JP2001174332A - 光スペクトラムアナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローカル光周波数と可変波長フィルタの透過
中心周波数との差周波数を一定に保ちつつ周波数掃引が
行え、スペクトラム測定における測定誤差を低減する。 【解決手段】 可変波長光源３は、回折格子４を用いて
ＬＤ１３との間で外部共振器を構成しており、回折格子
４により波長選択されたローカル光を出力する。可変波
長フィルタ２は、回折格子４に被測定光を入射し、この
回折格子４によって分散された光のうちのローカル光の
波長と異なる波長成分を取り出して出力する。このよう
に、可変波長光源３のローカル光の周波数選択と、可変
波長フィルタの通過中心周波数の選択とを同じ回折格子
４を用いて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光のスペクトラム
を計測する技術に関するものであり、特に、ヘテロダイ
ン技術を用いて被測定光のスペクトラムを測定する光ス
ペクトラムアナライザに関する。

【０００２】

【従来の技術】電界の大きさがＥ０、角振動数がω０の
値を持った光０と、電界の大きさがＥ１、角振動数がω
１の値を持った光１とを合波した光２のパワーＰ２は、
下記式（１）で表される。

【０００３】

【数１】

【０００４】なお、上記式（１）中、ｊは複素数、ｔは
時間、＊は複素共役を表し、角振動数ω＝２・π・周波
数ｆである。

【０００５】上記式（１）からも明らかなように、各々
の角振動数の差の角振動数成分が現れ、その大きさは各
光の電界の積に比例している。各振動数ωは周波数ｆと
２πの積であるので、以下の説明においては周波数を用
いて説明する。

【０００６】ヘテロダイン法とは、上記原理を利用し、
既知の周波数およびパワーを持った光（ローカル光）を
被測定光と合波し、光検波器にて電気信号に変換し、こ
の電気信号の変換によって現れる周波数差成分（ビート
周波数成分）の大きさを、ローカル光の発振周波数を変
化させながら測定することにより、被測定光のスペクト
ラムを測定する方法である。

【０００７】ところで、周波数δｆのビート周波数を検
出するヘテロダイン法においては、図８に示すローカル
光の周波数ｆ０よりδｆだけ小さい被測定光の周波数成
分と、図８に示すｆ０よりδｆだけ大きい被測定光の周
波数成分の二つの周波数成分とが同時に光検出器に入力
される。したがって、一方の周波数成分を測定したい場
合には、もう一方の周波数成分（イメージ）が測定誤差
要因となる。

【０００８】このように、ヘテロダイン法による測定で
は、上述したイメージ（虚像）が測定の誤差要因となる
ため、このイメージ除去の方法として、プリセレクタと
称する可変波長フィルタを用いて被測定光の周波数成分
を制限することが考えられる。

【０００９】この可変波長フィルタを用いた方法とは、
図９に示すように、可変波長フィルタの通過周波数（透
過帯域周波数）を、ローカル光の周波数の掃引に連動さ
せて変化させ、イメージ周波数成分が光検出器に入射さ
れないようにするものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来考えられる可変波長フィルタを用いる方法では、
ローカル光の周波数制御と、プリセレクタの周波数制御
とが個別に行われ、これらの周波数制御を連動させる必
要があった。そして、上記周波数制御の連動にずれが生
じると、ローカル光の周波数とプリセレクタの周波数の
差周波数にもずれが生じ、ビート周波数信号の減少によ
りスペクトラム測定において誤差を招く欠点があった。

【００１１】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、同じ分散素子をローカル光の周波数
選択と、可変波長フィルタの通過中心周波数の選択に共
通に用いることにより、ローカル光周波数と可変波長フ
ィルタの透過中心周波数との差周波数を一定に保ちつつ
周波数掃引を行うことができ、スペクトラム測定におけ
る測定誤差を低減することができる光スペクトラムアナ
ライザを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、被測定光を受けて分光して出力
する分散素子４を含み、前記分散素子の分散角を制御す
ることにより所望波長の光を選択して出力する可変波長
フィルタ２と、前記分散素子との間に外部共振器を構成
する光源１３を含み、前記分散素子の分散角を制御する
ことにより外部共振器で選択された波長の光をローカル
光として出力するとともに、前記ローカル光の波長と前
記可変波長フィルタが出力する所望波長との差が所定差
になるように前記外部共振器が配置された可変波長光源
３と、前記可変波長フィルタが出力する所望波長の光と
前記可変波長光源が出力するローカル光を受けて合成
し、前記所定差の波長を有する信号を出力する合成器５
と、前記合成器が出力する信号を受けて、被測定光のス
ペクトラムを測定する分光処理部２０とを備えたことを
特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の光スペクト
ラムアナライザにおいて、白色光源３１と、切替え手段
３２と、前記分光処理部２０には、前記合成器５が出力
する信号を前記所定差の波長に対応する周波数の電気信
号に変換して出力する光検出器６と、前記光検出器の出
力信号から特定周波数信号を取り出すためのバンドパス
フィルタ７とを備え、前記可変波長フィルタ２には、被
測定光を受けて前記分散素子へ入射させる方向を前記分
散素子の分散方向に調整可能な入射部１７又は被測定光
が前記分散素子で分散されてきた光から所望波長の光を
受けるために受光位置を前記分散素子の分散方向に調整
可能な出射部１８の少なくとも何れか一方を備え、前記
切替え手段で、白色光を受信したとき、前記バンドパス
フィルタの出力が最大になるように、前記入射部又は出
射部を調整することを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１の光スペクト
ラムアナライザにおいて、白色光源３１と、切替え手段
３２と、前記分光処理部２０には、前記合成器５が出力
する信号を電気信号に変換して出力する光検出器６と、
前記光検出器からの出力信号の周波数を変換するととも
にその周波数を可変できる周波数変換手段３５，３６
と、その周波数変換手段からの信号から特定周波数信号
を取り出すためのバンドパスフィルタ７とを備え、前記
切替え手段で、白色光を受信したとき、前記バンドパス
フィルタの出力が最大になるように、前記周波数変換手
段でその出力の周波数を調整することを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かの光スペクトルアナライザにおいて、前記分散素子４
は、所定の設置角を有する格子溝４ａが前記可変波長光
源３からの光が入射される光路及び前記可変波長フィル
タ２からの被測定光が入射される光路のそれぞれと対面
して一定間隔で形成された回折格子からなり、前記可変
波長光源からの光が入射される光路の光軸を含み前記格
子溝の分散方向に垂直な平面と平行な中心軸回りに回動
可能に支持されていることを特徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれ
かの光スペクトルアナライザにおいて、前記分散素子４
は、所定の設置角を有する格子溝４ａが前記可変波長光
源３からの光が入射される光路及び前記可変波長フィル
タ２からの被測定光が入射される光路のそれぞれと対面
して一定間隔で形成された回折格子からなり、該回折格
子の前記格子溝と対面して反射面を有し、前記可変波長
光源からの光が入射される光路の光軸を含み前記格子溝
の分散方向に垂直な平面と平行な中心軸回りに回動可能
に支持された反射鏡２１を備えたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明による光スペクトラ
ムアナライザの全体構成を示す図である。まず、図１に
基づいて光スペクトラムアナライザの全体構成について
簡単に説明する。

【００１８】図１に示すように、光スペクトラムアナラ
イザ１は、プリセレクタと称する可変波長フィルタ２、
可変波長光源３、分散素子４、合波器５、光検出器６、
帯域フィルタ７、検波及びＡ／Ｄ変換回路８、制御回路
（制御手段）９、ドライバ（駆動回路）１０、波長可変
機構１１、表示器１２を備えて概略構成される。また、
光検出器６、帯域フィルタ７、検波及びＡ／Ｄ変換回路
８、制御回路９、表示器１２により、合波器５が出力す
る信号を受けて被測定光のスペクトラムを測定する分光
処理部２０を構成している。

【００１９】可変波長フィルタ（プリセレクタ）２は、
被測定光を受けて分光して出力する分散素子４を含み、
例えば分散素子が回折格子とした場合、波長可変機構１
１で設定された角度（分散角）に応じて、所望の波長を
出力することができる。これが光の入力で行われるの
で、プリセレクタ機能を有する。

【００２０】可変波長光源３は、分散素子４との間に外
部共振器を構成する光源を含み、分散素子４の分散角を
制御することにより、例えば分散素子が回折格子とした
場合、回折格子を回転させることにより外部共振器で選
択された波長の光をローカル光として出力するととも
に、ローカル光の波長と可変波長フィルタ２が出力する
所望波長との差が所定差になるように外部共振器が配置
され、外部共振器で可変選択された波長の光を出力す
る。

【００２１】図１における制御回路９は、ドライバ１０
に対して波長設定（可変波長光源出力波長およびプリセ
レクタ中心波長）を指示する指令を出力している。ドラ
イバ１０は、制御回路９からの指令に従って波長可変機
構１１を駆動している。なお波長可変機構１１は、リト
ロー配列の場合は直接分散素子４が回転するが、リトマ
ン配列の場合には反射鏡（折り返しミラー２１）が回転
する。

【００２２】この光スペクトラムアナライザ１におい
て、可変波長フィルタ２に入力された被測定光は、分散
素子４によりある特定の波長成分の光が抽出され（分光
して抽出され）、この抽出された光が合波器５に出力さ
れる。これに対し、可変波長光源３においては、分散素
子４の異なる部分にて波長選択された光がローカル光と
して合波器５に出力される。

【００２３】そして、合波器５に送られた二つの光、す
なわち可変波長フィルタ２が出力する所望波長の光と可
変波長光源３が出力するローカル光は、合波された後に
光検出器６に出力される。光検出器６に入力された合波
光は、ローカル光の波長と可変波長フィルタ２が出力す
る所望波長との差の波長に対応する電気信号として帯域
フィルタ（バンドパスフィルタ：ＢＰＦ）７に出力され
る。帯域フィルタ７に入力された電気信号は、特定の周
波数成分のみの信号が検波及びＡ／Ｄ変換回路８に出力
される。検波及びＡ／Ｄ変換回路８では、入力された信
号パワーをデジタル信号に変換して制御回路９に出力す
る。

【００２４】制御回路９では、設定波長を変化させつ
つ、検波及びＡ／Ｄ変換回路８から入力されるデジタル
信号を逐次読み取り、被測定光のスペクトラム測定結果
として、スペクトラム波形や波長データ等を表示器１２
に表示する。

【００２５】次に、上述した図１の構成を基本構成とす
る本発明の実施の形態について説明する。図２は本発明
の第１実施の形態を示す図である。

【００２６】第１実施の形態は、リトロー配列の可変波
長光源３の上段部に可変波長フィルタ２が配置されたも
のであり、分散素子４が可変波長フィルタ２と可変波長
光源３の共通部品として用いられている。

【００２７】図２の例における分散素子４は、矩形状の
回折格子で構成される。回折格子４は、可変波長光源３
からの光が入射される光路及び可変波長フィルタ２から
の被測定光が入射される光路のそれぞれに対面する表面
に所定の設置角を有する格子溝４ａが一定間隔で形成さ
れている。この回折格子４は、上記可変波長光源３から
の光が入射される光路の光軸（Ｚ軸）を含み格子溝４ａ
の分散方向（Ｘ軸方向）に垂直な平面（ＹＺ平面）と平
行な回動軸４ｂを中心軸として、この回動軸４ｂ回りに
波長可変機構１１の駆動によって回動自在に支持されて
いる。

【００２８】可変波長光源３は、回折格子４、発光素子
としてのレーザダイオード（以下、ＬＤと略称する）１
３、光学系としてのコリメータ１４、集光レンズ１５ａ
と光ファイバ１５ｂからなる出射部１５を備えており、
ＬＤ１３と回折格子４との間にて外部共振器１６を構成
している。

【００２９】この可変波長光源３では、ＬＤ１３からコ
リメータ１４を通過して回折格子４に向かう光が回折格
子４の回動角（又は分散角）に応じた波長成分のみが再
びＬＤ１３に戻ることにより、特定の波長成分の光のみ
を増幅し、この増幅した光を集光レンズ１５ａを通して
光ファイバ１５ｂに集光している。そして、光ファイバ
１５ｂに集光された光は、既知の波長およびパワーのロ
ーカル光として光ファイバ１５ｂを通って合波器５に入
力されるようになっている。

【００３０】可変波長フィルタ２は、回折格子４、光フ
ァイバ１７ａとコリメータ１７ｂからなる入射部１７、
集光レンズ１８ａと光ファイバ１８ｂからなる出射部１
８を備えて構成される。

【００３１】可変波長フィルタ２は、光ファイバ１７
ａ、コリメータ１７ｂを介して被測定光が入射される
と、可変波長光源３によるローカル光の周波数とδｆだ
け離れた中心を有するように、図２のＹＺ平面（外部共
振器１６の光軸Ｚを含み、回折格子４の分散方向Ｘに垂
直な平面）に対し分散方向Ｘに微少角αをなして被測定
光を回折格子４に入力し、同方向からの回折光のみを集
光レンズ１８ａにより光ファイバ１８ｂに集光してい
る。そして、光ファイバ１８ｂに集光された被測定光
は、光ファイバ１８ｂを通って合波器５に入力されるよ
うになっている。

【００３２】また、可変波長フィルタ２は、入射部１７
の光ファイバ１７ａとコリメータ１７ｂの光軸中心が図
２のＸＺ平面に対し高さ方向Ｙに微少角βをなして配置
されている。これにより、入射部１７に入射される光
と、出射部１８より出射される光との間の干渉を防いで
いる。

【００３３】なお、上述した可変波長光源３及び可変波
長フィルタ２の各部品は、周波数掃引時に差周波数が変
化しないように不図示の同一基盤上に固定されている。

【００３４】このように、第１実施の形態では、分散素
子として回折格子４を用いた外部共振器構成の可変波長
光源３をローカル光として用い、回折格子４を可変波長
フィルタ２の一部品としても用いている。そして、ロー
カル光の発振波長と可変波長フィルタ２の中心波長がわ
ずかに異なるように入射部１７と出射部１８をずらして
配置している。

【００３５】次に、図３は本発明の第２実施の形態を示
す図である。なお、図２と同一の構成要素には同一番号
を付し、その説明を省略している。

【００３６】第２実施の形態は、リトマン配列を用いた
場合の例であり、第１実施の形態の構成において、固定
配置された回折格子４と対面して折り返しミラー（反射
鏡）２１が配置されている。折り返しミラー２１は、回
折格子４と所定間隔をおいて配置され、反射面が回折格
子４の格子溝４ａが形成された面と対面している。この
折り返しミラー２１は、可変波長光源３からの光が入射
される光路の光軸（Ｚ軸）を含み格子溝４ａの分散方向
（Ｘ軸方向）に垂直な平面（ＹＺ平面）と平行な回動軸
２１ａを中心軸として、この回動軸２１ａ回りに波長可
変機構１１の駆動によって回動自在に支持されている。

【００３７】本例における可変波長光源３は、第１実施
の形態における回折格子４、発光素子としてのＬＤ１
３、光学系としてのコリメータ１４、出射部１５に折り
返しミラー２１を加えて構成され、回折格子４を挟んで
ＬＤ１３と折り返しミラー２１との間にて外部共振器１
６を構成している。

【００３８】また、可変波長フィルタ２は、第１実施の
形態における回折格子４、入射部１７、出射部１８に折
り返しミラー２１を加えて構成される。

【００３９】すなわち、第２実施の形態では、回折格子
４及び折り返しミラー２１が可変波長フィルタ２と可変
波長光源３の共通部品として用いられている。

【００４０】上記第２実施の形態では、可変波長光源３
から出射されるローカル光の選択と、可変波長フィルタ
２から出射される被測定光の中心周波数の選択とを、折
り返しミラー２１の回動角によって設定している。これ
により、ローカル光及び被測定光が回折格子４を２回通
過することになるので、第１実施の形態のリトロー配列
の場合に比べ、波長選択性が優れた可変波長フィルタを
実現できる。

【００４１】次に、図４は本発明の第３実施の形態を示
す図である。なお、図２と同一の構成要素には同一番号
を付し、その説明を省略している。

【００４２】第３実施の形態は、第１実施の形態におけ
る可変波長フィルタ２の出射側に移動機構２５を有する
ものである。移動機構２５は、可変波長フィルタ２の入
射部１７より白色光源を入力し、ローカル光とのビート
周波数信号を測定し、電気の帯域フィルタ７（バンドパ
スフィルタ）を通過するパワーが最大となるように出射
部１８を移動している。このようなパワーの校正を行う
と、可変波長フィルタ２の中心周波数とローカル光周波
数との差周波数は、後段の電気の帯域フィルタ７の中心
周波数と一致し、波長確度の向上およびレベル測定確度
が向上する。

【００４３】ここで、図５は上記移動機構２５の一例を
示すブロック図である。

【００４４】図５に示す移動機構２５は、可変波長フィ
ルタ２の中心周波数とローカル光発振周波数の差周波数
を変化させるためのものである。

【００４５】移動機構２５は、固定台２６の上に設置さ
れた直動機構２７を有している。直動機構２７には、可
変波長フィルタ２の出射部１８が固定される。直動機構
２７は、回折格子４の分散方向へ移動できる方向に設置
されており、出射部１８が直動機構２７により分散方向
に移動し、ローカル光発振周波数との差周波数が変化す
る仕組みとなっている。

【００４６】そして、制御回路９からの移動指令に基づ
きドライバ１０がステッピングモータ２８を規定量回転
させると、ステッピングモータ２８の回転軸２８ａに接
続されたマイクロメータ２９のヘッド部分が出射部１８
を押し／引きし、出射部１８が所定量移動する。

【００４７】なお、出射部１８の移動機構２５として
は、上記直動機構２７以外にも、回転ステージなどを用
いることができる。その際の駆動系としては、ステッピ
ングモータ２８とマイクロメータ２９との組合せ以外に
も、ピエゾ素子、リニアモータ、サーボモータ等を用い
ることが可能である。

【００４８】また、図５に示す移動機構２５では、出射
部１８が移動する構造となっているが、入射部１７（被
測定光を回折格子４へ出力する部分）を分散素子（回折
格子）４の分散方向に移動して調整しても同様の効果が
得られる。また、入射側と出射側の両方を移動してもよ
い。更に、出射部１８（あるいは入射部１７）を固定
し、回折格子４との間に反射鏡を設置し、反射鏡を回転
（あるいは平行移動）させることによっても、同様の効
果を得ることができる。

【００４９】なお、出射部１８（あるいは入射部１７）
は、光ファイバ端部とレンズとが含まれているが、全体
を移動させなくとも、レンズのみ、あるいは光ファイバ
端部のみを移動しても同様の効果が得られる。

【００５０】ところで、可変波長フィルタ２の中心周波
数と可変波長光源３のローカル光発振周波数との差周波
数が帯域フィルタ７の中心周波数と一致していない場合
にはレベル測定誤差が生じる。

【００５１】図６は本発明の第４実施の形態を示す図で
あり、上記差周波数と帯域フィルタの中心周波数とを一
致させるための構成の一例を示している。なお、図１と
同一の構成には同一番号を付し、その説明を省略してい
る。

【００５２】図６に示す第４実施の形態は、図１の構成
に加え、移動機構２５、白色光を出射する白色光源３
１、切替え手段としての切替スイッチ３２を備えてい
る。可変波長フィルタ２の入射部１７には、被測定光又
は白色光源３１からの白色光のいずれかが入射部１７に
入力されるように、切替スイッチ３２が設けられてい
る。切替スイッチ３２は、制御回路９からの切替指令に
よって切替制御される。

【００５３】第４実施の形態では、制御回路９が切替ス
イッチ３２に対して、白色光源３１からの白色光を可変
波長フィルタ２の入射部１７に入力させる切替位置（図
６の点線で示す位置）へ切り替えるように切替指令を送
出する。これにより、白色光源３１からの白色光は可変
波長フィルタ２の入射部１７に入力され、可変波長フィ
ルタ２の通過帯域に相当する波長成分が合波器５に出力
される。

【００５４】制御回路９は、移動機構２５により出射部
１８（及び／又は入射部１７）を移動させつつ、通常の
測定と同様（但し、回折格子４は特に移動させる必要は
ない）に検波及びＡ／Ｄ変換回路８からのデジタル信号
を逐次読み取り、移動機構２５による出射部１８（及び
／又は入射部１７）の移動量に対する帯域フィルタ７の
出力レベルを測定し、移動機構２５による出射部１８
（及び／又は入射部１７）の移動位置を決定する。

【００５５】すなわち、可変波長フィルタ２の中心周波
数と可変波長光源３のローカル光発振周波数との差周波
数が帯域フィルタ７の中心周波数と一致している状態で
は、帯域フィルタ７の出力レベルが最大となるので、制
御回路９は、この帯域フィルタ７の出力レベルが最大と
なる移動機構２５による出射部１８（及び／又は入射部
１７）の移動位置を計算する。

【００５６】なお、可変波長フィルタ２又は帯域フィル
タ７が急峻な特性を有していない場合、帯域フィルタ７
の出力レベルが最大となる位置は、前記差周波数と帯域
フィルタ７の中心周波数とが一致している状態とは限ら
ない。その場合には、例えば半値中心（帯域フィルタ７
の出力レベルの最大値の半分の値に相当する移動位置の
中心）を計算する等して、移動機構２５による出射部１
８（及び／又は入射部１７）の移動位置を決定する。

【００５７】そして、被測定光の測定時には、上記のよ
うにして決定された移動位置に出射部１８（及び／又は
入射部１７）を移動させ、切替スイッチ３２に対しては
被測定光が可変波長フィルタ２の入射部１７に入力され
る位置（実線）へ切り替えるよう切替指令を送り、通常
通り測定を行う。

【００５８】なお、白色光源３１及び切替スイッチ３２
は、本体に必ずしも内蔵している必要はない。その場
合、制御回路９は、操作者に対し、可変波長フィルタ２
の入射部１７に接続される本体の光入力ポートに白色光
源３１を接続する旨の表示を行い、その後、上述した手
順を経て移動位置を求めればよい。

【００５９】次に、図７は本発明の第５実施の形態を示
す図である。

【００６０】第５実施の形態は、図６において移動機構
２５が削除された構成であり、光検出器６と帯域フィル
タ７との間にミキサ３５が接続されている。ミキサ３５
には、制御回路９によって発振周波数が制御される電気
のローカル信号を出力する信号発生器（信号発生手段）
３６が接続されている。そして、ミキサ３５と信号発生
器３６により、光検出器６からの出力信号の周波数を変
換するとともにその周波数を可変できる周波数変換手段
を構成している。また、図７においては、光検出器６、
帯域フィルタ７、検波及びＡ／Ｄ変換回路８、制御回路
９、表示器１２、ミキサ３５、信号発生器３６により分
光処理部２０を構成している。

【００６１】第５実施の形態では、白色光源３１からの
白色光を可変波長フィルタ２の入射部１７に入力した状
態において、光検出器６からの電気信号と信号発生器３
６が発生する電気のローカル信号とをミキサ３５でミキ
シングし、帯域フィルタ７の出力レベルが最大となるよ
うに、制御回路９が電気のローカル信号の発振周波数を
設定している。

【００６２】すなわち、第５実施の形態は、前述した差
周波数と帯域フィルタ７の中心周波数とを一致させる他
の構成例であり、上記差周波数（光検出器６からの電気
信号）が電気のローカル信号と掛け合わされ、その差
（または和）周波数が帯域フィルタ７の中心周波数と一
致するように、電気のローカル信号の発振周波数が制御
回路９によって設定される。

【００６３】そして、校正時には、第４実施の形態と同
様に、白色光源３１からの白色光を可変波長フィルタ２
の入射部１７に入力させ、電気のローカル信号の発振周
波数を変化させつつ、帯域フィルタ７の出力レベルを測
定し、最大となる電気ローカル信号の発振周波数を求
め、被測定光の測定時に上記求めた周波数を設定し、被
測定光のスペクトラム測定を行う。

【００６４】この第５実施の形態によれば、可変波長フ
ィルタ２の出射部１８（及び／又は入射部１７）を移動
する移動機構２５が不要となる利点がある。

【００６５】なお、白色光源３１及び切替スイッチ３２
は、第４実施の形態と同様に、本体に必ずしも内蔵して
いる必要はない。

【００６６】このように、各実施の形態を採用した光ス
ペクトラムアナライザによれば、単一の回折格子（分散
素子）４をローカル光の周波数選択と、可変波長フィル
タ２の通過中心周波数の選択の両方に共通に用いてい
る。これにより、ローカル光周波数と可変波長フィルタ
２の透過中心周波数の差周波数を一定に保ちつつ、ロー
カル光周波数と可変波長フィルタの透過中心周波数の高
精度な周波数同期掃引が行え、測定の誤差要因となるイ
メージを除去してスペクトラム測定における測定誤差を
なくすことができる。その結果、高精度なスペクトラム
測定を実現することができる。

【００６７】特に、第２実施の形態を採用した光スペク
トラムアナライザによれば、ローカル光及び被測定光が
回折格子４を２回通過する構成なので、リトロー配列の
場合に比べ、波長選択性が優れた可変波長フィルタを実
現することができる。

【００６８】また、第３乃至第５実施の形態を採用した
光スペクトラムアナライザによれば、可変波長フィルタ
２の中心周波数とローカル光周波数との差周波数を、帯
域フィルタ７の中心周波数と一致させることができの
で、波長確度の向上およびレベル測定確度の向上を図る
ことができる。

【００６９】ところで、本例に使用される分散素子とし
ては、分解能を考慮して回折格子４が最も好ましいが、
プリズムや音響光学素子等を用いることも可能である。

【００７０】また、各実施の形態では、可変波長光源３
を構成する部品としてコリメータ１４９を備えている
が、回折格子４を凹面格子で構成すれば、コリメータ１
４を省くことができる。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、単一の分散素子をローカル光の周波数選択と、
可変波長フィルタの通過中心周波数の選択の両方に共通
に用いる構成なので、ローカル光周波数と可変波長フィ
ルタの透過中心周波数の差周波数を一定に保ちつつ、ロ
ーカル光周波数と可変波長フィルタの透過中心周波数の
高精度な周波数掃引を同期して行うことができる。これ
により、測定の誤差要因となるイメージを除去して測定
誤差をなくすことができ、高精度なスペクトラム測定を
実現することができる。

【００７２】請求項２、３の発明によれば、可変波長フ
ィルタの中心周波数とローカル光周波数との差周波数
を、帯域フィルタの中心周波数と一致させることができ
ので、波長確度の向上およびレベル測定確度の向上を図
ることができる。

【００７３】請求項５の発明によれば、ローカル光及び
被測定光が回折格子を２回通過する構成なので、リトロ
ー配列の場合に比べ、波長選択性が優れた可変波長フィ
ルタを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光スペクトラムアナライザの全体構成を示すブ
ロック図

【図２】本発明の第１実施の形態を示す図

【図３】本発明の第２実施の形態を示す図

【図４】本発明の第３実施の形態を示す図

【図５】移動機構のブロック図

【図６】本発明の第４実施の形態を示す図

【図７】本発明の第５実施の形態を示す図

【図８】ヘテロダイン法の説明図

【図９】ヘテロダイン法においてイメージ除去の方法を
説明するための図

【符号の説明】

１…光スペクトラムアナライザ、２…可変波長フィル
タ、３…可変波長光源、４…分散素子、５…合波器、７
…帯域フィルタ、９…制御回路（制御手段）、１７…入
射部、１８…出射部、２０…分光処理部、２５…移動機
構、３１…白色光源、３２…切替スイッチ（切替え手
段）、３５…ミキサ、３６…信号発生器（信号発生手
段）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定光を受けて分光して出力する分散
   素子（４）を含み、前記分散素子の分散角を制御するこ
   とにより所望波長の光を選択して出力する可変波長フィ
   ルタ（２）と、 前記分散素子との間に外部共振器を構成する光源（１
   ３）を含み、前記分散素子の分散角を制御することによ
   り外部共振器で選択された波長の光をローカル光として
   出力するとともに、前記ローカル光の波長と前記可変波
   長フィルタが出力する所望波長との差が所定差になるよ
   うに前記外部共振器が配置された可変波長光源（３）
   と、 前記可変波長フィルタが出力する所望波長の光と前記可
   変波長光源が出力するローカル光を受けて合成し、前記
   所定差の波長を有する信号を出力する合成器（５）と、 前記合成器が出力する信号を受けて、被測定光のスペク
   トラムを測定する分光処理部（２０）とを備えたことを
   特徴とする光スペクトラムアナライザ。
2. 【請求項２】 請求項１の光スペクトラムアナライザに
   おいて、 白色光源（３１）と、 切替え手段（３２）と、 前記分光処理部（２０）には、前記合成器（５）が出力
   する信号を前記所定差の波長に対応する周波数の電気信
   号に変換して出力する光検出器（６）と、前記光検出器
   の出力信号から特定周波数信号を取り出すためのバンド
   パスフィルタ（７）とを備え、 前記可変波長フィルタ（２）には、被測定光を受けて前
   記分散素子へ入射させる方向を前記分散素子の分散方向
   に調整可能な入射部（１７）又は被測定光が前記分散素
   子で分散されてきた光から所望波長の光を受けるために
   受光位置を前記分散素子の分散方向に調整可能な出射部
   （１８）の少なくとも何れか一方を備え、 前記切替え手段で、白色光を受信したとき、前記バンド
   パスフィルタの出力が最大になるように、前記入射部又
   は出射部を調整することを特徴とする光スペクトラムア
   ナライザ。
3. 【請求項３】 請求項１の光スペクトラムアナライザに
   おいて、 白色光源（３１）と、 切替え手段（３２）と、 前記分光処理部（２０）には、前記合成器（５）が出力
   する信号を電気信号に変換して出力する光検出器（６）
   と、前記光検出器からの出力信号の周波数を変換すると
   ともにその周波数を可変できる周波数変換手段（３５，
   ３６）と、その周波数変換手段からの信号から特定周波
   数信号を取り出すためのバンドパスフィルタ（７）とを
   備え、 前記切替え手段で、白色光を受信したとき、前記バンド
   パスフィルタの出力が最大になるように、前記周波数変
   換手段でその出力の周波数を調整することを特徴とする
   光スペクトラムアナライザ。
4. 【請求項４】 前記分散素子（４）は、所定の設置角を
   有する格子溝（４ａ）が前記可変波長光源（３）からの
   光が入射される光路及び前記可変波長フィルタ（２）か
   らの被測定光が入射される光路のそれぞれと対面して一
   定間隔で形成された回折格子からなり、前記可変波長光
   源からの光が入射される光路の光軸を含み前記格子溝の
   分散方向に垂直な平面と平行な中心軸回りに回動可能に
   支持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の光スペクトルアナライザ。
5. 【請求項５】 前記分散素子（４）は、所定の設置角を
   有する格子溝（４ａ）が前記可変波長光源（３）からの
   光が入射される光路及び前記可変波長フィルタ（２）か
   らの被測定光が入射される光路のそれぞれと対面して一
   定間隔で形成された回折格子からなり、 該回折格子の前記格子溝と対面して反射面を有し、前記
   可変波長光源からの光が入射される光路の光軸を含み前
   記格子溝の分散方向に垂直な平面と平行な中心軸回りに
   回動可能に支持された反射鏡（２１）を備えたことを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光スペクトル
   アナライザ。