JP2679810B2 - 光波長測定装置 - Google Patents
光波長測定装置Info
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- JP2679810B2 JP2679810B2 JP16761488A JP16761488A JP2679810B2 JP 2679810 B2 JP2679810 B2 JP 2679810B2 JP 16761488 A JP16761488 A JP 16761488A JP 16761488 A JP16761488 A JP 16761488A JP 2679810 B2 JP2679810 B2 JP 2679810B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光の波長をエタロンおよびビート周波数を用
いて高精度に測定する光波長測定装置に関する。
いて高精度に測定する光波長測定装置に関する。
［従来の技術］ 回折格子等の光学的機材を用いなくて電気的に被測定
光の波長（周波数）を高精度に測定する光波長測定装置
として、従来、第４図に示すマイケルソン干渉計が使用
されている。すなわち、参照光源11から出力された既知
の基準波長λ０を有するコヒーレントな参照光ａは光路
に対して45゜傾斜したハーフミラー12のＡ点にて直角に
反射され、固定ミラー13にて進行方向が180゜反転され
て、ハーフミラー12のＢ点を透過して参照光用受光器14
へ入力される。また参照光源11から出力された参照光ａ
はハーフミラー12のＡ点を透過して、移動ミラー15で進
行方向が180゜反転されて、ハーフミラー12のＢ点で反
射されて前記参照光用受光器14へ入力する。
光の波長（周波数）を高精度に測定する光波長測定装置
として、従来、第４図に示すマイケルソン干渉計が使用
されている。すなわち、参照光源11から出力された既知
の基準波長λ０を有するコヒーレントな参照光ａは光路
に対して45゜傾斜したハーフミラー12のＡ点にて直角に
反射され、固定ミラー13にて進行方向が180゜反転され
て、ハーフミラー12のＢ点を透過して参照光用受光器14
へ入力される。また参照光源11から出力された参照光ａ
はハーフミラー12のＡ点を透過して、移動ミラー15で進
行方向が180゜反転されて、ハーフミラー12のＢ点で反
射されて前記参照光用受光器14へ入力する。
一方、未知の波長λの被測定光ｂはハーフミラー12の
Ｂ点を透過して、移動ミラー15で進行方向が180゜反転
されて、ハーフミラー12のＡ点で反射されて被測定光用
受光器16へ入力する。また、被測定光ｂはハーフミラー
12のＢ点にて直角に反射され、固定ミラー13にて進行方
向が180゜反転されて、ハーフミラー12のＡ点を透過し
て被測定光用受光器16へ入力される。そして、前記移動
ミラー15は図示するように光路に平行に移動可能に設け
られている。
Ｂ点を透過して、移動ミラー15で進行方向が180゜反転
されて、ハーフミラー12のＡ点で反射されて被測定光用
受光器16へ入力する。また、被測定光ｂはハーフミラー
12のＢ点にて直角に反射され、固定ミラー13にて進行方
向が180゜反転されて、ハーフミラー12のＡ点を透過し
て被測定光用受光器16へ入力される。そして、前記移動
ミラー15は図示するように光路に平行に移動可能に設け
られている。
各受光器14,16に入力する参照光ａおよび被測定光ｂ
はそれぞれ固定ミラー13を経由した光と移動ミラー15を
経由した光とで干渉現象が生じる。よって、移動ミラー
15を矢印方向へ移動すると各受光器14,16から出力され
る各出力信号a1,b1には、第５図に示すように、干渉に
よって生じるピーク波形が周期的に生じる。このピーク
波形のピッチ長Ｐはその光の波長に対応した値であるの
で、移動ミラー15を予め定められた規定距離D0だけ移動
させた場合の各ピーク波形の数n0,n1を計数すれば、求
める被測定光ｂの波長λは０式で求まる。
はそれぞれ固定ミラー13を経由した光と移動ミラー15を
経由した光とで干渉現象が生じる。よって、移動ミラー
15を矢印方向へ移動すると各受光器14,16から出力され
る各出力信号a1,b1には、第５図に示すように、干渉に
よって生じるピーク波形が周期的に生じる。このピーク
波形のピッチ長Ｐはその光の波長に対応した値であるの
で、移動ミラー15を予め定められた規定距離D0だけ移動
させた場合の各ピーク波形の数n0,n1を計数すれば、求
める被測定光ｂの波長λは０式で求まる。
λ＝（n0/n1）λ０ …（１） ［発明が解決しようとする課題］ しかし、第４図に示すマイケルソン干渉計を使用した
光波長測定装置において、光の波長λを正確に測定する
ためには、前述した各ピーク波形の数n0,n1を精度よく
求める必要がある。すなわち、測定波長λの有効桁数を
多くすると、必要とする各ピーク波形の数n0,n1の桁数
も多く求める必要がある。すなわち、前述した規定移動
距離D0を大きく設定する必要がある。その結果、測定装
置全体が大型化する問題がある。移動距離が長くなると
光学系機器の据付け精度等の問題が生じ、第５図に示す
干渉波形に乱れが生じる。
光波長測定装置において、光の波長λを正確に測定する
ためには、前述した各ピーク波形の数n0,n1を精度よく
求める必要がある。すなわち、測定波長λの有効桁数を
多くすると、必要とする各ピーク波形の数n0,n1の桁数
も多く求める必要がある。すなわち、前述した規定移動
距離D0を大きく設定する必要がある。その結果、測定装
置全体が大型化する問題がある。移動距離が長くなると
光学系機器の据付け精度等の問題が生じ、第５図に示す
干渉波形に乱れが生じる。
よって、精度よく測定できる測定波長λにも一定の限
界が生じる。例えば周波数ｆが5GHz（波長λ＝c/f）の
場合は前記規定移動距離D0は約10cm程度でよいが、500M
Hzの場合は約1mになる。
界が生じる。例えば周波数ｆが5GHz（波長λ＝c/f）の
場合は前記規定移動距離D0は約10cm程度でよいが、500M
Hzの場合は約1mになる。
このような不都合を解消するために、基準周波数f0を
有する基準光と未知の周波数ｆとを光合成器を用いて測
定周波数ｆと基準周波数f0との差の周波数で示されるビ
ート周波数Δｆ（＝ｆ±f0）有するビート光を得て、ビ
ート光を受光器で電気信号に変換し、このビート信号の
ビード周波数Δｆを周波数分析器にて測定することによ
って、被測定光の周波数ｆを得るようにした光波長測定
装置が考えられている。
有する基準光と未知の周波数ｆとを光合成器を用いて測
定周波数ｆと基準周波数f0との差の周波数で示されるビ
ート周波数Δｆ（＝ｆ±f0）有するビート光を得て、ビ
ート光を受光器で電気信号に変換し、このビート信号の
ビード周波数Δｆを周波数分析器にて測定することによ
って、被測定光の周波数ｆを得るようにした光波長測定
装置が考えられている。
しかし、一般に周波数分析器にて分析できる周波数に
は一定の分析可能周波数範囲が存在する。よって、基準
周波数f0と測定周波数ｆとが極く接近している場合はビ
ート周波数Δｆの周波数は小さいので測定可能である
が、基準周波数f0と測定周波数ｆとが遠く離れていると
ビート周波数Δｆの周波数範囲は広くなので、ビート周
波数Δｆの全周波数領域に亘って測定するとが不可能に
なり、結果的に被測定光の周波数ｆを測定できない。
は一定の分析可能周波数範囲が存在する。よって、基準
周波数f0と測定周波数ｆとが極く接近している場合はビ
ート周波数Δｆの周波数は小さいので測定可能である
が、基準周波数f0と測定周波数ｆとが遠く離れていると
ビート周波数Δｆの周波数範囲は広くなので、ビート周
波数Δｆの全周波数領域に亘って測定するとが不可能に
なり、結果的に被測定光の周波数ｆを測定できない。
特に、通常の周波数分析器の分析可能周波数範囲はせ
いぜい数十MHzであるのに対して、光の周波数領域は数G
Hz帯に及ぶので上記ビート周波数Δｆはすぐに上記分析
可能周波数領域を外れる。
いぜい数十MHzであるのに対して、光の周波数領域は数G
Hz帯に及ぶので上記ビート周波数Δｆはすぐに上記分析
可能周波数領域を外れる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、
周波数が連続的に変化する掃引光およびエタロンを用い
ることにより、装置を大型化することなく、広い周波数
領域に亘って被測定光の周波数を精度よく測定できる光
波長測定装置を提供することを目的とする。
周波数が連続的に変化する掃引光およびエタロンを用い
ることにより、装置を大型化することなく、広い周波数
領域に亘って被測定光の周波数を精度よく測定できる光
波長測定装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明の光波長測定装置に
おいては、基準周波数を有する基準光を出力する基準光
源と、周波数が連続的に変化する掃引光を出力する掃引
光源と、この掃引光源から出力される掃引光の光強度を
検出する掃引光受光器と、この掃引光受光器と前記掃引
光源との間に介挿されたエタロンと、複数の光から一つ
の光を選択する光選択器と、この光選択器の出力光と掃
引光とを合成してビート周波数を有する合成光を出力す
る光合成器と、この光合成器から出力される合成光の光
強度を検出する合成光受光器と、この合成光受光器から
出力される合成光信号のビート周波数が分析可能周波数
範囲に入ったときそのビート周波数を検出する周波数分
析器と、掃引光受光器から出力される光強度信号に含ま
れるエタロンの物理的特性にて定まる各ピーク信号のう
ちの、光選択器が基準光を選択した場合に周波数分析器
にてビート周波数値が得られたときの測定基準ピーク信
号の周波数を測定基準周波数として算出する測定基準周
波数算出手段と、各ピーク信号のうちの、光選択器が被
測定光を選択した場合に周波数分析器にてビート周波数
値が得られたときの被測定ピーク信号と測定基準ピーク
信号との間のピーク信号数を計数するピーク信号数計数
手段と、測定基準周波数とピーク信号数および被測定ピ
ーク信号に対応するビート周波数値から被測定光の周波
数を算出する周波数算出手段とを備えたものである。
おいては、基準周波数を有する基準光を出力する基準光
源と、周波数が連続的に変化する掃引光を出力する掃引
光源と、この掃引光源から出力される掃引光の光強度を
検出する掃引光受光器と、この掃引光受光器と前記掃引
光源との間に介挿されたエタロンと、複数の光から一つ
の光を選択する光選択器と、この光選択器の出力光と掃
引光とを合成してビート周波数を有する合成光を出力す
る光合成器と、この光合成器から出力される合成光の光
強度を検出する合成光受光器と、この合成光受光器から
出力される合成光信号のビート周波数が分析可能周波数
範囲に入ったときそのビート周波数を検出する周波数分
析器と、掃引光受光器から出力される光強度信号に含ま
れるエタロンの物理的特性にて定まる各ピーク信号のう
ちの、光選択器が基準光を選択した場合に周波数分析器
にてビート周波数値が得られたときの測定基準ピーク信
号の周波数を測定基準周波数として算出する測定基準周
波数算出手段と、各ピーク信号のうちの、光選択器が被
測定光を選択した場合に周波数分析器にてビート周波数
値が得られたときの被測定ピーク信号と測定基準ピーク
信号との間のピーク信号数を計数するピーク信号数計数
手段と、測定基準周波数とピーク信号数および被測定ピ
ーク信号に対応するビート周波数値から被測定光の周波
数を算出する周波数算出手段とを備えたものである。
また、別の発明は上記各手段に加えて、基準周波数と
は異なる基準周波数を有する校正用基準光を出力する校
正用基準光源と、光選択器がこの校正用基準光を選択し
た場合に周波数分析器にてビート周波数値が得られたと
きの校正用基準ピーク信号の周波数を校正用基準周波数
として算出する校正用基準周波数算出手段と、校正用ピ
ーク信号と測定基準ピーク信号との間のピーク信号数を
計数する校正用ピーク信号数計数手段と、この校正用ピ
ーク信号計数手段にて計数されたピーク信号数と校正用
基準周波数および測定基準周波数からエタロンの物理的
特性値を算出するエタロン校正手段とを備えたものであ
る。
は異なる基準周波数を有する校正用基準光を出力する校
正用基準光源と、光選択器がこの校正用基準光を選択し
た場合に周波数分析器にてビート周波数値が得られたと
きの校正用基準ピーク信号の周波数を校正用基準周波数
として算出する校正用基準周波数算出手段と、校正用ピ
ーク信号と測定基準ピーク信号との間のピーク信号数を
計数する校正用ピーク信号数計数手段と、この校正用ピ
ーク信号計数手段にて計数されたピーク信号数と校正用
基準周波数および測定基準周波数からエタロンの物理的
特性値を算出するエタロン校正手段とを備えたものであ
る。
［作用］ まず、この発明で使用されるエタロンの特性を説明す
る。第２図（ａ）に示すようにエタロン１はガラス又は
水晶等の極めて平行度のよい平行板面の両面に例えば金
属膜をつけて反射率をあげた光学素子であり、表面にほ
ぼ垂直に光を照射すると、厚さｄの内部で反射を繰返
し、入力光の波長λが一定の条件を満たすと反対面から
出力される。したがって、入射光の波長λを連続的に変
化させれば、第２図（ｂ）に示すように、エタロン１を
透過した光には（２）式で示される屈折率n,厚さd,波長
λで定まる波長間隔Δλ毎にピーク信号２が生じる。
る。第２図（ａ）に示すようにエタロン１はガラス又は
水晶等の極めて平行度のよい平行板面の両面に例えば金
属膜をつけて反射率をあげた光学素子であり、表面にほ
ぼ垂直に光を照射すると、厚さｄの内部で反射を繰返
し、入力光の波長λが一定の条件を満たすと反対面から
出力される。したがって、入射光の波長λを連続的に変
化させれば、第２図（ｂ）に示すように、エタロン１を
透過した光には（２）式で示される屈折率n,厚さd,波長
λで定まる波長間隔Δλ毎にピーク信号２が生じる。
Δλ＝λ2/（2nd） …（２） なお、波長λを周波数領域に変換すると、周波数間隔
ΔＦは光速度ｃを導入することによって、（３）式で示
される。
ΔＦは光速度ｃを導入することによって、（３）式で示
される。
ΔＦ＝c/（2nd） …（３） すなわち、各ピーク信号２相互間の周波数間隔ΔＦは
エタロン２の物理特性値（2nd）にて定まる。
エタロン２の物理特性値（2nd）にて定まる。
したがって、掃引受光器から出力される光強度信号に
は第２図（ｂ）に示す規則的に配列された複数のピーク
信号２が生じる。
は第２図（ｂ）に示す規則的に配列された複数のピーク
信号２が生じる。
一方、光合成器の一方には周波数が連続的に変化する
掃引光が入力され、他方には未知周波数の被測定光が入
射されているので、被測定光と掃引光との合成光におけ
るビート周波数は、掃引光が掃引中に、必ず周波数分析
器の分析可能周波数範囲に入る。基準周波数の基準光も
同じである。よって、基準光に対応するビート周波数が
周波数分析器で測定された時点における掃引光の測定基
準ピーク信号の測定基準周波数が定まる。同様に、被測
定光に対応するビート周波数が周波数分析器で測定され
た時点における掃引光のピーク信号およびその時点にお
けるビート周波数が特定される。そして、そのピーク信
号と前記測定基準ピーク信号との間の周波数差はその間
に存在するピーク信号数に前述した周波数間隔ΔＦを乗
算すれば求まる。よって、最終的に被測定光の周波数が
算出される。
掃引光が入力され、他方には未知周波数の被測定光が入
射されているので、被測定光と掃引光との合成光におけ
るビート周波数は、掃引光が掃引中に、必ず周波数分析
器の分析可能周波数範囲に入る。基準周波数の基準光も
同じである。よって、基準光に対応するビート周波数が
周波数分析器で測定された時点における掃引光の測定基
準ピーク信号の測定基準周波数が定まる。同様に、被測
定光に対応するビート周波数が周波数分析器で測定され
た時点における掃引光のピーク信号およびその時点にお
けるビート周波数が特定される。そして、そのピーク信
号と前記測定基準ピーク信号との間の周波数差はその間
に存在するピーク信号数に前述した周波数間隔ΔＦを乗
算すれば求まる。よって、最終的に被測定光の周波数が
算出される。
さらに、別の値の基準周波数を有する校正用基準光源
をもちいて校正用ピーク信号における校正用基準周波数
が算出される。そして、基準光に対応する測定基準ピー
ク信号における測定基準周波数は先に算出されているの
で、両ピーク信号間のピーク信号数を計数することによ
って、周波数間隔ΔＦの値が算出される。よって、エタ
ロンの物理的特定値2nd（＝c/ΔＦ）が算出される。そ
して、この物理的特性値を用いて被測定光の周波数を算
出する。
をもちいて校正用ピーク信号における校正用基準周波数
が算出される。そして、基準光に対応する測定基準ピー
ク信号における測定基準周波数は先に算出されているの
で、両ピーク信号間のピーク信号数を計数することによ
って、周波数間隔ΔＦの値が算出される。よって、エタ
ロンの物理的特定値2nd（＝c/ΔＦ）が算出される。そ
して、この物理的特性値を用いて被測定光の周波数を算
出する。
［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１
図は実施例の光波長測定装置の概略校正を示すブロック
図である。基準光源３から出力された基準周波数f1を有
するコヒーレントな基準光ｃは例えば光ファイバ等を用
いて光選択器４へ導かれる。この光選択器４には基準光
源３の基準光ｃの他に、未知の周波数ｆを有する被測定
光ｅが同じく光ファイバで導かれ、さらに、校正用基準
光源3aから出力された前記基準周波数f1とは異なる値の
基準周波数f2の校正用基準光ｆが導入されている。そし
て、この光選択器４は一種の光路切換器で構成されてお
り、操作者によるマニアル操作又は後述する演算処理部
９からの指令信号にて前記３個の光c,e,fから一つの光
が選択されて次の光合成器５へ送出される。
図は実施例の光波長測定装置の概略校正を示すブロック
図である。基準光源３から出力された基準周波数f1を有
するコヒーレントな基準光ｃは例えば光ファイバ等を用
いて光選択器４へ導かれる。この光選択器４には基準光
源３の基準光ｃの他に、未知の周波数ｆを有する被測定
光ｅが同じく光ファイバで導かれ、さらに、校正用基準
光源3aから出力された前記基準周波数f1とは異なる値の
基準周波数f2の校正用基準光ｆが導入されている。そし
て、この光選択器４は一種の光路切換器で構成されてお
り、操作者によるマニアル操作又は後述する演算処理部
９からの指令信号にて前記３個の光c,e,fから一つの光
が選択されて次の光合成器５へ送出される。
また、図中６は周波数fSが連続的に変化する掃引光ｇ
を出力する掃引光源であり、この掃引光源６から出力さ
れる掃引光ｇは光ファイバによって前記光合成器５へ導
かれる。光合成器５は光選択器４の出力光と掃引光ｇと
を波形合成する。そして、合成光ｈとして次の合成光受
光器７へ送出する。したがって、この合成光ｈには掃引
光ｇの周波数fSと光選択器４で選択された光との差の周
波数で示されるビート周波数Δｆが含まれる。このビー
ト周波数Δｆを有した合成光ｈは合成光受光器７で電気
信号の合成光信号ｉに変換されて周波数分析器８へ送出
される。この周波数分析器８は入力された合成信号ｉに
含まれるビート周波数Δｆが分析可能周波数範囲に入る
とそのビート周波数Δｆ値を検出する。そして、その検
出結果を次の演算処理部９へ送出する。
を出力する掃引光源であり、この掃引光源６から出力さ
れる掃引光ｇは光ファイバによって前記光合成器５へ導
かれる。光合成器５は光選択器４の出力光と掃引光ｇと
を波形合成する。そして、合成光ｈとして次の合成光受
光器７へ送出する。したがって、この合成光ｈには掃引
光ｇの周波数fSと光選択器４で選択された光との差の周
波数で示されるビート周波数Δｆが含まれる。このビー
ト周波数Δｆを有した合成光ｈは合成光受光器７で電気
信号の合成光信号ｉに変換されて周波数分析器８へ送出
される。この周波数分析器８は入力された合成信号ｉに
含まれるビート周波数Δｆが分析可能周波数範囲に入る
とそのビート周波数Δｆ値を検出する。そして、その検
出結果を次の演算処理部９へ送出する。
一方、掃引光源６から出力された掃引光ｇは前記光合
成器５へ導かれるとともに、前述した特性を有するエタ
ロン１を介して掃引光受光器10へ入射される。この掃引
光受光器10の出力信号は電圧計10aで光強度信号ｊに変
換される。よって、この光強度信号ｊには第２図（ｂ）
に示すような一定周波数間隔ΔＦ毎にピーク信号２が生
じる。そして、この光強度信号ｊは前記演算処理部９へ
送出される。
成器５へ導かれるとともに、前述した特性を有するエタ
ロン１を介して掃引光受光器10へ入射される。この掃引
光受光器10の出力信号は電圧計10aで光強度信号ｊに変
換される。よって、この光強度信号ｊには第２図（ｂ）
に示すような一定周波数間隔ΔＦ毎にピーク信号２が生
じる。そして、この光強度信号ｊは前記演算処理部９へ
送出される。
演算処理部９は例えばマイクロコンピュータで構成さ
れており、内部に測定基準周波数Fsaを算出する測定基
準周波数算出手段9a、ピーク信号数Ｎを算出するピーク
信号数算出手段9b、被測定光ｅの周波数ｆを算出する周
波数算出手段9c、エタロン１の物理的特性値を校正する
ための校正用基準周波数Fsdを算出する校正用基準周波
数算出手段9d、校正用ピーク信号数Ndを計数する校正用
ピーク信号数計数手段9e、前記エタロン１の物理的特性
値（2nd）を算出するエタロン校正手段9f等の各手段が
制御プログラムとして格納されている。
れており、内部に測定基準周波数Fsaを算出する測定基
準周波数算出手段9a、ピーク信号数Ｎを算出するピーク
信号数算出手段9b、被測定光ｅの周波数ｆを算出する周
波数算出手段9c、エタロン１の物理的特性値を校正する
ための校正用基準周波数Fsdを算出する校正用基準周波
数算出手段9d、校正用ピーク信号数Ndを計数する校正用
ピーク信号数計数手段9e、前記エタロン１の物理的特性
値（2nd）を算出するエタロン校正手段9f等の各手段が
制御プログラムとして格納されている。
次に、このように構成された光波長測定装置の動作を
第３図を用いて説明する。
第３図を用いて説明する。
先ず、光選択器４を操作して、基準光ｃを光合成器５
へ導入させる。そして、掃引光源６の掃引光ｇを低い周
波数から高い周波数へ掃引開始すると、掃引光ｇの周波
数fSは第３図に示すように直線的に上昇する。同時に、
エタロン１を介した電圧計10aから出力される光強度信
号ｊにはピーク信号２が一定周波数間隔ΔＦ｛c/（2n
d）｝毎に現れる。
へ導入させる。そして、掃引光源６の掃引光ｇを低い周
波数から高い周波数へ掃引開始すると、掃引光ｇの周波
数fSは第３図に示すように直線的に上昇する。同時に、
エタロン１を介した電圧計10aから出力される光強度信
号ｊにはピーク信号２が一定周波数間隔ΔＦ｛c/（2n
d）｝毎に現れる。
そして、基準光ｃと掃引光ｇが光合成器５で合成され
て、合成光ｈとして合成光受光器７で合成光信号ｉに変
換されるが、この合成信号ｉに含まれるビート周波数Δ
ｆ（＝f1−fS）は掃引光ｇの周波数fSにて大きく変化す
るが、このビート周波数Δｆの周波数が周波数分析器８
の分析可能周波数範囲に入った時点で、周波数分析器８
はそのビート周波数Δｆの計測が可能となる。そして、
掃引光ｇの周波数fSが上昇してビート周波数Δｆが前記
分析可能周波数範囲を外れると、ビート周波数Δｆの計
測が不可能になる。
て、合成光ｈとして合成光受光器７で合成光信号ｉに変
換されるが、この合成信号ｉに含まれるビート周波数Δ
ｆ（＝f1−fS）は掃引光ｇの周波数fSにて大きく変化す
るが、このビート周波数Δｆの周波数が周波数分析器８
の分析可能周波数範囲に入った時点で、周波数分析器８
はそのビート周波数Δｆの計測が可能となる。そして、
掃引光ｇの周波数fSが上昇してビート周波数Δｆが前記
分析可能周波数範囲を外れると、ビート周波数Δｆの計
測が不可能になる。
そして、そのビート周波数Δｆが測定可能の範囲内に
おいて、光強度信号ｊにおけるピーク信号２が最大値に
達した時点におけるビート周波数fAを読取る。またその
時点における該当ピーク信号２を測定基準ピーク信号2a
とする。したがって、この時点における掃引光ｇの周波
数、すなわち測定基準周波数Fsaが（４）式で求まる。
おいて、光強度信号ｊにおけるピーク信号２が最大値に
達した時点におけるビート周波数fAを読取る。またその
時点における該当ピーク信号２を測定基準ピーク信号2a
とする。したがって、この時点における掃引光ｇの周波
数、すなわち測定基準周波数Fsaが（４）式で求まる。
Fsa＝f1±fA …（４） 次に、光選択器４を操作して、校正用基準光ｆを光合
成器５へ導く。そして、掃引光源６を起動して、掃引光
ｇの周波数fSを上昇開始させる。すると、合成光信号ｉ
のビート周波数Δｆが前記分析可能周波数範囲に入った
時点で周波数分析器８にてそのビート周波数Δｆの計測
が可能となる。よって、前述した基準光ｃと同様の手順
で校正用基準ピーク信号2dとその時のビート周波数fDか
ら校正用基準周波数Fsdが（５）式で求まる。
成器５へ導く。そして、掃引光源６を起動して、掃引光
ｇの周波数fSを上昇開始させる。すると、合成光信号ｉ
のビート周波数Δｆが前記分析可能周波数範囲に入った
時点で周波数分析器８にてそのビート周波数Δｆの計測
が可能となる。よって、前述した基準光ｃと同様の手順
で校正用基準ピーク信号2dとその時のビート周波数fDか
ら校正用基準周波数Fsdが（５）式で求まる。
Fsd＝f2±fD …（５） 次に、校正用基準ピーク信号2dと測定基準ピーク信号
2aとの間のピーク信号数Ndを計数する。例えば第３図に
おいては、Nd＝２となる。次に、ピーク信号２相互間の
周波数間隔ΔＦを（６）式を用いて求める。
2aとの間のピーク信号数Ndを計数する。例えば第３図に
おいては、Nd＝２となる。次に、ピーク信号２相互間の
周波数間隔ΔＦを（６）式を用いて求める。
ΔＦ＝（Fsd−Fsa）/Nd …（６） よって、エタロン１の物理的特性値（2nd）が計算に
て求まる。
て求まる。
次に、光選択器４を操作して未知周波数ｆを有するコ
ヒーレントな被測定光ｅを光合計器５へ導く。そして、
掃引光源６を起動して、基準光ｃと校正用基準光ｆの場
合と同一手順で、光強度信号ｊにおける被測定ピーク信
号2bを特定し、その時のピーク信号fBを計測する。次に
被測定ピーク信号2bと測定基準ピーク信号2aとの間のピ
ーク信号数Ｎを計数する。ピーク信号２相互間の周波数
間隔ΔＦが算出されているので、被測定ピーク信号2bに
対応する掃引光ｇの周波数Fsbは（７）式で求まる。
ヒーレントな被測定光ｅを光合計器５へ導く。そして、
掃引光源６を起動して、基準光ｃと校正用基準光ｆの場
合と同一手順で、光強度信号ｊにおける被測定ピーク信
号2bを特定し、その時のピーク信号fBを計測する。次に
被測定ピーク信号2bと測定基準ピーク信号2aとの間のピ
ーク信号数Ｎを計数する。ピーク信号２相互間の周波数
間隔ΔＦが算出されているので、被測定ピーク信号2bに
対応する掃引光ｇの周波数Fsbは（７）式で求まる。
Fsb＝Fsa±（Ｎ・ΔＦ） …（７） したがって、被測定光ｅの周波数ｆは掃引光ｇの周波
数fSに対してビート周波数fBだけずれているので、求め
る被測定光ｅの周波数ｆは（８）式で算出される。
数fSに対してビート周波数fBだけずれているので、求め
る被測定光ｅの周波数ｆは（８）式で算出される。
ｆ＝Fsb±fB ＝（Fsa±Ｎ・ΔＦ）±fB ＝f1±fA±Ｎ・ΔＦ±fB …（８） なお、各式に使用されている（Ｎ・ΔＦ）の前の
「±」符号は、被測定ピーク信号2b又は校正用ピーク信
号2dが測定基準ピーク信号2aに対していずれの方向にず
れているかによつて定まり、実際の測定においては容易
にその符号が定まる。また各ビート周波数fA,fB,fDの前
の「±」の符号はその時点における掃引光ｇの周波数fS
に対していずれの方向にずれているかを示す符号であ
り、周波数分析器８を監視することによって、容易に判
断できる。
「±」符号は、被測定ピーク信号2b又は校正用ピーク信
号2dが測定基準ピーク信号2aに対していずれの方向にず
れているかによつて定まり、実際の測定においては容易
にその符号が定まる。また各ビート周波数fA,fB,fDの前
の「±」の符号はその時点における掃引光ｇの周波数fS
に対していずれの方向にずれているかを示す符号であ
り、周波数分析器８を監視することによって、容易に判
断できる。
しかして、この算出された周波数ｆから被測定光ｅの
波長λを算出すればよい。
波長λを算出すればよい。
このように構成された光波長測定装置であれば、たと
え被測定光ｅの周波数ｆが基準光ｃの基準周波数f1と大
きく離れており、その結果合成光信号ｉのビート周波数
Δｆが周波数分析器７の分析可能周波数範囲に入らなか
ったとしても、周波数fSが連続的に変化する掃引光ｇと
の間で合成光ｈを作成することによって、必ず分析可能
周波数範囲に入るビート周波数Δｆが得られる。そし
て、その時点における掃引光ｇの周波数Fsbはエタロン
１の特性を利用して基準光ｃの基準周波数f1を用いて算
出できる。よって、被測定光ｅの周波数ｆが正確に求ま
る。
え被測定光ｅの周波数ｆが基準光ｃの基準周波数f1と大
きく離れており、その結果合成光信号ｉのビート周波数
Δｆが周波数分析器７の分析可能周波数範囲に入らなか
ったとしても、周波数fSが連続的に変化する掃引光ｇと
の間で合成光ｈを作成することによって、必ず分析可能
周波数範囲に入るビート周波数Δｆが得られる。そし
て、その時点における掃引光ｇの周波数Fsbはエタロン
１の特性を利用して基準光ｃの基準周波数f1を用いて算
出できる。よって、被測定光ｅの周波数ｆが正確に求ま
る。
したがって、周波数分析器８に特に広帯域の分析可能
周波数範囲を有したものを使用する必要がない。また、
第４図に示した移動ミラー15を含む光学機器を使用する
必要がないので、装置全体を小型軽量に構成することが
可能となる。
周波数範囲を有したものを使用する必要がない。また、
第４図に示した移動ミラー15を含む光学機器を使用する
必要がないので、装置全体を小型軽量に構成することが
可能となる。
また、本発明においては、ピーク信号数Ｎと周波数間
隔ΔＦとを用いて被測定光ｅの概略の周波数Fsbを算出
して、さらにビート周波数fBで補正することによって、
被測定光ｅの周波数ｆの値を算出するようにしているの
で、従来の装置に比較してその測定精度を大幅に向上で
きる。
隔ΔＦとを用いて被測定光ｅの概略の周波数Fsbを算出
して、さらにビート周波数fBで補正することによって、
被測定光ｅの周波数ｆの値を算出するようにしているの
で、従来の装置に比較してその測定精度を大幅に向上で
きる。
また、エタロン１の物理的特性値（2nd＝c/ΔＦ）を
基準光ｃと校正用基準光ｆとを用いて算出している。し
たがって、エタロン１をこの装置に組込む前に、その物
理的特性値（2nd）を別の測定装置を用いて予め測定し
ておく必要がない。また、エタロン１を交換した場合の
特性変化や、エタロン１を長期間使用した場合における
特性値の経時変化等を簡単に補正することができるの
で、常時最良の測定精度を維持できる。
基準光ｃと校正用基準光ｆとを用いて算出している。し
たがって、エタロン１をこの装置に組込む前に、その物
理的特性値（2nd）を別の測定装置を用いて予め測定し
ておく必要がない。また、エタロン１を交換した場合の
特性変化や、エタロン１を長期間使用した場合における
特性値の経時変化等を簡単に補正することができるの
で、常時最良の測定精度を維持できる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。前述したように厚さｄや屈折率ｎ等のエタロン１
の物理的特性値が別の測定装置によって、予め測定され
ていれば、第１図に示す校正用基準光源3aを除去するこ
とも可能である。
ない。前述したように厚さｄや屈折率ｎ等のエタロン１
の物理的特性値が別の測定装置によって、予め測定され
ていれば、第１図に示す校正用基準光源3aを除去するこ
とも可能である。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明の光波長測定装置によれ
ば、周波数が連続的に変化する掃引光と被測定光との間
のビード周波数を周波数分析器で計測し、かつエタロン
の特性を用いてそのビート周波数計測時の掃引周波数を
算出している。そしてそれ等から被測定光の周波数を求
めている。よって、光学的機器を使用する必要がないの
で、装置を大型化することなく、かつ広い周波数領域に
亘って被測定光の周波数を精度よく測定できる。
ば、周波数が連続的に変化する掃引光と被測定光との間
のビード周波数を周波数分析器で計測し、かつエタロン
の特性を用いてそのビート周波数計測時の掃引周波数を
算出している。そしてそれ等から被測定光の周波数を求
めている。よって、光学的機器を使用する必要がないの
で、装置を大型化することなく、かつ広い周波数領域に
亘って被測定光の周波数を精度よく測定できる。
第１図は本発明の一実施例に係わる光波長測定装置の概
略構成を示すブロック図、第２図は同実施例装置におけ
るエタロンの特性を示す図、第３図は同実例装置の動作
を示すタイムチャート、第４図は従来の光波長測定装置
を示す模式図、第５図は同従来装置の動作を示すタイム
チャートである。 １……エタロン、２……ピーク信号、３……基準光源、
3a……校正用基準光源、４……光選択器、５……光合成
器、６……掃引光源、７……合成光受光器、８……周波
数分析器、９……演算処理部、10……掃引光受光器。
略構成を示すブロック図、第２図は同実施例装置におけ
るエタロンの特性を示す図、第３図は同実例装置の動作
を示すタイムチャート、第４図は従来の光波長測定装置
を示す模式図、第５図は同従来装置の動作を示すタイム
チャートである。 １……エタロン、２……ピーク信号、３……基準光源、
3a……校正用基準光源、４……光選択器、５……光合成
器、６……掃引光源、７……合成光受光器、８……周波
数分析器、９……演算処理部、10……掃引光受光器。
Claims (2)
- 【請求項１】基準周波数を有する基準光を出力する基準
光源（３）と、周波数が連続的に変化する掃引光を出力
する掃引光源（６）と、この掃引光源から出力される掃
引光の光強度を検出する掃引光受光器（10）と、この掃
引光受光器と前記掃引光源との間に介挿されたエタロン
（１）と、複数の光から一つの光を選択する光選択器
（４）と、この光選択器の出力光と前記掃引光とを合成
してビート周波数を有する合成光を出力する光合成器
（５）と、この光合成器から出力される合成光の光強度
を検出する合成光受光器（７）と、この合成光受光器か
ら出力される合成光信号のビート周波数が分析可能周波
数範囲に入ったときそのビート周波数を検出する周波数
分析器（８）と、前記掃引光受光器から出力される光強
度信号に含まれる前記エタロンの物理的特性にて定まる
各ピーク信号のうちの、前記光選択器が基準光を選択し
た場合に前記周波数分析器にてビート周波数値が得られ
たときの測定基準ピーク信号の周波数を測定基準周波数
として算出する測定基準周波数算出手段（9a）と、前記
各ピーク信号のうちの、前記光選択器が被測定光を選択
した場合に前記周波数分析器にてビート周波数値が得ら
れたときの被測定ピーク信号と前記測定基準ピーク信号
との間のピーク信号数を計数するピーク信号数計数手段
（9b）と、前記測定基準周波数と前記ピーク信号数およ
び被測定ピーク信号に対応するビート周波数値から前記
被測定光の周波数を算出する周波数算出手段（9c）とを
備えた光波長測定装置。 - 【請求項２】前記基準周波数とは異なる基準周波数を有
する校正用基準光を出力する校正用基準光源（3a）と、
前記光選択器がこの校正用基準光を選択した場合に前記
周波数分析器にてビート周波数値が得られたときの校正
用基準ピーク信号の周波数を校正用基準周波数として算
出する校正用基準周波数算出手段（9d）と、前記校正用
ピーク信号と前記測定基準ピーク信号との間のピーク信
号数を計数する校正用ピーク信号数計数手段（9e）と、
この校正用ピーク信号計数手段にて計数されたピーク信
号数と前記校正用基準周波数および前記測定基準周波数
から前記エタロンの物理的特性値を算出するエタロン校
正手段（9f）とを備えた請求項１の光波長測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16761488A JP2679810B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 光波長測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16761488A JP2679810B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 光波長測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0217421A JPH0217421A (ja) | 1990-01-22 |
| JP2679810B2 true JP2679810B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=15853050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16761488A Expired - Fee Related JP2679810B2 (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | 光波長測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679810B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2923233B2 (ja) * | 1995-09-19 | 1999-07-26 | 鬼怒川ゴム工業株式会社 | 自動車用ドアグラスランのコーナー部接続構造 |
| US6860633B2 (en) * | 2001-11-30 | 2005-03-01 | Schott Technologies, Inc. | Thermal expansion measurements using Fabry-Perot etalons |
-
1988
- 1988-07-05 JP JP16761488A patent/JP2679810B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0217421A (ja) | 1990-01-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |