(57)【要約】【課題】  全ての縦モードの絶対周波数を安定化すること。【解決手段】  レーザ光源１によるレーザ発振の縦モードスペクトルの周波数間隔と該縦モードスペクトルのうちその一本の縦モードの発振周波数とを、クロック抽出回路５及びＰＬＬ回路６からの繰り返し周波数調整用信号と、光フィルタ３及び周波数基準セル３及び位相敏感検波回路（光位相変調器４１、発振器４２、光検出器４３、ロックインアンプ４４）からの絶対周波数調整用信号とを独立にレーザ光源１にフィードバックして安定化することによって、全ての発振縦モードを同時に絶対周波数安定化する。【選択図】    図３
2006179779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルスを発生させるレーザと、
前記レーザの発振を安定化するための回路と
を備え、
前記回路が、前記レーザに対して、そのレーザ発振の縦モードスペクトルの周波数間隔と該縦モードスペクトルのうちその一本の縦モードの発振周波数とをそれぞれ独立に安定化することによって、全ての発振縦モードを同時に絶対周波数安定化することを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源。
【請求項２】
請求項１に記載の二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源において、
前記回路は、
出力光パルスの繰り返し周波数と外部基準シンセサイザからの周波数との差を誤差信号として用い前記レーザのレーザ共振器にフィードバックすると同時に、
光パルスから一本の縦モード周波数を狭帯域光フィルタにより抽出し、該周波数が分子の共鳴周波数からずれた場合に発生する誤差信号を前記レーザのレーザ共振器にフィードバックすることにより、
全ての発振縦モードを同時に絶対周波数安定化することを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源。
【請求項３】
請求項１に記載の二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源において、
さらに、分子の共鳴線からの誤差信号を共振器の温度変化にフィードバックし、温度を高精度に制御する回路を備えることを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源。
【請求項４】
共振器長を可変する素子及び出力が可変な励起光源により、繰り返し周波数及び発振周波数をチューニングさせることができるレーザ光源と、
前記レーザ光源からの出力光パルスの繰り返し周波数に等しいクロック信号を出力するクロック抽出回路と、
前記クロック抽出回路からのクロック信号と基準シンセサイザからの周波数との差を繰り返し周波数調整用信号として出力する第１回路と、
前記レーザ光源からの出力光パルスから一本の縦モード周波数を抽出する光フィルタと、
参照信号を発振する発振器と、
前記発振器からの参照信号で駆動され、前記光フィルタで抽出された光信号の位相を変調する光位相変調器と、
安定な共鳴吸収線をもつ原子又は分子を封入し、前記光位相変調器からの光信号の中心周波数が共鳴線の周波数に一致したときに光信号を吸収する周波数基準セルと、
前記周波数基準セルから出力される光信号を電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器からの電気信号の位相敏感検波により得られる、光周波数の共鳴線からのずれ量に比例する誤差信号を絶対周波数調整用信号として出力する第２回路と、
を備え、
前記レーザ光源によるレーザ発振の縦モードスペクトルの周波数間隔と該縦モードスペクトルのうちその一本の縦モードの発振周波数とを、前記第１回路からの繰り返し周波数調整用信号及び前記第２回路からの絶対周波数調整用信号を独立に前記レーザ光源にフィードバックして安定化することによって、全ての発振縦モードを絶対周波数安定化することを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源。
【請求項５】
請求項４に記載の二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源において、
前記第１回路の繰り返し周波数調整用信号により、前記レーザ光源の共振器長を可変として繰り返し周波数を安定化し、
前記第２の回路の絶対周波数調整用信号により、前記レーザ光源の励起光源の出力を可変として絶対周波数を安定化することを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源。
【請求項６】
請求項４に記載の二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源において、
前記第１の回路の繰り返し周波数調整用信号により、前記レーザ光源の励起光源の出力を可変として繰り返し周波数を安定化し、
前記第２の回路の絶対周波数調整用信号により、前記レーザ光源の共振器長を可変として絶対周波数を安定化することを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源。
【請求項７】
請求項４に記載の二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源において、
前記レーザ光源は、温度制御するための素子をさらに有し、
前記第２の回路の絶対周波数調整用信号を前記素子にフィードバックし、温度を制御することを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二重周波数安定化モード同期レーザ光源に係り、特に、光通信用光源において発振周波数やパルスの繰り返し周波数が正確に固定された二重周波数安定化モード同期レーザ光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モード同期パルスレーザの周波数スペクトルは、出力光パルスの繰り返し周波数で一定間隔に並びかつモード間の位相が揃った多数の離散スペクトル（縦モード）で構成される。周波数間隔が正確に固定された「光のものさし」は周波数計測や時間標準に利用することができるため、モード同期レーザの周波数安定化技術に近年高い関心が寄せられている（非特許文献１、２）。
一般にモード同期ファイバレーザは共振器にファイバを利用するため他のレーザに比べて共振器長が数ｍから数百ｍと長くなり、このためわずかな温度変化や機械的振動によって繰り返し周波数が変動しやすいという課題があった。そこで繰り返し周波数を長期にわたって安定に保つために、例えば特許文献１では、高調波再生モード同期ファイバレーザからクロック信号を抽出し、クロック周波数と外部信号発生器（シンセサイザ）の周波数との差を位相比較器により検出し、その誤差信号をレーザの共振器長にフィードバックすることで、レーザの繰り返し周波数を外部基準シンセサイザに同期させる方法が開示されている。この方法によりモード間隔は高い精度で一定にすることができる。
一方、モード同期レーザを「光のものさし」として応用するためには、その繰り返し周波数だけでなく各縦モードの発振周波数の絶対値を正確に安定化する必要がある。すなわち「光のものさし」の間隔が一定でもそれらが左右に動いては確度（絶対精度）が出ない。そこで例えば特許文献２では、波長可変モード同期ファイバレーザの縦モード一本を抜き出し、この単色光の周波数が分子の共鳴周波数に一致するよう発振波長を制御することで、絶対周波数が確定した安定なレーザを実現する方法が開示されている。
【０００３】
【非特許文献１】Th. Udem, J. Reichert, R. Holzwarth,and T. W. Hansch, “Absolute optical frequency measurement of the cesium D-1 line with amode-locked laser,” Phys. Rev. Lett., vol. 82, pp. 3568-3571, 1999.
【非特許文献２】A. Onae, T. Ikegami, K. Sugiyama,F. Hong, K. Minoshima, H. Matsumoto, K. Nakagawa, M. Yoshida, and S. Harada, “Opticalfrequency link between an acetylene stabilized laser at 1524 nm and an Rbstabilized laser at 778 nm using a two-color mode-locked fiber laser,” Opt. Commun.,vol. 183, pp. 181-187, Sept. 2000.
【非特許文献３】D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka,A. Stent, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, “Carrier-envelopephase control of femtosecond mode-locked laser and direct optical frequencysynthesis,” Science, vol. 288, pp. 635-639, 2000.
【特許文献１】特許３３５０８７４号「レーザパルス発振器」
【特許文献２】特開２００１−１６８４３８号公報「絶対波長安定化モード同期ファイバレーザ光源」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２の方法では、抜き出した特定の縦モード一本の周波数は安定化できるものの、キャリヤ・エンベロープオフセット（Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｏｆｆｓｅｔ：ＣＥＯ）周波数の揺らぎにより、その他の縦モードの周波数が揺らいでしまい、スペクトル全体で見ると全ての縦モードに対しては周波数が安定化できないという課題がある。
ＣＥＯ周波数ｆＣＥＯとは、レーザ共振器内の光パルスの位相速度と群速度の違いに由来する縦モード全体のオフセット周波数である（図１）。モード同期レーザの各縦モード（Ｎ次モード）の周波数ｆＮは、繰り返し周波数ｆｒｅｐだけではなくＣＥＯ周波数ｆＣＥＯにも依存し、２つのパラメータを用いて
ｆＮ＝Ｎｆｒｅｐ＋ｆＣＥＯ                      （１）
と表すことができる。ここでＮは整数で、モードの次数を表す。
図２に示すように、光パルスのピークにおける搬送波の位相が共振器を周回するごとにΔΦＣＥＯだけシフトしていくとすると、ｆＣＥＯは
ｆＣＥＯ＝（ΔΦＣＥＯ／２π）ｆｒｅｐ                    （２）
と表される。ここでΔΦＣＥＯは、搬送波周波数ωｃ、共振器長ｌｃ、共振器内の群速度ｖｇおよび位相速度ｖｐを用いて
ΔΦＣＥＯ＝ωＣｌＣ（１／ｖｇ−１／ｖｐ）          （３）
で与えられる。
ファイバレーザにおいては、共振器に群速度分散が存在することによって共振器内の群速度ｖｇと位相速度ｖｐに差が生じ、その差は温度や圧力によってランダムに変化するため、ＣＥＯ周波数の揺らぎが生じる。したがって特許文献２に記載の方法では、ある一本の縦モードの周波数が安定化できたとしても、その他の縦モードの周波数はＣＥＯ周波数の揺らぎによって変動するため、スペクトル全体の周波数を安定化することが不可能であることがわかる。
【０００５】
また高調波のモード同期を利用しているために縦モード周波数が突然他の周波数に変化してしまうモードホップｆｈｏｐが生じると、ｆＣＥＯにはｆｈｏｐも含まれることになる。そしてこのｆｈｏｐも温度によって変化する。
チタンサファイアレーザのように繰り返し周波数が１００ＭＨｚ程度の基本波モード同期レーザにおいては、自己参照法と呼ばれる方法によってｆＣＥＯの安定化を実現している（非特許文献３）。この方法では、非線形光学効果によりスペクトルを１オクターブ以上に広げて得られる第２Ｎ次モードともとの第Ｎ次モードの第二高調波とのビートをとることによりｆＣＥＯを検出する。第２Ｎ次モードの周波数は式（１）より
ｆ２Ｎ＝２Ｎｆｒｅｐ＋ｆＣＥＯ                （４）
で与えられる。一方第Ｎ次モードｆＮの第二高調波の周波数は
２ｆＮ＝２Ｎｆｒｅｐ＋２ｆＣＥＯ        （５）
と表される。したがって式（４）と（５）のビート周波数（ｆＣＥＯ＝２ｆＮ−ｆ２Ｎ）よりｆＣＥＯを検出することができる。この変化を電圧信号に変換してレーザ共振器内の反射鏡の回転角にフィードバックすることにより絶対周波数を安定化することができる。しかしこの方法は非線形光学結晶による第二高調波発生を必要とするなど構成が複雑になるという課題がある。さらにこのレーザの出力は周波数間隔が１００ＭＨｚと狭いため、縦モードを１本抽出して高安定な光基準として用いることができないという課題がある。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、特に、ＣＥＯ周波数ｆＣＥＯを安定化するために、ある縦モード一本の絶対周波数ｆと繰り返し周波数ｆｒｅｐとをそれぞれ独立に安定化する二重の周波数安定化フィードバック機構を設け、それらを同時に動作させることで、全ての縦モードの絶対周波数を安定化するモード同期レーザ光源を提供することを目的とする。
すなわち、例えば、式（１）において、予め定められたある次数の縦モード一本の絶対周波数ｆおよび繰り返し周波数ｆｒｅｐを同時に安定化することにより、結果的にＣＥＯ周波数の揺らぎを抑制することが可能となり、全ての縦モードの周波数が安定化される。これに対して、従来の特許文献２等の技術ではｆを安定化してもｆｒｅｐを安定化していないので、ｆＣＥＯあるいはモードホップｆｈｏｐの変化に伴いｆｒｅｐが変化し、ｆ以外の周波数では絶対周波数が変化してしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主な特徴のひとつは、光パルスを発生させるレーザにおいてそのレーザ発振の縦モードスペクトルの周波数間隔と該縦モードスペクトルのうちその一本の縦モードの発振周波数とをそれぞれ独立に安定化することによって全ての発振縦モードを同時に絶対周波数安定化された二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源である。
また、本発明は、二重周波数安定化モード同期レーザ光源において、縦モードスペクトルの周波数間隔を安定化する方法として、出力光パルスの繰り返し周波数と外部基準シンセサイザからの周波数との差を誤差信号として用いレーザ共振器にフィードバックすると同時に、光パルスから一本の縦モード周波数を狭帯域光フィルタにより抽出し、該周波数が分子の共鳴周波数からずれた場合に発生する誤差信号をレーザ共振器にフィードバックすることができる。
また、本発明は、二重周波数安定化モード同期レーザ光源において、分子の共鳴線からの誤差信号を共振器の温度変化にフィードバックし、温度を高精度に制御することができる。
本発明の第一の解決手段によると、
光パルスを発生させるレーザと、
前記レーザの発振を安定化するための回路と
を備え、
前記回路が、前記レーザに対して、そのレーザ発振の縦モードスペクトルの周波数間隔と該縦モードスペクトルのうちその一本の縦モードの発振周波数とをそれぞれ独立に安定化することによって、全ての発振縦モードを同時に絶対周波数安定化することを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源が提供される。
本発明の第二の解決手段によると、
共振器長を可変する素子及び出力が可変な励起光源により、繰り返し周波数及び発振周波数をチューニングさせることができるレーザ光源と、
前記レーザ光源からの出力光パルスの繰り返し周波数に等しいクロック信号を出力するクロック抽出回路と、
前記クロック抽出回路からのクロック信号と基準シンセサイザからの周波数との差を繰り返し周波数調整用信号として出力する第１回路と、
前記レーザ光源からの出力光パルスから一本の縦モード周波数を抽出する光フィルタと、
参照信号を発振する発振器と、
前記発振器からの参照信号で駆動され、前記光フィルタで抽出された光信号の位相を変調する光位相変調器と、
安定な共鳴吸収線をもつ原子又は分子を封入し、前記光位相変調器からの光信号の中心周波数が共鳴線の周波数に一致したときに光信号を吸収する周波数基準セルと、
前記周波数基準セルから出力される光信号を電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器からの電気信号の位相敏感検波により得られる、光周波数の共鳴線からのずれ量に比例する誤差信号を絶対周波数調整用信号として出力する第２回路と、
を備え、
前記レーザ光源によるレーザ発振の縦モードスペクトルの周波数間隔と該縦モードスペクトルのうちその一本の縦モードの発振周波数とを、前記第１回路からの繰り返し周波数調整用信号及び前記第２回路からの絶対周波数調整用信号を独立に前記レーザ光源にフィードバックして安定化することによって、全ての発振縦モードを絶対周波数安定化することを特徴とする二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によって、その絶対周波数が安定化された高安定な縦モード周波数スペクトル（光コム）を一台の光源で容易に得ることができる。このように周波数が正確に制御された光コムは周波数標準に利用できるだけでなく、高純度マイクロ波発生や光周波数の高精度位相制御などにも応用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
１．第１の実施の形態
図３は、第１の実施形態の二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源の概略構成を示すブロック図である。なお、図中実線は光信号、点線は電気信号をそれぞれ示す（以下同様）。
同図において、二重周波数安定化モード同期パルスレーザ光源は、モード同期パルスレーザ光源１、光フィルタ２、周波数基準セル３、光位相変調器４１、発振器４２、光検出器４３、ロックインアンプ４４、クロック抽出回路５、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路６、レーザ光源１の共振器長を可変する圧電素子（ＰＺＴ）７、レーザ光源１の励起用光源８を備える。
モード同期パルスレーザ光源１には、例えば、エルビウムなどの希土類添加ファイバを利得媒質としたファイバレーザを用いることが有効である。レーザ光源１は共振器長を可変するＰＺＴ７ならびに出力が可変な励起光源８を有し、これらにより、繰り返し周波数や発振周波数をチューニングさせることができるレーザ光源である（詳細は後述）。
光フィルタ２は、モード同期パルスレーザ光源１の出力光から透過特性で定められる縦モード一本を抽出するために用いられる。光フィルタ２は、例えば、ファイバブラッググレーティング等の狭帯域透過特性を有する光フィルタを用いることが特に有効である。
レーザ光源１は、例えば、ＧＨｚ帯での高繰り返し動作が可能であり周波数間隔が例えば、１０〜４０ＧＨｚと広いため、狭帯域光フィルタ２により縦モード１本を抽出でき高安定な周波数標準光を容易に得ることができるという特徴を有する。
光位相変調器４１は発振器４２で駆動され、光信号の位相を変調幅Δω、変調周波数ωｍで変調する。周波数基準セル３は、光周波数において経時変動のない安定な共鳴吸収線をもつ原子・分子を適当な圧力で容器に封入したもので、例えば光通信に用いられる波長１．５μｍ帯で安定な吸収線をもつアセチレン（Ｃ２Ｈ２）あるいはシアン化水素（ＨＣＮ）分子を用いることができる。光検出器４３は、周波数基準セル３から出力される光信号を電気信号に変換する。さらに、ロックインアンプ４４は、光検出後の電気信号と発振器４２からの参照信号から、周波数基準セル３の吸収スペクトルの一次微分信号を出力し、フィードバック用信号を発生する（詳細は後述）。
【００１０】
クロック抽出回路５は、光源１の出力パルス列から繰り返し周波数に等しいクロック信号を出力する。ここでは、クロック信号は、一例として、時間的なオン・オフ波形ではなく、正弦波電気信号を指す。すなわちクロック抽出回路５によって、例えば、１０ＧＨｚの繰り返しの光パルス列から、周波数が１０ＧＨｚのマイクロ波信号を得ることができる。レーザ光源１内部では、図４に示すように、得られたクロック信号で光変調器１１を直接駆動する。ＰＬＬ回路６は、シンセサイザ６１、位相比較器６２、フィードバック回路６３を備える。シンセサイザ６１は、セシウムやルビジウムなどの原子時計にロックしてさらに高安定化させておくことができる。
図４は、モード同期パルスレーザ光源の構成の一例を示す図である。
このレーザ光源１は、ファイバレーザを用いたものであり、ＰＺＴ７、励起光源８、ペルチェ（温度制御回路）付ファイバ９、エルビウムファイバ１０、光変調器１１、クロック抽出回路１２、増幅器１３、ＷＤＭ１４〜１６を備える。レーザ光源１は、再生モード同期により光パルスを発生している。フィードバック制御には、ＰＺＴ部７、励起光源部８、ペルチェ付光ファイバ部９を用いる。
【００１１】
次に、レーザ光源１の動作を説明する。
励起光源８で発生した励起光をWPMカップラ１４を介してエルビウムファイバ１０に入射するとエルビウムイオンが励起され、連続したレーザ光が発振する。このレーザ光は、ＷＤＭカップラ１５、１６により出力される。クロック抽出回路１２は、出力光からクロック信号を出力する。この正弦波のクロック信号は、増幅器１３で増幅された後、光変調器１１に供給される。光変調器１１は、クロック抽出回路１２で抽出されたクロック信号で駆動され、その繰り返し周波数のパルスを発生させる役割を果たしている。従って、モード同期パルスレーザ光源１は、正弦波のクロック信号に同期した周波数でレーザ光が強度変調されている。
【００１２】
次に、本実施の形態による周波数安定化の原理について説明する。
まず、光フィルタ２によってその透過特性で定められる一本の縦モードを抽出し、光位相変調器４１を介して周波数基準セル３に入力する。次に、光検出器４３およびロックインアンプ４４によって該縦モードの周波数と分子の共鳴周波数との誤差信号を検出し、励起光源８の励起電流にフィードバックし、発振周波数が分子の共鳴周波数に一致する方向に負帰還することにより光源１の発振周波数を変化させる。すなわち、該縦モード一本の絶対周波数ｆを安定化させる。なお、ここで励起光源のパワー変化によりファイバレーザの増幅媒質であるエルビウムファイバ１０中でのクラマース・クローニッヒの関係より媒質の屈折率が変化し周波数が変化する原理を用いている。このように、適当な縦モードを光フィルタ２で抽出すれば、その周波数を吸収線の周波数に安定化することができる。光フィルタ２はある程度の波長可変性を有しているので、所望のモードを抽出することが可能である。
図７は、周波数基準セル３の吸収線からのレーザ発振周波数のずれ量を位相敏感検波により誤差信号として検出する方法を説明する図である。
以下に、位相敏感検波は、主に、光位相変調器４１、発振器４２、光検出器４３、ロックインアンプ４４により行われる。
図７（ａ）のように、光位相変調器４１は、周波数ωｃの光信号を変調幅Δω、変調周波数ωｍで位相変調する。この位相変調された光信号を周波数基準セル３に入射し、周波数基準セル３からの光信号を光検出器４３により光検出した電気信号ｙsig（ｔ）と、発振器４２からの周波数ωｍの参照信号ｙref（ｔ）＝ｃｏｓ（ωｍｔ）をロックインアンプ４４に入力する。周波数基準セル３の吸収スペクトルをｆ（ω）とすると、光検出後の電気信号ｙsig（ｔ）は、
【００１３】
【数１】
2006179779.tif 000003
と表される。これを周波数ωｃのまわりでテイラー展開すると、
【数２】
2006179779.tif 000004
となる。ロックインアンプ４４においてｙsig（ｔ）とｙref（ｔ）を乗算すると、
【数３】
2006179779.tif 000005
となるので、直流成分を抽出すると一次微分信号（ｄｆ／ｄω）ωｃを検出することができる。ｆ（ω）は分子吸収線の共鳴周波数ω０においてピークを有するので、一次微分信号はωｃがω０に一致するときちょうどゼロとなり、ω０の近傍では吸収線からのレーザ発振周波数のずれ量に比例する。したがってこの一次微分信号を誤差信号として用いてレーザの発振周波数をフィードバック制御することにより、レーザの発振周波数を分子吸収線の中心周波数に安定化することができる。周波数ωcをω０のまわりで掃引したときに得られる一次微分信号を図７（ｂ）に示す。
また、該縦モード一本の絶対周波数ｆの安定化と同時に、クロック抽出回路５によって共振器内の光パルスからクロック信号を抽出し、ＰＬＬ回路６に入力する。次に、ＰＬＬ回路６において該クロック信号の周波数とシンセサイザ６１の発振周波数との誤差信号を検出し、ＰＺＴ７にフィードバックし、クロック周波数が該シンセサイザの周波数に一致するようにＰＺＴ７の出力をチューニングすることにより、光源１の繰り返し周波数ｆｒｅｐを変化させる。
フィードバックに関しては、例えば、ＰＺＴによる共振器長変化あるいは励起光源８への励起電流変化によって、ｆｒｅｐおよびｆがどのくらい変化するかその割合により最適なパラメータにフィードバックすればよい。一般には、一例として、励起電流を変化させるとｆｒｅｐよりｆＣＥＯ及びｆが大きく変化するので、ＰＺＴ７によりｆｒｅｐを安定化し、励起電流によりｆＣＥＯ及びｆを安定化すればよい。
以上の結果、レーザ光源１の一本の縦モードの絶対周波数ｆが周波数基準セル３内の分子の共鳴周波数に一致し、かつ光パルスの繰り返し周波数ｆｒｅｐがＰＬＬ回路６内の外部シンセサイザ６１の発振周波数に一致した高安定な縦モードスペクトル群を得ることができる。すなわちレーザ光源１のスペクトルを構成する全ての縦モードの絶対周波数が同時に安定化される。
なお、本技術は、ファイバレーザの他にも、半導体を用いたモード同期パルスレーザに、共振器長と励起パワーあるいは温度を制御することにより同様に適用できる（以下の実施の形態においても同様）。
【００１４】
２．第２の実施の形態
図５は、第２の実施の形態の二重周波数モード同期レーザ光源の概略構成の一例を示すブロック図である。
【００１５】
図５に示すように、すなわち、第１の実施の形態とは逆に、周波数基準セル３の出力信号（縦モードと分子の吸収線の誤差信号）をＰＺＴ７に、ＰＬＬ回路６の出力信号（クロックとシンセサイザの誤差信号）を励起光源８にそれぞれフィードバックしても、同様の安定化を実現することができる。
【００１６】
３．第３の実施の形態
図６は、第３の実施の形態の二重周波数モード同期レーザ光源の概略構成の一例を示すブロック図である。
図６に示すように、周波数変化の殆どは微小な温度変化によるため誤差信号は温度変化を反映している。そこでこの誤差信号をレーザ共振器のペルチェ付ファイバ９にフィードバックする方法もある。ｆＣＥＯ及びｆは温度変化に特に敏感であることから、図６では温度変化への対処としてペルチェ付きファイバ９にフィードバックをかけている。これによってもレーザの温度制御が完全になされモードホップとｆＣＥＯ及びｆが抑制される。
またｆＣＥＯ及びｆを制御するには励起光源のパワーばかりでなく共振器内に位相を変化させる素子を挿入し、そこにフィードバックをしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の二重周波数安定化モード同期ファイバレーザ光源は、光通信波長帯における超高安定光パルス光源として、超高速光時分割多重伝送、波長分割多重伝送、光の位相を利用したコヒーレント伝送など光通信技術への幅広い用途が考えられる。また、これらのほかにも、本レーザ光源を光周波数標準や高純度マイクロ波発生に利用することが可能である。すなわち、縦モードの周波数間隔が正確に固定されかつ全ての縦モードの発振周波数が常に一定であるスペクトル列を出力することから、光のものさしとして高精度な光周波数標準技術への応用が可能である。また、高調波再生モード同期パルスファイバレーザは繰り返し周波数が数十ＧＨｚ程度でありマイクロ波からＴＨｚ波帯の周波数であることから、異なる二つの縦モードのビートを発生させることにより、高安定なマイクロ波を発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】モード同期レーザ光源の光スペクトルを模式的に示す図である。
【図２】モード同期レーザの出力パルスにおけるキャリヤ・エンベロープオフセット位相を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態の二重周波数モード同期レーザ光源の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図４】モード同期ファイバレーザ光源の構成の一例を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の二重周波数モード同期レーザ光源の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図６】第３の実施の形態の二重周波数モード同期レーザ光源の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図７】周波数基準セル３の吸収線からのレーザ発振周波数のずれ量を位相敏感検波により誤差信号として検出する方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  モード同期レーザ光源
２  光フィルタ
３  周波数基準セル
４１  光位相変調器
４２  発振器
４３  光検出器
４４  ロックインアンプ
５  クロック抽出回路
６  ＰＬＬ回路
６１  シンセサイザ
６２  位相比較器
６３  フィードバック回路
７  ＰＺＴ
８  励起光源
９  ペルチェ付ファイバ
１０  エルビウムファイバ
【図１】
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【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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