(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の変調信号を発振する発振手段と、
互いに平行な入射側反射鏡及び出射側反射鏡から構成され、入射側反射鏡を介して入射された光を共振させる共振手段と、
電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶からなり、上記入射側反射鏡と上記出射側反射鏡間に配され、上記発振手段から供給された上記変調信号に応じて上記共振手段において共振された光の位相を変調し、上記入射された光の周波数を中心としたサイドバンドを上記変調信号の周波数の間隔で生成する光変調手段とを備え、
上記出射側反射鏡は、入射光の周波数近傍において光強度特性を平坦化するように、生成したサイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率が設定されており、上記入射側反射鏡及び出射側反射鏡から構成される共振手段内部に発生したサイドバンドに対して直接的にフィルタリングすることを特徴とする光周波数コム発生器。
【請求項２】
上記出射側反射鏡は、上記入射側反射鏡及び当該出射側反射鏡から構成される共振手段内部に発生したサイドバンドの各サイドバンドの周波数と入射光の周波数との周波数差に対する光強度の変化率に基づき、入射光の周波数近傍において光強度特性を平坦化するように、各周波数毎に透過率を設定することを特徴とする請求項１記載の光周波数コム発生器。
【請求項３】
上記入射側反射鏡及び出射側反射鏡は、上記光変調手段の入射側端面又は／及び出射側端面に形成した反射膜であることを特徴とする請求項２記載の光周波数コム発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光周波数コム発生器に関し、光通信、光ＣＴ、光周波数標準器など多波長でコヒーレンス性の高い標準光源、又は、各波長間のコヒーレンス性も利用できる光源を必要とする分野に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
光周波数を高精度に測定する場合には、測定する光を他の光と干渉させ、発生する光ビート周波数の電気信号を検出するヘテロダイン検波を行う。このヘテロダイン検波において測定可能なレーザ光の帯域は、検波系に使用される受光素子の帯域に制限され、概ね数十ＧＨｚ程度である。
【０００３】
一方、近年の光エレクトロニクスの発展に伴い、周波数多重通信のためのレーザ光制御や、広範囲に分布する吸収線の周波数測定を行うため、光の測定可能帯域を更に拡大する必要がある。
【０００４】
かかる測定可能帯域の拡大化の要請に応えるべく、従来において光周波数コム発生器（Optical Frequency Comb Generator）を用いた広帯域なヘテロダイン検波系を構築した。この光周波数コム発生器は、周波数軸上で等間隔に配置された櫛状のサイドバンドを広帯域にわたり発生させるものであり、このサイドバンドの周波数安定度は、入射光の周波数安定度とほぼ同等である。この生成したサイドバンドと被測定光をヘテロダイン検波することにより、数ＴＨｚに亘る広帯域なヘテロダイン検波系を構築することが可能となる。
【０００５】
図１３は、この従来における光周波数コム発生器３０の原理的な構造を示している。
【０００６】
この光周波数コム発生器３０は、光位相変調器３１１と、この光位相変調器３１１を介して互いに対向するように設置された反射鏡３１２,３１３を備える光共振器３１０が使用されている。
【０００７】
この光共振器３１０は、反射鏡３１２を介して僅かな透過率で入射した光Ｌｉｎを、反射鏡３１２，３１３間で共振させ、その一部の光Ｌｏｕｔが反射鏡３１３を介して出射する。光位相変調器３１１は、電界を印加することにより屈折率が変化する光位相変調のための電気光学結晶からなり、この光共振器３１０を通過する光に対して、電極３１６に印加される変調周波数ｆｍの電気信号に応じて位相変調をかける。
【０００８】
この光周波数コム発生器３０において、光が光共振器３１１内を往復する時間に同期した電気信号を電極３１６から光位相変調器３１１へ駆動入力とすることにより、光位相変調器３１１を１回だけ通過する場合に比べ、数十倍以上の深い位相変調をかけることが可能となる。これにより、高次のサイドバンドを数百本生成することができ、隣接したサイドバンドの周波数間隔ｆｍ は全て入力された電気信号の変調周波数周波数ｆｍと同等になる。
【０００９】
なお、反射鏡３１３から出射する光の強度Pｏｕｔは、群屈折率分散の影響しない範囲において、以下に示す式（１）で表すことができる。
Pｏｕｔ＝TｉｎTｏｕｔexp｛−｜Δｆ｜Los／（βｆｍ）｝Pｉｎ    （１）
この式（１）において、Tｉｎは反射鏡３１２の透過率、Tｏｕｔは反射鏡３１３の透過率であり、またPｉｎは入射光の光強度、βは光共振器３１０内を往復する間の変調指数、Losは光共振器３１０内を往復する光の損失レートであり上記（１）式においては定数で表される。仮に共振器３１０内における光の損失要因が、反射鏡３１２,３１３を介した外部への透過のみである場合、Losは、TｉｎとTｏｕｔの和となる。
【００１０】
図１４は、各帯域におけるPｏｕｔの、入射光の光強度に対する比を示している。この図１４において、縦軸は、入射光の光強度に対する出射光の光強度の比（Pｏｕｔ／Pｉｎ）を表し、また横軸は、生成した各サイドバンドの周波数と上記入射された光の周波数との差Δｆを表している。また、この図１４において、反射鏡３１２,３１３の透過率は、全ての周波数帯域において０．００５とし、変調周波数ｆｍを５ＧＨｚとして位相変調をかけている。
【００１１】
また、式（１）で示されるように、Pｏｕｔは、Δｆの絶対値に対して指数関数的に減衰するため、図１４に示すように、Δｆ＝０において、換言すると入射光の周波数において光強度が最大となるような曲線で表される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した光周波数コム発生器３０により発生させた多数の光周波数コムに基づき、被測定光の周波数を決定する場合には、例えば、周波数ν１の入射光を、光位相変調器３１１により周波数ｆｍで変調し、周波数間隔ｆｍのサイドバンドからなる光周波数コムを発生させる。そして、この光周波数コムを周波数ν２の被測定光を重ね合わせ、光周波数コムとして発生した第Ｎ番目のサイドバンドとの間のビート周波数Δνを測定することにより｜ν１−ν２｜を決定し、最後に被測定光の周波数ν２を決定する。
【００１３】
ちなみにこの発生させたサイドバンドの光強度分布をより平坦化させることにより、全ての帯域において光周波数コムの感度を一定にすることができ、被測定光の周波数を精度よく測定することが可能となり、ひいては発生させたサイドバンドを検出する後段の回路において設計上の負担を軽減させることも可能となる。
【００１４】
しかしながら、従来型の光周波数コム発生器３０では、図１４に示すように、Δｆの絶対値が大きくなるにつれて、換言すると入射光の周波数から離れるにつれて、サイドバンドの光強度が減少する。特に入射光の周波数と相当程度周波数差のある帯域では、サイドバンドの光強度は指数関数的に減少しているため、サイドバンドの光強度分布がばらつき、被測定光の周波数を高精度に測定することが困難になるという問題点があった。
【００１５】
そこで、本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、入射光の周波数と相当程度周波数差のある帯域においても高精度に被測定光の周波数を測定し得る光周波数コムを発生させる光周波数コム発生器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光周波数コム発生器は、上述した問題点を解決するため、所定の周波数の変調信号を発振する発振手段と、互いに平行な入射側反射鏡及び出射側反射鏡から構成され、入射側反射鏡を介して入射された光を共振させる共振手段と、電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶からなり、上記入射側反射鏡と上記出射側反射鏡間に配され、上記発振手段から供給された上記変調信号に応じて上記共振手段において共振された光の位相を変調し、上記入射された光の周波数を中心としたサイドバンドを上記変調信号の周波数の間隔で生成する光変調手段とを備え、上記出射側反射鏡は、入射光の周波数近傍において光強度特性を平坦化するように、生成したサイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率が設定されており、上記入射側反射鏡及び出射側反射鏡から構成される共振手段内部に発生したサイドバンドに対して直接的にフィルタリングすることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１に第１の実施の形態として、出射光の光強度を制御可能な光周波数コム発生器１０を示す。この光周波数コム発生器１０は、光位相変調器１１１と、この光位相変調器１１１を介して互いに対向するように設置された入射側反射鏡１１２及び出射側反射鏡１１３からなる光共振器１１０と、フィルタ１１４と、発振器１１７とを備える。
【００２０】
光共振器１１０は、入射側反射鏡１１２を介して僅かな透過率で入射した光Ｌｉｎを、入射側反射鏡１１２及び出射側反射鏡１１３間で共振させ、その一部の光Ｌｏｕｔを出射側反射鏡１１３を介して出射する。
【００２１】
光位相変調器１１１は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等のバルク結晶からなり、供給される電気信号に基づき通過する光を位相変調する光デバイスである。この光位相変調器１１１は、屈折率が電界に比例して変化するポッケルス効果や、屈折率が電界の自乗に比例して変化するカー効果等の物理現象を利用し、通過する光の変調を行う。
【００２２】
入射側反射鏡１１２及び出射側反射鏡１１３は、光共振器１１０に入射した光を共振させるため設けられたものであり、光位相変調器１１１を通過する光を往復反射させることにより共振させる。
【００２３】
入射側反射鏡１１２は、光位相変調器１１１の光入射側に配され、図示しない光源から周波数ν１の光Ｌｉｎが入射される。また、この入射側反射鏡１１２は、出射側反射鏡１１３を反射して光位相変調器１１１を通過した光を反射する。
【００２４】
出射側反射鏡１１３は、光位相変調器１１１の光出射側に配され、光位相変調器１１１を通過した光を反射する。特にこの光周波数コム発生器１０は、生成した光周波数コムを一定の割合で光を外部に出射する必要があるため、出射側反射鏡１１３の透過率を０に設定することはできない。このため、出射側反射鏡１１３は、透過率を例えば０．００５に設定し、光位相変調器を通過した光を一定の割合でフィルタ１１４へ出射する。
【００２５】
図２は、各帯域における出射光の光強度Pｏｕｔの入射光の光強度（＝Pｉｎ）に対する比を示している。ちなみにこの出射光の光強度Pｏｕｔは、光の分散をも含めた詳細なシミュレーションに基づき算出したものであり、生成したサイドバンドのスペクトル分布を図２に示すような包絡線で近似している。縦軸は、入射光の光強度に対する出射光の光強度の比（Pｏｕｔ／Pｉｎ）を示し、また横軸は、発生した各サイドバンドの周波数と上記入射光の周波数ν１との差Δｆを表している。
【００２６】
図２に示すように出射側反射鏡１１３から出射する光の強度Pｏｕｔは、Δｆ＝０において、換言すると入射光の周波数において最大となり、周波数差Δｆに応じて指数関数的に変化する曲線となる。
【００２７】
なお、この入射側反射鏡１１２及び出射側反射鏡１１３は、光位相変調器１１１の外部に配される場合のみならず、光位相変調器１１１の入射側端面及び出射側端面に、多層膜端面ミラーとして装着してもよい。
【００２８】
フィルタ１１４は、出射側反射鏡１１３から出射される光を一定の透過率の下、外部へ出射する。このフィルタ１１４の透過率の詳細については後述する。
【００２９】
電極１１６は、変調電界の方向が光の伝搬方向に対して直角になるように光位相変調器１１１の上面と底面に形成される。電極１１６は、発振器１１７から供給された電気信号を光位相変調器１１１へ駆動入力する。また、発振器１１７は、電極１１６に接続され、周波数ｆｍ（例えば、約１０ＧＨｚ）の電気信号を供給する。
【００３０】
上述の構成からなる光周波数コム発生器１０において、光が光共振器１１０内を往復する時間に同期した電気信号を電極１１６から光位相変調器１１１へ駆動入力とすることにより、光位相変調器１１１を１回だけ通過する場合に比べ、数十倍以上の深い位相変調をかけることが可能となる。これにより、入射光の周波数を中心として、数百本ものサイドバンドを広帯域にわたり生成することができる。また、隣接したサイドバンドの周波数間隔は、全て入力された電気信号の周波数ｆｍと同等である。この光周波数コム発生器１０により発生させた多数の光周波数コムに基づき、ビート周波数を測定することにより、被測定光の周波数を決定することができる。
【００３１】
次にフィルタ１１４の透過率について説明する。
【００３２】
フィルタ１１４の透過率は、図３に示すように、入射光の周波数ν１において最小となるように設定されている。また、このフィルタ１１４の透過率は、周波数ν１以外の帯域において、ν１における透過率よりも高く設定され、１００％付近に設定される場合もある。透過率の分布曲線は、図３に示すようにν１において極小となるが、曲線の傾きは急峻である場合のみならず、緩やかな場合であってもよい。
【００３３】
更にこの透過率の分布曲線は、図４に示すように、周波数差Δｆに応じて指数関数的に変化する光強度に着目し、指数関数的に透過率を変化させてフィルタから出射する光の光強度分布を平坦化させることも可能である。
【００３４】
例えば、反射鏡１１３から出射する光の強度Pｏｕｔは、群屈折率分散の影響しない範囲において、近似的に式（２）で表すことができる。
Pｏｕｔ＝TｉｎTｏｕｔexp｛−｜Δｆ｜Los／（βｆｍ）｝Pｉｎ    （２）
この式（２）において、Tｉｎは入射側反射鏡１１２の透過率、Tｏｕｔは出射側反射鏡１１３の透過率であり、βは光共振器３１０内を往復する間における変調指数、Losは光共振器１１０内を往復する光の損失レートであり、この式（２）において定数で表される。仮に、光共振器１１０内における光の損失要因が、入射側反射鏡１１２及び出射側反射鏡１１３を介した外部への透過のみである場合、Losは、TｉｎとTｏｕｔの和となる。
【００３５】
この式（２）に基づき、フィルタ１１４から出射する光の光強度分布が平坦になるように、透過率を設定する。すなわち、波長に応じて指数関数的に変化する出射光の光出力Pｏｕｔを平坦化させるため、フィルタ１１４の透過率も波長に応じて指数関数的に変化させる。
【００３６】
本発明を適用した光周波数コム発生器１０は、この第１の実施の形態において、フィルタ１１４の透過率特性を上述のように制御することにより、フィルタから出射する光の光強度分布を平坦化させることができる。これにより、本発明の第１の実施の形態では、入射光の周波数と相当程度周波数差のある帯域においても、より高精度に被測定光の周波数を測定しうる光周波数コムを発生させることができる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施の形態として、光共振器内の光を直接フィルター処理する光周波数コム発生器２０について図５を用いて詳細に説明する。なお、第１の実施の形態である信号検出装置１と同一の回路構成要素、部材は、第１の実施の形態の説明を引用し、説明を省略する。
【００３８】
この光周波数コム発生器２０は、光位相変調器１１１と、この光位相変調器１１１を介して互いに対向するように設置された入射側反射鏡１１２及び出射側反射鏡１１５からなる光共振器１１０と、発振器１１７とを備える。この光周波数コム発生器２０は、フィルタを設けず、出射側反射鏡１１５の透過率を制御することにより、発生するサイドバンドの平坦化を行う点で第１の実施の形態と異なる。
【００３９】
光共振器１１０は、入射側反射鏡１１２を介して僅かな透過率で入射した光Ｌｉｎを、入射側反射鏡１１２及び出射側反射鏡１１５間で共振させ、その一部の光Ｌｏｕｔを出射側反射鏡１１５を介して出射する。
【００４０】
入射側反射鏡１１２及び出射側反射鏡１１５は、光共振器１１０に入射した光を共振させるため設けられたものであり、光位相変調器１１１を通過する光を往復反射させることにより共振させる。
【００４１】
出射側反射鏡１１５は、光位相変調器１１１の光出射側に配され、光位相変調器１１１内を通過した光を反射する。またこの出射側反射鏡１１５は、光位相変調器１１１内を通過した光を一定の透過率の下、外部へ出射する。この出射側反射鏡１１５の透過率の詳細については後述する。
【００４２】
電極１１６は、変調電界の方向が光の伝搬方向に対して直角になるように光位相変調器１１１の上面と底面に形成される。電極１１６は、発振器１１７から供給された電気信号を光位相変調器１１１へ駆動入力する。また、発振器１１７は、電極１１６に接続され、周波数ｆｍ（例えば、約１０ＧＨｚ）の電気信号を供給する。
【００４３】
次に出射側反射鏡１１５の透過率について説明する。
【００４４】
出射側反射鏡１１５は、生成したサイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率を設定する。換言すれば、周波数に応じて光強度が増減するサイドバンドの物理的性質に着目し、出射側反射鏡１１５の透過率を設定する。このため、共振器１１０内部のサイドバンドの光強度Pｉｎｓｉｄｅについて考察する必要がある。
【００４５】
式（３.１）〜式（３.２）は、式（２）から推定した、上述のΔｆに対する、共振器１１０内部のサイドバンドの光強度Pｉｎｓｉｄｅの変化率を示している。
dPｉｎｓｉｄｅ/dΔｆ＝−Los/（βｆｍ）Pｉｎｓｉｄｅ      Δｆ＞０の場合
（３．１）
dPｉｎｓｉｄｅ/dΔｆ＝Los/（βｆｍ）Pｉｎｓｉｄｅ      Δｆ＜０の場合
（３．２）
すなわち、この式（３.１）〜式（３.２）は、Δｆに関する微分方程式で表すことができ、サイドバンドの光強度Pｉｎｓｉｄｅの変化率をΔｆの関数として求めることができる。
【００４６】
この式（３.１）は、Δｆ＞０の場合、すなわち入射光の周波数よりも高い帯域における光強度の変化率を表し、また式（３.２）は、Δｆ＜０の場合、すなわち入射光の周波数よりも低い帯域における光強度の変化率を表す。更にΔｆ＝０の場合、すなわち入射光の周波数の場合には、入射側反射鏡１１２を透過した光の光強度で表すことができ、例えば式（３.３）において示されるように、入射光の光強度Pｉｎと入射側反射鏡１１２の透過率Tｉｎの積で表すことができる。
Pｉｎｓｉｄｅ＝Tｉｎ×Pｉｎ                （３.３）
この式（３.１）〜（３.３）により計算したPｉｎｓｉｄｅから、式（３.４）に基づき、出射光の光強度Pｏｕｔを算出することができる。
Pｏｕｔ＝Tｏｕｔ×Pｉｎｓｉｄｅ              （３.４）
また、TｏｕｔとTｉｎを定数として、式（３.１）〜（３.４）を整理することにより、式（２）を導くことも可能である。
【００４７】
上述の式で示すことができる共振器１１０内のサイドバンドの光強度Pｉｎｓｉｄｅを各スペクトル毎に平坦化処理を施して外部に出射する。換言すれば、出射側反射鏡１１３において各周波数帯域毎に透過率Tｏｕｔを設定することにより、外部へ出射する光強度をコントロールする。
【００４８】
かかる出射側反射鏡１１３の透過率Tｏｕｔの条件は、ｄPｏｕｔ/ｄΔｆ＝０として、式（３.１）〜（３.４）に代入して計算することにより、以下に示す式（４.１）、（４.２）で表すことができる。
dTｏｕｔ/dΔｆ＝Los/（βｆｍ）Tｏｕｔ                    （４.１）
dTｏｕｔ/dΔｆ＝−Los/（βｆｍ）Tｏｕｔ                  （４.２）
この式（４.１）、（４.２）に基づき、出射側反射鏡１１３の透過率Tｏｕｔを決定することができる。
【００４９】
なお、Δｆ＝０の場合における透過率（以下、この透過率を初期値という）の設定如何により、上述の式（４.１）、（４.２）を計算する際に多数の解が得られる場合がある。また、０＜Tｏｕｔ＜１の物理的制限があるため、全てのΔｆに対して成り立たない場合もある。
【００５０】
図６は、式（４.１）、（４.２）に基づき、出射側反射鏡１１３の透過率Tｏｕｔを求めた結果を示している。Losは、共振器１１０内を往復する間の全損失であり、Los＝Tｉｎ+Tｏｕｔであると仮定し、またTｉｎ＝０．００５としている。この図６において、曲線Ｂと曲線Ｃはそれぞれ初期値が異なる。
【００５１】
図７は、出射側反射鏡１１３を用いた場合の出射光の各帯域における光強度分布を示している。この図７において、Ａ´で示した曲線は、図２に示される光強度分布を重ね合わせたものである。曲線Ｂ´は、出射側反射鏡１１５を、図３にの曲線Ｂで示される透過率Tｏｕｔに設定した場合における出射光Pｏｕｔの光強度分布を表している。また曲線Ｃ´は、出射側反射鏡１１３を、図３の曲線Ｃで示される透過率Tｏｕｔに設定した場合における出射光Pｏｕｔの光強度分布を表している。この図７に示すように、曲線Ｂ´及び曲線Ｃ´は、入射光の周波数近傍において光強度特性が平坦化されている。
【００５２】
この図７において、曲線Ｂ´では、入射光の周波数近傍を除く帯域において、また曲線Ｃ´では、全帯域において、曲線Ａ´よりも光強度が高くなっており、本発明の第１の実施の形態と比較しても光周波数コムを高効率で発生させることができる。これは光共振器内部に発生したサイドバンドに対して直接的にフィルタリングすることができるため、出射側反射鏡１１３から出射した光を更にフィルタリングする第１の実施の形態と比較して光損失を軽減させることができるからである。
【００５３】
また、初期値を制御することにより、曲線Ｂ´のように広帯域において光強度特性を平坦化させたり、曲線Ｃ´のように狭い帯域において光強度の高い光周波数コムを発生させることができる。すなわち、本発明の第２の実施の形態では、実施者が、初期値を制御することにより、帯域幅若しくは光強度のどちらかを優先させるかを任意に選択することができる。
【００５４】
更に、この初期値を制御することにより、全帯域においてサイドバンドの平坦化を図る場合のみならず、一部の帯域においてサイドバンドの強度分布の平坦化を図ることも可能である。かかる場合において、透過率Tｏｕｔは、図６に示すようにΔｆ＝０において最小とならず、例えば右上がりの曲線になる場合もある。
【００５５】
図８は、透過率Tｏｕｔと、透過率の規格化周波数微分の絶対値との関係を示している。この図８は、換言すれば、Los０＝Los-Tｏｕｔの値に対して、最適な透過率及び透過率の変化の割合の関係を示している。
【００５６】
第２の実施の形態における光周波数コム発生器を実際に設計する場合に、出射側反射鏡１１３として用いるミラーについては、設計上可能な反射特性を有するミラーの中から、部分的にこの図８の特性を示すミラーを採用する。
【００５７】
図９は、ローレンツ型反射特性を示し、かつTｏｕｔ＝０．０１であるときに曲線の傾きdTｏｕｔ/dΔｆが−１３ｄＢ／ＴＨｚである、出射側反射鏡１１３の透過率特性を示している。出射側反射鏡１１３として、この図９に示す透過率特性を示し、かつ図８の条件を満たすミラーを用いたときに、図１０に示すように、発生させた光周波数コムの平坦化を図ることが可能となる。
【００５８】
すなわち、本発明を適用した光周波数コム発生器２０は、この第２の実施の形態において、出射側反射鏡１１５の透過率特性を上述のように制御することにより、出射光の光強度の低下を防ぎつつ、発生したサイドバンドの平坦化を図ることが可能である。また、この光周波数コム発生器２０は、例えば各帯域において安定した光強度を示す通信用光源に適用することも可能である。更に、この光周波数コム発生器２０を例えば光ＣＴに適用した場合に、分解能を高めることも可能である。
【００５９】
なお、本発明は上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態に限定されるものではない。例えば、図１１に示すような導波路型光周波数コム発生器３０に対しても本発明を適用可能である。
【００６０】
この導波路型光周波数コム２１は、導波路型光変調器２００から構成される。導波路型光変調器２００は、基板２０１と、導波路２０２と、電極２０３と、入射側反射膜２０４と、出射側反射膜２０５と、発振器２０６とを備える。
【００６１】
基板２０１は、例えば引き上げ法により育成された３〜４インチ径のＬｉＮｂＯ３やＧａＡｓ等の大型結晶をウェハ状に切り出したものである。この切り出した基板２０１上に導波路２０２層をエピタキシャル成長させたり、また加熱させた基板上にＴｉ拡散させて形成させるため、通常、機械研磨や化学研磨等の処理を施す。
【００６２】
導波路２０２は、光を伝搬させるために配されたものであり、導波路２０２を構成する層の屈折率は、基板等の他層よりも高く設定されている。導波路２０２に入射した光は、導波路２０２の境界面で全反射しながら伝搬する。
【００６３】
電極２０３は、例えばＴｉやＰｔ、Ａｕ等の金属材料からなり、外部から供給された周波数ｆｍの電気信号を導波路２０２に駆動入力する。また、この電極２０３を設けることにより、導波路における光の伝搬方向と変調電界の進行方向は同一となる。また電極２０３以外の電極については接地されていることが条件となる。
【００６４】
入射側反射膜２０４及び出射側反射膜２０５は、導波路２０２に入射した光を共振させるため設けられたものであり、導波路２０２を通過する光を往復反射させることにより共振させる。発振器２０６は、電極２０３に接続され、周波数ｆｍの電気信号を供給する。
【００６５】
入射側反射膜２０４は、導波路型光変調器２００の光入射側に配され、図示しない光源から周波数ν１の光が入射される。また、この入射側反射膜２０４は、出射側反射膜２０５により反射されて、かつ導波路２０２を通過した光を反射する。
出射側反射膜２０５は、導波路型光変調器２００の光出射側に配され、導波路２０２を通過した光を反射する。またこの出射側反射膜２０５は、導波路２０２を通過した光を一定の割合で外部に出射する。
【００６６】
上述の構成からなる導波路型光周波数コム発生器２０において、光が導波路２０２内を往復する時間に同期した電気信号を電極２０３から導波路型光変調器２００へ駆動入力とすることにより、光位相変調器１１１を１回だけ通過する場合に比べ、数十倍以上の深い位相変調をかけることが可能となる。これにより、バルク型光周波数コム発生器１０と同様に、広帯域にわたるサイドバンドを有する光周波数コムを生成することができ、隣接したサイドバンドの周波数間隔は、全て入力された電気信号の周波数ｆｍと同等になる。
【００６７】
次に導波路型光周波数コム発生器３０を構成する出射側反射膜２０５の透過率は、第２の実施の形態において説明した出射側反射鏡１１５の透過率と同様であるため、出射側反射鏡の透過率の説明を引用し、説明を省略する。
【００６８】
図１２(b)は、出射側反射膜２０５を、例えば図１２(a)に示すＤ、Ｅ、Ｆのように設定した場合における、出射光の各帯域の光強度分布を示している。本発明を例えば導波路型光周波数コム発生器３０に適用した場合であっても、同様に初期値を制御することにより、出射光の光強度分布を任意に制御することができる。
【００６９】
また、本発明をこの導波路型光周波数コム発生器３０に適用した場合には、バルク結晶を用いる光周波数コム発生器１０、２０と比較して、小型化を図ることができ、寄生容量や寄生インダクタンスを抑えることが可能となる。これにより、印加電圧を低減できることから、デバイスの高速化を図ることができ、また他の超高速光デバイスとの集積化も可能となる。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明を適用した光周波数コム発生器では、出射側反射鏡は、入射光の周波数近傍において光強度特性を平坦化するように、生成したサイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率が設定されており、上記入射側反射鏡及び出射側反射鏡から構成される共振手段内部に発生したサイドバンドに対して直接的にフィルタリングする。
【００７３】
これにより、本発明は、出射光の光強度の低下を防ぎつつ、発生したサイドバンドの平坦化を図ることが可能となり、入射光の周波数と相当程度周波数差のある帯域においてもより高精度に被測定光の周波数を測定しうる光周波数コムを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光周波数コム発生器の第１の実施の形態を説明するための図である。
【図２】各帯域における出射光の光強度（＝Pｏｕｔ）の入射光の光強度（＝Pｉｎ）に対する比を説明するための図である。
【図３】フィルタの各周波数に対する透過率を説明するための図である。
【図４】フィルタから出射した光の各周波数毎の光強度分布を示した図である。
【図５】本発明を適用した光周波数コム発生器の第２の実施の形態を説明するための図である。
【図６】第２の実施の形態における出射側反射鏡の透過率の設定例を示した図である。
【図７】第２の実施の形態における出射光の各周波数毎の光強度分布を示した図である。
【図８】透過率と、透過率の規格化周波数微分の関係を示した図である。
【図９】  Tｏｕｔ＝０．０１であり、かつ図８の特性を示すミラーを出射側反射鏡として選択した場合の、周波数差Δｆに対する出射側反射鏡の透過率特性を示した図である。
【図１０】図９の特性を示すミラーを出射側反射鏡として選択した場合における出射光の光強度特性を示した図である。
【図１１】導波路型光周波数コム発生器の具体的な構成例を説明するための図である。
【図１２】出射側反射膜の透過率の設定例及び、当該出射側反射膜を選択した場合における、出射光の各帯域の光強度分布を示した図である。
【図１３】従来における光周波数コム発生器の具体的な構成例を説明するための図である。
【図１４】従来の光周波数コム発生器における、各帯域毎の出射光の光強度分布を示した図である。
【符号の説明】
１０  光周波数コム発生器、１１  光検出器、１２  周波数計数装置、２０  導波路型光周波数コム発生器、１１０  光共振器、１１１  光位相変調器、１１２  入射側反射鏡、１１３,１１５  出射側反射鏡、１１４  フィルタ、１１６電極、１１７  発振器
【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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【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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