JPH09203916A - 光周波数掃引信号発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実用可能な光周波数可変帯域濾波器を用いた
光周波数掃引信号発生装置を提供する。 【解決手段】 掃引開始および終了を示す電気信号を発
生する周回制御回路１１と、光増幅器６からの自然放出
光の周回を抑制する光周回回路１００内の光周波数可変
帯域濾波器７と、光周回回路１００からの出力光の一部
を電気信号１０ａに変換する受光素子１０と、周回制御
回路１１が発生する電気信号および電気信号１０ａに基
づいた設定値を出力する掃引信号解析回路２００と、周
回制御回路１１が発生する電気信号および上記設定値に
基づいて光周波数可変帯域濾波器７の中心周波数を設定
するための駆動信号３００ａを光周波数可変帯域濾波器
７へ供給する駆動回路３００を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光周回回路内に音
響光学周波数変移器を設けた光周波数掃引信号発生装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光周波数掃引信号発生装置の原理
について、図１６を参照して説明する。図１６におい
て、１００はループ状の光路を構成する光周回回路であ
り、外部から入力される光を光路に沿って周回させる。
図１６に示される光周波数掃引信号発生装置において、
周回開始時には、周回制御回路２１が制御信号２１ａに
より光スイッチ２を駆動する。単一波長光源１より導か
れた連続光は、光スイッチ２により光周回回路１００の
周回時間より短いパルス光に変換され、光周回回路１０
０の音響光学周波数変移器３に入力される。ここで、音
響光学周波数変移器３の２つの作用について述べる。音
響光学周波数変移器３の作用の１つは、光スイッチとし
ての作用である。音響光学周波数変移器３に周回制御回
路２１から制御信号２１ｂが印加されていない場合、光
導波路３ａと光導波路３ｃは光学的に接続される。これ
に対して、音響光学周波数変移器３に制御信号２１ｂが
印加された場合には、光導波路３ｂと光導波路３ｃが光
学的に接続される。すなわち、制御信号２１ｂが印加さ
れている場合、音響光学周波数変移器３は、もう１つの
作用である光周波数変移作用を実現する。この作用は、
光信号が光導波路３ｂから入力され、光導波路３ｃに出
力される間に、光信号の光周波数が一定の周波数だけ変
移するという作用である。

【０００３】周回開始時、周回制御回路２１から制御信
号２１ｂが印加されていないため、音響光学周波数変移
器３は光導波路３ａ側に接続されている。音響光学周波
数変移器３は、光導波路３ｃを介してパルス光を光カプ
ラ４へ入力する。光カプラ４は、入力パルス光の一部を
光出力端９に、残りを遅延光ファイバ５に分岐出力す
る。光カプラ４で分岐され光出力端９に出力されたパル
ス光は、光出力端９より外部へ出力される。光カプラ４
で遅延光ファイバ５に分岐されたパルス光は、遅延光フ
ァイバ５で一定時間遅延され、光増幅器６に入力され
る。光増幅器６は光周回回路内の光エネルギーが一定に
なるよう、入力パルス光を光増幅するように設定されて
いる。光増幅器６で光増幅されたパルス光は、光導波路
３ｂを介して音響光学周波数変移器３へ入力される。光
スイッチ２で切り出されたパルス光が、光周回回路１０
０を１周回して、音響光学周波数変移器３に戻ってくる
間に、周回制御回路２１は制御信号２１ｂを出力する。
制御信号２１ｂにより駆動された音響光学周波数変移器
３は、光導波路３ｃと光導波路３ｂとを接続するよう切
り替わるとともに、パルス光に対して一定の周波数変移
を施す。音響光学周波数変移器３で周波数変移されたパ
ルス光は、光カプラ４へ入力される。光カプラ４に入力
されたパルス光は、上記行程を繰り返すことにより光周
回回路１００を周回し続ける。光周回回路１００を周回
するパルス光は、周回を重ねる毎に、音響光学周波数変
移器３により一定周波数の周波数変移を受ける。なお、
光周回回路１００を周回するパルス光の一部は、光カプ
ラ４により分岐され、光出力端９から出力される。

【０００４】光出力端９から出力されるパルス光は、図
１７に示されるように１パルス毎に周波数変移したパル
ス光列（図では階段状の特性線）となる。なお、図１７
の横軸は周回開始からの経過時間を示し、縦軸は光出力
端９より出力されるパルス光の光周波数を示している。
図１７の階段状の特性線の左端の段階は、周回開始時に
単一波長光源１より出力され、光スイッチ２、音響光学
周波数変移器３、光カプラ４を経由してそのまま光出力
端９から出力されたパルス光に相当する。図１７の階段
状の特性線の左から２番目の段階は、光周回回路１００
を１周回して、光カプラ４で光出力端９側に分岐された
パルス光に相当する。すなわち、図１７の階段状の特性
線の段差が音響光学周波数変移器３で周波数変移された
量（Δｆ）を示している。ここで、図１７に示されるよ
うに一定周波数ずつ周波数変移するパルス光列を光周波
数掃引信号とする。ところで、パルス光は、周回開始時
に光スイッチ２により光周回回路１００の周回時間より
短いパルス幅に切り出されている。したがって、光出力
端９より出力される光周波数掃引信号は光周回回路１０
０の周回時間を周期とするパルス光列となる。単一波長
光源１の光周波数と音響光学周波数変移器３の変移周波
数は既知であるので、光周波数掃引信号のパルス数を数
えることにより、光周波数掃引信号の各パルス光の光周
波数を計算により求めることができる。

【０００５】周回終了時、周回制御回路２１は制御信号
２１ｂを遮断する。制御信号２１ｂが印加されなくなっ
た音響光学周波数変移器３は光導波路３ａと光導波路３
ｃが光学的に接続されるよう切り替わる。これにより、
光周回回路１００は遮断される。光周回回路１００が遮
断されると、光周回回路１００内に残留しているパルス
光が、周回できずに消滅する。すなわち、音響光学周波
数変移器３により光周回回路１００が遮断されることで
周回動作が終了する。ここで、周回開始から次の周回開
始までを１掃引とする。

【０００６】図１６の光周回回路１００では、光増幅器
６により広帯域の自然放出光が発生する。自然放出光は
光増幅器６の光増幅作用を司る希土類元素が励起状態に
あるとき発生するものであり、光周波数掃引信号発生装
置の掃引周波数範囲に比較して、より広帯域にわたり一
定の光強度を有する白色雑音光と見なせる。自然放出光
は、パルス光が光周回回路１００を周回するごとに累積
加算され増加する。パルス光に対する自然放出光の割合
が大きくなると、光周波数掃引信号に含まれるパルス光
の光周波数情報が読み取れなくなる。また、パルス光の
光周波数情報が利用できなければ、周回を継続する価値
がない。このように、光周回回路１００では自然放出光
により、光周波数情報を利用可能なパルス光の周回数が
制限される。したがって、広帯域の光周波数掃引ができ
ないという問題が生じる。

【０００７】光周回回路１００を周回する光エネルギー
は、パルス光と自然放出光の２種類の光信号がある。光
増幅器６は、パルス光と自然放出光の合成された光強度
が一定になるように動作する。また、自然放出光は周回
するごとに累積加算されるため、光増幅器６の増幅度を
光周回回路１００の周回損失がゼロになるようにした場
合、光周回回路１００を周回する光エネルギーの総強度
は、周回するごとに自然放出光の累積加算分ずつ増加し
ていく。そこで、光増幅器６は光周回回路１００を周回
する光エネルギーの総強度を一定に保つため、パルス光
に対しては、光周回回路１００の周回損失がゼロになる
増幅度より少し小さな増幅度に設定される。パルス光は
周回しても累積増加しないため、光増幅器６が光増幅度
を下げた分の周回損失を受ける。この周回損失のため
に、パルス光は周回を重ねる度に減衰していき、やがて
消滅する。なお、パルス光の消滅した光周回回路１００
は、自然放出光が一定強度で周回する。図１８に、図１
６の光出力端９より出力される光周波数掃引信号のシミ
ュレーション例を示す。図１８において、横軸は掃引開
始からの経過時間、縦軸は光出力端９からの出力の光強
度を示す。図１８から、光周波数掃引信号がパルス光と
自然放出光から成っていること、および自然放出光の増
加によりパルス光が減衰していくことが分かる。ところ
で、掃引開始付近のパルス光の光強度は、周回が進んで
自然放出光のみになった部分の光強度より大きい。これ
は、光増幅器６が光周回回路１００を周回する光エネル
ギーの総強度の平均値を一定にするよう作動するためで
あり、パルス光の部分を平均すれば、周回が進んで自然
放出光のみになった部分と同一の光強度であることが分
かる。

【０００８】上述したように、図１６に示される構成で
は、光増幅器６からの自然放出光の増加により周回数が
制限されていた。この課題の解決策として、図１９に示
すように光増幅器６の出力に光周波数固定帯域濾波器３
１を配置する方法がある。上述したように、光増幅器６
からの自然放出光は、光周波数掃引信号の光周波数掃引
範囲に比べて広い光周波数範囲に渡って発生している。
そこで、光増幅器６の後段に光周波数固定帯域濾波器３
１を配置することにより、光周波数掃引範囲外の自然放
出光を減衰させるというのが本方法である。この方法に
よれば、不要な帯域の自然放出光が減衰され、自然放出
光全体の光強度を小さくすることができる。したがっ
て、自然放出光全体の光強度が小さくなった分だけ、周
回毎の自然放出光の累積加算量が少なくなり、周回数の
制限を緩和することができる。

【０００９】上記光周波数固定帯域濾波器３１として方
形の光通過特性を有する光周波数固定帯域濾波器を用い
た場合のシミュレーション結果を図２０および図２１に
示す。実在しない方形の光通過特性の光周波数固定帯域
濾波器を用いた理由は、光周波数固定帯域濾波器の帯域
幅の違いによる効果を、直感的に理解し易くするためで
ある。

【００１０】図２０は広い帯域幅を有する光周波数固定
帯域濾波器を用いた場合のシミュレーション結果を示し
ており、図１８と同一形式のグラフになっている。ただ
し、図２０では光周波数固定帯域濾波器の光通過特性も
併せて示されている。図２０の横軸において、光周波数
と時間という一見無関係な単位を同一軸上に表わしてい
るが、これはパルス光の光周波数と光周波数固定帯域濾
波器の通過特性との関係を表わす必要があるためであ
る。以下、図２０について詳述する。図中、「パルス
光」として図示されている特性線は、掃引開始からの経
過時間とパルス光の光強度との関係を表し、「光通過特
性」として図示されている特性線は、周波数と光周波数
固定帯域濾波器の光通過特性との関係を示している。前
述したようにパルス光の光周波数は離散的に変化してい
るが、図２０の横軸では、パルス光の立ち上がり直後の
位置で、掃引開始からの経過時間の軸とパルス光の光周
波数の軸を合わせている。すなわち、光周波数固定帯域
濾波器の光通過特性の光周波数とパルス光の光周波数と
は軸を共用しており、あるパルス光の立上がりの時間の
横軸の位置は、そのパルス光の光周波数も表している。
したがって、図２０から、パルス光が光周波数固定帯域
濾波器の通過帯域内にあるか否かを容易に読み取ること
ができる。

【００１１】ところで、図２０の縦軸は光周波数掃引信
号出力の光強度と光周波数固定帯域濾波器の光通過特性
とを示す。掃引開始時刻を横軸の左端にしたため、光周
波数固定帯域濾波器の通過特性の左端は縦軸と一致して
いる。図２０に示されるシミュレーション結果は、図１
８のものと比較して、自然放出光の増加が抑制され、有
効な周回数が拡大している。しかしながら、図２０の光
周波数固定帯域濾波器の光通過帯域の右端では、パルス
光は大幅に減衰しており、光周波数情報を読み取ること
は極めて困難である。

【００１２】図２１は狭い帯域幅を有する光周波数固定
帯域濾波器を用いた場合のシミュレーション結果を示す
図であり、図２０と同様な形式で描かれている。なお、
図２１の光周波数固定帯域濾波器の帯域幅は、図２０の
光周波数固定帯域濾波器の帯域幅の２分の１である。図
２１のシミュレーション結果は、図２０のものと比較し
て、自然放出光の増加が抑制され、有効な周回数が拡大
している。しかしながら、図２１の光周波数固定帯域濾
波器の光通過帯域の右端では、パルス光が消滅してい
る。パルス光が消滅したのは、パルス光の光周波数が光
周波数固定帯域濾波器の光通過帯域外に出てしまい、光
周波数固定帯域濾波器の通過損失が無限大となり、パル
ス光が光周回回路をそれ以上周回できなくなったからで
ある。なお、図２１において、消滅する１周回前のパル
ス光は、光周波数情報を読み取るのに充分な光強度を有
している。

【００１３】図１８、２０および２１を比較することに
より、図１９のように光増幅器６の後段に光周波数固定
帯域濾波器３１を配置することで周回数を増大できるこ
とが分かる。しかしながら、図２０シミュレーション結
果から明かなように、ある程度以上広い帯域幅の光周波
数固定帯域濾波器を用いた場合では、自然放出光強度が
大となり、光周波数が光周波数固定帯域濾波器の光通過
帯域の境界に達する前にパルス光が減衰してしまう。こ
れに対して、図２１に示されるある程度以上狭い帯域幅
の光周波数固定帯域濾波器を用いた場合では、自然放出
光強度は小となり、パルス光の減衰量も小さくなる。し
かしながら、光周波数固定帯域濾波器の光通過帯域の制
限により、パルス光はさほど減衰しないうちに消滅して
しまう。したがって、光周波数固定帯域濾波器３１を用
いた光周波数掃引信号発生装置においては、光周波数掃
引幅が最大となる最適条件が存在する。換言すれば、光
周波数固定帯域濾波器３１を用いた光周波数掃引信号発
生装置は、最適条件以上の広帯域光周波数掃引を行うこ
とができないのである。

【００１４】上述した問題を解決する手法として、光周
波数固定帯域濾波器３１に代えて光周波数可変帯域濾波
器を使用する方法が考えられる。具体的には、光周波数
可変帯域濾波器の中心周波数をパルス光の周波数変移に
合わせて周波数変移させるのである。光周波数可変帯域
濾波器の中心周波数をパルス光の光周波数と同じ光周波
数を保ちつつ光周波数変化させれば、パルス光は光周波
数可変帯域濾波器の光通過帯域の制限を受けない。パル
ス光が光周波数可変帯域濾波器の通過帯域の制限を受け
ないので、光周波数可変帯域濾波器の帯域幅を極めて狭
くすることが可能であり、自然放出光の光強度を小とす
ることができる。したがって、パルス光の減衰量を小と
することが可能であり、周回数を増加させることが可能
である。

【００１５】光周波数固定帯域濾波器３１に代えて光周
波数可変帯域濾波器を使用する方法を適用した光周波数
掃引信号発生装置のシミュレーション結果を図２２に示
す。図２２に示されるシミュレーション結果は、図２０
に示されるシミュレーション結果を得る際に用いた光周
波数固定帯域濾波器の１０分の１の帯域幅を有する光周
波数可変帯域濾波器を用いた場合のものであり、図２０
と同一形式で描かれている。なお、図２２に示される光
通過特性は、パルス光の周波数変移に伴って周波数変移
するものであるが、ここでは図２０，２１との比較のた
めに、ある時点での光通過特性のみが描かれている。図
２２に示されるシミュレーション結果は、図２０のもの
と比較して、自然放出光の増加が抑制されていることを
表している。また、パルス光は、図２２中右端において
も、光周波数情報を読み取るのに充分な光強度を有して
いることがわかる。したがって、光周波数可変帯域濾波
器の中心周波数をパルス光の光周波数に合わせて掃引す
れば、光周波数掃引信号の光周波数掃引範囲を飛躍的に
拡大できる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述したシミュレーシ
ョン結果から、光周波数可変帯域濾波器を用いた光周波
数掃引信号発生装置がパルス光の周回数を伸ばすのに有
効であることが明かとなったが、光周波数可変帯域濾波
器を用いた光周波数掃引信号発生装置でパルス光を周回
させるのは容易ではない。なぜなら、光周波数可変帯域
濾波器の中心周波数は温度に応じて変動し易く、長期間
での安定度も良くないからである。仮に、光周波数可変
帯域濾波器の中心周波数が温度による影響を受けず、長
期間での安定度も良ければ、予め別の装置で光周波数可
変帯域濾波器の中心周波数と光周波数可変帯域濾波器の
駆動信号との関係を求め、この関係に基づいて光周波数
可変帯域濾波器を駆動すれば広い周回数帯域にわたって
掃引された光周波数掃引信号を発生する光周波数掃引信
号発生装置を実現することができる。しかしながら、上
記問題により、そのような光周波数可変帯域濾波器は実
現されていない。そこで、光周波数可変帯域濾波器の中
心周波数をパルス光の周波数変移に合わせて周波数変移
させるには、光周波数可変帯域濾波器の中心周波数を随
時測定して光周波数可変帯域濾波器の駆動信号に帰還さ
せパルス光の光周波数に同調させて掃引する必要があ
る。しかしながら、光周回回路にはパルス光が周回して
いるため、光周回回路に配置された光周波数可変帯域濾
波器の中心周波数を測定するために新たな別の信号光を
光周回回路に入力することはできない。上述したよう
に、光周波数可変帯域濾波器の中心周波数をパルス光の
光周波数に同調させて掃引させることができないため、
シミュレーションで有効性が示されているにも関わら
ず、光周波数可変帯域濾波器を用いた光周波数掃引信号
発生装置は実用化に至っていない。

【００１７】本発明は、上述した事情に鑑みて為された
ものであり、実用可能な光周波数可変帯域濾波器を用い
た光周波数掃引信号発生装置を提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による光周波数掃引信号発生装置は、掃引開
始および終了を示す第１の電気信号を発生する周回制御
回路と、前記第１の電気信号に基づいて、単一波長光源
から出力される連続光をパルス光に変換する光スイッチ
と、前記第１の電気信号に基づいて、光周回回路にパル
ス光を導入するとともに光周回回路を周回するパルス光
を周波数変移させる音響光学周波数変移器と、光周回回
路を周回するパルス光を分岐し、一方の分岐パルス光を
光周回回路外へ出力する第１の光分岐手段と、光周回回
路を構成し、前記第１の光分岐手段から出力される他方
の分岐パルス光を遅延させて周回時間を調節する遅延光
ファイバと、光周回回路を構成し、光周回回路を周回す
る光を増幅して周回損失を補償する光増幅器と、光増幅
器からの自然放出光の周回を抑制する光周波数可変帯域
濾波器と、前記第１の光分岐手段から出力される一方の
分岐パルス光を分岐する第２の光分岐手段と、該第２の
光分岐手段から出力される一方の分岐パルス光を光周波
数掃引信号として出力する光出力端と、前記第２の光分
岐手段から出力される他方の分岐パルス光を第２の電気
信号に変換する受光素子と、前記第１の電気信号および
前記第２の電気信号に基づいた設定値を出力する掃引信
号解析回路と、前記第１の電気信号および前記設定値に
基づいて前記光周波数可変帯域濾波器の中心周波数を設
定するための駆動信号を前記光周波数可変帯域濾波器へ
供給する駆動回路とを具備することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
各実施形態について説明する。図１は本発明の各実施形
態による光周波数掃引信号発生装置の構成を示す図であ
り、この図において、１００は図１６中の光周回回路１
００と略同一構成の光周回回路であり、共通する部分に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。図１中の光
周回回路１００が図１９中の光周回回路１００と異なる
点は、光増幅器６の後段かつ音響光学周波数変移器３の
前段に所定幅の光通過帯域を有しかつ中心周波数を掃引
可能な光周波数可変帯域濾波器７を介挿した点である。
図１において、単一波長光源１および光スイッチ２は図
１６中のものと同一であり、単一波長光源１は光スイッ
チ２を介して光周回回路１００の音響光学周波数変移器
３へ光学的に接続されている。８は光カプラ４と同一構
成の１入力２出力の光カプラであり、光周回回路１００
からの出力光を分岐する。光カプラ８から出力された一
方の光は光出力端９から出力されるようになっている。
また、１０はフォトダイオード等の受光素子であり、光
カプラ８から出力された一方の光を受光し、受光光に応
じた電気信号１０ａを出力する。１１は周回制御回路で
あり、図１６中の周回制御回路１６の全機能を有すると
ともに、周回開始時刻を表す電気信号１１ｃを出力する
機能を有する。電気信号１１ｃは、例えば、周回開始時
から周回終了時まで論理値「１」（高電圧）となり、他
の期間は論理値「０」（低電圧）となる。２００は掃引
信号解析回路であり、電気信号１１ｃの入力時を基準時
刻として電気信号１０ａを解析し、光周波数可変帯域濾
波器７の中心周波数とパルス光の光周波数のずれを検出
する。掃引信号解析回路２００は、検出結果に基づい
て、後述する駆動回路３００が有する設定値を設定する
ための電気信号を出力する。駆動回路３００は、周回制
御回路１１から入力される電気信号１１ｃと掃引信号解
析回路２００により設定される設定値とに基づいて、光
周波数可変帯域濾波器７を駆動するための駆動信号（電
気信号）３００ａを出力する。次に、上記構成の光周波
数掃引信号発生装置の作用について説明する。周回開始
時、単一波長光源１からの連続光が光スイッチ２により
パルス光に切り出され、音響光学周波数変移器３を介し
て光カプラ４に入力される。光カプラ４に入力されたパ
ルス光は分岐され、一方の分岐光が光カプラ８に、他方
の分岐光が遅延光ファイバ５に入力される。光カプラ８
に入力されたパルス光は分岐され、その一方の分岐光が
光出力端９から光周波数掃引信号として外部に出力さ
れ、他方の分岐光が受光素子１０に入力される。

【００２０】光カプラ４で遅延光ファイバ５側に分岐さ
れたパルス光は、遅延光ファイバ５で一定時間遅延され
た後、光増幅器６へ入力され、所定の増幅度で光増幅さ
れる。光増幅器６から出力されるパルス光は同時に出力
される自然放出光とともに光周波数可変帯域濾波器７へ
入力される。ここで、光周波数可変帯域濾波器７の中心
周波数はパルス光の光周波数と一致するよう制御されて
いるものとする（具体的制御手法については後述す
る）。光周波数可変帯域濾波器７から通過出力された光
信号は、パルス光と光周波数可変帯域濾波器７の通過帯
域に制限された自然放出光から成る。光周波数可変帯域
濾波器７から出力されたパルス光は、音響光学周波数変
移器３へ入力される。ここで、音響光学周波数変移器３
は制御信号１１ｂにより光導波路３ｂ側に切り替わって
いる。音響光学周波数変移器３を通過する際に、パルス
光は、一定の周波数変移を受ける。音響光学周波数変移
器３から出力されたパルス光は、光カプラ４に入力され
る。パルス光は上記行程を繰り返すことにより光周回回
路１００を周回し続ける。光周回回路１００を周回する
パルス光は、音響光学周波数変移器３で、周回するごと
に一定周波数ずつ周波数変移する。光周回回路１００を
周回するパルス光の一部は、光カプラ４から光カプラ８
を経由して光出力端９から出力される。光出力端９から
出力されるパルス光は、１パルス毎に周波数変移したパ
ルス光列となる。

【００２１】周回終了時において、周回制御回路１１は
制御信号１１ｂを遮断する。制御信号１１ｂが印加され
なくなった音響光学周波数変移器３は光導波路３ａ側に
切り替わり、光周回回路１００が遮断される。光周回回
路１００が遮断されると、光周回回路１００内に残留し
ているパルス光と自然放出光が周回できずに消滅する。
すなわち、音響光学周波数変移器３により光周回回路１
００が遮断されることで周回動作は終了する。

【００２２】受光素子１０は、光カプラ８より出力され
た光周波数掃引信号を電気信号１０ａに変換し、掃引信
号解析回路２００に入力する。掃引信号解析回路２００
は、電気信号１０ａからパルス光の周回数と掃引パルス
光列の光強度を検出するとともに、電気信号１１ｃから
周回開始時刻を検出し、周回開始時刻を基準時刻として
電気信号１０ａを解析し、光周波数可変帯域濾波器７の
中心周波数とパルス光の光周波数のずれを検出する。掃
引信号解析回路２００は、検出したずれに基づいて駆動
回路３００の設定値を変更する。上述した作用（動作）
の繰り返しにより、光周波数可変帯域濾波器７の中心周
波数とパルス光の光周波数のずれを補償しつつ光周波数
掃引信号を発生することができる。

【００２３】以下、本発明の各実施形態による光周波数
掃引信号発生装置に使用される掃引信号解析回路２００
および駆動回路３００の構成および作用について、図２
〜図１５を参照して説明する。なお、各実施形態におけ
る駆動回路３００の出力は電圧出力であり、駆動回路３
００の出力に接続される光周波数可変帯域濾波器７の中
心周波数が、駆動回路３００の出力電圧に対応して線形
に変化することを想定している。ここで、各実施形態の
差異について述べる。図２に示される第１実施形態によ
る光周波数掃引信号発生装置に使用される駆動回路３０
０は、音響光学周波数変移器７の周波数変移量が、光周
波数可変帯域濾波器７の帯域幅に比較して小なる場合に
使用される回路である。また、図１２に示される第２実
施形態による光周波数掃引信号発生装置に使用される駆
動回路３００は、光周波数可変帯域濾波器７の中心周波
数を階段状に変化させることができるものであり、音響
光学周波数変移器７の周波数変移量が大なる場合、また
は狭帯域の光周波数可変帯域濾波器７を用いる場合に有
効な回路である。さらに、図１５に示される第３実施形
態による光周波数掃引信号発生装置に使用される駆動回
路３００は第２実施形態の駆動回路３００と似ている
が、後述する光周波数可変帯域濾波器の中心周波数の変
化をパルス光の周波数変移に折れ線近似的に合せる作用
において、調整点が多数必要な場合に有効な回路であ
る。なお、図１に示される全体構成については各実施形
態に共通であるため、その説明を省略する。また、掃引
信号解析回路２００については、各実施形態に略共通で
あるため、第１実施形態でのみ全体を説明し、他の実施
形態では異なる部分のみを説明する。

【００２４】

【第１実施形態】まず、図２を参照して本発明の第１実
施形態による光周波数掃引信号発生装置に使用される掃
引信号解析回路２００および駆動回路３００について説
明する。図１に示される光周波数掃引信号発生装置を起
動した直後、掃引信号解析回路２００において、計算器
ＰＵ１が、内部の記憶手段に予め記憶していた設定値
を、駆動回路３００内の２つのＤ／ＡコンバータＤＡ
１，ＤＡ２に設定する。ところで、周回制御回路１１
（図１参照）からの電気信号１１ｃは周回開始時に論理
値「１」（高電圧）をとり、周回終了時まで論理値
「１」を保持し、周回終了時に論理値「０」（低電圧）
をとり、次の周回開始時まで論理値「０」を保持する。
周回開始時に、電気信号１１ｃが論理値「１」をとり、
駆動回路３００において、アナログスイッチＳＷ１が
「開」となると、積分器４００の構成要素であるコンデ
ンサＣ１が充電可能な状態になる。これにより、積分器
４００は、基準電源Ｅ１とＤ／ＡコンバータＤＡ１の出
力電圧に従って積分動作を開始する。積分器４００の出
力は加算器５００に入力される。加算器５００は、基準
電源Ｅ２とＤ／ＡコンバータＤＡ２の出力と積分器４０
０の出力を加算し、光周波数可変帯域濾波器７（図１参
照）を駆動するための駆動信号３００ａを出力する。図
３に駆動信号３００ａの例を示す。図３の横軸は掃引開
始からの経過時間、縦軸は駆動信号３００ａの電圧を示
す。駆動信号３００ａは、光周波数可変帯域濾波器７の
中心周波数をパルス光の周波数変移に合せるために掃引
されている。周回終了時に電気信号１１ｃが論理値
「０」をとり、アナログスイッチＳＷ１が「閉」となる
と、コンデンサＣ１に蓄積された電荷が放電され、積分
器４００の出力は「０」になる。積分器４００の出力が
「０」になると、加算器５００の出力である駆動信号３
００ａの電圧は、基準電源Ｅ２とＤ／ＡコンバータＤＡ
２の出力の和となる。駆動信号３００ａが基準電源Ｅ２
とＤ／ＡコンバータＤＡ２の和電圧になると、光周波数
可変帯域濾波器７（図１参照）の中心周波数は周回開始
時の光周波数になる。

【００２５】ところで、２つのＤ／ＡコンバータＤＡ１
およびＤＡ２は図３の波形を微調整する。図３の波形を
微調整することで、周波数変移するパルス光の光周波数
を光周波数可変帯域濾波器７（図１参照）の中心周波数
に同調できるのである。また、光周波数可変帯域濾波器
７の温度ドリフト、長期安定度及び、再現性の悪さを補
正することもできる。以下、掃引信号解析回路２００が
駆動回路３００内の２つのＤ／ＡコンバータＤＡ１およ
びＤＡ２により図３に示される波形を微調整する動作に
ついて説明する。

【００２６】掃引信号解析回路２００において、比較器
ＣＭＰ１は光周波数掃引信号強度が変換された電気信号
１０ａを、光周波数掃引信号のパルス光列の時刻情報を
持つ論理信号パルス列に変換する。比較器ＣＭＰ１から
出力される論理信号パルス列は、計算器ＰＵ１に入力さ
れる。計算器ＰＵ１は入力された電気信号１１ｃが、周
回開始時に論理値「１」をとる際の立ち上がりを検出し
て掃引開始の時刻を検出する。また、計算器ＰＵ１は、
周回開始を示す論理信号である電気信号１１ｃと、比較
器ＣＭＰ１から入力される論理信号パルス列から、注目
すべき周回数の出現時刻を求める。

【００２７】計算器ＰＵ１は注目すべき周回数の出現時
刻に、サンプルアンドホールド回路Ｓ＆Ｈ１に論理信号
を出力する。サンプルアンドホールド回路Ｓ＆Ｈ１は、
電気信号１０ａの電圧を保持するものであり、このサン
プルアンドホールド回路Ｓ＆Ｈ１に保持された電圧は、
Ａ／ＤコンバータＡＤ１により論理信号に変換されて計
算器ＰＵ１に入力される。すなわち、サンプルアンドホ
ールド回路Ｓ＆Ｈ１は、電気信号１０ａの注目すべき時
刻の電圧を、Ａ／ＤコンバータＡＤ１の変換時間の間だ
け保持する機能を有する。

【００２８】ここで、掃引信号解析回路２００が、掃引
開始時のパルス光の光周波数と光周波数可変帯域濾波器
７（図１参照）の中心周波数とのずれを検出する動作に
ついて説明する。まず、計算器ＰＵ１は１周回したパル
ス光に注目する。つまり掃引開始より２つ目のパルス光
に注目する。１つ目のパルス光を無視するのは、前述し
たように、１つ目のパルス光は光周波数可変帯域濾波器
７を通過せずに出力されているためである。周回開始
時、光周波数可変帯域濾波器７は駆動信号３００ａによ
り掃引を開始している。また、パルス光が光周波数可変
帯域濾波器７を通過している間にも光周波数可変帯域濾
波器７の中心周波数は変化しており、パルス光の光周波
数での光周波数可変帯域濾波器７の通過損失も変化して
いる。したがって、光周波数可変帯域濾波器７の出力に
おけるパルス光強度も変化する。図４に光周波数可変帯
域濾波器７の中心周波数とパルス光の光周波数のずれに
よるパルス光の光強度の変化との関係を示す。図４にお
いて、横軸は時間、縦軸はパルス光の光強度を示す。

【００２９】図４においてパルス光ａは光周波数可変帯
域濾波器７の中心周波数がパルス光の光周波数より低い
場合のものであり、その光周波数は、光周波数可変帯域
濾波器７の中心周波数に徐々に近付いている。すなわ
ち、この場合、パルス光は徐々に光周波数固定帯域濾波
器７による通過損失を受けなくなり、光強度が増大して
いく。図４においてパルス光ｂは光周波数可変帯域濾波
器７の中心周波数がパルス光の光周波数と略一致する場
合のものであり、その光周波数は、光周波数固定帯域濾
波器７による通過損失の変動の少ない中心周波数部分に
ある。この場合、パルス光は、光周波数可変帯域濾波器
７による通過損失の変動を受けないため、その光強度は
変化しない。図４においてパルス光ｃは光周波数可変帯
域濾波器７の中心周波数がパルス光の光周波数より高い
場合のものであり、その光周波数は、光周波数可変帯域
濾波器７の中心周波数から徐々に離れている。すなわ
ち、この場合、パルス光は徐々に光周波数可変帯域濾波
器７の通過損失を受け、光強度が減少していく。上述し
たことから、パルス光の光強度の変化に基づいて、光周
波数可変帯域濾波器７の中心周波数とパルス光の光周波
数のずれを検出できる。

【００３０】計算器ＰＵ１は、電気信号１０ａの２つ目
のパルスの立ち上がり直後と、立ち下がり直前の電圧
を、サンプルアンドホールド回路Ｓ＆Ｈ１を経てＡ／Ｄ
コンバータＡＤ１により取り込む。このときＡ／Ｄコン
バータＡＤ１の変換時間が長く、電圧を一度に取り込め
ない場合には、電気信号１１ａの２つ目のパルスの立ち
上がり直後と立ち下がり直前の電圧を、別々の掃引で取
り込んでもよい。計算器ＰＵ１は、Ａ／ＤコンバータＡ
Ｄ１より取り込んだ電気信号１０ａの２つ目のパルスの
立ち上がり直後と立ち下がり直前の電圧を比較して、光
周波数可変帯域濾波器７の中心周波数とパルス光の光周
波数の離調方向と離調量を求める。計算器ＰＵ１は、光
周波数可変帯域濾波器７の中心周波数とパルス光の光周
波数の離調方向と離調量に応じてＤ／ＡコンバータＤＡ
２の設定値を変更する。以上の操作を繰り返すことで掃
引開始時のパルス光の光周波数と光周波数可変帯域濾波
器７（図１参照）の中心周波数とを同調させ続けること
ができる。図５にＤ／ＡコンバータＤＡ２の設定値を変
化させた場合の駆動信号３００ａの波形の変化を示す。
図５において、横軸は掃引開始からの経過時間、縦軸は
駆動信号３００ａの電圧を示す。図５の点線および一点
鎖線は、Ｄ／ＡコンバータＤＡ２の設定値を変化させた
場合の、駆動信号３００ａの波形例を示す。パルス波形
の歪みを利用して離調方向と離調量を知る方法を用いる
ことにより、掃引開始時のパルス光の光周波数と光周波
数可変帯域濾波器７の中心周波数を迅速に合せることが
できる。

【００３１】次に、パルス光の光周波数変移による光周
波数の変化速度と、光周波数可変帯域濾波器７の中心周
波数の変化速度を合わせる処理について説明する。図６
に、電気信号１０ａの波形の例を示す。図６において、
横軸は掃引開始からの経過時間、縦軸は電気信号１０ａ
の電圧を示す。図６は、掃引開始から次の掃引開始直前
までの１掃引における電気信号１０ａの波形を模式的に
示した図である。実際の電気信号１０ａは数千周回の周
回パルス列となる。ここで、図６のｄ点のパルスを用い
て、パルス光の光周波数変移による周波数変移の変化速
度と、光周波数可変帯域濾波器７の中心周波数の掃引速
度を合せる場合について説明する。図７に図６のｄ点の
パルス波形を拡大した例を示す。図７に示されるように
パルス波形が歪む理由は、光増幅器の光増幅作用による
ものであるが、本発明の主旨と関連しないため、その説
明を省略する。図７に示すようにパルス波形が歪んでい
るため、前述したパルス光の立ち上がり直後と立ち下が
り直前の光強度の差を利用して離調方向と離調量を求め
る手法が適用できない。

【００３２】図２の計算器ＰＵ１は電気信号１１ｃの論
理信号の立ち上がりの時刻から、比較器ＣＭＰ１の論理
信号パルス列を計数することでｄ点のパルス（図６参
照）の出現時刻を知る。計算器ＰＵ１はサンプルアンド
ホールド回路Ｓ＆Ｈ１とＡ／ＤコンバータＡＤ１に論理
信号を入力し、ｄ点のパルス電圧を取り込む。次に、計
算器ＰＵ１はＤ／ＡコンバータＤＡ１の設定値を変更す
る。計算器ＰＵ１は、Ｄ／ＡコンバータＤＡ１の設定値
を変更した時刻の次の掃引以降で、サンプルアンドホー
ルド回路Ｓ＆Ｈ１とＡ／ＤコンバータＡＤ１に論理信号
を出力し、ｄ点のパルス電圧を取得し、以前の取得電圧
値と比較する。

【００３３】図８に、Ｄ／ＡコンバータＤＡ１の設定値
とｄ点のパルス電圧（図６参照）の関係を示す。図８に
おいて、横軸はＤ／ＡコンバータＤＡ１の設定値、縦軸
はｄ点のパルス電圧を示す。図８に示されるように、ｄ
点のパルス電圧が最大となるＤ／ＡコンバータＤＡ１の
設定値ｆが存在する。計算器ＰＵ１は、前述した処理を
繰り返し、上記設定値ｆを見つける。Ｄ／Ａコンバータ
ＤＡ１に設定値ｆを設定することにより、掃引開始から
ｄ点までの範囲で、パルス光の周波数変移による光周波
数の変化と、光周波数可変帯域濾波器７の中心周波数の
変化を合せることができる。ここで、図９にＤ／Ａコン
バータＤＡ１の設定値を変化させた場合の駆動信号３０
０ａの波形変化を示す。図９において、横軸は掃引開始
からの経過時間、縦軸は駆動信号３００ａの電圧を示
す。図９中の点線および一点鎖線は、Ｄ／Ａコンバータ
ＤＡ１の設定値を変化させた場合の駆動信号３００ａの
波形例を示す。

【００３４】以上説明したことから、光周波数可変帯域
濾波器７（図１参照）の中心周波数の変化と駆動電圧３
００ａとの関係が直線的な場合、上述した処理により掃
引開始から掃引終了までのパルス光の光周波数と光周波
数可変帯域濾波器７の中心周波数を同調させることがで
きる。

【００３５】しかしながら、光周波数可変帯域濾波器７
の中心周波数の変化と駆動電圧３００ａとの関係の直線
性が悪い場合、ｄ点（図６参照）以降で同調がずれるた
め、パルス光は急速に減衰して消滅してしまう。そこ
で、ｄ点においてＤ／ＡコンバータＤＡ１の設定値を変
更する。これにより、光周波数可変帯域濾波器７の中心
周波数の変化速度の非直線性による変化を補償すること
ができる。具体的には、計算器ＰＵ１が、電気信号１１
ａに基づいてサンプルアンドホールド回路Ｓ＆Ｈ１とＡ
／ＤコンバータＡＤ１に論理信号を入力し、ｅ点（図６
参照）の電圧を取得する。また、掃引開始時に、計算器
ＰＵ１が前述した処理を行い、Ｄ／ＡコンバータＤＡ１
に設定値を設定する。計算器ＰＵ１は、ｄ点のパルスの
出現時刻にＤ／ＡコンバータＤＡ１の設定値を後述する
手順で変更する。計算器ＰＵ１は、サンプルアンドホー
ルド回路Ｓ＆Ｈ１とＡ／ＤコンバータＡＤ１に論理信号
を入力してｅ点の電圧を取得し、以前の取得電圧と比較
する。ところで、ｄ点で変更されたＤ／ＡコンバータＤ
Ａ１の設定値と、ｅ点のパルス電圧の関係も図８と同様
である。したがって、計算器ＰＵ１は、ｅ点のパルス電
圧が最大になる設定値を見つけることができる。すなわ
り、Ｄ／ＡコンバータＤＡ１に、ｅ点のパルス電圧が最
大になる設定値を設定することで、ｄ点からｅ点までの
パルス光の光周波数と、光周波数可変帯域濾波器７の中
心周波数とを同調させることができる。図１０に、ｄ点
でＤ／ＡコンバータＤＡ１の設定値を変化させた場合の
駆動信号３００ａの波形変化を示す。図１０において、
横軸は掃引開始からの経過時間、縦軸は駆動信号３００
ａの電圧を示す。図１０の点線および一点鎖線は、図６
のｄ点でＤ／ＡコンバータＤＡ１の設定値を変化させた
場合の駆動信号３００ａの波形例を示す。

【００３６】光周波数可変帯域濾波器７の中心周波数の
変化と駆動電圧３００ａとの関係の直線性が悪い場合、
図６に示されるように、１掃引の中にいくつかの調整点
を設ける。計算器ＰＵ１は、調整点毎にＤ／Ａコンバー
タＤＡ１の設定値を変更することになる。Ｄ／Ａコンバ
ータＤＡ１の設定値を変更すると、光周波数可変帯域濾
波器７の中心周波数の変化と駆動電圧３００ａとの関係
の非直線性を折れ線近似により補正できる。この補正に
より、光掃引周波数範囲全域にわたってパルス光の光周
波数と光周波数可変帯域濾波器の中心周波数を同調する
ことができる。

【００３７】以上説明したことから明らかなように、光
周波数可変帯域濾波器７の応答速度は、光周波数掃引信
号の掃引速度に追従できれば良い。また、２つのＤ／Ａ
コンバータＤＡ１，ＤＡ２は駆動信号の微調整のみの可
変範囲があれば良く、低分解能のものが使用できる。し
たがって、第１実施形態による光周波数掃引信号発生装
置を構成する掃引信号解析回路２００および駆動回路３
００は、比較的安価で汎用性のある部品で構成できる。
すなわち、十分な性能を有し、価格性能比に優れた光周
波数掃引信号発生装置を提供できる。

【００３８】

【第２実施形態】次に、図１２を参照して本発明の第２
実施形態による光周波数掃引信号発生装置に使用される
駆動回路３００について説明する。図１に示される光周
波数可変帯域濾波器７の帯域幅が狭い場合、第１実施形
態による光周波数掃引信号発生装置では、図１１に示さ
れるように、パルス光が光周波数可変帯域濾波器７の阻
止領域に差し掛かる。図１１は、図１７と略同一形式の
図であり、狭帯域の光周波数可変帯域濾波器７を図２に
示される駆動回路３００で駆動した場合の光周波数可変
帯域濾波器７の通過領域と阻止領域との時間的変化を示
した図である。図１１において、ハッチングを施した部
分が光周波数可変帯域濾波器７の阻止領域であり、光通
過損失の大なる部分である。図１１のハッチングされて
いない部分は通過領域であり、光通過損失の小なる部分
である。図１１のようにパルス光が光周波数可変帯域濾
波器７の阻止領域に掛かると、図１３に示されるように
パルス波形が変形する。図１３において、横軸は時間、
縦軸は周回信号の光強度を示している。図１３のように
パルス波形が変形すると、光周波数掃引信号からパルス
光の光周波数情報を取り込める時間が短くなってしま
う。そこで、図１４に示されるように光周波数可変帯域
濾波器７の中心周波数を、階段状に変化させて掃引する
というのが第２実施形態による光周波数掃引信号発生装
置である。図１４において、横軸は掃引開始からの経過
時間、縦軸は光周波数を示す。図１４においてハッチン
グを施した部分が光周波数可変帯域濾波器７の阻止領域
であり、光通過損失の大なる部分である。図１４のハッ
チングされていない部分は通過領域であり、光通過損失
の小なる部分である。

【００３９】図１２に示される駆動回路３００が、図２
に示される駆動回路３００と異なる部分について述べ
る。図１２の駆動回路３００において、掃引信号解析回
路２００内の比較器ＣＭＰ１の出力は、加算器ＡＤＤ１
とラッチＬ２に接続されている。また、掃引信号解析回
路２００内の計算器ＰＵ１の出力はラッチＬ１，Ｌ３に
接続されている。さらに、制御信号１１ｃはラッチＬ２
に入力されており、ラッチＬ２を周回終了から周回開始
までクリアするよう作用する。図１の光周波数掃引信号
発生装置を起動した直後、計算器ＰＵ１は、予め記憶し
ていた設定値を２つのラッチＬ１，Ｌ３に設定する。加
算器ＡＤＤ１は比較器ＣＭＰ１からのパルスごとに２つ
のラッチＬ１，Ｌ２の設定値を加算し、ラッチＬ２に出
力する。ラッチＬ２は比較器ＣＭＰ１からのパルスの立
ち下がりで加算器ＡＤＤ１の出力をラッチする。加算器
ＡＤＤ１およびラッチＬ２は、比較器ＣＭＰ１からのパ
ルス毎にラッチＬ１の設定値を累積加算する。これは、
積分器４００（図２参照）の出力が階段状に増加してい
る状態とみなせる。なお、ラッチＬ１は、図２の基準電
源Ｅ１とＤ／ＡコンバータＤＡ１を合せたものに相当す
る。ラッチＬ２およびＬ３の値を加算する加算器ＡＤＤ
２の出力は、Ｄ／ＡコンバータＤＡ３で光周波数可変帯
域濾波器７の駆動信号３００ａに変換される。すなわ
ち、加算器ＡＤＤ２およびＤ／ＡコンバータＤＡ３は、
加算器５００（図２参照）に相当する。駆動信号３００
ａは、光周波数可変帯域濾波器７の通過領域を、図１４
に示されるように変化させる。

【００４０】次に、掃引信号解析回路２００が、掃引開
始時のパルス光の光周波数と光周波数可変帯域濾波器７
の中心周波数とのずれを検出する動作について説明す
る。計算器ＰＵ１は第１実施形態において説明したよう
に、掃引開始より２つ目のパルス光に注目する。ただ
し、図１４に示されるように、パルス光が光周波数可変
帯域濾波器７を通過している間、光周波数可変帯域濾波
器７の中心周波数は変化せず、パルス光の光強度も変化
しない。したがって、パルス光の立ち上がり直後と立ち
下がり直前の光強度の差を利用して離調方向と離調量を
知る手法を適用できない。そこで、図１２の掃引信号解
析回路２００は、掃引開始から２つ目のパルス光の光周
波数と、光周波数可変帯域濾波器７の中心周波数とを同
調させるために、前述したように、光周波数可変帯域濾
波器７の中心周波数を変化させて、掃引開始から２つ目
のパルス光強度が最大になる設定値ｆ（図８参照）を求
める処理を行なう。計算器ＰＵ１はラッチＬ３の設定値
を変化させることにより、駆動信号３００ａを図５に示
されるように変化させ、設定値ｆを求める。

【００４１】計算器ＰＵ１は、ｄ点（図６参照）での同
調処理を行う。この同調処理は、前述したように、光周
波数可変帯域濾波器７の中心周波数を変化させて、図６
のｄ点の光強度が最大になる設定値ｆを求め、ラッチＬ
３の設定値を変化させることにより、図９中の点線およ
び一点鎖線のように駆動信号３００ａを変化させ、図６
のｄ点での同調処理を行うというものである。この処理
により、掃引開始からｄ点までの範囲で、パルス光の周
波数変移による光周波数の変化と、光周波数可変帯域濾
波器７の中心周波数の変化とを合わせることができる。

【００４２】また、計算器ＰＵ１はｄ点とｅ点の区間
で、第１実施形態と同様な処理を行う。計算器ＰＵ１
は、１掃引範囲内に設けられたいくつかの調整点で同調
操作をする。このように、全ての調整点で同調処理を行
うことにより、掃引範囲全体でパルス光の光周波数と光
周波数可変帯域濾波器７の中心周波数とを同調させるこ
とができる。

【００４３】以上説明したように、第２実施形態による
光周波数掃引信号発生装置によれば、光周波数可変帯域
濾波器７の中心周波数を階段状に変化させることができ
るため、狭帯域の光周波数可変帯域濾波器を使用する場
合、または１周回毎に光周波数変移する量の大きな光周
波数掃引信号を発生する場合に好適である。第２実施形
態による光周波数掃引信号発生装置は、第１実施形態に
よるものよりも高度な性能を要求される場合に好適であ
る。

【００４４】

【第３実施形態】次に、図１５を参照して本発明の第３
実施形態による光周波数掃引信号発生装置に使用される
駆動回路３００について説明する。なお、図１５に示さ
れる掃引信号解析回路２００は、図１２に示されるもの
と同一構成である。図１５の掃引信号解析回路２００内
の比較器ＣＭＰ１の出力は、タイミング制御器ＴＣ１に
接続されている。また、掃引信号解析回路２００内の計
算器ＰＵ１の出力は符号発生器ＰＧ１に接続されてい
る。光周波数掃引信号発生装置を起動した直後、計算器
ＰＵ１は、予め記憶していた符号列を符号発生器ＰＧ１
に設定する。タイミング制御器ＴＣ１は、比較器ＣＭＰ
１の出力パルス列に同期して、符号発生器ＰＧ１を操作
し、設定された符号列をＤ／ＡコンバータＤＡ３に向け
て出力させる。また、タイミング制御器ＴＣ１は電気信
号１１ｃによりリセットされるものであるため、符号発
生器ＰＧ１は各掃引で同一の符号列を発生する。Ｄ／Ａ
コンバータＤＡ３は、符号列を駆動信号３００ａに変換
して光周波数可変帯域濾波器７に入力する。したがっ
て、駆動信号３００ａは、光周波数掃引信号に同期した
階段状の信号となる。この駆動信号３００ａは、光周波
数可変帯域濾波器７の通過領域を、図１４に示されるよ
うに変化させる。

【００４５】第３実施形態による光周波数掃引信号発生
装置において、パルス光の光周波数と光周波数可変帯域
濾波器７の中心周波数との同調処理は第２実施形態によ
るものと同一である。計算器ＰＵ１は、掃引開始時の同
調処理で得られた設定値ｆと、以前の設定値の差分を符
号発生器ＰＧ１に設定した符号列の全てに加算する。加
算された符号列は、符号発生器ＰＧ１に設定される。以
上の操作により駆動信号３００ａを図５のように変化さ
せることができる。これにより、掃引開始時のパルス光
の光周波数と光周波数可変帯域濾波器７の中心周波数と
の同調処理が可能となる。

【００４６】計算器ＰＵ１は、ｄ点（図６参照）での同
調処理を行うが、その処理内容は、第２実施形態による
ものと同様である。計算器ＰＵ１は、ｄ点の設定値を変
化させる度に掃引開始時の設定値とｄ点の設定値を直線
補間し、これにより得られた設定値を掃引開始からｄ点
までの符号列に設定する。以上の処理により、図９中の
点線および一点鎖線のように駆動信号３００ａを変化さ
せることができる。ｄ点での同調処理後、計算器ＰＵ１
は以下の処理を行う。計算器ＰＵ１は、ｄ点の同調処理
で得られた設定値ｆと、以前のｄ点の設定値の差分を、
符号発生器ＰＧ１に設定したｄ点以後の符号列の全てに
加算する。これは、掃引開始からｄ点までの設定値と、
ｄ点以降の設定値が折れ線近似的につながるようにする
ためである。

【００４７】計算器ＰＵ１はｄ点とｅ点の区間で第１お
よび第２実施形態で説明した同調処理と同一の処理を行
う。また、計算器ＰＵ１は、１掃引範囲内に設けられた
全ての調整点で同調操作することにより、掃引範囲全体
でパルス光の光周波数と図１の光周波数可変帯域濾波器
７の中心周波数とを同調させることができる。

【００４８】以上説明したように、第３実施形態による
光周波数掃引信号発生装置は、第２実施形態によるもの
と同様に、光周波数可変帯域濾波器７の中心周波数を階
段状に変化させることができ、特に、掃引の範囲内に駆
動信号の傾きの調整点が多数必要な場合に有効である。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、実用可能な光周波数可
変帯域濾波器を用いた光周波数掃引信号発生装置を提供
することができるため、高周回数かつ広帯域な光周波数
掃引信号を発生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施形態による光周波数掃引信号発
生装置の全体構成を示す図である。

【図２】本発明の第１実施形態による光周波数掃引信号
発生装置の一部構成を示す図である。

【図３】同装置における駆動信号３００ａの波形例を示
す図である。

【図４】同装置におけるパルス光の光周波数と光周波数
可変帯域濾波器７との中心周波数とのずれによるパルス
光の光強度の変化例を示す図である。

【図５】同装置におけるＤ／ＡコンバータＤＡ２による
駆動信号３００ａの変化例を示す図である。

【図６】同装置における電気信号１０ａの波形例を示す
図である。

【図７】同装置における電気信号１０ａの拡大波形を示
す図である。

【図８】同装置におけるＤ／ＡコンバータＤＡ１の設定
値を変化させた場合のｄ点のパルスの電圧変化例を示す
図である。

【図９】同装置におけるＤ／ＡコンバータＤＡ１の設定
値を変更した場合の駆動信号３００ａの変化例を示す図
である。

【図１０】同装置におけるＤ／ＡコンバータＤＡ１の設
定値を変更した場合の駆動信号３００ａの変化例を示す
図である。

【図１１】同装置における光周波数可変帯域濾波器７の
帯域幅が狭い場合のパルス光の光周波数と光周波数可変
帯域濾波器の通過帯域との関係を示す図である。

【図１２】本発明の第２実施形態による光周波数掃引信
号発生装置の一部構成を示す図である。

【図１３】本発明の第１実施形態による光周波数掃引信
号発生装置において、光周波数可変帯域濾波器７の帯域
幅が狭い場合のパルス光の波形例を示す図である。

【図１４】本発明の第２および第３実施形態による光周
波数掃引信号発生装置において、光周波数可変帯域濾波
器７の帯域幅が狭い場合の中心周波数の掃引方法を示し
た図である。

【図１５】本発明の第３実施形態による光周波数掃引信
号発生装置の一部構成を示す図である。

【図１６】従来の光周波数掃引信号発生装置の構成例を
示す図である。

【図１７】光周波数掃引出力の時間とパルス光の光周波
数との関係を示す図である。

【図１８】従来の光周波数掃引信号発生装置による光周
波数掃引出力のシミュレーション結果を示す図である。

【図１９】従来の光周波数固定帯域濾波器を使用した光
周波数掃引信号発生装置の構成を示す図である。

【図２０】同装置による光周波数掃引出力のシミュレー
ション結果を示す図である。

【図２１】同装置による光周波数掃引出力のシミュレー
ション結果を示す図である。

【図２２】同装置による狭い帯域幅の光周波数固定帯域
濾波器を使用した場合の、光周波数掃引出力のシミュレ
ーション結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 単一波長光源 ２ 光スイッチ ３ 音響光学周波数変移器 ４ 光カプラ ５ 遅延光ファイバ ６ 光増幅器 ７ 光周波数可変帯域濾波器 ８ 光カプラ ９ 光出力端 １０ 受光素子 １１ 周回制御回路 １００ 光周回回路 ２００ 掃引信号解析回路 ３００ 駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 清司 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掃引開始および終了を示す第１の電気信
   号を発生する周回制御回路と、 前記第１の電気信号に基づいて、単一波長光源から出力
   される連続光をパルス光に変換する光スイッチと、 前記第１の電気信号に基づいて、光周回回路にパルス光
   を導入するとともに光周回回路を周回するパルス光を周
   波数変移させる音響光学周波数変移器と、 光周回回路を周回するパルス光を分岐し、一方の分岐パ
   ルス光を光周回回路外へ出力する第１の光分岐手段と、 光周回回路を構成し、前記第１の光分岐手段から出力さ
   れる他方の分岐パルス光を遅延させて周回時間を調節す
   る遅延光ファイバと、 光周回回路を構成し、光周回回路を周回する光を増幅し
   て周回損失を補償する光増幅器と、 光増幅器からの自然放出光の周回を抑制する光周波数可
   変帯域濾波器と、 前記第１の光分岐手段から出力される一方の分岐パルス
   光を分岐する第２の光分岐手段と、 該第２の光分岐手段から出力される一方の分岐パルス光
   を光周波数掃引信号として出力する光出力端と、 前記第２の光分岐手段から出力される他方の分岐パルス
   光を第２の電気信号に変換する受光素子と、 前記第１の電気信号および前記第２の電気信号に基づい
   た設定値を出力する掃引信号解析回路と、 前記第１の電気信号および前記設定値に基づいて前記光
   周波数可変帯域濾波器の中心周波数を設定するための駆
   動信号を前記光周波数可変帯域濾波器へ供給する駆動回
   路とを具備することを特徴とする光周波数掃引信号発生
   装置。