光周波数コム

周波数コムは光周波数測定分野における最高の精度と分解能を必要とするアプリケーションに用いられる非常に精密なツールです。周波数コムは周波数領域において櫛状の等間隔からなる光スペクトルを持ちます。これらのスペクトル線は未知の周波数を測定するため、またはレーザーを特定の周波数に安定化させるための基準として機能します。周波数領域における離散スペクトルは時間領域における規則的な一連のレーザパルスの繰り返し周波数に対応しています。この出力特性は標準的なモードロックレーザ発振器から生成することが可能です。スペクトルの離散的な発振線はレーザパルスの繰り返し周波数frepによって分離されています。

またキャリアエンベロープオフセット周波数と呼ばれるfceoは、周期スペクトルのゼロからのオフセットによって与えられます。モードロックレーザーは自由度fCEOとfrepの両方が周波数基準に対して安定化されている場合に光周波数コムと呼ばれ、内包される離散スペクトルは基準の絶対安定性を採用しているため「光学的な定規」として使用できます。このことから周波数コムの性能は基準の選択とこの基準に対する位相と周波数の変動を安定させる能力によって決まります。

非ゼロキャリアエンベロープオフセット周波数fCEOはエンベロープと後続パルスのキャリアであるキャリアエンベロープ位相(CEP) Δ φCEの位相スリップによって引き起こされます。標準的な周波数コムにおいてfCEOを安定させるための一般的な方法は位相と周波数の変動を補償するための複雑な自己参照法とアクティブフィードバック回路に依存しています。それらの性能は電子フィードバック回路の有限帯域幅によって制限され、その結果高周波位相雑音を補正することができません。

またこの手法における他の欠点は通常fCEOおよびfrepを安定化させるために使用されるアクチュエータが完全に切り離されておらず、すなわち両方のパラメータに影響を及ぼすことです。実際の光学系において、1つのパラメータが周波数リファレンスにしっかりとロックされている場合もう一方のパラメータに不要な広がりが発生することを意味します。

上記とは対照的にトプティカ社は独自開発の完全に受動的なCERO技術を使用してユニークで低ノイズの周波数コムを提供しています。 CERO技術は「差周波発生」(DFG)技術に基づいているため当社の周波数コム製品群は「DFC」 差周波コムと命名されています。

トプティカ社の周波数コムとCEROテクノロジ