(57)【要約】【課題】飽和吸収線の間隔を測定する精度を必要とせず、経時変化の大きなアクチュエータを用いても、その経時変化に発振周波数の固定を十分に追従させるレーザ周波数安定化装置、レーザ周波数安定化方法、及びレーザ周波数安定化プログラムを提供する。【解決手段】自動ロック部３６ａは、測定した２次微分信号Ｓ２の出力が閾値電圧Ｖ２を越えた時、飽和吸収線であると認定し、判断した当該飽和吸収線の本数、及びその飽和吸収線の組み合わせ（飽和吸収線群）に基づき、予め設定した飽和吸収線にレーザ光の発振周波数を固定する。【選択図】図１
2008141054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する位置に一対のミラーを配置してなる共振器により励起光を共振させてレーザ光を生成し、該レーザ光を吸収セルに照射して得られる光出力信号に含まれる飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させ前記レーザ光の発振周波数を固定し、安定化するレーザ周波数安定化装置であって、
前記光出力信号を検出する光検出部と、
前記光出力信号の微分信号を検出する微分信号検出部と、
前記共振器長を変化させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動させる駆動部と、
前記微分信号に基づき前記駆動部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記微分信号の出力に基づいて認定した飽和吸収線の本数、及び当該認定した飽和吸収線の組み合わせに基づき特定の飽和吸収線を選定し、該選定した特定の飽和吸収線に前記レーザ光の発振周波数を固定する
ことを特徴とするレーザ周波数安定化装置。
【請求項２】
前記制御部は、隣接する飽和吸収線について当該飽和吸収線を得た駆動部制御電圧の間隔が所定の閾値内であれば前記隣接する飽和吸収線が同一の飽和吸収線群に含まれるものとして飽和吸収線群を定めることで飽和吸収線の組み合わせを検出する
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ周波数安定化装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記飽和吸収線の組み合わせに基づき、前記アクチュエータの中心電圧近傍の組み合わせに含まれる前記飽和吸収線のいずれかを特定の飽和吸収線に選定する
ことを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ周波数安定化装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、ピエゾ素子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のレーザ周波数安定化装置。
【請求項５】
前記飽和吸収線は、ヨウ素分子に基づくものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ周波数安定化装置。
【請求項６】
前記微分信号は、前記光出力信号の２次微分信号或いは３次微分信号であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のレーザ周波数安定化装置。
【請求項７】
対向する位置に一対のミラーを配置してなる共振器により励起光を共振させてレーザ光を生成し、該レーザ光を吸収セルに照射して得られる光出力信号の微分信号に含まれる飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させ前記レーザ光の発振周波数を固定し、安定化するレーザ周波数安定化方法であって、
前記微分信号の出力に基づいて認定した飽和吸収線の本数、及び当該認定した飽和吸収線の組み合わせに基づき特定の飽和吸収線を選定する飽和吸収線選定ステップと、
該選定した特定の飽和吸収線に前記レーザ光の発振周波数を固定する発振周波数固定ステップと
を有することを特徴とするレーザ周波数安定化方法。
【請求項８】
対向する位置に一対のミラーを配置してなる共振器により励起光を共振させてレーザ光を生成し、該レーザ光を吸収セルに照射して得られる光出力信号の微分信号に含まれる飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させ前記レーザ光の発振周波数を固定することで安定化させるためのレーザ周波数安定化プログラムであって、
コンピュータに、
前記微分信号の出力に基づいて認定した飽和吸収線の本数、及び当該認定した飽和吸収線の組み合わせに基づき特定の飽和吸収線を選定する飽和吸収線選定ステップと、
該選定した特定の飽和吸収線に前記レーザ光の発振周波数を固定する発振周波数固定ステップと
を実行させるためのレーザ周波数安定化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力信号に基づき共振器長を変化させレーザ光の発振周波数を安定化させるレーザ周波数安定化装置、レーザ周波数安定化方法、及びレーザ周波数安定化プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザにより励起するＮｄ：ＹＡＧ結晶などを利得媒体として用いた連続波発振の５３２ｎｍ領域の固体レーザの波長は、長さの標準として用いられる。実際に、レーザ光の波長を用いて測長を行うためには、レーザ光が単一周波数、すなわち単一縦モードで発振する必要がある。さらに、原子あるいは分子吸収線の分光技術を用いてレーザ光の周波数を安定化させるためには、発振周波数が任意に選択可能でなければならない。
【０００３】
レーザ光の波長を用いて測長を行う場合、測長の不確かさを低減するには、レーザ光の周波数安定度を高くする必要がある。ヨウ素分子の吸収線の分光技術を用いたヨウ素安定化レーザでは、飽和吸収信号の中心に発振周波数を制御することで、高い周波数安定度のレーザ光を得ることができる（特許文献１，２，３）。
【０００４】
通常、ヨウ素分子飽和吸収線は複数本存在し、ヨウ素安定化レーザでは、複数本のヨウ素分子飽和吸収線から希望する任意の飽和吸収線を探索し、発振周波数を固定（ロック）しなければならない。
【０００５】
このような必要性から、希望する任意の飽和吸収線へ発振周波数をロックする動作を自動で行う方法として、特許文献１には、飽和吸収線の間隔から飽和吸収線の特定を行う構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２７４４９５号公報
【特許文献２】特開平１０−１６３５４９号公報
【特許文献３】特開２０００−２６１０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の方式では、飽和吸収線の間隔を計測するので、その計測を可能とする計測手段が必要である。簡易的に、アクチュエータ（ピエゾ素子等）の指令値（ピエゾ素子への印可電圧）を用いることも可能だが、その場合には、アクチュエータのリニアリティが飽和吸収線の間隔測定に対して十分な精度を持たなければならない。すなわち、特許文献１のような方式を用いれば、その装置に高い測定精度が求められ、高価なものとなると共にその実現は困難であった。また、特許文献１のような方式で経時変化が大きなアクチュエータを用いた装置であれば、その経時変化に発振周波数の固定を、十分に追従させることはできなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであって、飽和吸収線の間隔を測定する精度を必要とせず、経時変化の大きなアクチュエータを用いても、その経時変化に発振周波数の固定を十分に追従させるレーザ周波数安定化装置、レーザ周波数安定化方法、及びレーザ周波数安定化プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るレーザ周波数安定化装置は、対向する位置に一対のミラーを配置してなる共振器により励起光を共振させてレーザ光を生成し、該レーザ光を吸収セルに照射して得られる光出力信号に含まれる飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させ前記レーザ光の発振周波数を固定し、安定化するレーザ周波数安定化装置であって、前記光出力信号を検出する光検出部と、前記光出力信号の微分信号を検出する微分信号検出部と、前記共振器長を変化させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動させる駆動部と、前記微分信号に基づき前記駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記微分信号の出力に基づいて認定した飽和吸収線の本数、及び当該認定した飽和吸収線の組み合わせに基づき特定の飽和吸収線を選定し、該選定した特定の飽和吸収線に前記レーザ光の発振周波数を固定することを特徴とする。
【０００９】
このような構成により、本発明に係るレーザ周波数安定化装置は、飽和吸収線の本数を識別可能な測定精度であればよいので、容易に実現可能であると共に安価に製造可能である。また、このような構成により、経時変化の大きなアクチュエータを用いても、その経時変化に十分に追従して発振周波数を固定することが可能である。
【００１０】
また、前記制御部は、隣接する飽和吸収線について当該飽和吸収線を得た駆動部制御電圧の間隔が所定の閾値内であれば前記隣接する飽和吸収線が同一の飽和吸収線群に含まれるものとして飽和吸収線群を定めることで飽和吸収線の組み合わせを検出する構成としてもよい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記飽和吸収線の組み合わせに基づき、前記アクチュエータの中心電圧近傍の組み合わせに含まれる前記飽和吸収線のいずれかを特定の飽和吸収線に選定する構成としてもよい。このような構成とすることにより、モードホップを特定することなく、特定の飽和吸収線を選定することが可能となる。さらには、特定の飽和吸収線は、アクチュエータの中心電圧近傍にて選定されるので、温度変化に対してさらにロバストとなる。
【００１２】
また、前記アクチュエータは、ピエゾ素子としてもよい。
【００１３】
また、前記飽和吸収線は、ヨウ素分子に基づくものとしてもよい。
【００１４】
また、前記微分信号は、前記光出力信号の２次微分信号或いは３次微分信号である構成としてもよい。
【００１５】
本発明に係るレーザ周波数安定化方法は、対向する位置に一対のミラーを配置してなる共振器により励起光を共振させてレーザ光を生成し、該レーザ光を吸収セルに照射して得られる光出力信号の微分信号に含まれる飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させ前記レーザ光の発振周波数を固定し、安定化するレーザ周波数安定化方法であって、前記微分信号の出力に基づいて認定した飽和吸収線の本数、及び当該認定した飽和吸収線の組み合わせに基づき特定の飽和吸収線を選定する飽和吸収線選定ステップと、該選定した特定の飽和吸収線に前記レーザ光の発振周波数を固定する発振周波数固定ステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るレーザ周波数安定化プログラムは、対向する位置に一対のミラーを配置してなる共振器により励起光を共振させてレーザ光を生成し、該レーザ光を吸収セルに照射して得られる光出力信号の微分信号に含まれる飽和吸収線に基づき前記共振器長を変化させ前記レーザ光の発振周波数を固定することで安定化させるためのレーザ周波数安定化プログラムであって、コンピュータに、前記微分信号の出力に基づいて認定した飽和吸収線の本数、及び当該認定した飽和吸収線の組み合わせに基づき特定の飽和吸収線を選定する飽和吸収線選定ステップと、該選定した特定の飽和吸収線に前記レーザ光の発振周波数を固定する発振周波数固定ステップとを実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、飽和吸収線の間隔を測定する精度を必要とせず、経時変化の大きなアクチュエータを用いても、その経時変化に発振周波数の固定を十分に追従させるレーザ周波数安定化装置、レーザ周波数安定化方法、及びレーザ周波数安定化プログラムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態係るレーザ周波数安定化装置について説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の構成を説明する。
【００２０】
（レーザ周波数安定化装置の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の構成概略図である。図１に示すように、レーザ周波数安定化装置はレーザ発生部１、レーザ光検出部２、駆動制御部３を備える。
【００２１】
レーザ発生部１は、励起用半導体レーザ１０、複数の光学部材により構成された集光系１１、特定波長の共振波を生成する共振波生成部１２を備える。
【００２２】
レーザ発生部１において、励起用半導体レーザ１０に所定電流を与えることにより波長８０８ｎｍのレーザ光Ｌ１が放出される。この放出されたレーザ光Ｌ１は集光系１１により集光され、共振波生成部１２に導光される。
【００２３】
共振波生成部１２のレーザ光入射側(図１の共振波生成部１２の左側部）には、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶１２１ａ、ＫＴＰ結晶（非線形光学結晶）１２２ａが配置されている。
【００２４】
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶１２１ａは、ダイオードレーザ励起固体であり、レーザ光Ｌ１の照射により、Ｎｄ原子が励起され、誘導輻射から波長１０６４ｎｍの光を発光する。また、このＮｄ：ＹＶＯ４結晶１２１ａの集光系１１の側の面は、波長１０６４ｎｍの光を反射するようコーティングがなされている。
【００２５】
ＫＴＰ結晶１２２ａは、非線形光学結晶であり、誘導輻射による波長１０６４ｎｍの光の一部を２次高調波である５３２ｎｍの光とする。ここで、波長１０６４ｎｍの光が単一縦モードであれば、第二高調波の波長５３２ｎｍの光も単一縦モードである。
【００２６】
これらＮｄ：ＹＶＯ４結晶１２１ａとＫＴＰ結晶１２２ａは、それぞれ比較的に線膨張率の大きな黄銅製のＮｄ：ＹＶＯ４結晶ホルダ１２１ｂとＫＴＰ結晶ホルダ１２２ｂに取り付けられている。
【００２７】
共振波生成部１２のレーザ光出射側には、反射鏡１２３、アクチュエータ１２４が備えられている。なお、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶１２１ａ〜アクチュエータ１２４はレーザ共振器筐体１２５内に格納される。
【００２８】
反射鏡１２３は、波長１０６４ｎｍの光を反射し、波長５３２ｎｍの光を透過するようにコーティングがなされている。したがって、波長１０６４ｎｍの光に対してのみ、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶１２１ａと反射鏡１２３によって共振器が構成される。
【００２９】
アクチュエータ１２４は、ピエゾ素子であって、電圧を印加されることにより、変形し、反射鏡１２３の位置を変化させることが可能である。
【００３０】
上記の光学系の構成から、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶１２１ａ、ＫＴＰ結晶１２２ａを透過した光は、５３２ｎｍ、８０８ｎｍ、１０６４ｎｍの波長を含む光Ｌ２となる。そして、共振器により光Ｌ２が、増幅および波長選択されることにより、波長１０６４ｎｍと５３２ｎｍの単一縦モードのレーザ光Ｌ３が得られる。
【００３１】
また、たとえＮｄ：ＹＶＯ４結晶１２１ａのＫＴＰ結晶１２２ａ側およびＫＴＰ結晶１２２ａの両面に反射防止コーティングが施されていたとしても、これらは周波数フィルタとして働き、これらを透過するのは特定周波数の光のみとなる。
【００３２】
次に、レーザ光検出部２について説明する。
【００３３】
レーザ発生部１より発生したレーザ光Ｌ３は、レーザ光検出部２により分光され、レーザ光Ｌ８として、検出される。レーザ光検出部２は、高調波分離器２１、λ／２板２２ａ、λ／４板２２ｂ、二つの偏光ビームスプリッタ２３ａ、２３ｂ、ヨウ素セル２４、反射板２５、光検出装置２６を備える。
【００３４】
この高調波分離器２１は、波長１０６４ｎｍと波長５３２ｎｍのレーザ光Ｌ３を分光し、波長１０６４ｎｍのレーザ光Ｌ４、波長５３２ｎｍのレーザ光Ｌ５が得られる。
【００３５】
波長５３２ｎｍのレーザ光Ｌ５は、λ／２板２２ａで偏向の向きが調整される。その後、ｐ偏光の光Ｌ６は、偏光ビームスプリッタ２３ａ、２３ｂ、λ／４板２２ｂ、ヨウ素セル２４を通過して反射板２５により反射され、再びヨウ素セル２４、λ／４板２２ｂを通過して偏光ビームスプリッタ２３ｂに達する。
【００３６】
ｓ偏光の光Ｌ７は、偏光ビームスプリッタ２３ａにより反射され、測長などに使用される。上記光学系の構成から、ｐ偏光のレーザ光Ｌ６は、ヨウ素セル２４において特定波長が吸収され、λ／４板２２ｂを２度通過し、ｐ偏光からｓ偏光に偏光される。このｓ偏光に偏光されたレーザ光Ｌ８は、偏光ビームスプリッタ２３ｂにより反射され、光検出装置２６により光電変換され、光出力信号Ｓ１として読み取られる。この光出力信号Ｓ１は、周波数安定化制御の参照用に使用される。
【００３７】
次に、駆動制御部３について説明する。
【００３８】
駆動制御部３は、アクチュエータ制御部３１、変復調用信号発生部３２、アクチュエータ駆動部３３、２次微分用ロックインアンプ３４、３次微分用ロックインアンプ３５、コンピュータ３６を備える。なお、コンピュータ３６は、自動ロック部３６ａと、メモリ３６ｂを有する。自動ロック部３６ａは、例えばＣＰＵ等であり、メモリ３６ｂに格納された制御プログラムに従って動作することで、レーザ光の発振周波数を固定する機能を有している。
【００３９】
アクチュエータ制御部３１は、出力電圧Ｓ４を出力し、アクチュエータ駆動部３３の制御を開始する。
【００４０】
変復調用信号発生器３２は、周波数１ｆＨｚの信号をアクチュエータ駆動部３３に出力し、周波数２ｆＨｚの信号を２次微分用ロックインアンプ３４に出力し、周波数３ｆＨｚの信号を３次微分用ロックインアンプ３５に出力する。
【００４１】
アクチュエータ駆動部３３は、変復調用信号発生器３２から入力された周波数１ｆHzの信号に基づき、アクチュエータ制御部３１より出力された出力電圧Ｓ４により、アクチュエータ１２４を駆動させ、レーザ光Ｌ３を変調する。
【００４２】
２次微分用ロックインアンプ３４は、１ｆＨｚの信号に基づき変調されたレーザ光Ｌ３の励起により得られる光出力信号Ｓ１を周波数２ｆＨｚで復調し、２次微分信号Ｓ２をコンピュータ３６（自動ロック部３６ａ）に入力する。
【００４３】
３次微分用ロックインアンプ３５は、１ｆＨｚの信号に基づき変調されたレーザ光Ｌ３の励起により得られる光出力信号Ｓ１を周波数３ｆＨｚで復調し、３次微分信号Ｓ３をアクチュエータ制御部３１、及びコンピュータ３６（自動ロック部３６ａ）に入力する。
【００４４】
自動ロック部３６ａは、光出力信号Ｓ１の２次微分信号Ｓ２、３次微分信号Ｓ３に基づいてアクチュエータ制御部３１に制御信号を出力する。アクチュエータ制御部３１は、自動ロック部３６ａからの制御信号により、出力電圧Ｓ５を増加或いは減少させる動作、または、ロック動作のいずれかを行う。
【００４５】
メモリ３６ｂは、自動ロック部３６ａにより得られた２次微分信号Ｓ２及び３次微分信号Ｓ３の情報を格納する。
【００４６】
（レーザ周波数安定化装置の発振周波数を固定する制御）
次に、本発明の一実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の発振周波数を固定する制御について、図２〜図９を参照して説明する。
【００４７】
図２は、第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置により共振器長を変化させて、発振周波数を走査したときに得られる光出力信号Ｓ１の２次微分信号Ｓ２及び３次微分信号Ｓ３の波形の一例を示す図である。ここで、図２（ａ）は、２次微分信号Ｓ２の波形、図２（ｂ）は、３次微分信号Ｓ３の波形を示す図である。また、図２（ｃ）は、２次微分信号Ｓ２の領域Ａを拡大した波形図、図２（ｄ）は、３次微分信号Ｓ３の領域Ｂを拡大した波形図である。図２（ａ）に示すように、２次微分信号には、飽和吸収線が束になった飽和吸収線群が６群（符号Ｎ１〜Ｎ６）みられ、それぞれの飽和吸収線の本数及びその組み合わせは、低い発振周波数から順に１本（符号ａ１）、４本（符号ａ２〜ａ５）、４本（符号ａ６〜ａ９）、１本（符号ａ１０）、４本（符号ａ１１〜ａ１４）、１本（符号ａ１５）となっている。また、図２（ｂ）に示すように３次微分信号においても、２次微分信号と略同様の特徴を有する信号が観測される。
【００４８】
図３は、アクチュエータ１２４をフルストローク動作（可動範囲全域に動作）させた時の２次微分信号Ｓ２、及びその２次微分信号Ｓ２の拡大図を示している。
【００４９】
ここで、共振器長Ｌとレーザ波長λの関係を以下に示す。
【００５０】
【数１】
2008141054.tif 000003
共振器内では上記（式１）の関係を満たすため、共振器長Ｌを変化させると発振周波数も変化するが、第１実施形態において共振器には希望の周波数を選択するための周波数フィルタが設けられている。この周波数フィルタにより共振器に存在できるλの範囲は限られるため、共振器長を広く変化させ続けると、図３（ａ）の符号Ｃに示すようにモードホップと呼ばれる発振周波数の急激な変化が発生する。また、共振器長を広く変化させ続けると、発振周波数は、周期的に繰り返されることになる。
【００５１】
本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置は、これら飽和吸収線群（符号Ｎ１〜Ｎ６）、飽和吸収線（符号ａ１〜ａ１５）、及びモードホップＣを用いて、発振周波数を安定化させるものである。
【００５２】
以下、図３〜図９を参照して、飽和吸収線を探索して、当該飽和吸収線にレーザ光Ｌ３の発振周波数を固定する処理を説明する。図４に示すように、先ず、自動ロック部３６ａは、モードホップＣを探索し、当該モードホップＣの周波数にレーザ光Ｌ８の発振周波数が重なるように、アクチュエータ制御部３１からの出力電圧Ｓ４を制御する（ステップＳ１００）。次に、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４を制御し、２次微分信号Ｓ２に基づき、飽和吸収線を探索する（ステップＳ２００）。そして、自動ロック部３６ａは、探索した飽和吸収線の中から、所望の飽和吸収線にレーザ光Ｌ８の発振周波数を固定する（ステップＳ３００）。以下において、ステップＳ１００の処理をモードホップ探索処理、ステップＳ２００の処理を飽和吸収線探索処理、ステップＳ３００の処理をレーザ光発振周波数固定処理と呼ぶ。
【００５３】
次に、上記ステップＳ１００の処理（モードホップ探索処理）について、図５を参照して、詳細に説明する。図５に示すように、まず、自動ロック部３６ａは、アクチュエータ駆動部３３からの出力電圧Ｓ５がアクチュエータ１２４の中心電圧となるように、出力電圧Ｓ４を増減させる（ステップＳ１０１）。なお、アクチュエータ１２４の中心電圧とは、アクチュエータ１２４を全駆動範囲の中心の状態とさせる電圧である。
【００５４】
次に、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４を所定値減少させる（ステップＳ１０２）。つづいて、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４が、最小値になっているか否かを判断する（ステップＳ１０３）。ここで、自動ロック部３６ａが、出力電圧Ｓ４は最小値であると判断すると（ステップＳ１０３，Ｙ）、後述するエラー検出処理が実行される（ステップＳ４００）。一方、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４が、最小値でないと判断すると（ステップＳ１０３，Ｎ）、２次微分信号Ｓ２及び３次微分信号Ｓ３の電圧を監視し、その電圧がモードホップ閾値Ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００５５】
ここで、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２或いは３次微分信号Ｓ３の電圧がモードホップ閾値Ｖ１未満であると判断すると（ステップＳ１０４，Ｎ）、再度ステップＳ１０２からの処理を実行し、出力電圧Ｓ４を減少させる。一方、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２或いは３次微分信号Ｓ３の電圧がモードホップ閾値Ｖ１以上であると判断すると（ステップＳ１０４，Ｙ）、上記処理を終了する。
【００５６】
次に、図６を参照して、上記ステップＳ２００の処理（飽和吸収線探索処理）について詳細に説明する。まず、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４を増加させる（ステップＳ２０１）。次に、自動ロック部３６ａは、予め設定された所定条件の飽和吸収線を探索したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、自動ロック部３６ａは、所定条件の飽和吸収線を探索したと判断すると（ステップＳ２０２，Ｙ）、本フローを終了する。
【００５７】
一方、自動ロック部３６ａが、所定条件の飽和吸収線を探索していないと判断すると（ステップＳ２０２，Ｎ）、次の処理に移行する。つづいて、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４が最大値であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。ここで、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４が、最大値であると判断すると（ステップＳ２０３，Ｙ）、後述するエラー検出処理を実行する（ステップＳ４００）。
【００５８】
一方、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４が、最大値でないと判断すると（ステップＳ２０３，Ｎ）、つづいて、２次微分信号Ｓ２の電圧が閾値Ｖ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。つまり、自動ロック部３６ａは、ステップＳ２０４にて、飽和吸収線と認定するか否かの判断を行う。ここで、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２の電圧が閾値Ｖ２未満であると判断すると（ステップＳ２０４，Ｎ）、再び、ステップ２０１からの処理を実行し、出力電圧Ｓ４を増加させる。
【００５９】
一方、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２の電圧が閾値Ｖ２以上であると判断すると（ステップＳ２０４，Ｙ）、つづいて、メモリ３６ｂに後述するＶｏｌｄが格納されているか否かを判断する（ステップＳ２０５）。
【００６０】
ここで、自動ロック部３６ａが、メモリ３６ｂにＶｏｌｄが格納されていないと判断すると（ステップＳ２０５，Ｎ）、その出力電圧Ｓ４をＶｏｌｄとしてメモリ３６ｂに格納する（ステップＳ２０６）。続いて、自動ロック部３６ａは、その電圧Ｖｏｌｄに関連づけて”Ｎ（Ｎ１）＝１”との情報を格納する（ステップＳ２０７）。なお、ここで”Ｎ（Ｎ１）＝１”の表記において、”Ｎ１”は、アクチュエータ制御部３１の低出力電圧側から電圧を上げ、一番目に観測される飽和吸収線群であることを示し、”Ｎ（Ｎ１）＝１”は、その飽和吸収線群に含まれる飽和吸収線の数を示す。続いて、自動ロック部３６ａは、ステップ２０１からの処理を繰り返し実行する。
【００６１】
一方、ステップＳ２０５において、自動ロック部３６ａが、メモリ３６ｂにＶｏｌｄが格納されていると判断すると（ステップＳ２０５，Ｙ）、その出力電圧Ｓ４をＶｎｅｗとしてメモリ３６ｂに格納する（ステップＳ２０８）。つづいて、自動ロック部３６ａは、以下に示す（式２）の関係が満たされるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。
【００６２】
【数２】
2008141054.tif 000004
自動ロック部３６ａは、上記（式２）が満たされていると判断すると（ステップＳ２０９，Ｙ）、Ｎ（Ｎｋ）に１を加算する（ステップＳ２１０）。例えば、Ｎ（Ｎ２）＝３であれば、Ｎ（Ｎ２）＝４とする。換言すると、飽和吸収線群に含まれる飽和吸収線の数を１つ加える。なお、ΔＶについては、以下に示す（式３）の関係を予め定めておく。
【００６３】
【数３】
2008141054.tif 000005
ここで、図３（ｂ）に示すようにＶａは、各飽和吸収線群内の飽和吸収線の電圧差の最大値であり、Ｖｂは、各飽和吸収線群の電圧差の最小値である。例えば、Ｖａ＝０．０５Ｖ、Ｖｂ＝０．２５Ｖであれば、ΔＶ＝０．１５Ｖ等に定めておく。
【００６４】
続いて、自動ロック部３６ａは、ＶｎｅｗをＶｏｌｄに変更し（ステップＳ２１１）、再びステップＳ２０１からの処理を実行する。
【００６５】
一方、自動ロック部３６ａは、上記（式２）が満たされていないと判断すると（ステップＳ２０９，Ｎ）、ｋに１を加算し、Ｎ（Ｎｋ）を１とする（ステップＳ２１２）。例えば、Ｎ（Ｎ２）＝４であれば、Ｎ（Ｎ３）＝１とする。換言すると、認定した飽和吸収線を新しい飽和吸収線群に含まれるものとする。続いて、自動ロック部３６ａは、上述したステップＳ２１１の処理を実行する。そして、上述したように、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４を増加させ、所定条件の飽和吸収線の探索を終了したと判断すると（ステップＳ２０２，Ｙ）、本フローを終了する。なお、上記処理を換言すると、自動ロック部３６ａは、ステップＳ２０５〜Ｓ２１２において、飽和吸収線群（飽和吸収線の組み合わせ）の認定を行っている。
【００６６】
次に、図７を参照して、上記ステップＳ３００の処理（レーザ光発振周波数固定処理）について詳細に説明する。まず、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４を減少させる（ステップＳ３０１）。次に、自動ロック部３６ａは、Ｖｏｌｄ’がメモリ３６ｂに格納されており、ｋ＝ｋ２であり、且つＶｏｌｄ’−出力電圧Ｓ４＞ΔＶの条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ３０２）。ここで、自動ロック部３６ａは、ステップＳ３０２における条件を満たさないと判断した場合（ステップＳ３０２、Ｎ）、２次微分信号Ｓ２が閾値Ｖ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ここで、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２が閾値Ｖ２未満であると判断すると（ステップＳ３０３，Ｎ）、再びステップＳ３０１から処理を繰り返し実行する。
【００６７】
一方、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２が閾値Ｖ２以上であると判断すると（ステップＳ３０３，Ｙ）、Ｖｏｌｄ’がメモリ３６ｂに格納されているか否かを判断する（ステップＳ３０４）。ここで、自動ロック部３６ａは、メモリ３６ｂにＶｏｌｄ’が格納されていないと判断すると（ステップＳ３０４，Ｎ）、出力電圧Ｓ４をＶｏｌｄ’としてメモリ３６ｂに格納する（ステップＳ３０５）。つづいて、自動ロック部３６ａは、飽和吸収線探索処理（ステップＳ２００）にて得られたアクチュエータ制御部３１の最も高い出力電圧側の飽和吸収線群Ｎｋｍａｘの飽和吸収線数Ｎ（Ｎｋｍａｘ）を１として（ステップＳ３０６）、再びステップＳ３０１からの処理を繰り返し実行する。
【００６８】
一方、自動ロック部３６ａは、メモリ３６ｂにＶｏｌｄ’が格納されていると判断すると（ステップＳ３０３，Ｙ）、出力電圧Ｓ４をＶｎｅｗ’としてメモリ３６ｂに格納する（ステップＳ３０７）。
【００６９】
つづいて、自動ロック部３６ａは、以下に示す（式４）の関係が満たされるか否かを判断する（ステップＳ３０８）。
【００７０】
【数４】
2008141054.tif 000006
ここで、自動ロック部３６ａは、上記（式４）の関係を満たしていないと判断すると（ステップＳ３０８、Ｎ）、ｋから１を減算し、Ｎ（Ｎｋ）を１とし（ステップＳ３０９）、Ｖｎｅｗ’をＶｏｌｄ’に書き換える（ステップＳ３１０）。そして、自動ロック部３６ａは、ステップＳ３０１からの処理を繰り返し実行する。
【００７１】
一方、自動ロック部３６ａは、上記（式３）の関係を満たしている場合（ステップＳ３０８、Ｙ）、Ｎ（Ｎｋ）に１を加算し（ステップ３１１）、上述したステップＳ３１０の処理を実行する。
【００７２】
一方、自動ロック部３６ａは、上述したステップＳ３０２において、Ｖｏｌｄ’が格納されており、ｋ＝ｋ２であり、且つＶｏｌｄ’−出力電圧Ｓ４＞ΔＶの条件を満たすと判断した場合（ステップＳ３０２、Ｙ）、飽和吸収線探索処理（ステップＳ２００）において探索した所定数の飽和吸収線群（Ｎｍａｘ〜Ｎｋ２）を再び探索したか否かを判断する（ステップＳ３１２）。なお、符号Ｎｋ２は、希望する飽和吸収線に応じた定数である。ここで、自動ロック部３６ａは、所定数の飽和吸収線群を探索したと判断すると（ステップＳ３１２，Ｙ）、２次微分信号Ｓ２が閾値Ｖ２を所定回数超えるまで、出力電圧Ｓ４を増加、或いは減少させる（ステップＳ３１３）。すなわち、ステップＳ３１３において、レーザ光Ｌ８の発振周波数は、所望の飽和吸収線にロックされる。
【００７３】
この飽和吸収線のロックに際して、例えば、メモリ３６ｂには、図８に示すような各種パラメータが格納されている。図８に示す例であれば、ロックする飽和吸収線の名称（ａ１〜ａ１５）、ｋ２の値（２〜６）、ステップＳ３１３における出力電圧Ｓ４の増減方向（減少或いは増加）、ステップＳ３１３における２次微分信号Ｓ２の閾値Ｖ２を越える所定回数（１或いは２）が、パラメータとして格納されている。なお、図８に示すパラメータ以外でも、希望する飽和吸収線を探索し、ロックできれば、パラメータはどのように設定してもよい。例えば、飽和吸収線ａ７にロックする場合、ｋ２を４、増減方向を減少、所定回数を３としてもよい。
【００７４】
ロック動作（ステップＳ３１３）後、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２と３次微分信号Ｓ３とを観測し、２次微分信号Ｓ２が閾値電圧Ｖ２未満であるか否か、または、３次微分信号Ｓ３が零近傍からずれているか否かを判断する（ステップＳ３１４）。ここで、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２が閾値電圧Ｖ２未満、または、３次微分信号Ｓ３が零近傍からずれていると判断すると（ステップＳ３１４，Ｙ）、ロックが外れたとしてエラーメッセージ等を出力し、エラー検出処理を実行する（ステップＳ４００）。また、自動ロック部３６ａは、ステップＳ３１２において、所定数の飽和吸収線を探索していないと判断すると（ステップＳ３１２，Ｎ）、エラー検出処理を実行する（ステップＳ４００）。なお、上記処理を換言すると、自動ロック部３６ａは、ステップＳ３０１〜Ｓ３１３において、選定した飽和吸収線の特定を行っている。
【００７５】
次に、図９を参照して、上記エラー検出処理を実行するステップ４００について詳細に説明する。図９に示すように、先ず、自動ロック部３６ａは、エラー回数Ｅｒｒに１を加算する（ステップＳ４０１）。次に、自動ロック部３６ａは、加算したエラー回数Ｅｒｒが、エラー回数の閾値ＴＥｒｒ以上であるか否かを判断する（ステップＳ４０２）。ここで、自動ロック部３６ａは、エラー回数Ｅｒｒが、閾値ＴＥｒｒ未満であると判断すると（ステップＳ４０２，Ｎ）、モードホップ探索処理（ステップＳ１００）を実行する。一方、自動ロック部３６ａは、エラー回数Ｅｒｒが、閾値ＴＥｒｒ以上であると判断すると（ステップＳ４０２，Ｙ）、レーザ光Ｌ８の異常であるとして、エラー検出処理を終了し、飽和吸収線探索処理（ステップＳ２００）及びレーザ光発振周波数固定処理（ステップＳ３００）を終了する。
【００７６】
以上のように本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置によれば、  飽和吸収線の本数を識別可能な測定精度であればよいので、容易に実現可能であると共に安価に製造可能である。また、このような構成により、経時変化の大きなアクチュエータを用いても、その経時変化に十分に追従して発振周波数を固定することが可能である。
【００７７】
また、上述したように本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置は、飽和吸収線探索処理（ステップＳ２００）にて、一度、飽和吸収線を測定し、レーザ光発振周波数固定処理（ステップＳ３００）にて、再度飽和吸収線を測定して、発振周波数をロックする。つまり、レーザ周波数安定化装置は、再度測定することにより、間違いなくユーザの所望とする飽和吸収線にレーザ光の発振周波数をロックすることができ、さらには、その発振周波数の精度を向上させることができる。
【００７８】
なお、上記第１実施形態においては、各飽和吸収線群の飽和吸収線の数、及びその組み合わせから飽和吸収線の特定を行っているが、単に、全体の飽和吸収線の数（例えば、図３においては、１５本）から所望とする飽和吸収線を特定する構成であってもよい。
【００７９】
また、図３において、飽和吸収線ａ３と飽和吸収線ａ４、飽和吸収線ａ１１と飽和吸収線ａ１２、飽和吸収線ａ１３と飽和吸収線ａ１４はそれぞれ発生する周波数が略等しい為、本来２本ある飽和吸収線が１本しか検出できない場合がある。この場合に備えて、飽和吸収線群の判断基準をＮ（Ｎ１）＝１、３≦Ｎ（Ｎ２）≦４、Ｎ（Ｎ３）＝４、Ｎ（Ｎ４）＝１、２≦Ｎ（Ｎ５）≦４、かつ、Ｎ（Ｎ６）＝１としてもよい。
【００８０】
また、自動ロック部３６ａは、飽和吸収線の認定を２次微分信号から行っているが、これは３次微分信号から検出することも可能である。
【００８１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の構成を説明する。
第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置は、図１に示す第１実施形態と略同様の構成を有する。第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置においては、アクチュエータ制御部３１、及びアクチュエータ駆動部３３によるアクチュエータ１２４の駆動可能な範囲が第１実施形態と異なる。また、コンピュータ３６（自動ロック部３６ａ）の機能が第１実施形態と異なる。また、共振器に設けられた希望の周波数を選択するための周波数フィルタが第１実施形態と異なる。なお、以下の第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成及び処理には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
まず、図１０を参照して、第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の制御時に検出する２次微分信号及び光出力信号を説明する。ここで、図１０は、本発明の第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の制御時に検出する２次微分信号及び光出力信号を示す図である。図１０（ａ）は、２次微分信号及び光出力信号を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の領域Ｄを拡大した２次微分信号を示す図である。
【００８３】
図１０（ａ）に示すように、第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置は、第１実施形態（図３）と比較して、レーザ光を幅広い出力電圧Ｓ４により制御可能である。このように、幅広く出力電圧Ｓ４を走査すると、周期的に繰り返して、光出力信号Ｓ１の吸収線の観測される電圧に、飽和吸収線群（飽和吸収線）が束となって観測されることがわかる。すなわち、図１０に示す走査範囲内にて、４つの吸収線Ｍ１〜Ｍ４に属する飽和吸収線が観測されている。ここで、吸収線Ｍ１と吸収線Ｍ３は、同一の吸収線であり、吸収線Ｍ２と吸収線Ｍ４は、同一の吸収線である。
【００８４】
また、図１０（ａ）に示すように、モードホップＥが観測されている。この第２実施形態において、モードホップＥは、第１実施形態よりもその変動幅が小さい。つまり、飽和吸収線よりもその変動幅が小さいので、第１実施形態のように、モードホップ閾値Ｖ１を設けてモードホップＥを特定することはできない。そこで、第２実施形態においては、モードホップＥを検索することなく、レーザ光の発振周波数を固定する処理を行う構成となっている。なお、モードホップＥの変動幅及びその形状は、第２実施形態の共振器内に設けた第１実施形態と異なる周波数フィルタの影響を受けている。
【００８５】
次に、図１１を参照して、第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置による発振周波数を固定する制御について説明する。図１１は、第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の発振周波数探索固定処理を示すフローチャートである。図１１に示すように、先ず、自動ロック部３６ａは、飽和吸収線を探索する飽和吸収線探索処理を行う（ステップＳ５００）。その後、自動ロック部３６ａは、第１実施形態と同様のレーザ光発振周波数固定処理（ステップＳ３００）を実行する。
【００８６】
次に、図１２及び図１３を参照して、第２実施形態における飽和吸収線探索処理（ステップＳ５００）を説明する。図１２に示すように、まず、自動ロック部３６ａは、アクチュエータ駆動部３３からの出力電圧Ｓ５がアクチュエータ１２４の最大電圧となるように、出力電圧Ｓ４を増加させる（ステップＳ５０１）。なお、アクチュエータ１２４の最大電圧とは、アクチュエータ１２４を駆動範囲の最大の状態とさせる電圧である。つづいて、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４を減少させる（ステップＳ５０２）。そして、自動ロック部３６ａは、メモリ３６ｂにＶｏｌｄ’’が格納されており、Ｖｏｌｄ’’−出力電圧Ｓ４＞ΔＶ’、且つＮ（Ｍｋ）＝ｉの条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ５０３）。ここで”Ｎ（Ｍｋ）＝ｉ”の表記において、”Ｍｋ”は、アクチュエータ制御部３１の高出力電圧側から電圧を下げ、ｋ番目に観測される吸収線に属する飽和吸収線であることを示し、”Ｎ（Ｍｋ）＝ｉ”は、その吸収線に属する飽和吸収線がｉ本存在することを示す。
【００８７】
ステップＳ５０３において、自動ロック部３６ａは、ステップＳ５０３の条件を満たすと判断する場合（ステップＳ５０３、Ｙ）、出力電圧Ｓ４をＶｇとしてメモリ３６ｂに格納する（ステップＳ５０４）。続いて、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４が最小値であるか否かを判断する（ステップＳ５０５）。なお、自動ロック部３６ａは、上記ステップＳ５０３において、条件を満たさないと判断した場合（ステップＳ５０３、Ｎ）、ステップＳ５０４を省略し、ステップＳ５０５の判断を行う。
【００８８】
ここで、自動ロック部３６ａは、出力電圧Ｓ４が最小値でないと判断すると（ステップＳ５０５，Ｎ）、２次微分信号Ｓ２が閾値Ｖ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ５０６）。ここで、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２が閾値Ｖ２未満であると判断すると（ステップＳ５０６，Ｎ）、再びステップＳ５０２からの処理を繰り返し実行する。
【００８９】
一方、自動ロック部３６ａは、２次微分信号Ｓ２が閾値Ｖ２以上であると判断すると（ステップＳ５０６，Ｙ）、メモリ３６ｂに後述するＶｏｌｄ’’が格納されているか否かを判断する（ステップＳ５０７）。ここで、自動ロック部３６ａは、Ｖｏｌｄ’’がメモリ３６ｂに格納されていないと判断すると（ステップＳ５０７，Ｎ）、出力電圧Ｓ４をＶｏｌｄ’’として格納する（ステップＳ５０８）。続いて、自動ロック部３６ａは、その電圧Ｖｏｌｄ’’に関連づけて”Ｎ（Ｍ１）＝１”との情報を格納する（ステップＳ５０９）。続いて、自動ロック部３６ａは、ステップＳ５０２からの処理を繰り返して実行する。
【００９０】
一方、ステップＳ５０７にて、自動ロック部３６ａは、Ｖｏｌｄ’’がメモリ３６ｂに格納されていると判断すると（ステップＳ５０７，Ｙ）、出力電圧Ｓ４をＶｎｅｗ’’としてメモリ３６ｂに格納する（ステップＳ５１０）。つづいて、自動ロック部３６ａは、以下に示す（式５）の関係が満たされるか否かを判断する（ステップＳ５１１）。
【００９１】
【数５】
2008141054.tif 000007
自動ロック部３６ａは、上記（式５）が満たされていると判断すると（ステップＳ５１１，Ｙ）、Ｎ（Ｍｋ）に１を加算する（ステップＳ５１２）。例えば、Ｎ（Ｍ２）＝３であれば、Ｎ（Ｍ２）＝４とする。換言すると、ひとつの吸収線に含まれる飽和吸収線の数を１つ加える。なお、ΔＶ’については、以下に示す（式６）の関係を予め定めておく。
【００９２】
【数６】
2008141054.tif 000008
ここで、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、Ｖｂは、各飽和吸収線群の電圧差の最大値であり、Ｖｃは隣接する吸収線に属する飽和吸収線の電圧差の最小値である。例えば、Ｖｂ＝０．２５Ｖ、Ｖｃ＝５Ｖであれば、ΔＶ’＝１Ｖ等に定めておく。
【００９３】
一方、自動ロック部３６ａは、上記（式６）が満たされていないと判断すると（ステップＳ５１１，Ｎ）、ｋに１を加算し、Ｎ（Ｍｋ）を１とする（ステップＳ５１３）。例えば、Ｎ（Ｍ２）＝４であれば、Ｎ（Ｍ３）＝１とする。換言すると、認定した飽和吸収線を異なる吸収線に含まれるものとする。ステップＳ５１２或いはステップＳ５１３に続き、自動ロック部３６ａは、Ｖｎｅｗ’’をＶｏｌｄ’’とし（ステップＳ５１４）、ステップＳ５０２からの処理を繰り返して実行する。
【００９４】
また、自動ロック部３６ａは、ステップＳ５０５において、出力電圧Ｓ４が最小電圧であると判断すると（ステップＳ５０３，Ｙ）、メモリ３６ｂにＶｇが格納されているか否かを判断する（ステップＳ５１５）。ここで、自動ロック部３６ａは、メモリ３６ｂにＶｇが格納されていると判断すると（ステップＳ５１５，Ｙ）、出力電圧Ｓ５がアクチュエータ１２４の中心電圧近傍のＶｇになるように出力電圧Ｓ４を増加させる（ステップＳ５１６）。例えば、図１０（ａ）に示す例においては、１５本の飽和吸収線を有する吸収線に対象に設定している場合、２つの同一の吸収線Ｍ２と吸収線Ｍ４が観測されるが、アクチュエータ１２４の中心電圧近傍である吸収線Ｍ２のＶｇに合わせるように出力電圧Ｓ４を増加させる。
【００９５】
つづいて、自動ロック部３６ａは、図１３に示すステップＳ５１７〜Ｓ５２８の処理を実行する。なお、ステップＳ５１７〜Ｓ５２８の処理は、第1実施形態における飽和吸収線探索処理（ステップＳ２００）のステップＳ２０１〜Ｓ２１２の処理と同様であるため、その説明を省略する。
【００９６】
一方、自動ロック部３６ａは、メモリ３６ｂにＶｇが格納されていないと判断すると（ステップＳ５１５，Ｎ）、第１実施形態と同様のエラー検出処理を実行する（ステップＳ４００）。
【００９７】
つまり、第２実施形態における飽和吸収線探索処理において、ステップＳ５０１〜Ｓ５１６にて飽和吸収線間の出力電圧Ｓ４を閾値Ｖ’で判断することにより飽和吸収線の属する吸収線を判断する。また、ステップＳ５１７〜ステップＳ５３０にて飽和吸収線間の出力電圧Ｓ４を閾値Ｖで判断することにより飽和吸収線の含まれる飽和吸収線群を判断する。
【００９８】
以上のように、第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置によれば、装置の個体差によるモードホップの波形の違いを考慮しなくとも良い。また、共振器長の全領域内で、希望する飽和吸収線が複数存在する場合、よりアクチュエータの中心電圧に近い飽和吸収線を選択するため、温度変化に対してよりロバストになる。つまり、共振器長の可動範囲の狭い飽和吸収線を選択してしまい、ロックが外れてしまう等の恐れはない。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の構成概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の制御時に検出する２次微分信号、３次微分信号を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の制御時に検出する２次微分信号を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の発振周波数探索固定処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置のモードホップ探索処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の飽和吸収線探索処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置のレーザ光発振周波数固定処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の飽和吸収線のロックに際して用いる各種パラメータを示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るレーザ周波数安定化装置のエラー検出処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の制御時に検出する光出力信号及び２次微分信号を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るレーザ周波数安定化装置の発振周波数探索固定処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る飽和吸収線探索処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る飽和吸収線探索処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
１…レーザ発生部、１０…励起用半導体レーザ、１１…集光系、１２…共振波生成部、１２１ａ…Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶、１２１ｂ…Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶ホルダ、１２２ａ…ＫＴＰ結晶（非線形光学結晶）、１２２ｂ…ＫＴＰ結晶ホルダ（非線形光学結晶格納部）、１２３…反射鏡、１２４…アクチュエータ、１２５…レーザ共振器筐体、２…レーザ光検出部、２１…高調波分離器、２２ａ…λ／２板、２２ｂ…λ／４板、２３ａ、２３ｂ…偏光ビームスプリッタ、２４…ヨウ素セル、２５…反射板、２６…光検出装置、３…駆動制御部、３１…アクチュエータ制御部、３２…変復調用信号発生部、３３…アクチュエータ駆動部、３４…２次微分用ロックインアンプ、３５…３次微分用ロックインアンプ、３６…コンピュータ、３６ａ…自動ロック部、３６ｂ…メモリ。
【図１】
2008141054.tif 000009
【図２】
2008141054.tif 000010
【図３】
2008141054.tif 000011
【図４】
2008141054.tif 000012
【図５】
2008141054.tif 000013
【図６】
2008141054.tif 000014
【図７】
2008141054.tif 000015
【図８】
2008141054.tif 000016
【図９】
2008141054.tif 000017
【図１０】
2008141054.tif 000018
【図１１】
2008141054.tif 000019
【図１２】
2008141054.tif 000020
【図１３】
2008141054.tif 000021