周波数コム
4光波混合とは3つの周波数 f 1 , f 2 , f 3 {\displaystyle f_{1},f_{2},f_{3}} を持つ強い光が相互作用し、第4の周波数 f 4 = f 1 + f 2 − f 3 {\displaystyle f_{4}=f_{1}+f_{2}-f_{3}} の光を生じる過程をいう。3つの周波数が完全な間隔の周波数コムの一部である場合、第4の周波数は数学的に必然的に同じコムの一部となる。
二つ以上の周波数の等間隔に並んだ強い光から始めて、この過程を用いてさらなる等間隔に並んだ周波数を持つ光を生成することできる。たとえば、2つの周波数 f 1 , f 2 {\displaystyle f_{1},f_{2}} を持つ光子が多量に存在するとき、4光波混合により新たな周波数 2 f 1 − f 2 {\displaystyle 2f_{1}-f_{2}} を持つ光が生じる。この新たな周波数がやがてより強度を増し、連鎖的に同じコムを構成するさらに新たな周波数を生じさせる。
したがって、光周波数コムを生じさせる概念的に単純な方法として、2つのわずかに異なる周波数をもつレーザーを同時にフォトニック結晶ファイバー(英語版)に通すことが挙げられる。すると、上述の通り4光波混合により光周波数コムが生成される。
光周波数コムは連続レーザーを外部変調器によ無線周波帯の振幅変調および位相変調を行うことで生じさせることができる。この方法では、所与の連続レーザー周波数を中心周波数とし、変調周波数、往復速度は外部無線周波数源により決まる。この手法の利点は、モードロックレーザーに比べて往復速度をより高く (>10 GHz) することが可能な点と、コムの2つの自由度を独立に設定できる点である。スペクトル線の数はモードロックレーザーよりも低い(典型的には数十本)が、帯域幅は非線形ファイバーを使うことにより大きく広げることができる。この種の光周波数コムは通常電気光学周波数コム (electrooptic frequency comb) と呼ばれる。初期の方式ではファブリ・ペロー共振器内に位相変調器を組み込んだが、電気光学変調器の進歩により新たな配置が可能となっている。