JP2019207901A - Optical detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光検出装置に関する。 The present invention relates to a light detection device.
光通信、光計測及び分光などの光工学分野で用いられる光検出装置に関しては、被検出光の光パワーの高感度な検出が求められている。例えば、光ファイバ通信システムにおける信号光パワーや励起光パワーの高感度な検出により、システム性能劣化などの高度な把握が可能となり、その把握に基づいた、システムの高度な制御や運用が可能となる(非特許文献1、2)。
With respect to a photodetection device used in the field of optical engineering such as optical communication, optical measurement, and spectroscopy, high-sensitivity detection of the optical power of light to be detected is required. For example, high-sensitivity detection of signal light power and pumping light power in an optical fiber communication system enables high-level understanding of system performance degradation, etc., and advanced control and operation of the system based on the recognition (Non-Patent
具体例を挙げると、光ファイバ通信システムの多中継伝送系では、信号光パワーレベルの変動を、0.1dB程度以内の精度で検出し、信号光受信端における信号対雑音比の劣化量を把握するなどの必要がある。別の例を挙げると、分光分野において、液体や食品の品質変化を光検出する場合、高感度な検出により、従来技術に比べ、より詳細かつ迅速な品質変化情報が得られる(非特許文献3)。以上のように、光検出装置の光パワー検出の高感度化は、光工学分野の様々な応用において重要な基本技術である。 As a specific example, in a multi-relay transmission system of an optical fiber communication system, fluctuations in signal light power level are detected with an accuracy within about 0.1 dB, and the amount of signal-to-noise ratio degradation at the signal light receiving end is grasped It is necessary to do. As another example, when optically detecting a change in quality of a liquid or food in the spectroscopic field, more detailed and quick quality change information can be obtained by high-sensitivity detection compared to the prior art (Non-patent Document 3). ). As described above, increasing the sensitivity of the optical power detection of the photodetection device is an important basic technology in various applications in the field of optical engineering.
従来技術における光検出装置101のブロック図を、図22に示す。光検出装置101に、被検出光102が入射した場合、光検出素子103により、被検出光102の光パワーは、光電流に変換される。当該光電流は、電気回路104にて、電気段での増幅などの信号処理を受けて、被検出光102の光パワーに対応する電気信号として取り出される。ここで、被検出光102の光パワーを、dBm表記において光パワーPinとし、mW単位において光パワーPin0とする。ただし、光パワーPinと光パワーPin0との間には式(1)の関係がある。
FIG. 22 shows a block diagram of the
電気回路104にて取り出された電気信号から、光パワーPin0及び光パワーPinが求められるが、光パワーPinの測定誤差(誤差ΔPinとする)は、光パワーPinの値がある程度以上に大きく、被検出光2の信号対雑音比が十分高い場合には、光検出素子103及び電気回路104の性能で決まる限界値に制限される。誤差ΔPinの例としては、光パワーメータや光スペアナの典型的な値として0.1dBである。このことは、式(1)の関係から、光パワーPin0の相対精度が、光パワーPin0の値によらず、一定値に制限されていることを意味している。ただし、光パワーPin0の誤差を誤差ΔPin0とすると、光パワーPin0の相対誤差は、相対誤差ΔPin0/Pin0により与えられる。誤差ΔPinの値が0.1dBの場合、相対誤差ΔPin0/Pin0の値は0.023すなわち2.3%である。
From the electrical signal taken out by the
また、従来技術において、光検出素子103の前段に、光増幅器105を設置した場合の動作は、以下のとおりである。光増幅器105のdB表記での利得を利得G、無次元量としての利得を利得G0とする。ただし、一般に光増幅器は、利得一定、または、ほぼ一定の動作条件で用いられる。光増幅器105の出力段における被検出光102の出力光パワーを、dBm表記において出力光パワーPout、mW単位において出力光パワーPout0とする。この場合、Pout0=GPin0の関係がある。ここで、この関係式においてPout0は出力光パワーPout0を表し、Pin0は入力光パワーPin0を表す。この関係式においてGは比例定数である。また、出力光パワーの誤差を誤差ΔPout0とすると、ΔPout0=GΔPin0の関係がある。この関係式においてΔPout0は、誤差ΔPout0を表し、ΔPin0は誤差ΔPin0を表す。したがって、出力光パワーの相対誤差ΔPout0/Pout0は、式(2)となる。
In the prior art, the operation when the
式(2)によれば、相対誤差ΔPout0/Pout0は入力光パワーの相対誤差と等しくなる。すなわち、光増幅器105を用いた場合、被検出光102の光パワー測定における相対精度は一定であり、向上することはない。つまり、光検出装置101では、光検出の感度は一定であり、向上することはない。
dB表記の量に関しては、式(3)の関係がある。
According to equation (2), the relative error ΔP out0 / P out0 is equal to the relative error of the input optical power. That is, when the
With respect to the amount expressed in dB, there is a relationship of Equation (3).
なお、光増幅器105は、入力信号光の光パワーが微弱であり、入力信号光の信号対雑音比が小さい場合に、信号対雑音比の向上のために用いることができる。(非特許文献1、3、4、5)。
The
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光検出の感度を向上できる光検出装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a light detection device capable of improving the sensitivity of light detection.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、入力した被検出光を増幅する利得媒質と、前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路とを備える光検出装置であって、前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力する光検出装置である。 The present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention provides a gain medium that amplifies input light to be detected, and propagation light output from the gain medium. And a light amplification feedback circuit including the gain medium and the light feedback unit, wherein the light generated in the light amplification feedback circuit is transmitted from the light amplification feedback circuit. It is a light detection device that outputs as output signal light.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は狭帯域光透過フィルタを有する。 In one embodiment of the present invention, in the above-described photodetector, the optical feedback unit includes a narrow-band light transmission filter.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記被検出光は前記利得媒質の励起光である。 In one embodiment of the present invention, in the above-described light detection device, the detected light is excitation light of the gain medium.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記被検出光は前記利得媒質の信号光である。 In one embodiment of the present invention, in the above-described photodetector, the detected light is signal light of the gain medium.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、光導波路としての光ファイバを有する。 In one embodiment of the present invention, in the above photodetector, the optical feedback unit includes an optical fiber as an optical waveguide.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、光導波路としての自由空間を有する。 In one embodiment of the present invention, in the above-described photodetector, the optical feedback unit has a free space as an optical waveguide.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、リング形状を有する。 In one embodiment of the present invention, in the above-described light detection device, the optical feedback portion has a ring shape.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、リニア形状を有する。 In one embodiment of the present invention, in the above-described light detection device, the optical feedback unit has a linear shape.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光フィードバック部は、光サーキュレータを有し、前記光サーキュレータを介して、前記被検出光の入力と、前記出力信号光の出力とを行う。 In one embodiment of the present invention, in the above-described optical detection device, the optical feedback unit includes an optical circulator, and the input of the detected light and the output of the output signal light via the optical circulator. I do.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路は、前記被検出光に対するバイアス光源を有する。 In one embodiment of the present invention, in the above-described photodetector, the optical amplification feedback circuit includes a bias light source for the detected light.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記利得媒質は、希土類添加ファイバである。 One embodiment of the present invention is the above-described photodetector, wherein the gain medium is a rare earth-doped fiber.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記利得媒質は、レーザダイオードである。 One embodiment of the present invention is the above-described photodetector, wherein the gain medium is a laser diode.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路の前段に、前記被検出光を増幅するための光増幅器を有する。 According to another aspect of the present invention, in the above-described photodetector, an optical amplifier for amplifying the detected light is provided in a stage preceding the optical amplification feedback circuit.
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路の後段に、前記出力信号光を増幅するための光増幅器を有する。 According to another aspect of the present invention, in the above-described photodetector, an optical amplifier for amplifying the output signal light is provided after the optical amplification feedback circuit.
本発明によれば、光検出の感度を向上できる。 According to the present invention, the sensitivity of light detection can be improved.
本発明の光検出装置は、以下の構成及び動作を主要な特徴とする。
図1に、本発明における光検出装置1の基本構成のブロック図を示す。図1の光検出装置1は、図22の従来技術の光検出装置101とは、以下の点が異なる。すなわち、光検出装置1では、光検出素子3の前段に、光増幅フィードバック回路6を設置している。被検出光2は、光増幅フィードバック回路6を介して、光検出素子3に入射する。
The light detection device of the present invention has the following features and operations as main features.
FIG. 1 shows a block diagram of a basic configuration of a
光増幅フィードバック回路6のブロック図を、図2に示す。光増幅フィードバック回路6は、利得媒質11と、光フィードバック部12と、光入力部13と、光出力部14とを備える。ここで、利得媒質とは光増幅媒質のことである。また、フィードバックとは帰還のことである。
A block diagram of the optical
被検出光2は、光入力部13から光増幅フィードバック回路6に入射し、利得媒質11に入射する。ここで、被検出光2の波長は、利得媒質11の光励起における励起光波長に合致する。被検出光2により励起された利得媒質11は、その光導波路内の伝搬光として、増幅された自然放出(ASE:Amplified Spontaneous Emission)光を出力する。つまり、利得媒質11は、入力した被検出光2を増幅する。
The detected
利得媒質11が出力するASE光は、光フィードバック部12を介して、再び利得媒質11に入射する。したがって、光フィードバック部12は、利得媒質11から出力された伝搬光を、利得媒質11にフィードバックする。
光増幅フィードバック回路6は、レーザ発振の閾値近傍以下の動作点で動作する。光増幅フィードバック回路6の中で発生した当該ASE光は、被検出光2の光パワー情報を有する信号光として、光出力部14から出力される。光出力部14から出力される出力光を、出力信号光7とする。したがって、光検出装置1は、光増幅フィードバック回路6において発生した光を、光増幅フィードバック回路6から出力信号光7として出力する。
The ASE light output from the
The optical
図2に示した基本構成を備える光増幅フィードバック回路6の動作を、図3を用いて以下に示す。図3に示すプロットPL3は、光増幅フィードバック回路6の入出力特性を示している。入力光は被検出光2であり、利得媒質11の励起光として作用する。つまり、被検出光2は利得媒質11の励起光である。また、出力光は、光出力部14から出力される出力信号光7である。
光増幅フィードバック回路6は、レーザ発振の閾値近傍以下の被検出光パワー、すなわち被検出光2の光パワーPinの範囲において動作する。光パワーPinの変化量を変化量ΔPinとする。また、光パワーPinの変化量Δが増加した場合の、出力信号光7の光パワーPoutの変化量を変化量ΔPoutとする。
The operation of the optical
The optical
光増幅フィードバック回路6の動作を調べた結果、式(4)となることを見出した。
As a result of examining the operation of the optical
そこで、図3に示した光増幅フィードバック回路6の性能に関して、傾きSを、式(5)により定義する。
Therefore, with respect to the performance of the optical
この傾きSは、光パワー検出感度を表していると考えることができる。そのため本明細書では、この傾きSを、適宜、光パワー検出感度と呼ぶ。従来技術においては、式(3)より、S=1である。したがって、本発明の光増幅フィードバック回路6を用いることにより、従来技術に比べ、傾きがS倍、すなわち、光パワー検出感度がS倍となる。上述したように、光検出素子3、及び光検出素子3より後段の回路の光パワー検出誤差が限られていることから、本発明により、被検出光2の光パワー検出感度をS倍にすることができる。
This slope S can be considered to represent the optical power detection sensitivity. Therefore, in the present specification, this slope S is appropriately referred to as optical power detection sensitivity. In the prior art, S = 1 from equation (3). Therefore, by using the optical
また特に、光フィードバック部12の中に、狭帯域光透過フィルタOBPFを設置することにより、傾きSを、1より十分大きな値、例えば10倍あるいは100倍の値とすることができる。ちなみに、式(5)を、mW単位で表した微小変化量ΔPin0、及び微小変化量ΔPout0で表すと、式(6)となる。
In particular, by installing the narrow-band light transmission filter OBPF in the
式(6)の右辺第2因子ΔPout0/Pin0は、励起光パワーPin0が大きいほど大きいが、右辺第1因子Pin0/Pout0は、励起光パワーPin0が大きいほど小さいという関係を有する。 The right side second factor ΔP out0 / P in0 in equation (6) is larger as the pumping light power P in0 is larger, but the right side first factor P in0 / P out0 is smaller as the pumping light power P in0 is larger. Have.
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置1は、利得媒質11と、光フィードバック部12と、光増幅フィードバック回路6とを備える。利得媒質11は、入力した被検出光2を増幅する。光フィードバック部12は、利得媒質11から出力された伝搬光を、利得媒質11にフィードバックする。光増幅フィードバック回路6は、利得媒質11と光フィードバック部12とを備える。光検出装置1は、光増幅フィードバック回路6において発生した光を、光増幅フィードバック回路6から出力信号光7として出力する。
As described above, the
この構成により、本実施形態に係る光検出装置1では、光増幅フィードバック回路6をレーザ発振の閾値近傍以下の被検出光パワー、すなわち被検出光2の光パワーPinの範囲において動作させることができるため、光検出の感度を向上できる。
With this configuration, the
また、本発明に係る光検出装置1では、被検出光2は利得媒質11の励起光である。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、光検出装置1内に、励起光を出力する励起光源を設置する必要が無く、装置を簡素化できる。
Further, in the
With this configuration, in the
(第1の実施形態)
図4は、本発明の第1実施形態の光検出装置1における光増幅フィードバック回路6aを示すブロック図である。本第1実施形態の光検出装置1の基本構成は、図1に示されている。図4において、利得媒質11は、光導波路21を用いて、リング状に接続されている。すなわち、光導波路21を用いて構成される光リング回路ORCにおいて、利得媒質11から出射した光は、回路内伝搬光22(回路内伝搬光22−1〜回路内伝搬光22−4)として、光リング回路ORC内を同図中に示した矢印の方向に伝搬する。光リング回路ORCは、光フィードバック部12の一例である。
(First embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing the optical amplification feedback circuit 6a in the
光リング回路ORCにおいて、利得媒質11の後段に設置した光アイソレータISOは、光リング回路ORC内の回路内伝搬光22の伝搬方向を、時計回りに制限する。ただし、光アイソレータISOを設置せずに、反時計回りの伝搬光を生じさせてもよい。光アイソレータISOは、光検出装置1の中において発生した、利得媒質11に対する残留反射光を抑圧し、光増幅フィードバック回路6aの動作を安定化させる機能も有する。
In the optical ring circuit ORC, the optical isolator ISO installed after the
光アイソレータISOの後段には、適宜、狭帯域光透過フィルタOBPFを設置する。したがって、光リング回路ORC、つまり光フィードバック部12は、狭帯域光透過フィルタOBPFを有する。
狭帯域光透過フィルタOBPFの後段に設置した分岐器BRは、回路内伝搬光22の一部を、光リング回路ORC外に分岐する。分岐器BRにより分岐された光は、光出力部14を介して、出力信号光7として、光増幅フィードバック回路6aから出力される。
A narrow-band light transmission filter OBPF is installed as appropriate after the optical isolator ISO. Therefore, the optical ring circuit ORC, that is, the
The branching device BR installed at the subsequent stage of the narrow-band light transmission filter OBPF branches a part of the
分岐器BRの後段に設置した光減衰器ATTは、光リング回路ORCの光損失Lを適正な値に設定する。光減衰器ATTの後段には、合波器CP−Pを設置する。合波器CP−Pは、光入力部13を介して、光増幅フィードバック回路6aに入力した被検出光2を、前記光リング回路に導入する。ここで光損失Lは、利得媒質11の出力部から入力部までの光損失である。
The optical attenuator ATT installed at the subsequent stage of the branching device BR sets the optical loss L of the optical ring circuit ORC to an appropriate value. A multiplexer CP-P is installed after the optical attenuator ATT. The multiplexer CP-P introduces the detected
図4に示した本発明第1実施形態において、利得媒質11がエルビウム添加ファイバEDFである場合の、光増幅フィードバック回路6bのブロック図を、図5に示す。図5の光増幅フィードバック回路6bについて、図4の光増幅フィードバック回路6aと異なる主な点を以下に示す。
エルビウム添加ファイバEDFとは、希土類添加ファイバである。したがって、光増幅フィードバック回路6bでは、利得媒質11は、希土類添加ファイバである。
FIG. 5 shows a block diagram of the optical
The erbium-doped fiber EDF is a rare earth-doped fiber. Therefore, in the optical
図5の光増幅フィードバック回路6bでは、光導波路21として光ファイバOFを用いている。ここで光増幅フィードバック回路6bに含まれる光リング回路ORCb、つまり光フィードバック部12は、光導波路21として光ファイバOFを有する。また、光増幅フィードバック回路6bでは、光入力部13及び光出力部14としてそれぞれ光コネクタ13b及び光コネクタ14bを用いている。光ファイバOFは、G.652などの偏波非保持型のもの、または、PANDAファイバなどの偏波保持型のものを用いる。
In the optical
光増幅フィードバック回路6bでは、利得媒質11すなわちエルビウム添加ファイバEDFの後段の光アイソレータを光アイソレータISO−Bとしている。また、光増幅フィードバック回路6bでは、エルビウム添加ファイバEDFの前段に、光アイソレータISO−Fを設置して、エルビウム添加ファイバEDFへの残留反射光の抑圧を図っている。
In the optical
光増幅フィードバック回路6bでは、分岐器BRとして、光ファイバカプラを用いる。分岐器BRの分岐比は、一例として90:10である。ただし、分岐比90が光リング回路ORCb内の比率である。分岐器BRの分岐比の他の例は、50:50などである。光増幅フィードバック回路6bでは、被検出光2の波長を、一例として、エルビウム添加ファイバEDFの励起光の波長の一つである1480nmとする。励起光波長の他の例は、980nmなどである。出力信号光7の波長を、一例として、エルビウム添加ファイバEDFの信号光波長の一つである1558nmとする。信号光波長の他の例は、エルビウム添加ファイバ増幅器EDFAの信号光波長として、1530〜1610nmなどを挙げることができる。
なお、光増幅フィードバック回路6bでは、光導波路21として光ファイバOFを用いているが、光導波路21として、レンズと自由空間及びミラーを用いる構成でもよい。
In the optical
In the optical
図6に、本発明第1実施形態に関する、光検出装置1の全体構成の一例のブロック図を示す。図6の光源OSから送出された被検出光2を、光導波路としてのマルチコアファイバMCFのコアC1に入力する。
コアC1を伝搬した被検出光2は、光検出の第1のシステムS1に到達し、分岐器B1において一部が分岐され、光増幅フィードバック回路6に導かれる。分岐器B1において分岐された残りの被検出光2は、コアC1の下流に設置された他のシステム(不図示のシステムS2以降)に導かれる。
In FIG. 6, the block diagram of an example of the whole structure of the
The detected
分岐器B1と光増幅フィードバック回路6の間に、被測定対象物DUTが設置される。被測定対象物DUTは、例えば、損失媒体としての光部品、分光測定対象としての液体、気体、個体、及び、利得媒体としての光増幅器などである。すなわち、光検出装置1は、被測定対象物DUTの損失及び利得変動を高感度において検出する。被測定対象物DUTがない場合も実施可能であり、その場合には、光検出装置1は、光源OSからの被検出光2の光パワー変動を高感度において検出する。
A measurement object DUT is installed between the branching device B1 and the optical
図5に示した本発明第1実施形態における光入出力特性の計算実験結果の例を、図7に示す。横軸は、EDF入力の励起光パワーを示す。ここで、EDF入力の励起光パワーとは、dBm表記において定義した被検出光2の光パワーPinである。縦軸は、EDF出力の信号光パワーを示す。ここでEDF出力の信号光パワーとは、dBm表記において定義した出力信号光7の光パワーである。ただし、エルビウム添加ファイバEDFのC帯における平坦利得を約20dB、光損失Lを15dBとした。
図7では、狭帯域光透過フィルタOBPFがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタOBPFの透過帯域幅BWが、10nm、1nm、0.1nm、0.01nmの場合のプロットを、上から順に示す。
FIG. 7 shows an example of a calculation experiment result of the optical input / output characteristics in the first embodiment of the present invention shown in FIG. The horizontal axis shows the pumping light power of the EDF input. Here, the pumping light power of the EDF input is the optical power P in the detected
FIG. 7 shows plots in order from the top when there is no narrowband light transmission filter OBPF and when the transmission bandwidth BW of the narrowband light transmission filter OBPF is 10 nm, 1 nm, 0.1 nm, and 0.01 nm. .
また、上述した式(5)で与えられる傾きSについて、Pinの微小変化量ΔPinが十分に小さい場合の値を、図8に示した。図8では、狭帯域光透過フィルタOBPFがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタOBPFの透過帯域幅BWが、10nm、1nm、0.1nm、0.01nmの場合の励起光パワーに対する傾きSのプロットを、下から順に示した。 Also, the slope S given in equation (5) described above, the value of the case small change amount [Delta] P in the P in is sufficiently small, as shown in FIG. In FIG. 8, when there is no narrowband light transmission filter OBPF and when the transmission bandwidth BW of the narrowband light transmission filter OBPF is 10 nm, 1 nm, 0.1 nm, and 0.01 nm, The plots are shown in order from the bottom.
図8より、透過帯域幅BWが小さくなるにつれ、傾きSが大きくなっていることが明らかになった。傾きSの最大値を求めると、狭帯域光透過フィルタOBPFがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタOBPFの透過帯域幅BWが、10nm、1nm、0.1nm、0.01nmの場合について、順に、10.8、19.3、57.5、178.6、555.6であった。また、それらの最大値を与える励起光パワーPinは、狭帯域光透過フィルタOBPFがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタOBPFの透過帯域幅BWが、10nm、1nm、0.1nm、0.01nmの場合について、順に、7.93dBm、8.02dBm、8.07dBm、8.07dBm、8.08dBmであった。出力信号光パワーPoutは、狭帯域光透過フィルタOBPFがない場合、及び、狭帯域光透過フィルタOBPFの透過帯域幅BWが、10nm、1nm、0.1nm、0.01nmの場合について、順に、約−7.0dBm、約−9.5dBm、約−14.0dBm、約−19.5dBm、約−23.5dBmであった。 FIG. 8 reveals that the slope S increases as the transmission bandwidth BW decreases. When the maximum value of the slope S is obtained, the case where there is no narrowband light transmission filter OBPF and the case where the transmission bandwidth BW of the narrowband light transmission filter OBPF is 10 nm, 1 nm, 0.1 nm, and 0.01 nm are sequentially obtained. 10.8, 19.3, 57.5, 178.6, 555.6. Further, the pumping light power P in providing their maximum value, when there is no narrow-band light transmitting filter OBPF, and the transmission band width BW of the narrow-band light transmitting filter OBPF is, 10 nm, 1 nm, 0.1 nm, 0. In the case of 01 nm, they were 7.93 dBm, 8.02 dBm, 8.07 dBm, 8.07 dBm, and 8.08 dBm, respectively. The output signal light power P out is in the order of the case where there is no narrowband light transmission filter OBPF and the case where the transmission bandwidth BW of the narrowband light transmission filter OBPF is 10 nm, 1 nm, 0.1 nm, 0.01 nm. They were about -7.0 dBm, about -9.5 dBm, about -14.0 dBm, about -19.5 dBm, and about -23.5 dBm.
透過帯域幅BWを、1nmないし0.1nm程度とすることは、容易に入手可能な光部品で実現できる。したがって、本実施例により、傾きSすなわち光検出感度を10〜100倍程度とすることが可能であり、従来技術に比べ、光検出の顕著な高感度化が達成できる。 Setting the transmission bandwidth BW to about 1 nm to 0.1 nm can be realized with an easily available optical component. Therefore, according to the present embodiment, the slope S, that is, the photodetection sensitivity can be increased to about 10 to 100 times, and a remarkable increase in photodetection sensitivity can be achieved as compared with the prior art.
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置1では、光フィードバック部12は、狭帯域光透過フィルタOBPFを有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、光検出感度を狭帯域光透過フィルタOBPFを有さない場合に比べて顕著に向上できる。
As described above, in the
With this configuration, in the
また、本発明に係る光検出装置1では、光フィードバック部12は、光導波路21として光ファイバOFを有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、光導波路21を光ファイバOFを用いて構築することにより、光検出装置1を光導波路21を光ファイバOFを用いて構築しない場合に比べて安定化できる。
In the
With this configuration, in the
また、本発明に係る光検出装置1では、利得媒質11は、希土類添加ファイバである。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、利得媒質11を希土類添加ファイバとすることにより、光検出装置1を利得媒質11を希土類添加ファイバとしない場合に比べて安定化できる。
In the
With this configuration, in the
(第2の実施形態)
本発明の第2実施形態の光検出装置1における光増幅フィードバック回路6cを示すブロック図を、図9に示す。図9の光増幅フィードバック回路6cと、図4の第1実施形態の光増幅フィードバック回路6aとは、以下の点が主に異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing an optical amplification feedback circuit 6c in the
本第2実施形態では、利得媒質11に対する励起源15が設置されている。励起源15は、利得媒質11を励起し利得を生じさせる。励起源15の種類は、利得媒質11の種類に応じて異なる。例えば、利得媒質11がエルビウム添加ファイバEDFの場合には、励起光源15dである。また、利得媒質11がレーザダイオードLDの場合には、レーザダイオードLDの駆動電流を供給する電流源15eである。
被検出光2は、利得媒質11の利得帯域波長域内の波長を有する光である。光入力部13と利得媒質11の間には、被検出光2と光リング回路ORCc内の回路内伝搬光22を合波する合波器CP−Aを設置する。合波器CP−Aとは、例えば、誘電体多層膜フィルタ型の合波器である。
In the second embodiment, an
The detected
本第2実施形態の光増幅フィードバック回路6cの動作及び作用を、図10を用いて説明する。第1実施形態に対する図3の光増幅フィードバック回路6aの動作は、被検出光2が、利得媒質11の励起光の場合に対する動作であり、励起光パワーの増加は、利得媒質11の反転分布量の増加をもたらし、出力信号光7の光パワーは、励起光パワーとともに増加する。一方、本実施形態では、被検出光2が、利得媒質11の信号光である場合であり、その信号光のパワーの増加は、利得媒質11の反転分布量の減少をもたらす。
The operation and action of the optical amplification feedback circuit 6c of the second embodiment will be described with reference to FIG. The operation of the optical amplification feedback circuit 6a of FIG. 3 for the first embodiment is an operation for the case where the detected
したがって、図10に示したように、被検出光パワーのプロットPL10を、横軸の紙面の右から左に向かうにしたがって増加するようにプロットすることにより、図10のプロットPL10と、図3のプロットPL3とは同様の曲線形状になる。ここでプロットPL10と、プロットPL3とが同様の曲線形状であるとは、プロットPL10と、プロットPL3とを重ね合せることができることをいう。光パワーPinの変化量を変化量ΔPinとする。また、光パワーPinの変化量ΔPinが減少した場合の、出力信号光7の光パワーPoutの変化量を変化量ΔPoutとする。これにより、上述の式(4)及び(5)に記載の動作と同様の動作が成り立つ。
Therefore, as shown in FIG. 10, by plotting the plot PL10 of the detected optical power so as to increase from right to left on the paper surface of the horizontal axis, the plot PL10 of FIG. The curve shape is similar to that of the plot PL3. Here, the plot PL10 and the plot PL3 have the same curve shape means that the plot PL10 and the plot PL3 can be overlapped. The amount of change in the optical power P in the amount of change ΔP in. Also, when the change amount [Delta] P in the optical power P in is reduced, and the variation [Delta] P out the amount of change in the optical power P out of the
図11は、本第2実施形態における利得媒質11がエルビウム添加ファイバEDFの場合のブロック図である。図11の光増幅フィードバック回路6dは、図5の光増幅フィードバック回路6bと類似しているが、主な相違点を以下に示す。
光増幅フィードバック回路6dでは、励起源として、エルビウム添加ファイバEDFの励起光源15dを備える。光増幅フィードバック回路6dでは、励起光源15dの波長が1480nmの場合を示している。光増幅フィードバック回路6dでは、被検出光2として、EDFの利得波長域の光を入力信号光として用いている。光増幅フィードバック回路6dでは、入力信号光の波長を1550nmとしている。
FIG. 11 is a block diagram when the
The optical
図12は、本第2実施形態における利得媒質11が、レーザダイオードLDである場合の光増幅フィードバック回路6eを示すブロック図である。図12の光増幅フィードバック回路6eでは、励起源として、レーザダイオードLDの駆動電流を供給する電流源15eを備える。
被検出光2の波長は、一例として、1530nm〜1550nmである。また、この場合の出力信号光7の波長は、一例として、1560nmや1520nmである。ただし、レーザダイオードLDの利得波長域は、上記の波長をカバーしており、一例として、1510nm〜1570nmである。レーザダイオードLDの利得波長域は、レーザダイオードLDの組成を変えることにより、広い波長域をカバーすることが知られており、例えば、可視光から近赤外の波長域をカバーしている。
FIG. 12 is a block diagram showing an optical amplification feedback circuit 6e when the
As an example, the wavelength of the light to be detected 2 is 1530 nm to 1550 nm. Moreover, the wavelength of the
図13は、第2の実施形態において、利得媒質11をレーザダイオードLD、光導波路21を自由空間とした場合の光増幅フィードバック回路6fを示すブロック図である。図13の光増幅フィードバック回路6fは、図12の光増幅フィードバック回路6eと類似しているので、以下に図12の光増幅フィードバック回路6eとの主な相違点を示す。
図12の光増幅フィードバック回路6eでは、光導波路21として光ファイバを用いているが、図13の光増幅フィードバック回路6fでは、光導波路21は、自由空間及び4つのミラーM(ミラーM1〜M4)を用いて構成されている。ここで光リング回路ORCf、つまり光フィードバック部12は、光導波路21としての自由空間を有する。
FIG. 13 is a block diagram showing an optical
In the optical amplification feedback circuit 6e of FIG. 12, an optical fiber is used as the
光導波路21は、トポロジー的にリング形状を有している。したがって、光リング回路ORCf、つまり光フィードバック部12は、リング形状を有する。光導波路21は、トポロジー的にリング形状を有しているが、ミラーMの数としては、図13の場合の数に限定されず、3つ以上であればよい。
The
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置1では、被検出光2は利得媒質11の信号光である。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、信号光のパワーの増加は、利得媒質11の反転分布量の減少をもたらすため、光検出の感度を向上できる。
As described above, in the
With this configuration, in the
また、本発明に係る光検出装置1では、利得媒質11は、レーザダイオードLDである。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、レーザダイオードLDの利得波長域が被検出光2の波長、及び出力信号光7の波長をカバーできるため、光検出装置1の広帯域化を図ることができる。
In the
With this configuration, in the
また、本発明に係る光検出装置1では、光フィードバック部12は、光導波路21としての自由空間を有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、光導波路21を伝搬する光の偏波状態が保持されるため、光検出装置1を光導波路21としての自由空間を有さない場合に比べて安定化できる。
In the
With this configuration, in the
また、本発明に係る光検出装置1では、光フィードバック部12は、リング形状を有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、光フィードバック部12内に設置する光部品に対して、伝搬光が単一透過となるため、当該光部品に対する特性の要求条件を緩和することができる。
Moreover, in the
With this configuration, in the
(第3の実施形態)
本発明の第3実施形態の光検出装置1における光増幅フィードバック回路6gを示すブロック図を、図14に示す。図14の光増幅フィードバック回路6gは、図9の第2実施形態の光増幅フィードバック回路6cを示すブロック図と類似しているので、以下に、図9の光増幅フィードバック回路6cと異なる点について主に示す。
光増幅フィードバック回路6gでは、光導波路21は、直線的なトポロジー配置、すなわちリニア形状を有し、光導波路21の両端は、片端に1個ずつ、計2個のミラー(ミラーM−1及びミラーM−2)が設置されている。したがって、光リング回路ORCg、つまり光フィードバック部12は、リニア形状を有する。
(Third embodiment)
FIG. 14 is a block diagram showing an optical amplification feedback circuit 6g in the
In the optical amplification feedback circuit 6g, the
光導波路21は、光ファイバや自由空間であり、光導波路21内を、回路内伝搬光22が往復する。その結果、光導波路21内を、回路内伝搬光22が一往復する間に、回路内伝搬光22は、利得媒質11を2回通過する。また同様に、狭帯域光透過フィルタOBPFと光減衰器ATTなどの光部品を、回路内伝搬光22が2回通過する。上記の第2実施形態及び第3実施形態は、上述の相違点を有するが、図3及び図10に示した特性に関する本質的な違いはない。したがって、第2実施形態に関して示したように、本第3実施形態により、光パワー検出感度の向上を図ることができる。
The
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置1では、光フィードバック部12は、リニア形状を有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、リング形状とする場合に比べ、構成部品点数が削減できる。
As described above, in the
With this configuration, in the
(第4の実施形態)
本発明の第4実施形態の光検出装置1における光増幅フィードバック回路6hを示すブロック図を、図15に示す。図15の光増幅フィードバック回路6hは、図14の第3実施形態の光増幅フィードバック回路6gと類似しているので、以下に、図14の光増幅フィードバック回路6gからの変更点を主に示す。
図15では、利得媒質11の両端に、部分反射のミラー(ミラーM−1及びミラーM−2)が設置されている。回路内伝搬光22は、ミラーM−1とミラーM−2との間においてフィードバックを受ける。被検出光2は、光入力部13及びミラーM−1を通過して利得媒質11に入射する。利得媒質11から、ミラーM−2の方向に伝搬した回路内伝搬光22は、光アイソレータISOを通過後、光出力部14を経て、出力信号光7として光増幅フィードバック回路6hから出力される。利得媒質11は、一例として、へき開面を両端に有するレーザダイオードLDである。そのレーザダイオードLDがDFB型やDBR型の場合には、利得媒質11は、狭帯域光透過フィルタOBPFの機能を具備する。
(Fourth embodiment)
FIG. 15 is a block diagram showing an optical
In FIG. 15, partial reflection mirrors (mirror M-1 and mirror M-2) are installed at both ends of the
(第5の実施形態)
本発明の第5実施形態の光検出装置1における光増幅フィードバック回路6iを示すブロック図を、図16に示す。図16の光増幅フィードバック回路6iは、図15の第4実施形態の光増幅フィードバック回路6hと類似しているので、以下に、図15の光増幅フィードバック回路6hからの変更点を主に示す。
(Fifth embodiment)
A block diagram showing an optical
光増幅フィードバック回路6iでは、光入力部13と利得媒質11の間に光サーキュレータ17を設置している。一方、ミラーM−2の後段に、光アイソレータISOは設置していない。被検出光2は、光サーキュレータ17及びミラーM−1を通過後、利得媒質11に入射する。利得媒質11を出射した被検出光2は、ミラーM−2で反射され、逆方向に伝搬する。その後、利得媒質11に入射し、利得媒質11を伝搬後、利得媒質11から出射し、ミラーM−1を通過した回路内伝搬光22は、光サーキュレータ17の右側のポートPR1から下側のポートPD1に導かれ、出力信号光7となる。
したがって、光リング回路ORCi、つまり光フィードバック部12は、光サーキュレータ17を有し、光サーキュレータ17を介して、被検出光2の入力と、出力信号光7の出力とを行う。
In the optical
Therefore, the optical ring circuit ORCi, that is, the
図16において、利得媒質11がレーザダイオードLDであり、光導波路21が自由空間の場合を、図17に示す。図17の光増幅フィードバック回路6jでは、光入力部13と光出力部14は光コネクタとし、それらの右側にレンズLS(レンズLS1及びレンズLS2)を設置している。また、光増幅フィードバック回路6jでは、レーザダイオードLDと光サーキュレータ17との間にもレンズLS3を設置している。レンズLS1とレンズLS3との間の伝搬光、及びレンズLS3とレンズLS2との間の伝搬光は、コリメートビームとなっている。光サーキュレータ17とレンズLS2との間に配置されたミラーMは、コリメートビームの伝搬方向を変える機能を有する。
In FIG. 16, the case where the
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置1では、光フィードバック部12は、光サーキュレータ17を有し、光サーキュレータ17を介して、被検出光2の入力と、出力信号光7の出力とを行う。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、光サーキュレータ17を介して被検出光2の入力と出力信号光7の出力とを行わない場合に比べて効率よく出力信号光7を取り出すことができる。
As described above, in the
With this configuration, in the
(第6の実施形態)
本発明の第6実施形態の光検出装置1における光増幅フィードバック回路6kを示すブロック図を、図18に示す。図18の光増幅フィードバック回路6kは、図4の第1実施形態の光増幅フィードバック回路6aと類似しているので、図4の光増幅フィードバック回路6aからの変更点を主に示す。
(Sixth embodiment)
FIG. 18 is a block diagram showing an optical amplification feedback circuit 6k in the
光増幅フィードバック回路6kでは、被検出光2に対するバイアス光源18を設置している。また、光入力部13と合波器CP−Aとの間に、被検出光2とバイアス光源からのバイアス光を合波するための合波器CP−Bを設置している。被検出光2とバイアス光とは、合波器CP−Bと合波器CP−Aとを通過して、利得媒質11に入射する。また、被検出光2とバイアス光とは、ともに近い波長を有し、利得媒質11の励起光または利得媒質11により増幅される信号光として機能する。
In the optical amplification feedback circuit 6k, a
図4の第1実施形態の光増幅フィードバック回路6aでは、被検出光2の光パワーレベルがある程度の大きさである必要がある。ここで、その大きさの値を所要レベルと呼ぶ。所要レベルは、一例として、数dBmである。したがって、所要レベルより小さい光パワーを有する被検出光2では、光検出感度が劣化する場合がある。
一方、図18の本第6実施形態の光増幅フィードバック回路6kでは、被検出光2の光パワーとバイアス光の光パワーを合わせた光パワーが、所要レベルに達していればよい。したがって、本実施形態の光増幅フィードバック回路6kでは、被検出光2の光パワーが、第1実施形態の光増幅フィードバック回路6aに比べ小さくてよいという利点を有する。
In the optical amplification feedback circuit 6a of the first embodiment shown in FIG. 4, the optical power level of the detected
On the other hand, in the optical amplification feedback circuit 6k of the sixth embodiment in FIG. 18, the optical power obtained by combining the optical power of the detected
図18において、利得媒質11がエルビウム添加ファイバEDFである場合のブロック図を図19に示す。図9の光増幅フィードバック回路6lは、図11の第2実施形態の光増幅フィードバック回路6dと類似しているので、以下に、図11の光増幅フィードバック回路6dからの変更点を主に示す。
光増幅フィードバック回路6lでは、バイアス光源18としてエルビウム添加ファイバEDFに対する信号光を送出する光源を設置している。被検出光2である入力信号光の波長1550nmに対してバイアス光源18が送出する信号光の波長を、近接波長の1540nmとした。合波器CP−Bは、一例として、1550nmの信号光と1540nmのバイアス光を合波する誘電体多層膜フィルタである。
FIG. 19 is a block diagram when the
In the optical
図19の実施形態において、光パワーの所要レベルは、一例として、6dBm(すなわち4mW)である。この場合、被検出光2の光パワーは、0.01mW、すなわち−20dBmである。また、この場合、バイアス光の光パワーは、3.99mW、すなわち約6dBmである。
このように、被検出光2の光パワーについて、図11の第2実施形態の光増幅フィードバック回路6dにおけるレベルが6dBmであるのに対し、図19の第6実施形態の光増幅フィードバック回路6lにおけるレベルは−20dBmである。光増幅フィードバック回路6lでは、バイアス光の光パワーの値を適宜変更して、被検出光2の光パワーレベルを所望の値に設定することが可能である。
In the embodiment of FIG. 19, the required level of optical power is 6 dBm (ie, 4 mW) as an example. In this case, the optical power of the detected
Thus, the optical power of the detected
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置1では、光増幅フィードバック回路6kは、被検出光2に対するバイアス光源18を有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、被検出光2の光パワーとバイアス光の光パワーを合わせた光パワーが、所要レベルに達していればよいため、被検出光2の光パワーが、光増幅フィードバック回路6kが被検出光2に対するバイアス光源18を有していない場合に比べ小さくても、光検出感度を向上できる。
As described above, in the
With this configuration, in the
(第7の実施形態)
本発明の第7実施形態の光検出装置1の光増幅フィードバック回路6mを示すブロック図を、図20に示す。図20の光増幅フィードバック回路6mと、図2の第1実施形態の光増幅フィードバック回路6とは類似しているので、図2の光増幅フィードバック回路6からの変更点を主に示す。
本第7実施形態の光増幅フィードバック回路6mでは、光増幅フィードバック回路6mの前段に、被検出光2を増幅するための光増幅器Fを有する。または、光増幅フィードバック回路6mでは、光増幅フィードバック回路6mの後段に、出力信号光7を増幅するための光増幅器Bを有する。ただし、光増幅器F及び光増幅器Bの両方を用いてもよい。
(Seventh embodiment)
A block diagram showing an optical
The optical
光増幅フィードバック回路6mでは、光増幅器Fを用いた場合には、光増幅フィードバック回路6mに入力する被検出光2の光パワーを、光パワー検出感度を劣化させることなく、増大させることができるので、被検出光2の光パワーを、光増幅器Fの利得の分だけ低減することができるという利点を有する。
また、光増幅フィードバック回路6mでは、光増幅器Bを用いた場合には、光パワー検出感度を劣化させることなく、出力信号光7の光パワーを、光増幅器Bの利得の分だけ増加することができるという利点を有する。
In the optical
In the optical
本第7実施形態のより具体的な構成を示すブロック図を、図21に示す。図21の光増幅フィードバック回路6mと、図19の第6実施形態の光増幅フィードバック回路6lとは類似しているので、図19の光増幅フィードバック回路6lからの変更点を主に示す。
光増幅フィードバック回路6mでは、図19の光増幅フィードバック回路6lの前段に光増幅器Fを、後段に光増幅器Bを設置している。光増幅器F及び光増幅器Bは、ともにエルビウム添加ファイバ増幅器EDFAであり、C帯(1530〜1565nm)の光を増幅する。したがって、光増幅器Fは、光増幅器Fに対する入力光である1550nmの光を増幅する。光増幅器Bは、光増幅器Bに対する入力光である1558nmの光を増幅する。
FIG. 21 is a block diagram showing a more specific configuration of the seventh embodiment. Since the optical
In the optical
以上に説明したように、本発明に係る光検出装置1では、光増幅フィードバック回路6mの前段に、被検出光2を増幅するための光増幅器Fを有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、光増幅フィードバック回路6mに入力する被検出光2の光パワーを、光パワー検出感度を劣化させることなく、増大させることができるので、被検出光2の光パワーを、光増幅器Fの利得の分だけ低減することができる。
As described above, the
With this configuration, in the
また、本発明に係る光検出装置1では、光増幅フィードバック回路6mの後段に、出力信号光7を増幅するための光増幅器Bを有する。
この構成により、本発明に係る光検出装置1では、光パワー検出感度を劣化させることなく、出力信号光7の光パワーを、光増幅器Bの利得の分だけ増加することができるので、被検出光2の光パワーを、光増幅器Bの利得の分だけ低減することができる。
Further, the
With this configuration, in the
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to that described above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to
1…光検出装置、2…被検出光、3…光検出素子、4…電気回路、6、6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6i、6j、6k、6l、6m…光増幅フィードバック回路、7…出力信号光、11…利得媒質、12…光フィードバック部、13…光入力部
13b、14b…光コネクタ、14…光出力部、ORC…光リング回路、CP−P、CP−A…合波器、BR…分岐器、OBPF…狭帯域光透過フィルタ、ATT…光減衰器、ISO…光アイソレータ、ISO−B、ISO−F…光アイソレータ、21…光導波路21、22、22−1、22−2、22−3、22−4…回路内伝搬光、OF…光ファイバ、S…システム、OS…光源、DUT…被測定対象物、MCF…マルチコアファイバ、C1、C2…コア、B1…分岐器、A1…合波器、15…励起源、15d…励起光源、15e…電流源、LD…レーザダイオード、M、M−1、M−2…ミラー、EDF…エルビウム添加ファイバ、17…光サーキュレータ、LS、LS1、LS2、LS3…レンズ、18…バイアス光源、F、B…光増幅器、PD1、PR1…ポート
DESCRIPTION OF
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、入力した被検出光を増幅する利得媒質と、前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路と、入射する光を光電流に変換することによって検出する光検出素子と、を備える光検出装置であって、前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力して前記光検出素子に検出させ、前記出力信号光のパワーの変化量の前記被検出光のパワーの変化量に対する比は1より大きな値である光検出装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーは、レーザ発振の閾値近傍以下である。
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光の波長と、前記出力信号光の波長とが異なる。
また、本発明の一態様は、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーが、前記出力信号光のパワーより大きい。
The present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention provides a gain medium that amplifies input light to be detected, and propagation light output from the gain medium. An optical feedback device comprising: an optical feedback unit that feeds back to the optical signal; an optical amplification feedback circuit that includes the gain medium and the optical feedback unit; and a photodetector that detects incident light by converting it into a photocurrent. Then, the light generated in the optical amplification feedback circuit is output as output signal light from the optical amplification feedback circuit to be detected by the photodetecting element, and the detected light power of the amount of change in the power of the output signal light is detected. This is a light detection device in which the ratio to the amount of change is greater than 1 .
In one embodiment of the present invention, in the above-described photodetector, the power of the detected light input to the optical amplification feedback circuit is less than or equal to a laser oscillation threshold value.
In one embodiment of the present invention, in the above-described photodetector, the wavelength of the detected light input to the optical amplification feedback circuit is different from the wavelength of the output signal light.
In one embodiment of the present invention, the power of the detected light input to the optical amplification feedback circuit is greater than the power of the output signal light.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、入力した被検出光を増幅する利得媒質と、前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路と、入射する光を光電流に変換することによって検出する光検出素子と、を備える光検出装置であって、前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力して前記光検出素子に検出させ、前記出力信号光のパワーのdBm表記における値の変化量の前記被検出光のパワーのdBm表記における値の変化量に対する比は1より大きな値である光検出装置である。
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーは、レーザ発振の閾値近傍以下である。
また、本発明の一態様は、上記の光検出装置において、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光の波長と、前記出力信号光の波長とが異なる。
また、本発明の一態様は、前記光増幅フィードバック回路に入力される前記被検出光のパワーのdBm表記における値が、前記出力信号光のパワーのdBm表記における値より大きい。
The present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention provides a gain medium that amplifies input light to be detected, and propagation light that is output from the gain medium. An optical feedback device comprising: an optical feedback unit that feeds back to the optical signal; an optical amplification feedback circuit that includes the gain medium and the optical feedback unit; and a photodetector that detects incident light by converting it into a photocurrent. Then, the light generated in the optical amplification feedback circuit is output as output signal light from the optical amplification feedback circuit and is detected by the photodetector, and the amount of change in the value in dBm notation of the power of the output signal light is detected. In the photodetecting device, the ratio of the power of the detected light to the amount of change in the value expressed in dBm is greater than 1.
In one embodiment of the present invention, in the above-described photodetector, the power of the detected light input to the optical amplification feedback circuit is less than or equal to a laser oscillation threshold value.
In one embodiment of the present invention, in the above-described photodetector, the wavelength of the detected light input to the optical amplification feedback circuit is different from the wavelength of the output signal light.
In one embodiment of the present invention, a value in dBm notation of the power of the detected light input to the optical amplification feedback circuit is larger than a value in dBm notation of the power of the output signal light.
Claims (14)
前記利得媒質から出力された伝搬光を、前記利得媒質にフィードバックする光フィードバック部と、
前記利得媒質と前記光フィードバック部とを備える光増幅フィードバック回路と
を備える光検出装置であって、
前記光増幅フィードバック回路において発生した光を、前記光増幅フィードバック回路から出力信号光として出力する光検出装置。 A gain medium for amplifying the input detected light;
An optical feedback unit that feeds back propagating light output from the gain medium to the gain medium;
An optical detection device comprising: an optical amplification feedback circuit comprising the gain medium and the optical feedback unit;
An optical detection device that outputs light generated in the optical amplification feedback circuit as output signal light from the optical amplification feedback circuit.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the optical feedback unit includes a narrowband light transmission filter.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the light to be detected is excitation light of the gain medium.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the light to be detected is signal light of the gain medium.
請求項1に記載の光検出装置。 The optical detection device according to claim 1, wherein the optical feedback unit includes an optical fiber as an optical waveguide.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the optical feedback unit has a free space as an optical waveguide.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the optical feedback unit has a ring shape.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the optical feedback unit has a linear shape.
前記光サーキュレータを介して、前記被検出光の入力と、前記出力信号光の出力とを行う
請求項1に記載の光検出装置。 The optical feedback unit has an optical circulator,
The light detection apparatus according to claim 1, wherein the light to be detected and the output signal light are output through the optical circulator.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the optical amplification feedback circuit includes a bias light source for the detected light.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetector according to claim 1, wherein the gain medium is a rare earth-doped fiber.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the gain medium is a laser diode.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, further comprising an optical amplifier for amplifying the detected light before the optical amplification feedback circuit.
請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, further comprising an optical amplifier for amplifying the output signal light at a stage subsequent to the optical amplification feedback circuit.
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