JP2001165774A - 光スペクトル測定装置 - Google Patents
光スペクトル測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源や伝送媒体などの発光部からの出射光ス
ペクトルが、遠視野において不均一な空間分布を持って
いる場合に、出射光のどの部分を取り出しても同一のス
ペクトルを測定できる測定装置を提供する。 【解決手段】 光源や伝送媒体などの発光部の後段に、
スペクトルの空間分布を均一化する光スペクトル均一化
部１２を設け、少なくともその一部を従来の検出部で取
り出すことで、容易に正確なスペクトルを測定する。
ペクトルが、遠視野において不均一な空間分布を持って
いる場合に、出射光のどの部分を取り出しても同一のス
ペクトルを測定できる測定装置を提供する。 【解決手段】 光源や伝送媒体などの発光部の後段に、
スペクトルの空間分布を均一化する光スペクトル均一化
部１２を設け、少なくともその一部を従来の検出部で取
り出すことで、容易に正確なスペクトルを測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から光伝送路
に導波された光スペクトルの測定装置に関し、より詳細
には、遠視野において、光スペクトルが不均一空間分布
を有する光源を用いた場合の光スペクトルの測定装置に
関する。
に導波された光スペクトルの測定装置に関し、より詳細
には、遠視野において、光スペクトルが不均一空間分布
を有する光源を用いた場合の光スペクトルの測定装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、基地局と各家庭を結ぶアクセス網
や、部屋間あるいは機器間を結ぶ構内網、宅内網には、
光ファイバの低損失、且つ、広帯域特性を利用した光フ
ァイバ通信が盛んに用いられている。特に、宅内網にお
いては、伝送速度として数１００Ｍ〜数Ｇｂｐｓの機器
間の高速接続を低コストで実現するため、光源として可
視光の発光ダイオードと、伝送媒体としてＰＭＭＡ系プ
ラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）の組み合わせなどを用
いた光ファイバ伝送が有望である。
や、部屋間あるいは機器間を結ぶ構内網、宅内網には、
光ファイバの低損失、且つ、広帯域特性を利用した光フ
ァイバ通信が盛んに用いられている。特に、宅内網にお
いては、伝送速度として数１００Ｍ〜数Ｇｂｐｓの機器
間の高速接続を低コストで実現するため、光源として可
視光の発光ダイオードと、伝送媒体としてＰＭＭＡ系プ
ラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）の組み合わせなどを用
いた光ファイバ伝送が有望である。
【０００３】この様な光伝送網に用いられる光ファイバ
では、ファイバの母材であるシリカやＰＭＭＡ（Poly M
ethyl Methacrylate）系の材料が、入射する光波長によ
り屈折率が異なる性質を有する。よって、有限のスペク
トル幅を有する光信号がこれらの材料を伝搬する場合に
は、波長ごとに伝搬速度（光速／屈折率）が異なる。換
言すれば、光伝送時には、各光波長ごとに受信端に到達
する時刻が異なるため、その結果として、送信側パルス
に比較して受信パルスが広がる。このパルス広がり量σ
は、光源のスペクトル幅Δλ、伝送距離Ｌ、光源の中心
光波長λ0におけるファイバの分散パラメータＤ(λ0)を
用いて、次式で与えられる。
では、ファイバの母材であるシリカやＰＭＭＡ（Poly M
ethyl Methacrylate）系の材料が、入射する光波長によ
り屈折率が異なる性質を有する。よって、有限のスペク
トル幅を有する光信号がこれらの材料を伝搬する場合に
は、波長ごとに伝搬速度（光速／屈折率）が異なる。換
言すれば、光伝送時には、各光波長ごとに受信端に到達
する時刻が異なるため、その結果として、送信側パルス
に比較して受信パルスが広がる。このパルス広がり量σ
は、光源のスペクトル幅Δλ、伝送距離Ｌ、光源の中心
光波長λ0におけるファイバの分散パラメータＤ(λ0)を
用いて、次式で与えられる。
【０００４】 σ＝Ｄ(λ0)・Ｌ・Δλ （１） ここで、送信側のパルス幅をτとすると、信号伝送する
ためには少なくとも σ＜τ （２） が満足される必要がある。したがって、両式より、 τ／Ｌ＞Ｄ(λ0)・Δλ （３） となり、光源の波長およびスペクトル幅が、伝送可能距
離および伝送可能なパルス幅を制限することが分かる。
したがって、光源の出射光スペクトルの中心波長、幅は
厳密に測定しなければならない。
ためには少なくとも σ＜τ （２） が満足される必要がある。したがって、両式より、 τ／Ｌ＞Ｄ(λ0)・Δλ （３） となり、光源の波長およびスペクトル幅が、伝送可能距
離および伝送可能なパルス幅を制限することが分かる。
したがって、光源の出射光スペクトルの中心波長、幅は
厳密に測定しなければならない。
【０００５】一般に、光源との結合によりファイバに導
かれる光信号の中心波長は、光源の材料および構造で定
まり、例えば、光源の材料としてＧａＩｎＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐを用いた場合には１３００ｎｍ帯、ＧａＩｎＡｌＡｓ
／ＧａＡｓを用いた場合には６５０ｎｍ帯での光信号が
得られる。また、上述の中心波長は、光取り出し用のフ
ァイバのコア／クラッド径や、構造には依存しない。し
たがって、光伝送システムを設計する場合には、ファイ
バ中を伝搬する光信号の中心波長やスペクトル幅の管理
は光源に関してのみ行えばよく、システム設計が容易と
なる。
かれる光信号の中心波長は、光源の材料および構造で定
まり、例えば、光源の材料としてＧａＩｎＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐを用いた場合には１３００ｎｍ帯、ＧａＩｎＡｌＡｓ
／ＧａＡｓを用いた場合には６５０ｎｍ帯での光信号が
得られる。また、上述の中心波長は、光取り出し用のフ
ァイバのコア／クラッド径や、構造には依存しない。し
たがって、光伝送システムを設計する場合には、ファイ
バ中を伝搬する光信号の中心波長やスペクトル幅の管理
は光源に関してのみ行えばよく、システム設計が容易と
なる。
【０００６】図３に、従来の光スペクトル測定方法の一
例を示す。測定は、中心波長λ0を有する発光部３１と
光結合した伝送媒体３２からの出力光を、例えば回折格
子を用いて分波し、各分波光の光強度を検出する検出部
３３を用いて行われる。この場合、上述した様に、光源
の光スペクトルとファイバから出射される光スペクトル
は同一であり、ファイバ中の光信号のスペクトルを正確
に測定することが可能であった。
例を示す。測定は、中心波長λ0を有する発光部３１と
光結合した伝送媒体３２からの出力光を、例えば回折格
子を用いて分波し、各分波光の光強度を検出する検出部
３３を用いて行われる。この場合、上述した様に、光源
の光スペクトルとファイバから出射される光スペクトル
は同一であり、ファイバ中の光信号のスペクトルを正確
に測定することが可能であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】宅内網で用いられる光
源に関しては、狭スペクトル幅、広い変調可能帯域幅、
高い発光強度、高信頼性を、優れた経済性で実現するた
めに、例えば、ＲＣ−ＬＥＤ（Resonant Cavity-LED）
やスーパールミネッセントダイオードなどの開発への期
待が高まっていが、これらの光源の中には、図４のよう
に、遠視野においてスペクトルが空間的に不均一な光信
号を出射するものが存在する。この様な光源との結合に
よりファイバに導かれる光信号の中心波長やスペクトル
幅は、従来と異なり、光源の材料および構造のみでは定
まらず、光取り出し用のファイバのコア／クラッド径
や、構造、および光入射角などの結合条件に依存する。
したがって、従来の様な測定方法では、ファイバから取
り出した光スペクトルを測定しても、光源からの出射光
に含まれるスペクトルが特定できず、光伝送システムの
設計を困難とする要因となっている。そのため上記光源
は、経済性に優れるものの光伝送システム用光源として
普及するに至っていない。
源に関しては、狭スペクトル幅、広い変調可能帯域幅、
高い発光強度、高信頼性を、優れた経済性で実現するた
めに、例えば、ＲＣ−ＬＥＤ（Resonant Cavity-LED）
やスーパールミネッセントダイオードなどの開発への期
待が高まっていが、これらの光源の中には、図４のよう
に、遠視野においてスペクトルが空間的に不均一な光信
号を出射するものが存在する。この様な光源との結合に
よりファイバに導かれる光信号の中心波長やスペクトル
幅は、従来と異なり、光源の材料および構造のみでは定
まらず、光取り出し用のファイバのコア／クラッド径
や、構造、および光入射角などの結合条件に依存する。
したがって、従来の様な測定方法では、ファイバから取
り出した光スペクトルを測定しても、光源からの出射光
に含まれるスペクトルが特定できず、光伝送システムの
設計を困難とする要因となっている。そのため上記光源
は、経済性に優れるものの光伝送システム用光源として
普及するに至っていない。
【０００８】従来、この様な光源の光スペクトルは、図
５に示すような方法で測定されていた。同図に示す様
に、遠視野における発光面をマトリクス状に分割し、各
マトリクス要素Ｓ11，Ｓ12，…におけるスペクトルＰ11
（λ），Ｐ12（λ），…を光ファイバで取り出して測定
する。全要素を測定した後に、各スペクトルに対する光
出力を Ｐtotal（λ）＝ΣλΣx,yＰxy（λ） （４） のように積算して光源の全スペクトルＰtotal（λ）を
求める。
５に示すような方法で測定されていた。同図に示す様
に、遠視野における発光面をマトリクス状に分割し、各
マトリクス要素Ｓ11，Ｓ12，…におけるスペクトルＰ11
（λ），Ｐ12（λ），…を光ファイバで取り出して測定
する。全要素を測定した後に、各スペクトルに対する光
出力を Ｐtotal（λ）＝ΣλΣx,yＰxy（λ） （４） のように積算して光源の全スペクトルＰtotal（λ）を
求める。
【０００９】しかしながらこの様な方法では、一つの光
源を測定するのに複数の位置ＳxyにおけるスペクトルＰ
xy（λ）を測定することが必要となる上に、精度向上の
ためには、マトリクス要素をさらに細分化して解像度を
上げる必要が生じ、測定時間や演算量に課題を有してい
る。さらに、取り出し用ファイバの開口数以上の入射角
で入射した光信号成分は、ファイバ中を伝搬することが
できないため、この漏洩成分により測定結果に誤差が生
じ、ひいては、この様な光源を用いた光伝送システムの
設計を極めて困難とする等の課題を有していた。
源を測定するのに複数の位置ＳxyにおけるスペクトルＰ
xy（λ）を測定することが必要となる上に、精度向上の
ためには、マトリクス要素をさらに細分化して解像度を
上げる必要が生じ、測定時間や演算量に課題を有してい
る。さらに、取り出し用ファイバの開口数以上の入射角
で入射した光信号成分は、ファイバ中を伝搬することが
できないため、この漏洩成分により測定結果に誤差が生
じ、ひいては、この様な光源を用いた光伝送システムの
設計を極めて困難とする等の課題を有していた。
【００１０】本発明は上記課題に鑑み、発光部の、遠視
野において不均一なスペクトル空間分布を均一化するこ
とにより、従来の検出部を変更することなく、再現性に
優れた、容易で正確な光スペクトルの測定装置を提供す
ることを目的とする。
野において不均一なスペクトル空間分布を均一化するこ
とにより、従来の検出部を変更することなく、再現性に
優れた、容易で正確な光スペクトルの測定装置を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するため、本発明は、遠視野においてスペクトルが不均
一空間分布である光信号を出射する発光源の直後に、ほ
ぼ全ての出射光を受光し、その空間分布を均一化する均
一化部を設け、均一化部からの光出力の少なくとも一部
を受光し、光スペクトルを検出することを特徴とする。
するため、本発明は、遠視野においてスペクトルが不均
一空間分布である光信号を出射する発光源の直後に、ほ
ぼ全ての出射光を受光し、その空間分布を均一化する均
一化部を設け、均一化部からの光出力の少なくとも一部
を受光し、光スペクトルを検出することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１、図２を用いて説明する。図１は本発明の一実
施の形態における光スペクトル測定装置の構成を示した
ものであり、同図において、１１は遠視野においてスペ
クトルが空間的に不均一な光信号を出射する発光部、１
２は光スペクトル均一化部、１３は検出部である。尚、
発光部は発光素子そのもの、或いはファイバ出射端面な
どでもよい。
て、図１、図２を用いて説明する。図１は本発明の一実
施の形態における光スペクトル測定装置の構成を示した
ものであり、同図において、１１は遠視野においてスペ
クトルが空間的に不均一な光信号を出射する発光部、１
２は光スペクトル均一化部、１３は検出部である。尚、
発光部は発光素子そのもの、或いはファイバ出射端面な
どでもよい。
【００１３】例えば、発光部１１を、ＲＣ−ＬＥＤと光
結合した大口径で短尺のＧＩ（Graded Index）型プラ
スチック光ファイバの出射端面とする。尚、この場合、
ＧＩ型ファイバでは、伝搬モードの変換が起こりにくい
ため、ＲＣ−ＬＥＤからのスペクトルの中心波長、幅、
位置依存性などの情報は保持されたまま、同一の伝搬モ
ードで伝搬される。よって、ＲＣ−ＬＥＤからのスペク
トルが空間的に不均一であるならば、ＧＩ型ファイバか
らの出射光スペクトルもまた、空間的に不均一である。
この発光部からの光出力に含まれる光スペクトルの測定
方法を説明する。
結合した大口径で短尺のＧＩ（Graded Index）型プラ
スチック光ファイバの出射端面とする。尚、この場合、
ＧＩ型ファイバでは、伝搬モードの変換が起こりにくい
ため、ＲＣ−ＬＥＤからのスペクトルの中心波長、幅、
位置依存性などの情報は保持されたまま、同一の伝搬モ
ードで伝搬される。よって、ＲＣ−ＬＥＤからのスペク
トルが空間的に不均一であるならば、ＧＩ型ファイバか
らの出射光スペクトルもまた、空間的に不均一である。
この発光部からの光出力に含まれる光スペクトルの測定
方法を説明する。
【００１４】発光部１１からの出射光の大部分はスペク
トル均一化部１２に結合する。この均一化部は、例えば
発光部１１よりも大口径で、コア部とクラッド部の分布
がステップ型であることを特徴とするＳＩ型ファイバで
実現できる。その様子を図２に示す。光伝送時には、光
はファイバのコア／クラッド端面で反射を繰り返しなが
らファイバ中を伝搬していく。その伝搬する道筋（伝搬
モード）の数Ｎmaxは有限であり、ファイバのコア径お
よび屈折率に依存する。一方、伝搬モードについては、
入射光の位置、角度に依存して定まる。しかしながら、
図２に示す様に、ＳＩ型ファイバでは、コア部とクラッ
ド部の界面や、伝送路中での散乱などにより伝搬モード
の変換が起こりやすい。したがって、ＳＩ型ファイバ１
２中での伝搬距離が長くなるほど、元々、入射光の位
置、角度で決まっていた伝搬モードが幾種類にも変換さ
れていく。そこで、ある距離以上を伝搬すると、伝搬可
能な全ての伝搬モードで光信号がファイバ中を伝送され
ることになり、定常モード分布となる。
トル均一化部１２に結合する。この均一化部は、例えば
発光部１１よりも大口径で、コア部とクラッド部の分布
がステップ型であることを特徴とするＳＩ型ファイバで
実現できる。その様子を図２に示す。光伝送時には、光
はファイバのコア／クラッド端面で反射を繰り返しなが
らファイバ中を伝搬していく。その伝搬する道筋（伝搬
モード）の数Ｎmaxは有限であり、ファイバのコア径お
よび屈折率に依存する。一方、伝搬モードについては、
入射光の位置、角度に依存して定まる。しかしながら、
図２に示す様に、ＳＩ型ファイバでは、コア部とクラッ
ド部の界面や、伝送路中での散乱などにより伝搬モード
の変換が起こりやすい。したがって、ＳＩ型ファイバ１
２中での伝搬距離が長くなるほど、元々、入射光の位
置、角度で決まっていた伝搬モードが幾種類にも変換さ
れていく。そこで、ある距離以上を伝搬すると、伝搬可
能な全ての伝搬モードで光信号がファイバ中を伝送され
ることになり、定常モード分布となる。
【００１５】ここでは、上述のＳＩ型ファイバ１２の性
質を利用する。今、発光部１１からの出射光は大口径Ｓ
Ｉ型ファイバ１２に入射されるが、このとき、入射光の
位置・角度に依存してスペクトルがλ1，λ2，λ3，
…，λnとある分布を持つ。よって、ＳＩ型ファイバ１
２への入射時に、各スペクトル成分λ1，λ2，λ3，
…，λnがある伝搬モードを有すると言える。これらの
各スペクトル成分は、上述のとおり、定常モード分布と
なる距離以上を伝搬すれば、全ての伝搬モードで伝搬さ
れるようになる。このとき、各スペクトル成分λ1，
λ2，λ3，…，λnは、ＳＩ型ファイバ１２出射端全面
に渡って、均等に現れる。つまり、ＳＩ型ファイバ１２
出射端面においては、どの一部分を切り出したとして
も、同一波長では同一光出力が得られ、スペクトルを空
間的に均一化することができる。
質を利用する。今、発光部１１からの出射光は大口径Ｓ
Ｉ型ファイバ１２に入射されるが、このとき、入射光の
位置・角度に依存してスペクトルがλ1，λ2，λ3，
…，λnとある分布を持つ。よって、ＳＩ型ファイバ１
２への入射時に、各スペクトル成分λ1，λ2，λ3，
…，λnがある伝搬モードを有すると言える。これらの
各スペクトル成分は、上述のとおり、定常モード分布と
なる距離以上を伝搬すれば、全ての伝搬モードで伝搬さ
れるようになる。このとき、各スペクトル成分λ1，
λ2，λ3，…，λnは、ＳＩ型ファイバ１２出射端全面
に渡って、均等に現れる。つまり、ＳＩ型ファイバ１２
出射端面においては、どの一部分を切り出したとして
も、同一波長では同一光出力が得られ、スペクトルを空
間的に均一化することができる。
【００１６】したがって、定常モード分布となる距離以
上の長さを有するＳＩ型ファイバ１２からの出射光の一
部を検出部１３で検出すれば、発光部１１のスペクトル
を知ることができる。
上の長さを有するＳＩ型ファイバ１２からの出射光の一
部を検出部１３で検出すれば、発光部１１のスペクトル
を知ることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、本発明は、遠視野の光ス
ペクトルに不均一空間分布を有する発光部からの出射光
に対して、光スペクトルの均一化部を通して各スペクト
ルのモードを定常モード分布にさせることで、スペクト
ルの空間分布を均一化する。この一部を検出することに
よって、容易に再現性に優れた光スペクトルの測定が可
能となる。ひいては、上記のような発光部を用いた場合
においても、光伝送システムの設計を容易化することが
できる。
ペクトルに不均一空間分布を有する発光部からの出射光
に対して、光スペクトルの均一化部を通して各スペクト
ルのモードを定常モード分布にさせることで、スペクト
ルの空間分布を均一化する。この一部を検出することに
よって、容易に再現性に優れた光スペクトルの測定が可
能となる。ひいては、上記のような発光部を用いた場合
においても、光伝送システムの設計を容易化することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の光スペクトル均一化部
の一例を示す図
の一例を示す図
【図３】従来の発光部のスペクトル測定方法の一例を示
す図
す図
【図４】発光部の出射光スペクトルの不均一空間分布の
一例を示す図
一例を示す図
【図５】従来のスペクトルに不均一空間分布を有する発
光部のスペクトル測定方法の一例を示す図
光部のスペクトル測定方法の一例を示す図
１１，３１ 発光部 １２ 光スペクトル均一化部 ３２ 伝送媒体 １３，３３ 検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森倉 晋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA03 BA02 BA20 CA01 CB02 CB27 CB42 CB54 CB55 CC02 CD04 CD13 CD22 2H038 AA08 5K002 EA05 FA01
Claims (3)
- 【請求項１】遠視野においてスペクトルが空間的に不均
一な光信号を出射する発光部と、 前記発光部のほぼ全ての出射光を受光し、前記受光した
光信号のスペクトルの空間分布を均一化する均一化部
と、 前記均一化部からの光出力の少なくとも一部を受光し、
光スペクトルを検出する検出部から構成されることを特
徴とする光スペクトル測定装置。 - 【請求項２】請求項１記載の均一化部が、定常分布に至
る距離を有する光ファイバであることを特徴とする光ス
ペクトル測定装置。 - 【請求項３】請求項２記載の光ファイバが、コア部とク
ラッド部の分布がステップ型であることを特徴とする光
スペクトル測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35293399A JP2001165774A (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | 光スペクトル測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35293399A JP2001165774A (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | 光スペクトル測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001165774A true JP2001165774A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18427453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35293399A Pending JP2001165774A (ja) | 1999-12-13 | 1999-12-13 | 光スペクトル測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001165774A (ja) |
-
1999
- 1999-12-13 JP JP35293399A patent/JP2001165774A/ja active Pending
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