追従制御を施す系が考えられた。その構成を図２５に示す。この系では、周波数追従制御手段３３のオフセット周波数を変化させることで出力光の周波数を変化させている。短光パルス光源を用いたものについても同様の構成のものが報告されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この系では、広帯域にわたり高確度、高安定度をもつ光を発生することができるものの、広帯域な周波数範囲内で任意の周波数を発生することはできない。これは２種類のデッドゾーンの存在による。１つは周波数追従制御を行う際に、オフセット周波数を０に近づけることができないためである。つまり、ある次数の側帯波とスレーブ光源である波長可変光源の周波数がほぼ一致すると適正な周波数追従制御ができなくなる（図２６（ａ））。さらに、オフセット周波数が１０ＭＨｚ以下になると、周波数追従制御系の１／ｆ雑音が顕著になるため望ましくない。もう１つは光周波数コム発生器や短光パルス光源を利用する場合、多数の側帯波が周波数軸上に林立するため、側帯波間の中央に波長可変光源の周波数がほぼ一致すると受光信号には低次側帯波とのビート信号と高次側帯波とのビート信号がほぼ同一の周波数で混在し、適正な周波数追従制御ができなくなる（図２６（ｂ））。前記２種類のデッドゾーン（図２６（ｃ））の周波数幅の目安は適当な余裕を見込めば、側帯波付近のデッドゾーンで２０ＭＨｚ程度、側帯波間の中央付近のデッドゾーンで数１００ＭＨｚ程度（側帯波間隔の１／１０程度）である。
【００１１】
上述のように、周波数基準光源技術、周波数可変光源技術、周波数追従制御技術、広帯域側帯波発生技術（図２２の例では特に光周波数コム発生技術）を組み合わせて周波数可変な光源が実現されているが、数ＴＨｚ以上の広帯域にわたり任意に周波数を設定または掃引できる光源は得られていない。
本発明の目的は、前述のデッドゾーンの問題点を解決し、▲１▼出力光の周波数確度、周波数安定度、設定分解能に優れ、▲２▼周波数（波長）可変範囲が広く、かつ、▲３▼前記周波数可変範囲内で任意に周波数を設定または掃引できる周波数可変レーザ光源装置を提供することである。前記▲１▼でいう高確度、高安定度、高分解能の目安は各々１００ＭＨｚ、１０の−９乗、１ＭＨｚ以下である。また、前記▲２▼でいう広帯域の最低の目安は１．５μｍ帯で１０ｎｍ以上である。（１．５μｍ帯では周波数幅１ＴＨｚが波長幅８ｎｍに相当する。以下、波長幅に関する表記は１．５μｍ帯での値とする。）
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、周波数の基準となる光（周波数基準光）をもとに側帯波を発生させ該側帯波を出力光の周波数の基準に用いることは従来と同じであるが、側帯波の周波数を固定して該周波数が固定された側帯波を周波数基準として用い側帯波に対するオフセット周波数を変化させて出力光を掃引する代わりに、側帯波に対するオフセット周波数を固定して側帯波の周波数を変化させることで出力光を掃引することとした。すなわち、
【００１３】
請求項１の周波数可変レーザ光源装置は、所定の周波数範囲で周波数の掃引が可能な周波数基準光源部と、該周波数基準光源部から出力された周波数基準光を受けて、複数の側帯波を有する光を発生する側帯波発生部と、出力光の波長が可変である波長可変光源と周波数追従制御手段とを有するスレーブ光源部とを備え、前記周波数追従制御手段は、前記側帯波発生部から出力された複数の側帯波を有する光のうちの一つの側帯波と前記波長可変光源から出力された出力光との周波数の差が所定の値となるように、前記周波数基準光の周波数の変化量に従って前記波長可変光源を制御する。
【００１４】
請求項２の周波数可変レーザ光源装置は、周波数基準光源と、該周波数基準光源に対し所望の第１の周波数差で追従する周波数可変光源と、該周波数可変光源の光を受けて所定の間隔の側帯波を発生させる側帯波発生手段と、該側帯波発生手段の所望の側帯波に対し所定の第２の周波数差を保持する波長可変光源と、前記側帯波発生手段の第１の側帯波を第１の周波数から第２の周波数まで掃引する前記周波数可変光源の周波数追従制御手段と、第１の側帯波が第２の周波数に達したとき前記波長可変光源の周波数を固定し、かつ第２の側帯波を第２の周波数と所定のオフセットを持つ周波数まで変化させたのち前記波長可変光源の出力光を第２の側帯波に追従させる前記波長可変光源の周波数追従制御手段とを備えている。
【００１５】
請求項３の周波数可変レーザ光源装置は、
既知周波数の光を出力する周波数基準光源と、該周波数基準光源からの出力光の周波数に対して第１の所定周波数だけ隔たった光を出力する第１の周波数可変光源と、該第１の周波数可変光源の出力光を受け複数の側帯波を発生させる側帯波発生部と、該側帯波発生部の出力光に含まれる側帯波の１つを参照波とし、該参照波の周波数に対し第２の所定周波数だけ隔たった光を出力する第２の周波数可変光源と、前記第１の周波数可変光源の周波数掃引を複数回繰り返しつつ、前記第２の周波数可変光源の参照波となる側帯波を順次切り換える制御部とを備えている。
【００１６】
請求項４の周波数可変レーザ光源装置は、請求項１乃至３の周波数可変レーザ光源装置において側帯波発生部が複数の側帯波を発生する短光パルス発生部（２００）であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の周波数可変レーザ光源装置は、請求項１乃至３の周波数可変レーザ光源装置において側帯波発生部が複数の側帯波を有する光周波数コム信号を発生する光周波数コム発生部（２０）であることを特徴とする。
【００２２】
【作用】
請求項１、請求項４および請求項５の周波数可変レーザ光源装置では、周波数基準光源部から出力された周波数基準光は側帯波発生部（請求項４、請求項５ではそれぞれ短光パルス光源部、光周波数コム発生部。以下、本項目で同じ。）に入力され、該側帯波発生部から複数の側帯波を有する光が発生する。従来の技術の欄で述べたように、複数の側帯波を有する光は、側帯波発生部への入力光の周波数および変調周波数が既知であれば、各側帯波の周波数も既知となるから、各側帯波を周波数基準光として用いることができる。そして、入力光が周波数について高確度、高安定度を有し、周波数の設定が細かくできれば各側帯波も高確度、高安定度、高分解能とすることができる。そこで、複数の側帯波を有する光のある次数の側帯波と波長可変光源の出力光との周波数差を前述のデッドゾーンに入らないような周波数差とし、該周波数差が一定となるように周波数追従制御手段によって前記波長可変光源を制御しつつ、周波数基準光源部の周波数を変化させることで出力光の周波数を変化させる。周波数基準光源部の周波数が変化する分だけ出力光の周波数も変化し、デッドゾーンの周波数も変化するから、出力光の周波数がデッドゾーンに入ることはない。確度、安定度を考慮すれば周波数基準光源部の周波数の可変範囲には限りがあるが、どの次数の側帯波に出力光の周波数を追従させてもよいのであるから、結果的には、側帯波の発生している広い周波数範囲にわたって高確度、高安定度、高分解能な出力光が得られる。
【００２３】
また、周波数基準光源部の周波数の可変幅を超えて出力光の周波数を高確度、高安定度、高分解能で変化させるためには、前記周波数差をとるための側帯波を別の次数の側帯波に代える。そのことを積極的に含めたものが請求項２および請求項３に記載の周波数可変レーザ光源装置（それぞれに従属する請求項４および請求項５の周波数可変レーザ光源装置を含む）である。
【００２４】
請求項２、請求項４および請求項５の周波数可変レーザ光源装置では、周波数基準光源は周波数基準光を出力しており、周波数可変光源の出力光は該周波数基準光に対し所望の第１の周波数差で追従している。前記周波数可変光源の出力光を受けて側帯波発生手段（請求項４、請求項５ではそれぞれ短光パルス光源部、光周波数コム発生部。以下、本項目で同じ。）は所定の周波数間隔の側帯波を発生させる。波長可変光源は前記側帯波発生手段の所望の第１の側帯波に対し所定の第２の周波数差を持った出力光を出力する。第１の周波数追従制御手段が、前記第１の周波数差を変化させることで、前記側帯波発生手段の第１の側帯波を第１の周波数から第２の周波数まで掃引すると、前記出力光は前記第１の周波数に前記第２の周波数差を加えた周波数から前記第２の周波数に前記第２の周波数差を加えた周波数まで掃引される。そして、第１の側帯波が第２の周波数に達したとき前記波長可変光源の出力光の周波数を前記第２の周波数に前記第２の周波数差を加えた周波数に固定し、かつ第２の側帯波を第２の周波数と所定のオフセットを持つ周波数まで変化させたのち、前記波長可変光源の出力光を第２の側帯波に前記第２の周波数差を持たせて第２の周波数追従制御手段で追従させる。そして、第２の側帯波が第２の周波数から第３の周波数まで掃引されると、出力光は前記第２の周波数に前記第２の周波数差を加えた周波数から前記第３の周波数に前記第２の周波数差を加えた周波数まで掃引される。同様にして、出力光が第３の側帯波、第４の側帯波、第５の側帯波、・・・に追従することで、側帯波の発生している広い周波数範囲にわたって高確度、高安定度、高分解能な出力光が得られる。
【００２５】
請求項３、請求項４、及び請求項５の周波数可変レーザ光源装置では、周波数基準光源が既知周波数の光を出力し、該周波数基準光源からの出力光の周波数に対して第１の所定周波数だけ隔たった光を第１の周波数可変光源が出力する。該第１の周波数可変光源の出力光を受けて、側帯波発生部（請求項４、請求項５ではそれぞれ短光パルス光源部、光周波数コム発生部。以下、本項目で同じ。）は複数の側帯波を発生する。該側帯波の１つを参照波とし、該参照波の周波数に対し第２の所定周波数だけ隔たった光を第２の周波数可変光源が出力する。そして、制御部によって、第１の所定周波数を変化させて、前記第１の周波数可変光源の周波数を掃引し、該掃引を複数回繰り返しつつ前記第２の周波数可変光源の参照波となる側帯波を順次切り換える制御が行われる。このように制御されることで、側帯波の発生している広い周波数範囲にわたって高確度、高安定度、高分解能な出力光が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図２に本発明の第一の実施の形態の周波数可変レーザ光源装置を示す。
本実施の形態の周波数可変レーザ光源装置は、図２に示すように、周波数基準光源部１、側帯波発生部２としての光周波数コム発生部２０およびスレーブ光源部３からなっている。
そして、周波数基準光源部１は周波数基準光源１１、コム用光源１２およびオフセット周波数可変の周波数追従制御手段１３で構成されでいる。周波数基準光源１１は、例えばアセチレン分子の１．５４５μｍ付近の吸収線を基準として、周波数を安定化した周波数基準光を出力する光源であり、コム用光源１２は周波数が４ＧＨｚ以上可変である周波数可変光源であり、周波数追従制御手段１３は、コム用光源１２の出力光の周波数が周波数基準光の周波数に対してあるオフセット周波数０〜４ＧＨｚをもつように、コム用光源１２を制御するものである。前記オフセット周波数を変化させることで、周波数基準光源部１から周波数が既知で、かつ周波数が４ＧＨｚ以上可変である光を出力させる。通常の周波数基準光源部は発振周波数が固定であるのに対し、本発明の周波数可変レーザ光源装置に用いる周波数基準光源部は周波数がある範囲で可変である点が特徴である。もちろん、その範囲で周波数確度、安定度は保持されている。この周波数基準光源部は、具体的には従来から知られているように、発振周波数が固定の周波数基準光源をマスタ光源とし、周波数が可変な光源をスレーブ光源として周波数追従制御すれば実現される。周波数追従制御手段１３は、例えば、従来の技術の欄で述べた図２４に示す周波数追従制御手段３３でオフセット周波数発振器３３４を周波数可変としたものである。このとき、オフセット周波数を変化すれば、スレーブ光源の出力光周波数を変えることができる。また、原子や分子の吸収線のスロープ部に周波数安定化を行った光源で安定化する位置を変化させることや、吸収線の中心に周波数安定化を行った光源でゼーマン効果などを利用して共鳴周波数を変化させることによっても出力光周波数は変えられる。
【００３１】
光周波数コム発生部２０は、コム発生器２１と該コム発生器２１に駆動用のマイクロ波を入力するマイクロ波発振器２２とで構成され、周波数基準光源部１の出力光を入力光として、既知周波数の側帯波を多数発生する。本実施の形態では、前記マイクロ波の周波数は４ＧＨｚに設定されている。したがって、発生するコム信号光の側帯波の周波数間隔は４ＧＨｚである。コム信号光の発生範囲は数ＴＨｚ以上にわたり、その発振周波数は周波数基準光源の出力光と同程度の高確度、高安定度をもっている。
【００３２】
スレーブ光源部３はコム信号光の側帯波を周波数基準光とする波長可変光源であり、広帯域に波長が可変な波長可変光源３１と、該波長可変光源の出力光が周波数基準光に対して所定のオフセット周波数をもって追従するように該波長可変光源を制御する周波数追従制御手段３２とで構成されている。前記オフセット周波数は１ＧＨｚに設定されており、周波数追従制御手段３２はある次数の側帯波とスレーブ光源部３の出力光とのビート信号の周波数が１ＧＨｚとなるように波長可変光源３１を制御することで前記オフセット周波数を維持している。したがって、スレーブ光源部３からは前記コム信号光の側帯波のうちのある次数の側帯波の周波数と１ＧＨｚの周波数差をもつ光が出力されることになる。
このスレーブ光源部３の出力光の一部が本発明の周波数可変レーザ光源装置の出力光となる。
【００３３】
このように構成された周波数可変レーザ光源装置で、周波数基準光源部１の出力光の周波数が１９４ＴＨｚであれば、光周波数コム発生部２０は１９４ＴＨｚを中心として周波数間隔４ＧＨｚの側帯波を発生し、スレーブ光源部３の出力光の周波数が１９５．００１ＴＨｚ近辺にあれば、出力光の周波数は＋２５０次の側帯波にロックされて１９４ＴＨｚ＋２５０×４ＧＨｚ＋１ＧＨｚ＝１９５．００１ＴＨｚとなる。また、スレーブ光源部３の出力光の周波数が１９５．００５ＴＨｚ近辺にあれば、出力光の周波数は＋２５１次の側帯波にロックされ、１９４ＴＨｚ＋２５１×４ＧＨｚ＋１ＧＨｚ＝１９５．００５ＴＨｚとなる。
ここで、周波数基準光源部１の出力光の周波数を１９４．０００ＴＨｚから１９４．００４ＴＨｚまで変化させると、スレーブ光源部３の出力光の周波数は、前の例で１９５．００１ＴＨｚから１９５．００５ＴＨｚまで、後の例では１９５．００５ＴＨｚから１９４．００９ＴＨｚまで変化する。
【００３４】
以上述べたことと同様に、スレーブ光源部３の出力光の周波数が、側帯波が発生している範囲にあれば、該出力光はいずれかの側帯波と１ＧＨｚの周波数差をもつ光となる。その結果、本実施の形態の周波数可変レーザ光源装置では、前述のデッドゾーンの問題が解決され、▲１▼出力光の周波数確度、周波数安定度、設定分解能に優れ、▲２▼周波数（波長）可変範囲が広く、かつ、▲３▼前記周波数可変範囲内で任意に周波数を設定または掃引できる。
【００３５】
本発明の周波数可変レーザ光源装置の出力光の周波数を高精度で求めるには次のような方法がある。
例えば、周波数基準光源部１の出力光周波数（すなわち、コム信号光の中心周波数）をνｒ、側帯波の周波数間隔（すなわち、光周波数コム発生部２０のマイクロ波の周波数）をｆｍ、基準としている側帯波次数をｎ、側帯波に対するスレーブ光源部３の出力光のオフセット周波数を符号を含めてｆとすると、スレーブ光源部３の出力光周波数νは、
ν＝νｒ＋ｎ・ｆｍ＋ｆ                                        （１）
と確定する。
周波数基準光源部１の出力光周波数νｒ、側帯波の周波数間隔ｆｍ、およびオフセット周波数ｆの絶対値は既知であるから、側帯波次数ｎとオフセット周波数の符号が分かればスレーブ光源部３の出力光周波数ν（すなわち、本発明の周波数可変レーザ光源装置の出力光の周波数）が高精度で求まる。
【００３６】
ある時点で基準としている側帯波の次数を知る方法はいくつか考えられているが、最も簡単な方法としてはスレーブ光源部３の出力光の周波数（波長）を波長計で測定すればよい。通常の波長計は１００ＭＨｚオーダ以下の精度で光周波数を測定できるため、側帯波間隔が数ＧＨｚ以上のような通常用いられている周波数間隔であれば、容易に次数を決定することができる。
基準としている側帯波に対するスレーブ光源部３の出力光周波数の高低、つまりオフセット周波数の符号、は周波数追従制御の極性から判断される。例えば、ビート周波数が大きく（小さく）なったときに、スレーブ光源部３の出力光周波数を下げる（上げる）ような制御（この制御を＋極性の制御とする。）では、基準としている側帯波の光周波数よりもスレーブ光源部３の出力光周波数が高いときに負帰還制御となり、オフセット周波数の符号（極性）は＋である。逆に、ビート周波数が大きく（小さく）なったときに、スレーブ光源部３の出力光周波数を上げる（下げる）制御（この制御を−極性の制御とする。）を施している場合には、基準としている側帯波よりもスレーブ光源部３の出力光周波数は低い状態にあり、オフセット周波数の符号は−である。
ここで、＋極性の制御をしているときに、基準としている側帯波よりもスレーブ光源部３の出力光周波数が低かったり、−極性の制御をしているときに、基準としている側帯波よりもスレーブ光源部３の出力光周波数が高かったりすると、正帰還となり安定点をもたない。このように、出力光の周波数が基準としている側帯波の周波数を越えてしまうと、周波数追従制御ができなくなるということが、側帯波付近にデッドゾーンが存在する一因となっている。
【００３７】
図３に本発明の第二の実施の形態の周波数可変レーザ光源装置を示す。
本実施の形態の周波数可変レーザ光源装置は、図３に示すように、周波数基準光源部１、光周波数コム発生部２０、スレーブ光源部３および制御部４からなっている。
そして、周波数基準光源部１は周波数基準光源１１と４ＧＨｚ（側帯波間隔）以上周波数が可変なコム用光源１２および周波数追従制御手段１３からなり、制御部４からの信号によりオフセット周波数が設定、変化できる。このコム用光源１２の出力光の一部を周波数基準光源部１の出力光として利用する。
【００３８】
光周波数コム発生部２０はコム発生器２１とこれを駆動するためのマイクロ波発振器２２（ここでは４ＧＨｚ駆動）とからなる。このコム発生器２１によって周波数基準光源部１の出力光を入力として、多数の側帯波からなるコム信号光を出力する。光周波数コム発生部２０には、入力光周波数変化に対して最適な条件を得るため、必要に応じて、共振器長制御手段を設けてもよい。このことは、他の実施の形態についても同様である。
スレーブ光源部３は波長可変光源３１とオフセット周波数が固定された周波数追従制御手段３２とからなり、制御部４からの信号により波長可変光源の動作条件（ある時点での出力光周波数の保持、周波数追従制御の起動と停止）が設定できる。
制御部４は、主として周波数基準光源部１の出力光周波数を制御し、該制御と連係してスレーブ光源部３の周波数追従制御の断続を行う。
【００３９】
このように構成された周波数可変レーザ光源装置の動作を図４に基づいて説明する。コム発生器２１が発生する複数の側帯波間を連続的に周波数掃引できれば、掃引動作を停止することで任意の周波数に設定できることになる。そこで以下では、周波数掃引動作について説明する。
図４（ａ）に示すように周波数基準光源部１の出力光周波数を鋸歯状に４ＧＨｚの幅（側帯波間隔の幅）で掃引する。このとき、光周波数コム発生部２０の出力光周波数は図４（ｂ）のようになる。まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ０’の間、制御部４からの指令で周波数追従制御をかけておき、スレーブ光源部３の出力光をＮ次の側帯波に適当なオフセット周波数（図４（ｂ）では１ＧＨｚ）をもって追従させる。次に、ｔ０’で制御部４からの指令で周波数追従制御を断とし、ｔ０’〜ｔ１の間、スレーブ光源部３の出力光の周波数をｔ０’の状態で保持しておき、ｔ１で再び制御部４からの指令で周波数追従制御をかけて、ｔ１〜ｔ１’の間は（Ｎ＋１）次の側帯波に追従させる。さらに、ｔ１’〜ｔ２の間、スレーブ光源部３の出力光をｔ１’の状態で保持しておき、ｔ２〜ｔ２’の間は（Ｎ＋１）次の側帯波に追従させるという動作を繰り返せば、出力光の周波数を増加させる向きに掃引できる。周波数を減少させる場合は、鋸歯の形を時間に対して反転すればよい。オフセット周波数を１ＧＨｚとすると、隣接する側帯波とのビート周波数は常に３ＧＨｚであるから、フィルタを用いて不要なビート成分を除去することは容易である。
【００４０】
このように基本的な掃引動作は周波数基準光源部１の出力光周波数の繰り返し掃引とスレーブ光源部３の周波数追従制御の断続によって実現される。スレーブ光源部３の周波数追従時定数が周波数基準光源部１の出力光周波数立ち下がり時間より十分大きければ、周波数追従の断続も不要である。もちろん、周波数基準光源部１の出力光周波数変化を少なくする等の目的で、掃引動作時にスレーブ光源部３のオフセット周波数やコム信号光の側帯波間隔を補助的に変化することも可能である。
ここでは最も基本的な周波数基準光源部１の動作を、鋸歯状に側帯波の周波数間隔だけ掃引するものとして説明したが、側帯波の周波数間隔の自然数倍を一度に掃引してもよい。このようにすると掃引動作の断続箇所が少なくなる利点があるが、周波数基準光源部１内の周波数追従制御系の帯域を広くとらなければならず、周波数基準光源部１のコム用光源１２もこの範囲でモードホップを生じないようにする必要があるという不利な点もある。掃引動作の断続箇所を少なくするには、コム発生器２１の駆動マイクロ波の周波数を上げて側帯波の周波数間隔を大きくしてもよいが、前に述べたように側帯波の発生範囲が狭まる場合がある。
【００４１】
図５に本発明の第三の実施の形態の周波数可変レーザ光源装置を示す。
本実施の形態の周波数可変レーザ光源装置は、第二の実施の形態と同じように、周波数基準光源部１、光周波数コム発生部２０、スレーブ光源部３および制御部４からなっているが、周波数基準光源部１を周波数基準光源１１、４ＧＨｚ以上周波数が可変な２台のコム用光源１２ａ，１２ｂと２台の周波数追従制御手段１３ａ，１３ｂおよび光スイッチ１４によって構成し、制御部４からの信号によりオフセット周波数が変化でき、光スイッチ１４によって２台のコム用光源１２ａ，１２ｂの出力光の一方を周波数基準光源部１の出力光として選択できるものとした点が異なる。
【００４２】
このように構成された周波数可変レーザ光源装置の周波数掃引動作を２つの例を挙げて、それぞれ説明する。
第１の掃引動作例では、周波数基準光源部１の２台のコム用光源１２ａ，１２ｂの掃引パターンは図６（ａ）に示すようになる。２台のコム用光源１２ａ，１２ｂは互いに逆相の三角波状の掃引を行い、図６（ａ）では周波数の上昇から下降に転じるときに光スイッチ１４によって２台のコム用光源１２ａ，１２ｂからの光を切り替えて、周波数が上昇する方の光を周波数基準光源部１の出力光としている。現実には光スイッチ１４の切り替え時間が存在するが、図では省略している。
【００４３】
このとき、光周波数コム発生部２０の出力光周波数は図６（ｂ）のようになる。まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に適当なオフセット周波数（図６（ｂ）では１ＧＨｚ）をもって追従させる。次に、制御部４の切り替え信号により光スイッチ１４で周波数基準光源部１の出力光を切り替えて、ｔ１〜ｔ２の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に同じオフセット周波数をもって追従させる。そして、ｔ２〜ｔ３の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋２）次の側帯波に同じオフセット周波数をもって追従させる、という動作を繰り返せば、出力光の周波数を増加させる向きに掃引できる。周波数を減少させる場合は、周波数が下降する方の光を周波数基準光源部１の出力光とすればよい。
２台の出力光を切り替えて用いるため、各々のコム用光源１２ａ，１２ｂは三角波状の掃引を行えばよく、鋸歯状掃引の立下がりのような急峻な周波数可変特性は要求されない。周波数基準光源部１の出力については、光スイッチ１４の切り替え時間は機械的なスイッチでも数ｍｓ以下であるから、第二の実施の形態における鋸歯状掃引の立下がり時間よりも急峻な切り替えが可能な場合がある。
【００４４】
第２の掃引動作例では、周波数基準光源部１の２台のコム用光源１２ａ，１２ｂの掃引パターンは、２つの三角波を完全には逆相にせず、図７（ａ）に示すように、周波数増加掃引時に立上がりの一部が重なるような掃引を行い、重なっている間に光スイッチ１４によって２台のコム用光源１２ａ，１２ｂからの光を切り替えて、周波数が上昇する光を周波数基準光源部１の出力光としている。現実には光スイッチ１４の切り替え時間が存在するが、図では省略している。
【００４５】
このとき、光周波数コム発生部２０の出力光周波数は図７（ｂ）のようになる。まず、時刻ｔ０から出力光が切り替えられるまでの間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に適当なオフセット周波数（図７（ｂ）では１ＧＨｚ）をもって追従させる。次に、時刻ｔ０’〜時刻ｔ１の間のどこかの時点で２台のコム用光源１２ａ，１２ｂからの光を光スイッチ１４で切り替えて、次に出力光が切り替えられるまでの間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に同じオフセット周波数をもって追従させる。そして、時刻ｔ１’〜時刻ｔ２の間のどこかの時点で２台のコム用光源１２ａ，１２ｂからの光を切り替えて、次に出力光が切り替えられるまでの間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋２）次の側帯波に同じオフセット周波数をもって追従させる、という動作を繰り返せば、出力光の周波数を増加させる向きに掃引できる。周波数を減少させる場合は、立下がりの一部が重なるような掃引を行い、周波数が下降する光を周波数基準光源部１の出力光とすればよい。
２つの三角波を完全に逆相にせず、図７（ａ）のように周波数増加掃引時に立上がりの一部を重ねておくと、重なっている部分のどの時点で２台のコム用光源１２ａ，１２ｂからの光を切り替えてもよいので、切り替えの余裕時間ができ、第１の掃引動作例より滑らかな切り替えが実現できる。
【００４６】
図８に本発明の第四の実施の形態の周波数可変レーザ光源装置を示す。
本実施の形態の周波数可変レーザ光源装置は、第三の実施の形態と同じように、周波数基準光源部１、光周波数コム発生部２０、スレーブ光源部３および制御部４からなっており、周波数基準光源部１を周波数基準光源１１、４ＧＨｚ以上周波数が可変な２台のコム用光源１２ａ，１２ｂとオフセット周波数可変の２台の周波数追従制御手段１３ａ，１３ｂおよび光スイッチ１４によって構成し、制御部４からの信号によりオフセット周波数が変化でき、光スイッチ１４によって２台のコム用光源１２ａ，１２ｂの出力光の一方を周波数基準光源部１の出力光として選択できるものとした点も同じである。しかし、スレーブ光源部３の周波数追従制御手段３２は、周波数追従制御の極性切り替え機能を有しており、制御部４からの極性切り替え制御信号によって制御極性の切り替えができるようになっている。制御極性が切り替わるとオフセット周波数の符号（極性）が変わる。周波数追従制御手段３２に極性切り替え機能をもたせるには、例えば、図２４に示す周波数追従制御手段３３で加算器３３６の代わりに、加算機能と減算機能とをもった手段を設け、外部信号によって機能を切り替える方法が知られている。
【００４７】
このように構成された周波数可変レーザ光源装置の周波数掃引動作を４つの例を挙げて、それぞれ説明する。
第１の掃引動作例では、周波数基準光源部１の２台のコム用光源１２ａ，１２ｂの掃引パターンは図９（ａ）に示すようになる。第三の実施の形態の第１の掃引動作例と同じように２台のコム用光源１２ａ，１２ｂは互いに逆相の三角波状の掃引を行い、周波数の上昇から下降に転じるときに光スイッチ１４によって２台のコム用光源１２ａ，１２ｂからの光を切り替えて、周波数が上昇する方の光を周波数基準光源部１の出力光としているが、掃引パターンは２ＧＨｚ（側帯波間隔の１／２）幅となっている。スレーブ光源部３のオフセット周波数は１ＧＨｚ（側帯波間隔の１／４）である。光スイッチ１４の切り替え時間は省略している。
ビート周波数は２つの光の周波数差の絶対値であるから、１つの光に対する他の光の周波数の高低をビート周波数だけから知ることはできない。例えばスレーブ光源部３の出力光に対して基準となる光（ある次数の側帯波）が＋１ＧＨｚの周波数であったときに、これを−１ＧＨｚに変化させても、ビート周波数は不変である。このことを利用して、本実施の形態では図９（ａ）のような掃引パターンを用いている。
【００４８】
このとき、光周波数コム発生部２０の出力光周波数およびスレーブ光源部３の出力光周波数と時間との関係は図９（ｂ）のようになる。まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波にオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる。次に、ｔ１で制御部４からの切り替え信号により光スイッチ１４を、また、極性切り替え制御信号により周波数追従制御手段３２の制御極性を切り替えて、ｔ１〜ｔ２の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に極性が逆のオフセット周波数−１ＧＨｚをもって追従させる。そして、ｔ２〜ｔ３の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波にオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる、という動作を繰り返せば、スレーブ光の周波数を増加させる向きに掃引できる。周波数を減少させる場合は、周波数が下降する方の光を周波数基準光源部１の出力光とすればよい。
【００４９】
このようにコム用光源１２ａ，１２ｂの掃引範囲を狭めると、一定周波数幅を掃引する際に必要な切り替え回数が増加して、掃引の時間的連続性が損なわれるが、一方では周波数追従制御に必要な受光・増幅系の帯域を狭められること、コム用光源のモードホップを回避しやすいこと等の技術的あるいは経済的な利点を有する。
第四の実施の形態および後述する第五の実施の形態のように、コム用光源１２ａ，１２ｂの掃引範囲を狭めた方式とすることは、第二の実施の形態のように１台のコム用光源１２を用いる場合でも採用できる。この場合は、もちろん、スレーブ光源部３および制御部４に、第四の実施の形態または第五の実施の形態と同じく、極性切り替え機能またはオフセット周波数切り替え機能が要求される。
【００５０】
ここで、請求項２他にいう「所定のオフセット」について触れると、この第１の掃引動作例（図９）では、第１の側帯波（コム用光源１２ａに由来するコム信号光のＮ次側帯波）が第２の周波数（時刻ｔ１の周波数）に達したとき、第２の側帯波（コム用光源１２ｂに由来するコム信号光のＮ＋１次側帯波）は第２の周波数（時刻ｔ１における第１の側帯波の周波数）に＋２ＧＨｚのオフセットをもつ周波数に変化させられている。また、第二の実施の形態の掃引動作例（図４）では、第１の側帯波（Ｎ次側帯波）の時刻ｔ０’の周波数と第２の側帯波（Ｎ＋１次側帯波）の時刻ｔ１の周波数とは等しく、オフセットは０である。
【００５１】
第２の掃引動作例では、周波数基準光源部１の２台のコム用光源１２ａ，１２ｂの掃引パターンは図１０（ａ）に示すようになる。第１の掃引動作例では、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂそれぞれが同じ２ＧＨｚ（側帯波間隔の１／２）幅の周波数帯のなかで２ＧＨｚ幅の掃引を行っていたが、第２の掃引動作例では、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂが２ＧＨｚ（側帯波間隔の１／２）幅の周波数帯の半分ずつ、１ＧＨｚ幅で互いに逆相の三角波状の掃引を行っている。スレーブ光源部３のオフセット周波数は１ＧＨｚ（側帯波間隔の１／４）である。光スイッチ１４の切り替え時間は省略している。
【００５２】
このとき、光周波数コム発生部２０の出力光周波数およびスレーブ光源部３の出力光周波数と時間との関係は図１０（ｂ）のようになる。まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波にオフセット周波数−１ＧＨｚをもって追従させる。次に、ｔ１〜ｔ２の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に極性が逆のオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる。そして、ｔ２〜ｔ３の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に同じオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる。さらに、ｔ３〜ｔ４の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に極性を逆にしたオフセット周波数−１ＧＨｚをもって追従させる。また、ｔ４〜ｔ５の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に同じオフセット周波数−１ＧＨｚをもって追従させる、という動作を繰り返せば、スレーブ光の周波数を増加させる向きに掃引できる。周波数を減少させる場合は、周波数が下降する方の光を周波数基準光源部１の出力光とすればよい。
【００５３】
第３の掃引動作例では、周波数基準光源部１の２台のコム用光源１２ａ，１２ｂの掃引パターンは図１１（ａ）に示すようになる。第２の掃引動作例では、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂそれぞれが２ＧＨｚ（側帯波間隔の１／２）幅の周波数帯の半分ずつ、１ＧＨｚ幅の掃引を行っていたが、第３の掃引動作例では、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂが４ＧＨｚ（側帯波間隔）幅の周波数帯のなかで一番高い周波数から１ＧＨｚ幅と一番低い周波数から１ＧＨｚ幅で互いに逆相の三角波状の掃引を行っている。スレーブ光源部３のオフセット周波数は１ＧＨｚ（側帯波間隔の１／４）である。光スイッチ１４の切り替え時間は省略している。
【００５４】
このとき、光周波数コム発生部２０の出力光周波数およびスレーブ光源部３の出力光周波数と時間との関係は図１１（ｂ）のようになる。まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波にオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる。次に、ｔ１〜ｔ２の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に同じオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる。そして、ｔ２〜ｔ３の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に極性を逆にしたオフセット周波数−１ＧＨｚをもって追従させる。さらに、ｔ３〜ｔ４の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋２）次の側帯波に同じオフセット周波数−１ＧＨｚをもって追従させる。また、ｔ４〜ｔ５の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に極性を逆にしたオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる、という動作を繰り返せば、出力光の周波数を増加させる向きに掃引できる。周波数を減少させる場合は、周波数が下降する方の光を周波数基準光源部１の出力光とすればよい。
【００５５】
この場合、必要な切り替え回数が増加する欠点はあるが、よりコム用光源１２ａ，１２ｂのモードホップを回避しやすく、掃引範囲が１ＧＨｚ程度であれば外部共振型ＬＤ光源を用いた場合でも注入電流のみによる周波数掃引が可能であることが多い。
また、切り替え余裕時間を与えない逆相三角波掃引の場合、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂに対するオフセット周波数は同一であるから、２台の周波数追従制御手段１３ａ，１３ｂに対して、オフセット周波数発振器を１台もてばよく、構成を簡素化することができる。
【００５６】
第４の掃引動作例では、周波数基準光源部１の２台のコム用光源１２ａ，１２ｂの掃引パターンは図１２（ａ）に示すようになる。第３の掃引動作例では、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂが４ＧＨｚ（側帯波間隔）幅の周波数帯のなかで一番高い周波数から１ＧＨｚ幅と一番低い周波数から１ＧＨｚ幅の掃引を行っていたが、第４の掃引動作例では、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂのうち一方のコム用光源１２ａは４ＧＨｚ（側帯波間隔）幅の周波数帯のなかで中心の周波数よりｆＧＨｚ高い周波数から一番高い周波数まで上昇して下降に転じ、一番高い周波数よりｆＧＨｚ低い周波数で下降から上昇に転じ、一番高い周波数まで上昇して下降に転じ、中心の周波数よりｆＧＨｚ高い周波数まで下降して上昇に転ずる、という掃引を繰り返している。また、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂのうち他方のコム用光源１２ｂは４ＧＨｚ（側帯波間隔）幅の周波数帯のなかで中心の周波数よりｆＧＨｚ低い周波数から一番低い周波数まで下降して上昇に転じ、一番低い周波数よりｆＧＨｚ高い周波数で上昇から下降に転じ、一番低い周波数まで下降して上昇に転じ、中心の周波数よりｆＧＨｚ低い周波数まで上昇して下降に転ずる、という掃引を繰り返している。互いに逆相の掃引であることには変わりはない。スレーブ光源部のオフセット周波数はｆＧＨｚである。第４の掃引動作例においてｆ＝１とすると第３の掃引動作例と同じになる。光スイッチ１４の切り替え時間は省略している。
【００５７】
このとき、光周波数コム発生部２０の出力光周波数およびスレーブ光源部３の出力光周波数と時間との関係は図１２（ｂ）のようになる。まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波にオフセット周波数−ｆＧＨｚをもって追従させる。次に、ｔ１〜ｔ２の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に同じオフセット周波数−ｆＧＨｚをもって追従させる。そして、ｔ２〜ｔ３の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に極性を逆にしたオフセット周波数＋ｆＧＨｚをもって追従させる。さらに、ｔ３〜ｔ４の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に同じオフセット周波数＋ｆＧＨｚをもって追従させる。また、ｔ４〜ｔ５の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に極性を逆にしたオフセット周波数−ｆＧＨｚをもって追従させる、という動作を繰り返せば、出力光の周波数を増加させる向きに掃引できる。周波数を減少させる場合は、周波数が下降する方の光を周波数基準光源部１の出力光とすればよい。
周波数ｆは側帯波付近のデッドゾーンと側帯波間の中央付近のデッドゾーンとを避けて、０．０２〜１．８ＧＨｚ程度の範囲で任意に採れるが、１ＧＨｚから外れるほど、コム用光源１２ａ，１２ｂの掃引範囲を広げることになり、モードホップ回避の効果が薄れる。
【００５８】
コム発生器から出力される各側帯波の強度は微弱であるため、スレーブ光源部３の出力光とのビート信号のＳＮ比は一般に低い。このため、周波数追従制御手段３２に透過帯域幅が数ＭＨｚ以下の狭帯域フィルタを用いて、受光信号に含まれる雑音を帯域制限することが望ましい。一般に、高周波の狭帯域フィルタについて中心周波数を可変にすることは困難である。一方、コム発生器の駆動周波数（側帯波の周波数間隔）も作製時にほぼ決定され、例えば４ＧＨｚ±１ＭＨｚなどに調整することは困難であり、素子毎のばらつきも大きい。したがって、第１〜第３の掃引動作例では側帯波の周波数間隔の１／４と狭帯域フィルタの中心周波数ｆを一致させることは難しい。このように現実の側帯波の周波数間隔の１／４と狭帯域フィルタの中心周波数が一致していない場合でも本掃引動作例では、狭帯域フィルタの中心周波数ｆに合わせて掃引パターンを適切に選ぶことができ、スレーブ光源部に対するオフセット周波数を一定値ｆに保つことができる。
なお、第１の掃引動作例についても、狭帯域フィルタを有効に利用することは可能であり、中心周波数ｆより大きい適当な周波数ａ（ＧＨｚ）を設定して、（−ｆ＋ａ）が０とならないようにし、コム用光源１２ａを（ｆ＋ａ）〜（２＋ｆ＋ａ）ＧＨｚ、コム用光源１２ｂを（−ｆ＋ａ）〜（２−ｆ＋ａ）ＧＨｚの範囲で掃引すればよい。
ミキサを用いてビート信号を周波数変換することも可能であるが、変換に必要な入力レベルが高いため、高利得の増幅系が必要になる等の不利な点もある。このような場合に、本掃引動作例のような掃引パターンを用いることが特に有効となる。
【００５９】
図１３に本発明の第五の実施の形態の周波数可変レーザ光源装置を示す。
第四の実施の形態とは、制御部４とスレーブ光源部３の周波数追従制御手段３２が異なる。第四の実施の形態の例えば第１の掃引動作例（図９）では、スレーブ光源部３のオフセット周波数の絶対値を１ＧＨｚとし、極性を切り替えているが、第五の実施の形態では、スレーブ光源部３の周波数追従制御手段３２にオフセット周波数の切り替え機能をもたせて、制御部４からのオフセット周波数切り替え制御信号によってオフセット周波数の切り替えができるようにしている。周波数追従制御手段３２にオフセット周波数の切り替え機能をもたせるには、例えば、図２４に示す周波数追従制御手段３３でオフセット周波数発振器３３４の発振周波数を外部信号によって切り替えるられるようにすればよい。
【００６０】
掃引動作例を図１４に示す。この掃引動作は第四の実施の形態の第１の掃引動作例（図９）とほぼ同じであるが、オフセット周波数の絶対値が切り替えられている点で異なる。図１４（ｂ）で説明すれば、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に＋１ＧＨｚのオフセット周波数をもって追従させ、次に、ｔ１で制御部４からの切り替え信号により光スイッチ１４を、また、オフセット周波数切り替え制御信号により周波数追従制御手段３２のオフセット周波数を切り替えて、ｔ１〜ｔ２の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に＋３ＧＨｚのオフセット周波数（側帯波の周波数間隔４ＧＨｚからコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に追従させるときのオフセット周波数＋１ＧＨｚを引いたもの）をもって追従させる。そして、ｔ２〜ｔ３の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波にオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる。
説明が簡単な一例を挙げたが、他の掃引動作例でも同様である。
【００６１】
以上の第三〜第五の実施の形態では、周波数基準光源部１を周波数基準光源１１、コム用光源１２ａ，１２ｂ、オフセット周波数可変の周波数追従制御手段１３ａ，１３ｂおよび光スイッチ１４によって構成しているが、光位相変調器、光強度変調器、等を利用する方法もある。
【００６２】
第六の実施の形態として光位相変調器を用いたものを図１６に示す。
この実施の形態では、周波数基準光源部１を周波数基準光源１１、光位相変調器１５、発振器１６、コム用光源１２ａ，１２ｂ、オフセット周波数固定の周波数追従制御手段１３ａ，１３ｂで構成しており、光スイッチ１４以下は第三〜第五の実施の形態とほぼ同じである。コム信号光の側帯波間隔は１２ＧＨｚとする。
周波数基準光源１１からの光を発振器１６からの変調信号を受けた光位相変調器１５によって変調して、上側帯波および下側帯波を発生させる。前記変調信号は変調周波数５〜１１ＧＨｚ可変とし、変調指数は±１次側帯波の強度が高くなる２．４とした。前記側帯波にコム用光源１２ａのオフセット周波数を＋１ＧＨｚ固定、コム用光源１２ｂのオフセット周波数を−１ＧＨｚ固定として周波数追従させ、変調周波数を５〜１１ＧＨｚ間で往復掃引させる。
【００６３】
図１６に掃引動作例を示す。
前述のように変調周波数を５〜１１ＧＨｚ掃引すると、コム用光源１２ａ，１２ｂの掃引パターンは図１６（ａ）に示すようになる。
この例では、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂのうち一方のコム用光源１２ａは１２ＧＨｚ（側帯波間隔）幅の周波数帯のなかで周波数基準光の周波数より６ＧＨｚ高い周波数から一番高い周波数まで上昇して下降に転じ、一番高い周波数より６ＧＨｚ低い周波数で下降から上昇に転ずる、という掃引を繰り返している。また、２台のコム用光源１２ａ，１２ｂのうち他方のコム用光源１２ｂは１２ＧＨｚ（側帯波間隔）幅の周波数帯のなかで周波数基準光の周波数より６ＧＨｚ低い周波数から一番低い周波数まで下降して上昇に転じ、一番低い周波数より６ＧＨｚ高い周波数で上昇から下降に転ずる、という掃引を繰り返している。互いに逆相の掃引であることは、今までの掃引動作例と変わりはない。スレーブ光源部３のオフセット周波数は１ＧＨｚである。光スイッチ１４の切り替え時間は省略している。
【００６４】
このとき、光周波数コム発生部２０の出力光周波数およびスレーブ光源部３の出力光周波数と時間との関係は図１６（ｂ）のようになる。まず、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間、スレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光のＮ次の側帯波に適当なオフセット周波数（図１６（ｂ）では＋１ＧＨｚ）をもって追従させる。次に、ｔ１で制御部４からの切り替え信号により光スイッチ１４を切り替えて、ｔ１〜ｔ２の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋２）次の側帯波に同じオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる。そして、ｔ２〜ｔ３の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋１）次の側帯波に、ｔ３〜ｔ４の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ｂの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋３）次の側帯波に、また、ｔ４〜ｔ５の間はスレーブ光源部３の出力光を周波数基準光源部１の出力光として選択されているコム用光源１２ａの出力光を入力光として発生したコム信号光の（Ｎ＋２）次の側帯波にオフセット周波数＋１ＧＨｚをもって追従させる、という動作を繰り返せば、出力光の周波数を増加させる向きに掃引できる。周波数を減少させる場合は、周波数が下降する方の光を周波数基準光源部１の出力光とすればよい。
【００６５】
このように変調器を利用した場合、掃引幅を数ＧＨｚ以上にしても、変調器駆動用の発振器・増幅器は必要になるが、周波数追従制御系の高速受光器、高速の増幅器は不要である。特に、第四の実施の形態の第３の掃引動作例、第四の実施の形態の第４の掃引動作例では帯域２ＧＨｚ程度の受光・増幅系が２つ必要であるが、この帯域を１００ＭＨｚオーダにすることができる。また、受光帯域を狭めてもよいため、フォトダイオードの負荷抵抗を大きくとることができ、熱雑音によるＳＮ比の低下を抑えることができる。
なお、図１５で光位相変調器１５を周波数基準光源１１と周波数追従制御手段１３ａ，１３ｂとの間に置く代わりに、２つの光位相変調器をコム用光源１２ａ，１２ｂと周波数追従制御手段１３ａ，１３ｂとの間にそれぞれ置き、コム用光源１２ａ，１２ｂの出力光に変調をかけて、その側帯波と周波数基準光とのビート周波数が一定になるようにコム用光源１２ａ，１２ｂの周波数を追従させることとしてもよい。
【００６６】
図１７に本発明の第七の実施の形態の周波数可変レーザ光源装置を示す。
本実施の形態の周波数可変レーザ光源装置は、図１７に示すように、周波数基準光源部１、光周波数コム発生部２０、スレーブ光源部３および制御部４からなっている。
そして、周波数基準光源部１は周波数基準光源１１と４ＧＨｚ（側帯波間隔）以上周波数が可変な掃引用光源１７、オフセット周波数が可変の周波数追従制御手段１８、コム用光源１２およびオフセット周波数が固定の周波数追従制御手段１３からなり、制御部４からの信号によりオフセット周波数が変化できるものとする。前記コム用光源１２の出力光の一部を周波数基準光源部１の出力光として利用する。光周波数コム発生部２０以下は第二の実施の形態とほぼ同じである。コム用光源１２の出力光をコム発生器２１へ入力し、コム信号光を発生させる。掃引用光源１７からの光とコム信号光の中のある次数の側帯波とのビート信号に基づいてコム用光源１２の発振周波数をオフセット周波数が固定の周波数追従制御手段１３で周波数追従制御する。このようにすることで基準となる光周波数とコム信号光の中心周波数をＴＨｚオーダ離すことができる。
【００６７】
第一〜第六の実施の形態は周波数基準光にオフセット周波数が可変の周波数追従制御手段１３で周波数追従制御されたコム用光源１２，１２ａ，１２ｂの出力光をコム発生器２１に入力するものであるため、発生するコム信号光は基準周波数にオフセット周波数を加えた周波数を中心として、該周波数から周波数が離れるほど弱くなる。このため、コム信号光を発生させたい帯域と適当な周波数基準とが離れていると、コム信号光の帯域を有効に利用できない。例えば、入力光波長に対して±１０ｎｍの発生帯域をもつコム発生器を用いて、１．５４〜１．５６μｍのコム信号光を発生させたい場合に、１．５４μｍ付近にあるアセチレンの吸収線を周波数基準として利用することを考えると、第一〜第六の実施の形態では、図１８（ａ）に示すように、ほぼ１．５３〜１．５５μｍのコム信号光しか得られない。つまり、所望の帯域の半分のコム信号光しか得られず、コム信号光の半分は不要な帯域にある。これに対し本実施の形態では、周波数基準光源部１に掃引用光源１７とコム用光源１２とを持ち、掃引用光源１７からの光とコム信号光の中のある次数の側帯波とが所定の周波数だけ離れるように周波数追従制御しているから、図１８（ｂ）に示すように、コム信号光の中心波長を１．５５μｍに設定でき、１．５４〜１．５６μｍのコム信号光を発生させることができる。
掃引動作は、例えば、第二の実施の形態の掃引動作（図４）と同じになる。
【００６８】
本実施の形態のようにコム信号光の中心周波数をずらす方法は他の実施の形態にも適用できる。例えば、第三の実施の形態（図５）の周波数基準光源１１の代わりに、本実施の形態（図１７）の周波数基準光源１１、周波数追従制御手段１８および掃引用光源１７を設ければ、コム信号光の発生範囲を変えられる。
以上の実施の形態はコム発生器２１に入力する光を単色光としているが、複数の周波数の光を入力して、側帯波の発生範囲を広げることができる。このような場合にも、以上のような周波数の設定および掃引の手法を適用することができる。
【００６９】
図１９に本発明の第八の実施の形態の周波数可変レーザ光源装置を示す。
本実施の形態の周波数可変レーザ光源装置は、２周波をコム発生器２１に入力するようにしたものであり、図１９に示すように、周波数基準光源部１、光周波数コム発生部２０、スレーブ光源部３および制御部４からなっている。
そして、周波数基準光源部１は周波数基準光源１１と４ＧＨｚ（側帯波間隔）以上周波数が可変な掃引用光源１７、オフセット周波数が可変の周波数追従制御手段１８、３つの光源１２ａ，１２ｂ，１９および３つのオフセット周波数が固定の周波数追従制御手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃからなり、制御部４からの信号によりオフセット周波数が変化できる。光周波数コム発生部２０以下は第二の実施の形態とほぼ同じである。前記３つの光源は、コム発生器２１への入力光を発生するコム用光源１２ａ，１２ｂとこれらの光源の発振周波数差を制御する際に必要となる局発光源（以下、アンカー光源という。）１９である。この２つのコム用光源１２ａ，１２ｂの出力光の一部を周波数基準光源部１の出力光として利用する。
【００７０】
図２０に示した周波数の関係がある場合について説明すると、まずコム用光源１２ａの発振周波数は、それによって発生するコム信号光のある次数の側帯波が掃引用光源１７からの光に対して一定の周波数差をもつように制御される。次に、アンカー光源１９の発振周波数は、コム用光源１２ａに由来するある側帯波に対して＋０．５ＧＨｚの周波数差をもつように制御される。さらに、このアンカー光源１９の発振周波数に対してコム用光源１２ｂを、それによって発生するコム信号光のある次数の側帯波が−１．５ＧＨｚの周波数差をもつように制御する。
このようにすると、コム用光源１２ａ，１２ｂに由来する側帯波は２ＧＨｚの周波数差をもつことになり、特にこの２つの側帯波が重なる周波数範囲では、１ＧＨｚ毎にデッドゾーンが存在する。そこで、スレーブ光源部３にはｎ＋０．２〜０．８ＧＨｚ（ｎは整数）程度の周波数オフセットを与えておく。例えば、スレーブ光源部３のオフセット周波数をコム用光源１２ａに由来する側帯波に対して＋０．５ＧＨｚとしたとき、コム用光源１２ｂに由来するビートは１．５ＧＨｚに現れる。したがって、コム用光源１２ａに由来する側帯波からコム用光源１２ｂに由来する側帯波にスレーブ光源部３の周波数追従の基準を変更するときには、制御部４からの指示により、スレーブ光源部３のオフセット周波数を＋０．５ＧＨｚから−１．５ＧＨｚに切り替えるか、あるいはスレーブ光源部３のオフセット周波数は＋０．５ＧＨｚのままとし、掃引用光源１７の周波数掃引を０ＧＨｚ〜４ＧＨｚの範囲の掃引から１ＧＨｚ〜５ＧＨｚの範囲の掃引に切り替えればよい。
【００７１】
掃引用光源１７の周波数掃引の範囲を切り替える場合について図２１に掃引パターンを示した。
掃引用光源１７は、図２１（ａ）に示すように、周波数可変の周波数追従制御手段１８によって、時刻ｔ１までは１ＧＨｚ〜５ＧＨｚの範囲の掃引が繰り返され、時刻ｔ１からは、０ＧＨｚ〜４ＧＨｚの範囲の掃引に切り替えられる。
掃引用光源１７が、図２１（ａ）に示すように掃引されたとき、コム用光源１２ａに由来する側帯波〔Ｎ次〜（Ｎ＋２）次〕およびコム用光源１２ｂに由来する側帯波〔Ｍ次〜（Ｍ−２）次〕は図２１（ｂ）に示すように周波数が掃引される。そして、出力光は時刻ｔ０〜ｔ１の間＋０．５ＧＨｚのオフセット周波数をもってＮ次の側帯波に周波数追従し、ｔ１〜ｔ２の間は−０．５ＧＨｚのオフセット周波数をもって（Ｍ−１）次の側帯波に周波数追従し、ｔ２〜ｔ３の間は同じく−０．５ＧＨｚのオフセット周波数をもって（Ｍ−２）次の側帯波に周波数追従する。前述のコム用光源１２ａに由来するＮ次の側帯波からコム用光源１２ｂに由来する（Ｍ−１）次の側帯波に乗り換えるところ以外は、出力光は第二の実施の形態の掃引動作例と同様の掃引動作となる。
図２０に示すように、コム用光源１２ａに由来する上側帯波の発生範囲の一部とコム用光源１２ｂに由来する下側帯波の発生範囲の一部が重なるようにして、コム用光源１２ａに由来する高次の下側帯波から低次の下側帯波へ、さらに低次の上側帯波から高次の上側帯波へと出力光が周波数追従する側帯波を代えていき、前述のように、コム用光源１２ａに由来する高次の上側帯波からコム用光源１２ｂに由来する高次の下側帯波に乗り換えさせて、高次の下側帯波から低次の下側帯波へ、さらに低次の上側帯波から高次の上側帯波へと出力光を周波数追従させれば、コム用光源１２ａに由来する側帯波の発生範囲とコム用光源１２ｂに由来する側帯波の発生範囲を併せた広い範囲にわたって出力光の掃引ができる。
なお、各光源の発振周波数と周波数が接近した側帯波との周波数の差に基づいて、それぞれどの光源の発振周波数を制御するかは、図１９および図２０に示す制御の関係の他にも、例えば、図２０で掃引用光源１７の発振周波数と側帯波の周波数との差に基づいてアンカー光源１９を制御し、アンカー光源１９の発振周波数と側帯波の周波数との差に基づいてコム用光源１２ａを制御するようにすることもでき、次から次と周波数を制御していく周波数チェインを構築する順序を変えることができる。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態を、側帯波発生手段としてコム発生器を用いたもので述べたが、側帯波発生手段として短光パルス光源を用いる場合について簡単に説明する。用いる短光パルス光源は強制モード同期の短光パルス光源である。
従来の技術の欄で述べたように、本質的にはコム発生器と同様に考えればよいのであるが、短光パルス光源の場合は、これも従来の技術の欄で述べた、周波数基準光を注入光として用いるか、参照光として用いるかの２通りがある。
周波数基準光源部１からの周波数基準光を注入光として用いた場合の側帯波発生部２としての短光パルス光源部２００を図２２に示す。この場合は、注入光の周波数に側帯波発生手段としての短光パルス光源２０１の出力光のキャリアの周波数が引き込まれるので、注入光の周波数を掃引することで出力光のキャリアと側帯波の周波数が掃引される。
周波数基準光源部１からの周波数基準光を参照光として用いた場合の側帯波発生部２としての短光パルス光源部２００を図２３に示す。この場合は、周波数基準光は周波数追従制御手段２０３に入力され、側帯波発生手段としての短光パルス光源２０１の出力光のキャリアまたは側帯波との周波数差が一定となるように短光パルス光源２０１が周波数追従制御される。そして、参照光の周波数を掃引すれば出力光のキャリアと側帯波の周波数を掃引できる。
上記２つの短光パルス光源部２００（図２２，図２３）は、２周波を入力する第八の実施の形態以外の実施の形態の光周波数コム発生部２０と置き換えることができ、同じ掃引動作が可能である。
【００７３】
【発明の効果】
周波数の基準となる光をもとに側帯波を発生させ該側帯波を出力光の周波数の基準に用い、側帯波に対するオフセット周波数を固定して側帯波の周波数を変化させることで出力光を掃引することとした。すなわち、所定の周波数範囲で周波数の掃引が可能な周波数基準光源部と、該周波数基準光源部から出力された周波数基準光を受けて、複数の側帯波を有する光を発生する側帯波発生部と、出力光の波長が可変である波長可変光源と前記側帯波発生部から出力された複数の側帯波を有する光のうちの一つの側帯波と前記波長可変光源から出力された出力光との周波数の差が所定の値となるように前記波長可変光源を制御する周波数追従制御手段とを有するスレーブ光源部とを備え、前記周波数基準光の周波数を掃引することで、前記出力光の周波数の掃引を行うこととしたから、
光周波数コム発生器の使用に伴うデッドゾーンの問題点を回避して、▲１▼出力光の周波数確度、周波数安定度、設定分解能に優れ、▲２▼周波数可変範囲が広く、かつ、▲３▼前記周波数可変範囲内で任意に周波数を設定または掃引できる周波数可変レーザ光源装置を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態を示す図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態の第１の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態の第２の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図８】本発明の第四の実施の形態を示す図である。
【図９】本発明の第四の実施の形態の第１の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図１０】本発明の第四の実施の形態の第２の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図１１】本発明の第四の実施の形態の第３の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図１２】本発明の第四の実施の形態の第４の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図１３】本発明の第五の実施の形態を示す図である。
【図１４】本発明の第五の実施の形態の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図１５】本発明の第六の実施の形態を示す図である。
【図１６】本発明の第六の実施の形態の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図１７】本発明の第七の実施の形態を示す図である。
【図１８】第七の実施の形態でコム信号光の側帯波の発生範囲がずれることを説明するための図であり、（ａ）は第一〜第六の実施の形態での側帯波の発生範囲を、（ｂ）は第七の実施の形態での側帯波の発生範囲を示す図である。
【図１９】本発明の第八の実施の形態を示す図である。
【図２０】第八の実施の形態でのコム信号光の側帯波の発生範囲と各光源の周波数軸上での位置関係および各光源に対する周波数制御の関係を示す図である。
【図２１】本発明の第八の実施の形態の掃引動作例を示す図であり、（ａ）は光源の掃引パターンを、（ｂ）は側帯波および出力光の掃引パターンを示す図である。
【図２２】本発明の周波数可変レーザ光源装置に用いる短光パルス光源部の構成を示す図である。
【図２３】本発明の周波数可変レーザ光源装置に用いる短光パルス光源部の構成を示す図である。
【図２４】従来の周波数可変レーザ光源装置の構成を示す図である。
【図２５】従来の周波数可変レーザ光源装置の構成を示す図である。
【図２６】側帯波を周波数基準として用い、出力光の周波数を設定、掃引するときに問題となるデッドゾーンを説明するための図であり、（ａ）は側帯波近傍、（ｂ）は側帯波間の中央付近での問題点の説明図、（ｃ）はデッドゾーンを示す図である。
【符号の説明】
１    周波数基準光源部
２    側帯波発生部
３    スレーブ光源部
４    制御部
１１    周波数基準光源
１２    コム用光源（周波数可変光源）
１２ａ  コム用光源（周波数可変光源）
１２ｂ  コム用光源（周波数可変光源）
１３    周波数追従制御手段
１３ａ  周波数追従制御手段
１３ｂ  周波数追従制御手段
１３ｃ  周波数追従制御手段
１４    光スイッチ
１５    光位相変調器
１６    発振器
１７    掃引用光源
１８    周波数追従制御手段
１９    アンカー光源（局発光源）
２０    光周波数コム発生部
２１    コム発生器
２２    発振器（マイクロ波発振器）
３０    スレーブ光源部
３１    波長可変光源（周波数可変光源）
３２    周波数追従制御手段
３３    周波数追従制御手段
２００    短光パルス光源部
２０１    短光パルス光源
２０２    発振器
２０３    周波数追従制御手段
３３１    合波器
３３２    受光器
３３３    位相比較器
３３４    オフセット周波数発振器
３３５    ループフィルタ
３３６    加算器
３３７    駆動電流源
【図１】
0003669805.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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