DE102006028953B4

DE102006028953B4 - Wellenlängenmonitor

Info

Publication number: DE102006028953B4
Application number: DE102006028953A
Authority: DE
Inventors: Takaaki Musashino Hirata; Minoru Musashino Maeda; Hironori Musashino Takai; Hiroki Musashino Saitou
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2026-06-24
Also published as: US7595886B2; DE102006028953A1; US20060290937A1

Abstract

Wellenlängenmonitor, umfassend:
einen optischen Teiler, welcher einen Strahl von gemessenem Licht in erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht teilt, wobei der optische Teiler die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht emittiert;
ein interferierendes Element, welches eine Linse oder einen konkaven reflektierenden Spiegel umfasst, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln, wobei das interferierende Element die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht miteinander zur Interferenz bringt, um einen interferierten Strahl von gemessenem Licht zu erzeugen;
eine Anordnung lichtempfangender Elemente, einschließlich einer Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, welche den interferierten Strahl von gemessenem Licht empfangen;
eine Interferenzsignal-Umwandlungseinheit, welche Ausgangssignale von der Anordnung lichtempfangender Elemente empfängt, wobei die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit Interferenzsignale erzeugt, wobei sich die Interferenzsignale hinsichtlich der Phase um 90 Grad voneinander unterscheiden; und
eine Signalverarbeitungseinheit, welche die Interferenzsignale aus...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Wellenlängenmonitor, welcher angepasst ist, um eine Wellenlänge von einem Licht als ein Messobjekt zu messen, zum Beispiel eine Wellenlänge eines Laserstrahls, welcher in Einmoden-Emission emittiert wird. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Wellenlängenmonitor, welcher angepasst ist, um ein stabiles und hinsichtlich Rauschen reduziertes Interferenzsignal zu messen.
Es wird die Priorität hinsichtlich der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2005-186185 , eingereicht am 27. Juni 2005, und Nr. 2005-317265 , eingereicht am 31. Oktober 2005, beansprucht, wobei deren Inhalt hierin als Bezugsstelle einbezogen wird.
Beschreibung des betroffenen Fachgebiets
Alle Patente, Patentanmeldungen, Patentveröffentlichungen, wissenschaftlichen Artikel und dergleichen, welche hierin nachstehend zitiert oder in der vorliegenden Anmeldung angegeben werden, werden hierin in ihrer Gesamtheit als Bezugsstelle einbezogen, um den Stand der Technik, welchen die vorliegende Erfindung betrifft, vollständiger zu beschreiben.
Eine Vielzahl von lichtemittierenden Vorrichtungen werden auf den Gebieten der optischen Kommunikation und optischen Messung verwendet. Typische Beispiele der lichtemittierenden Vorrichtungen können, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, Laserdioden mit verteilter Rückkopplung bzw. DFB-Laserdioden (DFB-LD), Laserdioden mit verteilter Bragg-Reflektion bzw. DBR-Laserdioden (DBR-LD) und durch externe Kavität abstimmbare Laserdioden bzw. ”External-Cavity Tunable”-Laserdioden unter Verwendung eines Beugungsgitters einschließen.
Die Laserdioden mit verteilter Rückkopplung und Laserdioden mit verteilter Bragg-Reflektion weisen Langfrist-Abdriftungen der Emissionswellenlänge auf. Die durch externe Kavität abstimmbaren Laserdioden weisen thermisch instabile Wellenlängen auf. Eine hochgenaue und präzise Messung und Überwachung der Wellenlänge des Lichts sind zur Verwendung der lichtemittierenden Vorrichtung, welche die Einmoden-Emission aufzeigt, auf den Gebieten der optischen Kommunikation und optischen Messung notwendig.
Typische Beispiele der Wellenlängenmessungsvorrichtung können, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, einen Wellenlängenmonitor mit einem Beugungsgitter und einen anderen Wellenlängenmonitor, welcher eine Interferenz von gemessenen Lichtern verursacht, einschließen. Typische Beispiele des Wellenlängenmonitors unter Verwendung von Interferenzsignalen der gemessenen Lichter können, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, einen Wellenlängenmonitor, der einen Interferenzfilter verwendet, und einen anderen Wellenlängenmonitor, der zwei Interferenzsignale misst, welche sich beide hinsichtlich der Phase um 90 Grad unterscheiden, einschließen. Die zwei Interferenzsignale können so als A-Phase-Interferenzsignal und B-Phase-Interferenzsignal bezeichnet werden.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 10-253452 , offenbart eine Konfiguration eines herkömmlichen Wellenlängenmonitors. 13 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration des herkömmlichen Wellenlängenmonitors veranschaulicht. Ein Strahl von gemessenem Licht, welches von dem Wellenlängenmonitor gemessen werden soll, fällt in einen Schnittfilter 50 ein. Der Schnittfilter 50 gestattet eine selektive Transmission des gemessenen Lichts in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich.
Das gemessene Licht wird durch den Schnittfilter 50 durchgelassen bzw. transmittiert. Das durchgelassene Licht fällt dann in einen Interferenzfilter 51. Der Interferenzfilter 51 weist eine kontinuierliche Variation hinsichtlich der durchlassbaren Wellenlänge des gemessenen Lichts über Einfallspositionen auf. Ein Gleit-Einstellmechanismus 52 ist konfiguriert, um den Interferenzfilter 51 mechanisch um eine kleine Distanz in einer Richtung parallel zu einer X-Achse zu verschieben. Das Verschieben des Interferenzfilters 51 verursacht eine kontinuierliche Variation in der Wellenlänge des Lichts, welches durch den Interferenzfilter 51 durchgelassen wird.
Eine Photodiode 53 ist konfiguriert, um das durchgelassene Licht aufzunehmen, welches durch den Interferenzfilter 51 durchgelassen wurde. Eine andere Photodiode 54 ist konfiguriert, um ein reflektiertes Licht zu empfangen, welches von dem Interferenzfilter 51 reflektiert worden ist. Eine Leistungsverhältnis-Berechnungseinheit 55 schließt Strom-Spannungs- bzw. IV-Wandler-Schaltkreise 55a und 55b, einen Subtraktor 55c, einen Addierer 55d und einen Divisor 55e ein. Die Leistungsverhältnis-Berechnungseinheit 55 empfängt Ausgangssignale von den Photodioden 53 und 54. Die Leistungsverhältnis-Berechnungseinheit 55 berechnet ein Verhältnis der Leistung zwischen den Photodioden 53 und 54.
Die IV-Wandler-Schaltkreise 55a und 55b sind konfiguriert, um Ausgänge aus den Photodioden 53 und 54 zu empfangen und die Ausgänge in jeweilige Spannungssignale umzuwandeln. Der Subtraktor 55c ist konfiguriert, um die Spannungssignale aus den IV-Wandler-Schaltkreisen 55a und 55b aufzunehmen und eine Subtraktion zwischen den Spannungssignalen vorzunehmen. Der Addierer 55d ist konfiguriert, um die Spannungssignale aus den IV-Wandler-Schaltkreisen 55a und 55b aufzunehmen und eine Addition der Spannungssignale durchzuführen. Der Divisor 55e ist konfiguriert, um Ergebnisse der Operationen aus dem Subtraktor 55c und dem Addierer 55d zu empfangen und die Ergebnisse von Operationen zu dividieren, wodurch ein Ausgangsverhältnis normiert wird. Die Signalverarbeitungseinheit 56 ist konfiguriert, um das Ausgangsverhältnis aus dem Divisor 55e zu empfangen und eine Wellenlänge des gemessenen Lichts aus dem Ausgangsverhältnis zu berechnen. Im Falle des in der 13 gezeigten Wellenlängenmonitors hängen ein messbarer Wellenlängenbereich und eine messbare Wellenlängengenauigkeit von Wellenlängenmerkmalen des Interferenzfilters 51 ab.
Die japanischen ungeprüften Patentanmeldungen, Erstveröffentlichungen Nr. 2000-234959 und Nr. 2002-214049 , offenbaren andere Konfigurationen von herkömmlichen Wellenlängenmonitoren. 14 ist ein Blockdiagramm, welches eine andere Konfiguration des herkömmlichen Wellenlängenmonitors veranschaulicht. Ein Interferometer, wie ein Michelson-Interferometer, wird verwendet, um zwei Interferenzsignale, welche sich hinsichtlich der Phase um 90 Grad unterscheiden, zu messen, zum Beispiel A-Phase- und B-Phase-Interferenzsignale, so dass eine Wellenlänge des gemessenen Lichts gemessen wird.
In 14 leitet eine optische Eingangsfaser 60 einen Strahl von gemessenem Licht weiter und emittiert das gemessene Licht zu einem Raum. Eine Linse 61 wandelt das gemessene Licht in einen parallelen Strahl von gemessenem Licht um, wobei das gemessene Licht aus der optischen Eingangsfaser 60 emittiert worden ist. Ein Halbspiegel 62 wirkt als ein erster Strahlteiler. Der Halbspiegel teilt den parallelen Strahl von gemessenem Licht in geteilte Strahlen von gemessenem Licht. Der Halbspiegel koppelt des Weiteren die geteilten Strahlen von gemessenem Licht zu einem parallelen Strahl von Interferenzlicht. Ein erster Reflektor 63 reflektiert einen ersten der geteilten Strahlen von gemessenem Licht hin zu dem Halbspiegel 62. Ein zweiter Reflektor 64 besitzt eine reflektierende Oberfläche, welche eine Stufe aufweist, deren Abmessung d = λ₀/8 ist. Der zweite Reflektor 64 reflektiert einen zweiten der geteilten Strahlen von gemessenem Licht hin zu dem Halbspiegel 62. Die ersten und zweiten Reflektoren 63 und 64 sind so platziert, dass eine reflektierende Oberfläche von jedem der ersten und zweiten Reflektoren 63 und 64 vertikal zu einem optischen Weg von jedem der geteilten Strahlen von gemessenem Licht ist, in welche das gemessene Licht durch den Halbspiegel 62 geteilt worden ist. Die geteilten Strahlen von gemessenem Licht werden auf optischen Achsen zu den ersten und zweiten Reflektoren hin weitergeleitet. Dann werden die geteilten Strahlen von gemessenem Licht danach von den ersten und zweiten Reflektoren 63 und 64 reflektiert. Die reflektierten Strahlen von gemessenem Licht werden dann auf den obenstehenden optischen Achsen zu dem Halbspiegel 62 hin weitergeleitet.
Ein reflektierendes Prisma 65 wirkt als ein zweiter Strahlenteiler. Das reflektierende Prisma 65 teilt den Interferenzlichtstrahl in zwei geteilte Strahlen von Interferenzlicht. Das reflektierende Prisma 65 ist so platziert, dass eine Oberseitenkante des reflektierenden Prismas 65 mit der Stufe auf der optischen Ebene des zweiten Reflektors 64 fluchtend ausgerichtet ist. Die Stufe auf der optischen Ebene sieht eine optische Wegdifferenz von λ₀/4 vor. Die erste Photodiode 66 empfängt einen ersten der zwei geteilten Strahlen von Interferenzlicht von dem reflektierenden Prisma 65. Die zweite Photodiode 67 empfängt einen zweiten der zwei geteilten Strahlen von Interferenzlicht aus dem reflektierenden Prisma 65. Die Signalverarbeitungseinheit 68 berechnet eine Wellenlänge des gemessenen Lichts in Bezug auf die Ausgänge aus den ersten und zweiten Photodioden 66 und 67.
Die folgenden Beschreibungen werden sich auf die Operationen der oben beschriebenen Vorrichtung richten.
Das gemessene Licht wird von einer Lichtemissions-Kante der optischen Eingangsfaser 60 in Richtung auf einen Raum hin emittiert. Das emittierte gemessene Licht wird in den parallelen Strahl von gemessenem Licht mittels der Linse 61 umgewandelt. Der parallele Strahl von gemessenem Licht fällt in den Halbspiegel 62 ein. Der parallele Strahl von gemessenem Licht wird in zwei geteilte Strahlen von gemessenem Licht mittels des Halbspiegels 62 aufgeteilt. Die zwei geteilten Strahlen von gemessenem Licht werden zu den ersten und zweiten Reflektoren 63 und 64 weitergeleitet.
Die ersten und zweiten Reflektoren 63 und 64 reflektieren die zwei geteilten Strahlen von gemessenem Licht, in welche der parallele Strahl von gemessenem Licht durch den Halbspiegel 62 geteilt wird. Der zweite Reflektor 64 weist die reflektierende Oberfläche auf, welche die Stufe besitzt, deren Abmessung d = λ₀/8 ist. Die Stufe verursacht die optische Wegdifferenz von λ₀/4 zwischen ersten und zweiten Halbbereichen des zweiten der geteilten Strahlen von gemessenem Licht. λ₀ ist die Wellenlänge. Vorzugsweise kann die Wellenlänge λ₀ bei einer Mittenwellenlänge des gemessenen Wellenlängenbereichs eingestellt werden. Die Wellenlänge λ₀ kann zum Beispiel bei 1550 nm, für optische Kommunikation, eingestellt werden.
Die reflektierten parallelen Strahlen von gemessenem Licht, welche von den ersten und zweiten Reflektoren 63 und 64 reflektiert worden sind, fallen dann in den Halbspiegel 62 ein. Die reflektierten parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden dann miteinander gekoppelt, um einen parallelen Strahl von Interferenzlicht zu erzeugen. Der parallele Strahl von Interferenzlicht wird auf das reflektierende Prisma 65 eingestrahlt, so dass der parallele Strahl von Interferenzlicht von der oberen Kante in zwei geteilte Strahlen von Interferenzlicht geteilt wird. Die zwei geteilten Strahlen von Interferenzlicht unterscheiden sich hinsichtlich der Phase um 90 Grad. Die zwei geteilten Strahlen von Interferenzlicht fallen dann in die ersten und zweiten Photodioden 66 und 67 ein. Die zwei geteilten Strahlen von Interferenzlicht werden von den ersten und zweiten Photodioden 66 und 67 in Stromsignale umgewandelt. Die Stromsignale entsprechen Intensitäten oder optischen Leistungen der zwei geteilten Strahlen von Interferenzlicht. Die Stromsignale werden zur Signalverarbeitungseinheit 68 zugeführt.
Die Signalverarbeitungseinheit 68 vergleicht die Intensitäten von Licht, welche aus den ersten und zweiten Photodioden 66 und 67 zugeführt worden sind. Die Signalverarbeitungseinheit 68 gibt Wellenlängen-verwandte Daten aus. Eine Variation der optischen Intensität über Wellenlängen, erhalten durch das Michelson-Interferometer, wird durch die folgende Gleichung (1) angegeben. I = [1 + cos[2π × ΔL/λ]]/2 (1) worin I die normierte Intensität von Licht ist, welches von jeder der ersten und zweiten Photodioden 66 und 67 aufgefangen wird, λ die Wellenlänge des gemessenen Lichts ist, und ΔL die optische Wegdifferenz des Michelson-Interferometers ist. Ein Zyklus der Variation der optischen Intensität wird als ein so genannter freier Spektral-Bereich (FSR) bezeichnet. Wenn die optische Wegdifferenz groß ist, ist der freie Spektral-Bereich klein.
Der zweite Reflektor 64 besitzt die reflektierende Oberfläche, welche die Stufe aufweist, deren Abmessung d = λ₀/8 ist. Die Stufe verursacht die optische Wegdifferenz von λ₀/4 zwischen ersten und zweiten Halbbereichen des zweiten der geteilten Strahlen von gemessenem Licht. Als Ergebnis werden zwei periodische Interferenzsignale, zum Beispiel A-Phase-Interferenzsignal und B-Phase-Interferenzsignal, welche sich hinsichtlich der Phase um π/2 unterscheiden, erhalten. Die Signalverarbeitungseinheit 68 berechnet die Variation der Wellenlänge des gemessenen Lichts und bestätigt, ob die Wellenlänge zunimmt oder sinkt.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 10-339668 offenbart noch eine andere Konfiguration des herkömmlichen Wellenlängenmonitors. 15 ist ein Blockdiagramm, welches noch eine andere Konfiguration des herkömmlichen Wellenlängenmonitors veranschaulicht. Ein Laserstrahl von gemessenem Licht wird aus einer optischen Eingangsfaser 70 emittiert. Das emittierte gemessene Licht wird durch eine Linse 71 geleitet. Die Linse 71 wandelt das emittierte gemessene Licht in einen parallelen Strahl von gemessenem Licht um. Der parallele Strahl von gemessenem Licht wird durch einen Polarisator 72 geleitet. Der Polarisator 72 polarisiert den parallelen Strahl von gemessenem Licht. Der parallele Strahl des gemessenen Strahls wird dann zu einem Halbspiegel 73 geleitet. Der Halbspiegel 73 teilt den parallelen Strahl von gemessenem Licht in geteilte Strahlen von gemessenem Licht. Ein erster der geteilten Strahlen von gemessenem Licht wird von einer Photodiode (PD) 74 empfangen.
Ein zweiter der geteilten Strahlen von gemessenem Licht fällt in eine doppelbrechende Verzögerungsplatte 75. Die doppelbrechende Verzögerungsplatte 75 besitzt eine schnelle Achse und eine langsame Achse. Eine Kombination der schnellen Achse und der langsamen Achse verursacht eine Verzögerung von λ/8, welche einer Phasenverschiebung von π/4 des polarisierten Lichts, das erste und zweite Polarisierungen aufweist, entspricht. Zum Beispiel verursacht die doppelbrechende Verzögerungsplatte 75 eine Phasenverschiebung des s-polarisierten Lichts relativ zum p-polarisierten Licht. Der geteilte Strahl von phasenverschobenem Licht wird dann zu einem polarisierenden Strahlteiler 76 weitergeleitet. Der polarisierende Strahlteiler 76 teilt den geteilten Strahl von phasenverschobenem gemessenem Licht in einen ersten Strahl von p-polarisiertem Licht und einen zweiten Strahl von s-polarisiertem Licht. Der erste Strahl von p-polarisiertem Licht wird zu einer Photodiode 77 weitergeleitet und davon empfangen. Der zweite Strahl von p-polarisiertem Licht wird zu einer Photodiode 78 weitergeleitet und davon empfangen.
Ausgänge der Photodioden 74, 77 und 78 werden zu einer Signalverarbeitungseinheit 79 zugeführt. Die Signalverarbeitungseinheit 79 berechnet eine Wellenlänge des gemessenen Lichts. Das gemessene Licht, das von der optischen Eingangsfaser 70 emittiert wird, weist über die Zeit eine Variation der optischen Leistung auf. Ein Versatz aufgrund der optischen Leistungsvariation wird durch den Ausgang aus der Photodiode 74 korrigiert.
16 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen Wellenlänge und Intensität von jedem des s-polarisierten Lichts und des p-polarisierten Lichts veranschaulicht, um das Prinzip der Messung der Wellenlänge durch den herkömmlichen Wellenlängenmonitor, welcher in 15 gezeigt ist, zu beschreiben. Die horizontale Achse repräsentiert die Wellenlänge. Die vertikale Achse repräsentiert die normierte optische Leistung. Eine Versetzung der Photodioden 77 und 78 wird korrigiert und normiert, wodurch periodische Interferenzsignale erhalten werden, welche sich voneinander hinsichtlich der Phase um 90 Grad unterscheiden, zum Beispiel das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal.
Die herkömmlichen Monitore sind so konfiguriert, dass der parallele Strahl von Raumlicht in verschiedene optische Elemente einfällt, wie den Schnittfilter 50, den Interferenzfilter 51, den Halbspiegel 62 und 73, den ersten Reflektor 63, den zweiten Reflektor 64, das reflektierende Prisma 65, den Polarisator 72, die doppelbrechende Verzögerungsplatte 75 und den polarisierenden Strahlteiler 76. Diese Konfiguration gestattet ein häufiges Auftreten von Mehrfach-Strahlinterferenz. Die Mehrfach-Strahlinterferenz überlagert unerwünschtes Mehrfachinterferenz-Rauschen auf den Ausgangssignalen aus den Photodioden 53, 54, 66, 67, 74, 77 und 78, wodurch eine Verschlechterung der Wellenlängen-Messgenauigkeit verursacht wird.
Jedes der optischen Elemente wird von einem unabhängigen optischen Bauteil gebildet. Das Verwenden einer Anzahl von optischen Bauteilen macht es schwierig, die optische Achse auszurichten und vergrößert des Weiteren die Herstellungsverfahren. Dies macht es schwierig, die Größe der Gerätschaften zu reduzieren und die Kosten zu senken, und verschlechtert ebenfalls die Zuverlässigkeit.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wellenlängenmonitor bereitzustellen, welcher zum Messen von stabilen Interferenzsignalen mit einem reduzierten Interferenzrauschen geeignet ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wellenlängenmonitor bereitzustellen, welcher angepasst ist, um eine Wellenlängenmessungsgenauigkeit zu verbessern, während ein Mehrfach-Interferenz-Rauschen reduziert wird.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wellenlängenmonitor bereitzustellen, welcher zur Realisierung einer Größenverringerung und Kostensenkung geeignet ist.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmonitor einen optischen Teiler, ein interferierendes Element, eine Anordnung lichtempfangender Elemente, eine Interferenzsignal-Umwandlungseinheit und eine Signalverarbeitungseinheit umfassen. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um einen Strahl von gemessenem Licht in erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht zu teilen. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht zu emittieren. Das interferierende Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln. Das interferierende Element umfasst eine Linse oder einen konkaven reflektierenden Spiegel, um die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht miteinander zur Interferenz zu bringen, um einen interferierten Strahl von gemessenem Licht zu erzeugen. Die Anordnung lichtempfangender Elemente kann eine Vielzahl lichtempfangender Elementen einschließen, welche konfiguriert sind, um den interferierten Strahl von gemessenem Licht zu empfangen. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit kann konfiguriert sein, um Ausgangssignale von der Anordnung lichtempfangender Elemente zu empfangen. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit kann konfiguriert sein, um Interferenzsignale zu erzeugen. Die Interferenzsignale unterscheiden sich voneinander hinsichtlich der Phase um 90 Grad. Die Signalverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, um die Interferenzsignale aus der Interferenzsignal-Umwandlungseinheit zu empfangen. Die Signalverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, um eine Wellenlänge des gemessenen Lichts aus den Interferenzsignalen zu erhalten.
Vorzugsweise kann der optische Teiler ferner erste und zweite optische Wege umfassen, welche die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht weiterleiten. Die ersten und zweiten optischen Wege besitzen erste und zweite lichtemittierende Kanten. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten können parallel zueinander ausgerichtet sein. Die ersten und zweiten optischen Wege besitzen erste und zweite optische Weglängen. Die erste optische Weglänge ist zwischen der ersten lichtemittierenden Kante und einem Teilungspunkt definiert, an welchem der Strahl von gemessenem Licht in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht geteilt wird. Die zweite optische Weglänge ist zwischen der zweiten lichtemittierenden Kante und dem Teilungspunkt definiert. Die ersten und zweiten optischen Weglängen sind voneinander verschieden.
Vorzugsweise kann der optische Teiler ein erstes Planarlichtwellen-Schaltkreis-Substrat umfassen.
Vorzugsweise kann der optische Teiler einen optischen Koppler umfassen. Der optische Koppler kann eine Vielzahl von optischen Fasern umfassen. Der Wellenlängenmonitor kann ferner ein Abstand-änderndes Element umfassen, welches einen Abstand (bzw. Pitch) vorsieht, der schmäler ist als ein Durchmesser der Vielzahl von optischen Fasern. Der Abstand wird zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten des optischen Kopplers definiert. Das Abstand-ändernde Element kann ein zweites Planarlichtwellen-Schaltkreis-Substrat umfassen. Das Abstand-ändernde Element kann auch fusionsverspleisste optische Fasern umfassen. Das interferierende Element kann eine Linse umfassen.
Die Anordnung lichtempfangender Elemente kann mindestens vier lichtempfangende Elemente umfassen. Jedes der mindestens vier lichtempfangenden Elemente kann konfiguriert sein, um ein Viertel der räumlichen Periode eines Interferenzmusters des interferierten Strahls von gemessenem Licht zu empfangen. Die mindestens vier lichtempfangenden Elemente können entlang einer ersten Richtung ausgerichtet sein. Das interferierende Element kann konfiguriert sein, um uniaxial, in der ersten Richtung, die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht zu ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln.
Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann der Wellenlängenmonitor einen optischen Teiler, ein erstes optisches Element, ein zweites optisches Element, einen photoelektrischen Wandler und eine Signalverarbeitungseinheit umfassen. Der optische Teiler kann mindestens erste und zweite lichtemittierende Kanten einschließen, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht zu teilen. Der optische Teiler gestattet, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in einer zweiten Richtung von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten emittiert werden. Das erste optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln. Das zweite optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht uniaxial in einer dritten Richtung zu kondensieren. Die dritte Richtung steht senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen. Der photoelektrische Wandler kann eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließen. Die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann konfiguriert sein, um erste und zweite uniaxial kondensierte Strahlen von gemessenem Licht von dem zweiten optischen Element zu empfangen. Die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann in der ersten Richtung so ausgerichtet sein, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil von einer/der Periode von einem Interferenzmuster empfängt. Das Interferenzmuster wird durch eine Interferenz zwischen den ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht verursacht. Jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann konfiguriert sein, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches von einer Intensität des gleichteiligen Anteils der Periode des Interferenzmusters abhängt. Jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen besitzt eine lichtempfangende Oberfläche, welche relativ zu der dritten Richtung geneigt ist. Die Signalverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, um die elektrischen Signale, ausgegeben von der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, zu empfangen. Die Signalverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, um eine Wellenlänge des gemessenen Lichts aus den elektrischen Signalen zu erhalten.
Vorzugsweise kann die lichtempfangende Oberfläche relativ zu der dritten Richtung um einen Neigungswinkel Φ geneigt sein, welcher der folgenden Gleichung genügt: 90° > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) worin r ein Radius der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist, und f₂ eine Brennweite des zweiten optischen Elementes ist.
Vorzugsweise können die ersten und zweiten optischen Elemente miteinander integriert werden.
Vorzugsweise kann der photoelektrische Wandler so platziert werden, dass die lichtempfangende Oberfläche an einer Fokuslage der ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht positioniert ist. Die Fokuslage kann durch eine Kombination der ersten und zweiten optischen Elemente definiert werden.
Vorzugsweise kann der optische Teiler ein erstes Planarlichtwellen-Schaltkreis-Substrat umfassen.
Vorzugsweise kann der optische Teiler einen optischen Koppler umfassen. Der optische Koppler kann eine Vielzahl von optischen Fasern umfassen. Der Wellenlängenmonitor kann ferner ein Abstand-änderndes Element umfassen, welches einen Abstand vorsieht, der schmäler ist als ein Durchmesser der Vielzahl von optischen Fasern. Der Abstand ist zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten des optischen Kopplers definiert. Das Abstand-ändernde Element kann ein zweites Planarlichtwellen-Schaltkreis-Substrat umfassen. Das Abstand-ändernde Element kann fusionsverspleisste optische Fasern umfassen.
Gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmonitor einen optischen Teiler, ein erstes optisches Element, ein zweites optisches Element, einen photoelektrischen Wandler und eine Signalverarbeitungseinheit umfassen. Der optische Teiler kann wenigstens erste und zweite lichtemittierende Kanten umfassen, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind. Der optische Teller kann konfiguriert sein, um einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht zu teilen. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um zu gestatten, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in einer zweiten Richtung von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten emittiert werden. Das erste optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln. Das zweite optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht in einer dritten Richtung uniaxial zu kondensieren. Die dritte Richtung ist senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen. Der photoelektrische Wandler kann eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließen. Die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann konfiguriert sein, um erste und zweite uniaxial kondensierte Strahlen von gemessenem Licht aus dem zweiten optischen Element zu empfangen. Die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann in der ersten Richtung ausgerichtet sein, so dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt. Das Interferenzmuster wird von einer Interferenz zwischen den ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht verursacht. Jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann konfiguriert sein, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches von einer Intensität des gleichteiligen Anteils der Periode des Interferenzmusters abhängt. Eine Signalverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, um elektrische Signale zu empfangen, welche aus der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen ausgegeben werden. Die Signalverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, um eine Wellenlänge des gemessenen Lichts zu erhalten.
Gemäß eines vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmonitor einen optischen Teiler umfassen, einschließlich mindestens von ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht zu teilen. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um zu gestatten, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in einer zweiten Richtung von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten emittiert werden. Das erste optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln. Der photoelektrische Wandler kann eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließen. Die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht aus dem ersten optischen Element zu empfangen. Die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann in der ersten Richtung ausgerichtet sein, so dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt. Das Interferenzmuster wird von einer Interferenz zwischen den ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht verursacht. Jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann konfiguriert sein, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches von einer Intensität des gleichteiligen Anteils der Periode des Interferenzmusters abhängt. Jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen kann eine lichtempfangende Oberfläche aufweisen, welche relativ zur dritten Richtung geneigt ist. Die Signalverarbeitungseinheit empfängt die elektrischen Signale, welche von der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen ausgegeben werden. Die Signalverarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, um eine Wellenlänge des gemessenen Lichts aus den elektrischen Signalen zu erhalten.
Vorzugsweise kann die lichtempfangende Oberfläche relativ zur dritten Richtung um einen Neigungswinkel Φ geneigt sein, welcher der folgenden Gleichung genügt: 90° > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) worin r ein Radius der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist, und f₂ eine Brennweite des zweiten optischen Elementes ist.
Gemäß eines fünften Aspekts der vorliegenden Erfindung kann ein optisches System einen optischen Teiler umfassen, einschließlich mindestens erster und zweiter lichtemittierender Kanten, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht zu teilen. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um zu gestatteten, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in einer zweiten Richtung von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten emittiert werden. Das erste optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln. Das zweite optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht in einer dritten Richtung uniaxial zu kondensieren. Die dritte Richtung ist senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen. Der photoelektrische Wandler kann konfiguriert sein, um erste und zweite uniaxial kondensierte Strahlen von gemessenem Licht aus dem zweiten optischen Element zu empfangen, um elektrische Signale zu erzeugen, welche von Intensitäten der ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht abhängen. Der photoelektrische Wandler kann eine lichtempfangende Oberfläche aufweisen, welche relativ zu der dritten Richtung geneigt ist.
Vorzugsweise kann die lichtempfangende Oberfläche relativ zu der dritten Richtung um einen Neigungswinkel Φ geneigt sein, welcher der folgenden Gleichung genügt: 90° > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) worin r ein Radius der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist, und f₂ eine Brennweite des zweiten optischen Elementes ist.
Der photoelektrische Wandler kann eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließen, welche in der ersten Richtung so ausgerichtet sind, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt. Das Interferenzmuster wird von einer Interferenz zwischen den ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht verursacht.
Gemäß eines sechsten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann ein optisches System einen optischen Teiler, ein erstes optisches Element, ein zweites optisches Element und einen photoelektrischen Wandler umfassen. Der optische Teiler kann mindestens erste und zweite lichtemittierende Kanten einschließen, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht zu teilen. Der optische Teller kann konfiguriert sein, um zu gestatten, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in einer zweiten Richtung von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten emittiert werden. Das erste optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln. Das zweite optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht in einer dritten Richtung uniaxial zu kondensieren, wobei die dritte Richtung senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen ist. Der photoelektrische Wandler kann konfiguriert sein, um erste und zweite uniaxial kondensierte Strahlen von gemessenem Licht aus dem zweiten optischen Element zu empfangen, um elektrische Signale zu erzeugen, welche von Intensitäten der ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht abhängen.
Vorzugsweise kann der photoelektrische Wandler eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließen, welche in der ersten Richtung so ausgerichtet sind, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt. Das Interferenzmuster kann von einer Interferenz zwischen den ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht verursacht werden.
Gemäß eines siebten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann ein optisches System einen optischen Teiler, ein erstes optisches Element und einen photoelektrischen Wandler umfassen. Der optische Teiler kann mindestens erste und zweite lichtemittierende Kanten einschließen, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht zu teilen. Der optische Teiler kann konfiguriert sein, um zu gestatten, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in einer zweiten Richtung von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten emittiert werden. Das erste optische Element kann konfiguriert sein, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln. Der photoelektrische Wandler kann konfiguriert sein, um erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht aus dem ersten optischen Element zu empfangen, um elektrische Signale zu erzeugen, welche von Intensitäten der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht abhängen. Der photoelektrische Wandler kann eine lichtempfangende Oberfläche aufweisen, welche relativ zu der dritten Richtung geneigt ist.
Vorzugsweise kann die lichtempfangende Oberfläche relativ zu der dritten Richtung um einen Neigungswinkel Φ geneigt sein, welcher der folgenden Gleichung genügt: 90° > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) worin r ein Radius der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist, und f₂ eine Brennweite des ersten optischen Elementes ist.
Vorzugsweise kann der photoelektrische Wandler eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließen, welche in der ersten Richtung ausgerichtet sind, so dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt. Das Interferenzmuster wird durch eine Interferenz zwischen den ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht verursacht.
Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet aus den folgenden ausführlichen Beschreibungen offensichtlich werden, die im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen herangezogen werden, welche die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, welche einen Teil dieser Originalbeschreibung bilden:
1A ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
1B ist eine Seitenansicht, welche den in 1A gezeigten Wellenlängenmonitor veranschaulicht;
2 ist eine schematische Ansicht, welche eine Beziehung zwischen jeder Position der ersten bis vierten Photodioden, gezeigt in 1A, und einem Lichtintensitäts-Profil des Interferenzmusters veranschaulicht, erzeugt durch die zwei parallelen Strahlen von einfallendem Licht, welche von der Kondensorlinse durchgelassen werden;
3 ist eine Seitenansicht, welche eine Struktur der Photodioden-Anordnung veranschaulicht, gezeigt in 1A und 2;
4A ist eine schematische Seitenansicht, welche die Ausbreitung der parallelen Strahlen von gemessenem Licht von einem PLC-Substrat durch eine Linse und eine Kondensorlinse zu einer Photodioden-Anordnung veranschaulicht;
4B ist eine schematische Seitenansicht, welche die Ausbreitung der parallelen Strahlen von gemessenem Licht von einem PLC-Substrat durch die Linse zu der Photodioden-Anordnung veranschaulicht.
5 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7A ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7B ist eine Seitenansicht, welche den in 7A gezeigten Wellenlängenmonitor veranschaulicht;
8 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
9 ist eine Ansicht, welche eine Photodioden-Anordnung und eine Interferenzsignal-Umwandlungseinheit veranschaulicht, welche in dem in 8 gezeigten Wellenlängenmonitor eingeschlossen sind;
10 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
11 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
12A ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
12B ist eine Seitenansicht, welche den in 12A gezeigten Wellenlängenmonitor veranschaulicht;
13 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration des herkömmlichen Wellenlängenmonitors veranschaulicht;
14 ist ein Blockdiagramm, welches eine andere Konfiguration des herkömmlichen Wellenlängenmonitors veranschaulicht;
15 ist ein Blockdiagramm, welches noch eine andere Konfiguration des herkömmlichen Wellenlängenmonitors veranschaulicht; und
16 ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen der Wellenlänge und der Intensität von jedem des s-polarisierten Lichts und p-polarisierten Lichts veranschaulicht, um das Prinzip der Messung der Wellenlänge durch den in 15 gezeigten herkömmlichen Wellenlängenmonitor zu beschreiben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Dem Fachmann auf dem Gebiet wird aus dieser Beschreibung offensichtlich sein, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich zur Veranschaulichung und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung angegeben sind, wie sie durch die beiliegenden Patentansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
Erste Ausführungsform:
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. 1A ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 1B ist eine Seitenansicht, welche den in 1A gezeigten Wellenlängenmonitor veranschaulicht. Ein Wellenlängenmonitor 1000 kann, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, eine optische Eingangsfaser 10, ein Planarlichtwellen-Schaltkreis(PLC)-Substrat 11, eine Linse 12, eine Kondensorlinse 17, eine Photodioden-Anordnung (PDA) 13, einen ersten Differentialverstärker 14, einen zweiten Differentialverstärker 15 und eine Signalverarbeitungseinheit 16 einschließen. Veranschaulichungen des ersten Differentialverstärkers 14, des zweiten Differentialverstärkers 15 und der Signalverarbeitungseinheit 16 werden aus 1B weggelassen, wobei sie jedoch in 1A veranschaulicht sind. Eine Kombination des ersten Differentialverstärkers 14 und des zweiten Differentialverstärkers 15 bildet eine Interferenzsignaleinheit. Die Linse 12 und die Kondensorlinse 17 werden aus einem ersten optischen System gebildet.
Ein Strahl des gemessenen Lichts ”w” wird aus einer Laserlichtquelle, welche nicht veranschaulicht ist, emittiert. Die optische Eingangsfaser 10 leitet den Strahl von gemessenem Licht ”w” zu dem Planarlichtwellen-Schaltkreis(PLC)-Substrat 11, welches hierin nachstehend als ein PLC-Substrat bezeichnet werden wird. Das PLC-Substrat 11 kann als ein Wellenleiter-Teiler wirken. Das PLC-Substrat 11 besitzt einen ersten optischen Wellenleiter 11a und einen zweiten optischen Wellenleiter 11b. Der zweite optische Wellenleiter 11b ist hinsichtlich der optischen Weglänge um ΔL länger als der erste optische Wellenleiter 11a.
Das PLC-Substrat 11 empfängt den Strahl von gemessenem Licht ”w”, welcher aus der optischen Eingangsfaser 10 weitergeleitet wurde. Das PLC-Substrat 11 verzweigt oder teilt den Strahl des gemessenen Lichts ”w” in einen ersten geteilten Strahl von gemessenem Licht ”w1” und einen zweiten geteilten Strahl von gemessenem Licht ”w2”. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird durch den ersten optischen Wellenleiter 11a weitergeleitet. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird durch den zweiten optischen Wellenleiter 11b weitergeleitet. Die ersten und zweiten optischen Wellenleiter 11a und 11b besitzen erste und zweite emittierende Kanten 11c bzw. 11d. Die ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d sind parallel zueinander angeordnet, so dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” optische Achsen aufweisen, welche parallel zueinander sind. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden von den ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d in Richtung zur Linse 12 emittiert. Wie in 1B gezeigt, weist das PLC-Substrat 11 eine Emittierungs-Kantenseite auf, welche eine abgeschrägte Oberfläche besitzt, einschließlich der ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d.
Die Linse 12 wirkt als eine erste Linse. Die Linse 12 kann durch ein optisches Element, wie eine bündelnde bzw. Kollimator-Linse realisiert werden. Die Linse 12 ist auf den lichtemittierenden Achsen der ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d platziert. Die Linse 12 empfängt Einfälle der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”, emittiert von den ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d. Die Linse 12 wandelt die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht um. Die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden dann zu der Kondensorlinse 17 weitergeleitet. Die Kondensorlinse 17 ist auf einer lichtemittierenden Achse der Linse 12 platziert. Die Linse 12 besitzt eine Brennweite f₁. Die Linse 12 besitzt eine Distanz d₁ von den ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d. Die Distanz d₁ ist gleich zur Brennweite f₁.
Die Kondensorlinse 17 wirkt als eine zweite Linse. Die Kondensorlinse 17 kann durch eine Zylinderlinse realisiert werden. Die Kondensorlinse 17 kondensiert die parallelen Strahlen von einfallendem Licht uniaxial in vorbestimmten uniaxialen Richtungen, welche zueinander antiparallel sind. Die uniaxialen Richtungen sind parallel zu einer einzigen Achse, aber sind antiparallel zueinander. Gemäß dieser Ausführungsform, wie gezeigt in 1B, wird die Kondensorlinse 17 durch eine zylindrische Linse realisiert, welche die parallelen Strahlen von einfallendem gemessenen Licht in den vorbestimmten uniaxialen Richtungen uniaxial kondensiert. Die vorbestimmten uniaxialen Richtungen sind senkrecht zu den lichtemittierenden Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” und ebenfalls senkrecht zu einer Ausrichtungs-Richtung, entlang der die ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d ausgerichtet sind.
Die Kondensorlinse 17 kondensiert die zwei parallelen Strahlen von einfallendem gemessenen Licht uniaxial in den vorbestimmten uniaxialen Richtungen. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht werden dann von der Kondensorlinse 17 zu der Photodioden-Anordnung 13 weitergeleitet. Der uniaxial kondensierte Strahl ist ein Strahl, welcher uniaxial in den uniaxialen Richtungen kondensiert ist, aber in den anderen Richtungen, senkrecht zu den uniaxialen Richtungen, parallel bleibt. Der uniaxial kondensierte Strahl kann als ein paralleler Strahl von Licht bezeichnet werden, weil der uniaxial kondensierte Strahl eine parallele Strahlenform in den anderen Richtungen, senkrecht zu den oben beschriebenen uniaxialen Richtungen, aufweist. Die Photodioden-Anordnung 13 ist auf einer lichtemittierenden Achse der Kondensorlinse 17 platziert. Die Photodioden-Anordnung 13 ist an einer Fokuslage eines optischen Systems platziert, welches die Kondensorlinse 17 und die Linse 12 einschließt.
Die Photodioden-Anordnung 13 wirkt als ein photoelektrischer Wandler. Die Photodioden-Anordnung 13 schließt eine Anordnung von ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d ein, welche als lichtempfangende Elemente wirken. Jede der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d besitzt eine lichtempfangende Oberfläche 13h, welche zu der Kondensorlinse 17 gerichtet ist. Die ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d sind in einer Richtung parallel zu der Ausrichtungs-Richtung, entlang der die ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d ausgerichtet sind, ausgerichtet. Jede der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d ist konfiguriert, um ein elektrisches Signal auszugeben, welches von der Intensität des empfangenen Lichts abhängt. Die Photodioden-Anordnung 13 weist eine periodische Anordnung der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d auf. Die Abmessung der periodischen Anordnung entspricht einer Periode eines optischen Interferenzmusters, welches durch die zwei Strahlen von Licht verursacht wird, die aus der Kondensorlinse 17 emittiert werden. Mit anderen Worten empfangen die ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d das optische Interferenzmuster, so dass zwei benachbarte der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d Interferenzsignale als elektrische Ausgangssignale erzeugen, wobei sich die Interferenzsignale hinsichtlich der Phase um 90 Grad voneinander unterscheiden.
2 ist eine schematische Ansicht, welche eine Beziehung zwischen jeder Position der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d, gezeigt in 1A, und einem Lichtintensitäts-Profil 18 des Interferenzmusters, erzeugt von den zwei parallelen Strahlen von einfallendem Licht, welche aus der Kondensorlinse 17 weitergeleitet werden, veranschaulicht. Der Grund, warum das Lichtintensitäts-Profil 18, welches in 2 gezeigt ist, von den zwei parallelen Strahlen von einfallendem Licht erzeugt wird, wird später beschrieben werden.
In 2 repräsentiert eine Fläche 18a eine Interferenzmusterfläche, welche von der ersten Photodiode 13a empfangen wird. Eine Fläche 18b repräsentiert eine andere Interferenzmusterfläche, welche von der zweiten Photodiode 13b empfangen wird. Eine Fläche 18c repräsentiert noch eine andere Interferenzmusterfläche, welche von der dritten Photodiode 13c empfangen wird. Eine Fläche 18d repräsentiert noch eine andere Interferenzmusterfläche, welche von der vierten Photodiode 13d empfangen wird. Die lichtempfangende Oberfläche 13h von jeder der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d besitzt eine Breite, welche so eingestellt ist, dass die lichtempfangende Oberfläche 13h eine Viertelperiode des Interferenzmusters empfängt. Eine Periode des Interferenzmusters kann räumlich in vier Viertel geteilt werden, welche jeweilig von den vier lichtempfangenden Oberflächen 13h der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d empfangen werden.
Die Periode des Interferenzmusters hängt von der Wellenlänge des gemessenen Lichts ab. Vorzugsweise entspricht die Abmessung der Gesamtausrichtung der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d der Periode des Interferenzmusters, während die Wellenlänge eines Strahls von gemessenem Licht identisch zu einer Mittenwellenlänge des messbaren Wellenlängenbereichs ist.
Die ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d sind wie oben beschrieben ausgerichtet. Die erste Photodiode 13a erzeugt ein erstes Interferenzsignal mit einer Phase von 0 Grad. Die erste Photodiode 13a speist das erste Interferenzsignal zu einem Positiv-Phase-Eingangsanschluß des ersten Differentialverstärkers 14 ein. Die zweite Photodiode 13b erzeugt ein zweites Interferenzsignal mit einer Phase von 90 Grad. Die zweite Photodiode 13b speist das zweite Interferenzsignal zu einem Positiv-Phase-Eingangsanschluß des zweiten Differentialverstärkers 15 ein. Die dritte Photodiode 13c erzeugt ein drittes Interferenzsignal mit einer Phase von 180 Grad. Die dritte Photodiode 13c speist das dritte Interferenzsignal zu einem Negativ-Phase-Eingangsanschluß des ersten Differentialverstärkers 14 ein. Die vierte Photodiode 13d erzeugt ein viertes Interferenzsignal mit einer Phase von 270 Grad. Die vierte Photodiode 13d speist das vierte Interferenzsignal in einen Negativ-Phase-Eingangsanschluß des zweiten Differentialverstärkers 15 ein.
3 ist eine Seitenansicht, welche eine Struktur der in 1A und 2 gezeigten Photodioden-Anordnung 13 veranschaulicht. Die Photodioden-Anordnung 13 besitzt eine erste Oberfläche, welche zu der Kondensorlinse 17 gerichtet ist. Die erste Oberfläche ist mit einem Einfallsfenster 13e beschichtet, welches eine Dicke von ΔL1 aufweist. Das Einfallsfenster 13e besitzt eine erste Kantenfläche 13f und eine zweite Kantenfläche 13g. Die erste Kantenfläche 13f ist benachbart zur ersten Oberfläche der Photodioden-Anordnung 13. Die zweite Kantenfläche 13g liegt der ersten Kantenfläche 13h gegenüber. Die zweite Kantenfläche 13g ist zur Kondensorlinse 17 gerichtet. Die erste Kantenfläche 13f des Einfallsfensters 13e weist eine Distanz ΔL2 von den lichtempfangenden Oberflächen 13h der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d auf. Die zweite Kantenfläche 13g des Einfallsfensters 13e weist eine Distanz ΔL1 + ΔL2 von den lichtempfangenden Oberflächen 13h der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d auf.
Wie gezeigt in 1B, ist die lichtempfangende Oberfläche 13h von jeder der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d der Photodioden-Anordnung 13 um einen Neigungswinkel Φ zu einer vorherbestimmten Richtung geneigt. Die vorherbestimmte Richtung ist senkrecht zu den lichtemittierenden Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” und ebenfalls senkrecht zu der Ausrichtungs-Richtung, entlang welcher die ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d ausgerichtet sind.
Der erste Differentialverstärker 14 vollführt eine Differentialverstärkung von sowohl dem ersten Interferenzsignal mit der Phase von 0 Grad als auch dem dritten Interferenzsignal mit der Phase von 180 Grad. Der erste Differentialverstärker 14 erzeugt ein A-Phase-Interferenzsignal, das in 2 gezeigt ist. Der erste Differentialverstärker 14 speist das A-Phase-Interferenzsignal in die Signalverarbeitungseinheit 16 ein. Der zweite Differentialverstärker 15 vollführt eine andere Differentialverstärkung von sowohl dem zweiten Interferenzsignal mit der Phase von 90 Grad als auch dem vierten Interferenzsignal mit der Phase von 270 Grad. Der zweite Differentialverstärker 15 erzeugt ein B-Phase-Interferenzsignal, gezeigt in 2. Der zweite Differentialverstärker 15 speist das B-Phase-Interferenzsignal in die Signalverarbeitungseinheit 16 ein. Das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal unterscheiden sich hinsichtlich der Phase um 90 Grad voneinander. Die Signalverarbeitungseinheit 16 vollführt einen oder mehrere vorbestimmte Signalprozesse, basierend auf dem A-Phase-Interferenzsignal und dem B-Phase-Interferenzsignal, so dass eine Variation in der Wellenlänge des Strahls von gemessenem Licht ”w” berechnet wird.
Arbeitsschritte des Wellenlängenmonitors 1000 werden beschrieben werden.
Der Strahl von gemessenem Licht ”w” wird durch die optische Eingangsfaser 10 zum PLC-Substrat 11 geleitet. Der Strahl von gemessenem Licht ”w” wird von dem PLC-Substrat 11 in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” geteilt. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden dann jeweilig durch die ersten und zweiten optischen Wellenleiter 11a und 11b transmittiert, welche sich hinsichtlich der optischen Weglänge um ΔL unterscheiden. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird von der ersten emittierenden Kante 11c emittiert und dann zur Linse 12 weitergeleitet. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird von der zweiten emittierenden Kante 11d emittiert und dann zur Linse 12 weitergeleitet.
Die Linse 12 wandelt die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” in zwei parallele Strahlen von gemessenem Licht um. Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden dann zu der Kondensorlinse 17 weitergeleitet, welche auf der lichtemittierenden Achse der Linse 12 platziert ist. Wie gezeigt in 1A wird eine Distanz ”D” zwischen der ersten emittierenden Kante 11c und der zweiten emittierenden Kante 11d bei ungefähr mehreren zehn Mikrometern eingestellt. Die Emittierungsrichtung von jedem der zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist um einen Neigungswinkel θ von der lichtemittierenden Achse der Linse 12 geneigt. Der Neigungswinkel θ wird durch die folgende Gleichung (2) angegeben: θ = tan^–1(D/2f₁) (2)
Die Emissionsrichtungen der zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht unterscheiden sich voneinander um das Zweifache des Neigungswinkels Θ. Ein Paar der zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht weist ein räumliches Interferenzmuster auf. Die gepaarten parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden zu der Photodioden-Anordnung 13 weitergeleitet. Die Periode in der Wellenlänge dieses Interferenzmusters, nämlich ein freier spektraler Bereich (FSR), wird durch die folgende Gleichung (3) angegeben. FSR = λ²/ΔL (3) worin λ die Wellenlänge des Strahls von gemessenem Licht ”w” ist.
Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden von der Linse 12 zu der Kondensorlinse 17 weitergeleitet. Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden in den oben beschriebenen vorbestimmten uniaxialen Richtungen durch die Kondensorlinse 17 uniaxial kondensiert. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht werden dann zu der Photodioden-Anordnung 13 weitergeleitet. In der Kondensorlinse 17 werden die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht nämlich nur in den vorbestimmten uniaxialen Richtungen kondensiert, aber werden nicht in den horizontalen Richtungen kondensiert, welche senkrecht zu den uniaxialen Richtungen sind. Wie oben beschrieben, ist der uniaxial kondensierte Strahl ein Strahl, der in den uniaxialen Richtungen uniaxial kondensiert ist, aber in den anderen Richtungen, senkrecht zu den uniaxialen Richtungen, parallel bleibt. Der uniaxial kondensierte Strahl kann als ein paralleler Strahl von Licht bezeichnet werden, weil der uniaxial kondensierte Strahl eine parallele Strahlenform in den anderen Richtungen, senkrecht zu den oben beschriebenen uniaxialen Richtungen, aufweist. Ein Paar der uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht wird zu der Photodioden-Anordnung 13 weitergeleitet, während das Paar der uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht ein räumliches Interferenzmuster aufweist.
4A ist eine schematische Seitenansicht, welche die Weiterleitung der parallelen Strahlen von gemessenem Licht von dem PLC-Substrat 11 durch die Linse 12 und die Kondensorlinse 17 zu der Photodioden-Anordnung 13 veranschaulicht. Die Photodioden-Anordnung 13 ist so platziert, dass sie um den Neigungswinkel Φ in der oben beschriebenen vorbestimmten Richtung geneigt ist, wie oben beschrieben.
4B ist eine schematische Seitenansicht, welche die Weiterleitung der parallelen Strahlen von gemessenem Licht von dem PLC-Substrat 11 durch die Linse 12 zur Photodioden-Anordnung 13 veranschaulicht. 4B veranschaulicht die Leitung der parallelen Strahlen von gemessenem Licht zu der Photodioden-Anordnung 12 ohne Kondensieren der parallelen Strahlen von gemessenem Licht in der vorbestimmten Richtung, da die Kondensorlinse 17 nicht vorgesehen ist.
Die Strahlen von gemessenem Licht fallen auf das Einfallsfenster 13e der Photodioden-Anordnung 13 ein. Die Strahlen von gemessenem Licht werden dann reflektiert zwischen reflektierenden Spiegeln, nämlich zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der ersten Kantenfläche 13f, zwischen der ersten Kantenfläche 13f und der lichtempfangenden Oberfläche 13h, und zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der lichtempfangenden Oberfläche 13h. Die reflektierten Strahlen von gemessenem Licht fallen dann in die lichtempfangende Oberfläche 13h ein.
Mit anderen Worten sind erste bis dritte Hohlräume zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der lichtempfangenden Oberfläche 13h eingerichtet. Der erste Hohlraum wird zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der ersten Kantenfläche 13f definiert. Der erste Hohlraum besitzt eine erste optische Weglänge ΔL1, welche von einer Distanz zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der ersten Kantenfläche 13f definiert ist. Der zweite Hohlraum wird zwischen der ersten Kantenfläche 13f und der lichtempfangenden Oberfläche 13h definiert. Der zweite Hohlraum besitzt eine zweite optische Weglänge ΔL2, welche von einer Distanz zwischen der ersten Kantenfläche 13f und der lichtempfangenden Oberfläche 13h definiert ist. Der dritte Hohlraum wird zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der lichtempfangenden Oberfläche 13h definiert. Der dritte Hohlraum besitzt eine dritte optische Weglänge ΔL3, welche von einer Distanz zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der lichtempfangenden Oberfläche 13h definiert ist. Die dritte optische Weglänge ΔL3 ist gleich zu einer Summe der ersten optischen Weglänge ΔL1 und der zweiten optischen Weglänge ΔL2. Es gilt nämlich eine Beziehung ΔL3 = ΔL1 + ΔL2. Diese ersten bis dritten Hohlräume verursachen mehrere Interferenzen zwischen den parallelen Strahlen von gemessenem Licht. Das zuletzt beschriebene Mehrfach-Interferenz-Rauschen wird auf die Interferenzsignale überlagert, welche aus den ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d ausgegeben werden, wodurch die Wellenlängen-Messgenauigkeit verschlechtert wird.
In einem Fall, der in 4B gezeigt ist, fallen die parallelen Strahlen von gemessenem Licht in das Einfallsfenster 13e der Photodioden-Anordnung 13 ein. Die parallelen Strahlen von einfallendem Licht werden dann wiederholt zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der ersten Kantenfläche 13f reflektiert. Die reflektierten Strahlen von Licht fallen dann in die lichtempfangenden Oberflächen 13h der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d ein. Die mehrfachen Interferenzen werden nämlich in einer beschränkten Region verursacht, welche schraffiert ist und zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der ersten Kantenfläche 13f positioniert ist. Selbst obwohl die Veranschaulichung weggelassen ist, werden die mehreren Interferenzen auch zwischen der ersten Kantenfläche 13f und der lichtempfangenden Oberfläche 13h und zwischen der zweiten Kantenfläche 13g und der lichtempfangenden Oberfläche 13h verursacht.
Wie gezeigt in 4A ist die Kondensorlinse 17 zwischen der Linse 12 und der Photodioden-Anordnung 13 angeordnet bzw. zwischengeschaltet. Die Kondensorlinse 17 kondensiert die parallelen Strahlen von gemessenem Licht uniaxial nur in den oben beschriebenen uniaxialen Richtungen. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht fallen dann in das Einfallsfenster 13e ein. Dies verringert die Mehrfach-Interferenzen in großem Maße.
Vorzugsweise ist der Neigungswinkel Φ der Photodioden-Anordnung 13 eingestellt, um der folgenden Gleichung (4) zu genügen. 90 Grad > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) (4) worin r der Radius von jedem der Strahlen von Licht ist, und f₂ die Brennweite der Kondensorlinse 17 ist. Der Neigungswinkel Φ der Photodioden-Anordnung 13, welcher der obenstehenden Gleichung (4) genügt, gestattet eine Reduktion der Mehrfach-Interferenzen. Es ist unnötig zu erwähnen, dass der Neigungswinkel Φ der Photodioden-Anordnung 13 so eingestellt sein sollte, dass die ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d die ersten bis vierten Interferenzsignale als Ausgänge erzeugen.
Die zwei uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht besitzen ein gewünschtes räumliches Interferenzmuster mit verringerten Mehrfach-Interferenzen. Die zwei uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht fallen in die lichtempfangenden Oberflächen 13h der ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d ein. Die erste Photodiode 13a erzeugt das erste Interferenzsignal mit der Phase von 0 Grad. Die erste Photodiode 13a speist das erste Interferenzsignal in einen Positiv-Phase-Eingangsanschluß des ersten Differentialverstärkers 14 ein. Die zweite Photodiode 13b erzeugt das zweite Interferenzsignal mit der Phase von 90 Grad. Die zweite Photodiode 13b speist das zweite Interferenzsignal in den Positiv-Phase-Eingangsanschluß des zweiten Differentialverstärkers 15 ein. Die dritte Photodiode 13c erzeugt das dritte Interferenzsignal mit der Phase von 180 Grad. Die dritte Photodiode 13c speist das dritte Interferenzsignal in den Negativ-Phase-Eingangsanschluß des ersten Differentialverstärkers 14 ein. Die vierte Photodiode 13d erzeugt das vierte Interferenzsignal mit der Phase von 270 Grad. Die vierte Photodiode 13d speist das vierte Interferenzsignal in einen Negativ-Phase-Eingangsanschluß des zweiten Differentialverstärkers 15 ein.
Der erste Differentialverstärker 14 vollführt eine erste Differentialverstärkung von sowohl dem ersten Interferenzsignal mit der Phase von 0 Grad als auch dem dritten Interferenzsignal mit der Phase von 180 Grad. Der erste Differentialverstärker 14 erzeugt ein A-Phase-Interferenzsignal. Der erste Differentialverstärker 14 speist das A-Phase-Interferenzsignal in die Signalverarbeitungseinheit 16 ein. Der zweite Differentialverstärker 15 vollführt eine zweite Differentialverstärkung von sowohl dem zweiten Interferenzsignal mit der Phase von 90 Grad als auch dem vierten Interferenzsignal mit der Phase von 270 Grad. Der zweite Differentialverstärker 15 erzeugt ein B-Phase-Interferenzsignal. Der zweite Differentialverstärker 15 speist das B-Phase-Interferenzsignal in die Signalverarbeitungseinheit 16 ein. Das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal weisen die Periode oder den freien Spektral-Bereich auf, welcher durch die oben beschriebene Gleichung (3) angegeben wird. Die Signalverarbeitungseinheit 16 wendet einen vorbestimmten Berechnungsprozess auf das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal an, um eine Phase zu finden. Die Signalverarbeitungseinheit 16 berechnet die Wellenlänge λ des Strahls von gemessenem Licht in Hinsicht auf die Phase.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Wellenlängenmonitor 1000 so konfiguriert, dass die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht in die Photodioden-Anordnung einfallen. Eine mögliche Reduktion kann bei der Anzahl von notwendigen optischen Elementen für den Wellenlängenmonitor erreicht werden, wodurch die mehreren Interferenzen reduziert werden, welche durch den restlichen Reflektionskoeffizienten der Oberfläche eines optischen Elementes verursacht werden. Insbesondere kann eine große Reduktion bei den Mehrfach-Interferenzen der uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht erhalten werden. Diese Reduktion kann verhindern, dass das Mehrfach-Interferenz-Rauschen auf die Interferenzsignale überlagert wird, welche aus den ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d ausgegeben werden. Diese Verhinderung verbessert die Wellenlängen-Messgenauigkeit.
Die Kondensorlinse 17 kondensiert die parallelen Strahlen von gemessenem Licht uniaxial, so dass die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht in die Photodioden-Anordnung 13 einfallen. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht sind von höherer Intensität als die omnidirektional parallelen Strahlen von gemessenem Licht. Die erhöhte Intensität von gemessenem Licht, welches in die Photodioden-Anordnung einfällt, gestattet den ersten bis vierten Photodioden 13a, 13b, 13c und 13d, große Ausgangssignale zu erzeugen, nämlich die ersten bis vierten Interferenzsignale, welche gegenüber Rauschen stabil sind. Dies verbessert die Wellenlängen-Messgenauigkeit.
Das PLC-Substrat 11 weist die lichtemittierende Kantenfläche auf, welche relativ zur lichtemittierenden Achse geneigt ist. Die Neigung der lichtemittierenden Kantenfläche verringert die Mehrfach-Interferenzen, welche von den ersten und zweiten emittierenden Kanten 11c und 11d verursacht werden. Ebenfalls möglich ist eine Modifikation, damit die emittierende Kante des PLC-Substrats 11, die Linse 11, die Kondensorlinse 17 und die Photodioden-Anordnung 13 eine Antireflektions-Beschichtung aufweisen, um die Mehrfach-Interferenz zu reduzieren.
Der Wellenlängenmonitor 1000 benötigt eine reduzierte Anzahl der optischen Elemente im Vergleich zum herkömmlichen Wellenlängenmonitor. Diese Reduktion der Anzahl der optischen Elemente reduziert die Anzahl der Verfahrensschritte für eine optische Achsen-Ausrichtung. Dies führt zu einer Verringerung hinsichtlich der Größe des Wellenlängenmonitors und einer weiteren Verringerung hinsichtlich der Herstellungskosten.
Gemäß der ersten Ausführungsform besitzt die Photodioden-Anordnung 13 eine emittierende Kantenfläche, welche um einen Neigungswinkel Φ von der vorbestimmten Richtung geneigt ist, welche senkrecht zu den lichtemittierenden Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” ist und weiterhin senkrecht zu der Ausrichtungs-Richtung ist, entlang der die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 11c und 11d ausgerichtet sind. Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden uniaxial kondensiert in den uniaxialen Richtungen, welche zueinander antiparallel und des Weiteren parallel zu der vorbestimmten Richtung sind, von welcher die emittierende Kantenfläche um den Neigungswinkel Φ geneigt ist. Die uniaxial kondensierten parallelen Strahlen von gemessenem Licht fallen in die geneigte emittierende Kantenfläche der Photodiode 13 ein. Davon unberührt, können alternativ die folgenden Modifikationen verfügbar sein.
Gemäß der ersten Modifikation kann die Kondensorlinse 17 nicht verwendet werden, so dass die parallelen Strahlen von gemessenem Licht in die emittierende Kantenfläche einfallen, welche um den Neigungswinkel Φ von der vorbestimmten Richtung geneigt ist. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht sind omnidirektional parallele Strahlen von Licht, welche in den uniaxialen Richtungen nicht kondensiert sind.
Gemäß der zweiten Modifikation wird die Kondensorlinse 17 verwendet, um die parallelen Strahlen von gemessenem Licht in den uniaxialen Richtungen uniaxial zu kondensieren. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht fallen dann in die lichtempfangende Fläche ein, welche nicht geneigt ist. Mit anderen Worten, ist die lichtempfangende Fläche um einen Null-Neigungswinkel Φ = 0 von der vorbestimmten Richtung, parallel zu den uniaxialen Richtungen geneigt.
Die zuletzt beschriebenen ersten und zweiten Modifikationen ermöglichen die Effekte zur Verringerung der mehrfachen Interferenzen. Die Effekte sind geringer als jene der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, aber höher als jene der herkömmlichen Form.
Zweite Ausführungsform:
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben werden. 5 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 5 sind denselben Elementen, wie gezeigt in 1, die gleichen Referenznummern zugeordnet. Doppelte Beschreibungen der gleichen Elemente werden weggelassen. Wie gezeigt in 5 ist der Wellenlängenmonitor 2000 der zweiten Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration von dem Wellenlängenmonitor 1000 der ersten Ausführungsform verschieden. Ein optischer Koppler 20 und ein V-gefurchtes Substrat 21 werden neu, anstelle des PLC-Substrats 11, bereitgestellt. Der optische Koppler 20 besitzt zwei Eingänge und zwei Ausgänge. Der optische Koppler 20 wird unter Verwendung von optischen Fasern gebildet. Der Wellenlängenmonitor 2000 schließt auch die ersten und zweiten Differentialverstärker 14 und 15 sowie die Signalverarbeitungseinheit 16, welche in 1 gezeigt sind, ein, selbst obwohl Veranschaulichungen dieser Elemente in der 5 weggelassen werden.
Der optische Koppler 20 kann durch einen optischen Wellenleiter-Teiler ausgeführt werden. Der optische Koppler 20 schließt einen ersten optischen Weg 20c und einen zweiten optischen Weg 20f ein. Der erste optische Weg 20c besitzt eine erste Licht-Einfalls-Kante 20a und eine erste lichtemittierende Kante 20b. Der zweite optische Weg 20f besitzt eine zweite Licht-Einfalls-Kante 20d und eine zweite lichtemittierende Kante 20e. Der zweite optische Weg 20f ist hinsichtlich der Weglänge um ΔL länger als der erste optische Weg 20c. Die erste Licht-Einfalls-Kante 20a ist mit der in 1A gezeigten optischen Eingangsfaser 10 verbunden. Die zweite Licht-Einfalls-Kante 20d ist antireflektions-beschichtet.
Ein Strahl von gemessenem Licht ”w” wird durch die optische Eingangsfaser 10 weitergeleitet. Der Strahl von gemessenem Licht ”w” fällt dann in die erste Licht-Einfalls-Kante 20a des optischen Kopplers 20 ein. Der Strahl von gemessenem Licht ”w” wird in einen ersten geteilten Strahl von gemessenem Licht ”w1” und einen zweiten geteilten Strahl von gemessenem Licht ”w2” geteilt. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden über die ersten und zweiten optischen Wege 20c bzw. 20f weitergeleitet. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden jeweilig aus den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 20b und 20e emittiert. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 20b und 20e sind parallel zueinander so platziert, dass optische Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” zueinander parallel sind. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”, wie emittiert, werden dann zu der Linse 12 weitergeleitet. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 20b und 20e sind mechanisch durch das V-gefurchte Substrat 21 fixiert.
Das V-gefurchte Substrat 21 besitzt zwei V-förmige Furchen. Die zwei V-förmigen Furchen verlaufen parallel zu optischen Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht, emittiert aus dem optischen Koppler 20. Die erste lichtemittierende Kante 20b und die zweite lichtemittierende Kante 20e des optischen Kopplers 20 sind mechanisch jeweilig durch die zwei V-geformten Furchen fixiert.
Es werden Arbeitsschritte des Wellenlängenmonitors 2000 beschrieben werden. Ein Strahl von gemessenem Licht ”w” wird durch die optische Eingangsfaser 10, gezeigt in 1, geleitet. Der Strahl von gemessenem Licht ”w” fällt dann in den optischen Koppler 20 ein. In dem optischen Koppler 20 wird der Strahl von gemessenem Licht ”w” in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” geteilt. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden jeweils durch die ersten und zweiten optischen Wege 20c und 20f weitergeleitet, welche sich voneinander hinsichtlich der optischen Weglänge um ΔL unterscheiden. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird von der ersten lichtemittierenden Kante 20b emittiert. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird von der zweiten lichtemittierenden Kante 20e emittiert. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”, wie emittiert, werden dann zu der Linse 12 geleitet. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 20b und 20e sind parallel zueinander platziert und sind durch eine Distanz ”D” voneinander räumlich getrennt.
Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden zu der Linse 12 geleitet. Die Linse 12 ist auf den optischen Achsen des optischen Kopplers 20 platziert, welcher von dem V-gefurchten Substrat 21 gehalten wird. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden mittels der Linse 12 in zwei parallele Strahlen von gemessenem Licht umgewandelt. Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden dann zu der Kondensorlinse 17 weitergeleitet.
Die Operationen oder Funktionen der Kondensorlinse 17 und der Photodioden-Anordnung 13, welche in 5 gezeigt sind, sind die gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform. Die Operationen oder Funktionen der ersten und zweiten Differentialverstärker 14 und 15 und der Signalverarbeitungseinheit 16, welche in 1 gezeigt werden, aber nicht in 5 gezeigt werden, sind ebenfalls die gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform. Doppelte Beschreibungen der Operationen und Funktionen dieser optischen Elemente werden ausgelassen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform schließt der Wellenlängenmonitor 2000 den optischen Koppler 20 unter Verwendung der optischen Faser, welcher als der Strahlteiler oder optische Teiler wirkt, ein. Die Verwendung des optischen Kopplers 20 ist besser geeignet zur Erhöhung der Differenz ΔL der optischen Weglängen der ersten und zweiten optischen Wege 20c und 20f im Vergleich zur Verwendung des PLC-Substrats 11. Die erhöhte Differenz ΔL der optischen Weglängen verbessert die Wellenlängenauflösung des Wellenlängenmonitors.
Gemäß der zweiten Ausführungsform besitzt die Photodioden-Anordnung 13 eine emittierende Kantenfläche, welche um einen Neigungswinkel Φ von der vorbestimmten Richtung geneigt ist, welche senkrecht zu den lichtemittierenden Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” ist und ferner senkrecht zu der Ausrichtungsrichtung ist, entlang der die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 20b und 20e des optischen Kopplers 20 ausgerichtet sind. Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden uniaxial kondensiert in den uniaxialen Richtungen, welche zueinander antiparallel sind und des weiteren parallel zu der vorbestimmten Richtung sind, von welcher die emittierende Kantenfläche um den Neigungswinkel Φ geneigt ist. Die uniaxial kondensierten parallelen Strahlen von gemessenem Licht fallen in die geneigte emittierende Kantenfläche der Photodiode 13 ein. Unberührt davon, können alternativ die folgenden Modifikationen verfügbar sein.
Gemäß der ersten Modifikation kann die Kondensorlinse 17 nicht verwendet werden, so dass die parallelen Strahlen von gemessenem Licht in die emittierende Kantenfläche einfallen, welche um den Neigungswinkel Φ von der vorbestimmten Richtung geneigt sind. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht sind omnidirektional parallele Strahlen von Licht, welche in den uniaxialen Richtungen nicht kondensiert sind.
Gemäß der zweiten Modifikation wird die Kondensorlinse 17 verwendet, um die parallelen Strahlen von gemessenem Licht in den uniaxialen Richtungen uniaxial zu kondensieren. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht fallen dann in die lichtempfangende Fläche ein, welche nicht geneigt ist. Mit anderen Worten, ist die lichtempfangende Fläche um einen Null-Neigungswinkel Φ = 0 von der vorbestimmten Richtung, parallel zu den uniaxialen Richtungen, geneigt.
Die zuletzt beschriebenen ersten und zweiten Modifikationen ermöglichen die Effekte zur Verringerung der mehrfachen Interferenzen. Die Effekte sind geringer als jene der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, aber höher als jene der herkömmlichen Form.
Dritte Ausführungsform:
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben werden. 6 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor 3000 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 6 sind denselben Elementen, wie gezeigt in 5, die gleichen Referenznummern zugeordnet. Doppelte Beschreibungen der gleichen Elemente werden weggelassen. Wie gezeigt in 6 ist der Wellenlängenmonitor 3000 der dritten Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration von dem Wellenlängenmonitor 2000 der zweiten Ausführungsform verschieden. Ein Abstand-änderndes Element 30 wird neu, anstelle des V-gefurchtenen Substrats 21, bereitgestellt. Der Wellenlängenmonitor 3000 schließt auch die ersten und zweiten Differentialverstärker 14 und 15 und die Signalverarbeitungseinheit 16 ein, welche in 1 gezeigt sind, selbst obwohl Veranschaulichungen dieser Elemente in 6 weggelassen werden.
Das Abstand-ändernde Element 30 kann durch ein PLC-Substrat realisiert werden, welches einen ersten optischen Weg 30c und einen zweiten optischen Weg 30f einschließt. Der erste optische Weg 30c besitzt eine erste Licht-Einfalls-Kante 30a und eine erste lichtemittierende Kante 30b. Der zweite optische Weg 30f besitzt eine zweite Licht-Einfalls-Kante 30d und eine zweite lichtemittierende Kante 30e. Der zweite optische Weg 30f ist von gleicher Weglänge zum ersten optischen Weg 30c. Die erste Licht-Einfalls-Kante 30a ist mit der ersten lichtemittierenden Kante 20b des optischen Kopplers 20 verbunden. Die zweite Licht-Einfalls-Kante 30d ist mit der zweiten lichtemittierenden Kante 20e des optischen Kopplers 20 verbunden.
Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird durch den optischen Koppler 20 geleitet und fällt dann in die erste Licht-Einfalls-Kante 30a des Abstand-ändernden Elementes 30. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird von der ersten lichtemittierenden Kante 30b emittiert. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1”, wie emittiert, wird zu der Linse 12 weitergeleitet. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird durch den optischen Koppler 20 weitergeleitet und fällt dann in die zweite Licht-Einfalls-Kante 30d des Abstand-ändernden Elementes 30 ein. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird von der zweiten lichtemittierenden Kante 30e emittiert. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2”, wie emittiert, wird zu der Linse 12 weitergeleitet. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 30b und 30e sind parallel zu den optischen Emittierungs-Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”, wie emittiert aus dem optischen Koppler 20, platziert.
Eine Distanz ”D” zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 30b und 30e des Abstand-ändernden Elementes 30, gezeigt in 6, ist schmäler als die Distanz zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 20b und 20e des V-gefurchten Substrats 21, gezeigt in 5. Die Distanz ”D” zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 30b und 30e kann zum Beispiel schmaler als ein Durchmesser der optischen Faser sein, welche den optischen Koppler 20 aufbaut.
Operationen des Wellenlängenmonitors 3000 werden beschrieben werden. Ein Strahl von gemessenem Licht ”w” fällt in den optischen Koppler 20 ein. In dem optischen Koppler 20 wird der Strahl von gemessenem Licht ”w” in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” geteilt. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” fällt dann in die erste Licht-Einfalls-Kante 30a des Abstand-ändernden Elementes 30 ein. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird weiter durch den ersten optischen Weg 30c des Abstand-ändernden Elementes 30 transmittiert. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird dann von der ersten lichtemittierenden Kante 30b des Abstand-ändernden Elementes 30 emittiert. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” fällt dann in die zweite Licht-Einfalls-Kante 30d des Abstand-ändernden Elementes 30. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird ferner durch den zweiten optischen Weg 30f des Abstand-ändernden Elementes 30 transmittiert. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird dann von der zweiten lichtemittierenden Kante 30e des Abstand-ändernden Elementes 30 emittiert. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden zur Linse 12 transmittiert.
Die Linse 12 ist auf den optischen Achsen des Abstand-ändernden Elementes 30 platziert. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden durch die Linse 12 in zwei parallele Strahlen von gemessenem Licht umgewandelt. Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden dann zu der Kondensorlinse 17 weitergeleitet.
Die Operationen oder Funktionen der Kondensorlinse 17 und der Photodioden-Anordnung 13, welche in 6 gezeigt sind, sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform. Die Operationen oder Funktionen der ersten und zweiten Differentialverstärker 14 und 15 und der Signalverarbeitungseinheit 16, welche in 1 gezeigt werden, aber in 6 nicht gezeigt werden, sind ebenfalls die gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform. Doppelte Beschreibungen der Operationen und Funktionen dieser optischen Elemente werden ausgelassen.
Gemäß der dritten Ausführungsform schließt der Wellenlängenmonitor 3000 das Abstand-ändernde Element 30 ein, welches eine justierte Distanz zwischen den lichtemittierenden Kanten bereitstellt, aus welchen die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht jeweilig emittiert werden. Die justierte Distanz ist schmäler als die Distanz zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 20b und 20e des optischen Kopplers 20. Der optische Koppler 20 weist die Distanz zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten auf, wobei es physikalisch schwierig ist, dass die Distanz kleiner als der Durchmesser der optischen Faser des optischen Kopplers ist. Die Verwendung des Abstand-ändernden Elementes 30 gestattet, dass die Distanz zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten schmäler ist als der Durchmesser der optischen Faser des optischen Kopplers 20. Die Verschmälerung der Distanz zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten gestattet die Verkürzung der Brennweite der Linse 12, wodurch die Abmessung des Wellenlängenmonitors 3000 reduziert wird. Die Verkürzung der Brennweite der Linse 12 gestattet eine Erhöhung der Intensität von jedem der uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht, welche in die Photodioden-Anordnung 13 einfallen. Es ist, als eine Modifikation für das Abstand-ändernde Element 30, ebenfalls möglich, dass es mittels fusionsverspleissten optischen Fasern ausgeführt wird.
Gemäß der dritten Ausführungsform besitzt die Photodioden-Anordnung 13 eine emittierende Kantenfläche, welche um einen Neigungswinkel Φ von der vorbestimmten Richtung geneigt ist, welche senkrecht zu den lichtemittierenden Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” ist und ferner senkrecht zu der Ausrichtungsrichtung ist, entlang welcher die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 30b und 30e des Abstand-ändernden Elementes 30 ausgerichtet sind. Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden uniaxial kondensiert in den uniaxialen Richtungen, welche zueinander antiparallel sind und auch parallel zu der vorbestimmten Richtung sind, von welcher die emittierende Kantenfläche um den Neigungswinkel Φ geneigt ist. Die uniaxial kondensierten parallelen Strahlen von gemessenem Licht fallen in die geneigte emittierende Kantenfläche der Photodiode 13 ein. Unberührt davon können alternativ dazu die folgenden Modifikationen verfügbar sein.
Gemäß der ersten Modifikation kann die Kondensorlinse 17 nicht verwendet werden, so dass die parallelen Strahlen von gemessenem Licht in die emittierende Kantenfläche einfallen, welche um den Neigungswinkel Φ von der vorbestimmten Richtung geneigt sind. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht sind omnidirektional parallele Strahlen von Licht, welche in den uniaxialen Richtungen nicht kondensiert sind.
Gemäß der zweiten Modifikation wird die Kondensorlinse 17 verwendet, um die parallelen Strahlen von gemessenem Licht in den uniaxialen Richtungen uniaxial zu kondensieren. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht fallen dann in die lichtempfangende Fläche ein, welche nicht geneigt ist. Mit anderen Worten, ist die lichtempfangende Fläche um einen Null-Neigungswinkel Φ = 0 von der vorbestimmten Richtung, parallel zu den uniaxialen Richtungen, geneigt.
Die zuletzt beschriebenen ersten und zweiten Modifikationen ermöglichen die Effekte zur Verringerung der mehrfachen Interferenzen. Die Effekte sind geringer als jene der oben beschriebenen dritten Ausführungsform, aber höher als jene der herkömmlichen Form.
Vierte Ausführungsform:
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 7A und 7B beschrieben werden. 7A ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor 4000 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 7B ist eine Seitenansicht, welche den Wellenlängenmonitor 4000, gezeigt in 7A, veranschaulicht. In 7A und 7B sind denselben Elemente, wie gezeigt in 5, den gleichen Referenznummern zugewiesen. Doppelte Beschreibungen der gleichen Elemente werden weggelassen. Wie gezeigt in 7A und 7B, ist der Wellenlängenmonitor 4000 der vierten Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration von dem Wellenlängenmonitor 2000 der zweiten Ausführungsform verschieden. Eine integrierte Linse 40-1 wird neu anstatt der Linse 12 und der Kondensorlinse 17 bereitgestellt. Der Wellenlängenmonitor 4000 schließt auch die ersten und zweiten Differentialverstärker 14 und 15 und die Signalverarbeitungseinheit 16, welche in 1 gezeigt werden, ein, selbst obwohl Veranschaulichungen dieser Elemente in 7A und 7B weggelassen werden.
Die integrierte Linse 40-1 ist konfiguriert durch eine Integration einer ersten Linse 40a und einer zweiten Linse 40b. Die erste Linse 40a kann durch eine zylindrische Linse ausgeführt sein. Die zweite Linse 40b kann durch eine andere zylindrische Linse ausgeführt sein. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird von der ersten lichtemittierenden Kante 20b des optischen Kopplers 20 emittiert. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird von der zweiten lichtemittierenden Kante 20e des optischen Kopplers 20 emittiert. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” besitzen eine omnidirektionale Streuung bzw. Ausbreitung. Die erste Linse 40a kondensiert die ersten und zweiten sich omnidirektional ausbreitenden geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” auf uniaxiale Weise nur in den obenstehend beschriebenen uniaxialen Richtungen. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht besitzen noch eine uniaxiale Ausbreitung. Die uniaxial kondensierten, sich uniaxial ausbreitenden Strahlen von gemessenem Licht werden zur zweiten Linse 40b weitergeleitet. Die zweite Linse 40b wandelt uniaxial die uniaxial kondensierten, sich uniaxial ausbreitenden Strahlen von gemessenem Licht zu den uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht um, welche keine Ausbreitung in den anderen Richtungen, senkrecht zu den vorbestimmten unidirektionalen Richtungen, aufweisen. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht werden zur Photodioden-Anordnung 13 weitergeleitet.
Operationen des Wellenlängenmonitors 4000 werden beschrieben werden. Ein Strahl von gemessenem Licht ”w” wird durch die optische Eingangsfaser 10, gezeigt in 1, geleitet. Der Strahl von gemessenem Licht ”w” fällt dann in den optischen Koppler 20, gezeigt in 7A und 7B, ein. In dem optischen Koppler 20 wird der Strahl von gemessenem Licht ”w” in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” geteilt. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden jeweilig durch die ersten und zweiten optischen Wege 20c und 20f weitergeleitet, welche sich voneinander hinsichtlich der optischen Weglänge um ΔL unterscheiden. Der erste weitergeleitete Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird aus der ersten lichtemittierenden Kante 20b emittiert. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird aus der zweiten lichtemittierenden Kante 20e emittiert. Die ersten und zweiten sich omnidirektional ausbreitenden geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”, wie emittiert, werden dann zu der integrierten Linse 40-1 weitergeleitet.
Die ersten und zweiten sich omnidirektional ausbreitenden geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” fallen in die integrierte Linse 40-1 ein. Die ersten und zweiten sich omnidirektional ausbreitenden geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden uniaxial von der ersten Linse 40a nur in den oben beschriebenen uniaxialen Richtungen kondensiert. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht besitzen noch eine uniaxiale Ausbreitung. Die uniaxial kondensierten, sich uniaxial ausbreitenden Strahlen von gemessenem Licht werden zur zweiten Linse 40b weitergeleitet. Die uniaxial kondensierten, sich uniaxial ausbreitenden Strahlen von gemessenem Licht werden von der zweiten Linse 40b uniaxial umgewandelt zu den uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht, welche keine Ausbreitung in den anderen Richtungen, senkrecht zu den vorbestimmten unidirektionalen Richtungen aufweisen. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht werden zu der Photodioden-Anordnung 13 weitergeleitet.
Die Operationen oder Funktionen der Photodioden-Anordnung 13, welche in 7A und 7B gezeigt werden, sind die gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform. Die Operationen oder Funktionen der ersten und zweiten Differentialverstärker 14 und 15 und der Signalverarbeitungseinheit 16, welche in 1 gezeigt werden, aber nicht in 7A und 7B gezeigt werden, sind ebenfalls die gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform. Doppelte Beschreibungen der Operationen und Funktionen dieser optischen Elemente werden ausgelassen.
Gemäß der vierten Ausführungsform schließt der Wellenlängenmonitor 4000 die integrierte Linse 40-1 ein, welche es unnötig macht, irgendein Verfahren zur optischen Achsen-Ausrichtung zwischen der Linse 12 und der Kondensorlinse 17 durchzuführen. Die Verwendung der integrierten Linse 40-1 anstatt der Linse 12 und der Kondensorlinse 17 verkürzt die Zeit für die optische Achsen-Ausrichtung zwischen den optischen Elementen des Wellenlängenmonitors 4000. Die integrierte Linse 40-1 vereinfacht die Konfiguration des Wellenlängenmonitors 4000 weiter. Die Vereinfachung der Konfiguration senkt die Herstellungskosten des Wellenlängenmonitors 4000.
Als eine Modifikation ist es des Weiteren möglich, die integrierte Linse 40-1 für die oben beschriebenen Wellenlängenmonitore 1000 und 3000 in den ersten und dritten Ausführungsformen zu verwenden. Es ist ferner, als eine andere Modifikation, möglich, die Positionen der ersten und zweiten Linsen 40a und 40b so zu vertauschen, dass die zweite Linse 40b näher am optischen Koppler 20positioniert ist, und die erste Linse 40a näher an der Photodioden-Anordnung 13 positioniert wird.
Gemäß der vierten Ausführungsform besitzt die Photodioden-Anordnung 13 eine emittierende Kantenfläche, welche um einen Neigungswinkel Φ von der vorbestimmten Richtung geneigt ist, welche senkrecht zu den lichtemittierenden Achsen der ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” ist und ferner senkrecht zur Ausrichtungs-Richtung ist, entlang der die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 20b und 20e des optischen Kopplers 20 ausgerichtet sind. Die zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden in den uniaxialen Richtungen, welche antiparallel zueinander und des Weiteren parallel zu der vorbestimmten Richtung sind, von welcher die emittierende Kantenfläche um den Neigungswinkel Φ geneigt ist, uniaxial kondensiert. Die uniaxial kondensierten parallelen Strahlen von gemessenem Licht fallen in die geneigte emittierende Kantenfläche der Photodiode 13 ein. Unberührt davon, können die folgenden Modifikationen verfügbar gemacht werden.
Gemäß der ersten Modifikation kann die erste Linse 40a nicht verwendet werden. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht fallen in die emittierende Kantenfläche ein, welche um den Neigungswinkel Φ von der vorbestimmten Richtung geneigt ist. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht sind omnidirektional parallele Strahlen von Licht, welche in den uniaxialen Richtungen nicht kondensiert sind.
Gemäß der zweiten Modifikation wird die erste Linse 40a verwendet, um die Strahlen von gemessenem Licht in den uniaxialen Richtungen uniaxial zu kondensieren. Die uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht fallen dann in die lichtempfangende Fläche ein, welche nicht geneigt ist. Mit anderen Worten, ist die lichtempfangende Fläche um einen Null-Neigungswinkel Φ = 0 von der vorbestimmten Richtung, parallel zu den uniaxialen Richtungen, geneigt.
Die zuletzt beschriebenen ersten und zweiten Modifikationen ermöglichen die Effekte zur Verringerung der mehrfachen Interferenzen. Die Effekte sind geringer als jene der oben beschriebenen vierten Ausführungsform, aber höher als jene der herkömmlichen Form.
Fünfte Ausführungsform:
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben werden. 8 ist eine Oberseitenansicht, welche ein Wellenlängenmonitor 5000 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Wellenlängenmonitor 5000 kann, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, eine optische Eingangsfaser 40, ein Planarlichtwellen-Schaltkreis(PLC)-Substrat 41, eine Linse 42 und eine Photodioden-Anordnung (PDA) 43, eine Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 und eine Signalverarbeitungseinheit 45 einschließen. 9 ist eine Ansicht, welche die Photodioden-Anordnung 43 und die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 veranschaulicht, welche im Wellenlängenmonitor 5000, gezeigt in 8, eingeschlossen sind. Wie gezeigt in 9, schließt die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 einen ersten subtrahierenden Schaltkreis A1 und einen zweiten subtrahierenden Schaltkreis A2 ein.
Ein Strahl von gemessenem Licht ”w” wird aus einer Laserlichtquelle, die nicht veranschaulicht ist, emittiert. Die optische Eingangsfaser 40 leitet den Strahl von gemessenem Licht ”w” zu dem Planarlichtwellen-Schaltkreis(PLC)-Substrat 41, welches hierin nachstehend als ein PLC-Substrat bezeichnet werden wird. Das PLC-Substrat 41 kann als ein Wellenleiter-Teiler wirken. Das PLC-Substrat 41 besitzt einen ersten optischen Wellenleiter 41a und einen zweiten optischen Wellenleiter 41b. Der zweite optische Wellenleiter 41b weist eine um ΔL längere optische Weglänge auf als der erste optische Wellenleiter 41a.
Das PLC-Substrat 41 empfängt die Strahlen von gemessenem Licht ”w”, welches von der optischen Eingangsfaser 40 transmittiert worden ist. Das PLC-Substrat 41 spaltet oder teilt den Strahl von gemessenem Licht ”w” in einen ersten geteilten Strahl von gemessenem Licht ”w1” und einen zweiten geteilten Strahl von gemessenem Licht ”w2”. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird durch den ersten optischen Wellenleiter 41a transmittiert. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird durch den zweiten optischen Wellenleiter 41b transmittiert. Die ersten und zweiten optischen Wellenleiter 41a und 41b besitzen erste und zweite emittierende Kanten 41c bzw. 41d. Die ersten und zweiten emittierenden Kanten 41c und 41d sind parallel zueinander so angeordnet, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” optische Achsen aufweisen, welche parallel zueinander sind. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden von den ersten und zweiten emittierenden Kanten 41c und 41d zur Linse 42 hin emittiert.
Die optische Faser 40 und das PLC-Substrat 41 werden so miteinander verbunden, dass ein optischer Weg der optischen Faser fest mit einem optischen Weg des PLC-Substrats 41 gekoppelt wird, ohne dass irgendeine räumliche Lücke zwischen den optischen Wegen zwischengeschaltet wird. Der erste optische Wellenleiter 41a besitzt eine erste optische Weglänge, welche zwischen einem Teilungspunkt des PLC-Substrats 41 und der ersten lichtemittierenden Kante 41c definiert ist. Der zweite optische Wellenleiter 41b besitzt eine zweite optische Weglänge, welche zwischen dem Teilungspunkt und der zweiten lichtemittierenden Kante 41d definiert ist. Die ersten und zweiten optischen Weglängen unterscheiden sich um ΔL voneinander. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d sind voneinander durch eine Distanz ”D” getrennt.
Die Linse 42 wirkt als ein optisches Interferenzelement. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden von den ersten bzw. zweiten lichtemittierenden Kanten 41c bzw. 41d emittiert. Die Linse 12 wandelt die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” in parallele Strahlen von gemessenem Licht um. Die Linse 42 multiplexiert oder koppelt die parallelen Strahlen von gemessenem Licht miteinander, um eine Interferenz zwischen den parallelen Strahlen von gemessenem Licht zu verursachen. Wenn die Linse 42 eine Brennweite ”f” aufweist, ist die Linse 42 um die Brennweite ”f” von jeder der ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d räumlich getrennt.
Die Photodioden-Anordnung 43 schließt eine Anordnung von ersten bis vierten Photodioden P(a), P(b), P(c) und P(d) ein, welche als lichtempfangende Elemente wirken. Jede der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) empfängt eine Viertelperiode eines Interferenzmusters, welches von der Linse 42 erzeugt wird. Die ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) sind in einer Richtung parallel zu einer Ausrichtungs-Richtung ausgerichtet, entlang der die ersten und zweiten emittierenden Kanten 41c und 41d des PLC-Substrats 41 ausgerichtet sind. Die Streifen des Interferenzmusters sind in der Ausrichtungs-Richtung der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) ausgerichtet. Die Streifen des Interferenzmusters erstrecken sich parallel zueinander und entlang einer Richtung, senkrecht zur Ausrichtungs-Richtung der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4). Jede der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) ist konfiguriert, um ein elektrisches Signal auszugeben, welches von der Intensität des empfangenen Lichts abhängt. Die Photodioden-Anordnung 43 besitzt eine periodische Anordnung der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4). Die Abmessung der periodischen Anordnung entspricht einer Periode eines optischen Interferenzmusters, welches von den zwei Strahlen von gemessenem Licht verursacht wird. Mit anderen Worten empfangen die ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) das optische Interferenzmuster, so dass zwei benachbarte der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) Interferenzsignale als elektrische Ausgangssignale erzeugen, wobei sich die Interferenzsignale hinsichtlich der Phase um 90 Grad voneinander unterscheiden.
9 ist eine schematische Ansicht, welche eine Beziehung zwischen jeder Position der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4), gezeigt in 8, und einem Lichtintensitäts-Profil 100 des Interferenzmusters, erzeugt von den zwei parallelen Strahlen von einfallendem Licht, veranschaulicht. Der Grund, warum das Lichtintensitäts-Profil 100 ein Interferenzmuster aus Streifen aufweist, besteht darin, dass die Linse 42 die parallelen Strahlen von gemessenem Licht koppelt, während Wellenfronten der parallelen Strahlen von gemessenem Licht relativ zueinander geneigt sind. Die Kopplung oder Multiplexierung der Strahlen von gemessenem Licht erzeugt das Lichtintensitäts-Profil 100 quer über den gekoppelten Strahl von Interferenzlicht, wie gezeigt in 9.
In 9 repräsentiert eine Fläche 100a eine Interferenzmusterfläche, welche von der ersten Photodiode P(1) empfangen wird. Eine Fläche 100b repräsentiert eine andere Interferenzmusterfläche, welche von der zweiten Photodiode P(2) empfangen wird. Eine Fläche 100c repräsentiert noch eine andere Interferenzmusterfläche, welche von der dritten Photodiode P(3) empfangen wird. Eine Fläche 100d repräsentiert noch eine andere Interferenzmusterfläche, welche von der vierten Photodiode P(4) empfangen wird.
Die lichtempfangende Oberfläche 43h von jeder der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) besitzt eine Breite, welche so justiert ist, dass die lichtempfangende Oberfläche 43h eine Viertelperiode des Interferenzmusters empfängt. Eine Periode des Interferenzmusters kann räumlich in vier Viertel aufgeteilt werden, welche jeweilig von den vier lichtempfangenden Oberflächen 43h der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) empfangen werden. Die Periode des Interferenzmusters hängt von der Wellenlänge des gemessenen Lichts ab. Vorzugsweise entspricht die Abmessung der Gesamtausrichtung der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) der Periode des Interferenzmusters, während die Wellenlänge eines Strahls von gemessenem Licht identisch zu einer Mittenwellenlänge des messbaren Wellenlängenbereichs ist.
Das Erhöhen der Neigungswinkel der Wellenfronten der parallelen Strahlen von gemessenem Licht, welche von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d emittiert werden, verschmälert den Mittenabstand bzw. Abstand des Interferenzstreifenmusters. Eine Verringerung der Neigungswinkel der Wellenfronten der parallelen Strahlen von gemessenem Licht verbreitert den Mittenabstand des Interferenzstreifenmusters. Null-Neigungswinkel der Wellenfronten der parallelen Strahlen von gemessenem Licht verursachen ein gleichmäßiges Intensitäts-Profil des gekoppelten Strahls des Interferenzsignals. Parallele Wellenfronten der parallelen Strahlen von gemessenem Licht verursachen nämlich das gleichmäßige Intensitätsprofil. Die Distanz zwischen den lichtemittierenden Kanten des PLC-Substrats 41 und die Brennweite ”f” der Linse 42 werden gemäß der Breite der lichtempfangenden Oberfläche von jeder der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) und des Ausrichtungs-Abstands der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) sowie des Abstands des Interferenzstreifenmusters justiert. Die Abmessung der Gesamtanordnung der ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) entspricht der Periode des Interferenzmusters bei einer gewünschten Wellenlänge.
Die ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) sind wie oben beschrieben ausgerichtet. Die erste Photodiode P(1) erzeugt ein erstes Interferenzsignal mit einer Phase von 0 Grad. Die erste Photodiode P(1) speist das erste Interferenzsignal in einen Positiv-Phase-Eingangsanschluß des ersten subtrahierenden Schaltkreises A1 ein. Die zweite Photodiode P(2) erzeugt ein zweites Interferenzsignal mit einer Phase von 90 Grad. Die zweite Photodiode P(2) speist das zweite Interferenzsignal in einen Positiv-Phase-Eingangsanschluß des zweiten subtrahierenden Schaltkreises A2 ein. Die dritte Photodiode P(3) erzeugt ein drittes Interferenzsignal mit einer Phase von 180 Grad. Die dritte Photodiode P(3) speist das dritte Interferenzsignal in einen Negativ-Phase-Eingangsanschluß eines ersten subtrahierenden Schaltkreises A1 ein. Die vierte Photodiode P(4) erzeugt ein viertes Interferenzsignal mit einer Phase von 270 Grad. Die vierte Photodiode P(4) speist das vierte Interferenzsignal zu einem Negativ-Phase-Eingangsanschluß eines zweiten subtrahierenden Schaltkreises A2 ein.
Der Grund, warum das Lichtintensitäts-Profil 100 ein Interferenzmuster von Streifen aufweist, besteht darin, dass die Linse 42 die parallelen Strahlen von gemessenem Licht koppelt, während Wellenfronten der parallelen Strahlen von gemessenem Licht relativ zueinander geneigt sind. Die Kopplung oder Multiplexierung der Strahlen von gemessenem Licht erzeugt das Lichtintensitäts-Profil 100 quer über den gekoppelten Strahl von Interferenzlicht, wie gezeigt in 9.
Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 schließt die ersten und zweiten subtrahierenden Schaltkreise A1 und A2 ein. Die ersten und zweiten subtrahierenden Schaltkreise A1 und A2 erzeugen jeweilig erste und zweite Interferenzsignale, nämlich A-Phase- und B-Phase-Signale, welche sich hinsichtlich der Phase voneinander unterscheiden. Die ersten und zweiten subtrahierenden Schaltkreise A1 und A2 speisen die ersten und zweiten Interferenzsignale in die Signalverarbeitungseinheit 45 ein. Der erste subtrahierende Schaltkreis A1 empfängt die ersten und dritten Interferenzsignale von den ersten und dritten Photodioden P(1) und P(3). Der erste subtrahierende Schaltkreis A1 vollführt eine Subtraktion zwischen den ersten und dritten Interferenzsignalen, um ein A-Phase-Interferenzsignal zu erzeugen. Der erste subtrahierende Schaltkreis A1 speist das A-Phase-Interferenzsignal in die Signalverarbeitungseinheit 16 ein.
Der zweite subtrahierende Schaltkreis A2 empfängt die zweiten und vierten Interferenzsignale von den zweiten und vierten Photodioden P(2) und P(4). Der zweite subtrahierende Schaltkreis A2 vollführt eine weitere Subtraktion zwischen den zweiten und vierten Interferenzsignalen, um ein B-Phase-Interferenzsignal zu erzeugen. Der zweite subtrahierende Schaltkreis A2 speist das B-Phase-Interferenzsignal in die Signalverarbeitungseinheit 16 ein.
Das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal sind hinsichtlich der Phase voneinander verschieden. Zum Beispiel unterscheiden sich das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal hinsichtlich der Phase um 90 Grad voneinander, wenn die Wellenlänge λ bei einer Mittenwellenlänge des messbaren Wellenlängenbereichs eingestellt ist. Die Signalverarbeitungseinheit 45 empfängt das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal von der Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44.
Eine X-Achse ist parallel zu einer Linie gesetzt, welche die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d miteinander verbindet. Eine Z-Achse ist parallel zu Strahlen von Licht gesetzt, emittiert von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d. Eine Y-Achse ist vertikal zu einer X-Z-Ebene, welche die X-Achse und die Z-Achse einschließt, aufgestellt.
Operationen des Wellenlängenmonitors 5000 werden beschrieben werden.
Die optische Faser 40 transmittiert den Strahl von gemessenem Licht ”w” zu dem PLC-Substrat 11. Das PLC-Substrat 11 teilt den Strahl von gemessenem Licht ”w” in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden dann jeweilig durch die ersten und zweiten optischen Wellenleiter 41a und 41b transmittiert, welche sich um ΔL hinsichtlich der optischen Weglänge unterscheiden. Der erste geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w1” wird von der ersten emittierenden Kante 41c emittiert und dann zur Linse 42 weitergeleitet. Der zweite geteilte Strahl von gemessenem Licht ”w2” wird von der zweiten emittierenden Kante 41d emittiert und dann zur Linse 12 weitergeleitet. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d des ersten und zweiten Wellenleiters 41a und 41b sind parallel zueinander bei einem Abstand von mehreren zehn Mikrometern ausgerichtet.
Die Linse 42 ist auf einer optischen Achse des Emissionslichts, emittiert von dem PLC-Substrat 41, platziert. Die Linse 42 wandelt die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” in zwei parallele Strahlen von gemessenem Licht um. Da die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d voneinander in einer Distanz von mehreren zehn Mikrometern liegen, werden die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in Richtungen emittiert, welche geringfügig geneigt sind.
Eine optische Achse der Linse 42 durchdringt einen Mittelpunkt bzw. ein Zentrum zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d. Die Emittierungsrichtung von jedem der zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist um einen Neigungswinkel θ von der optischen Achse der Linse 42 geneigt. Der Neigungswinkel θ wird durch die folgende Gleichung (5) angegeben. tanθ = (D/2)/f (5)
Die Emissionsrichtungen der zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht unterscheiden sich voneinander um das Zweifache des Neigungswinkels θ. Ein Paar der zwei parallelen Strahlen von gemessenem Licht besitzt ein räumliches Interferenzmuster. Die gepaarten parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden zu der Photodioden-Anordnung 13 weitergeleitet, welche auf der optischen Achse der Linse 42 platziert ist.
Die Periode in der Wellenlänge dieses Interferenzmusters, nämlich ein freier Spektral-Bereich (FSR), hängt von der Differenz ΔL der optischen Weglänge zwischen den ersten und zweiten Wellenleitern 41a und 41b ab. Der freie spektrale Bereich (FSR) ist durch die oben beschriebene Gleichung (3) angegeben.
Die ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) der Photodioden-Anordnung 43 empfangen den gekoppelten Strahl von Interferenzlicht von der Linse 42. Die ersten bis vierten Photodioden P(1), P(2), P(3) und P(4) erzeugen elektrische Signale, jeweils abhängig von der optischen Leistung des empfangenen Lichts. Die Photodioden-Anordnung 43 speist jedes der elektrischen Signale in die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 ein.
Der erste subtrahierende Schaltkreis A1 der Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt eine Subtraktion des Ausgangs der dritten Photodiode P(3) von dem Ausgang der ersten Photodiode P(1), wodurch ein A-Phase-Interferenzsignal erzeugt wird. Der erste subtrahierende Schaltkreis A1 speist das A-Phase-Interferenzsignal in die Signalverarbeitungseinheit 45 ein.
Der zweite subtrahierende Schaltkreis A2 der Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt eine weitere Subtraktion des Ausgangs der vierten Photodiode P(4) von dem Ausgang der zweiten Photodiode P(2), wodurch ein B-Phase-Interferenzsignal erzeugt wird. Der zweite subtrahierende Schaltkreis A2 speist das B-Phase-Interferenzsignal in die Signalverarbeitungseinheit 45 ein. Unnötig zu sagen, dass Versetzungen von dem A-Phase-Interferenzsignal und dem B-Phase-Interferenzsignal entfernt werden.
Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt nämlich eine Differentialverstärkung zwischen den Interferenzsignalen mit Phasen von 0 Grad und 180 Grad aus der Photodioden-Anordnung 43. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt eine weitere Differentialverstärkung zwischen den Interferenzsignalen mit Phasen von 90 Grad und 270 Grad aus der Photodioden-Anordnung 43. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 erzeugt das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal. Das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal sind hinsichtlich der Phase um 90 Grad oder π/2 in Bezug auf das Zentrum des Nullpunkts verschieden.
Die Signalverarbeitungseinheit 45 wendet ein vorbestimmtes Berechnungsverfahren auf das A-Phase-Interferenzsignal und das B-Phase-Interferenzsignal an, um eine Phase zu finden. Die Signalverarbeitungseinheit 45 berechnet die Wellenlänge λ des Strahls von gemessenem Licht in Bezug auf die Phase.
Wie oben beschrieben, spaltet oder teilt das PLC-Substrat 41 den Strahl von gemessenem Licht ”w” in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden durch die ersten bzw. zweiten Wellenleiter 41a und 41b weitergeleitet. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden dann von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c bzw. 41d emittiert. Die Linse 42 wandelt die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” in die parallelen Strahlen von gemessenem Licht um. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht besitzen geringfügige Neigungswinkel. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden multiplexiert oder aneinander gekoppelt, so dass eine Interferenz zwischen den parallelen Strahlen von gemessenem Licht verursacht wird.
Der gekoppelte Strahl von Interferenzlicht wird dann zu der Photodioden-Anordnung 43 transmittiert. Die Photodioden-Anordnung 43 empfängt den gekoppelten Strahl von Interferenzlicht. Die parallelen Strahlen von Licht fallen nicht in irgendwelche zusätzlichen optischen Elemente ein. Diese Konfiguration verringert die Anzahl von notwendigen Teilen oder Elementen, aus welchen der Wellenlängenmonitor besteht. Die mögliche Reduktion kann hinsichtlich der Anzahl von notwendigen optischen Elementen für den Wellenlängenmonitor erhalten werden, wodurch die Mehrfach-Interferenzen verringert werden, welche durch restlichen Reflektionskoeffizient auf der Oberfläche eines optischen Elementes verursacht werden. Diese Reduktion gestattet, dass der Wellenlängenmonitor das stabile Interferenzsignal bei verringertem Interferenz-Rauschen misst.
Der optische Weg des PLC-Substrats 41 wird als ein Interferometer verwendet, welches mechanisch stabil ist, aber nicht ein Interferometer ist, welches aus parallelen Strahlen von Licht besteht.
Die räumliche Periode des Interferenzmusters oder der Abstand von Streifen des Interferenzmusters hängt von einem Winkel ab, welcher sowohl von der Distanz ”D” als auch der Brennweite ”f” der Linse 42 abhängt. Die Distanz ”D” wird zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41c und 41d der ersten und zweiten Wellenleiter 41a und 41b definiert. Somit ist die Justierung der optischen Achse einfach.
Der Wellenlängenmonitor 5000 besitzt eine verringerte Anzahl an Teilen oder Elementen im Vergleich zum herkömmlichen Interferometer, das in 14 gezeigt ist. Die Reduktion der Anzahl der Teile macht es einfach, die optische Achse zu justieren. Die Reduktion der Anzahl der Teile verringert die Anzahl der Herstellungs-Verfahrensschritte, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden.
Der Wellenlängenmonitor 5000 kann vorteilhafterweise wie folgend modifiziert werden. Die Photodioden-Anordnung 43 schließt mindestens die Anzahl (4 × n) an Photodioden ein. Die Photodioden sind so ausgerichtet, dass jede der Photodioden ein Viertel der räumlichen Periode des Interferenzmusters empfängt. ”n” ist die natürliche Zahl. Zwei benachbarte der Photodioden empfangen zwei Viertel der Periode des Interferenzmusters, wobei sich die zwei Viertel hinsichtlich der Phase um 90 Grad unterscheiden.
Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt eine erste Subtraktion des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 1)ten Photodiode und des Ausgangs (4 × (i – 1) + 3)ten Photodiode zum Erzeugen eines ersten Interferenzsignals. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt ebenfalls eine zweite Subtraktion des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 2)ten Photodiode und des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 4)ten Photodiode zum Erzeugen eines zweiten Interferenzsignals. ”i” ist die natürliche Zahl.
Zum Beispiel vollführt die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 die erste Subtraktion des Ausgangs der ersten, fünften oder neunten Photodioden und des Ausgangs der dritten, siebten oder elften Photodioden zum Erzeugen des ersten Interferenzsignals. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt die zweite Subtraktion des Ausgangs der zweiten, sechsten oder zehnten Photodioden und des Ausgangs der vierten, achten oder zwölften Photodioden zum Erzeugen des zweiten Interferenzsignals.
Der Wellenlängenmonitor 5000 kann modifiziert sein, um ferner eine Temperatursteuereinrichtung, wie eine Peltier-Vorrichtung, einzuschließen, welche die Temperatur des PLC-Substrats 41 so steuert, dass das PLC-Substrat 41 thermisch stabil ist. Der modifizierte Wellenlängenmonitor 5000 steuert nur das PLC-Substrat 41, wobei das PLC-Substrat 41 als ein Interferometer wirkt. Diese Temperatursteuerung ist zweckdienlicher im Vergleich zum herkömmlichen Wellenlängenmonitor.
Der Wellenlängenmonitor 5000 kann modifiziert sein, um ein optisches System einzuschließen, welches unterschiedliche Brennweiten auf X-Achse und Y-Achse aufweist. In diesem Fall erzeugt die Linse 42 die uniaxial kondensierten Strahlen von emittiertem Licht, welche entlang der Z-Achse weitergeleitet werden. Die uniaxial kondensierten Strahlen von emittiertem Licht weisen eine uniaxiale Kondensierung entlang der Y-Achse auf. Die Strahlen von Licht werden nämlich nur in den Y-Achsen-Richtungen kondensiert. Die uniaxial kondensierten Strahlen von Emittierungs-Licht werden nicht entlang der X-Achse kondensiert und sind in Hinsicht auf die Y-Achse uniaxial parallel. Die uniaxial kondensierten Strahlen von Licht werden zusammen gekoppelt. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht weist die Interferenz auf. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht fällt in die Photodioden PD ein. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht wird entlang der Y-Achse kondensiert, zu welcher die Longitudinalrichtung der Photodioden PD(n) parallel ist.
Sechste Ausführungsform:
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben werden. 10 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor 6000 gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 10 sind den gleichen Elementen, wie gezeigt in 9A und 9B, die gleichen Referenznummern zugewiesen. Doppelte Beschreibungen der gleichen Elemente werden weggelassen. Wie gezeigt in 10, unterscheidet sich der Wellenlängenmonitor 6000 der sechsten Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration von dem Wellenlängenmonitor 5000 der fünften Ausführungsform. Ein optischer Koppler 46 ist anstatt des PLC-Substrats 41 vorgesehen. Der optische Koppler 46 schließt optische Fasern ein. Der optische Koppler 46 besitzt zwei Eingänge und zwei Ausgänge.
Der optische Koppler 46 kann durch einen Wellenleiter-Teiler ausgeführt sein. Der optische Koppler 46 schließt einen ersten optischen Weg 46b und einen zweiten optischen Weg 46a ein. Der erste optische Weg 46b besitzt eine erste Licht-Einfalls-Kante 46e und eine erste lichtemittierende Kante 46d. Der zweite optische Weg 46a besitzt eine zweite Licht-Einfalls-Kante 46f und eine zweite lichtemittierende Kante 46c. Die erste Licht-Einfalls-Kante 46e ist verbunden mit einer optischen Eingangsfaser 40, die in der 8 gezeigt wird.
Die zweite Licht-Einfalls-Kante 46f ist antireflektionsbeschichtet. Der optische Koppler 46 spaltet oder teilt einen Strahl von gemessenem Licht in erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden durch die ersten und zweiten optischen Wege ”w1” und ”w2” weitergeleitet. Die ersten und zweiten optischen Wege 46b und 46a unterscheiden sich voneinander hinsichtlich der optischen Weglänge. Die ersten und zweiten optischen Wege 46b und 46a werden durch Wellenleiter konfiguriert. Die ersten und zweiten optischen Wege 46b und 46a werden von den ersten bzw. zweiten lichtemittierenden Kanten 46d bzw. 46c aus emittiert. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 46d und 46c besitzen erste und zweite optische Achsen, welche zueinander parallel sind. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 46d und 46c sind parallel zueinander ausgerichtet.
Der erste optische Weg 46b besitzt eine erste optische Weglänge, welche zwischen einem Teilungspunkt des optischen Kopplers 46 und der ersten lichtemittierenden Kante 46d definiert ist. Der zweite optische Weg 46a besitzt eine zweite optische Weglänge, welche zwischen dem Teilungspunkt und der zweiten lichtemittierenden Kante 46c definiert wird. Die ersten und zweiten optischen Weglängen unterscheiden sich um ΔL voneinander. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 46d und 46c sind durch eine Distanz ”D” getrennt. Eine Distanz zwischen der ersten lichtemittierenden Kante 46d und der Linse 42 ist gleich zu einer Brennweite f der Linse 42. Eine Distanz zwischen der zweiten lichtemittierenden Kante 46c ist gleich zur Brennweite f der Linse 42.
Ein V-gefurchtes Substrat 47 besitzt zwei V-förmige Furchen, welche parallel zu optischen Achsen von emittierenden Kanten des optischen Kopplers 46 verlaufen. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 46d und 46c des optischen Kopplers 46 sind mechanisch durch die zwei V-förmigen Furchen fixiert.
Operationen des Wellenlängenmonitors 6000 werden beschrieben werden.
Der Strahl von gemessenem Licht ”w” wird durch die optische Eingangsfaser 40 zum optischen Koppler 46 transmittiert. In dem optischen Koppler 46 wird der Strahl von gemessenem Licht ”w” in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” geteilt. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden durch die ersten bzw. zweiten optischen Wege 46b und 46a weitergeleitet. Die ersten und zweiten optischen Wege 46b und 46a sind hinsichtlich der optischen Weglänge voneinander um ΔL verschieden. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 46d und 46c emittiert. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”, wie emittiert, werden dann zu der Linse 42 weitergeleitet.
Die erste lichtemittierende Kante 46d des ersten optischen Wegs 46b und die zweite lichtemittierende Kante 46c des zweiten optischen Wegs 46a werden von dem V-gefurchten Substrat 47 gehalten. Die erste lichtemittierende Kante 46d und die zweite lichtemittierende Kante 46c sind parallel zueinander ausgerichtet. Die erste lichtemittierende Kante 46d und die zweite lichtemittierende Kante 46c sind bei einem Abstand D voneinander getrennt.
Die Linse 42 ist auf den optischen Achsen der Strahlen von Licht, emittiert aus dem optischen Koppler 46, platziert. Der optische Koppler 46 wird von dem V-gefurchten Substrat 47 gehalten. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden von dem optischen Koppler zur Linse 42 weitergeleitet. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden von der Linse 42 zu den parallelen Strahlen von gemessenem Licht umgewandelt. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden ferner, durch die Linse 42, gekoppelt und miteinander zur Interferenz gebracht, um einen gekoppelten Strahl von interferiertem Licht zu erzeugen. Der gekoppelte Strahl von interferiertem Licht fällt dann in die Photodioden-Anordnung 43 ein. Operationen der Photodioden-Anordnung 43, der Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 und der Signalverarbeitungseinheit 45 sind die gleichen wie diejenigen in der fünften Ausführungsform. Doppelte Beschreibungen der Operationen dieser Elemente werden ausgelassen.
Der optische Koppler 46, einschließlich der optischen Fasern, wird als ein Strahlteiler verwendet. Die Verwendung des optischen Kopplers 46, einschließlich der optischen Fasern, ist geeignet zur Vergrößerung der Differenz ΔL in der optischen Weglänge zwischen den ersten und zweiten optischen Wegen 46b und 46a. Die Vergrößerung der Differenz ΔL kann die Wellenlängenauflösung des Wellenlängenmonitors verbessern.
Der Wellenlängenmonitor 6000 kann in vorteilhafterweise wie folgend modifiziert werden. Die Photodioden-Anordnung 43 schließt mindestens die Anzahl von (4 × n) an Photodioden ein. Die Photodioden sind so ausgerichtet, dass jede der Photodioden ein Viertel der räumlichen Periode des Interferenzmusters empfängt. ”n” ist die natürliche Zahl. Benachbarte zwei der Photodioden empfangen zwei Viertel der Periode des Interferenzmusters, wobei sich die zwei Viertel hinsichtlich der Phase um 90 Grad unterscheiden.
Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt eine erste Subtraktion des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 1)ten Photodiode und des Ausgangs (4 × (i – 1) + 3)ten Photodiode, um ein erstes Interferenzsignal zu erzeugen. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt auch eine zweite Subtraktion des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 2)ten Photodiode und des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 4)ten Photodiode, um ein zweites Interferenzsignal zu erzeugen. ”i” ist die natürliche Zahl.
Zum Beispiel vollführt die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 die erste Subtraktion des Ausgangs der ersten, fünften oder neunten Photodioden und des Ausgangs der dritten, siebten oder elften Photodioden, um das erste Interferenzsignal zu erzeugen. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt die zweite Subtraktion des Ausgangs der zweiten, sechsten oder zehnten Photodioden und des Ausgangs der vierten, achten oder zwölften Photodioden, um das zweite Interferenzsignal zu erzeugen.
Der Wellenlängenmonitor 6000 kann modifiziert werden, um ferner einen konkaven reflektierenden Spiegel anstatt der Linse 42 einzuschließen. Die Photodioden-Anordnung 43 ist zwischen dem V-gefurchten Substrat 47 und dem konkaven reflektierenden Spiegel, in der Oberseitenansicht, zwischengeschaltet.
Der Wellenlängenmonitor 6000 kann modifiziert werden, um ein optisches System einzuschließen, welches unterschiedliche Brennweiten auf der X-Achse und Y-Achse aufweist. In diesem Fall erzeugt die Linse 42 die uniaxial kondensierten Strahlen von Emittierungs-Licht, welche entlang der Z-Achse ausgebreitet werden. Die uniaxial kondensierten Strahlen von Emittierungs-Licht weisen eine uniaxiale Kondensierung entlang der Y-Achse auf. Die Strahlen von Licht sind nämlich nur in den Y-Achsen-Richtungen kondensiert. Die uniaxial kondensierten Strahlen von Emittierungs-Licht sind nicht entlang der X-Achse kondensiert und sind in Hinsicht auf die Y-Achse uniaxial parallel. Die uniaxial kondensierten Strahlen von Licht werden zusammen gekoppelt. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht weist die Interferenz auf. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht fällt in die Photodioden PD ein. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht ist entlang der Y-Achse kondensiert, zu der die Longitudinalrichtung der Photodioden PD(n) parallel ist.
Siebte Ausführungsform:
Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben werden. Die 11 ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor 7000 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In 11 sind den gleichen Elementen, wie gezeigt in 10, die gleichen Referenznummern zugeordnet. Doppelte Beschreibungen der gleichen Elemente werden weggelassen. Wie gezeigt in 11, unterscheidet sich der Wellenlängenmonitor 7000 der siebten Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration von dem Wellenlängenmonitor 6000 der sechsten Ausführungsform. Ein Abstand-änderndes Element 48 wird neu zwischen dem optischen Koppler 46 und der Linse 42 bereitgestellt. Das V-gefurchte Substrat 47 wird nicht bereitgestellt.
Das Abstand-ändernde Element 48 kann durch ein PLC-Substrat realisiert sein. Das PLC-Substrat schließt erste und zweite optische Wege 48b und 48a ein. Der erste optische Weg 48b besitzt eine Licht-Einfalls-Kante 48f und eine erste lichtemittierende Kante 48b. Der zweite optische Weg 48a besitzt eine zweite Licht-Einfalls-Kante 48e und eine zweite lichtemittierende Kante 48c. Die ersten und zweiten optischen Wege 48b und 48a weisen zueinander die gleiche optische Weglänge auf. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c sind parallel zueinander platziert. Die Abstand-ändernde Einheit 48 weist optische Achsen von Licht, emittiert aus den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c, auf. Die Abstand-ändernde Einheit 48 ist auch konfiguriert, um zu gestatten, dass die geteilten Strahlen von gemessenem Licht von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c emittiert werden.
Der optische Koppler 46 und die Abstand-ändernde Einheit 48 sind fest verbunden, ohne dass irgendeine räumliche Lücke zwischen ihnen und auf den optischen Wegen des gemessenen Lichts gebildet wird. Zum Beispiel sind der erste optische Weg 46b und der erste optische Weg 48b fest verbunden, ohne dass irgendeine räumliche Lücke zwischen ihnen gebildet wird. Der erste optische Weg 46a und der erste optische Weg 48a sind fest verbunden, ohne dass irgendeine räumliche Lücke zwischen ihnen gebildet wird. Eine Distanz zwischen der ersten lichtemittierenden Kante 48d und der Linse 42 ist gleich zu der Brennweite ”f” der Linse 42. Eine Distanz zwischen der zweiten lichtemittierenden Kante 48c und der Linse 42 ist gleich zur Brennweite ”f” der Linse 42. Eine Distanz D zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c des Wellenlängenmonitors 7000 ist schmäler als eine andere Distanz D zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 46d und 46c des Wellenlängenmonitors 6000. Die Distanz D zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c des Wellenlängenmonitors 7000 kann zum Beispiel schmäler sein als ein Durchmesser der optischen Fasern des optischen Kopplers 46 und der Abstand-ändernden Einheit 48.
Operationen des Wellenlängenmonitors 7000 werden beschrieben werden.
Die geteilten Strahlen von gemessenem Licht werden aus der Abstand-ändernden Einheit 48 emittiert. Die geteilten Strahlen von gemessenem Licht werden zur Linse 42 weitergeleitet, welche auf den optischen Achsen von Licht, emittiert aus der Abstand-ändernden Einheit 48, platziert ist. Die geteilten Strahlen von gemessenem Licht werden mittels der Linse 42 in parallele Strahlen von gemessenem Licht umgewandelt.
Im optischen Koppler 46 wird der Strahl von gemessenem Licht ”w” in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” geteilt. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden durch die ersten und zweiten optischen Wege 46b und 46a zu den ersten bzw. zweiten Licht-Einfalls-Kanten 48f bzw. 48e weitergeleitet. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden durch die ersten und zweiten optischen Wege 48b und 48a des Abstand-ändernden Elementes 48 weitergeleitet. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c des Abstand-ändernden Elementes 48 emittiert. Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2”, wie emittiert, werden dann zur Linse 42 weitergeleitet, welche auf den optischen Achsen von Licht, emittiert von dem Abstand-ändernden Element 48, platziert ist.
Die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht ”w1” und ”w2” werden in die parallelen Strahlen von gemessenem Licht mittels der Linse 42 umgewandelt. Die parallelen Strahlen von gemessenem Licht fallen dann in die Photodioden-Anordnung 43 ein. Betriebsschritte der Photodioden-Anordnung 43, der Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 und der Signalverarbeitungseinheit 45 sind die gleichen wie diejenigen in der sechsten Ausführungsform. Doppelte Beschreibungen der Arbeitsschritte dieser Elemente werden ausgelassen werden.
Das Abstand-ändernde Element 48 ändert oder konvertiert den Abstand oder die Distanz D zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c des optischen Kopplers 46. Im Vergleich zu den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 46c und 46d der optischen Fasern, gezeigt in 10, macht es die Verwendung des Abstand-ändernden Elementes 48 einfach, die Distanz D zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c einzustellen. Mit anderen Worten macht es das Abstand-ändernde Element 48 einfach, die Positionen der ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 48d und 48c einzustellen.
Es ist physikalisch schwierig, einen schmäleren Abstand D zwischen den lichtemittierenden Kanten der zwei optischen Fasern einzustellen, wobei der schmälere Abstand schmäler ist als der Durchmesser der optischen Fasern. Die Verwendung des Abstand-ändernden Elements 48 macht es einfach, den schmäleren Abstand D zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten einzustellen, wobei der schmälere Abstand schmäler ist als der Durchmesser der optischen Fasern. Die Verschmälerung des Abstands D zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten gestattet, dass die Brennweite der Linse 42 verkürzt werden kann. Die Verkürzung der Brennweite der Linse 42 gestattet eine Größenverringerung des optischen Moduls und erhöht die Intensität von Licht, welches in die Photodioden-Anordnung 43 einfällt.
Es wird zum Beispiel angenommen, dass die Photodioden-Anordnung eine Anordnung von lichtempfangenden Elementen aufweist, wobei benachbarte zwei von diesen in einer Distanz von 80 Mikrometern liegen, und dass die zwei lichtemittierenden Kanten einen Abstand von 125 Mikrometern aufweisen, was gleich zum Durchmesser der optischen Faser ist. In diesem Fall muss die Linse 42 eine Brennweite von 25,8 Millimetern aufweisen, so dass ein Satz von vier lichtempfangender Elementen der Photodioden-Anordnung 43 die räumliche Periode des Interferenzmusters empfängt. Die Verwendung des Abstand-ändernden Elementes 48 gestattet die Einstellung des Abstands von 50 Mikrometern zwischen den lichtemittierenden Kanten. Die Einstellung des Abstands von 50 Mikrometern gestattet, dass die Linse 42 eine Brennweite von 10,3 Millimetern aufweist, wodurch der Wellenlängenmonitor hinsichtlich des Maßstabs verkleinert wird.
Der Wellenlängenmonitor 7000 kann in vorteilhafter Weise wie folgend modifiziert werden. Die Photodioden-Anordnung 43 schließt mindestens die Zahl von (4 × n) Photodioden ein. Die Photodioden sind so ausgerichtet, dass jede der Photodioden ein Viertel der räumlichen Periode des Interferenzmusters empfängt. ”n” ist die natürliche Zahl. Benachbarte zwei der Photodioden empfangen zwei Viertel der Periode des Interferenzmusters, wobei sich die zwei Viertel hinsichtlich der Phase um 90 Grad unterscheiden.
Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt eine erste Subtraktion des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 1)ten Photodiode und des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 3)ten Photodiode, um ein erstes Interferenzsignal zu erzeugen. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt auch eine zweite Subtraktion des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 2)ten Photodiode und des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 4)ten Photodiode, um ein zweites Interferenzsignal zu erzeugen. ”i” ist die natürliche Zahl.
Zum Beispiel vollführt die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 die erste Subtraktion des Ausgangs der ersten, fünften oder neunten Photodioden und des Ausgangs der dritten, siebten oder elften Photodioden, um das erste Interferenzsignal zu erzeugen. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt die zweite Subtraktion des Ausgangs der zweiten, sechsten oder zehnten Photodioden und des Ausgangs der vierten, achten oder zwölften Photodioden, um das zweite Interferenzsignal zu erzeugen.
Der Wellenlängenmonitor 7000 kann ein anderes Wellenleiter-Element anstatt der Kombination des Abstand-ändernden Elementes 48 mit dem optischen Koppler 46 einschließen. Ein typisches Beispiel für das andere Wellenleiter-Element kann in fusionsverspleissten optischen Fasern bestehen, welche lichtemittierende Kanten aufweisen. Die lichtemittierenden Kanten sind durch einen Abstand D getrennt, welcher schmäler als der Durchmesser der optischen Fasern ist.
Der Wellenlängenmonitor 7000 kann modifiziert sein, um ferner einen konkaven reflektierenden Spiegel anstatt der Linse 42 einzuschließen. Die Photodioden-Anordnung 43 ist zwischen dem V-gefurchten Substrat 47 und dem konkaven reflektierenden Spiegel, in der Oberseitenansicht, zwischengeschaltet.
Der Wellenlängenmonitor 7000 kann modifiziert sein, um ein optisches System einzuschließen, welches verschiedene Brennweiten auf X-Achse und Y-Achse aufweist. In diesem Fall erzeugt die Linse 42 die uniaxial kondensierten Strahlen von Emittierungs-Licht, welche entlang der Z-Achse ausgebreitet werden. Die uniaxial kondensierten Strahlen von Emittierungs-Licht weisen eine uniaxiale Kondensierung entlang der Y-Achse auf. Die Strahlen von Licht sind nämlich nur in den Y-Achsen-Richtungen kondensiert. Die uniaxial kondensierten Strahlen von Emittierungs-Licht sind nicht entlang der X-Achse kondensiert und sind in Hinsicht auf die Y-Achse uniaxial parallel. Die uniaxial kondensierten Strahlen von Licht werden zusammen gekoppelt. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht weist die Interferenz auf. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht fällt in die Photodioden PD ein. Der uniaxial kondensierte gekoppelte Strahl von Licht wird entlang der Y-Achse kondensiert, zu welcher die Longitudinalrichtung der Photodioden PD(n) parallel ist.
Achte Ausführungsform:
Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 12A und 12B beschrieben werden. 12A ist eine Oberseitenansicht, welche einen Wellenlängenmonitor 8000 gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 12B ist eine Seitenansicht, welche den in 12A gezeigten Wellenlängenmonitor 8000 veranschaulicht. In 12A und 12B werden den gleichen Elementen, wie gezeigt in 8, die gleichen Referenznummern zugewiesen. Doppelte Beschreibungen der gleichen Elemente werden ausgelassen. Wie gezeigt in 12A und 12B, unterscheidet sich der Wellenlängenmonitor 8000 der achten Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration von dem Wellenlängenmonitor 5000 der fünften Ausführungsform. Ein konkaver reflektierender Spiegel 49 ist anstatt der Linse 42 vorgesehen. In der Oberseitenansicht ist die Photodioden-Anordnung 43 zwischen dem konkaven reflektierenden Spiegel 49 und dem PLC-Substrat 41 zwischengeschaltet. Der konkave reflektierende Spiegel 49 wirkt als ein interferierendes Element. Der konkave reflektierende Spiegel 49 reflektiert die geteilten Strahlen von gemessenem Licht, welche von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41d und 41c des PLC-Substrats 41 emittiert worden sind. Die reflektierten Strahlen von gemessenem Licht sind parallele Strahlen von gemessenem Licht. Die reflektierten parallelen Strahlen von gemessenem Licht werden dann miteinander gekoppelt, um eine Interferenz zwischen ihnen zu verursachen. Der Wellenlängenmonitor 8000 schließt die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 und die Signalverarbeitungseinheit 45 ein, welche beide nicht in den 12A und 12B veranschaulicht sind.
Die Photodioden-Anordnung 43 besitzt eine Einzel-Ausrichtung von Photodioden P(n), deren Anzahl sich auf n beläuft. Jede der Photodioden P(n) besitzt eine im Allgemeinen rechteckige Form. Der konkave reflektierende Spiegel 49 besitzt unterschiedliche Brennweiten auf einer X-Achse und einer Y-Achse. Die X-Achse ist parallel zu einer Ausrichtungs-Richtung der ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41d und 41c. Der konkave reflektierende Spiegel 49 wandelt die geteilten Strahlen von gemessenem Licht in uniaxial parallele Strahlen von gemessenem Licht um. Die uniaxial parallelen Strahlen von gemessenem Licht besitzen eine Strahlenform, welche uniaxial parallel ist, relativ zu der X-Achse, welche parallel zur Ausrichtungs-Richtung der Photodioden P(n) ist. Die Strahlen weisen nämlich eine gleichmäßige Größe in der X-Achse auf.
Operationen des Wellenlängenmonitors 8000 werden beschrieben werden.
Die geteilten Strahlen von gemessenem Licht werden von dem PLC-Substrat 41 emittiert. Die geteilten Strahlen von gemessenem Licht werden zu dem konkaven reflektierenden Spiegel 49 weitergeleitet, welcher auf der optischen Achse von Licht platziert ist, emittiert von dem PLC-Substrat 41. Die geteilten Strahlen von gemessenem Licht werden von dem konkaven reflektierenden Spiegel 49 reflektiert. Die reflektierten Strahlen von gemessenem Licht sind uniaxial parallel. Die reflektierten Strahlen von gemessenem Licht werden dann zur Photodioden-Anordnung 43 weitergeleitet. Da die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41d und 41c voneinander durch mehrere zehn Mikrometer getrennt sind, werden die geteilten Strahlen von gemessenem Licht von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten 41d und 41c in Emittierungsrichtungen emittiert, welche zueinander geringfügig geneigt sind, wodurch eine Interferenz zwischen den geteilten Strahlen von gemessenem Licht verursacht wird. Die Photodioden-Anordnung 43 empfängt den Strahl von Interferenzlicht, welche(s) von dem konkaven reflektierenden Spiegel 49 fortgeleitet wird. Andere Operationen des Wellenlängenmonitors 8000 sind die gleichen wie diejenigen des Wellenlängenmonitors 5000, der in 8 gezeigt ist.
Der konkave reflektierende Spiegel 49 reflektiert die geteilten Strahlen von gemessenem Licht zur Photodioden-Anordnung 43, wobei die geteilten Strahlen von gemessenem Licht von dem PLC-Substrat 41 weitergeleitet worden sind. Die Abwesenheit der Linse 42 bedeutet, dass die Wellenlänge des Strahls von gemessenem Licht nicht von dem Material der Linse 42 abhängt. Das Fehlen von bzw. keine Wellenlängenabhängigkeit verursacht keine Variation der Brennweite des optischen Systems. Die Abwesenheit der Linse 42 verursacht keine Erzeugung der Mehrfach-Interferenz auf der Linse 42. Die Mehrfach-Interferenzen werden aufgrund des restlichen Reflektionskoeffizienten der Oberfläche eines optischen Elementes erzeugt. Der Wellenlängenmonitor 8000, der frei von der Linse 42 ist, kann die Mehrfach-Interferenzen unterdrücken und kann das stabile Interferenzsignal mit einem reduzierten Interferenz-Rauschen, im Vergleich zum Wellenlängenmonitor 5000, gezeigt in 8, messen.
Der Wellenlängenmonitor 8000 kann vorteilhaft wie folgend modifiziert werden. Die Photodioden-Anordnung 43 schließt mindestens die Zahl von (4 × n) Photodioden ein. Die Photodioden sind so ausgerichtet, dass jede der Photodioden ein Viertel der räumlichen Periode des Interferenzmusters empfängt. ”n” ist die natürliche Zahl. Benachbarte zwei der Photodioden empfangen zwei Viertel der Periode des Interferenzmusters, wobei sich die zwei Viertel hinsichtlich der Phase um 90 Grad unterscheiden.
Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt eine erste Subtraktion des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 1)ten Photodiode und des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 3)ten Photodiode, um ein erstes Interferenzsignal zu erzeugen. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt auch eine zweite Subtraktion des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 2)ten Photodiode und des Ausgangs der (4 × (i – 1) + 4)ten Photodiode, um ein zweites Interferenzsignal zu erzeugen. ”i” ist die natürliche Zahl.
Zum Beispiel vollführt die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 die erste Subtraktion des Ausgangs der ersten, fünften oder neunten Photodioden und des Ausgangs der dritten, siebten oder elften Photodioden, um das erste Interferenzsignal zu erzeugen. Die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit 44 vollführt die zweite Subtraktion des Ausgangs der zweiten, sechsten oder zehnten Photodioden und des Ausgangs der vierten, achten oder zwölften Photodioden, um das zweite Interferenzsignal zu erzeugen.
Der Wellenlängenmonitor 8000 kann modifiziert werden, um ferner eine Temperatursteuervorrichtung, wie eine Peltier-Vorrichtung, einzuschließen, welche die Temperatur des PLC-Substrats 41 so steuert, dass das PLC-Substrat 41 thermisch stabil ist. Der modifizierte Wellenlängenmonitor 8000 steuert nur das PLC-Substrat 41, wobei das PLC-Substrat 41 als ein Interferometer wirkt. Diese Temperatursteuerung ist zweckmäßiger im Vergleich zum herkömmlichen Wellenlängenmonitor.
Obgleich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung obenstehend beschrieben und veranschaulicht worden sind, sollte es sich verstehen, dass diese beispielhaft für die Erfindung sind und nicht als einschränkend angesehen werden sollten. Zufügungen, Weglassungen, Substitutionen und andere Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Sinn oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Folglich ist die Erfindung nicht als durch die vorangehende Beschreibung eingeschränkt anzusehen, und wird lediglich durch den Umfang der beigefügten Patentansprüche eingeschränkt.

Claims

Wellenlängenmonitor, umfassend: einen optischen Teiler, welcher einen Strahl von gemessenem Licht in erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht teilt, wobei der optische Teiler die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht emittiert; ein interferierendes Element, welches eine Linse oder einen konkaven reflektierenden Spiegel umfasst, um die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umzuwandeln, wobei das interferierende Element die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht miteinander zur Interferenz bringt, um einen interferierten Strahl von gemessenem Licht zu erzeugen; eine Anordnung lichtempfangender Elemente, einschließlich einer Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, welche den interferierten Strahl von gemessenem Licht empfangen; eine Interferenzsignal-Umwandlungseinheit, welche Ausgangssignale von der Anordnung lichtempfangender Elemente empfängt, wobei die Interferenzsignal-Umwandlungseinheit Interferenzsignale erzeugt, wobei sich die Interferenzsignale hinsichtlich der Phase um 90 Grad voneinander unterscheiden; und eine Signalverarbeitungseinheit, welche die Interferenzsignale aus der Interferenzsignal-Umwandlungseinheit empfängt, wobei die Signalverarbeitungseinheit eine Wellenlänge des gemessenen Lichts aus den Interferenzsignalen erhält.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 1, wobei der optische Teiler ferner umfasst: erste und zweite optische Wege, welche die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht weiterleiten, wobei die ersten und zweiten optischen Wege erste und zweite lichtemittierende Kanten aufweisen, die ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten parallel zueinander ausgerichtet sind, die ersten und zweiten optischen Wege erste und zweite optische Weglängen aufweisen, die erste optische Weglänge zwischen der ersten lichtemittierenden Kante und einem Teilungspunkt definiert wird, an welchem der Strahl von gemessenem Licht in die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht geteilt wird, die zweite optische Weglänge zwischen der zweiten lichtemittierenden Kante und dem Teilungspunkt definiert ist, wobei die ersten und zweiten optischen Weglängen voneinander verschieden sind.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 1, wobei der optische Teller ein erstes Planarlichtwellen-Schaltkreis-Substrat umfasst.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 1, wobei der optische Teiler einen optischen Koppler umfasst.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 4, wobei der optische Koppler eine Vielzahl von optischen Fasern umfasst, und ferner umfassend: ein Abstand-änderndes Element, welches einen Abstand vorsieht, schmäler als ein Durchmesser der Vielzahl von optischen Fasern, wobei der Abstand zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten des optischen Kopplers definiert ist.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 5, wobei das Abstand-ändernde Element ein zweites Planarlichtwellen-Schaltkreis-Substrat umfasst.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 5, wobei das Abstand-ändernde Element fusionsverspleisste optische Fasern umfasst.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 1, wobei die Anordnung lichtempfangender Elemente mindestens vier lichtempfangende Elemente umfasst, wobei jedes der mindestens vier lichtempfangenden Elemente ein Viertel einer räumlichen Periode eines Interferenzmusters des interferierten Strahls von gemessenem Licht empfängt.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 8, wobei die mindestens vier lichtempfangenden Elemente entlang einer ersten Richtung ausgerichtet sind, und das interferierende Element, in der ersten Richtung, die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht uniaxial in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umwandelt.
Wellenlängenmonitor, umfassend: einen optischen Teiler, einschließlich mindestens ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, wobei der optische Teiler einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht teilt, der optische Teiler zulässt, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten in einer zweiten Richtung emittiert werden; ein erstes optisches Element, welches die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umwandelt; ein zweites optisches Element, welches die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht in einer dritten Richtung uniaxial kondensiert, wobei die dritte Richtung senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen ist; einen photoelektrischen Wandler, einschließlich einer Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, wobei die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen erste und zweite uniaxial kondensierte Strahlen von gemessenem Licht von dem zweiten optischen Element empfängt, wobei die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen in der ersten Richtung so ausgerichtet ist, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt, wobei das Interferenzmuster verursacht wird durch eine Interferenz zwischen den ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht, wobei jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen ein elektrisches Signal erzeugt, das von einer Intensität des gleichteiligen Anteils der Periode des Interferenzmusters abhängt, wobei jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen eine lichtempfangende Oberfläche aufweist, welche relativ zu der dritten Richtung geneigt ist; und eine Signalverarbeitungseinheit, welche die elektrischen Signale, ausgegeben von der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, empfängt, wobei die Signalverarbeitungseinheit eine Wellenlänge des gemessenen Lichts aus den elektrischen Signalen erhält.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 10, wobei die lichtempfangende Oberfläche relativ zu der dritten Richtung um einen Neigungswinkel Φ geneigt ist, welcher der folgenden Gleichung genügt: 90° > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) worin r ein Radius der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist und f₂ eine Brennweite des zweiten optischen Elementes ist.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten optischen Elemente zusammen integriert sind.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 10, wobei der photoelektrische Wandler so platziert ist, dass die lichtempfangende Oberfläche an einer Fokuslage der ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht positioniert ist, wobei die Fokuslage durch eine Kombination der ersten und zweiten optischen Elemente definiert wird.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 10, wobei der optische Teiler ein erstes Planarlichtwellen-Schaltkreis-Substrat umfasst.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 10, wobei der optische Teiler einen optischen Koppler umfasst.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 15, wobei der optische Koppler eine Vielzahl von optischen Fasern umfasst, und ferner umfassend: ein Abstand-änderndes Element, welches einen Abstand vorsieht, schmäler als ein Durchmesser der Vielzahl von optischen Fasern, wobei der Abstand zwischen den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten des optischen Kopplers definiert wird.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 16, wobei das Abstand-ändernde Element ein zweites Planarlichtwellen-Schaltkreis-Substrat umfasst.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 16, wobei das Abstand-ändernde Element fusionsverspleisste optische Fasern umfasst.
Wellenlängenmonitor, umfassend: einen optischen Teiler, einschließlich mindestens ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, wobei der optische Teiler einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht teilt, der optische Teiler zulässt, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten in einer zweiten Richtung emittiert werden; ein erstes optisches Element, welches die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umwandelt; ein zweites optisches Element, welches die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht in einer dritten Richtung uniaxial kondensiert, wobei die dritte Richtung senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen ist; einen photoelektrischen Wandler, einschließlich einer Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, wobei die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen erste und zweite uniaxial kondensierte Strahlen von gemessenem Licht von dem zweiten optischen Element empfängt, wobei die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen in der ersten Richtung so ausgerichtet ist, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt, wobei das Interferenzmuster verursacht wird durch eine Interferenz zwischen den ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht, wobei jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen ein elektrisches Signal erzeugt, das von einer Intensität des gleichteiligen Anteils der Periode des Interferenzmusters abhängt; und eine Signalverarbeitungseinheit, welche die elektrischen Signale, ausgegeben von der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, empfängt, wobei die Signalverarbeitungseinheit eine Wellenlänge des gemessenen Lichts erhält.
Wellenlängenmonitor, umfassend: einen optischen Teiler, einschließlich mindestens ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, wobei der optische Teiler einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht teilt, der optische Teiler zulässt, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten in einer zweiten Richtung emittiert werden; ein erstes optisches Element, welches die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umwandelt; einen photoelektrischen Wandler, einschließlich einer Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, wobei die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht von dem ersten optischen Element empfängt, wobei die Vielzahl von lichtempfangenden Elementen in der ersten Richtung so ausgerichtet ist, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt, wobei das Interferenzmuster verursacht wird durch eine Interferenz zwischen den ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht, wobei jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen ein elektrisches Signal erzeugt, das von einer Intensität des gleichteiligen Anteils der Periode des Interferenzmusters abhängt, wobei jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen eine lichtempfangende Oberfläche aufweist, welche relativ zu der dritten Richtung geneigt ist; und eine Signalverarbeitungseinheit, welche die elektrischen Signale, ausgegeben von der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen, empfängt, wobei die Signalverarbeitungseinheit eine Wellenlänge des gemessenen Lichts aus den elektrischen Signalen erhält.
Wellenlängenmonitor gemäß Anspruch 20, wobei die lichtempfangende Oberfläche relativ zu der dritten Richtung um einen Neigungswinkel Φ geneigt ist, welcher der folgenden Gleichung genügt: 90° > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) worin r ein Radius der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist und f₂ eine Brennweite des zweiten optischen Elementes ist.
Optisches System, umfassend: einen optischen Teiler, einschließlich mindestens ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, wobei der optische Teiler einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht teilt, der optische Teiler zulässt, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten in einer zweiten Richtung emittiert werden; ein erstes optisches Element, welches die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umwandelt; ein zweites optisches Element, welches die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht in einer dritten Richtung uniaxial kondensiert, wobei die dritte Richtung senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen ist; einen photoelektrischen Wandler, welcher erste und zweite uniaxial kondensierte Strahlen von gemessenem Licht von dem zweiten optischen Element empfängt, um elektrische Signale zu erzeugen, welche von den Intensitäten der ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht abhängen, wobei der photoelektrische Wandler eine lichtempfangende Oberfläche besitzt, welche relativ zu der dritten Richtung geneigt ist.
Optisches System gemäß Anspruch 22, wobei die lichtempfangende Oberfläche relativ zu der dritten Richtung um einen Neigungswinkel Φ geneigt ist, welcher der folgenden Gleichung genügt: 90° > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) worin r ein Radius der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist und f₂ eine Brennweite des zweiten optischen Elementes ist.
Optisches System gemäß Anspruch 22, wobei der photoelektrische Wandler eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließt, welche so in der ersten Richtung ausgerichtet sind, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt, wobei das Interferenzmuster verursacht wird durch eine Interferenz zwischen den ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht.
Optisches System, umfassend: einen optischen Teiler, einschließlich mindestens ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, wobei der optische Teiler einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht teilt, der optische Teiler zulässt, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten in einer zweiten Richtung emittiert werden; ein erstes optisches Element, welches die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umwandelt; ein zweites optisches Element, welches die ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht in einer dritten Richtung uniaxial kondensiert, wobei die dritte Richtung senkrecht zu den ersten und zweiten Richtungen ist; und einen photoelektrischen Wandler, welcher erste und zweite uniaxial kondensierte Strahlen von gemessenem Licht von dem zweiten optischen Element empfängt, um elektrische Signale zu erzeugen, welche von Intensitäten der ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht abhängen.
Optisches System gemäß Anspruch 25, wobei der photoelektrische Wandler eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließt, welche so in der ersten Richtung ausgerichtet sind, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt, wobei das Interferenzmuster durch eine Interferenz zwischen den ersten und zweiten uniaxial kondensierten Strahlen von gemessenem Licht verursacht wird.
Optisches System, umfassend: einen optischen Teiler, einschließlich mindestens ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten, welche in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, wobei der optische Teiler einen Strahl von gemessenem Licht in mindestens erste und zweite geteilte Strahlen von gemessenem Licht teilt, wobei der optische Teiler zulässt, dass die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht von den ersten und zweiten lichtemittierenden Kanten in einer zweiten Richtung emittiert werden; ein erstes optisches Element, welches die ersten und zweiten geteilten Strahlen von gemessenem Licht in erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht umwandelt; und einen photoelektrischen Wandler, welcher erste und zweite parallele Strahlen von gemessenem Licht von dem ersten optischen Element empfängt, um elektrische Signale zu erzeugen, welche von Intensitäten der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht abhängen, wobei der photoelektrische Wandler eine lichtempfangende Oberfläche aufweist, welche relativ zu der dritten Richtung geneigt ist.
Optisches System gemäß Anspruch 27, wobei die lichtempfangende Oberfläche relativ zu der dritten Richtung um einen Neigungswinkel Φ geneigt ist, welcher der folgenden Gleichung genügt: 90° > Φ ≧ Tan^–1(r/f₂) worin r ein Radius der ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht ist und f₂ eine Brennweite des ersten optischen Elementes ist.
Optisches System gemäß Anspruch 27, wobei der photoelektrische Wandler eine Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einschließt, welche so in der ersten Richtung ausgerichtet sind, dass jedes der Vielzahl von lichtempfangenden Elementen einen gleichteiligen Anteil der Periode eines Interferenzmusters empfängt, wobei das Interferenzmuster durch eine Interferenz zwischen den ersten und zweiten parallelen Strahlen von gemessenem Licht verursacht wird.