この項目「周波数コム」は翻訳されたばかりのものです。不自然あるいは曖昧な表現などが含まれる可能性があり、このままでは読みづらいかもしれません。（原文：en: Frequency comb
）光周波数コム（ひかりしゅうはすうコム、英: optical frequency comb）は、スペクトルが離散的で等間隔に並んだ周波数線からなるレーザー光源をいう。光周波数コムは様々な機構で生成することができるが、連続波レーザーに対する周期的変調（振幅変調および位相変調）、非線形媒質中における4光波混合、モードロックレーザーにより生成されたパルス列（英語版）の安定化などが挙げられる。モードロックレーザーを用いた機構は、多大な労力の末に21世紀への変わり目ごろに開発された技術であり、2005年度ノーベル物理学賞の半分はこの業績を受賞理由としてジョン・ホールとテオドール・ヘンシュが共同受賞した。
理想的な周波数コムを周波数領域表示すると、次のような等間隔周波数を中心とするデルタ関数群の和となる。 f n = f 0 + n f r {\displaystyle f_{n}=f_{0}+n\,f_{r}}
ここで、 n {\displaystyle n} は整数、 f r {\displaystyle f_{r}} は櫛の歯同士の間隔（モードロックレーザーの往復速度や変調周波数に等しい）、 f 0 {\displaystyle f_{0}} はキャリアオフセット周波数であり、 f r {\displaystyle f_{r}} よりも小さい。
1オクターヴ（英語版）にわたる周波数コムは、 f 0 {\displaystyle f_{0}} の直接計測（とそのドリフトの補正）に使うことができる。したがって、1オクターヴにわたる周波数コムはキャリア・エンベロープ位相補正フィードバックループ内の圧電駆動ミラー（英語版）の制御に利用することができる。光周波数コムの二つの自由度（ f r {\displaystyle f_{r}} と f 0 {\displaystyle f_{0}} ）を安定化できる機構であれば、どんな機構でも光周波数の直接測定のための光周波数から電波領域の周波数へのマッピングに便利な周波数コムを生成することができる。時間領域表示した光の超短パルス。電場はガウス関数を包絡線とする正弦波を描いて変動する。パルス長は数百フェムト秒程度のオーダーである。
レーザー周波数コム生成の機構
モードロックレーザーを使う機構ディラックコムとは、有限の間隔 T で並ぶディラックのデルタ関数の級数である。時間領域ディラックコムのフーリエ変換は周波数領域のディラックコムとなる。
光周波数コムを生成する最も普及している方法はモードロックレーザーである。この型のレーザーはレーザー発振器の往復時間を間隔とする光パルス列を生成する。このようなパルス列のスペクトルは近似的に、レーザーの往復速度（repetition rate、往復時間の逆数）を間隔とするディラックのデルタ関数の級数とみなせる。この、鋭いスペクトル線の列を周波数コムもしくは周波数ディラックコムと呼ぶ。
光周波数コムを生成するために最も一般的に使われるレーザーは、 Ti:サファイア固体レーザーとEr:ファイバーレーザー[1]であり、典型的には100 MHzから1 GHz[2]程度の往復速度が用いられるが、10 GHz[3]まで高くすることもある。 4光波混合とは3つの周波数 f 1 , f 2 , f 3 {\displaystyle f_{1},f_{2},f_{3}} を持つ強い光が相互作用し、第4の周波数 f 4 = f 1 + f 2 − f 3 {\displaystyle f_{4}=f_{1}+f_{2}-f_{3}} の光を生じる過程をいう。3つの周波数が完全な間隔の周波数コムの一部である場合、第4の周波数は数学的に必然的に同じコムの一部となる。 二つ以上の周波数の等間隔に並んだ強い光から始めて、この過程を用いてさらなる等間隔に並んだ周波数を持つ光を生成することできる。たとえば、2つの周波数 f 1 , f 2 {\displaystyle f_{1},f_{2}} を持つ光子が多量に存在するとき、4光波混合により新たな周波数 2 f 1 − f 2 {\displaystyle 2f_{1}-f_{2}} を持つ光が生じる。
4光波混合を応用する機構
