コリニアな2f-3f自己参照干渉計によるエルビウムドープファイバレーザの周波数安定化

日達研一1 石澤 淳1 忠永 修2 西川 正3 増子拓紀1 寒川哲臣1 後藤秀樹1
1量子光物性研究部 2NTT先端集積デバイス研究所 3東京電機大学

 光周波数コムのキャリアエンベロープオフセット(CEO)周波数安定化は、精密分光などにとって重要である。周波数安定化のためには、周波数帯域を広げたスーパーコンティニューム(SC)光の生成が必要である。2f-3f自己参照干渉計(SRI)は、2/3オクターブ帯域のSC光しか広がらない光コムのCEO周波数安定化に用いられる。このような光コムの周波数安定化のために、私たちはデュアルピッチの(DP-)周期的分極反転ニオブ酸リチウム(PPLN)リッジ導波路を用いたコリニアな2f-3f SRIを構築した[1]。
 DP-PPLNリッジ導波路は、600 nm付近に2倍波・3倍波を生成するような擬似位相整合条件を満たす2種類の異なるピッチ長(Λ1, Λ2)をもつ[図1(a)]。導波路の前段領域ではSC光成分1800 nmの2倍波(900 nm)が発生し、後段領域では2倍波(900 nm)とSC光成分1800 nmの和周波により3倍波(600 nm)が発生する。さらに、導波路後段領域ではSC光成分1230 nmの2倍波(615 nm)も発生する。615 nm付近の2倍波と600 nm付近の3倍波が波長領域でオーバラップするとCEOビート信号を検出することができる。図1(b)は、CEOビート信号である。CEOビート信号のSN比は100 kHz分解能帯域幅で52 dBであった。これは、2f-3f SRIにおいて最大のSN比である。
 さらに、CEO周波数の不確かさを評価するために、周波数安定化のためのin-loop干渉計と、実際のCEO周波数の不確かさをモニターするout-of-loop干渉計を作製し、アラン分散を測定した。実験の結果、両者のアラン分散は1秒積算で7×10-15(= 1.4 Hz)であった[図1(c)]。さらに、ブレッドボード上にポンプを置いたときの影響を調べた。その結果、振動を与えたにも関わらず、両者のアラン分散はほとんど変化しないことがわかった。これらのことは、今回のコリニアな2f-3f SRIを用いれば、外部環境の影響をほとんど受けずにCEO周波数を安定化できることを示している。
 本研究は科研費の援助を受けて行われた。

図1 (a)デュアルピッチPPLN導波路。(b)CEOビート信号。(c)CEO周波数のアラン分散。