FALC 110 & mFALC 110 高速周波数ロッキングモジュール

FALC 110 & mFALC 110 – 高速周波数ロッキングモジュール


  • 線幅狭窄と位相ロッキング用 (mFALC)
  • 15ns以下のシグナルディレイ付PIDレギュレーター
  • 90° 位相遅延@45 MHz
  • レーザーカレント(fast)とスローエレメント(drift)の制御
  • サブHzのレーザー線幅の実現


Fast Analog Linewidth Control (FALC 110)は線幅狭窄や高速の高帯域周波数ロッキングなどの今までに無い高度なレーザー周波数安定化のためのモジュールです。回路レイアウトを最適化することにより, -3dBの高速シグナルパスが100MHzまで到達できます。- ミキシングFALC (mFALC)は更に位相検出のアナログミキサーから構成され、2台のレーザーの外部RFリファレンスによる高速位相ロッキング用途にデザインされています。

Technical Information

コンセプト Module of DC 110 series, 制御ループの高速なロッキング (FALC) または 2台のレーザーを外部レファレンスへ位相ロッキングする (mFALC)
入力 2つの ハイスピードの差動入力, 入力オフセット調整可
PID レギュレーター < 15 ns 信号遅延
位相遅延 < 45° @ 10 MHz
∼ 90° @ 45 MHz
DC ゲイン 15 dB to 80 dB
出力電圧レンジ 最大 +/- 2 V @ 50 Ω
バンド幅 10 kHz (ピエゾグレーティング または レーザー温調用)
DC ゲイン 典型値 110 dB
出力電圧レンジ 最大 +/- 5 V, 高インピーダンス負荷
RF 入力 (2台のレーザーのビートシグナル, mFALC のみ)
周波数レンジ 10 MHz .. 200 MHz
最大入力電圧, DC 5 V
最大入力電圧, AC 4.5 V pp
LO 入力 (局部発振器, RFミキサー入力, mFALC のみ)
周波数レンジ 10 MHz .. 200 MHz, サイン波推奨
最大入力電圧, DC 2 V
最大入力電圧, AC 2.8 V pp


TOPTICA社波長可変半導体レーザーと使用するためにレーザーヘッドにAC変調入力ポート(DL-MOD PCB)が必要となります。



2台の855 nm DL DFB レーザーのビート信号。 Grey: フリーランニングレーザー; blue: 外部からの10MHz参照信号を用いてFALCで位相同期を行ったもの。

Options & Related Products

Related Products:


PID 110 LIR 110 PDD 110 FALC 110 DigiLock 110 LaseLock 波長計 Iscan
製品説明 / タイプ アナログ
アナログロック-インレギュレーター Pound-Drever-
Hall 法信号発生器
汎用デジタルロッキング 他社レーザー向き PIDオプション付波長計 Low finesse
etalons as reference with
サイド-フリンジ 該当なし
トップ-フリンジ PDD付 PDD付
ロッキングバンド幅* kHz .. MHz kHz レンジ ≈ 45 MHz ≈ 10 MHz 1 MHz < 100 Hz kHz レンジ
変調周波数 0.6 Hz .. 14 kHz 20 MHz ** 17 Hz .. 25 MHz 33 Hz .. 1 MHz 該当なし
Accuracy リファレンスによる (can be very good) > 10 MHz 1 MHz (相対値)
SYS DC 110 モジュール
低コスト ハイエンド

*Estimated bandwidth depends on gain and PID settings  **5- 40 MHz versions available


Technical Drawings(寸法図面)


Beat measurement of two ECDLs, locked to two high-finesse cavities. One of the locks was realized with a FALC 110. The beat width was less than 0.5 Hz over 8 s. The inset shows the phase stability of the beat note (J. Alnis, MPQ Garching).
Oscilloscope traces of the beat signal of two DL DFB lasers. Upper trace: free running lasers, lower trace: Phase lock with mFALC.


Applications of the FALC 110 and mFALC 110 include

  • High-bandwidth laser frequency stabilization
  • Linewidth reduction of ECDL and selected DFB lasers
  • Phase locking of two lasers
  • Difference frequency stabilization
  • Precision frequency control (BEC, quantum optics, metrology)

TOPTICA offers a wide portfolio of modules for laser linewidth manipulation: High-bandwidth regulators like FALC 110 and DigiLock 110 have been shown to achieve sub-Hertz linewidth values, whilst the LCC broadens the spectral profile to Gigahertz levels. The range of laser coherence control thus spans more than nine orders of magnitude (coherence length 130000 km .. 4 cm).


Application Note


Scientific Publications

Y.N. Zhao et al., Sub-Hertz frequency stabilization of a commercial diode laser; Optics Comm. 283 (2010) 4696.

F. Friederich et al., Phase-locking of the beat signal of two distributed-feedback diode lasers to oscillators working in the MHz to THz range; Opt. Express 18:8 (2010) 8621.

F. Friederich et al., Hybrid continuous-wave demodulating multipixel terahertz imaging systems; IEEE Transact. Microwave Theory and Techn. 58:7 (2010) 2022.



製品カタログ: Laboratory Electronics
理化学向け総合カタログ: Scientific Lasers (PDF, 8.1 MB)