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光周波数コム

光周波数コムのイメージ

光周波数コムには、空間計測（絶対距離計測、3次元形状計測、変位計則など）、波長可変レーザの高精度校正（周波数計測）、天文学、高速光通信、宇宙応用、センシングなど様々な応用があります。光周波数コムの発生方法は主に2つあり、1つは フェムト秒レーザを用いて生成するフェムト秒コムと、もう一つは狭線幅CWレーザとLN変調器を用いて生成するGHzコムです。

フェムト秒コムのほとんどは1.5um帯のフェムト秒ファイバレーザで構築されています。数十MHz、パルス幅 100fs程度のモードロックファイバレーザは、光ファイバ増幅器によりピーク強度を数十kWとされ、高非線形ファイバに入射されることで、オクターブにまたがる広帯域光周波数コムとなります。この種類のコムでは、スペクトルの自己参照により、コムを安定化するため、波長安定化レーザが必要ありません。コム間隔が 40MHzと狭く、コンパクトに構築できるため、センサ用途に向いた光周波数コムです。

GHzコムは、CWレーザとLN変調器（位相変調器1台、もしくは位相変調器と強度変調器の複数の組み合わせ）を用いて構築されています。CWレーザは狭線幅（低雑音）であること、周波数（波長）安定度が高いことが求められます。PDH法により、非常に高精度な周波数安定化レーザも構築できます。コム間隔（繰り返し周波数）は10GHz以上、パルス幅は数十ピコ秒です。高非線形ファイバを用いることで、コムスパンを 5 - 10 THz程度（CバンドもしくはC+Lバンド）に広げることができますが、1オクターブまで広げることはできません。

光周波数コムの測定には、高分解能な光スペクトラムアナライザが必要です。また、コムのチャンネルの制御には、LCoSベースの高機能フィルタがあれば、光周波数コム発生器を複雑に制御しなくても、簡単にコム形状を制御できます（例えば、完全にフラットなコムなど）。