JP2012132711A - Interpulse phase shift measurement device, offset frequency controller, interpulse phase shift measurement method, and offset frequency control method - Google Patents
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Abstract
【課題】光周波数コム光源のパルス間位相ズレを高効率に測定する。
【解決手段】光周波数コム光源(11)が発振する光パルス信号(S)を1対の光パルス信号(Sa、Sb)に分岐してから再統合する光路設定手段(12、13、14)と、合成光パルス信号(Sc、Se、Sf)に含まれる1対の光パルス信号の間のパルスシフト数Nが1以上の整数となるように光周波数コム光源の発振周期と1対の光パルス信号の光路長差との関係を設定するパルスシフト手段(14)と、1対の光パルス信号の間の位相シフト量をM通りの位相シフト量(M:3以上の整数)に設定する位相シフト手段(17、15)と、M通りの位相シフト量の下で1対の光パルス信号が示すM通りの干渉強度を合成光パルス信号に基づき検出する検出手段(16−0、16−1、16−2)と、M通りの干渉強度の関係と前記M通りの位相シフト量の関係とに基づき光パルス信号(S)のパルス間位相ズレを算出する演算手段(18)とを備える。
【選択図】 図1An object of the present invention is to measure a phase shift between pulses of an optical frequency comb light source with high efficiency.
Optical path setting means (12, 13, 14) for branching an optical pulse signal (S) oscillated by an optical frequency comb light source (11) into a pair of optical pulse signals (Sa, Sb) and then reintegrating them. And the oscillation period of the optical frequency comb light source and the pair of light so that the pulse shift number N between the pair of optical pulse signals included in the combined optical pulse signal (Sc, Se, Sf) is an integer of 1 or more. The pulse shift means (14) for setting the relationship with the optical path length difference of the pulse signal and the phase shift amount between the pair of optical pulse signals are set to M phase shift amounts (M: an integer of 3 or more). Phase shift means (17, 15) and detection means (16-0, 16-) for detecting M interference intensities indicated by a pair of optical pulse signals under M phase shift amounts based on the combined optical pulse signal 1, 16-2), the relationship between the M interference strengths and the M Rino and a calculation means for calculating (18) a pulse-to-pulse phase shift of the phase shift relationship with the based optical pulse signal (S).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光周波数コム光源が発振するパルス列に発生する、キャリア・エンベロープのパルス間位相ズレ(以下、単に「パルス間位相ズレ」と称す。)を測定するパルス間位相ズレ測定装置、オフセット周波数制御装置、パルス間位相ズレ測定方法、オフセット周波数制御方法に関する。 The present invention relates to an inter-pulse phase shift measuring apparatus for measuring a phase shift between pulses of a carrier envelope (hereinafter simply referred to as “inter-pulse phase shift”) generated in a pulse train generated by an optical frequency comb light source, and an offset frequency. The present invention relates to a control device, a pulse phase shift measuring method, and an offset frequency control method.
光周波数測定、高精度分光学、精密測長などの基準として光周波数コムが有効である。光周波数コムの使用時には、光周波数コムの各櫛(各モード)の絶対周波数が既知となっている必要があるので、光周波数コム光源が発振するパルス列(光パルス信号)に発生するパルス間位相ズレを測定し、光周波数コムのキャリア・エンベロープオフセット周波数(以下、単に「オフセット周波数」と称す。)を既知としておく必要がある(特許文献1等を参照。)。
The optical frequency comb is effective as a standard for optical frequency measurement, high-precision spectroscopy, precision length measurement, and the like. Since the absolute frequency of each comb (each mode) of the optical frequency comb needs to be known when using the optical frequency comb, the phase between pulses generated in the pulse train (optical pulse signal) oscillated by the optical frequency comb light source It is necessary to measure the deviation and to make the carrier envelope offset frequency (hereinafter simply referred to as “offset frequency”) of the optical frequency comb known (see
特許文献1の測定方法では、光周波数コム光源が発振する光パルス信号を1対の光パルス信号に分岐してから再統合し、それら1対の光パルス信号の光路長差を変化させながら両者の干渉強度を監視し、その時間変化を解析することにより、パルス間位相ズレを明らかとする。
In the measurement method of
しかしながらこの方法では、時間変化の解析にフーリエ変換などの複雑な演算を要する。また、干渉強度のサンプリング数をなるべく多くする必要がある。 However, this method requires a complicated operation such as Fourier transform to analyze the time change. Also, it is necessary to increase the number of interference intensity samplings as much as possible.
そこで本発明は、光周波数コム光源のパルス間位相ズレを高効率に測定することのできるパルス間位相ズレ測定装置、オフセット周波数制御装置、パルス間位相ズレ測定方法、オフセット周波数制御方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an inter-pulse phase shift measuring device, an offset frequency control device, an inter-pulse phase shift measuring method, and an offset frequency control method capable of measuring an inter-pulse phase shift of an optical frequency comb light source with high efficiency. With the goal.
本発明を例示するパルス間位相ズレ測定装置の一態様は、光周波数コム光源が発振する光パルス信号を1対の光パルス信号に分岐してから再統合することにより合成光パルス信号を生成する光路設定手段と、前記合成光パルス信号に含まれる1対の光パルス信号の間のパルスシフト数Nが1以上の整数となるように前記光周波数コム光源の発振周期と前記1対の光パルス信号の光路長差との関係を設定するパルスシフト手段と、前記1対の光パルス信号の間の位相シフト量をM通りの位相シフト量(M:3以上の整数)に設定する位相シフト手段と、前記M通りの位相シフト量の下で前記1対の光パルス信号が示すM通りの干渉強度を前記合成光パルス信号に基づき検出する検出手段と、前記M通りの干渉強度の関係と前記M通りの位相シフト量の関係とに基づき、前記光周波数コム光源が発振する光パルス信号のパルス間位相ズレを算出する演算手段とを備える。 One aspect of an inter-pulse phase shift measuring apparatus exemplifying the present invention generates a combined optical pulse signal by splitting an optical pulse signal oscillated by an optical frequency comb light source into a pair of optical pulse signals and then reintegrating them. The oscillation frequency of the optical frequency comb light source and the pair of optical pulses so that a pulse shift number N between the optical path setting means and the pair of optical pulse signals included in the combined optical pulse signal is an integer of 1 or more. Pulse shift means for setting the relationship with the optical path length difference of signals, and phase shift means for setting the phase shift amount between the pair of optical pulse signals to M phase shift amounts (M: an integer of 3 or more). Detecting means for detecting M interference intensities indicated by the pair of optical pulse signals under the M phase shift amounts based on the combined optical pulse signal, and the relationship between the M interference intensities and M phase shifts Based on the amount of relationship, and a computing means for the optical frequency comb source is calculated inter-pulse phase shift of the optical pulse signal oscillated.
本発明を例示するオフセット周波数制御装置の一態様は、光周波数コム光源が発振する光パルス信号のパルス間位相ズレを測定するパルス間位相ズレ測定装置の一態様と、前記パルス間位相ズレ測定装置が測定したパルス間位相ズレに応じて前記光周波数コム光源のオフセット周波数を制御する制御装置とを備える。 An aspect of the offset frequency control apparatus illustrating the present invention is an aspect of an inter-pulse phase deviation measuring apparatus that measures an inter-pulse phase deviation of an optical pulse signal oscillated by an optical frequency comb light source, and the inter-pulse phase deviation measuring apparatus. And a control device that controls the offset frequency of the optical frequency comb light source in accordance with the phase shift between the pulses measured by.
本発明を例示するパルス間位相ズレ測定方法の一態様は、光周波数コム光源が発振する光パルス信号を1対の光パルス信号に分岐してから再統合することにより合成光パルス信号を生成する光路設定手順と、前記合成光パルス信号に含まれる1対の光パルス信号の間のパルスシフト数Nが1以上の整数となるように前記光周波数コム光源の発振周期と前記1対の光パルス信号の光路長差との関係を設定するパルスシフト手順と、前記1対の光パルス信号の間の位相シフト量をM通りの位相シフト量(M:3以上の整数)に設定する位相シフト手順と、前記M通りの位相シフト量の下で前記1対の光パルス信号が示すM通りの干渉強度を前記合成光パルス信号に基づき検出する検出手順と、前記M通りの干渉強度の関係と前記M通りの位相シフト量の関係とに基づき、前記光周波数コム光源が発振する光パルス信号のパルス間位相ズレを算出する演算手順とを含む。 According to one aspect of the method for measuring the phase shift between pulses, the optical pulse signal generated by the optical frequency comb light source is branched into a pair of optical pulse signals and then reintegrated to generate a combined optical pulse signal. The oscillation period of the optical frequency comb light source and the pair of optical pulses so that a pulse shift number N between the optical path setting procedure and the pair of optical pulse signals included in the combined optical pulse signal is an integer of 1 or more. A pulse shift procedure for setting the relationship with the optical path length difference of the signal, and a phase shift procedure for setting the phase shift amount between the pair of optical pulse signals to M phase shift amounts (M: an integer of 3 or more). A detection procedure for detecting M interference intensities indicated by the pair of optical pulse signals based on the combined optical pulse signal under the M phase shift amounts, a relationship between the M interference intensities, and the M phase shifts Based on the amount of relationship, the optical frequency comb source and a calculation procedure for calculating a pulse-to-pulse phase shift of the optical pulse signal oscillated.
本発明を例示するオフセット周波数制御方法の一態様は、光周波数コム光源が発振する光パルス信号のパルス間位相ズレを、パルス間位相ズレ測定方法の一態様により測定する測定手順と、前記測定手順で測定したパルス間位相ズレに応じて前記光周波数コム光源のオフセット周波数を制御する制御手順とを含む。 One aspect of the offset frequency control method exemplifying the present invention includes a measurement procedure for measuring an inter-pulse phase shift of an optical pulse signal oscillated by an optical frequency comb light source by one aspect of the inter-pulse phase shift measurement method, and the measurement procedure. And a control procedure for controlling the offset frequency of the optical frequency comb light source in accordance with the phase shift between pulses measured in (1).
本発明によれば、光周波数コム光源のパルス間位相ズレを高効率に測定することのできるパルス間位相ズレ測定装置、オフセット周波数制御装置、パルス間位相測定方法、オフセット周波数制御方法を提供することを目的とする。 According to the present invention, there is provided an inter-pulse phase shift measuring device, an offset frequency control device, an inter-pulse phase measuring method, and an offset frequency control method capable of measuring an inter-pulse phase shift of an optical frequency comb light source with high efficiency. With the goal.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態として、オフセット周波数制御装置を説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, an offset frequency control apparatus will be described as a first embodiment of the present invention.
図1は、本実施形態のオフセット周波数制御装置100の全体構成図である。図1に示すとおり、オフセット周波数制御装置100には、ビームスプリッタ12と、固定反射鏡13、14と、偏光ビームスプリッタ15と、フォトディテクタ16−0、16−1、16−2と、1/8波長板17と、位相演算部18と、オフセット制御部19とが備えられる。このオフセット周波数制御装置100には、光周波数コム光源11のオフセット周波数を制御する機能がある。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an offset
光周波数コム光源11は、例えばフェムト秒光周波数コム光源、アト秒光周波数コム光源などの光周波数コム光源であって、パルス幅がフェムト秒又はアト秒と狭められた光パルスを一定のパルス発振周期Tで繰り返し発振する。なお、図2に示したのは、光周波数コム光源11から発振される光パルス列(光パルス信号)の模式図である。
The optical frequency
この光パルス信号のフーリエ変換である光周波数コムは、図3に示すとおり一定のモード間隔(繰り返し周波数frep)を有している。その繰り返し周波数frepは、パルス発振周期Tの逆数(1/T)であり、例えば50MHzである。 The optical frequency comb, which is the Fourier transform of this optical pulse signal, has a constant mode interval (repetition frequency f rep ) as shown in FIG. The repetition frequency f rep is the reciprocal (1 / T) of the pulse oscillation period T, for example 50 MHz.
図2において符号ΔψCEOで示すのが、光パルス信号に発生したキャリア・エンベロープのパルス間位相ズレであって、このパルス間位相ズレΔψCEOが光周波数コムのオフセット周波数fCEOを決定する。光パルス信号のオフセット位相ズレΔψCEOと、光周波数コムのオフセット周波数fCEOとの関係は、後述する変換式(2)によって表される。 In FIG. 2, reference symbol Δψ CEO indicates an inter-pulse phase shift of the carrier envelope generated in the optical pulse signal. This inter-pulse phase shift Δψ CEO determines the offset frequency f CEO of the optical frequency comb. The relationship between the offset phase shift Δψ CEO of the optical pulse signal and the offset frequency f CEO of the optical frequency comb is expressed by a conversion equation (2) described later.
図1に示すとおり、光周波数コム光源11から発振した光パルス信号Sは、ビームスプリッタ12を反射する光パルス信号Saと、ビームスプリッタ12を透過する光パルス信号Sbとに分岐する。
As shown in FIG. 1, the optical pulse signal S oscillated from the optical frequency
一方の光パルス信号Saは、1/8波長板17を通過した後に固定反射鏡13へ向かうと、固定反射鏡13にて反射した後に再び1/8波長板17を通過してビームスプリッタ12へ戻る。
When one optical pulse signal Sa passes through the 1/8
他方の光パルス信号Sbは、固定反射鏡14へ向かうと、固定反射鏡14にて反射した後にビームスプリッタ12へ戻る。
When the other optical pulse signal Sb goes to the fixed reflecting
ビームスプリッタ12へ戻った1対の光パルス信号Sa、Sbは、ビームスプリッタ12上で統合される。以下、統合された1対の光パルス信号Sa、Sbを、まとめて合成光信号と称す。この合成光信号は、ビームスプリッタ12を透過する合成光信号Scと、ビームスプリッタ12を反射する合成光信号Sdとに分岐される。
The pair of optical pulse signals Sa and Sb that have returned to the
一方の合成光信号Scは、フォトディテクタ16−2へ入射する。他方の合成光信号Sdは、偏光ビームスプリッタ15へ入射し、偏光ビームスプリッタ15を反射する合成光信号Seと、偏光ビームスプリッタ15を透過する合成光信号Sfとに分岐する。このうち一方の合成光信号Seはフォトディテクタ16−0へ入射し、他方の合成光信号Sfはフォトディテクタ16−1へ入射する。したがって、本実施形態では、1対の光パルス信号Sa、Sbからなる合成光信号は、3系統の合成光信号Sc、Se、Sfに分岐する。
One synthesized optical signal Sc is incident on the photodetector 16-2. The other combined optical signal Sd enters the polarizing
ここで、固定反射鏡14の配置先が図1に点線で示す位置であった場合を考える。この位置は、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差がゼロとなるような位置である。
Here, consider a case where the fixed reflecting
この場合、合成光信号Sc、Se、Sfの各々では、図4に示すとおり、一方の光パルス信号Saのi番目のパルスと他方の光パルス信号Sbのi番目のパルスとが互いに重なる。つまり、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nはゼロとなる。この場合、合成光信号Sc、Se、Sfの各々において1対の光パルス信号Sa、Sbは互いに干渉する。 In this case, in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf, as shown in FIG. 4, the i-th pulse of one optical pulse signal Sa and the i-th pulse of the other optical pulse signal Sb overlap each other. That is, the pulse shift number N between the pair of optical pulse signals Sa and Sb is zero. In this case, the pair of optical pulse signals Sa and Sb interfere with each other in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf.
しかし、本実施形態では、図1に実線で示すとおり、固定反射鏡14の配置先を、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差が0以外の値となるような位置に設定している。
However, in the present embodiment, as indicated by a solid line in FIG. 1, the arrangement destination of the fixed reflecting
この場合、合成光信号Sc、Se、Sfの各々では、一方の光パルス信号Saの各パルスと他方の光パルス信号Sbの各パルスとが互いに重なるとは限らない。つまり、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nはゼロになるとは限らない。この場合、合成光信号Sc、Se、Sfの各々において1対の光パルス信号Sa、Sbは互いに干渉するとは限らない。 In this case, in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf, each pulse of one optical pulse signal Sa and each pulse of the other optical pulse signal Sb do not necessarily overlap each other. That is, the pulse shift number N between the pair of optical pulse signals Sa and Sb is not always zero. In this case, the pair of optical pulse signals Sa and Sb does not always interfere with each other in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf.
但し、本実施形態では、固定反射鏡14の配置先を、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nが1以上の整数となるように設定する。この場合、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差は、Nパルス分の距離(N・C/frep)に設定される。なお、Cは、光速である。
However, in the present embodiment, the arrangement destination of the fixed reflecting
この場合、合成光信号Sc、Se、Sfの各々では、図5に示すとおり、一方の光パルス信号Sbのi番目のパルスと他方の光パルス信号Saの(i+N)番目のパルスとが互いに重なる(なお、図5に示す例は、N=1の場合である。)。この場合、合成光信号Sc、Se、Sfの各々において1対の光パルス信号Sa、Sbは互いに干渉する。 In this case, in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf, as shown in FIG. 5, the i-th pulse of one optical pulse signal Sb and the (i + N) -th pulse of the other optical pulse signal Sa overlap each other. (Note that the example shown in FIG. 5 is for N = 1.) In this case, the pair of optical pulse signals Sa and Sb interfere with each other in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf.
よって、本実施形態では、合成光信号Sc、Se、Sfの各々に、1対の光パルス信号Sa、Sbの干渉強度が反映される。 Therefore, in the present embodiment, the interference intensity of the pair of optical pulse signals Sa and Sb is reflected in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf.
しかも、パルスシフト数Nを1以上の整数に設定すれば(図5参照)、1対の光パルス信号Sa、Sbのうち互いに干渉するパルス同士の間に、パルス間位相ズレΔψCEOに比例した位相差(N・ΔψCEO)が与えられるので、合成光信号Sc、Se、Sfの各々にはパルス間位相ズレΔψCEOの値が反映される。 In addition, if the number of pulse shifts N is set to an integer equal to or greater than 1 (see FIG. 5), the inter-pulse phase shift Δψ CEO is proportional to between the interfering pulses of the pair of optical pulse signals Sa and Sb. Since the phase difference (N · Δψ CEO ) is given, the value of the inter-pulse phase deviation Δψ CEO is reflected in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf.
なお、仮に、パルスシフト数Nを0としたならば(図4参照)、1対の光パルス信号Sa、Sbのうち互いに干渉するパルス同士の間に、パルス間位相ズレΔψCEOに比例した位相差(N・ΔψCEO)が与えられることはないので、合成光信号Sc、Se、Sfの各々にはパルス間位相ズレΔψCEOの値が反映されることはない。 Incidentally, if, if a pulse shift number N is 0 (see FIG. 4), a pair of optical pulse signals Sa, during the pulse between interfere with each other among Sb, positions in proportion to the pulse between the phase shift [Delta] [phi] CEO Since no phase difference (N · Δψ CEO ) is given, the value of the inter-pulse phase deviation Δψ CEO is not reflected in each of the combined optical signals Sc, Se, and Sf.
さらに、本実施形態では、1/8波長板17及び偏光ビームスプリッタ15の配置により、合成光信号Scと合成光信号Seと合成光信号Sfとの間に以下のような差異がつけられている。すなわち、合成光信号Seに含まれる1対の光パルス信号Sa、Sbの間の位相シフト量は0に設定されるのに対し、合成光信号Sfに含まれる1対の光パルス信号Sa、Sbの間の位相シフト量はπ/2に設定され、合成光信号Scに含まれる1対の光パルス信号Sa、Sbの間の位相シフト量はπに設定される。
Furthermore, in the present embodiment, due to the arrangement of the 1/8
よって、フォトディテクタ16−0は、位相シフト量が0である光パルス信号Sa、Sbの干渉強度を、合成光信号Seとして検出することができる。 Therefore, the photodetector 16-0 can detect the interference intensity of the optical pulse signals Sa and Sb whose phase shift amount is 0 as the combined optical signal Se.
また、フォトディテクタ16−1は、位相シフト量がπ/2である光パルス信号Sa、Sbの干渉強度を、合成光信号Sfとして検出することができる。 Further, the photodetector 16-1 can detect the interference intensity of the optical pulse signals Sa and Sb having a phase shift amount of π / 2 as the combined optical signal Sf.
また、フォトディテクタ16−2は、位相シフト量がπである光パルス信号Sa、Sbの干渉強度を、合成光信号Scとして検出することができる。 Further, the photodetector 16-2 can detect the interference intensity of the optical pulse signals Sa and Sb having a phase shift amount of π as the combined optical signal Sc.
したがって、本実施形態のフォトディテクタ16−0、16−1、16−2は、位相シフト量が0、π/2、πの各々であるときの光パルス信号Sa、Sbの各干渉強度を、同時に(並行に)検出することができる。 Therefore, the photodetectors 16-0, 16-1, and 16-2 of the present embodiment simultaneously measure the interference intensities of the optical pulse signals Sa and Sb when the phase shift amounts are 0, π / 2, and π, respectively. Can be detected (in parallel).
なお、フォトディテクタ16−1は、位相演算部18によって適宜に駆動され、信号値IN0を出力する。この信号値IN0は、合成光信号Seの所定時間に亘る時間積分値である。フォトディテクタ16−0の積分時間は、パルス発振周期T=1/frepより十分に長い時間に設定される。
The photodetector 16-1 is appropriately driven by the
また、フォトディテクタ16−1は、位相演算部18によって適宜に駆動され、信号値IN1を出力する。この信号値IN1は、合成光信号Sfの所定時間に亘る時間積分値である。フォトディテクタ16−1の積分時間は、フォトディテクタ16−0のそれと等しく設定される。
The photodetector 16-1 is appropriately driven by the
また、フォトディテクタ16−2は、位相演算部18によって適宜に駆動され、信号値IN2を出力する。この信号値IN2は、合成光信号Scの所定時間に亘る時間積分値である。フォトディテクタ16−2の積分時間は、フォトディテクタ16−0のそれと等しく設定される。
The photodetector 16-2 is appropriately driven by the
なお、本実施形態では、フォトディテクタ16−0、16−1、16−2の出力する信号値IN0、IN1、IN2をそのまま後述する演算式へ適用できるよう、1対の光パルス信号Sa、Sbの振幅の組み合わせは、合成光信号Se、Sf、Sbの間で共通になっているものとする。これを共通にしておけば、合成光信号Se、Sf、Sbの間でDC成分及び振幅γを共通にすることができる。 In this embodiment, the pair of optical pulse signals Sa is applied so that the signal values I N0 , I N1 , and I N2 output from the photodetectors 16-0, 16-1, and 16-2 can be directly applied to an arithmetic expression described later. , Sb amplitude combinations are assumed to be common among the combined optical signals Se, Sf, Sb. If this is made common, the DC component and the amplitude γ can be made common among the combined optical signals Se, Sf, and Sb.
位相演算部18は、フォトディテクタ16−0、16−1、16−2を駆動し、フォトディテクタ16−0、16−1、16−2から並行して出力される信号値IN0、IN1、IN2を取り込み、以下の演算式(1)へ当てはめることにより、現時点におけるパルス間位相ズレΔψCEOを算出し、オフセット制御部19へ出力する。
The
さらに、オフセット制御部19は、位相演算部18から送出されたパルス間位相ズレΔψCEOを以下の変換式(2)に当てはめることより、パルス間位相ズレΔψCEOをオフセット周波数fCEOに換算する。これによって、現時点のオフセット周波数fCEOが既知となる。
Further, the offset
さらに、本実施形態では、以上説明した、フォトディテクタ16−0、16−1、16−2の駆動と、位相演算部18による演算と、オフセット制御部19による調整と、からなる一連の処理(ループ)が、適切な頻度で繰り返される。これによって、光周波数コム光源11のオフセット周波数fCEOはフィードバック制御され、目標値の近傍で安定化する。
Furthermore, in the present embodiment, a series of processes (loops) including the driving of the photodetectors 16-0, 16-1, and 16-2, the calculation by the
以上説明したとおり、本実施形態のオフセット周波数制御装置100では、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nが1以上の整数となるように、光周波数コム光源11のパルス発振周期Tと1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長との関係が予め設定される。
As described above, in the offset
そして、本実施形態のオフセット周波数制御装置100は、1対の光パルス信号Sa、Sbの間の位相シフト量を3通りの位相シフト量0、π/2、πに設定し、それら3通りの位相シフト量0、π/2、πの下で取得された3通りの信号値IN0、IN1、IN2の関係と、それら3通りの位相シフト量0、π/2、πの関係(ここでは演算式(1))とに基づき、現時点のパルス間位相ズレΔψCEOを算出する。
The offset
したがって、本実施形態のオフセット周波数制御装置100は、パルス間位相ズレΔψCEOを測定するために、3つの信号値IN0、IN1、IN2を所定の演算式(1)へ当てはめるという簡単な演算しか要しない。よって、本実施形態のオフセット周波数制御装置100は、パルス間位相ズレΔψCEOの測定を高効率に行い、オフセット周波数fCEOのフィードバック制御を高い応答速度で行うことができる。
Therefore, the offset
また、本実施形態のオフセット周波数制御装置100は、1対の光パルス信号Sa、Sbの間の位相シフト量を複数通りの位相シフト量に設定する際に、1対の光パルス信号Sa、Sbの間の偏光状態に差異を付与することにより、合成光信号を複数系統の合成光信号に分岐し、1対の光パルス信号Sa、Sbの位相差を複数系統の合成光信号の間でずらす。したがって、本実施形態のオフセット周波数制御装置100は、演算に必要な複数の信号値を同時に(並行に)取得することができる。このため、本実施形態のオフセット周波数制御装置100は、パルス間位相ズレΔψCEOの測定時間、ひいてはフィードバック制御の各ループの処理時間を、極めて短くすることができる。
In addition, the offset
なお、本実施形態では、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nを1以上の整数に設定したが、1対の光パルス信号Sa、Sbが互いに干渉できるのであれば、パルスシフト数Nは整数から若干ズレていても構わない(つまり、パルスシフト数Nは微小な値τに対して(整数+τ)で表される値であっても構わない。)。つまり、本実施形態では、固定反射鏡14のアライメントに要求される精度が低いという利点もある。
In this embodiment, the pulse shift number N between the pair of optical pulse signals Sa and Sb is set to an integer of 1 or more. However, if the pair of optical pulse signals Sa and Sb can interfere with each other, The pulse shift number N may be slightly deviated from the integer (that is, the pulse shift number N may be a value represented by (integer + τ) with respect to a minute value τ). That is, in this embodiment, there is an advantage that the accuracy required for the alignment of the fixed reflecting
また、本実施形態では、ビームスプリッタ12から固定反射鏡14までの距離をなるべく短くした方がオフセット周波数制御装置100をコンパクトにできる。よって、オフセット周波数制御装置100のコンパクト化が要求される場合には、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nを1にすることが望ましい。
Further, in the present embodiment, the offset
また、本実施形態では、位相シフト量の組み合わせを(0、π/2、π)の組み合わせとしたが、他の組み合わせとしてもよい。例えば、(π、3π/2、2π)の組み合わせ、(0、π/4、π/2、3π/4)の組み合わせ、(0、π/2、π、3π/2)の組み合わせとしてもよい。位相シフトのステップ数Mは、3以上であればよい。但し、上述した演算式(1)は、採用された組み合わせに応じて適切に変更されるものとする。 In the present embodiment, the combination of phase shift amounts is a combination of (0, π / 2, π), but other combinations may be used. For example, a combination of (π, 3π / 2, 2π), a combination of (0, π / 4, π / 2, 3π / 4), or a combination of (0, π / 2, π, 3π / 2) may be used. . The number M of phase shift steps may be three or more. However, it is assumed that the above-described arithmetic expression (1) is appropriately changed according to the employed combination.
[演算式(1)の説明]
以下、演算式(1)について説明する。
[Explanation of Equation (1)]
Hereinafter, the arithmetic expression (1) will be described.
演算式(1)に含まれる信号値IN0、IN1、IN2は、合成光信号Se(位相シフト量0の合成光信号)と、合成光信号Sf(位相シフト量π/2の合成光信号)と、合成光信号Sc(位相シフト量πの合成光信号)とを表しているので、以下の式(3)で表わされる。 The signal values I N0 , I N1 , and I N2 included in the arithmetic expression (1) are the combined optical signal Se (the combined optical signal with the phase shift amount 0) and the combined optical signal Sf (the combined light with the phase shift amount π / 2). Signal) and the combined optical signal Sc (the combined optical signal with the phase shift amount π), and are expressed by the following equation (3).
したがって、以下の式(4)が成り立つ。 Therefore, the following formula (4) is established.
以上の結果、位相シフト量の組み合わせが(0、π/2、π)の組み合わせであるときに演算式(1)を使用できることは、明らかである。 As a result of the above, it is clear that the arithmetic expression (1) can be used when the combination of phase shift amounts is a combination of (0, π / 2, π).
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態として、オフセット周波数制御装置を説明する。本実施形態は第1実施形態の変形例なので、第1実施形態との相違点のみ説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, an offset frequency control apparatus will be described as a second embodiment of the present invention. Since this embodiment is a modification of the first embodiment, only differences from the first embodiment will be described.
図6は、本実施形態のオフセット周波数制御装置200の全体構成図である。図6に示すとおり、本実施形態のオフセット周波数制御装置200は、第1実施形態のオフセット周波数制御装置100において、1/8波長板17及び偏光ビームスプリッタ15を省略し、3つのフォトディテクタ16−0、16−1、16−0の代わりに1つのフォトディテクタ16を備え、固定反射鏡14の代わりに移動反射鏡14aを備えたものである。なお、本実施形態の位相演算部18には、移動反射鏡14aの位置制御機能も付加されているものとする。
FIG. 6 is an overall configuration diagram of the offset
光周波数コム光源11から射出した光パルス信号Sは、ビームスプリッタ12を反射する光パルス信号Saと、ビームスプリッタ12を透過する光パルス信号Sbとに分岐する。
The optical pulse signal S emitted from the optical frequency
一方の光パルス信号Saは、固定反射鏡13へ向かうと、固定反射鏡13にて反射した後にビームスプリッタ12へ戻る。他方の光パルス信号Sbは、移動反射鏡14aへ向かうと、移動反射鏡14aにて反射した後にビームスプリッタ12へ戻る。
When one optical pulse signal Sa goes to the fixed reflecting
ビームスプリッタ12へ戻った1対の光パルス信号Sa、Sbは、ビームスプリッタ12上で統合される。以下、統合された1対の光パルス信号Sa、Sbを、まとめて合成光信号Sgと称す。この合成光信号Sgは、フォトディテクタ16へ入射する。
The pair of optical pulse signals Sa and Sb that have returned to the
フォトディテクタ16は、位相演算部18によって適宜に駆動され、信号値Iを出力する。この信号値Iは、合成光信号Sgの所定時間に亘る時間積分値である。フォトディテクタ16の積分時間は、パルス発振周期T=1/frepより十分に長い時間に設定される。
The
そして、本実施形態の位相演算部18は、1対の光パルス信号Sa、Sbの位相シフトを行うために、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nを切り替える。そのために、本実施形態の位相演算部18は、光周波数コム光源11のパルス発振周期Tを固定したまま、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差を、切り替える。
And the
ここでは、パルスシフト数Nは、1、2、3、4の間で切り替えられるものとする。その場合、本実施形態の位相演算部18は、移動反射鏡14aの配置先を、4通りの位置の間で切り替えることにより、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差を、1パルス分の距離(C/frep)と、2パルス分の距離(2・C/frep)と、3パルス分の距離(3・C/frep)と、4パルス分の距離(4・C/frep)との間で切り替える。
Here, the pulse shift number N is assumed to be switched between 1, 2, 3, and 4. In that case, the
また、本実施形態の位相演算部18は、パルスシフト数Nが1であるときにフォトディテクタ16を駆動して信号値I1を取り込み(図7(a)参照。)、パルスシフト数Nが2であるときにフォトディテクタ16を駆動して信号値I2を取り込み(図7(b)参照。)、パルスシフト数Nが3であるときにフォトディテクタ16を駆動して信号値I3を取り込み(不図示)、パルスシフト数Nが4であるときにフォトディテクタ16を駆動して信号値I4を取り込む(不図示)。
Further, the
さらに、本実施形態の位相演算部18は、それらの信号値I1、I2、I3、I4を以下の演算式(6)へ当てはめることにより、現時点のパルス間位相ズレΔψCEOを算出し、オフセット制御部19へ出力する。なお、オフセット制御部19の動作は、第1実施形態のそれと同じである。
Further, the
また、本実施形態においても、以上説明した、パルスシフト数Nの切り替え及びフォトディテクタ16の複数回駆動と、位相演算部18による演算と、オフセット制御部19による調整と、からなる一連の処理(ループ)は、適切な頻度で繰り返される。
Also in the present embodiment, a series of processes (loops) including the switching of the pulse shift number N and the multiple driving of the
したがって、本実施形態のオフセット周波数制御装置200は、1対の光パルス信号Sa、Sbの間の位相シフトを、合成光信号の分岐ではなく、パルスシフト数Nの切り替え(具体的には、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差の切り替え)によって行う点で、第1実施形態のオフセット周波数制御装置100とは異なる。
Therefore, the offset
パルスシフト数Nの切り替えは一定の時間を要するので、本実施形態のフィードバック制御の各ループは、第1実施形態のそれよりも時間を要する。しかし、パルスシフト数Nの切り替えさえ高速化できれば、本実施形態においても、第1実施形態の効果と近い効果が得られる。 Since switching of the pulse shift number N requires a certain time, each loop of the feedback control of the present embodiment requires more time than that of the first embodiment. However, as long as the switching speed of the pulse shift number N can be increased, an effect similar to that of the first embodiment can be obtained in this embodiment.
なお、本実施形態では、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nを4通りのパルスシフト数1、2、3、4の間で切り替えたが、4通りのパルスシフト数の間隔が正確な1になっているならば、個々のパルスシフト数は整数から若干ズレていても構わない(つまり、4通りのパルスシフト数は、微小な値τに対して(1+τ)、(2+τ)、(3+τ)、(4+τ)で表される値であっても構わない。)。
In the present embodiment, the pulse shift number N between the pair of optical pulse signals Sa and Sb is switched between the four
また、本実施形態では、パルスシフト数Nの組み合わせを(1、2、3、4)の組み合わせとしたが、他の組み合わせとしてもよい。例えば、(2、3、4、5)の組み合わせや、(3、4、5、6)の組み合わせや、(0、1、2、3)の組み合わせとしてもよい。位相シフトのステップ数Mは、4以上であればよい。但し、演算式(6)は、採用された組み合わせに応じて適切に変更されるものとする。 In the present embodiment, the combination of the pulse shift numbers N is (1, 2, 3, 4), but other combinations may be used. For example, a combination of (2, 3, 4, 5), a combination of (3, 4, 5, 6), or a combination of (0, 1, 2, 3) may be used. The number M of phase shift steps may be four or more. However, the arithmetic expression (6) is appropriately changed according to the employed combination.
因みに、パルスシフト数Nの組み合わせを、(0、1、2、3)の組み合わせとする場合、つまり、パルスシフト数が4であるときの信号値I4の代わりに、パルスシフト数が0であるときの信号値I0を取得する場合は、演算式(6)の代わりに演算式(7)を使用すればよい。 Incidentally, when the combination of the pulse shift numbers N is a combination of (0, 1, 2, 3), that is, instead of the signal value I 4 when the pulse shift number is 4, the pulse shift number is 0. When acquiring the signal value I 0 at a certain time, the arithmetic expression (7) may be used instead of the arithmetic expression (6).
[演算式(6)の説明]
以下、演算式(6)について説明する。
[Explanation of Equation (6)]
Hereinafter, the arithmetic expression (6) will be described.
演算式(6)に含まれる信号値I1、I2、I3、I4は、パルスシフト数Nが1であるときの合成光信号Sg、パルスシフト数Nが2であるときの合成光信号Sg、パルスシフト数Nが3であるときの合成光信号Sg、パルスシフト数Nが4であるときの合成光信号Sgを表しているので、以下の式(8)で表される。 The signal values I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 included in the arithmetic expression (6) are the combined light signal Sg when the pulse shift number N is 1 and the combined light when the pulse shift number N is 2. The signal Sg, the combined optical signal Sg when the pulse shift number N is 3, and the combined optical signal Sg when the pulse shift number N is 4, are expressed by the following equation (8).
したがって、以下の式(9)が成り立つ。 Therefore, the following formula (9) is established.
以上の結果、パルスシフト数Nの組み合わせが(1、2、3、4)の組み合わせであるときに演算式(6)を使用できることは、明らかである。 As a result of the above, it is clear that the arithmetic expression (6) can be used when the combination of the pulse shift numbers N is a combination of (1, 2, 3, 4).
[演算式(7)の説明]
以下、演算式(7)について説明する。
[Explanation of Equation (7)]
Hereinafter, the arithmetic expression (7) will be described.
演算式(7)に含まれる信号値I0、I1、I2、I3は、パルスシフト数Nが0であるときの合成光信号Sg、パルスシフト数Nが1であるときの合成光信号Sg、パルスシフト数Nが2であるときの合成光信号Sg、パルスシフト数Nが3であるときの合成光信号Sgを表しているので、以下の式(12)で表される。 The signal values I 0 , I 1 , I 2 , and I 3 included in the arithmetic expression (7) are the combined light signal Sg when the pulse shift number N is 0, and the combined light when the pulse shift number N is 1. The signal Sg, the combined optical signal Sg when the pulse shift number N is 2, and the combined optical signal Sg when the pulse shift number N is 3, are expressed by the following equation (12).
したがって、以下の式(13)が成り立つ。 Therefore, the following equation (13) is established.
以上の結果、パルスシフト数Nの組み合わせが(0、1、2、3)の組み合わせであるときに演算式(7)を使用できることは、明らかである。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態として、オフセット周波数制御装置を説明する。本実施形態は第2実施形態の変形例なので、第2実施形態との相違点のみ説明する。
As a result of the above, it is clear that the arithmetic expression (7) can be used when the combination of the pulse shift numbers N is a combination of (0, 1, 2, 3).
[Third Embodiment]
Hereinafter, an offset frequency control apparatus will be described as a third embodiment of the present invention. Since this embodiment is a modification of the second embodiment, only differences from the second embodiment will be described.
図8は、本実施形態のオフセット周波数制御装置300の全体構成図である。図8に示すとおり、本実施形態のオフセット周波数制御装置300は、第2実施形態のオフセット周波数制御装置200において、移動反射鏡14aの代わりに固定反射鏡14を備えたものである。また、本実施形態の位相演算部18には、光周波数コム光源11の繰り返し周波数frepの制御機能も付加されているものとする。
FIG. 8 is an overall configuration diagram of the offset
本実施形態において、1対の光パルス信号Sa、Sbの振る舞いは、第2実施形態におけるそれと同様である。但し、本実施形態において、固定反射鏡14の配置先は、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差がゼロ以外の任意の値となるような位置に固定されている。
In the present embodiment, the behavior of the pair of optical pulse signals Sa and Sb is the same as that in the second embodiment. However, in the present embodiment, the arrangement destination of the fixed reflecting
本実施形態の位相演算部18も、1対の光パルス信号Sa、Sbの位相シフトを行うために、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nを切り替える。
The
但し、本実施形態の位相演算部18は、パルスシフト数Nを切り替えるために、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差を固定したまま、光周波数コム光源11のパルス発振周期Tを切り替える(すなわち、光周波数コム光源11の繰り返し周波数frepを切り替える。)。
However, in order to switch the pulse shift number N, the
ここでも、パルスシフト数Nは、1、2、3、4の間で切り替えられるものとする。その場合、本実施形態の位相演算部18は、光周波数コム光源11の繰り返し周波数frepを、第1周波数frep1と、第2周波数frep2と、第3周波数frep3と、第4周波数frep4との間で切り替える。
Again, the pulse shift number N is assumed to be switched between 1, 2, 3, and 4. In that case, the
第1周波数frep1は、パルスシフト数Nが1となるような周波数、すなわち、合成光信号Sgにおいて光パルス信号Sbのi番目のパルスと光パルス信号Saの(i+1)番目のパルスとが互いに重なるような周波数である。 The first frequency f rep1 is a frequency at which the pulse shift number N is 1, that is, the i-th pulse of the optical pulse signal Sb and the (i + 1) -th pulse of the optical pulse signal Sa in the combined optical signal Sg. Overlapping frequency.
また、第2周波数frep2は、パルスシフト数Nが2となるような周波数、すなわち、合成光信号Sgにおいて光パルス信号Sbのi番目のパルスと光パルス信号Saの(i+2)番目のパルスとが互いに重なるような周波数である。 The second frequency f rep2 is a frequency at which the pulse shift number N is 2, that is, the i-th pulse of the optical pulse signal Sb and the (i + 2) -th pulse of the optical pulse signal Sa in the combined optical signal Sg. Are frequencies that overlap each other.
また、第3周波数frep3は、パルスシフト数Nが3となるような周波数、すなわち、合成光信号Sgにおいて光パルス信号Sbのi番目のパルスと光パルス信号Saの(i+3)番目のパルスとが互いに重なるような周波数である。 The third frequency f rep3 is a frequency at which the pulse shift number N is 3, that is, the i-th pulse of the optical pulse signal Sb and the (i + 3) -th pulse of the optical pulse signal Sa in the combined optical signal Sg. Are frequencies that overlap each other.
また、第4周波数frep4は、パルスシフト数Nが4となるような周波数、すなわち、合成光信号Sgにおいて光パルス信号Sbのi番目のパルスと光パルス信号Saの(i+4)番目のパルスとが互いに重なるような周波数である。 The fourth frequency f rep4 is a frequency at which the pulse shift number N is 4, that is, the i-th pulse of the optical pulse signal Sb and the (i + 4) -th pulse of the optical pulse signal Sa in the combined optical signal Sg. Are frequencies that overlap each other.
すなわち、本実施形態のオフセット周波数制御装置300は、パルスシフト数Nの切り替えを、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差の切り替えではなく、光周波数コム光源11の繰り返し周波数frepの切り替えによって行う点で、第2実施形態のオフセット周波数制御装置200とは異なる。
That is, the offset
ここで、光周波数コム光源11の繰り返し周波数frepの切り替えは、1対の光パルス信号Sa、Sbの光路長差の切り替えよりも高速化が容易である。したがって、本実施形態においては、パルス間位相ズレΔψCEOの測定時間(すなわちフィードバック制御の各ループの処理時間)を、第2実施形態のそれよりも短縮することが可能である。
Here, the switching of the repetition frequency f rep of the optical frequency
なお、本実施形態では、1対の光パルス信号Sa、Sbの間のパルスシフト数Nを4通りのパルスシフト数1、2、3、4の間で切り替えたが、4通りのパルスシフト数の間隔が正確な1になっているならば、個々のパルスシフト数は整数から若干ズレていても構わない(つまり、4通りのパルスシフト数は、微小な値τに対して(1+τ)、(2+τ)、(3+τ)、(4+τ)で表される値であっても構わない。)。
In the present embodiment, the pulse shift number N between the pair of optical pulse signals Sa and Sb is switched between the four
また、本実施形態では、パルスシフト数Nの組み合わせを(1、2、3、4)の組み合わせとしたが、他の組み合わせとしてもよい。例えば、(2、3、4、5)の組み合わせや、(3、4、5、6)の組み合わせとしてもよい。位相シフトのステップ数Mは、4以上であればよい。但し、演算式(6)は、採用された組み合わせに応じて適切に変更されるものとする。 In the present embodiment, the combination of the pulse shift numbers N is (1, 2, 3, 4), but other combinations may be used. For example, a combination of (2, 3, 4, 5) or a combination of (3, 4, 5, 6) may be used. The number M of phase shift steps may be four or more. However, the arithmetic expression (6) is appropriately changed according to the employed combination.
[各実施形態の補足]
なお、何れかの実施形態のオフセット周波数制御装置は、分光装置や測長装置など、光周波数コム光源の適用先となり得る各種の装置へ搭載することが可能である。
[Supplement of each embodiment]
Note that the offset frequency control device according to any of the embodiments can be mounted on various devices that can be applied to the optical frequency comb light source, such as a spectroscopic device or a length measuring device.
100、200、300…オフセット周波数制御装置、11…光周波数コム光源、12…ビームスプリッタ、13、14…固定反射鏡、15…偏光ビームスプリッタ、16…フォトディテクタ、17…1/8波長板、18…位相演算部、19…オフセット制御部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記合成光パルス信号に含まれる1対の光パルス信号の間のパルスシフト数Nが1以上の整数となるように前記光周波数コム光源の発振周期と前記1対の光パルス信号の光路長差との関係を設定するパルスシフト手段と、
前記1対の光パルス信号の間の位相シフト量をM通りの位相シフト量(M:3以上の整数)に設定する位相シフト手段と、
前記M通りの位相シフト量の下で前記1対の光パルス信号が示すM通りの干渉強度を前記合成光パルス信号に基づき検出する検出手段と、
前記M通りの干渉強度の関係と前記M通りの位相シフト量の関係とに基づき、前記光周波数コム光源が発振する光パルス信号のパルス間位相ズレを算出する演算手段と
を備えることを特徴とするパルス間位相ズレ測定装置。 An optical path setting means for generating a combined optical pulse signal by branching the optical pulse signal generated by the optical frequency comb light source into a pair of optical pulse signals and then reintegrating the optical pulse signal;
Difference in optical path length between the oscillation period of the optical frequency comb light source and the pair of optical pulse signals so that a pulse shift number N between the pair of optical pulse signals included in the combined optical pulse signal is an integer of 1 or more. A pulse shift means for setting the relationship between
Phase shift means for setting the phase shift amount between the pair of optical pulse signals to M phase shift amounts (M: an integer of 3 or more);
Detecting means for detecting M interference intensities indicated by the pair of optical pulse signals based on the combined optical pulse signal under the M phase shift amounts;
Calculating means for calculating a phase shift between pulses of an optical pulse signal oscillated by the optical frequency comb light source based on the relationship between the M interference intensity and the relationship between the M phase shift amounts. To measure the phase deviation between pulses.
前記位相シフト手段は、
前記合成光パルス信号をM系統の信号に分岐すると共に、前記1対の光パルス信号の位相差を前記M系統の信号の間で異ならせることにより、前記M通りの位相シフト量を同時に設定する
ことを特徴とするパルス間位相ズレ測定装置。 In the inter-pulse phase shift measuring device according to claim 1,
The phase shift means includes
The synthesized optical pulse signal is branched into M-system signals, and the M phase shift amounts are simultaneously set by making the phase difference of the pair of optical pulse signals different between the M-system signals. An apparatus for measuring a phase deviation between pulses.
前記位相シフト手段は、
前記合成光パルス信号を3系統の信号に分岐すると共に、それら3系統の信号の前記位相差を3通りの位相差0、π/2、πに設定することにより、3通りの位相シフト量を同時に設定し、
前記演算手段は、
前記3通りの位相差0、π/2、πの下で検出された3通りの干渉強度IN0、IN1、IN2を以下の演算式(1)に当てはめることにより、前記パルス間位相ズレΔψCEOを算出する
The phase shift means includes
By branching the combined optical pulse signal into three signals and setting the phase difference of the three signals to three phase differences of 0, π / 2, and π, three phase shift amounts can be obtained. Set at the same time,
The computing means is
By applying the three interference intensities I N0 , I N1 , and I N2 detected under the three phase differences of 0, π / 2, and π to the following equation (1), the phase shift between pulses is calculated. Calculate Δψ CEO
前記位相シフト手段は、
前記1対の光パルス信号の間のパルスシフト数NをM通りのパルスシフト数の間で切り替えることにより、前記M通りの位相シフト量を順次に設定する
ことを特徴とするパルス間位相ズレ測定装置。 In the inter-pulse phase shift measuring device according to claim 1,
The phase shift means includes
The M phase shift amount is sequentially set by switching the pulse shift number N between the pair of optical pulse signals between the M pulse shift numbers. apparatus.
前記位相シフト手段は、
前記パルスシフト数Nを4通りのパルスシフト数1、2、3、4の間で切り替えることにより、4通りの位相シフト量を順次に設定し、
前記演算手段は、
前記4通りのパルスシフト数1、2、3、4の下で検出された4通りの干渉強度I1、I2、I3、I4を以下の演算式(6)に当てはめることにより、前記パルス間位相ズレΔψCEOを算出する
The phase shift means includes
By switching the pulse shift number N between four pulse shift numbers 1, 2, 3, and 4, the four phase shift amounts are sequentially set,
The computing means is
By applying the four interference intensities I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 detected under the four pulse shift numbers 1 , 2 , 3 , and 4 to the following equation (6), Calculate the phase shift between pulses Δψ CEO
前記位相シフト手段は、
前記パルスシフト数Nを4に設定する代わりに0に設定することにより、4通りのパルスシフト数0、1、2、3を順次に設定し、
前記演算手段は、
前記4通りのパルスシフト数0、1、2、3の下で検出された4通りの干渉強度I0、I1、I2、I3を以下の演算式(7)に当てはめることにより、前記パルス間位相ズレΔψCEOを算出する
The phase shift means includes
By setting the pulse shift number N to 0 instead of 4, the four pulse shift numbers 0, 1, 2, 3 are set in sequence,
The computing means is
By applying the four interference intensities I 0 , I 1 , I 2 , and I 3 detected under the four pulse shift numbers 0 , 1 , 2 , and 3 to the following equation (7), Calculate the phase shift between pulses Δψ CEO
前記位相シフト手段は、
前記光周波数コム光源のパルス発振周期を固定したまま前記1対の光パルス信号の光路長差を切り替えることにより、前記パルスシフト数Nを切り替える
ことを特徴とするパルス間位相ズレ測定装置。 In the inter-pulse phase shift measuring device according to claim 4,
The phase shift means includes
The inter-pulse phase shift measuring apparatus, wherein the pulse shift number N is switched by switching an optical path length difference between the pair of optical pulse signals while fixing a pulse oscillation period of the optical frequency comb light source.
前記位相シフト手段は、
前記1対の光パルス信号の光路長差をゼロ以外の値に固定したまま前記光周波数コム光源のパルス発振周期を切り替えることにより、前記パルスシフト数Nを切り替える
ことを特徴とするパルス間位相ズレ測定装置。 In the inter-pulse phase shift measuring device according to claim 4 or 5,
The phase shift means includes
The pulse shift number N is switched by switching the pulse oscillation period of the optical frequency comb light source while fixing the optical path length difference between the pair of optical pulse signals to a value other than zero. measuring device.
前記パルス間位相ズレ測定装置が測定したパルス間位相ズレに応じて前記光周波数コム光源のオフセット周波数を制御する制御装置と
を備えることを特徴とするオフセット周波数制御装置。 The inter-pulse phase shift measuring device according to any one of claims 1 to 8, which measures an inter-pulse phase shift of an optical pulse signal oscillated by an optical frequency comb light source,
An offset frequency control device comprising: a control device that controls an offset frequency of the optical frequency comb light source in accordance with an inter-pulse phase shift measured by the inter-pulse phase shift measurement device.
前記合成光パルス信号に含まれる1対の光パルス信号の間のパルスシフト数Nが1以上の整数となるように前記光周波数コム光源の発振周期と前記1対の光パルス信号の光路長差との関係を設定するパルスシフト手順と、
前記1対の光パルス信号の間の位相シフト量をM通りの位相シフト量(M:3以上の整数)に設定する位相シフト手順と、
前記M通りの位相シフト量の下で前記1対の光パルス信号が示すM通りの干渉強度を前記合成光パルス信号に基づき検出する検出手順と、
前記M通りの干渉強度の関係と前記M通りの位相シフト量の関係とに基づき、前記光周波数コム光源が発振する光パルス信号のパルス間位相ズレを算出する演算手順と
を含むことを特徴とするパルス間位相ズレ測定方法。 An optical path setting procedure for generating a combined optical pulse signal by branching the optical pulse signal oscillated by the optical frequency comb light source into a pair of optical pulse signals and then reintegrating them;
Difference in optical path length between the oscillation period of the optical frequency comb light source and the pair of optical pulse signals so that a pulse shift number N between the pair of optical pulse signals included in the combined optical pulse signal is an integer of 1 or more. A pulse shift procedure to set the relationship between
A phase shift procedure for setting the phase shift amount between the pair of optical pulse signals to M phase shift amounts (M: an integer of 3 or more);
A detection procedure for detecting M interference intensities indicated by the pair of optical pulse signals under the M phase shift amounts based on the combined optical pulse signal;
And a calculation procedure for calculating an inter-pulse phase shift of an optical pulse signal oscillated by the optical frequency comb light source based on the relationship between the M interference intensity and the relationship between the M phase shift amounts. To measure the phase deviation between pulses.
前記測定手順で測定したパルス間位相ズレに応じて前記光周波数コム光源のオフセット周波数を制御する制御手順と
を含むことを特徴とするオフセット周波数制御方法。 A measurement procedure for measuring an inter-pulse phase shift of an optical pulse signal oscillated by an optical frequency comb light source by the inter-pulse phase shift measuring method according to claim 10,
A control procedure for controlling the offset frequency of the optical frequency comb light source in accordance with the phase shift between pulses measured in the measurement procedure.
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| JP2010283176A JP2012132711A (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Interpulse phase shift measurement device, offset frequency controller, interpulse phase shift measurement method, and offset frequency control method |
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|---|---|---|---|---|
| JP2014209517A (en) * | 2013-04-16 | 2014-11-06 | 株式会社ミツトヨ | Optical frequency comb generating device and optical frequency comb frequency stabilizing method |
| JP2017508301A (en) * | 2014-03-17 | 2017-03-23 | メンロ システムズ ゲーエムベーハー | Method of operating a laser device, use of a resonance device and a phase shifter |
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-
2010
- 2010-12-20 JP JP2010283176A patent/JP2012132711A/en not_active Withdrawn
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| CN111952831B (en) * | 2020-07-29 | 2022-02-01 | 清华大学深圳国际研究生院 | Dual-optical frequency comb system and offset frequency control method thereof |
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