2010 Fiscal Year Annual Research Report
周波数標準にトレーサブルなサブナノメートル精度・絶対光学長測定法の開発
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20360066
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
明田川 正人 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (10231854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 研二 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (40314364)
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| Keywords | ナノメートル / 絶対長さ / 周波数標準 / 電気光学素子 / ファブリーペロー共振器 / FMサイドバンド / 干渉 / 零位法 |
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| Research Abstract |
ファブリーペロー光共振器の光学的共振器長(nL)は、光速度の半分(c/2)を隣接する共鳴周波数差(自由スペクトル領域:FSR)で除算することで決定可能である。すなわち長さを周波数測定から決定可能である。本研究では、外部共振器型周波数可変半導体レーザ、電気光学変調器およびロックインアンプを用い、ファブリーペロー共振器のFSRを零位法によって高精度に決定する手法を理論・実験で明らかにした。キャリア周波数が共振器共鳴点から僅かにずれた状態に半導体レーザを調整し、電気光学素子により周波数変調(Frequency Modulation:FM)を掛け、キャリアの両側に複数のFMサイドバンドを発生させる。この光を共振器に導入し、その透過光または反射光を光検出器により観察する。光検出器の出力は電気光学素子に加えた変調信号とロックインアンプにより同期検波を行う。このとき電気光学素子に加えた変調周波数をFSR近傍で走査すると、FMサイドバンドとキャリア間の干渉により、変調周波数がちょうどFSRのときに必ず、ロックインアンプ出力がゼロ点を通る。ゼロ点を通るときの傾きは、キャリア周波数の共鳴点からのずれが、共鳴全値幅の29%のときに最も大きくなることを理論・実験から導き出した。また傾きは電気光学素子の変調深さ、入力レーザパワーに比例することを理論実験両面で証明した。FSR測定の相対不確かさを10^<-8>以下で実験的に決定した。1メートルの絶対長さをナノメートルの不確かさで決定する見通しを得た。同様な手法を用い、空気屈折率変動を能動的に抑止した。
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