JPH02291940A - Apparatus for measuring reflectivity at edge of optical waveguide - Google Patents

Apparatus for measuring reflectivity at edge of optical waveguide

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JPH02291940A
JPH02291940A JP11296989A JP11296989A JPH02291940A JP H02291940 A JPH02291940 A JP H02291940A JP 11296989 A JP11296989 A JP 11296989A JP 11296989 A JP11296989 A JP 11296989A JP H02291940 A JPH02291940 A JP H02291940A
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reference light
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誠 山田
Yasuji Omori
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to measure the wavelength dependence of the reflectivity of the edge face of an optical waveguide by making reference light interfere with the reflected light from the edge face, and performing inverse Fourier transformation of said interference pattern. CONSTITUTION:As means for inputting the emitted light from a light source 1 into 4 to be measured a condenser lens 2, a 3-dB fiber coupler 3 and refractive-index com pensating liquid 5 are provided. As means for measuring the reflected light which is reflected from the edge face of the wave guide 4, a collimate lens 8, a photodetector 9, a waveform memory 10 and an operating device 11 are provided. As a means for splitting reference light from the emitted light from the light source 1 and a means for synthesizing the reference light with the reflected light, the coupler 3 is used. As means for changing the relative lengths of the light paths of the reference light and the reflected light within a range wherein the reference light and the reflected light are made to interfere, a collimate lens 6 and a total reflecting mirror 7 are provided. A means which performs inverse Fourier transformation of the interferogram generated by the relative change in the lengths of the optical paths is included in the operating device 11.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光導波路端面への反射防止被膜の形成に利用す
る。特に、反射防止被膜が形成された端面の反射率の測
定に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is utilized for forming an antireflection coating on the end face of an optical waveguide. In particular, it relates to measuring the reflectance of an end face on which an antireflection coating is formed.

本発明は、端面からの反射光に参照光を干渉させ、この
干渉パターンを逆フーリエ変換することにより、光導波
路端面反射率の波長依存性を高精度に測定するものであ
る。
The present invention measures the wavelength dependence of the reflectance of an optical waveguide end face with high precision by interfering a reference light with light reflected from an end face and subjecting this interference pattern to inverse Fourier transformation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光導波路端面での反射による半導体レーザその他の素子
への反射光の入射を防止するため、従来から反射防止被
膜が用いられている。特に半導体レーザへの反射率は、
10−6以下に抑える必要がある。
Antireflection coatings have conventionally been used to prevent reflected light from entering semiconductor lasers and other elements due to reflection at the end faces of optical waveguides. In particular, the reflectance to the semiconductor laser is
It is necessary to suppress it to 10-6 or less.

第5図は従来例光導波路端面反射率測定装習の構成を示
す。
FIG. 5 shows the configuration of a conventional optical waveguide end face reflectance measuring apparatus.

光源lとしては例えば発振波長が1.3μ口の半導体レ
ーザを用い、この先源1の出射光を集光レンズ2を介し
て3dBファイバカプラ3に入射する。
For example, a semiconductor laser with an oscillation wavelength of 1.3 μm is used as the light source 1, and the emitted light from the source 1 is incident on a 3 dB fiber coupler 3 via a condensing lens 2.

3dBファイバカブラ3は光源1からの入射光を二つに
分配し、その一方を端面Aから外部へ出射し、他方を端
面Bから被測定光導波vJI4に入射する。端面Aは斜
めにカットされており、ここでの反射率は10−7以下
に抑えられている。端面Bと被測定光導波路4の入射端
Cとの間は、反射防止のために屈折率補償液5に浸され
ている。
The 3 dB fiber coupler 3 divides the incident light from the light source 1 into two parts, one of which is emitted to the outside from the end face A, and the other is made to enter the optical waveguide to be measured vJI4 from the end face B. The end face A is cut diagonally, and the reflectance here is suppressed to 10-7 or less. The space between the end surface B and the incident end C of the optical waveguide 4 to be measured is immersed in a refractive index compensating liquid 5 to prevent reflection.

被測定光導波路4の出射端Dで反射した光{ま、端面B
から再び3dBファイバカプラ3に入射し、端面Eから
出射される。光パワーメータ50は、この端面Eからの
出射光のパワーを測定する。これにより、出射端Dの反
射率を測定できる。
Light reflected at the output end D of the optical waveguide 4 to be measured {well, end surface B
The light then enters the 3 dB fiber coupler 3 again and is emitted from the end face E. The optical power meter 50 measures the power of the light emitted from this end surface E. Thereby, the reflectance of the output end D can be measured.

被測定光導波′a!4が屈折率1.46のガラス導波路
であり、その出射端Dが滑らかにカットされている場合
には、この出射端Dにおける端面反射率は4%である。
Optical waveguide to be measured 'a! When 4 is a glass waveguide with a refractive index of 1.46 and its output end D is cut smoothly, the end face reflectance at this output end D is 4%.

出射端Dに反射防止のための多層膜を蒸着した場合には
、反射率が4%より小さくなる。
When a multilayer film for antireflection is deposited on the output end D, the reflectance becomes smaller than 4%.

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、通常は3dBファイバカブラの屈折率と被測定
光導波路の屈折率とが異なるため、これらの間の端面お
よび入射端における反射を屈折率補償液で抑えることは
困難である。また、被測定光導波路がシリカガラス導波
路であってその屈折率が3dBファイバカプラの屈折率
に非常に近い場合でも、端面の状態や研磨により屈折率
変化が生じ、現実には被測定光導波路の入射端で10−
3程度の反射が生じる。このため、被測定光導波路の出
射端における反射率の測定は10−3程度が限界となり
、これ以下の反射率を測定することは困難であった。
[Problem to be solved by the invention] However, since the refractive index of the 3 dB fiber coupler and the refractive index of the optical waveguide to be measured are usually different, it is necessary to suppress reflection at the end face and the input end between them using a refractive index compensating liquid. It is difficult. Furthermore, even if the optical waveguide to be measured is a silica glass waveguide and its refractive index is very close to the refractive index of a 3 dB fiber coupler, the refractive index will change due to the condition or polishing of the end face, and in reality, the optical waveguide to be measured is 10- at the incident end of
3 reflections occur. For this reason, the limit for measuring the reflectance at the output end of the optical waveguide to be measured is about 10-3, and it has been difficult to measure reflectances lower than this.

すなわち、ダイナミックレンジが30dB Lかなかっ
た。
In other words, the dynamic range was less than 30 dB L.

また、多層反射防止被膜の反射率は急激な波長依存性を
もつため、反射率が最小となる波長を求めることが必要
となる。しかし、レーザ光を利用した場合には、測定可
能な反射率が特定の波長に対する値に限られてしまう。
Furthermore, since the reflectance of the multilayer antireflection coating has a sharp wavelength dependence, it is necessary to find the wavelength at which the reflectance is minimum. However, when laser light is used, the measurable reflectance is limited to values for specific wavelengths.

反射率の波長依存性を測定するために光源に白色光を用
いる二とも考えられる。しかし、白色光を分光した場合
には、その光パワーが非常に弱くなり、この光を用いて
■O−3程度の反射率を測定することは困難であった。
It is also conceivable to use white light as a light source to measure the wavelength dependence of reflectance. However, when white light is spectrally analyzed, its optical power becomes very weak, making it difficult to measure a reflectance of approximately 1O-3 using this light.

本発明は、以上の課題を解決し、測定系の他の地点にお
ける反射の影響を受けることなく被測定光導波路の端面
反射率を測定できる光導波路端面反射率測定装置を提供
することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems and provide an optical waveguide end face reflectance measurement device that can measure the end face reflectance of an optical waveguide to be measured without being affected by reflections at other points in the measurement system. do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の光導波路端面反射列測定装置は、光源と、この
光源の出射光を被測定光導波路に入射する手段と、この
被測定光導波路の端面で反射されて入射端に現れる反射
光を測定する手段とを備えた光導波路端面反射率測定装
置において、光源の出射光から参照光を分岐する手段と
、この参照光を反射光に合波する手段と、この参照光が
反射光と干渉する範囲内でこの参照光と反射光との相対
的な光路長を変化させる手段とを備え、測定する手段は
、相対的な光路長の変化により生じる干渉パターン(イ
ンターフエログラム)を逆フーリエ変換する手段を含む
ことを特徴とする。
The optical waveguide end face reflection array measuring device of the present invention includes a light source, a means for inputting the emitted light from the light source into the optical waveguide to be measured, and a measuring device for measuring the reflected light reflected by the end face of the optical waveguide to be measured and appearing at the input end. An optical waveguide end face reflectance measuring device comprising means for branching a reference light from light emitted from a light source, means for multiplexing this reference light into reflected light, and means for causing this reference light to interfere with the reflected light. means for changing the relative optical path length of the reference light and the reflected light within a range, and the measuring means performs an inverse Fourier transform on an interference pattern (interferogram) caused by the change in the relative optical path length. It is characterized by including means.

ここで、逆フーリエ変換の対象となる干渉パターン、す
なわちインターフエログラムとは、光源の出射光を二分
してその一方に光学的遅延を与え、これらの二つの光を
合波したときに干渉強度内に生じるフリンジをいう。
Here, the interference pattern to be subjected to inverse Fourier transform, that is, the interferogram, is the interference intensity when the light emitted from the light source is divided into two, an optical delay is given to one half, and these two lights are combined. refers to the fringe that occurs within the

光源としては、スペクトル幅が広いもの、例えば発光ダ
イオードを用いる。
As the light source, one with a wide spectrum width, such as a light emitting diode, is used.

参照光と反射光との相対的な光路長差を測定するモニタ
手段をさらに備えることが望ましい。このようなモニタ
手段としては、発光スペクトルが上記光源の発光スペク
トルとは十分に離れかつ発光スペクトル幅が十分に狭い
参照光源と、この参照光源の出射光を上記光源の出射光
に合波する手段と、参照光または反射光に周波数fの位
相変調を印加する位相変調手段と、上記合波する手段に
より得られた合波光を受光し、その受光出力に含まれる
周波数f成分と周波数2f成分との位相関係を測定する
手段とを含むことが望ましい。
It is desirable to further include monitoring means for measuring the relative optical path length difference between the reference light and the reflected light. Such a monitoring means includes a reference light source whose emission spectrum is sufficiently different from that of the light source and whose emission spectrum width is sufficiently narrow, and a means for multiplexing the emitted light of this reference light source with the emitted light of the above-mentioned light source. , a phase modulation means for applying phase modulation of frequency f to the reference light or reflected light, and receiving the combined light obtained by the above-mentioned combining means, and a frequency f component and a frequency 2f component included in the received light output. and means for measuring the phase relationship between the two.

このとき、位相変調により干渉パターンに周波数成分が
含まれることになる。これを除去するため、参照光と反
射光との合波光を受光して得られる干渉信号を位相検波
する手段を含むことが望ましい。
At this time, a frequency component is included in the interference pattern due to phase modulation. In order to eliminate this, it is desirable to include means for phase-detecting the interference signal obtained by receiving the combined light of the reference light and the reflected light.

分岐する手段および合波する手段は共通のファイバカブ
ラを含み、光路長を変化させる手段は、前記ファイバカ
プラの一方の出射端からの出射光を再びそのファイバカ
プラに入射させる全反射鏡.と、この全反射鏡をビーム
方向に移動させる移動手段とを含むことが望ましい。
The branching means and the combining means include a common fiber coupler, and the means for changing the optical path length is a total reflection mirror that makes the output light from one output end of the fiber coupler enter the fiber coupler again. and a moving means for moving the total reflection mirror in the beam direction.

位相変調手段としては、ファイバカプラの一方のアーム
を円筒型電歪振動子に巻きつけた構造の位相変調器、ま
たは全反射鏡を微小振動させる構造の位相変調器を用い
ることができる。
As the phase modulation means, a phase modulator having a structure in which one arm of a fiber coupler is wound around a cylindrical electrostrictive vibrator, or a phase modulator having a structure in which a total reflection mirror is slightly vibrated can be used.

〔作 用〕[For production]

光源から出射される光の可干渉距離は、一般に被測定光
導波路の長さより短い。したがって、干渉パターンを測
定することにより短い範囲の反射率を測定でき、他の部
分による影響を防止することができる。
The coherence length of light emitted from a light source is generally shorter than the length of the optical waveguide to be measured. Therefore, by measuring the interference pattern, it is possible to measure the reflectance in a short range, and it is possible to prevent influences from other parts.

また、スペクトル幅の広い光源を使用し、干渉パターン
を逆フーリエ変換することにより、反射率の波長依存性
を求めることができる。
Further, by using a light source with a wide spectrum width and performing inverse Fourier transform on the interference pattern, the wavelength dependence of the reflectance can be determined.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明第一実施例光導波路端面反射率測定装置
の構成を示す。
FIG. 1 shows the configuration of an optical waveguide end face reflectance measuring device according to a first embodiment of the present invention.

この装置は光源lを備え、この光源1の出射光を被測定
光導波路4に入射する手段として集光レンズ2、3dB
ファイバカプラ3および屈折率補償液5を備え、この被
測定光導波路4の端面で反射されて入射端に現れる反射
光を測定する手段としてコリメートレンズ8、光検出器
9、波形メモリ10および演算装置11を備える。
This device is equipped with a light source 1, and a condenser lens 2 with a 3 dB
It is equipped with a fiber coupler 3 and a refractive index compensating liquid 5, and includes a collimating lens 8, a photodetector 9, a waveform memory 10, and an arithmetic unit as a means for measuring the reflected light reflected by the end face of the optical waveguide 4 to be measured and appearing at the input end. 11.

ここで本実施例の特徴とするところは、光源lの出射光
から参照光を分岐する手段およびこの参照光を上記反射
光に合波する手段として3dBファイバカブラ3を用い
、参照光が上記反射光と干渉する範囲内でこの参照光と
上記反射光との相対的な光路長を変化させる手段として
コリメートレンズ6および全反射鏡7を備え、演算装置
11が相対的な光路長の変化により生じるインターフエ
ログラムを逆フーリエ変換する手段を含むことにある。
Here, the feature of this embodiment is that a 3 dB fiber coupler 3 is used as a means for branching the reference light from the light emitted from the light source 1 and a means for combining the reference light with the reflected light, so that the reference light is A collimating lens 6 and a total reflection mirror 7 are provided as means for changing the relative optical path length between the reference light and the reflected light within a range where the reference light interferes with the light, and the arithmetic unit 11 detects the change in the relative optical path length caused by the change in the relative optical path length. The method includes means for inverse Fourier transforming the interferogram.

光源1はスペクトル幅Δλ=600 人、中心波長λ,
=1.3μmの端面発光ダイオードであり、その出射光
は、集光レンズ2により3dBファイバカプラ3内に入
射する。
Light source 1 has a spectral width Δλ = 600 people, a center wavelength λ,
= 1.3 μm, and its emitted light enters a 3 dB fiber coupler 3 through a condenser lens 2.

3dBファイバカプラ3はこの入射光を二分し、その一
方を端面Aから出射する。端面Aから出射された光は、
コリメートレンズ6により平行ビームとなり、全反射鏡
7で反射されて再び3dBファイバカプラ3に入射する
。この光が参照光となる。
The 3 dB fiber coupler 3 divides this incident light into two, and outputs one of the two from the end face A. The light emitted from end face A is
It becomes a parallel beam by the collimating lens 6, is reflected by the total reflection mirror 7, and enters the 3 dB fiber coupler 3 again. This light becomes the reference light.

3dBファイバカプラ3により二分された他方の光は、
端面Bから被測定光導波路4に入射する。
The other light split into two by the 3dB fiber coupler 3 is
The light enters the optical waveguide 4 to be measured from the end face B.

このとき、被測定光導波路4の出射端Dで反射が生じ、
その反射光が再び3dBファイバカプラ3に入射する。
At this time, reflection occurs at the output end D of the optical waveguide 4 to be measured,
The reflected light enters the 3 dB fiber coupler 3 again.

端面Bと被測定光導波路4の入射端Cとの間は干渉補償
液5に浸されているが、この部分でも反射が生じ、その
反射光もまた端面Bから3dBファイバカプラ3に入射
する。
The area between the end face B and the input end C of the optical waveguide 4 to be measured is immersed in the interference compensating liquid 5, and reflection occurs also in this part, and the reflected light also enters the 3 dB fiber coupler 3 from the end face B.

3dBファイバカプラ3はさらに、端面Aから入射した
参照光と端面Bから入射した反射光とを合波し、端面E
から出射する。
The 3dB fiber coupler 3 further combines the reference light incident from the end face A and the reflected light incident from the end face B, and combines the reference light incident from the end face A with the reflected light incident from the end face B.
Emits from.

端面Eからの出射光は、コリメートレンズ8により平行
ビームとなり、光検出器9に入射する。
The light emitted from the end surface E becomes a parallel beam by the collimating lens 8 and enters the photodetector 9.

光検出器9の出力は波形メモリ10に蓄えられ、演算装
置11により演算処理される。
The output of the photodetector 9 is stored in a waveform memory 10 and processed by an arithmetic unit 11.

光源1からの出射光の可干渉距離は、 λ12/δλ= (1.3X10”−’)2/(600
X10−8)  (cm)=28〔μ山〕 である。すなわち、光源1からの出射光を二つに分岐し
再び合波する場合には、両分岐光の光路長差が28μm
以下のときのみ干渉縞(フリンジ)が生じる。これに対
して被測定光導波路4の長さβをlcmとすると、3d
Bファイバカプラ3の端面Bおよび被測定光導波路4の
入射端Cで生じる反射光と、被測定光導波路4の出射端
Dで生じる反射光との光路長差は、屈折率nを1.5と
して、2n1=3Ccm) となる。このため、全反射鏡7をビーム方向に端面Aか
ら遠ざかるように移動させると、端面Bおよび入射端C
における反射光と、出射端Dにおける反射光とが、それ
ぞれ独立に順次参照光と干渉する。
The coherence length of the light emitted from the light source 1 is λ12/δλ= (1.3X10"-')2/(600
X10-8) (cm)=28 [μ mountain]. In other words, when the light emitted from the light source 1 is split into two and combined again, the optical path length difference between the two split lights is 28 μm.
Interference fringes occur only when: On the other hand, if the length β of the optical waveguide 4 to be measured is lcm, then 3d
The optical path length difference between the reflected light generated at the end surface B of the B-fiber coupler 3 and the input end C of the optical waveguide 4 to be measured and the reflected light generated at the output end D of the optical waveguide 4 to be measured is such that the refractive index n is 1.5. 2n1=3Ccm). Therefore, when the total reflection mirror 7 is moved away from the end face A in the beam direction, the end face B and the incident end C
The reflected light at and the reflected light at the output end D interfere with the reference light independently and sequentially.

そこで、全反射鏡7の位1を調節して参照光の光路長と
出射端Dによる反射光の光路長とをほぼ一致させ、その
後に全反射鏡7を可干渉距離の数倍程度に掃引してイン
ターフエログラムを波形メモリ10に記憶する。これに
より、参照光と出射端Dによる反射光とのインターフエ
ログラムを他の点と区別して抽出することができる。演
算装置11はこのインターフェログラムの逆フーリエ変
換を演算し、反射率スペクトルを求める。
Therefore, by adjusting the digit 1 of the total reflection mirror 7, the optical path length of the reference light and the optical path length of the reflected light from the output end D are almost matched, and then the total reflection mirror 7 is swept to several times the coherence distance. The interferogram is stored in the waveform memory 10. Thereby, the interferogram between the reference light and the light reflected by the output end D can be extracted while being distinguished from other points. The calculation device 11 calculates the inverse Fourier transform of this interferogram to obtain a reflectance spectrum.

演算装置11による処理について説明する。Processing by the arithmetic device 11 will be explained.

光周波数νにおける出射端Dの反射率をR(ν)、光.
R1からの出射光スペクトルをG(ν)、参照光と出射
端Dによる反射光との遅延時間差をτとすると、インタ
ーフエログラムは、 ■(τ)=S CG(ν>−.”w可 xexp j(2πντ+φ(ν))〕dν二c, c
,              ・(1)となる。ここ
で、J= −1、φ(ν)は位相スペクトノベC, C
.は共役複素数である。
The reflectance of the output end D at the optical frequency ν is R(ν), and the light .
If the spectrum of the light emitted from R1 is G(ν), and the delay time difference between the reference light and the light reflected by the output end D is τ, then the interferogram is: ■(τ)=S CG(ν>-.”w Possible xexp j(2πντ+φ(ν))]dν2c, c
, ・(1). Here, J = −1, φ(ν) is the phase spectrum C, C
.. is a conjugate complex number.

(1)式中に R(ν)が含まれるのは、インターフエ
ログラムが参照光と反射光との電場振幅の相関として表
されるからである。(1)式から、■(τ)の逆フーリ
エ変換H(ν)とすると、 H(レ)一G(ν戸fkてフ丁exp  jφ(ν)と
なる。光源1の出射光スペクトルG(ν)はあらかじめ
求めることができ、また、反射率の波長依存性が明らか
な場合には、3dBファイバカプラ3の端面Bからの反
射光のフーリエ変換により求めることができる。したが
って、反射エスペクトルR(ν)は、 により求められる。
The reason R(ν) is included in equation (1) is that the interferogram is expressed as a correlation between the electric field amplitudes of the reference light and the reflected light. From equation (1), if we take the inverse Fourier transform H(ν) of ν) can be determined in advance, and if the wavelength dependence of the reflectance is clear, it can be determined by Fourier transformation of the reflected light from the end face B of the 3 dB fiber coupler 3. Therefore, the reflection spectrum R (ν) is found by

第2図は本発明第二実施例光導彼路端面反射率測定装置
の構成を示す。
FIG. 2 shows the configuration of a light guide end face reflectance measuring device according to a second embodiment of the present invention.

3dBファイバカプラ3の出射側の二つのファイバテー
ル内を伝撤する光の位相差ψは、温度変動や各種の外乱
により、ランダムにかつ急速に変化する。このため、全
反射鏡7を一定速度で移動させて定時間間隔でインター
フエログラムを測定しても、測定毎に光路長差がランダ
ムに変化する。
The phase difference ψ of the light propagating within the two fiber tails on the output side of the 3 dB fiber coupler 3 changes randomly and rapidly due to temperature fluctuations and various disturbances. Therefore, even if the total reflection mirror 7 is moved at a constant speed and the interferogram is measured at regular time intervals, the optical path length difference changes randomly for each measurement.

このため、干渉パターンをそのまま逆フーリエ変換する
と、反射率スペクトルに歪みが生じることがある。
Therefore, if the interference pattern is subjected to inverse Fourier transform as it is, distortion may occur in the reflectance spectrum.

そこで本実施例では、参照光と反射光との相対的な光路
長差を測定するモニタ手段を備える。このモニタ手段は
、発光スペクトルが光源1の発光スペクトルとは十分に
離れかつ発光スペクトル幅が十分に狭い参照光源として
He−Ne レーザ12を備え、このHe−Ne レー
ザ12の出射光を光源1の出射光に合波する手段として
グイクロイックミラ−13を備え、参照光または反射光
に周波数fの位相変調を印加する位相変調手段として交
流発振器25、電圧増幅器26およびPZT位相変調器
27を備え、3dBファイバカプラ3により得られた合
彼光を受光しその受光出力に含まれる周波数f成分と周
波数21成分との位相関係を測定する手段としてグイク
ロイソクミラ−14、光検出器21およびロソクインア
ンプ20、23を備える。
Therefore, in this embodiment, a monitor means for measuring the relative optical path length difference between the reference light and the reflected light is provided. This monitoring means includes a He-Ne laser 12 as a reference light source whose emission spectrum is sufficiently different from that of the light source 1 and whose emission spectrum width is sufficiently narrow, and the emitted light of the He-Ne laser 12 is used as a reference light source. A gichroic mirror 13 is provided as means for combining the emitted light, and an AC oscillator 25, a voltage amplifier 26, and a PZT phase modulator 27 are provided as phase modulation means for applying phase modulation of frequency f to the reference light or reflected light. , a light isocum mirror 14, a photodetector 21, and a rotor are used as a means for receiving the combined light obtained by the 3 dB fiber coupler 3 and measuring the phase relationship between the frequency f component and the frequency 21 component included in the received light output. It is equipped with quin amplifiers 20 and 23.

このとき、位相変調により干渉パターンに周波数成分が
含まれることになる。これを除去するため、参照光と反
射光との合波光を受光して得られる干渉信号を位相検波
する手段としてロツクインアンプ20を備える。
At this time, a frequency component is included in the interference pattern due to phase modulation. In order to eliminate this, a lock-in amplifier 20 is provided as means for phase-detecting the interference signal obtained by receiving the combined light of the reference light and the reflected light.

また、モニタ手段の出力により測定タイミングを調整す
るため、トリガ回路24を備える。
Furthermore, a trigger circuit 24 is provided in order to adjust the measurement timing based on the output of the monitor means.

PZT位相変調器27は、3dBファイバカプラ3の一
方のアームを円筒型電歪振動子に巻きつけた構造をもつ
The PZT phase modulator 27 has a structure in which one arm of the 3 dB fiber coupler 3 is wound around a cylindrical electrostrictive vibrator.

交流発振器25は周期f =10kHzの交流を発生す
る。電圧増幅機26は、この交流信号をピーク間電圧5
0ボルトに増幅し、PZT位相変調器27の電歪振動子
を径方向に伸縮させる。これにより、このアームを伝搬
する光に位相変調が施される。
The alternating current oscillator 25 generates an alternating current with a period f =10 kHz. The voltage amplifier 26 converts this AC signal into a peak-to-peak voltage 5
The voltage is amplified to 0 volts, and the electrostrictive vibrator of the PZT phase modulator 27 is expanded and contracted in the radial direction. Thereby, phase modulation is applied to the light propagating through this arm.

He−Ne レーザ12の出射光は、グイクロイックミ
ラ−13により光源1からの出射光に合波される。
The light emitted from the He-Ne laser 12 is multiplexed with the light emitted from the light source 1 by a guichroic mirror 13 .

3dBファイバカプラ3で二分された一方の光は全反射
鏡7で反射され、他方は被測定光導波路4の出射端Dで
反射される。
One of the lights divided into two by the 3 dB fiber coupler 3 is reflected by the total reflection mirror 7, and the other is reflected by the output end D of the optical waveguide 4 to be measured.

出射端Dに反射被膜が設けられていても、その被膜が1
.3μm用の場合には、tle−Ne レーザ12の発
振波長である0. 6328μmの波長に対する反射率
は十分に大きな値となるのが一般的である。また、この
波長に対する反射率が小さい場合でも、屈折率補償液5
を使用せずに、3dBファイバカプラ3の端面Bまたは
被測定光導波路4の人射端Cにおける反射光を利用する
ことができる。
Even if a reflective coating is provided at the output end D, the coating is
.. In the case of 3 μm, the oscillation wavelength of the tle-Ne laser 12 is 0. Generally, the reflectance for a wavelength of 6328 μm is a sufficiently large value. Furthermore, even if the reflectance for this wavelength is small, the refractive index compensation liquid 5
It is possible to utilize the reflected light at the end face B of the 3 dB fiber coupler 3 or the human emission end C of the optical waveguide 4 to be measured without using the 3 dB fiber coupler 3.

全反射鏡7の反射光と出射端Dの反射光とは3[IBフ
ァイバカプラ3により合波され、この合波光のうち波長
0. 6328μ…の成分がグイクロイックミラ−14
により分離され、光検出器21に入射する。
The reflected light from the total reflection mirror 7 and the reflected light from the output end D are combined by the IB fiber coupler 3, and among this combined light, the wavelength 0. The component of 6328μ... is Guicroic Mira-14
and enters the photodetector 21.

PZT位相変調器27による波長0. 6328μmの
光の変調度をφ。とすると、光検出器21の出力に含ま
れる交流成分J (t)は、 J (t)= I. cos(φ。cos2πft+ψ
)    −(4)となる。ここで、ψは二つの反射光
の間の位相差であり、これらの反射光の光路長差2によ
り、ψ=2πZ/λ2 (λ2=0.6328μ[I1
)で与えられる。
Wavelength 0.0 by PZT phase modulator 27. The modulation degree of light of 6328 μm is φ. Then, the AC component J (t) included in the output of the photodetector 21 is J (t) = I. cos(φ.cos2πft+ψ
) −(4). Here, ψ is the phase difference between the two reflected lights, and due to the optical path length difference 2 of these reflected lights, ψ=2πZ/λ2 (λ2=0.6328μ[I1
) is given by

(4)式をベツセル関数で展開すると、交流成分J (
t)中の周波数丁、2f成分はそれぞれ、 Kr(t) = I o J +(φo) sinψC
OS2πft  ,K2r(t)=  r o J 2
(φo) sinψCOS2π(2f)tノとなる。そ
こで、f成分と2f成分とをそれぞれ口ツクインアンプ
22、23で検波し、適当な電圧増幅および反転を行う
ことにより、 S,=Sosin ψ、S2 =Socos ψなる出
力が得られる。ただしS。は定数である。
Expanding equation (4) using the Betzel function, we find that the AC component J (
The frequency d and 2f components in t) are respectively Kr(t) = I o J + (φo) sinψC
OS2πft , K2r(t) = r o J 2
(φo) sinψCOS2π(2f)tノ. Therefore, by detecting the f component and the 2f component by the mouth-to-mouth amplifiers 22 and 23, and performing appropriate voltage amplification and inversion, the following outputs are obtained: S,=Sosin ψ, S2=Socos ψ. However, S. is a constant.

このため、ロータリーエンコーダと同様にして、光路長
差2がλ/4だけ一方向に変化(増加または減少)する
毎に、トリガ回路からトリガパルスを発生される。波形
メモリ10は、このトリがパルスに同期してインターフ
ェログラムをサンプリングする。
Therefore, similarly to the rotary encoder, a trigger pulse is generated from the trigger circuit every time the optical path length difference 2 changes (increases or decreases) in one direction by λ/4. The waveform memory 10 samples the interferogram in synchronization with this pulse.

これにより、温度変動や外乱による光路長差の変動に依
存しない一定聞隔λ/4のサンプリングが可能となる。
This makes it possible to perform sampling at a constant interval of λ/4 that is independent of variations in optical path length difference due to temperature variations or disturbances.

また、PZT位相変調器27による位相変調のため、全
反射鏡7の移動とともに得られるインターフェログラム
は、 1(r)=.f’  〔c(ν)−,’TrTO Xexp  j(2πγふφ(τ)〒φoCOS2πf
t)ldνとなる。すなわち、インターフエログラム自
体が周波数fで位相変調されてしまう。そこで、ロック
インアンプ20により受光素子9の出力の周波数「で位
泪検波し、(1)式のインターフエログラムを復元する
Furthermore, due to the phase modulation by the PZT phase modulator 27, the interferogram obtained as the total reflection mirror 7 moves is as follows: 1(r)=. f'[c(ν)−,'TrTO Xexp j(2πγfuφ(τ)〒φoCOS2πf
t) ldν. That is, the interferogram itself is phase modulated at the frequency f. Therefore, the lock-in amplifier 20 performs level detection at the frequency of the output of the light receiving element 9 to restore the interferogram of equation (1).

演算装置11は、第一実施例と同様に、波形メモj月0
に記憶されたインタフ二口グラムに逆フーリ工変換を施
し、反射率スペクトルを計算する。
Similarly to the first embodiment, the arithmetic unit 11 stores the waveform memo j month 0.
The inverse Fourier transform is applied to the interface digram stored in , and the reflectance spectrum is calculated.

第3図はインターフェログラムの測定例を示す。FIG. 3 shows an example of interferogram measurement.

二の測定では、被測定光導波路4として導波路長lcm
、屈折率n=1.5のものを用いた。
In the second measurement, the waveguide length lcm is used as the optical waveguide 4 to be measured.
, a refractive index n=1.5 was used.

z=Qにおけるインターフエログラムは、3dBファイ
バカプラ3の端面Bで主じる反射光と、被測定光導波路
4の入射端Cで生じる反射光とによるものである。端面
Bと入射端Cとは1μ0以下に接近しているため、一つ
のインターフエログラムとして測定される。
The interferogram at z=Q is due to the reflected light mainly occurring at the end face B of the 3 dB fiber coupler 3 and the reflected light generated at the input end C of the optical waveguide 4 to be measured. Since the end surface B and the incident end C are close to each other by 1 μ0 or less, they are measured as one interferogram.

z=3cmにおけるインターフェログラムは、被測定光
導波路4の出射端Dからの反射光によるものである。こ
のインターフェログラムを逆フーリ工変換して得られた
反射率スペクトルを第4図に示す。この例では、波長1
.3μmで反射率が最小値IO−3となることが測定さ
れた。
The interferogram at z=3 cm is due to reflected light from the output end D of the optical waveguide 4 to be measured. FIG. 4 shows a reflectance spectrum obtained by inverse Fourier transform of this interferogram. In this example, wavelength 1
.. It was measured that the reflectance reached a minimum value of IO-3 at 3 μm.

本実施例では、参照光と位相変調された反射光とを合波
してホモダイン検波するため、最小検出反射率が10−
8、すなわち−80dBのダイナミックレンジが得られ
、従来の装置と比較して5桁以上の検出感度が得られた
In this example, the reference light and the phase-modulated reflected light are combined to perform homodyne detection, so the minimum detection reflectance is 10-
A dynamic range of 8, that is, -80 dB was obtained, and a detection sensitivity of more than 5 orders of magnitude was obtained compared to the conventional device.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の光導波路端面反射率測定
装置は、光導波路端面反射率の波長依存性を33dB程
度のダイナミックレンジで測定できる。
As described above, the optical waveguide end face reflectance measuring device of the present invention can measure the wavelength dependence of the optical waveguide end face reflectance in a dynamic range of about 33 dB.

したがって、光導波路の反射防止膜の最適化に利用して
特に効果がある。
Therefore, it is particularly effective when used to optimize antireflection coatings for optical waveguides.

ZT位相変調器、50・・・光パワーメータっZT phase modulator, 50... optical power meter

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明第一実施例光導波路端面反射率測定装置
の構成を示す図。 第2図は本発明第二実施例光導波路端面反射率測定装置
の構成を示す図。 第3図はインターフェログラムの測定例を示す図。 第4図はこのインターフェログラムから得られる反射率
スペクトルを示す図。 第5図は従来例光導彼路端面反射率測定装置の溝成を示
す図。 1・・・光源、2・・・集光レンズ、3・・・3dBフ
ァイバカプラ、4・・・被測定光導波路、5・・・屈折
率補償液、6、訃・・コリメートレンズ、7・・・全反
射鏡、9、21・・・光検出器、10・・・波形メモリ
、11・・・演算装置、12・・・He−Ne レーザ
、13、14−・・グイクロイックミラ、20、22、
23・・・ロツクインアンプ、24・・・トリガ回路、
25・・・交流発振器、26・・・電圧増幅器、27・
・・P特許出願人 日本電信電話株式会社 σ 代理人 弁理士 井 出 直 孝 肩一夷Ω例 だ 1 回 尾 インターフエロフ゛ラム浜1定タリ 扇 3 回 測足gL射キスヘ゛フ 昂 4 回 トノレ
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical waveguide end face reflectance measuring device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an optical waveguide end face reflectance measuring device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an example of interferogram measurement. FIG. 4 is a diagram showing a reflectance spectrum obtained from this interferogram. FIG. 5 is a diagram showing the groove configuration of a conventional light guide path end face reflectance measuring device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Light source, 2... Condensing lens, 3... 3dB fiber coupler, 4... Optical waveguide to be measured, 5... Refractive index compensation liquid, 6... Collimating lens, 7... ... Total reflection mirror, 9, 21... Photodetector, 10... Waveform memory, 11... Arithmetic device, 12... He-Ne laser, 13, 14-... Guicroic mirror, 20, 22,
23...Lock-in amplifier, 24...Trigger circuit,
25... AC oscillator, 26... voltage amplifier, 27...
... P Patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation σ Agent Patent attorney Nao Ide Takashi shoulder Ichii Oh example 1 times interferon film beach 1 constant tari fan 3 times foot measurement gL shot kiss height 4 times tonore

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光源と、この光源の出射光を被測定光導波路に入射
する手段と、この被測定光導波路の端面で反射されて入
射端に現れる反射光を測定する手段とを備えた光導波路
端面反射率測定装置において、上記光源の出射光から参
照光を分岐する手段と、この参照光を上記反射光に合波
する手段と、この参照光が上記反射光と干渉する範囲内
でこの参照光と上記反射光との相対的な光路長を変化さ
せる手段と を備え、 上記測定する手段は、上記相対的な光路長の変化により
生じる干渉パターンを逆フーリエ変換する手段を含む ことを特徴とする光導波路端面反射率測定装置。
[Scope of Claims] 1. A light source, means for inputting light emitted from the light source into an optical waveguide to be measured, and means for measuring reflected light reflected by an end face of the optical waveguide to be measured and appearing at an input end. An optical waveguide end face reflectance measuring device comprising: a means for branching a reference light from the light emitted from the light source; a means for combining the reference light with the reflected light; and a range in which the reference light interferes with the reflected light. and means for changing the relative optical path length of the reference light and the reflected light, and the measuring means includes means for inverse Fourier transforming an interference pattern caused by the change in the relative optical path length. An optical waveguide end face reflectance measurement device characterized by:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102419313A (en) * 2011-08-12 2012-04-18 华南师范大学 Michelson interferometer based optical-fiber refraction index sensor and measuring method thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196829A (en) * 1987-02-10 1988-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and apparatus for searching fault point of light waveguide

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