キャリア・エンベロープ・オフセット周波数とパルスの繰り返し周期の制御方法

キャリア・エンベロープ・オフセット周波数fCEOとパルスの繰り返し周期frepの制御は、基準信号への位相同期を用いる。基準信号にはマイクロ波周波数基準や光周波数基準を用いる。位相同期は、基準信号と非制御信号の位相差を検出し、その位相差を小さくするように非制御信号発信源、すなわちErモード同期ファイバーレーザーにフィードバック制御を行う。ここでは、fCEOとfrepの制御について、fixed points理論を用いて論じる。

fCEOの制御法

fCEOの制御法を論じるために、まずfCEOの発生原理に立ち戻る。fCEOはパルス光のキャリアと包絡線の伝搬速度が異なるために、φCEPがパルス間で周期的にずれていくために生じている。そこで、群速度と位相速度に変調をかけることができれば、fCEOの制御ができる。どちらの速度も屈折率に関係している。ファイバーが全てKerr媒質であることから、ファイバー中を伝搬するパルス光には光Kerr効果が生じている。パルス光の強度を変調することは、非線形屈折率n2を変化させることになり、群速度と位相速度の両方を変化させることができ、fCEOの制御ができる。パルス光の強度を変調するには、Erモード同期ファイバーレーザーの励起パワーに変調を加えればよい。励起光はLDであり、電流で駆動される。そのため、LD駆動電流にフィードバック制御を行うことで、fCEOの制御ができると考えられる。

次に、物理的な見地とは別にfixed points理論からfCEOの制御法を論じる。まず、励起パワーPを変化させたときに、コム全体の揺らぎを考える。すなわち、n番目のコムモードの光周波数をPで微分すればよい。