(57)【要約】【課題】  エタロンの温度係数を容易にかつ飛躍的に改善し、光周波数精度の著しい向上を図る。【解決手段】  水晶バルクＡ１と補償バルクＡ２とを張り合わせ、水晶バルクＡ１のＺカット面を含む両バルクの対向面にそれぞれ光反射膜Ａ３，Ａ４を形成することで、ファブリペロ共振器として機能するエタロン１３を形成する。上記補償ハルクＡ２には、屈折率をｎ、温度をＴ、線膨張率をαとした時に（１／ｎ）＊（∂ｎ／∂Ｔ）＋αが負になる物質としてＬｉＣＡＦを用いる。水晶バルクＡ１と補償バルクＡ２の光学長の比を概略｜（１／ｎ）＊（∂ｎ／∂Ｔ）＋α｜対３×１０-6とする。これにより、エタロン１３の温度特性が補償され、エタロン１３の温度係数を容易にかつ飛躍的に改善でき、このエタロン１３を用いて半導体レーザの放射光を計測し、その計測結果に基づいて半導体レーザの光周波数を制御することにより該光周波数を高精度に安定化することができる。【選択図】      図１
2005317915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザから放射されるレーザ光の光周波数を安定させる光周波数安定化装置において、
互いに対向する一対の面にそれぞれ光反射膜を形成してファブリペロ共振器として機能するエタロンと、
前記エタロンを透過するレーザ光を受光して電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器から出力される電気信号から誤差信号を生成する誤差信号生成器と、
前記誤差信号に基づいて前記半導体レーザの光周波数を制御する制御器とを具備し、
前記エタロンは、Ｚカット面の一面に前記光反射膜の一方を形成した水晶バルクと、ＬｉＣＡＦ結晶のＺカット面に前記光反射膜の他方を形成したＬｉＣＡＦバルクとを、前記反射膜形成面の背面同士を向かい合わせて接合したものであり、前記水晶バルクの光学長と前記ＬｉＣＡＦバルクの光学長との比が２対３から１対７の間にある光周波数安定化装置。
【請求項２】
前記水晶バルクは、一対のＸカット面にそれぞれ電極が形成され、
さらに前記水晶バルクの電極間にディザ信号を印加する発振器を備え、
前記誤差信号生成器は、前記ディザ信号に基づいて前記光検出器から出力される電気信号を同期検波して前記誤差信号を得る同期検波器であり、
前記制御器は、前記同期検波による誤差信号に基づいて前記半導体レーザの光周波数を制御して前記エタロンの光透過率の極値に安定化させる請求項１記載の光周波数安定化装置。
【請求項３】
さらに、前記水晶バルクの一対のＸカット面に形成される電極の表面中央部にそれぞれ一方端が取り付けられる一対のシャフトと、
前記一対のシャフトの他方端を、前記エタロンの底部が基台から離れるように、かつ前記レーザ光が前記エタロンの中央部付近を透過するように保持する保持器とを備える請求項１記載の光周波数安定化装置。
【請求項４】
前記ＬｉＣＡＦバルクは、前記水晶バルクより高さが低く、前記レーザ光を透過させる部分に配置される請求項１記載の光周波数安定化装置。
【請求項５】
前記水晶バルクと前記ＬｉＣＡＦバルクとの接合は、熱接合による請求項１記載の光周波数安定化装置。
【請求項６】
前記水晶バルクと前記ＬｉＣＡＦバルクとは接着剤を用いて接合され、
前記接着剤は、常光に対する前記水晶バルクの屈折率と前記ＬｉＣＡＦバルクの屈折率との間の屈折率を有する請求項１記載の光周波数安定化装置。
【請求項７】
半導体レーザから放射されるレーザ光の光周波数を安定させる光周波数安定化装置において、
互いに対向する一対の面にそれぞれ光反射膜を形成してファブリペロ共振器として機能するエタロンと、
前記エタロンを透過するレーザ光を受光して電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器から出力される電気信号から誤差信号を生成する誤差信号生成器と、
前記誤差信号に基づいて前記半導体レーザの光周波数を制御する制御器とを具備し、
前記エタロンは、Ｚカット面の一面に前記光反射膜の一方を形成した水晶バルクと、屈折率をｎ、温度をＴ、線膨張率をαとした時に（１／ｎ）＊（∂ｎ／∂Ｔ）＋αが負になる補償物質を用い、一面に前記光反射膜の他方を形成した補償バルクとを、前記反射膜形成面の背面同士を向かい合わせて接合したものであり、前記水晶バルクの光学長と前記補償バルクの光学長との比を概略｜（１／ｎ）＊（∂ｎ／∂Ｔ）＋α｜対３×１０-6とする光周波数安定化装置。
【請求項８】
前記水晶バルクは、一対のＸカット面にそれぞれ電極が形成され、
さらに前記水晶バルクの電極間にディザ信号を印加する発振器を備え、
前記誤差信号生成器は、前記ディザ信号に基づいて前記光検出器から出力される電気信号を同期検波して前記誤差信号を得る同期検波器であり、
前記制御器は、前記同期検波による誤差信号に基づいて前記半導体レーザの光周波数を制御して前記エタロンの光透過率の極値に安定化させる請求項７記載の光周波数安定化装置。
【請求項９】
さらに、前記水晶バルクの一対のＸカット面に形成される電極の表面中央部にそれぞれ一方端が取り付けられる一対のシャフトと、
前記一対のシャフトの他方端を、前記エタロンの底部が基台から離されるように、かつ前記レーザ光が前記エタロンの中央部付近を透過するように保持する保持装置とを備える請求項７記載の光周波数安定化装置。
【請求項１０】
前記補償バルクは、前記水晶バルクより高さが低く、前記レーザ光を透過させる部分に配置される請求項７記載の光周波数安定化装置。
【請求項１１】
前記水晶バルクと前記補償バルクとの接合は、熱接合による請求項７記載の光周波数安定化装置。
【請求項１２】
前記水晶バルクと前記補償バルクとは接着剤を用いて接合され、
前記接着剤は、常光に対する前記水晶バルクの屈折率と前記補償バルクの屈折率との間の屈折率を有する請求項７記載の光周波数安定化装置。
【請求項１３】
半導体レーザから放射されるレーザ光の光周波数を安定させる光周波数安定化方法において、
光学長の比が２対３から１対７の間にある水晶バルクとＬｉＣＡＦバルクを用いて、前記水晶バルクのＺカット面の一方面及び前記ＬｉＣＡＦバルクのＺカット面の一方面にそれぞれ光反射膜を形成し、両バルクを前記反射膜形成面の背面同士を向かい合わせて接合することでエタロンを形成し、
前記エタロンに前記レーザ光を透過させ、その透過光を電気信号に変換し、この電気信号から誤差信号を生成し、この誤差信号に基づいて前記半導体レーザの光周波数を制御する光周波数安定化方法。
【請求項１４】
前記水晶バルクの一対のＸカット面にそれぞれ電極を形成し、前記水晶バルクの電極間にディザ信号を印加し、前記ディザ信号に基づいて前記電気信号を同期検波して前記誤差信号を得て、この誤差信号に基づいて前記半導体レーザの光周波数を制御して前記エタロンの光透過率の極値に安定化させる請求項１３記載の光周波数安定化方法。
【請求項１５】
さらに、前記水晶バルクの一対のＸカット面に形成される電極の表面中央部で、前記エタロンの底部が基台から離れるように、かつ前記レーザ光が前記エタロンの中央部付近を透過するように保持する請求項１３記載の光周波数安定化方法。
【請求項１６】
前記ＬｉＣＡＦバルクは、前記水晶バルクより高さが低く、前記レーザ光を透過させる部分に配置される請求項１３記載の光周波数安定化方法。
【請求項１７】
前記水晶バルクと前記ＬｉＣＡＦバルクとの接合は、熱接合による請求項１３記載の光周波数安定化方法。
【請求項１８】
前記水晶バルクと前記ＬｉＣＡＦバルクとが接着剤を用いて接合されるとき、
前記接着剤の屈折率は、常光に対する前記水晶バルクの屈折率と前記ＬｉＣＡＦバルクの屈折率との間とする請求項１３記載の光周波数安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重伝送に適用可能な光周波数安定化装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の波長多重伝送に用いられる光周波数安定化装置（非特許文献１参照）は、半導体レーザ（ＬＤ）から出力される前方の信号光は光ファイバへと伝搬し、伝送路に接続される。後方光はファブリペロ共振器を形成したエタロンに、透過させた後に光電変換し、基準値との差分出力を増幅して誤差信号を求め、この誤差信号によって半導体レーザの波長制御に供するようにしている。この構成によれば、半導体レーザで発生される信号光の光周波数を水晶エタロンが持つ光透過率の特定値に安定化させることができる。
【０００３】
ところで、上記のような従来の光周波数安定化装置では、エタロンは石英ガラスや水晶などを用いることができ、水晶エタロンのほうが外気温の影響を受けにくい。しかし、水晶エタロンの温度係数は５００ＭＨｚ／度と小さいが、外気温が４０度ほど変動すると、数１００ＭＨｚの光周波数変動が生じる。光周波数精度として１ＧＨｚが要求されるシステムでは、このような温度の影響は無視することのできない重要な問題となる。
【非特許文献１】K. Tatsuno et al., “50 GHz spacing, multi-wavelength tunable locker integrated in a transmitter module with a monolithic-modulator and a DFB-laser”, in Technical Digest OFC (Optical Fiber Communication Conference and Exhibit) 2001,USA, TuB5
【非特許文献２】D. A. Ackerman et al., ”Low-cost, athermal wavelength-locker integrated in a temperature-tuned laser package”, in Technical Digest OFC (Optical Fiber Communication Conference and Exhibit) 2003,USA, PD32
【非特許文献３】K. Shimamura et al.,”Growth of LiCaAlF6 single crystals with an extended diameter and their optical characterizations”,Journal of Alloys and Compounds 343 (2002), pp.204-210
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上述べたように従来の光周波数安定化装置では、エタロンの温度係数が外気温変動の影響を受け、光周波数精度を上げることが困難であった。したがって、波長多重伝送に利用する場合には、もはや多重密度を高めることができず、伝送容量の増大は困難であった。光周波数の変動が生じると伝送状態が変化するため、光伝送の信頼性を維持する上で、光周波数を高精度に安定化することは重要な課題となっている。
【０００５】
本発明の目的は、エタロンの温度係数を容易に改善することができ、これによって光周波数精度を著しく向上させることができ、これに伴って波長多重伝送に利用する場合にも多重密度を高め、伝送容量の増大を実現し、光伝送の信頼性を維持することができ、さらにエタロンを搭載した光モジュールの熱設計を極めて簡易にすることができる光周波数安定化装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光周波数安定化装置は、半導体レーザから放射されるレーザ光の光周波数を安定させる装置であって、互いに対向する一対の面にそれぞれ光反射膜を形成してファブリペロ共振器として機能するエタロンと、前記エタロンを透過するレーザ光を受光して電気信号に変換する光検出器と、前記光検出器から出力される電気信号から誤差信号を生成する誤差信号生成器と、前記誤差信号に基づいて前記半導体レーザの光周波数を制御する制御器とを具備し、前記エタロンは、Ｚカット面の一面に前記光反射膜の一方を形成した水晶バルクと、ＬｉＣＡＦ結晶のＺカット面に前記光反射膜の他方を形成したＬｉＣＡＦバルクとを、前記反射膜形成面の背面同士を向かい合わせて接合したものであり、前記水晶バルクの光学長と前記ＬｉＣＡＦバルクの光学長との比を２対３から１対７の間とする。
【０００７】
また、本発明に係る光周波数安定化方法は、半導体レーザから放射されるレーザ光の光周波数を安定させる光周波数安定化方法において、光学長の比が２対３から１対７の間にある水晶バルクとＬｉＣＡＦバルクを用いて、前記水晶バルクのＺカット面の一方面及び前記ＬｉＣＡＦバルクのＺカット面に一方面にそれぞれ光反射膜を形成し、両バルクを前記反射膜形成面の背面同士を向かい合わせて接合することでエタロンを形成し、前記エタロンに前記レーザ光を透過させ、その透過光を電気信号に変換し、この電気信号から誤差信号を生成し、この誤差信号に基づいて前記半導体レーザの光周波数を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エタロンの温度係数を容易に改善することができ、これによって光周波数精度を著しく向上させることができ、これに伴って波長多重伝送に利用する場合にも多重密度を高め、伝送容量の増大を実現し、光伝送の信頼性を維持することができ、さらにエタロンを搭載した光モジュールの熱設計を極めて簡易にすることができる光周波数安定化装置及びその方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る光周波数安定化装置の第１の実施形態の構成を示す斜視図である。図１において、１１は半導体レーザ（ＬＤ）である。この半導体レーザ１１から前方に向けて出力される信号光は、光伝送路に接続された光ファイバ１０の入射端に導かれ、光伝送路に送出される。また、同じ光周波数で後方から出力される信号光はコリメータ１２により平行光に変換され、エタロン１３を透過して光検出器１４に入力され、電気信号に変換される。
【００１１】
上記エタロン１３は、水晶バルクＡ１と補償バルクＡ２とを張り合わせて構成される。水晶バルクＡ１にはＺカット面の１つに光反射膜Ａ３が形成され、補償バルクＡ２の上記光反射膜Ａ３の形成面と対向する面にも光反射膜Ａ４が形成される。これら２つの反射膜Ａ３，Ａ４はそれぞれ例えば誘電体多層膜で形成され、それぞれの形成面を互いに平行とすることで、ファブリペロ共振器として機能するエタロンが形成されている。
【００１２】
上記光検出器１４はエタロン１３の透過光を受光し電気信号に変換するもので、変換された電気信号Ｖconv は増幅器１５に入力され、ここで基準値Ｖref との差分が増幅されて誤差信号Ｖerr が得られる。この誤差信号Ｖerr は半導体レーザ１１の波長制御に供される。これにより、半導体レーザ１１で発生される信号光の光周波数をエタロン１３が持つ光透過率の特定値に安定化させる。基準値Ｖrefは非特許文献１に記述されているように半導体レーザ１１の出力光に比例した値とすることにより安定性を改善できる。
【００１３】
上記構成において、エタロン１３に対する温度補償の原理について説明する。
【００１４】
今、温度Ｔが零の時の水晶の屈折率をｎq0 、水晶の長さをＬq0 、線膨張率をαq とする。同様に補償部材の屈折率をｎc0 、長さをＬc0 、線膨張率をαc とする。全体の光学長をＬとすれば、Ｌは式（１）のようになる。
【００１５】
【数１】
2005317915.tif 000003
【００１６】
光学長Ｌが温度Ｔに対して無依存になるためには式（２）が成立すればよい。  
【００１７】
【数２】
2005317915.tif 000004
【００１８】
従って、水晶バルクＡ１の光学長と補償バルクＡ２の光学長の比ｎq0 Ｌq0 ：ｎc0 Ｌc0 は（１／ｎc0 ）＊（∂ｎc0 ／∂Ｔ）＋αc ：（１／ｎq0 ）＊（∂ｎq0 ／∂Ｔ）＋αq となればよい。
【００１９】
波長１．５μｍ帯では、Ｚカット水晶は、ｎq0 ＝１．５３、∂ｎq0 ／∂Ｔ＝−７×１０-6、αq ＝８×１０-6であり、（１／ｎq0 ）＊（∂ｎq0 ／∂Ｔ）＋αq の値は約３×１０-6になる。従って、水晶バルクＡ１の光学長と補償バルクＡ２の光学長の比は｜（１／ｎ）＊（∂ｎ／∂Ｔ）＋α｜：３×１０-6とすればよい。
一方、補償バルクＡ２の材料として、ＬｉＣａＡｌＦ6 （ＬｉＣＡＦ）のＺカット板が現在のところ最も補償特性に優れていることが確認することができた。この材料を用いるとすれば、ｎc0 ＝１．３８、∂ｎq0 ／∂Ｔ＝−６×１０-6、αq ＝２．５×１０-6であり、（１／ｎc0 ）＊（∂ｎc0 ／∂Ｔ）＋αc の値は−２×１０-6となる。従って、水晶の光学長とＬｉＣＡＦの光学長の比は概ね２：３にすればよい。
【００２０】
但し、ＬｉＣＡＦのＸ，Ｙ軸方向の線膨張率は２３×１０-6であり、水晶の１２×１０-6と比較して大きい。このため、ＬｉＣＡＦと水晶を貼りあわせたエタロンは温度変化によって応力が生じることになる。このような応力が生じると、光弾性効果によって屈折率が変化する。この結果、実際には水晶とＬｉＣＡＦの光学長の比が２：３からずれることとなる。
【００２１】
そこで、水晶とＬｉＣＡＦの光学長の比を２：３としたエタロンを試作し、その評価を行った。その結果、波長１．５５μｍ帯にて−１７０ＭＨｚ／℃の温度係数を得た。この実測値を、横軸がｎq0Ｌq0／（ｎq0＋ｎc0Ｌc0）（水晶とＬｉＣＡＦの光学長の比に対応）、縦軸が温度係数のグラフにプロットした様子を図７に示す。図７において、横軸が「０」の位置はエタロンが全てＬｉＣＡＦでできているときの温度係数を表しており、１．０の位置は全て水晶でできているときの温度係数を表している。図７中の破線で示される直線は、式（１）の計算から求まる温度係数の理論値である。水晶とＬｉＣＡＦの光学長の比が２：３のときの実測値は理論値からずれているが、横軸が「０」と「１．０」の位置では、当然、理論値と実測値が一致する。このことから、水晶とＬｉＣＡＦの光学長の比と温度係数との関係は、実際には実線で表すような曲線の特性を有すると推定される。
【００２２】
ところで、半導体レーザにおいて、光周波数の安定性は温度係数の絶対値に依存する。そこで、図７の実線で示す特性の絶対値を取ってみると、図８に示すようになる。ここで、安定性向上の効果として、ＬｉＣＡＦのみ用いたエタロンの場合の倍程度得られればよいものとする。この場合には、ＬｉＣＡＦのみを用いたエタロンの温度係数絶対値の半分を与える範囲に相当する。このときの温度係数絶対値ｎq0Ｌq0／（ｎq0＋ｎc0Ｌc0）の取り得る範囲は０．４から０．１２５である。この範囲は水晶とＬｉＣＡＦの光学長の比を２：３から１：７の間であることを意味しており、この範囲であれば安定性を従来の倍程度まで向上させることが可能である。
【００２３】
例として、フリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）が１００ＧＨｚのエタロンを設計する。ＦＳＲとエタロンの光学長Ｌの間には式（３）の関係がある。  
【００２４】
【数３】
2005317915.tif 000005
【００２５】
ここで、ｃは真空中での光速である。この式からＦＳＲ＝１００ＧＨｚのエタロンの光学長Ｌは１．５ｍｍとすればよいことが分かる。したがって、水晶の光学長とＬｉＣＡＦの光学長はそれぞれ０．６ｍｍと０．９ｍｍの組み合わせから０．１８８ｍｍと１．３１ｍｍの組み合わせまでの間にすればよい。
【００２６】
実際の厚さは、光学長をおのおのの屈折率で割ることで得られる。したがって、水晶の厚さとＬｉＣＡＦの厚さはそれぞれ０．３９ｍｍと０．６５ｍｍの組み合わせから０．１２ｍｍと０．９５ｍｍの組み合わせまでの間となる。このような厚さの比にすることにより、エタロン１３は温度の影響を受けなくなり、光周波数の安定性を向上させることができる。
【００２７】
水晶バルクＡ１と補償バルクＡ２との接合には一般的には接着剤を用いる。水晶の常光に対する屈折率をｎ0 、前記補償部材の屈折率をｎL 、接着剤の屈折率をｎとする。ｎ0 ＞ｎL とした場合、ｎ0 ＞ｎ＞ｎL となるように接着剤の屈折率ｎがｎ0 とｎL の間のものを用いると、界面での反射が低減するため、正しい周期を有する透過特性のエタロンが得られる。
【００２８】
特に、ｎ＝（ｎ0 ｎL ）1/2 となるような値を持ち、かつ接着層の厚さがλk ／（４ｎ）（ｋ＝１，３，５，…）となる場合は接着剤の２つの界面で生じる光反射が打ち消し合うため、極めて規則正しい周期を有する透過特性が得られる。ｎ0 ＜ｎL の場合も同様であり、ｎはｎ0 ＜ｎ＜ｎL となるようにすればよい。
【００２９】
尚、上記補償材料として大きな効果が認められたＬｉＣＡＦの温度係数については、上記非特許文献２，３に記載されているが、屈折率の温度係数∂ｎq0 ／∂Ｔや結晶軸の取り方までは記載されていない。
【００３０】
（第２の実施形態）
図２は本発明に係る光周波数安定化装置の第２の実施形態の構成を示す斜視図である。尚、図２において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
【００３１】
図２に示す装置では、エタロン１３に対し、水晶バルクＡ１の互いに対向する一対のＸカット面に電極Ａ５，Ａ６（Ａ６は図示せず）を形成し、これらの電極Ａ５，Ａ６の間に発振器１６で発生されるディザ信号Ｖdith を印加する。これにより、エタロン１３は、透過光に対してファブリペロ共振作用にディザ信号Ｖdith による変調を付加する。電極Ａ５，Ａ６は、ワイヤボンディングや半田付けに適し、化学的にも安定な金電極が良い。尚、半田付けの場合では多層電極とし、表面層に金を使用すると良い。
【００３２】
一方、エタロン１３の透過光を受けて光検出器１４から出力される電気信号Ｖconv は上記発振器１６で生成されるディザ信号Ｖdith と共に同期検波器１７に入力される。同期検波器１７は、ディザ信号Ｖdith に対する電気信号Ｖconv の誤差信号Ｖerr を生成するものである。
【００３３】
以上の処理によって生成された誤差信号Ｖerr は半導体レーザ１１の光周波数制御に供される。その結果、半導体レーザから放射されるレーザ光の光周波数はエタロン１３の光透過率の極値に安定化される。
【００３４】
この実施形態の処理動作について、図３を参照してさらに詳しく説明する。
【００３５】
図３において、Ａはエタロン１３の光透過率を表している。ディザ信号Ｖdith が水晶バルクＡ１のＸカット面の電極Ａ５，Ａ６に印加されると、水晶バルクＡ１はピエゾ効果により伸び縮みの運動を行う。従って、エタロン１３の光透過特性もディザ信号Ｖdith によって微小量だが左右に動く。その結果、エタロン１３の透過光強度も変化することとなる。
【００３６】
ところで、光透過率Ａにおいて、極小値Ａｂから極大値Ａｐまでの光周波数領域Ｗ１と極大値Ａｐから極小値Ａｂまでの光周波数領域Ｗ２とでは、光透過特性の傾きの符号が異なる。このため、エタロン１３によって変調された透過光強度の位相は、領域Ｗ１，Ｗ２で１８０度異なることになる。
【００３７】
そこで、エタロン１３の透過光を光電変換した信号Ｖconv とディザ信号Ｖdith とで同期検波を行って波形Ｂの信号を得る。この信号を誤差信号Ｖerr として半導体レーザ１１の光周波数制御に用いることにより、レーザ光を波形Ｂのゼロクロス点である第１または第２の光周波数Ｂ１，Ｂ２に安定化させることができる。
【００３８】
尚、第１の光周波数Ｂ１，Ｂ２はそれぞれエタロン１３の光透過率の極大値Ａｐ、極小値Ａｂである。したがって、フィードバック制御の極性を変えることにより、レーザ光の光周波数をエタロン１３における光透過率Ａの極大値Ａｐ、極小値Ａｂを与える光周波数Ｂ１，Ｂ２に選択的に安定させることができる。
【００３９】
以上述べたディザ信号を用いる光周波数の安定化方法は、アンプのＤＣドリフトや光検出器の暗電流変化などの影響を受けることがないため、高精度な光周波数の安定化を実現することができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
図４は本発明に係る光周波数安定化装置の第３の実施形態の構成を示す斜視図である。尚、図３において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
【００４１】
図２ではエタロン１３がどのように設置されるか示されていないが、簡単に行うにはエタロン３の下部に接着剤を塗り、基台の底面に固定すればよい。しかし、一般的に接着剤は機械的損失が大きいため、ディザ信号Ｖdith による水晶バルクＡ１の振動は大きくならない。水晶バルクＡ１の振動を大きくし、エタロン１３による光変調度を増すにはエタロン１３の中央部を支持するとよい。
【００４２】
そこで、図４に示す第３の実施形態では、エタロン１３を配置する基台１８上に一対の支柱１９，２０（図４では支柱２０は図示せず）を設け、エタロン１３の水晶バルクＡ１に対し、一対の電極層生成面の中央部分に導電性のシャフトＡ７，Ａ８（図４ではシャフトＡ８は図示せず）を接合し、これらのシャフトＡ７，Ａ８をそれぞれ支柱１９，２０に固定して、エタロン１３を宙ずりの状態にしている。
【００４３】
上記構造によれば、エタロン１３は基台１８とは非接触となっている。このような状態における最も低い機械的振動周波数の共振モードでは、エタロン１３の中央部が節となり、両端部が腹となる。従って、節にシャフトＡ７，Ａ８が接続されているため、シャフトＡ７，Ａ８による機械的損失は少なく、共振時のＱは著しく大きくなる。
【００４４】
ところで、エタロン１３の透過光の変調度を解析的に求めると、節部分、すなわち中央部の変調度が最大であり、端部では０となる。従って、最も光変調度が大きくなる中央部分に光ビームを通すようにすれば、光検出器１４から得られる信号のＳ／Ｎが飛躍的に改善され、これによって光周波数精度の著しい向上を実現することができる。
【００４５】
また、この構造ではエタロン１３の上部もしくは下部に力を加えてあおり角を調整し、エタロン１３の光周波数特性をシフトさせることが可能である。例えば、レーザ光を放射させ、ディザ信号Ｖdith を加え、同期検波器１７の出力を電圧計に接続し、光ファイバ１０の出力を光周波数計に接続して、設定すべき光周波数で同期検波出力が０になるように角度調整を行うようにする。この調整工程を付加することで、光周波数の最終調整が極めて作業性の良いものとなり、光周波数設定精度も格段に向上させることができる。
【００４６】
（第４の実施形態）
図５は本発明に係る光周波数安定化装置の第４の実施形態の構成を示す斜視図である。尚、図５において、図１、図２及び図４と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
【００４７】
図５に示す第４の実施形態の特徴とする点は、さらに水晶バルクＡ１の振動を大きくし、エタロン１３による光変調度を増加させるために、光ビームが透過する中央部のみ補償バルクＡ２を接合するようにしたことにある。図５において、補償バルクＡ２は水晶バルクＡ１より短く、光ビームが透過する中央部分にのみ接合されている。
【００４８】
水晶は機械的損失が極めて小さい材料であり、一般的には補償部材の機械的損失の方が大きい。特に、補償バルクＡ２を水晶バルクＡ１に接着剤を用いて張り合わせた場合では、接着剤の機械的損失がきわめて大きいため、水晶バルクＡ１の数倍以上損失が増大する。このような場合には、補償バルクＡ２が小さいほど機械的損失が少なくなる。このことから、エタロン１３は、水晶バルクＡ１の振動が大きくなり、光変調度も増大する。
【００４９】
水晶バルクＡ１の高さをＨ、補償バルクＡ２の高さをｈとし、補償バルクの割合ｈ／Ｈと光変調度の関係を調べた結果、図６に示す特性が得られた。この図６に示す特性から、ｈ／Ｈを４０％以下にすることにより、光変調度は２倍以上に増大させることが可能であり、小さな補償部材ほど光変調度を増大させることが分かる。
【００５０】
水晶バルクＡ１と補償バルクＡ２の線膨張は概略等しく、分子間力が働く場合は、両バルクＡ１，Ａ２を熱接合技術により接合させることができる。熱接合技術とは、２つの部材を押し付け高温状態で接合する技術であり、接着剤を介さずに接合でき、信頼性も高い。
【００５１】
このような熱接合技術を利用すれば、接着剤を用いないことから、エタロン１３の機械的損失を極めて小さくすることができ、より一層、光変調度を増大させることが可能となる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る光周波数安定化装置の第１の実施形態の構成を示す斜視図。
【図２】本発明に係る光周波数安定化装置の第２の実施形態の構成を示す斜視図。
【図３】図２に示す第２の実施形態の動作原理を説明するために示す波形図。
【図４】本発明に係る光周波数安定化装置の第３の実施形態の構成を示す斜視図。
【図５】本発明に係る光周波数安定化装置の第４の実施形態の構成を示す斜視図。
【図６】図５に示す第４の実施形態の効果を説明するために示す波形図。
【図７】本発明に係る光周波数安定化装置の水晶とＬｉＣＡＦの光学長の比と温度係数との関係を示す特性図。
【図８】図７の実線で示す実測値の特性を、温度係数の絶対値をとった特性に置き換えて示す特性図。
【符号の説明】
【００５４】
１０…光ファイバ
１１…半導体レーザ
１２…コリメータ
１３…エタロン
１４…光検出器
１５…増幅器
１６…発振器
１７…同期検波器
１８…基台
１９，２０…支柱
Ａ１…水晶バルク
Ａ２…補償バルク
Ａ３，Ａ４…光反射膜
Ａ５，Ａ６…電極
Ａ７，Ａ８…シャフト
【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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【図８】
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