JP2000283843A - 波長計測装置 - Google Patents
波長計測装置Info
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- JP2000283843A JP2000283843A JP11088789A JP8878999A JP2000283843A JP 2000283843 A JP2000283843 A JP 2000283843A JP 11088789 A JP11088789 A JP 11088789A JP 8878999 A JP8878999 A JP 8878999A JP 2000283843 A JP2000283843 A JP 2000283843A
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- bragg diffraction
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長検出部の機械的な可動部分を不要にし、
耐振性を高めると共に、製造コストの低減、歩留まりの
向上を図る。 【解決手段】 測定光が入射される光ファイバに一以上
のブラッグ回折格子が形成され、各ブラッグ回折格子か
らの反射光の波長を検出して各ブラッグ回折格子の位置
における物理量を測定する物理量測定システムに適用さ
れる。各ブラッグ回折格子ＦＢＧ１〜ＦＢＧ４からの反
射光を、中心波長が微小な間隔の複数波長に分離可能な
回折格子型分波器（ＨＯＥ）２１に入射させ、その複数
の出力チャンネルにそれぞれ設けられた一対の受光素子
ＰＤによる光電流の比の対数に基づいて前記反射光の波
長を測定する。
耐振性を高めると共に、製造コストの低減、歩留まりの
向上を図る。 【解決手段】 測定光が入射される光ファイバに一以上
のブラッグ回折格子が形成され、各ブラッグ回折格子か
らの反射光の波長を検出して各ブラッグ回折格子の位置
における物理量を測定する物理量測定システムに適用さ
れる。各ブラッグ回折格子ＦＢＧ１〜ＦＢＧ４からの反
射光を、中心波長が微小な間隔の複数波長に分離可能な
回折格子型分波器（ＨＯＥ）２１に入射させ、その複数
の出力チャンネルにそれぞれ設けられた一対の受光素子
ＰＤによる光電流の比の対数に基づいて前記反射光の波
長を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度や歪み（圧
力）等の物理量を、光ファイバのブラッグ回折格子（Fi
ber Bragg Grating、以下ＦＢＧと略す）からの反射光
の波長によって測定する物理量測定システムに適用可能
な波長計測装置に関する。
力）等の物理量を、光ファイバのブラッグ回折格子（Fi
ber Bragg Grating、以下ＦＢＧと略す）からの反射光
の波長によって測定する物理量測定システムに適用可能
な波長計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来技術としての、光ファイバ
上の温度分布を測定する温度分布測定システムの全体構
成図である。図６において、１は後述する波長検出部及
び演算部を有する温度分布測定部、１１，１２，１３，
１４は測定光及び反射光が通過する光ファイバ、１５，
１６，１７は測定点に対応する位置に形成されたブラッ
グ回折格子、２は光分岐器、３は接続用光ファイバ、４
は広帯域光源である。
上の温度分布を測定する温度分布測定システムの全体構
成図である。図６において、１は後述する波長検出部及
び演算部を有する温度分布測定部、１１，１２，１３，
１４は測定光及び反射光が通過する光ファイバ、１５，
１６，１７は測定点に対応する位置に形成されたブラッ
グ回折格子、２は光分岐器、３は接続用光ファイバ、４
は広帯域光源である。
【０００３】光ファイバのブラッグ回折格子は、周知の
ようにコアの屈折率が光軸に沿って周期的に変化してお
り、屈折率に応じて特定波長を中心とした狭帯域の光を
反射する。例えば、測定対象である物理量が温度である
場合、図６のあるブラッグ回折格子の位置（測定点）で
温度変化が生じると、ブラッグ回折格子のコアの平均屈
折率が変化するため反射光の波長も変化する。従って、
広帯域光源４から照射された光の各ブラッグ回折格子か
らの反射波長の変化と温度変化との関係を予め測定して
おけば、温度分布測定部１により検出される反射光の波
長から各測定点の温度を測定することができ、光ファイ
バの長手方向の温度分布を得ることができる。ここで、
図６におけるブラッグ回折格子１５，１６，１７には、
所定の温度範囲に対応する固有の反射波長範囲が、互い
に重複しないように予め割り当てられている。
ようにコアの屈折率が光軸に沿って周期的に変化してお
り、屈折率に応じて特定波長を中心とした狭帯域の光を
反射する。例えば、測定対象である物理量が温度である
場合、図６のあるブラッグ回折格子の位置（測定点）で
温度変化が生じると、ブラッグ回折格子のコアの平均屈
折率が変化するため反射光の波長も変化する。従って、
広帯域光源４から照射された光の各ブラッグ回折格子か
らの反射波長の変化と温度変化との関係を予め測定して
おけば、温度分布測定部１により検出される反射光の波
長から各測定点の温度を測定することができ、光ファイ
バの長手方向の温度分布を得ることができる。ここで、
図６におけるブラッグ回折格子１５，１６，１７には、
所定の温度範囲に対応する固有の反射波長範囲が、互い
に重複しないように予め割り当てられている。
【０００４】図７は、温度分布測定部１に使用される波
長検出部の一例を示す図である。図７において、２１は
各ブラッグ回折格子からの反射光が入射する入力光ファ
イバ、２２は出力光ファイバ、２３，２４はコリメータ
レンズ、２５，２６はハーフミラー、２７，２８はハー
フミラー２５，２６の間に密接して配置された圧電素子
（ＰＺＴ）、２９は圧電素子駆動回路である。
長検出部の一例を示す図である。図７において、２１は
各ブラッグ回折格子からの反射光が入射する入力光ファ
イバ、２２は出力光ファイバ、２３，２４はコリメータ
レンズ、２５，２６はハーフミラー、２７，２８はハー
フミラー２５，２６の間に密接して配置された圧電素子
（ＰＺＴ）、２９は圧電素子駆動回路である。
【０００５】この波長検出部は、ハーフミラー２５，２
６間のギャップ長ｇが入射光の波長に対して一定の関係
にある場合に入射光が強められ、または弱められて出射
することを利用したもので、圧電素子駆動回路２９から
圧電素子２７，２８に電圧を印加してギャップ長ｇを調
節しながら出射光強度を観察し、そのときのギャップ長
ｇから入射光の波長を検出するものである。
６間のギャップ長ｇが入射光の波長に対して一定の関係
にある場合に入射光が強められ、または弱められて出射
することを利用したもので、圧電素子駆動回路２９から
圧電素子２７，２８に電圧を印加してギャップ長ｇを調
節しながら出射光強度を観察し、そのときのギャップ長
ｇから入射光の波長を検出するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この種の測定システム
では、温度等の物理量を高精度に測定するために、ブラ
ッグ回折格子からの反射光の波長高分解能測定が要求さ
れる。また、波長多重通信でも同様に波長の高分解能が
要求される。しかしながら、図７に示したような波長検
出部はメカニカルな構成であるため、耐振性に課題があ
った。つまり、外部から振動を受けても高い機械精度を
保たなければならないが、図７の波長検出部ではその耐
振性が不十分であった。また、ハーフミラー２５，２６
同士の平行性や、ハーフミラー２５，２６に対するコリ
メータレンズ２３，２４の光軸の直交性を維持すること
も構造上、難しく、これらが製造コストの上昇や歩留ま
り低下の原因となっていた。
では、温度等の物理量を高精度に測定するために、ブラ
ッグ回折格子からの反射光の波長高分解能測定が要求さ
れる。また、波長多重通信でも同様に波長の高分解能が
要求される。しかしながら、図７に示したような波長検
出部はメカニカルな構成であるため、耐振性に課題があ
った。つまり、外部から振動を受けても高い機械精度を
保たなければならないが、図７の波長検出部ではその耐
振性が不十分であった。また、ハーフミラー２５，２６
同士の平行性や、ハーフミラー２５，２６に対するコリ
メータレンズ２３，２４の光軸の直交性を維持すること
も構造上、難しく、これらが製造コストの上昇や歩留ま
り低下の原因となっていた。
【０００７】そこで本発明は、従来のように可動部分を
有する波長検出部を使用せずに高分解能で反射光の波長
を検出し、温度や歪み等の物理量を高精度に測定可能と
した波長計測装置を提供しようとするものである。
有する波長検出部を使用せずに高分解能で反射光の波長
を検出し、温度や歪み等の物理量を高精度に測定可能と
した波長計測装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、測定光が入射される光ファ
イバに一以上のブラッグ回折格子が形成され、各ブラッ
グ回折格子からの反射光の波長を検出して各ブラッグ回
折格子の位置における物理量を測定する物理量測定シス
テムにおいて、各ブラッグ回折格子からの反射光を、中
心波長が微小な間隔の複数波長に分離可能な回折格子型
分波器に入射させ、この回折格子型分波器の隣接する出
力チャンネルにそれぞれ設けられた一対の受光素子（フ
ォトダイオード）による光電流の比の対数に基づいて前
記反射光の波長を測定するものである。
め、請求項１記載の発明は、測定光が入射される光ファ
イバに一以上のブラッグ回折格子が形成され、各ブラッ
グ回折格子からの反射光の波長を検出して各ブラッグ回
折格子の位置における物理量を測定する物理量測定シス
テムにおいて、各ブラッグ回折格子からの反射光を、中
心波長が微小な間隔の複数波長に分離可能な回折格子型
分波器に入射させ、この回折格子型分波器の隣接する出
力チャンネルにそれぞれ設けられた一対の受光素子（フ
ォトダイオード）による光電流の比の対数に基づいて前
記反射光の波長を測定するものである。
【０００９】また、請求項２記載の発明は、測定光が入
射される光ファイバに一以上のブラッグ回折格子が形成
され、各ブラッグ回折格子からの反射光の波長を検出し
て各ブラッグ回折格子の位置における物理量を測定する
物理量測定システムに適用可能であって、各ブラッグ回
折格子からの反射光を、中心波長が微小な間隔の複数波
長に分離可能な回折格子型分波器またはアレイ導波路回
折格子に入射させ、この回折格子型分波器またはアレイ
導波路回折格子の複数の出力チャンネルにそれぞれ設け
られた一対の受光素子による光電流の比の対数に基づい
て前記反射光の波長を測定する波長計測装置において、
回折格子型分波器またはアレイ導波路回折格子の複数の
出力チャンネルに同数の入力チャンネルを持つ光スイッ
チを接続し、この光スイッチの単一出力側に接続された
受光素子の光電流出力をデータ処理側で記憶しながら、
隣接チャンネルとの対数比を演算し、この結果に基づい
て前記反射光の波長を測定するものである。
射される光ファイバに一以上のブラッグ回折格子が形成
され、各ブラッグ回折格子からの反射光の波長を検出し
て各ブラッグ回折格子の位置における物理量を測定する
物理量測定システムに適用可能であって、各ブラッグ回
折格子からの反射光を、中心波長が微小な間隔の複数波
長に分離可能な回折格子型分波器またはアレイ導波路回
折格子に入射させ、この回折格子型分波器またはアレイ
導波路回折格子の複数の出力チャンネルにそれぞれ設け
られた一対の受光素子による光電流の比の対数に基づい
て前記反射光の波長を測定する波長計測装置において、
回折格子型分波器またはアレイ導波路回折格子の複数の
出力チャンネルに同数の入力チャンネルを持つ光スイッ
チを接続し、この光スイッチの単一出力側に接続された
受光素子の光電流出力をデータ処理側で記憶しながら、
隣接チャンネルとの対数比を演算し、この結果に基づい
て前記反射光の波長を測定するものである。
【００１０】請求項３記載の発明は、上述した波長計測
装置において、回折格子型分波器またはアレイ導波路回
折格子の温度を温度センサにより検出し、この温度検出
信号に基づき温度制御素子を動作させて回折格子型分波
器またはアレイ導波路回折格子の温度を一定に保つもの
である。
装置において、回折格子型分波器またはアレイ導波路回
折格子の温度を温度センサにより検出し、この温度検出
信号に基づき温度制御素子を動作させて回折格子型分波
器またはアレイ導波路回折格子の温度を一定に保つもの
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、本発明では、論文「Wavelength d
etermination of semiconductor lasers: precise but
inexpensive」(Jan Christian Braasch et.al, Optical
Engineering 1995)に記載された波長の決定原理を利用
する。以下、この原理について説明する。
態を説明する。まず、本発明では、論文「Wavelength d
etermination of semiconductor lasers: precise but
inexpensive」(Jan Christian Braasch et.al, Optical
Engineering 1995)に記載された波長の決定原理を利用
する。以下、この原理について説明する。
【００１２】上述した文献によれば、図４のグラフに示
したような波長感度の異なる一対のフォトダイオード
（電極Ａ1−Ｃ間に形成されるダイオードをダイオード
Ａ1Ｃ、電極Ａ2−Ｃ間に形成されるダイオードをダイオ
ードＡ2Ｃとする）と高精度ログアンプとからなるセン
サに単色光を照射した場合、センサの出力Ｗは数式１に
よって表される。
したような波長感度の異なる一対のフォトダイオード
（電極Ａ1−Ｃ間に形成されるダイオードをダイオード
Ａ1Ｃ、電極Ａ2−Ｃ間に形成されるダイオードをダイオ
ードＡ2Ｃとする）と高精度ログアンプとからなるセン
サに単色光を照射した場合、センサの出力Ｗは数式１に
よって表される。
【００１３】
【数１】
【００１４】ここで、Ｉ1，Ｉ2は各ダイオードＡ1Ｃ，
Ａ2Ｃによる光電流、Ｓ1（λ），Ｓ2（λ）は各ダイオ
ードＡ1Ｃ，Ａ2Ｃの波長依存感度、φ（λ）は照射光の
波長依存強度分布、Δλは照射光波長のバンド幅であ
る。すなわち、φ（λ）の波長依存強度分布を持つ照射
光がＳ1（λ），Ｓ2（λ）の波長依存感度を持つフォト
ダイオードＡ1Ｃ，Ａ2Ｃに入射した場合、光センサの出
力Ｗは、各ダイオードＡ1Ｃ，Ａ2Ｃについての積φ
（λ）Ｓ1（λ），φ（λ）Ｓ2（λ）をバンド幅Δλに
わたって積分した値（つまり光電流Ｉ1，Ｉ2）の比のlo
gを取ることで求められる。そして、照射光の出力が所
定の範囲内では、照射光の波長ごとに、log（Ｉ1／
Ｉ2）がほぼ一定になり、そのときの照射光波長は数式
２で表されることが記載されている。
Ａ2Ｃによる光電流、Ｓ1（λ），Ｓ2（λ）は各ダイオ
ードＡ1Ｃ，Ａ2Ｃの波長依存感度、φ（λ）は照射光の
波長依存強度分布、Δλは照射光波長のバンド幅であ
る。すなわち、φ（λ）の波長依存強度分布を持つ照射
光がＳ1（λ），Ｓ2（λ）の波長依存感度を持つフォト
ダイオードＡ1Ｃ，Ａ2Ｃに入射した場合、光センサの出
力Ｗは、各ダイオードＡ1Ｃ，Ａ2Ｃについての積φ
（λ）Ｓ1（λ），φ（λ）Ｓ2（λ）をバンド幅Δλに
わたって積分した値（つまり光電流Ｉ1，Ｉ2）の比のlo
gを取ることで求められる。そして、照射光の出力が所
定の範囲内では、照射光の波長ごとに、log（Ｉ1／
Ｉ2）がほぼ一定になり、そのときの照射光波長は数式
２で表されることが記載されている。
【００１５】
【数２】λ＝ａ0ｌｏｇ（Ｉ1／Ｉ2）＋ａ1
（ａ0，ａ1は定数〔ｎｍ〕）
（ａ0，ａ1は定数〔ｎｍ〕）
【００１６】なお、図５は上記原理に基づく波長測定シ
ステムの構成図であり、３１はレーザ光源、３２は回転
式偏光プリズム、３３はビームスプリッタ、３４は前述
の一対のフォトダイオードＡ1Ｃ，Ａ2Ｃからなるダイオ
ード装置、３５は光出力測定器、３６は上記数式１、数
式２を演算する演算器である。
ステムの構成図であり、３１はレーザ光源、３２は回転
式偏光プリズム、３３はビームスプリッタ、３４は前述
の一対のフォトダイオードＡ1Ｃ，Ａ2Ｃからなるダイオ
ード装置、３５は光出力測定器、３６は上記数式１、数
式２を演算する演算器である。
【００１７】更に、上記文献によれば、各ダイオードの
波長感度がほぼ直線的であるような波長範囲（例えば、
図４における約６００〜約９００〔ｎｍ〕間の３００
〔ｎｍ〕の範囲）では、０．１〔ｎｍ〕以下の間隔で波
長測定が可能である。つまり、分解能としては１／３０
００となる。
波長感度がほぼ直線的であるような波長範囲（例えば、
図４における約６００〜約９００〔ｎｍ〕間の３００
〔ｎｍ〕の範囲）では、０．１〔ｎｍ〕以下の間隔で波
長測定が可能である。つまり、分解能としては１／３０
００となる。
【００１８】従って、本発明では、前述した数式１、数
式２による波長測定原理を基本としたうえ、この測定原
理を微小な波長範囲（例えば３〔ｎｍ〕以下の範囲）に
ついて適用するために、以下に述べる回折格子型分波器
（以下、必要に応じてＨＯＥという）を使用することと
した。この回折格子型分波器は、論文「VERY DENSE N*M
WAVELENGTH ROUTERS BASEDON A NEW DIFFRACTION GRAT
ING CONFIGULATION」(J.P.Laude,et.al, ECOC'97 pp.22
-25 1997)、及び、「A new method for broadening and
flattening the spectral shape of the transmission
channels of Grating Wavelength Multiplexers(WDM)
and Routers」(J.P.Laude, et.al, OECC'98 pp.522-523
1998)等に記載されているように、光を入射させる入射
ファイバと、その入射光を回折し、結像させる回折格子
と、回折光を導く出射ファイバとからなり、回折格子と
入出射ファイバとの間は例えばシリカブロックによって
つながれている構造であり、入射光を最小で１〔ｎｍ〕
以下の分解能で弁別可能な素子である。
式２による波長測定原理を基本としたうえ、この測定原
理を微小な波長範囲（例えば３〔ｎｍ〕以下の範囲）に
ついて適用するために、以下に述べる回折格子型分波器
（以下、必要に応じてＨＯＥという）を使用することと
した。この回折格子型分波器は、論文「VERY DENSE N*M
WAVELENGTH ROUTERS BASEDON A NEW DIFFRACTION GRAT
ING CONFIGULATION」(J.P.Laude,et.al, ECOC'97 pp.22
-25 1997)、及び、「A new method for broadening and
flattening the spectral shape of the transmission
channels of Grating Wavelength Multiplexers(WDM)
and Routers」(J.P.Laude, et.al, OECC'98 pp.522-523
1998)等に記載されているように、光を入射させる入射
ファイバと、その入射光を回折し、結像させる回折格子
と、回折光を導く出射ファイバとからなり、回折格子と
入出射ファイバとの間は例えばシリカブロックによって
つながれている構造であり、入射光を最小で１〔ｎｍ〕
以下の分解能で弁別可能な素子である。
【００１９】本発明では、以下に述べる図１に示すごと
く、光ファイバの長さ方向に形成された複数のブラッグ
回折格子に対し、それぞれ重複しないように微小な反射
光波長範囲を割り当てておき（一例として、第１のブラ
ッグ回折格子には１５００〜１５０３〔ｎｍ〕、第２の
ブラッグ回折格子には１５０３〜１５０６〔ｎｍ〕、第
３のブラッグ回折格子には１５０６〜１５０９〔ｎ
ｍ〕、……等）、これらのブラッグ回折格子からの反射
光を測定部１Ａ内のＨＯＥに入力することにより、中心
波長が例えば１〔ｎｍ〕以下の間隔の複数の波長に分離
する。そして、ＨＯＥの隣接する二つの出力導波路（出
力チャンネル）から一対のフォトダイオードに光を入射
させることにより、微小な波長範囲について前述した数
式１、数式２を適用し、高分解能で波長を検出するよう
にした。
く、光ファイバの長さ方向に形成された複数のブラッグ
回折格子に対し、それぞれ重複しないように微小な反射
光波長範囲を割り当てておき（一例として、第１のブラ
ッグ回折格子には１５００〜１５０３〔ｎｍ〕、第２の
ブラッグ回折格子には１５０３〜１５０６〔ｎｍ〕、第
３のブラッグ回折格子には１５０６〜１５０９〔ｎ
ｍ〕、……等）、これらのブラッグ回折格子からの反射
光を測定部１Ａ内のＨＯＥに入力することにより、中心
波長が例えば１〔ｎｍ〕以下の間隔の複数の波長に分離
する。そして、ＨＯＥの隣接する二つの出力導波路（出
力チャンネル）から一対のフォトダイオードに光を入射
させることにより、微小な波長範囲について前述した数
式１、数式２を適用し、高分解能で波長を検出するよう
にした。
【００２０】図１は、本発明の実施形態を示すシステム
構成図である。この例では、光ファイバ２０の長手方向
に４つのブラッグ回折格子ＦＢＧ１〜ＦＢＧ４が形成さ
れているものとし、広帯域光源４から照射した光の各ブ
ラッグ回折格子ＦＢＧ１〜ＦＢＧ４からの反射光（便宜
的に中心波長をλ１〜λ４としてある）を、測定部１Ａ
内のＨＯＥ２１に入力する。
構成図である。この例では、光ファイバ２０の長手方向
に４つのブラッグ回折格子ＦＢＧ１〜ＦＢＧ４が形成さ
れているものとし、広帯域光源４から照射した光の各ブ
ラッグ回折格子ＦＢＧ１〜ＦＢＧ４からの反射光（便宜
的に中心波長をλ１〜λ４としてある）を、測定部１Ａ
内のＨＯＥ２１に入力する。
【００２１】ＨＯＥ２１の入力チャンネルから出力チャ
ンネルｉ（ｉ＝１〜８）への光フィルタの特性は何れも
ガウス特性であり、最大透過率が−４〔ｄＢ〕、半値幅
が０．４〔ｎｍ〕である。またチャンネルの波長間隔は
０．８〔ｎｍ〕である。そして、ＨＯＥ２１の隣接する
二つの出力チャンネルのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ
２、ＰＤ３，ＰＤ４、ＰＤ５，ＰＤ６、ＰＤ７，ＰＤ８
の光電流（それぞれ前述のＩ1，Ｉ2に相当）を各々アン
プＡＭＰ１〜ＡＭＰ８により増幅して除算器ＤＩＶ１〜
ＤＩＶ４に入力し、その出力をＣＰＵ２２に入力して数
式２の演算を行うことにより、各ブラッグ回折格子ＦＢ
Ｇ１〜ＦＢＧ４の位置における温度等の物理量に対応す
る波長を高分解能で検出可能としている。なお、図１に
おいて、２は光分岐器である。
ンネルｉ（ｉ＝１〜８）への光フィルタの特性は何れも
ガウス特性であり、最大透過率が−４〔ｄＢ〕、半値幅
が０．４〔ｎｍ〕である。またチャンネルの波長間隔は
０．８〔ｎｍ〕である。そして、ＨＯＥ２１の隣接する
二つの出力チャンネルのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ
２、ＰＤ３，ＰＤ４、ＰＤ５，ＰＤ６、ＰＤ７，ＰＤ８
の光電流（それぞれ前述のＩ1，Ｉ2に相当）を各々アン
プＡＭＰ１〜ＡＭＰ８により増幅して除算器ＤＩＶ１〜
ＤＩＶ４に入力し、その出力をＣＰＵ２２に入力して数
式２の演算を行うことにより、各ブラッグ回折格子ＦＢ
Ｇ１〜ＦＢＧ４の位置における温度等の物理量に対応す
る波長を高分解能で検出可能としている。なお、図１に
おいて、２は光分岐器である。
【００２２】ＨＯＥ２１における、入力チャンネルから
出力チャンネル１への光フィルタとしての特性をＨＯＥ
１，同じく出力チャンネル２への光フィルタとしての特
性をＨＯＥ２、同じく出力チャンネル３への光フィルタ
としての特性をＨＯＥ３としたとき、一例として、半値
幅０．２〔ｎｍ〕、反射率６０〔％〕、反射特性がガウ
ス分布（これらの特性は数式１におけるφ（λ）に相当
する）のブラッグ回折格子による反射光の中心波長を横
軸にとり、ＨＯＥ２の中心波長を１５５５〔ｎｍ〕と
し、この隣接チャンネルＨＯＥ１（中心波長１５５４．
２〔ｎｍ〕、半値幅，透過率はＨＯＥ２に同じ）、及び
ＨＯＥ３（中心波長１５５５．８〔ｎｍ〕、半値幅，透
過率はＨＯＥ２に同じ）の受光パワー比（フォトダイオ
ードの受光感度に応じて変換された光電流の比に相当す
ると考えてよい）を求め、そのlogを縦軸にとると、図
２のような関係が得られた。なお、光源及びフォトダイ
オードの波長に対する特性はフラットであるとする。
出力チャンネル１への光フィルタとしての特性をＨＯＥ
１，同じく出力チャンネル２への光フィルタとしての特
性をＨＯＥ２、同じく出力チャンネル３への光フィルタ
としての特性をＨＯＥ３としたとき、一例として、半値
幅０．２〔ｎｍ〕、反射率６０〔％〕、反射特性がガウ
ス分布（これらの特性は数式１におけるφ（λ）に相当
する）のブラッグ回折格子による反射光の中心波長を横
軸にとり、ＨＯＥ２の中心波長を１５５５〔ｎｍ〕と
し、この隣接チャンネルＨＯＥ１（中心波長１５５４．
２〔ｎｍ〕、半値幅，透過率はＨＯＥ２に同じ）、及び
ＨＯＥ３（中心波長１５５５．８〔ｎｍ〕、半値幅，透
過率はＨＯＥ２に同じ）の受光パワー比（フォトダイオ
ードの受光感度に応じて変換された光電流の比に相当す
ると考えてよい）を求め、そのlogを縦軸にとると、図
２のような関係が得られた。なお、光源及びフォトダイ
オードの波長に対する特性はフラットであるとする。
【００２３】図２から明らかなように、反射光の波長変
化とlog値との関係は全体としては直線ではない。しか
し、ある波長範囲にわたって直線部分があるので、これ
をブラッグ回折格子の波長変化範囲に割り当てれば、ブ
ラッグ回折格子からの反射波長を直線性よく高分解能で
測定することが可能になる。また、フォトダイオードＰ
Ｄ１〜ＰＤ８や回路のバラツキが問題となる場合、ある
いはこれらの部品数を低減するためには、図３に示す他
の実施形態のように、測定部１Ｂ内のＨＯＥ２１の出力
を光スイッチ２３により切り替えてフォトダイオードＰ
Ｄに入力し、その後、フォトダイオードＰＤの光電流出
力をＣＰＵ２２に入力し記憶させて、隣接チャンネルと
の対数比を演算しても良い。この図３の実施形態は、請
求項２に記載した発明の実施形態に相当する。
化とlog値との関係は全体としては直線ではない。しか
し、ある波長範囲にわたって直線部分があるので、これ
をブラッグ回折格子の波長変化範囲に割り当てれば、ブ
ラッグ回折格子からの反射波長を直線性よく高分解能で
測定することが可能になる。また、フォトダイオードＰ
Ｄ１〜ＰＤ８や回路のバラツキが問題となる場合、ある
いはこれらの部品数を低減するためには、図３に示す他
の実施形態のように、測定部１Ｂ内のＨＯＥ２１の出力
を光スイッチ２３により切り替えてフォトダイオードＰ
Ｄに入力し、その後、フォトダイオードＰＤの光電流出
力をＣＰＵ２２に入力し記憶させて、隣接チャンネルと
の対数比を演算しても良い。この図３の実施形態は、請
求項２に記載した発明の実施形態に相当する。
【００２４】なお、以上の説明において、ＨＯＥの温度
特性を補償するためにＨＯＥの温度を検出し、その温度
検出信号に基づきペルチェ素子等の温度制御素子を動作
させることによりＨＯＥの温度を一定に制御すれば、波
長計測精度を向上させることができるのは明らかであ
る。図示されていないが、この着想は請求項３に記載し
た発明の実施形態に相当する。
特性を補償するためにＨＯＥの温度を検出し、その温度
検出信号に基づきペルチェ素子等の温度制御素子を動作
させることによりＨＯＥの温度を一定に制御すれば、波
長計測精度を向上させることができるのは明らかであ
る。図示されていないが、この着想は請求項３に記載し
た発明の実施形態に相当する。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明の波長計測装置で
は、従来のようにギャップ長の微小変位を得るために機
械的可動部分を有する波長検出部を用いるのではなく、
固体素子のＨＯＥを用いているので、機械的可動部分が
ないため耐振性にも優れ、高速応答性のある波長計測装
置ないし物理量測定システムを提供することができる。
同時に、製造コストの低減や歩留まりの向上も可能にな
る。また、本発明においては、ＨＯＥの代わりに、特願
平１０−３５２２４９号に示したようなアレイ導波路回
折格子（ＡＷＧ）を用いることも可能である。更に、本
発明の波長計測装置は、ＦＢＧを用いた物理量測定シス
テムの他に、光ファイバを用いた波長多重通信システム
にも適用できることは明らかである。
は、従来のようにギャップ長の微小変位を得るために機
械的可動部分を有する波長検出部を用いるのではなく、
固体素子のＨＯＥを用いているので、機械的可動部分が
ないため耐振性にも優れ、高速応答性のある波長計測装
置ないし物理量測定システムを提供することができる。
同時に、製造コストの低減や歩留まりの向上も可能にな
る。また、本発明においては、ＨＯＥの代わりに、特願
平１０−３５２２４９号に示したようなアレイ導波路回
折格子（ＡＷＧ）を用いることも可能である。更に、本
発明の波長計測装置は、ＦＢＧを用いた物理量測定シス
テムの他に、光ファイバを用いた波長多重通信システム
にも適用できることは明らかである。
【図１】本発明の実施形態を示すシステム構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施形態における反射光波長と隣接チ
ャンネルの受光パワー比のlog値との関係を示すグラフ
である。
ャンネルの受光パワー比のlog値との関係を示すグラフ
である。
【図３】本発明の他の実施形態を示すシステム構成図で
ある。
ある。
【図４】本発明に適用される波長測定原理の説明図であ
る。
る。
【図５】公知の波長測定システムの構成図である。
【図６】従来技術としての温度分布測定システムの全体
構成図である。
構成図である。
【図７】従来技術における温度検出部の構成図である。
ＦＢＧ１〜ＦＢＧ４ 光ファイバブラッグ回折格子 ＰＤ，ＰＤ１〜ＰＤ８ フォトダイオード ＡＭＰ１〜ＡＭＰ８ アンプ ＤＩＶ１〜ＤＩＶ４ 除算器 １Ａ，１Ｂ 測定部 ２ 光分岐器 ４ 広帯域光源 ２０ 光ファイバ ２１ 回折格子型分波器（ＨＯＥ） ２２ ＣＰＵ ２３ 光スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｍ 11/00 Ｇ０１Ｍ 11/00 Ｕ Ｆターム(参考） 2F065 AA21 DD14 FF48 LL02 LL42 2G020 AA03 AA04 BA20 CA17 CB23 CB42 CB43 CC02 CD04 CD13 CD24 2G066 BA18 2G086 DD04
Claims (3)
- 【請求項１】 測定光が入射される光ファイバに一以上
のブラッグ回折格子が形成され、各ブラッグ回折格子か
らの反射光の波長を検出して各ブラッグ回折格子の位置
における物理量を測定する物理量測定システムにおい
て、 各ブラッグ回折格子からの反射光を、中心波長が微小な
間隔の複数波長に分離可能な回折格子型分波器に入射さ
せ、この回折格子型分波器の複数の出力チャンネルにそ
れぞれ設けられた一対の受光素子による光電流の比の対
数に基づいて前記反射光の波長を測定することを特徴と
する波長計測装置。 - 【請求項２】 測定光が入射される光ファイバに一以上
のブラッグ回折格子が形成され、各ブラッグ回折格子か
らの反射光の波長を検出して各ブラッグ回折格子の位置
における物理量を測定する物理量測定システムに適用可
能であって、各ブラッグ回折格子からの反射光を、中心
波長が微小な間隔の複数波長に分離可能な回折格子型分
波器またはアレイ導波路回折格子に入射させ、この回折
格子型分波器またはアレイ導波路回折格子の複数の出力
チャンネルにそれぞれ設けられた一対の受光素子による
光電流の比の対数に基づいて前記反射光の波長を測定す
る波長計測装置において、 回折格子型分波器またはアレイ導波路回折格子の複数の
出力チャンネルに同数の入力チャンネルを持つ光スイッ
チを接続し、この光スイッチの単一出力側に接続された
受光素子の光電流出力をデータ処理側で記憶しながら、
隣接チャンネルとの対数比を演算し、この結果に基づい
て前記反射光の波長を測定することを特徴とする波長計
測装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の波長計測装置に
おいて、 回折格子型分波器またはアレイ導波路回折格子の温度を
温度センサにより検出し、この温度検出信号に基づき温
度制御素子を動作させて回折格子型分波器またはアレイ
導波路回折格子の温度を一定に保つことを特徴とする波
長計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11088789A JP2000283843A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 波長計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11088789A JP2000283843A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 波長計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000283843A true JP2000283843A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13952619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11088789A Pending JP2000283843A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 波長計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000283843A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100379746B1 (ko) * | 2000-12-16 | 2003-04-11 | 광주과학기술원 | 구조물 변형 측정 장치 및 구조물 변형 측정방법 |
| KR101247575B1 (ko) * | 2011-10-04 | 2013-03-26 | 국방과학연구소 | 광 스펙트로미터 및 그것을 사용한 구조물 물리량 고속 측정 시스템 |
| WO2014179073A1 (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multiplexed fiber optic sensing system and method |
| CN104808125A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-07-29 | 华北电力大学 | 基于光纤布喇格光栅的变压器油中局部放电检测系统 |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP11088789A patent/JP2000283843A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100379746B1 (ko) * | 2000-12-16 | 2003-04-11 | 광주과학기술원 | 구조물 변형 측정 장치 및 구조물 변형 측정방법 |
| KR101247575B1 (ko) * | 2011-10-04 | 2013-03-26 | 국방과학연구소 | 광 스펙트로미터 및 그것을 사용한 구조물 물리량 고속 측정 시스템 |
| WO2014179073A1 (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multiplexed fiber optic sensing system and method |
| US9366691B2 (en) | 2013-05-02 | 2016-06-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multiplexed fiber optic sensing system and method |
| CN104808125A (zh) * | 2015-05-04 | 2015-07-29 | 华北电力大学 | 基于光纤布喇格光栅的变压器油中局部放电检测系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041012 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041026 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050302 |