-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Frequenzmessvorrichtung
und ein optisches Frequenzmessverfahren. Insbesondere bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf eine optische Frequenzmessvorrichtung
und ein optisches Frequenzmessverfahren zum Messen der optischen
Frequenz von gemessenem Eingangslicht.
-
Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich auch auf die folgende Anmeldung,
deren Inhalt hier einbezogen wird, falls anwendbar.
-
Japanische Patentanmeldung Nr.
2004-93491 , eingereicht am 26. März 2004.
-
STAND DER TECHNIK
-
Die
Wellenlängeneilungs-Multiplexkommunikation
(WDM) wurde entwickelt, um die Übertragungskapazität von optischen
Faserkommunikationen beträchtlich
zu erhöhen.
In den letzten Jahren wurde eine Mehrfachwellenlängenübertragung, die 100 Kanäle überschreitet,
realisiert, und weiterhin wurde eine Mehrfachwellenlängenübertragung
hoher Dichte (DWDM) mit einem extrem engen Kanalabstand von 50 GHz
realisiert.
-
Nun
wird, da ein hierauf bezogenes Patentdokument nicht erkannt wurde,
die Beschreibung weggelassen.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
-
In
einem Lichtwellenlängenteilungs-Multiplexkommunikationssystem
ist es erforderlich, die optische Frequenz jedes Kanals genau zu überwachen,
um die optische Frequenz aufrechtzuerhalten und zu verwalten, damit
ein Übersprechen
zwischen den Kanälen
unterdrückt
wird. Wenn beispielsweise jeder Kanal mit einem Kanalabstand von
50 GHz eine Kommunikation von 40 GBits pro Sekunde durchführt, beträgt ein zulässiger Fehler
für die
optische Frequenz jedes Kanals etwa 2,5 GHz, und ein zulässiger Fehler
für die
optische Frequenz des 1,5 μm-Bandes
(C-Band) beträgt
etwa 10-5 bis 10-6. Dann erfordern eine Prüfung und eine Korrektur für ein Lichtwellenlängenteilungs-Multiplexkommunikationssystem
und die Teile weiterhin eine hohe Messgenauigkeit.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische
Frequenzmessvorrichtung und ein optisches Frequenzmessverfahren
vorzusehen, die die vorgenannten Probleme lösen können. Die obige und andere
Aufgaben können
durch in den unabhängigen
Ansprüchen
beschriebene Kombinationen gelöst werden.
Die abhängigen
Ansprüche
definieren weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen
der vorliegenden Erfindung.
-
MITTEL ZUM LÖSEN DER
PROBLEME
-
Gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine optische Frequenzmessvorrichtung,
die die Lichtfeinfrequenz (Fx) von gemessenem Eingangslicht misst:
eine Lichtgrobfrequenz-Messvorrichtung, die die Lichtgrobfrequenz
(Fw) des gemessenen Eingangslichts auf der Grundlage einer Bezugswelle,
die eine Wellenlänge
von Bezugslicht ist, berechnet; eine Quelle für gepulstes Licht, die gepulstes
Licht enthaltend mehrere optische Frequenzkomponenten mit verschiedener
Wiederholungsfrequenz (fs1) auf der Grundlage der Bezugsfrequenz
(Fs), die die Frequenz des Bezugslichts ist, erzeugt; einen ersten
Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt, der ein erstes Schwebungssignal
mit einer ersten Differenzfrequenz (fc), die die Differenzfrequenz
zwischen der optischen Frequenz des gepulsten Lichts, die aus den
mehreren optischen Frequenzkomponenten der Lichtfeinfrequenz (Fx)
am nächsten
ist, und der Lichtfeinfrequenz (Fx) erzeugt; eine Frequenzmessvorrichtung,
die die erste Differenzfrequenz (fc) des ersten Schwebungssignals misst;
und einen arithmetischen Abschnitt, der die Lichtfeinfrequenz (Fx)
auf der Grundlage der Lichtgrobfrequenz (Fw), der Bezugsfrequenz
(Fs), der Wiederholungsfrequenz (fs1) und der ersten Differenzfrequenz
(fc) berechnet. Die Quelle für
gepulstes Licht kann eine erste PLL-Schaltung aufweisen, die die
Widerholungsfrequenz (fs1) des gepulsten Lichts konstant hält.
-
Die
Quelle für
gepulstes Licht kann das gepulste Licht enthaltend die mehreren
optischen Frequenzkomponenten (Fs ± fs2 ± nfs1) erzeugen unter Verwendung
als einer optischen Standardfrequenz (Fs ± fs2), die unterschiedlich
ist gegenüber
der Bezugsfrequenz (Fs) um eine konstante Frequenz (fs2) und der
arithmetische Abschnitt kann die Lichtfeinfrequenz (Fx) weiterhin
auf der Grundlage der konstanten Frequenz (fs2) berechnen. Der arithmetische
Abschnitt kann die Lichtfeinfrequenz (Fx) durch die nachfolgend
beschriebenen Ausdrücke
1 und 2 berechnen.
-
Der
erste Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt kann aufweisen: einen
ersten Lichtmischer, der das gemessene Eingangslicht und das gepulste
Licht annimmt und mehrere Schwebungssignale ausgibt, die jeweils
eine Differenzfrequenz zwischen der Lichtfeinfrequenz (Fx und jeder
optischen Frequenz der mehreren optischen Frequenzkomponenten haben;
und ein erstes Filter, das nur das erste Schwebungssignal mit der kleinsten
Differenzfrequenz aus den von dem ersten Lichtmischer ausgegebenen
mehreren Schwebungssignalen durchlässt, um das durchgelassene
Schwebungssignal zu der Frequenzmessvorrichtung zu liefern.
-
Die
optische Frequenzmessvorrichtung kann weiterhin eine zweite PLL-Schaltung
enthalten, die eine zweite Differenzfrequenz hält, die die Differenzfrequenz
zwischen der optischen Frequenz des gepulsten Lichts, die aus den
mehreren optischen Frequenzkomponenten der Bezugsfrequenz (Fs) am nächsten ist,
und der Bezugsfrequenz (Fs) ist, auf der konstanten Frequenz (fs2).
-
Die
optische Frequenzmessvorrichtung kann weiterhin eine optische Bezugsfrequenzquelle
enthalten, die das Bezugslicht erzeugt und das erzeugte Licht zu
der Lichtgrobfrequenz-Messvorrichtung und der zweiten PLL-Schaltung
liefern.
-
Die
zweite PLL-Schaltung kann aufweisen: einen zweiten Lichtmischer,
der das gemessene Eingangslicht und das gepulste Licht annimmt und
mehrere Schwebungssignale ausgibt, die jeweils eine Differenzfrequenz
zwischen der Bezugsfrequenz (Fs) und jeder optischen Frequenz der
mehreren optischen Frequenzkomponenten haben; und ein zweites Filter,
das nur ein zweites Schwebungssignal mit der kleinsten zweiten Differenzfrequenz
aus den mehreren von dem zweiten Lichtmischer ausgegebenen Schwebungssignalen durchlässt.
-
Die
zweite PLL-Schaltung kann aufweisen: eine Konstantfrequenz-Bezugsquelle,
die ein elektrisches Signal mit der konstanten Frequenz (fs2) ausgibt;
einen Phasenkomparator, der die zweite Differenzfrequenz mit der
konstanten Frequenz (fs2) vergleich und ein Vergleichsergebnis ausgibt;
und eine Rückführungssteuerschaltung,
die die optische Frequenz des von der Quelle für gepulstes Licht erzeugten
gepulsten Lichts steuert, um die zweite Differenzfrequenz auf der
konstanten Frequenz (fs2) zu halten, auf der Grundlage des von dem
Phasenkomparator ausgegebenen Vergleichsergebnisses.
-
Die
zweite PLL-Schaltung kann weiterhin einen Schalter aufweisen, der
auswählt,
ob das durch Subtrahieren der konstanten Frequenz (fs2) von der
zweiten Differenzfrequenz erhaltene Vergleichsergebnis von dem Phasenkomparator
ausgegeben wird oder das durch Addieren der konstanten Frequenz
(fs2) zu der zweiten Differenzfrequenz erhaltene Vergleichsergebnis
von dem Phasenkomparator ausgegeben wird.
-
Die
optische Frequenzmessvorrichtung kann weiterhin einen Steuerabschnitt
enthalten, der den Schalter schaltet, um das erste Schwebungssignal
durch das erste Filter durchzulassen, auf der Grundlage eines Amplitudenpegels
des zu der Frequenzmessvorrichtung gelieferten ersten Schwebungssignals
oder eines Wertes der von der Frequenzmessvorrichtung gemessenen
ersten Differenzfrequenz (fc).
-
Der
Steuerabschnitt kann den Schalter schalten, wenn der Amplitudenpegel
des zu der Frequenzmessvorrichtung gelieferten ersten Schwebungssignals
unterhalb eines vorbestimmten Pegels ist, oder wenn der Wert der
von der Frequenzmessvorrichtung gemessenen ersten Differenzfrequenz
(fc) außerhalb
eins vorbestimmten Frequenzbereichs ist.
-
die
optische Frequenzmessvorrichtung kann weiterhin einen Steuerabschnitt
enthalten, der die konstante Frequenz (fs2) des von der Konstantfrequenz-Bezugsquelle
ausgegebenen elektrischen Signals steuert, auf der Grundlage eines
Amplitudenpegels des zu der Frequenzmessvorrichtung gelieferten
ersten Schwebungssignals oder eines Wertes der von der Frequenzmessvorrichtung
gemessenen ersten Differenzfrequenz (fc).
-
Der
Steuerabschnitt kann die konstante Frequenz (fs2) ändern, wenn
der Amplitudenpegel des zu der Frequenzmessvorrichtung gelieferten
ersten Schwebungssignals unterhalb eines vorbestimmten Pegels ist, oder
wenn der Wert der von der Frequenzmessvorrichtung gemessenen ersten
Differenzfrequenz (fc) außerhalb
eines vorbestimmten Frequenzbereichs ist.
-
Die
optische Frequenzmessvorrichtung kann weiterhin einen Steuerabschnitt
enthalten, der die von der Quelle für gepulstes Licht erzeugte
Wiederholungsfrequenz (fs1) steuert auf der Grundlage eines Amplitudenpegels
des zu der Frequenzmessvorrichtung gelieferten ersten Schwebungssignals
oder eines Wertes der von der Frequenzmessvorrichtung gemessenen
ersten Differenzfrequenz (fc).
-
Der
Steuerabschnitt kann die Wiederholungsfrequenz (fs1) ändern, wenn
der Amplitudenpegel des zu der Frequenzmessvorrichtung gelieferten
ersten Schwebungssignals unterhalb eines vorbestimmten Pegels oder
wenn der Wert der von der Frequenzmessvorrichtung gemessenen ersten
Differenzfrequenz (fc) außerhalb
eines vorbestimmten Frequenzbereichs ist.
-
Gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine optische Frequenzmessvorrichtung,
die die Lichtfeinfrequenz (Fx) von gemessenem Eingangslicht misst:
eine optische Frequenzbezugsquelle, die Bezugslicht erzeugt; eine
Lichtgrobfrequenz-Messvorrichtung, die eine Lichtgrobfrequenz (Fw)
des gemessenen Eingangslichts auf der Grundlage einer Bezugswellenlänge, die
eine Wellenlänge
des Bezugslichts ist, berechnet; eine Quelle für gepulstes Licht, die gepulstes
Licht enthaltend mehrere optische Frequenzkomponenten mit unterschiedlicher
Wiederholungsfrequenz (fs1) erzeugt; einen ersten Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt,
der ein erstes Schwebungssignal mit einer ersten Differenzfrequenz
(fc), die die Differenzfrequenz zwischen der optischen Frequenz
des gepulsten Lichts, die aus den mehreren optischen Frequenzkomponenten
der Lichtfeinfrequenz (Fx) am nächsten
ist, und der Lichtfeinfrequenz (Fx) erzeugt; eine Frequenzmessvorrichtung,
die die erste Differenzfrequenz (fc) des ersten Schwebungssignals
misst; einen arithmetischen Abschnitt, der die Lichtfeinfrequenz
(Fx) auf der Grundlage der Lichtgrobfrequenz (Fw), der Wiederholungsfrequenz
(fs1) und der ersten Differenzfrequenz (fc) berechnet; und einen
Steuerabschnitt, der die optische Frequenz des von der Quelle für gepulstes
Licht erzeugten gepulsten Lichts steuert auf der Grundlage eines
Amplitudenpegels zu der Frequenzmessvorrichtung gelieferten ersten
Schwebungssignals oder eines Wertes, der von der Frequenzmessvorrichtung
gemessenen ersten Differenzfrequenz (fc).
-
Gemäß dem dritten
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein optisches Frequenzmessverfahren zum
Messen einer Lichtfeinfrequenz (Fx) von gemessenem Eingangslicht:
Berechnen einer Lichtgrobfrequenz (Fw) des gemessenen Eingangslichts
auf der Grundlage einer Bezugswellenlänge, die eine Wellenlänge von Bezugslicht
ist; Erzeugen von gepulstem Licht enthaltend mehrere optische Frequenzkomponenten
mit unterschiedlicher Wieder holungsfrequenz (fs1) auf der Grundlage
der Bezugsfrequenz (Fs), die die Frequenz des Bezugslichts ist;
Erzeugen eines ersten Schwebungssignals mit einer ersten Differenzfrequenz
(fc), die die Differenzfrequenz zwischen der optischen Frequenz
des gepulsten Lichts, die aus den mehreren optischen Frequenzkomponenten
der Lichtfeinfrequenz (Fx) am nächsten
ist, und der Lichtfeinfrequenz (Fx) ist; Messen der ersten Differenzfrequenz
(fc) des ersten Schwebungssignals; und Berechnen der Lichtfeinfrequenz
(Fx) auf der Grundlage der Lichtgrobfrequenz (Fw), der Bezugsfrequenz
(Fs), der Wiederholungsfrequenz (fs1) und der ersten Differenzfrequenz
(fc).
-
Gemäß dem vierten
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein optisches Frequenzmessverfahren zum
Messen einer Lichtfeinfrequenz (Fx) von gemessenem Eingangslicht:
Erzeugen von Bezugslicht; Berechnen einer Lichtgrobfrequenz (Fw)
des gemessenen Eingangslichts auf der Grundlage einer Bezugswellenlänge, die
eine Wellenlänge
des Bezugslichts ist; Erzeugen von gepulstem Licht enthaltend mehrere
optische Frequenzkomponenten mit unterschiedlicher Wiederholungsfrequenz
(fs1); Erzeugen eines ersten Schwebungssignals mit einer ersten
Differenzfrequenz (fc), das die Differenzfrequenz zwischen der optischen
Frequenz des gepulsten Lichts, die aus den mehreren optischen Frequenzkomponenten
der Lichtfeinfrequenz (Fx) am nächsten
ist, und der Lichtfeinfrequenz (Fx); Messen der ersten Differenzfrequenz
(fc) des ersten Schwebungssignals; Berechnen der Lichtfeinfrequenz
(Fx) auf der Grundlage der Lichtgrobfrequenz (Fw), der Wiederholungsfrequenz
(fs1) und der ersten Differenzfrequenz (fc); und Steuern der optischen
Frequenz des gepulsten Lichts auf der Grundlage eines Amplitudenpegels
des ersten Schwebungssignals oder eines Wertes der ersten gemessenen
Differenzfrequenz (fc).
-
Die
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise
alle erforderlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende
Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorstehend beschriebenen
Merkmale sein.
-
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
-
Gemäß einer
optischen Frequenzmessvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
ist es möglicht, die
optische Frequenz von gemessenem Eingangslicht mit hoher Genauigkeit
zu messen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Ansicht, die beispielhaft eine Konfiguration einer optischen
Frequenzmessvorrichtung 100 zeigt.
-
2A und 2B sind
Ansichten, die beispielhaft die optische Frequenz von gemessenem
Eingangslicht, Bezugslicht und gepulstem Licht zeigen.
-
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
-
Die
Erfindung wird nun auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschrieben, die den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen,
sondern die Erfindung veranschaulichen sollen. Alle Merkmale und
deren Kombinationen, die in dem Ausführungsbeispiel beschrieben
sind, sind nicht notwendigerweise wesentlich für die Erfindung.
-
1 ist
eine Ansicht, die beispielhaft eine Konfiguration einer optischen
Frequenzmessvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die optische Frequenzmessvorrichtung 100 enthält einen
Wellenmesser 102, eine Bezugsquelle 104 für die optische
Frequenz, eine gepulste Lichtquelle 106, einen Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt 107,
eine Frequenzmessvorrichtung 114, eine PLL-Schaltung 113 und
einen Betriebssteuerabschnitt 130. zusätzlich ist der Wellenmesser 102 ein
Beispiel für
eine Lichtgrobfrequenz-Messvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
und der Betriebssteuerabschnitt 130 ist ein Beispiel für einen
arithmetischen Abschnitt und einen Steuerabschnitt nach der vorliegenden
Erfindung.
-
Die
Bezugsquelle 104 für
optische Frequenzen erzeugt ein Bezugslicht und liefert es zu dem
Wellenmesser 102 und einem Lichtmischer 116, der
zu der PLL-Schaltung 113 gehört. Der Wellenmesser 102 berechnet
die Lichtgrobfrequenz (Fw) von gemessenem Eingangslicht auf der
Grundlage einer Bezugswellenlänge,
die eine Wellenlänge
des von der Bezugsquelle 104 für optische Frequenzen gelieferten
Bezugslichts ist, und liefert die berechnete Lichtgrobfrequenz (Fw)
zu dem Betriebssteuerabschnitt 103. Hier ist die Lichtgrobfrequenz
(Fw) die optische Frequenz von dem Wellenmesser 102 mit
geringer Genauigkeit gemessenen Eingangslichts, und die Lichtfeinfrequenz
(Fx), die nachfolgend beschrieben wird, ist die optische Frequenz
des gemessenen Eingangslichts, die von dem Betriebssteuerabschnitt 130 mit
hoher Genauigkeit berechnet wird.
-
Die
gepulste Lichtquelle 106 erzeugt gepulstes Licht enthaltend
mehrere optische Frequenzkomponenten mit unterschiedlicher Wiederholungsfrequenz
(fs1), die bestimmt ist auf der Grundlage einer Steuerung des Betriebssteuerabschnitts 130 basierend
auf der Bezugsfrequenz (Fs), die die Frequenz des von der Bezugsquelle 104 für optische
Frequenzen erzeugten Bezugslichts ist. Die gepulste Lichtquell 106 hat
eine PLL-Schaltung 117, und die PLL-Schaltung 117 hält konstant
die Wiederholungsfrequenz (fs1) des von der gepulsten Lichtquelle 106 erzeugten
gepulsten Lichts.
-
Die
PLL-Schaltung 113 hat einen Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt 115,
eine Konstantfrequenz-Bezugsquelle 122,
einen Phasenkomparator 124, einen Schalter 126 und
eine Rückführungs-Steuerschaltung 128.
Die PLL-Schaltung 113 hält
die zweite Differenzfrequenz, die die Differenzfrequenz zwischen der
optischen Frequenz von gepulstem Licht, die der Bezugsfrequenz (Fs)
des von der Bezugsquelle 104 für optische Frequenzen erzeugten
Bezugslichts unter den mehreren optischen Frequenzkomponenten, die
in dem von der gepulsten Lichtquelle 106 erzeugten gepulsten
Licht enthalten sind, am nächsten
ist, und der Bezugsfrequenz (Fs) ist, auf einer konstanten Frequenz
(fs2). Dann erzeugt unter der Steuerung der PLL-Schaltung 113 die
gepulste Lichtquell 106 gepulstes Licht enthaltend mehrere
optische Frequenzkomponenten (Fs ± fs2 ± nfs1), verwendend als eine
opti sche Standardfrequenz (Fs ± fs2),
die von der Bezugsfrequenz (Fs) um die konstante Frequenz (fs2)
verschieden ist. Die gepulste Lichtquelle 106 ist eine
phasengekoppelte gepulste Lichtquelle, ein optischer Kammgenerator,
der das Bezugslicht in einem Phasenmodulator gründlich moduliert, usw. Es ist
möglich,
dass die gepulste Lichtquelle 10 die Frequenz der mehreren
optischen Frequenzkomponenten variabel steuert, da die Wiederholungsfrequenz
(fs1) konstant von der PLL-Schaltung 117 gehalten wird.
-
Der
Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt 115 hat einen Lichtmischer 116,
ein Filter 118 und einen Verstärker (nachfolgend als AMP bezeichnet) 120.
Der Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt 115 erzeugt ein
zweites Schwebungssignal mit einer zweiten Differenzfrequenz (fc),
die die Differenzfrequenz zwischen der optischen Frequenz des gepulsten
Lichts, die der Bezugsfrequenz (Fs) des von der Bezugsquelle 104 für optische
Frequenzen erzeugten Bezugslichts unter den mehreren optischen Frequenzkomponenten,
die in dem von der gepulsten Lichtquelle 106 erzeugten
gepulsten Licht enthalten sind, am nächsten ist, und der Bezugsfrequenz
(Fs) ist. Genauer gesagt, der Lichtmischer 116 nimmt das
Bezugslicht und das gepulste Licht an und gibt mehrere Schwebungssignale
aus mit jeder Differenzfrequenz zwischen der Bezugsfrequenz (Fs)
und jeder optischen Frequenz der mehreren optischen Frequenzkomponenten.
Dann lässt
das Filter 118 nur das zweite Schwebungssignal mit der
kleinsten zweiten Differenzfrequenz unter den mehreren, von dem
Lichtmischer 116 ausgegebenen Schwebungssignalen durch.
Dann verstärkt
der AMP 120 das von dem Filter 118 aus gegebene
zweite Schwebungssignal und liefert das verstärkte Signal über den
Schalter 126 zu dem Phasenkomparator 124. Zusätzlich kann
das Filter 118 ein Tiefpassfilter oder ein Bandpassfilter
sein.
-
Die
Konstantfrequenz-Bezugsquelle 122 gibt ein elektrisches
Signal mit der konstanten Frequenz (fs2) aus, die bestimmt ist auf
der Grundlage einer Steuerung des Betriebssteuerabschnitts 130,
und liefert das ausgegebene elektrische Signal über den Schalter 126 zu
dem Phasenkomparator 124. Der Phasenkomparator 124 vergleicht
die zweite Differenzfrequenz des von dem Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt 115 über den
Schalter 126 gelieferten zweiten Schwebungssignals mit
der konstanten Frequenz (fs2) des von der Konstantfrequenz-Bezugsquelle 122 über den
Schalter 126 gelieferten elektrischen Signals und gibt
ein Vergleichsergebnis aus. Dann steuert auf der Grundlage des von
dem Phasenkomparator 124 ausgegebenen Vergleichsergebnisses
die Rückführungs-Steuerschaltung 128 die
optische Frequenz mit den mehreren optischen Frequenzkomponenten,
die in dem von der gepulsten Lichtquelle 10 erzeugten gepulsten
Licht enthalten sind, um die zweite Differenzfrequenz auf der konstanten
Frequenz (fs2) zu halten. Zusätzlich
wählt auf
der Grundlage einer Steuerung des Betriebssteuerabschnitts 130 der
Schalter 126 aus, ob das durch Subtrahieren der konstanten
Frequenz (fs2) von der zweiten Differenzfrequenz erhaltene Vergleichsergebnis
von dem Phasenkomparator 124 ausgegeben wird oder das durch
Addieren der konstanten Frequenz (fs2) zu der zweiten Differenzfrequenz
erhaltene Vergleichsergebnis von dem Phasenkomparator 124 aus gegeben
ist.
-
Der
Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt 107 hat einen Lichtmischer 108,
ein Filter 110 und einen AMP 112. Der Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt 107 erzeugt
ein erstes Schwebungssignal mit einer ersten Differenzfrequenz (fc),
die die Differenzfrequenz zwischen der optischen Frequenz des gepulsten Lichts,
die der Lichtfeinfrequenz (Fx) des gemessenen Eingangslichts unter
den mehreren optischen Frequenzkomponenten, die in dem von der gepulsten
Lichtquelle 106 erzeugten gepulsten Licht enthalten sind, am
nächsten
ist, und der Lichtfeinfrequenz (Fx) ist. Genauer gesagt, der Lichtmischer 108 nimmt
das gemessene Eingangslicht und das gepulste Licht an und gibt mehrere
Schwebungssignale mit jeder Differenzfrequenz zwischen der Lichtfeinfrequenz
(Fx) und jeder optischen Frequenz der mehreren optischen Frequenzkomponenten
aus. Dann lässt
das Filter 110 nur das erste Schwebungssignal mit der kleinsten
ersten Differenzfrequenz unter den mehreren von dem Lichtmischer 108 ausgegebenen
Schwebungssignalen durch. Dann verstärkt der AMP 112 das
von dem Filter 110 ausgegebene erste Schwebungssignal und
liefert das verstärkte
Signal zu der Frequenzmessvorrichtung 114. Dann misst die
Frequenzmessvorrichtung 114 die erste Differenzfrequenz
(fc) des von dem Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt 110 gelieferten
ersten Schwebungssignals und liefert die gemessene Differenzfrequenz
zu dem Betriebssteuerabschnitt 130. Zusätzlich kann das Filter 110 ein
Tiefpassfilter oder ein Bandpassfilter sein.
-
Auf
der Grundlage der von dem Wellenmesser
102 gelieferten
Lichtgrobfrequenz (Fw) der in der Bezugsquelle
104 für optische
Frequenzen voreingestellten Bezugsfrequenz (Fs), der in der gepulsten
Lichtquelle
106 voreingestellten Wiederholungsfrequenz
(fs1), der in der Konstantfrequenz-Bezugsquelle
122 voreingestellten
konstanten Frequenz (fs2) und der von der Frequenzmessvorrichtung
114 gelieferten
ersten Differenzfrequenz (fc) berechnet der Betriebssteuerabschnitt
130 die
Lichtfeinfrequenz (Fx) mittels des folgenden Ausdrucks. Zusätzlich werden "+fs2" und "–fs2" bestimmt durch Setzen des Schalters
126,
und "+fc" und "–fc" werden zu einer Seite, die einen kleineren
Rundungsfehler als den der anderen Seite hat, ei einer Operation
für die
Lichtfeinfrequenz (Fx) angenommen. Der Rundungsfehler wird bewirkt
durch einen Messfehler in der von dem Wellenmesser
102 gemessenen
Lichtgrobfrequenz (Fw) und die Frequenzgenauigkeit der mehreren
optischen Frequenzkomponenten in der gepulsten Lichtquelle
106,
zusätzlich
zu einem Messfehler durch die Frequenzmessvorrichtung
114.
Wenn dieser Rundungsfehler nicht kleiner als 0,5 ist, ist der durch
den folgenden Ausdruck 2 berechnete Wert n nicht richtig erhalten.
Durch Verwendung der Bezugsquelle
104 für optische Frequenzen als einen
Standard der PLL-Schaltung
113, die die optische Frequenz
der mehreren optischen Frequenzkomponenten von der gepulsten Lichtquelle
106 steuert,
zusammen mit der Verwendung der Bezugsquelle
104 für optische
Frequenzen als einen Standard des Wellenmessers
102 wird
es möglich,
den Rundungsfehler nicht größer als
0,5 zu machen.
Fx = Fs ± fs2 +
nfs1 ± fc Ausdruck 1 -
Darüber hinaus
kann der Betriebssteuerabschnitt 130 auf der Grundlage
eines Amplitudenpegels des zu der Frequenzmessvorrichtung 114 gelieferten
ersten Schwebungssignals oder eines gemessenen Werts der von der
Frequenzmessvorrichtung 114 gemessenen ersten Differenzfrequenz
(fc) die optische Frequenz der mehreren optischen Frequenzkomponenten,
die in dem von der gepulsten Lichtquelle 106 erzeugten
gepulsten Licht enthalten sind, steuern. Wenn beispielsweise der
Amplitudenpegel des zu der Frequenzmessvorrichtung 114 gelieferten
ersten Schwebungssignals unterhalb eines vorbestimmten Pegels ist
oder wenn der Wert der von der Frequenzmessvorrichtung 114 gemessenen
ersten Differenzfrequenz (fc) außerhalb eines vorbestimmten
Frequenzbereichs ist, ändert
der Betriebssteuerabschnitt 130 die optische Frequenz der
mehreren optischen Frequenzkomponenten. D.h., der Betriebssteuerabschnitt 130 steuert
den Schalter 126, die Konstantfrequenz-Bezugsquelle 122 oder
die gepulste Lichtquelle 106, um das erste Schwebungssignal zweckmäßig durch
das Filter 110 durchzulassen.
-
Insbesondere ändert der
Betriebssteuerabschnitt 130 die optische Frequenz der mehreren
optischen Frequenzkomponenten mittels der Betätigung des Schalters 126,
um ein von dem Phasenkomparator 124 ausgegebenes Vorzeichen
zu ändern.
Genauer gesagt, der Betriebssteuerabschnitt 130 ändert die
optische Frequenz der mehreren optischen Fre quenzkomponenten mittels
der Steuerung der Konstantfrequenz-Bezugsquell 122, um
die von der Konstantfrequenz-Bezugsquelle 122 ausgegebene
konstante Frequenz (fs2) zu ändern.
Genauer gesagt, der Betriebssteuerabschnitt 130 ändert die
optische Frequenz der mehreren optischen Frequenzkomponenten mittels
der Steuerung der gepulsten Lichtquelle 106, um die Wiederholungsfrequenz (fs1)
des von der gepulsten Lichtquelle 106 erzeugten gepulsten
Lichts zu ändern.
-
Die 2A und 2B sind
Ansichten, die beispielhaft die optische Frequenz des gemessenen
Eingangslichts, des Bezugslichts und des gepulsten Lichts gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen. 2A zeigt ein Beispiel,
bei dem der Schalter 126 so gesetzt ist, dass der Phasenkomparator 124 das
durch Subtrahieren der konstanten Frequenz (fs2) von der zweiten
Differenzfrequenz erhaltene Vergleichsergebnis ausgegeben wird, d.h.
die gepulste Lichtquelle 106 erzeugt die optischen Frequenzkomponenten,
die jeweils die optische Frequenz Fs + f2 ± nfs1 haben. Darüber hinaus
zeigt 2B ein Beispiel, bei dem der
Schalter 126 so gesetzt ist, dass der Phasenkomparator 124 das
durch Addieren der konstanten Frequenz (fs2) zu der zweiten Differenzfrequenz
erhaltene Vergleichsergebnis ausgibt, d.h., die gepulste Lichtquelle
erzeugt die optischen Frequenzkomponenten mit jeweils der optischen
Frequenz Fs – fs2 ± nfs1.
-
Wenn
die Lichtfeinfrequenz des gemessenen Eingangslichts bei der Einstellung
des Schalters 126 gemäß 2A gleich Fx' ist, geht das erste Schwebungssignal
zweckmäßig durch
das Filter 110 hindurch, und somit kann die erste Differenzfrequenz
fc' durch die Frequenzmessvorrichtung 114 genau
gemessen werden. Wenn jedoch die Lichtfeinfrequenz des gemessenen
Eingangslichts Fx'' ist, geht das erste
Schwebungssignal nicht zweckmäßig durch
das Filter 110 hindurch, und somit kann die erste Differenzfrequenz
fc'' von der Frequenzmessvorrichtung 114 nicht
genau gemessen werden. Wenn andererseits die Lichtfeinfrequenz des
gemessenen Eingangslichts bei der Einstellung des Schalters 126 gemäß 2B gleich Fx'' ist,
geht das erste Schwebungssignal zweckmäßig durch das Filter 110 hindurch,
und somit kann die erste Differenzfrequenz fc'' durch
die Frequenzmessvorrichtung 114 genau gemessen werden.
Auf diese Weise ist es durch Einstellen des Schalters 126 möglich, die
erste Differenzfrequenz (fc) des ersten Schwebungssignals in einem
Durchlassband des Filters 110 zu steuern und die erste
Differenzfrequenz (fc) des ersten Schwebungssignals genau zu messen.
-
Bei
der optischen Frequenzmessvorrichtung 100 nach der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
da die Lichtgrobfrequenz (Fw) und die erste Differenzfrequenz (fc)
auf der Grundlage des von der Bezugsquelle 104 für optische
Frequenzen erzeugten Bezugslichts erhalten werden, die optische
Frequenz des gemessenen Eingangslichts mit hoher Genauigkeit zu
messen, obgleich ein optisches Frequenzband des gemessenen Eingangslichts
nicht vorher bekannt ist. Darüber
hinaus ist es möglich,
da es möglich
ist, nur das zum Messen der optischen Frequenz des gemessenen Eingangslichts
erforderliche erste Schwebungssignal zweckmäßig durch das Filter 110 durchzulassen
mittels fle xibler Änderung
der ersten Differenzfrequenz (fc) des ersten Schwebungssignals durch
den Schalter 126 usw., die erste Differenzfrequenz (fc)
genau zu messen und somit die optische Frequenz des gemessenen Eingangslichts
mit hoher Genauigkeit zu messen.
-
Obgleich
die vorliegende Erfindung im Wege eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann viele Änderungen
und Substitutionen durchführen
kann, ohne den Geist und den Bereich der vorliegenden Erfindung
zu verlassen. Es ist augenscheinlich anhand der Definition der angefügten Ansprüche, dass
Ausführungsbeispiele
mit derartigen Modifikationen auch zu dem Bereich der vorliegenden
Erfindung gehören.
-
Zusammenfassung:
-
Eine
optische Frequenzmessvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
enthält:
eine Lichtgrobfrequenz-Messvorrichtung,
die eine Lichtgrobfrequenz (Fw) von gemessenem Eingangslichts auf
der Grundlage einer Bezugswellenlänge, die eine Wellenlänge von
Bezugslicht ist, berechnet; eine Quelle für gepulstes Licht, die gepulstes
Licht enthaltend mehrere optische Frequenzkomponenten mit unterschiedlicher
Wiederholungsfrequenz (fs1) erzeugt auf der Grundlage der Bezugsfrequenz
(Fs), die die Frequenz des Bezugslichts ist; einen ersten Schwebungssignal-Erzeugungsabschnitt,
der ein erstes Schwebungssignal mit einer ersten Differenzfrequenz
(fc), die die Differenzfrequenz zwischen der optischen Frequenz
des gepulsten Lichts, das unter den mehreren optischen Frequenzkomponenten
der optischen Frequenz des gemessenen Eingangslichts am nächsten ist,
und der optischen Frequenz des gemessenen Eingangslichts ist, erzeugt;
eine Frequenzmessvorrichtung, die die erste Differenzfrequenz (fc)
des ersten Schwebungssignals misst; und einen arithmetischen Abschnitt,
der die Lichtfeinfrequenz (Fx) auf der Grundlage der Lichtgrobfrequenz
(Fw), der Bezugsfrequenz (Fs), der Widerholungsfrequenz (fs1) und
der ersten Differenzfrequenz (fc) berechnet.