JP2002071518A - 波長分散測定装置 - Google Patents
波長分散測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】波長多重通信用光デバイスの波長分散を高波長
分解能で高精度に測定できる波長分散測定装置。 【解決手段】出力波長が既知である光を出力する可変波
長光源と、可変波長光源の出力を入力し２分岐して出力
する光分波器と、光分波器の一方の出力光を反射する第
一の固定鏡と、第一の固定鏡で反射された光を入力し、
同一方向へ反射する可動鏡と、可動鏡で反射された光を
反射する第二の固定鏡と、光分波器の他方の出力光を被
測定物を透過して入力し、前記第二の固定鏡で反射され
た光と合波する光合波器と、光合波器の出力光を入力す
る受光器と、可動鏡の位置を予め固定し、可変波長光源
の波長を制御し、受光器の出力を入力し、波長と受光器
出力から波長分散を演算する制御演算処理部とからな
る。
分解能で高精度に測定できる波長分散測定装置。 【解決手段】出力波長が既知である光を出力する可変波
長光源と、可変波長光源の出力を入力し２分岐して出力
する光分波器と、光分波器の一方の出力光を反射する第
一の固定鏡と、第一の固定鏡で反射された光を入力し、
同一方向へ反射する可動鏡と、可動鏡で反射された光を
反射する第二の固定鏡と、光分波器の他方の出力光を被
測定物を透過して入力し、前記第二の固定鏡で反射され
た光と合波する光合波器と、光合波器の出力光を入力す
る受光器と、可動鏡の位置を予め固定し、可変波長光源
の波長を制御し、受光器の出力を入力し、波長と受光器
出力から波長分散を演算する制御演算処理部とからな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバを含
む光学素子の波長分散測定装置に関し、特に光通信分野
に用いられる波長分散測定装置に関するものである。
む光学素子の波長分散測定装置に関し、特に光通信分野
に用いられる波長分散測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信の高速化、波長多重化が進む中
で、波長分散は光通信の信号波形劣化につながり、波長
分散の低減、あるいは波長分散を管理する上で、波長分
散測定の重要度が増してきている。波長分散は、物質中
を伝搬する光の速度が、波長により異なる現象である。
波長分散を表すにはいろいろ方法があるが、光通信で
は、主に光ファイバ線路の波長分散を問題にするので、
光ファイバ単位長さ当たりの、単位波長当たりの光信号
遅延時間で表し、単位は通常、ps/nm/kmである。
で、波長分散は光通信の信号波形劣化につながり、波長
分散の低減、あるいは波長分散を管理する上で、波長分
散測定の重要度が増してきている。波長分散は、物質中
を伝搬する光の速度が、波長により異なる現象である。
波長分散を表すにはいろいろ方法があるが、光通信で
は、主に光ファイバ線路の波長分散を問題にするので、
光ファイバ単位長さ当たりの、単位波長当たりの光信号
遅延時間で表し、単位は通常、ps/nm/kmである。
【０００３】しかし、本発明の測定対象物は光ファイバ
以外にも考えられるので、以下、波長分散は単位波長当
たりの光信号遅延時間で表す。一般に、長さＬ、屈折率
ｎの媒質中を光が伝搬するのに要する時間τは、次の
（１）式となる。 τ＝ｎＬ／ｃ …（１） ここで、ｃは真空中の光速（約３×１０8m）で、Ｌは光
路長である。屈折率ｎが波長により変化するので、伝搬
時間τは波長の関数である。波長は真空中の波長を意味
し、以下同じ意味で使用する。波長分散Ｄは、伝搬時間
τを波長λで微分したもので、（２）式で与えられる。 Ｄ＝ｄτ／ｄλ …（２） 単位は上述のように、伝搬時間τをps、波長λをnmで表
し、波長分散Ｄはps/nmである。
以外にも考えられるので、以下、波長分散は単位波長当
たりの光信号遅延時間で表す。一般に、長さＬ、屈折率
ｎの媒質中を光が伝搬するのに要する時間τは、次の
（１）式となる。 τ＝ｎＬ／ｃ …（１） ここで、ｃは真空中の光速（約３×１０8m）で、Ｌは光
路長である。屈折率ｎが波長により変化するので、伝搬
時間τは波長の関数である。波長は真空中の波長を意味
し、以下同じ意味で使用する。波長分散Ｄは、伝搬時間
τを波長λで微分したもので、（２）式で与えられる。 Ｄ＝ｄτ／ｄλ …（２） 単位は上述のように、伝搬時間τをps、波長λをnmで表
し、波長分散Ｄはps/nmである。
【０００４】さて、従来の波長分散の主な測定方法に
は、干渉法と、位相差法がある。各々、光周波数ｃ／λ
と強度変調周波数ｆmを用いた遅延時間測定である。そ
の測定精度は、各周波数に依存し、光周波数を使用する
干渉法のほうが高い。例えば、光通信に用いる光は約２
００THz の光周波数なので、位相差法の強度変調周波数
を２GHz とすれば、その精度比はおよそ１０5となる。
ここでは、高精度の波長分散測定を課題とするので、以
下、干渉法による波長分散測定について詳細に説明す
る。
は、干渉法と、位相差法がある。各々、光周波数ｃ／λ
と強度変調周波数ｆmを用いた遅延時間測定である。そ
の測定精度は、各周波数に依存し、光周波数を使用する
干渉法のほうが高い。例えば、光通信に用いる光は約２
００THz の光周波数なので、位相差法の強度変調周波数
を２GHz とすれば、その精度比はおよそ１０5となる。
ここでは、高精度の波長分散測定を課題とするので、以
下、干渉法による波長分散測定について詳細に説明す
る。
【０００５】干渉法について、図８を用いて説明する。
図８は、従来技術の干渉法による波長分散測定装置の構
成例を示すブロック図である。白色光源10-3の出力光
を、可変光フィルタ10-4で切り出して、光分波器のハー
フミラー１で透過光と反射光に２分岐する。ハーフミラ
ー１を透過した光は、短尺光ファイバなどの被測定物40
（以下、被測定物をＤＵＴという）を通過し、光合波器
のハーフミラー２で透過光と反射光に２分岐される。
図８は、従来技術の干渉法による波長分散測定装置の構
成例を示すブロック図である。白色光源10-3の出力光
を、可変光フィルタ10-4で切り出して、光分波器のハー
フミラー１で透過光と反射光に２分岐する。ハーフミラ
ー１を透過した光は、短尺光ファイバなどの被測定物40
（以下、被測定物をＤＵＴという）を通過し、光合波器
のハーフミラー２で透過光と反射光に２分岐される。
【０００６】一方、ハーフミラー１で反射された光は、
空間を伝搬してミラー１、可動鏡50、ミラー２の順に反
射され、ハーフミラー２で透過光と反射光に２分岐され
る。ＤＵＴを通過し、ハーフミラー２で反射された光
と、ミラー２で反射され、ハーフミラー２を透過した光
は、合波され受光器20の光パワーメータへ入射する。光
パワーメータは、この２光路を経た２つの光の干渉光強
度を検出する。制御演算処理部20のコントローラは、可
動鏡の位置を制御しながら、光パワーメータの出力を取
り込む。
空間を伝搬してミラー１、可動鏡50、ミラー２の順に反
射され、ハーフミラー２で透過光と反射光に２分岐され
る。ＤＵＴを通過し、ハーフミラー２で反射された光
と、ミラー２で反射され、ハーフミラー２を透過した光
は、合波され受光器20の光パワーメータへ入射する。光
パワーメータは、この２光路を経た２つの光の干渉光強
度を検出する。制御演算処理部20のコントローラは、可
動鏡の位置を制御しながら、光パワーメータの出力を取
り込む。
【０００７】ここで、光パワーメータへ入射する２つの
光強度を共にＰ0とし、その位相差がφであるとすれ
ば、測定される干渉光強度Ｐは良く知られているよう
に、（３）式で表される。 Ｐ／Ｐ0＝２（１＋γ×ｃｏｓφ） …（３） ここで、γは可干渉性を示す係数で、その値は光源出力
光の可干渉度によるが、一般に、２経路の光路差が零の
場合は１で、２経路の光路差が大きくなるほど零に近づ
く。
光強度を共にＰ0とし、その位相差がφであるとすれ
ば、測定される干渉光強度Ｐは良く知られているよう
に、（３）式で表される。 Ｐ／Ｐ0＝２（１＋γ×ｃｏｓφ） …（３） ここで、γは可干渉性を示す係数で、その値は光源出力
光の可干渉度によるが、一般に、２経路の光路差が零の
場合は１で、２経路の光路差が大きくなるほど零に近づ
く。
【０００８】白色光源を用いた時の（３）式を図示した
例を図９に示す。図９において、横軸は光路差に相当す
る位相差で、縦軸は干渉光強度であり、干渉曲線と呼ば
れている。白色光源は可干渉度が低いので、γは位相が
２周期程度でほぼ零になり、光強度は急速に一定値２Ｐ
0へ収束する。この性質を利用して、波長によるＤＵＴ
の光路長変化量を測定する方法が、干渉法である。
例を図９に示す。図９において、横軸は光路差に相当す
る位相差で、縦軸は干渉光強度であり、干渉曲線と呼ば
れている。白色光源は可干渉度が低いので、γは位相が
２周期程度でほぼ零になり、光強度は急速に一定値２Ｐ
0へ収束する。この性質を利用して、波長によるＤＵＴ
の光路長変化量を測定する方法が、干渉法である。
【０００９】ここで、ＤＵＴは均質であるとして、あら
ためてＤＵＴの屈折率をｎ、長さをＬとする。まず、可
変光フィルタで切り出した光の中心波長λ1において、
可動鏡を移動させながら干渉曲線を測定し、γ＝１とな
る可動鏡の位置を探す。続いて、可変光フィルタで切り
出す中心波長をλ2に変えて、同様に可動鏡を移動させ
てγ＝１となる可動鏡の位置を探す。この時、可動鏡の
位置が、中心波長λ1の時に比べて、例えばａ増加した
とすると、光路が可動鏡で折り返しているので、光路長
変化は２ａとなり、ＤＵＴの光路長ｎＬの変化量Δ（ｎ
Ｌ）は、 Δ（ｎＬ）＝２ａ …（４） となる。よって、遅延時間Δτは、前述の（１）式よ
り、 Δτ＝Δ（ｎＬ）／ｃ＝２ａ／ｃ …（５） となり、波長分散Ｄは、前述の（２）式より、 Ｄ＝２ａ／｛ｃ（λ2−λ1）｝ …（６） となる。
ためてＤＵＴの屈折率をｎ、長さをＬとする。まず、可
変光フィルタで切り出した光の中心波長λ1において、
可動鏡を移動させながら干渉曲線を測定し、γ＝１とな
る可動鏡の位置を探す。続いて、可変光フィルタで切り
出す中心波長をλ2に変えて、同様に可動鏡を移動させ
てγ＝１となる可動鏡の位置を探す。この時、可動鏡の
位置が、中心波長λ1の時に比べて、例えばａ増加した
とすると、光路が可動鏡で折り返しているので、光路長
変化は２ａとなり、ＤＵＴの光路長ｎＬの変化量Δ（ｎ
Ｌ）は、 Δ（ｎＬ）＝２ａ …（４） となる。よって、遅延時間Δτは、前述の（１）式よ
り、 Δτ＝Δ（ｎＬ）／ｃ＝２ａ／ｃ …（５） となり、波長分散Ｄは、前述の（２）式より、 Ｄ＝２ａ／｛ｃ（λ2−λ1）｝ …（６） となる。
【００１０】ここで、測定波長差をλ2−λ1＝１nmとし
て、可動鏡の位置変化ａが、波長オーダーすなわちμm
程度で測定できるとすれば、ｃは約３×１０8mなので、
０．０１ps/nm オーダーの波長分散測定が可能である。
ただし、γ＝１となる可動鏡の位置を探すということ
は、空間伝搬距離とＤＵＴの光路長がほぼ等しくなるよ
うに設定する必要があり、測定できるＤＵＴの光路長に
は制限がある。すなわち、干渉法は、主に短尺光ファイ
バや各種光デバイスの精密測定に適し、長尺光ファイバ
測定には向かない波長分散測定法である。
て、可動鏡の位置変化ａが、波長オーダーすなわちμm
程度で測定できるとすれば、ｃは約３×１０8mなので、
０．０１ps/nm オーダーの波長分散測定が可能である。
ただし、γ＝１となる可動鏡の位置を探すということ
は、空間伝搬距離とＤＵＴの光路長がほぼ等しくなるよ
うに設定する必要があり、測定できるＤＵＴの光路長に
は制限がある。すなわち、干渉法は、主に短尺光ファイ
バや各種光デバイスの精密測定に適し、長尺光ファイバ
測定には向かない波長分散測定法である。
【００１１】このように、測定可能なＤＵＴの長さに制
約があるものの、ＤＵＴの波長分散を精密に測定できる
干渉法に対して、位相差法は、測定精度では干渉法に劣
るが、長さの制約がないに等しく、敷設光ファイバなど
長尺光ファイバの波長分散測定を中心に利用されてい
る。位相差法による波長分散の測定精度は、位相差が２
π／１００程度で測定でき、測定波長差をλ２−λ１＝
１nmとし、ｆｍ＝１GHzとすると、１０ps/nm オーダー
の波長分散測定が可能であるが、上述の干渉法と比較し
て、精度は劣る。しかし、強度変調の位相を測定してい
るので、ＤＵＴの長さに関する制約は伝搬損失のみで、
長尺光ファイバの波長分散は、通常、位相差法によって
測定されている。
約があるものの、ＤＵＴの波長分散を精密に測定できる
干渉法に対して、位相差法は、測定精度では干渉法に劣
るが、長さの制約がないに等しく、敷設光ファイバなど
長尺光ファイバの波長分散測定を中心に利用されてい
る。位相差法による波長分散の測定精度は、位相差が２
π／１００程度で測定でき、測定波長差をλ２−λ１＝
１nmとし、ｆｍ＝１GHzとすると、１０ps/nm オーダー
の波長分散測定が可能であるが、上述の干渉法と比較し
て、精度は劣る。しかし、強度変調の位相を測定してい
るので、ＤＵＴの長さに関する制約は伝搬損失のみで、
長尺光ファイバの波長分散は、通常、位相差法によって
測定されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光通信に要
求される伝送容量は年々増加し、光通信の高速化と、波
長多重通信が様々検討されている。そんな中で、伝送容
量拡大の制約条件の１つが波長分散であり、零分散化あ
るいは分散補償、分散制御といった検討、研究が盛んで
ある。これに伴い、波長多重通信の線路を構成する各種
光デバイスの波長分散を測定する要求も多くなってお
り、干渉法なみの精度が要求される。そのため、従来の
位相差法による波長分散測定器では精度が不足するの
で、干渉法による波長分散測定器が必要とされる。
求される伝送容量は年々増加し、光通信の高速化と、波
長多重通信が様々検討されている。そんな中で、伝送容
量拡大の制約条件の１つが波長分散であり、零分散化あ
るいは分散補償、分散制御といった検討、研究が盛んで
ある。これに伴い、波長多重通信の線路を構成する各種
光デバイスの波長分散を測定する要求も多くなってお
り、干渉法なみの精度が要求される。そのため、従来の
位相差法による波長分散測定器では精度が不足するの
で、干渉法による波長分散測定器が必要とされる。
【００１３】しかし、干渉法においては、その光源が可
干渉性の低い白色光源やＬＥＤを使用する必要があるた
め、波長多重通信用光デバイスを測定する上で、以下の
ような課題が発生する。まず、使用する光の特性を図１
０により説明する。図１０（ａ），（ｂ）は、それぞれ
ＬＥＤとＬＤのスペクトルである。ＬＤに比較して、白
色光源やＬＥＤの波長帯域は非常に広帯域であるが、単
位波長当たりの光量が極端に少ないため、可変光フィル
タで切り出す光の波長帯は、必要な測定光強度を得るた
めにかなり広く、例えば１０ｎｍとなる。
干渉性の低い白色光源やＬＥＤを使用する必要があるた
め、波長多重通信用光デバイスを測定する上で、以下の
ような課題が発生する。まず、使用する光の特性を図１
０により説明する。図１０（ａ），（ｂ）は、それぞれ
ＬＥＤとＬＤのスペクトルである。ＬＤに比較して、白
色光源やＬＥＤの波長帯域は非常に広帯域であるが、単
位波長当たりの光量が極端に少ないため、可変光フィル
タで切り出す光の波長帯は、必要な測定光強度を得るた
めにかなり広く、例えば１０ｎｍとなる。
【００１４】可変光フィルタで切り出した測定光による
波長分散測定例を図１１に示す。ここで、一点鎖線のよ
うな波長分散特性を持つ光デバイスを仮定する。波長に
対して単調増加の波長分散値が、ある波長において段差
が生じている例である。このような波長分散特性を、波
長帯域の広い測定光で評価すると、単調に増加している
図１１の両端部では一点鎖線の真値と実線の測定値は一
致するが、段差部の測定結果は実線のように鈍ったもの
になる。つまり、干渉法は波長分散値の測定精度は非常
に高いけれど、波長軸方向の波長分解能は極端低いとい
うことである。当然、急峻な波長特性がない通常の光フ
ァイバ測定では、こういった問題は発生しない。
波長分散測定例を図１１に示す。ここで、一点鎖線のよ
うな波長分散特性を持つ光デバイスを仮定する。波長に
対して単調増加の波長分散値が、ある波長において段差
が生じている例である。このような波長分散特性を、波
長帯域の広い測定光で評価すると、単調に増加している
図１１の両端部では一点鎖線の真値と実線の測定値は一
致するが、段差部の測定結果は実線のように鈍ったもの
になる。つまり、干渉法は波長分散値の測定精度は非常
に高いけれど、波長軸方向の波長分解能は極端低いとい
うことである。当然、急峻な波長特性がない通常の光フ
ァイバ測定では、こういった問題は発生しない。
【００１５】ところが、波長多重通信の波長間隔は０．
８ｎｍとか０．４ｎｍであり、その光デバイスの波長特
性は急峻と考えられる。当然、波長選択性を備え透過波
長帯域の狭い光デバイスが多く、これらの評価用光源に
は、通信用のＬＤと同等の光源が適するであろうことは
明らかである。しかし、干渉法は可干渉性の低い白色光
源やＬＥＤ用の測定法であり、ＬＤには適用できない。
８ｎｍとか０．４ｎｍであり、その光デバイスの波長特
性は急峻と考えられる。当然、波長選択性を備え透過波
長帯域の狭い光デバイスが多く、これらの評価用光源に
は、通信用のＬＤと同等の光源が適するであろうことは
明らかである。しかし、干渉法は可干渉性の低い白色光
源やＬＥＤ用の測定法であり、ＬＤには適用できない。
【００１６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、波長多重通信用光デバイスにお
いて、高波長分解能で、干渉法とほぼ同等の波長分散測
定精度を確保できる波長分散測定装置を提供することを
目的とする。
ためになされたもので、波長多重通信用光デバイスにお
いて、高波長分解能で、干渉法とほぼ同等の波長分散測
定精度を確保できる波長分散測定装置を提供することを
目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、波長分散測定装置において、入力光を２分岐して
出力する光分波器と、前記光分波器の一方の出力光を反
射する第一の固定鏡と、前記第一の固定鏡で反射された
光を入力し、同一方向へ反射する可動鏡と、前記可動鏡
で反射された光を反射する第二の固定鏡と、前記光分波
器の他方の出力光を被測定物を透過して入力し、前記第
二の固定鏡で反射された光と合波する光合波器と、から
なるマッハツェンダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉
計の入力光として出力波長が既知である光を出力する可
変波長光源と、前記マッハツェンダ干渉計の出力光とし
て前記光合波器の出力光を入力する受光器と、前記受光
器の出力を入力することによって、前記可動鏡の位置を
予め固定した状態で、前記可変波長光源の波長を制御し
て、波長と受光器出力から波長分散を演算する制御演算
処理部と、を備えた構成とすることによって、被測定物
（ＤＵＴ）を配置したマッハツェンダ干渉計に可変波長
光源の出力光を入射し、干渉曲線を測定することで、各
波長におけるＦＳＲの値から波長分散値が求められるの
で、ＦＳＲの値程度の波長分解能で干渉法と同等の波長
分散測定精度が得られる。（請求項１）
めに、波長分散測定装置において、入力光を２分岐して
出力する光分波器と、前記光分波器の一方の出力光を反
射する第一の固定鏡と、前記第一の固定鏡で反射された
光を入力し、同一方向へ反射する可動鏡と、前記可動鏡
で反射された光を反射する第二の固定鏡と、前記光分波
器の他方の出力光を被測定物を透過して入力し、前記第
二の固定鏡で反射された光と合波する光合波器と、から
なるマッハツェンダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉
計の入力光として出力波長が既知である光を出力する可
変波長光源と、前記マッハツェンダ干渉計の出力光とし
て前記光合波器の出力光を入力する受光器と、前記受光
器の出力を入力することによって、前記可動鏡の位置を
予め固定した状態で、前記可変波長光源の波長を制御し
て、波長と受光器出力から波長分散を演算する制御演算
処理部と、を備えた構成とすることによって、被測定物
（ＤＵＴ）を配置したマッハツェンダ干渉計に可変波長
光源の出力光を入射し、干渉曲線を測定することで、各
波長におけるＦＳＲの値から波長分散値が求められるの
で、ＦＳＲの値程度の波長分解能で干渉法と同等の波長
分散測定精度が得られる。（請求項１）
【００１８】また、入力光を２分岐して出力する光分波
器と、前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固
定鏡と、前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同
一方向へ反射する可動鏡と、前記可動鏡で反射された光
を反射する第二の固定鏡と、前記光分波器の他方の出力
光を被測定物を透過して入力し、前記第二の固定鏡で反
射された光と合波する光合波器とからなるマッハツェン
ダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉計の入力光として
出力波長が既知である光を出力する可変波長光源と、前
記マッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器の
出力光を入力し、前記可変波長光源の出力波長を制御し
ながら掃引測定する分散分光方式の光スペクトラムアナ
ライザと、前記光スペクトラムアナライザの出力を入力
することによって、前記可動鏡の位置を予め固定した状
態で、波長分散を演算する制御演算処理部と、を備えた
構成とすることによって、光スペクトラムアナライザ60
で干渉曲線を測定することによって、ＤＵＴ40の波長分
散値を導き出すため、ＦＳＲのオーダーの波長分解能
で、干渉法とほぼ同等の波長分散測定精度を確保でき
る。（請求項２）
器と、前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固
定鏡と、前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同
一方向へ反射する可動鏡と、前記可動鏡で反射された光
を反射する第二の固定鏡と、前記光分波器の他方の出力
光を被測定物を透過して入力し、前記第二の固定鏡で反
射された光と合波する光合波器とからなるマッハツェン
ダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉計の入力光として
出力波長が既知である光を出力する可変波長光源と、前
記マッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器の
出力光を入力し、前記可変波長光源の出力波長を制御し
ながら掃引測定する分散分光方式の光スペクトラムアナ
ライザと、前記光スペクトラムアナライザの出力を入力
することによって、前記可動鏡の位置を予め固定した状
態で、波長分散を演算する制御演算処理部と、を備えた
構成とすることによって、光スペクトラムアナライザ60
で干渉曲線を測定することによって、ＤＵＴ40の波長分
散値を導き出すため、ＦＳＲのオーダーの波長分解能
で、干渉法とほぼ同等の波長分散測定精度を確保でき
る。（請求項２）
【００１９】また、入力光を２分岐して出力する光分波
器と、前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固
定鏡と、前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同
一方向へ反射する可動鏡と、前記可動鏡で反射された光
を反射する第二の固定鏡と、前記光分波器の他方の出力
光を被測定物を透過して入力し、前記第二の固定鏡で反
射された光と合波する光合波器とからなるマッハツェン
ダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉計の入力光として
出力波長範囲が既知である光を出力する広波長帯域コヒ
ーレント光源と、前記マッハツェンダ干渉計の出力光と
して前記光合波器の出力光を入力する分散分光方式の光
スペクトラムアナライザと、前記光スペクトラムアナラ
イザの出力を入力することによって、前記可動鏡の位置
を予め固定した状態で、波長分散を演算する制御演算処
理部と、を備えた構成とすることによって、光源を制御
することなく、高波長分解能で干渉法とほぼ同等の波長
分散測定精度を確保できる。（請求項３）
器と、前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固
定鏡と、前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同
一方向へ反射する可動鏡と、前記可動鏡で反射された光
を反射する第二の固定鏡と、前記光分波器の他方の出力
光を被測定物を透過して入力し、前記第二の固定鏡で反
射された光と合波する光合波器とからなるマッハツェン
ダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉計の入力光として
出力波長範囲が既知である光を出力する広波長帯域コヒ
ーレント光源と、前記マッハツェンダ干渉計の出力光と
して前記光合波器の出力光を入力する分散分光方式の光
スペクトラムアナライザと、前記光スペクトラムアナラ
イザの出力を入力することによって、前記可動鏡の位置
を予め固定した状態で、波長分散を演算する制御演算処
理部と、を備えた構成とすることによって、光源を制御
することなく、高波長分解能で干渉法とほぼ同等の波長
分散測定精度を確保できる。（請求項３）
【００２０】また、入力光を２分岐して出力する光合分
波器と、前記光合分波器の一方の出力光を、被測定物を
透過して入力し、反射する固定鏡と、前記光合分波器の
他方の出力光を反射する可動鏡とからなり、前記固定鏡
から反射され再度、被測定物を透過した光と、前記可動
鏡で反射された光を合波した前記光合分波器の出力を干
渉計出力とするマイケルソン干渉計を、前記マッハツェ
ンダ干渉計のかわりとすることによって、マイケルソン
干渉計を用いた場合にも目的を達成することができる。
（請求項４）
波器と、前記光合分波器の一方の出力光を、被測定物を
透過して入力し、反射する固定鏡と、前記光合分波器の
他方の出力光を反射する可動鏡とからなり、前記固定鏡
から反射され再度、被測定物を透過した光と、前記可動
鏡で反射された光を合波した前記光合分波器の出力を干
渉計出力とするマイケルソン干渉計を、前記マッハツェ
ンダ干渉計のかわりとすることによって、マイケルソン
干渉計を用いた場合にも目的を達成することができる。
（請求項４）
【００２１】また、前記制御演算処理部は、干渉曲線の
自由スペクトル領域を演算して波長分散値を求める。
（請求項５）
自由スペクトル領域を演算して波長分散値を求める。
（請求項５）
【００２２】また、前記光分波器は、受光器に被測定物
を透過して入力する光と、前記固定鏡で反射されて入力
する光の出力が等しくなるように分岐量を調整できる構
成とする。（請求項６）
を透過して入力する光と、前記固定鏡で反射されて入力
する光の出力が等しくなるように分岐量を調整できる構
成とする。（請求項６）
【００２３】
【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７の図面を参照しながら説明する。 ［第１の実施の形態］図１は、本発明を適用した第１の
実施の形態としての波長分散測定装置の構成を示すブロ
ック図である。可変波長光源10の出力光を、光分波器を
構成するハーフミラー１で透過光と反射光に２分岐す
る。ハーフミラー１を透過した光は、ＤＵＴ40を通過
し、ハーフミラー２で透過光と反射光に２分岐される。
一方、ハーフミラー１で反射された光は、空間を伝搬し
て第１の固定鏡を構成するミラー１、可動鏡50、第２の
固定鏡を構成するミラー２の順に反射され、ハーフミラ
ー２で透過光と反射光に２分岐される。ＤＵＴを通過
し、ハーフミラー２で反射された光と、ミラー２で反射
され、ハーフミラー２を透過した光は、光合波器を構成
するハーフミラー２で合波され受光器を構成する光パワ
ーメータ30へ入射する。光パワーメータ30は、この２光
路を経た２つの光の干渉光強度を検出する。制御演算処
理部を構成するコントローラ20は、可動鏡50の位置を固
定して、可変波長光源の出力波長を制御しながら、光パ
ワーメータ30の出力を取り込む。
て、図１〜図７の図面を参照しながら説明する。 ［第１の実施の形態］図１は、本発明を適用した第１の
実施の形態としての波長分散測定装置の構成を示すブロ
ック図である。可変波長光源10の出力光を、光分波器を
構成するハーフミラー１で透過光と反射光に２分岐す
る。ハーフミラー１を透過した光は、ＤＵＴ40を通過
し、ハーフミラー２で透過光と反射光に２分岐される。
一方、ハーフミラー１で反射された光は、空間を伝搬し
て第１の固定鏡を構成するミラー１、可動鏡50、第２の
固定鏡を構成するミラー２の順に反射され、ハーフミラ
ー２で透過光と反射光に２分岐される。ＤＵＴを通過
し、ハーフミラー２で反射された光と、ミラー２で反射
され、ハーフミラー２を透過した光は、光合波器を構成
するハーフミラー２で合波され受光器を構成する光パワ
ーメータ30へ入射する。光パワーメータ30は、この２光
路を経た２つの光の干渉光強度を検出する。制御演算処
理部を構成するコントローラ20は、可動鏡50の位置を固
定して、可変波長光源の出力波長を制御しながら、光パ
ワーメータ30の出力を取り込む。
【００２４】この系は、従来例の干渉法と同じく、ＤＵ
Ｔ40を含む測定光路と参照光路からなるマッハツェンダ
干渉計を基本とするので、図１のミラーの組み合わせは
一例である。例えば、図１は空間光を前提にしている
が、２光路の波長分散値が既知であれば問題ないので、
ミラーを省略し光ファイバで２光路を構成し、ハーフミ
ラーを光ファイバ型の光分波器や光合波器にすることも
問題ない。さらに、干渉測定の原理から、ハーフミラー
での分岐量は、光パワーメータ入力時に２光路の光出力
が等しくなるようにするのが最良であるのは言うまでも
ない。ＤＵＴの透過量が様々考えられる場合には、分岐
量を調整できる機構を追加することが望ましい。
Ｔ40を含む測定光路と参照光路からなるマッハツェンダ
干渉計を基本とするので、図１のミラーの組み合わせは
一例である。例えば、図１は空間光を前提にしている
が、２光路の波長分散値が既知であれば問題ないので、
ミラーを省略し光ファイバで２光路を構成し、ハーフミ
ラーを光ファイバ型の光分波器や光合波器にすることも
問題ない。さらに、干渉測定の原理から、ハーフミラー
での分岐量は、光パワーメータ入力時に２光路の光出力
が等しくなるようにするのが最良であるのは言うまでも
ない。ＤＵＴの透過量が様々考えられる場合には、分岐
量を調整できる機構を追加することが望ましい。
【００２５】なお、入力レベル変動による誤差をなくす
ために入力レベルで規格化したり、偏光状態による干渉
レベル変動の影響を除くために偏光状態を調整したり、
光強度の均等化のための減衰器を備えたりすることは、
光強度測定の精度を上げるために通常用いられる手段で
あり、もちろん、本実施の形態に追加してよいが、これ
らの説明については省略する。以下の各実施の形態にお
いても同様とする。
ために入力レベルで規格化したり、偏光状態による干渉
レベル変動の影響を除くために偏光状態を調整したり、
光強度の均等化のための減衰器を備えたりすることは、
光強度測定の精度を上げるために通常用いられる手段で
あり、もちろん、本実施の形態に追加してよいが、これ
らの説明については省略する。以下の各実施の形態にお
いても同様とする。
【００２６】さて、ここで、光パワーメータでの２つの
光強度は共にＰ0であると仮定し、さらに、その位相差
がφであるとすれば、干渉光強度Ｐは、従来例で示した
（３）式で表される。ただし、使用する可変波長光源
は、γ＝１としてよいので、（３）式は下記のような干
渉曲線の式となる。 Ｐ／Ｐ0＝２（１＋ｃｏｓφ） …（３’） 干渉において、光路差は固定とし、波長を変化させ、位
相差がちょうど２πとなる波長変化量を、自由スペクト
ル領域（以下、自由スペクトル領域をＦＳＲという）と
呼ぶ。ｎＬをＤＵＴの光路長として、図１の２光路の光
路差をｎＬ＋Ｌ0とする。ただし、Ｌ0はＤＵＴ以外の光
路長差であり、マイナス符号もあり得るが、波長依存性
は既知か、あるいは依存しない一定値である。ここでは
一定値とする。
光強度は共にＰ0であると仮定し、さらに、その位相差
がφであるとすれば、干渉光強度Ｐは、従来例で示した
（３）式で表される。ただし、使用する可変波長光源
は、γ＝１としてよいので、（３）式は下記のような干
渉曲線の式となる。 Ｐ／Ｐ0＝２（１＋ｃｏｓφ） …（３’） 干渉において、光路差は固定とし、波長を変化させ、位
相差がちょうど２πとなる波長変化量を、自由スペクト
ル領域（以下、自由スペクトル領域をＦＳＲという）と
呼ぶ。ｎＬをＤＵＴの光路長として、図１の２光路の光
路差をｎＬ＋Ｌ0とする。ただし、Ｌ0はＤＵＴ以外の光
路長差であり、マイナス符号もあり得るが、波長依存性
は既知か、あるいは依存しない一定値である。ここでは
一定値とする。
【００２７】この時、光路差と波長と、ＦＳＲの関係は
下記のようになる。 ｎＬ＋Ｌ0＝λ2／ＦＳＲ …（７） ここで、ＦＳＲを、波長λ1の時ＦＳＲ1、λ2の時ＦＳ
Ｒ2とすると、波長分散Ｄは、 Ｄ＝Δ（ｎＬ＋Ｌ0）／｛ｃ（λ2−λ1）｝ ＝｛λ2 2／ＦＳＲ2−λ1 2／ＦＳＲ1｝／｛ｃ（λ2−λ1）｝ …（８） となる。このように、ＦＳＲを２波長で測定すれば波長
分散が計算できる。コントローラ20は、可動鏡50の位置
を固定して、可変波長光源10の出力波長を制御しなが
ら、光パワーメータ30の出力を取り込むことで、
（３’）式の干渉曲線を得るので、その曲線の各ピーク
値の波長データを（８）式に当てはめて波長分散Ｄを求
める。
下記のようになる。 ｎＬ＋Ｌ0＝λ2／ＦＳＲ …（７） ここで、ＦＳＲを、波長λ1の時ＦＳＲ1、λ2の時ＦＳ
Ｒ2とすると、波長分散Ｄは、 Ｄ＝Δ（ｎＬ＋Ｌ0）／｛ｃ（λ2−λ1）｝ ＝｛λ2 2／ＦＳＲ2−λ1 2／ＦＳＲ1｝／｛ｃ（λ2−λ1）｝ …（８） となる。このように、ＦＳＲを２波長で測定すれば波長
分散が計算できる。コントローラ20は、可動鏡50の位置
を固定して、可変波長光源10の出力波長を制御しなが
ら、光パワーメータ30の出力を取り込むことで、
（３’）式の干渉曲線を得るので、その曲線の各ピーク
値の波長データを（８）式に当てはめて波長分散Ｄを求
める。
【００２８】測定精度については、（８）式による波長
分散測定が干渉曲線から求める値なので、原理上、干渉
法と同じ精度が得られるが、以下、簡単に概算してみ
る。ｎＬとＦＳＲの関係を考える。（７）式より Δ（ｎＬ）＝ΔＦＳＲ×λ2／ＦＳＲ2 …（９） 波長１５５０ｎｍで、ＦＳＲ＝１ｎｍとすれば、 Δ（ｎＬ）＝２×１０6ΔＦＳＲ …（９’） 従来例で概算したように、波長オーダーすなわちμｍ程
度の位置測定精度に対しては、ΔＦＳＲは１ｐｍオーダ
ーの波長精度に相当し、市販の可変波長光源や波長計を
使用すれば可能な値である。波長分散測定の波長軸上の
分解能に相当するＦＳＲは、干渉法の可変光フィルタで
切り出す波長幅に対応するが、（７）式より、光路差ｎ
Ｌ＋Ｌ0を調整すれば変更できる。ただし、（９）式よ
り、ＦＳＲを狭くすれば、測定波長精度が厳しくなると
いうトレードオフの関係がある。
分散測定が干渉曲線から求める値なので、原理上、干渉
法と同じ精度が得られるが、以下、簡単に概算してみ
る。ｎＬとＦＳＲの関係を考える。（７）式より Δ（ｎＬ）＝ΔＦＳＲ×λ2／ＦＳＲ2 …（９） 波長１５５０ｎｍで、ＦＳＲ＝１ｎｍとすれば、 Δ（ｎＬ）＝２×１０6ΔＦＳＲ …（９’） 従来例で概算したように、波長オーダーすなわちμｍ程
度の位置測定精度に対しては、ΔＦＳＲは１ｐｍオーダ
ーの波長精度に相当し、市販の可変波長光源や波長計を
使用すれば可能な値である。波長分散測定の波長軸上の
分解能に相当するＦＳＲは、干渉法の可変光フィルタで
切り出す波長幅に対応するが、（７）式より、光路差ｎ
Ｌ＋Ｌ0を調整すれば変更できる。ただし、（９）式よ
り、ＦＳＲを狭くすれば、測定波長精度が厳しくなると
いうトレードオフの関係がある。
【００２９】ここで、干渉を用いた測定法ということ
で、本発明と干渉法の測定方法を、図２を用いて比較説
明する。図２は、２つの横軸に、移動鏡の位置と設定波
長λを、縦軸に干渉光強度を採ったものである。干渉法
は、可変光フィルタをある設定波長λ1に固定し、微調
整機構により移動鏡を掃引して干渉ピークが得られる移
動鏡位置ａ1を測定し、同様に他の波長λ2でａ2を測定
し、光路差の変化ａ2−ａ1を実測する方法である。波長
分散の測定精度は、移動鏡の位置測定精度に依存する。
これに対して本発明は、適当な位置ｂに移動鏡を固定
し、可変波長光源で波長掃引して干渉曲線を測定し、Ｆ
ＳＲを求める方法である。１回の掃引で各波長ごとのＦ
ＳＲが求められるので、波長分散の波長依存性が得られ
る。移動鏡位置によりＦＳＲが変化するが、波長分解能
に相当するＦＳＲは厳密に設定する必要はないので、移
動鏡の調整は比較的粗調整で構わない。波長分散の測定
精度は干渉曲線の測定精度に依存する。以下、干渉曲線
の測定精度の主要な課題について説明する。
で、本発明と干渉法の測定方法を、図２を用いて比較説
明する。図２は、２つの横軸に、移動鏡の位置と設定波
長λを、縦軸に干渉光強度を採ったものである。干渉法
は、可変光フィルタをある設定波長λ1に固定し、微調
整機構により移動鏡を掃引して干渉ピークが得られる移
動鏡位置ａ1を測定し、同様に他の波長λ2でａ2を測定
し、光路差の変化ａ2−ａ1を実測する方法である。波長
分散の測定精度は、移動鏡の位置測定精度に依存する。
これに対して本発明は、適当な位置ｂに移動鏡を固定
し、可変波長光源で波長掃引して干渉曲線を測定し、Ｆ
ＳＲを求める方法である。１回の掃引で各波長ごとのＦ
ＳＲが求められるので、波長分散の波長依存性が得られ
る。移動鏡位置によりＦＳＲが変化するが、波長分解能
に相当するＦＳＲは厳密に設定する必要はないので、移
動鏡の調整は比較的粗調整で構わない。波長分散の測定
精度は干渉曲線の測定精度に依存する。以下、干渉曲線
の測定精度の主要な課題について説明する。
【００３０】可変波長光源の光出力を波長に依らず一定
に保てば、干渉曲線は、（３’）式のように正弦波にな
るはずであるが、ＤＵＴの波長損失特性が測定波長帯で
急峻に変化すると、例えば狭帯域フィルタとかの場合、
本来定数であるＰ0が波長の関数となり、ＦＳＲが正確
に求められないことがあり得る。
に保てば、干渉曲線は、（３’）式のように正弦波にな
るはずであるが、ＤＵＴの波長損失特性が測定波長帯で
急峻に変化すると、例えば狭帯域フィルタとかの場合、
本来定数であるＰ0が波長の関数となり、ＦＳＲが正確
に求められないことがあり得る。
【００３１】図３の模式化した例で説明する。図３
(a)、(b)の縦軸は、それぞれ、干渉光強度と、出力光強
度である。 図３(b)のように、可動鏡側の光出力が一
定値Ｐ0であるのに対して、ＤＵＴ40側の光出力はλSで
の零からλLでのＰ0まで変化しているものとする。この
時、光パワーメータ30で測定される光強度は、ＤＣ成分
がＰ0から２Ｐ0まで変化し、干渉成分であるＡＣ成分は
０から±２Ｐ0まで変化する。結局、図３（ａ）に示し
たように、本来λSからλLの範囲で、λpeakにピークの
ある干渉曲線は、λL側にピークが偏った形で測定され
る。このようにピーク波長の見積もりを誤ると、当然、
ＦＳＲ誤差が大きくなり、正確な波長分散が得られな
い。このような場合は、干渉計の一方の光路を遮断し
て、図３(b)の各データを測定し、干渉曲線の測定デー
タを補正することで、図３(a)の補正後のデータように
正確なλpeakが得られる。
(a)、(b)の縦軸は、それぞれ、干渉光強度と、出力光強
度である。 図３(b)のように、可動鏡側の光出力が一
定値Ｐ0であるのに対して、ＤＵＴ40側の光出力はλSで
の零からλLでのＰ0まで変化しているものとする。この
時、光パワーメータ30で測定される光強度は、ＤＣ成分
がＰ0から２Ｐ0まで変化し、干渉成分であるＡＣ成分は
０から±２Ｐ0まで変化する。結局、図３（ａ）に示し
たように、本来λSからλLの範囲で、λpeakにピークの
ある干渉曲線は、λL側にピークが偏った形で測定され
る。このようにピーク波長の見積もりを誤ると、当然、
ＦＳＲ誤差が大きくなり、正確な波長分散が得られな
い。このような場合は、干渉計の一方の光路を遮断し
て、図３(b)の各データを測定し、干渉曲線の測定デー
タを補正することで、図３(a)の補正後のデータように
正確なλpeakが得られる。
【００３２】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態について、図４を参照して説明する。図４
は、本発明を適用した第２の実施の形態としての波長分
散測定装置の構成を示すブロック図である。この第２の
実施の形態特有の部分以外は、前述の第１の実施の形態
におけると同様である。第２の実施の形態において、第
１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。前述の第１の実施の形態では、干渉光強
度測定に光パワーメータ30を用いたが、この第２の実施
の形態では、分散分光方式の光スペクトラムアナライザ
60を用いる。測定原理は、第１の実施の形態と同じで、
干渉光強度測定を光パワーメータ30のかわりに、光スペ
クトラムアナライザ60で行うわけであるが、可変波長光
源10と同期掃引機能を持つ光スペクトラムアナライザ60
を使用すれば、コントローラ20を介さず、高速な干渉曲
線測定が可能となり、コントローラ20は、可動鏡50を適
当な位置に固定後、得られた干渉曲線からＦＳＲや波長
分散を演算するだけでよい。
の実施の形態について、図４を参照して説明する。図４
は、本発明を適用した第２の実施の形態としての波長分
散測定装置の構成を示すブロック図である。この第２の
実施の形態特有の部分以外は、前述の第１の実施の形態
におけると同様である。第２の実施の形態において、第
１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。前述の第１の実施の形態では、干渉光強
度測定に光パワーメータ30を用いたが、この第２の実施
の形態では、分散分光方式の光スペクトラムアナライザ
60を用いる。測定原理は、第１の実施の形態と同じで、
干渉光強度測定を光パワーメータ30のかわりに、光スペ
クトラムアナライザ60で行うわけであるが、可変波長光
源10と同期掃引機能を持つ光スペクトラムアナライザ60
を使用すれば、コントローラ20を介さず、高速な干渉曲
線測定が可能となり、コントローラ20は、可動鏡50を適
当な位置に固定後、得られた干渉曲線からＦＳＲや波長
分散を演算するだけでよい。
【００３３】以上のように、第２の実施の形態の波長分
散測定装置によれば、光スペクトラムアナライザ60で干
渉曲線を測定することによって、ＤＵＴ40の波長分散値
を導き出すため、ＦＳＲのオーダーの波長分解能で、干
渉法とほぼ同等の波長分散測定精度を確保できる。
散測定装置によれば、光スペクトラムアナライザ60で干
渉曲線を測定することによって、ＤＵＴ40の波長分散値
を導き出すため、ＦＳＲのオーダーの波長分解能で、干
渉法とほぼ同等の波長分散測定精度を確保できる。
【００３４】［第３の実施の形態］次に、本発明の第３
の実施の形態について、図５を参照して説明する。図５
は、本発明を適用した第３の実施の形態としての波長分
散測定装置の構成を示すブロック図である。この第３の
実施の形態特有の部分以外は、前述の第１の実施の形態
におけると同様である。
の実施の形態について、図５を参照して説明する。図５
は、本発明を適用した第３の実施の形態としての波長分
散測定装置の構成を示すブロック図である。この第３の
実施の形態特有の部分以外は、前述の第１の実施の形態
におけると同様である。
【００３５】第３の実施の形態において、第１の実施の
形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。前述の第１の実施の形態では、マッハツェンダ干渉
計の入射光に可変波長光源10の出力光を、干渉光強度測
定に光パワーメータ30を用いたが、この第３の実施の形
態では、光源には広波長帯域コヒーレント光源10-1を、
干渉光強度測定には分散分光方式の光スペクトラムアナ
ライザ60を用いる。ここで、コヒーレントは可干渉性と
同義で用いている。
形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。前述の第１の実施の形態では、マッハツェンダ干渉
計の入射光に可変波長光源10の出力光を、干渉光強度測
定に光パワーメータ30を用いたが、この第３の実施の形
態では、光源には広波長帯域コヒーレント光源10-1を、
干渉光強度測定には分散分光方式の光スペクトラムアナ
ライザ60を用いる。ここで、コヒーレントは可干渉性と
同義で用いている。
【００３６】広波長帯域コヒーレント光源10-1にはスー
パーコンティニュアム光や光周波数コムジェネレータな
どを用いる。また、分散分光方式の光スペクトラムアナ
ライザ60には、一般的な回折格子を使用したものや、ス
リットと受光器の代わりにＰＤアレイを用いたものとか
が考えられる。前述の可変波長光源10を用いた測定と、
広波長帯域コヒーレント光源10-1の場合の違いを、図６
を用いて説明する。
パーコンティニュアム光や光周波数コムジェネレータな
どを用いる。また、分散分光方式の光スペクトラムアナ
ライザ60には、一般的な回折格子を使用したものや、ス
リットと受光器の代わりにＰＤアレイを用いたものとか
が考えられる。前述の可変波長光源10を用いた測定と、
広波長帯域コヒーレント光源10-1の場合の違いを、図６
を用いて説明する。
【００３７】図６(a)，(b)はそれぞれ、可変波長光源
と、広波長帯域コヒーレント光源を使用して測定した干
渉曲線である。図６(a)では、可変波長光源で各波長
λ1、λ2、λ3、・・・、λkを設定して、各干渉光強度
Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、・・・、Ｐkを測定した結果、点線の干
渉曲線が得られる。図６(b)では、干渉計入力光が広波
長帯域コヒーレント光源の出力光すなわち可干渉性の白
色光源であるため、光スペクトラムアナライザを掃引す
るだけで測定できる。以上のように、第３の実施の形態
の波長分散測定装置によれば、光源を制御することな
く、高波長分解能で干渉法とほぼ同等の波長分散測定精
度を確保できる。
と、広波長帯域コヒーレント光源を使用して測定した干
渉曲線である。図６(a)では、可変波長光源で各波長
λ1、λ2、λ3、・・・、λkを設定して、各干渉光強度
Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、・・・、Ｐkを測定した結果、点線の干
渉曲線が得られる。図６(b)では、干渉計入力光が広波
長帯域コヒーレント光源の出力光すなわち可干渉性の白
色光源であるため、光スペクトラムアナライザを掃引す
るだけで測定できる。以上のように、第３の実施の形態
の波長分散測定装置によれば、光源を制御することな
く、高波長分解能で干渉法とほぼ同等の波長分散測定精
度を確保できる。
【００３８】［第４の実施の形態］次に、本発明の第４
の実施の形態について、図７を参照して説明する。図７
は、本発明を適用した第４の実施の形態としての波長分
散測定装置の干渉計部を示すブロック図である。この実
施の形態の波長分散測定装置は、前述の第１から第３の
実施の形態の波長分散測定装置のマッハツェンダ干渉計
のかわりに、マイケルソン干渉計を使用した構成となっ
ている。この第４の実施の形態特有の部分以外は、前述
の第１から第３の実施の形態におけると同様であり、図
および説明を省略する。
の実施の形態について、図７を参照して説明する。図７
は、本発明を適用した第４の実施の形態としての波長分
散測定装置の干渉計部を示すブロック図である。この実
施の形態の波長分散測定装置は、前述の第１から第３の
実施の形態の波長分散測定装置のマッハツェンダ干渉計
のかわりに、マイケルソン干渉計を使用した構成となっ
ている。この第４の実施の形態特有の部分以外は、前述
の第１から第３の実施の形態におけると同様であり、図
および説明を省略する。
【００３９】光源からの出力光を、光合分波器を構成す
るハーフミラーで透過光と反射光に２分岐する。ハーフ
ミラーで反射された光は、ＤＵＴを通過し、ミラーで反
射され、再度ＤＵＴを通過してハーフミラーで透過光と
反射光に２分岐される。一方、ハーフミラーを透過した
光は、可動鏡で反射され、再度ハーフミラーで透過光と
反射光に２分岐される。ミラーおよび可動鏡で反射され
た光はハーフミラーで合波され受光器へ入射する。この
ように、マイケルソン干渉計を用いたため、測定光はＤ
ＵＴを往復するので、知りたいＤＵＴの分散値の２倍の
値が測定される。すなわち、マッハツェンダ干渉計で測
定可能な波長分散値のさらに半値まで測定が可能とな
る。
るハーフミラーで透過光と反射光に２分岐する。ハーフ
ミラーで反射された光は、ＤＵＴを通過し、ミラーで反
射され、再度ＤＵＴを通過してハーフミラーで透過光と
反射光に２分岐される。一方、ハーフミラーを透過した
光は、可動鏡で反射され、再度ハーフミラーで透過光と
反射光に２分岐される。ミラーおよび可動鏡で反射され
た光はハーフミラーで合波され受光器へ入射する。この
ように、マイケルソン干渉計を用いたため、測定光はＤ
ＵＴを往復するので、知りたいＤＵＴの分散値の２倍の
値が測定される。すなわち、マッハツェンダ干渉計で測
定可能な波長分散値のさらに半値まで測定が可能とな
る。
【００４０】
【発明の効果】請求項１に記載の発明は、波長分散測定
装置において、入力光を２分岐して出力する光分波器
と、前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固定
鏡と、前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同一
方向へ反射する可動鏡と、前記可動鏡で反射された光を
反射する第二の固定鏡と、前記光分波器の他方の出力光
を被測定物を透過して入力し、前記第二の固定鏡で反射
された光と合波する光合波器と、からなるマッハツェン
ダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉計の入力光として
出力波長が既知である光を出力する可変波長光源と、前
記マッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器の
出力光を入力する受光器と、前記受光器の出力を入力す
ることによって、前記可動鏡の位置を予め固定した状態
で、前記可変波長光源の波長を制御して、波長と受光器
出力から波長分散を演算する制御演算処理部と、を備え
た構成とすることによって、被測定物（ＤＵＴ）を配置
したマッハツェンダ干渉計に可変波長光源の出力光を入
射し、干渉曲線を測定することで、各波長におけるＦＳ
Ｒの値から波長分散値が求められるので、ＦＳＲの値程
度の波長分解能で干渉法と同等の波長分散測定精度が得
られる。
装置において、入力光を２分岐して出力する光分波器
と、前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固定
鏡と、前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同一
方向へ反射する可動鏡と、前記可動鏡で反射された光を
反射する第二の固定鏡と、前記光分波器の他方の出力光
を被測定物を透過して入力し、前記第二の固定鏡で反射
された光と合波する光合波器と、からなるマッハツェン
ダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉計の入力光として
出力波長が既知である光を出力する可変波長光源と、前
記マッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器の
出力光を入力する受光器と、前記受光器の出力を入力す
ることによって、前記可動鏡の位置を予め固定した状態
で、前記可変波長光源の波長を制御して、波長と受光器
出力から波長分散を演算する制御演算処理部と、を備え
た構成とすることによって、被測定物（ＤＵＴ）を配置
したマッハツェンダ干渉計に可変波長光源の出力光を入
射し、干渉曲線を測定することで、各波長におけるＦＳ
Ｒの値から波長分散値が求められるので、ＦＳＲの値程
度の波長分解能で干渉法と同等の波長分散測定精度が得
られる。
【００４１】また、請求項２に記載の発明では、入力光
を２分岐して出力する光分波器と、前記光分波器の一方
の出力光を反射する第一の固定鏡と、前記第一の固定鏡
で反射された光を入力し、同一方向へ反射する可動鏡
と、前記可動鏡で反射された光を反射する第二の固定鏡
と、前記光分波器の他方の出力光を被測定物を透過して
入力し、前記第二の固定鏡で反射された光と合波する光
合波器とからなるマッハツェンダ干渉計と、前記マッハ
ツェンダ干渉計の入力光として出力波長が既知である光
を出力する可変波長光源と、前記マッハツェンダ干渉計
の出力光として前記光合波器の出力光を入力し、前記可
変波長光源の出力波長を制御しながら掃引測定する分散
分光方式の光スペクトラムアナライザと、前記光スペク
トラムアナライザの出力を入力することによって、前記
可動鏡の位置を予め固定した状態で、波長分散を演算す
る制御演算処理部と、を備えた構成とすることによっ
て、前記可変光光源と光スペクトラムアナライザ60は同
期掃引されるので、コントローラ20を介さず、高速な干
渉曲線測定が可能となり、コントローラ20は、可動鏡50
を適当な位置に固定後、得られた干渉曲線からＦＳＲや
波長分散を演算するだけでよい。また、光スペクトラム
アナライザ60で干渉曲線を測定することによって、ＤＵ
Ｔ40の波長分散値を導き出すため、ＦＳＲのオーダーの
波長分解能で、干渉法とほぼ同等の波長分散測定精度を
確保できる。
を２分岐して出力する光分波器と、前記光分波器の一方
の出力光を反射する第一の固定鏡と、前記第一の固定鏡
で反射された光を入力し、同一方向へ反射する可動鏡
と、前記可動鏡で反射された光を反射する第二の固定鏡
と、前記光分波器の他方の出力光を被測定物を透過して
入力し、前記第二の固定鏡で反射された光と合波する光
合波器とからなるマッハツェンダ干渉計と、前記マッハ
ツェンダ干渉計の入力光として出力波長が既知である光
を出力する可変波長光源と、前記マッハツェンダ干渉計
の出力光として前記光合波器の出力光を入力し、前記可
変波長光源の出力波長を制御しながら掃引測定する分散
分光方式の光スペクトラムアナライザと、前記光スペク
トラムアナライザの出力を入力することによって、前記
可動鏡の位置を予め固定した状態で、波長分散を演算す
る制御演算処理部と、を備えた構成とすることによっ
て、前記可変光光源と光スペクトラムアナライザ60は同
期掃引されるので、コントローラ20を介さず、高速な干
渉曲線測定が可能となり、コントローラ20は、可動鏡50
を適当な位置に固定後、得られた干渉曲線からＦＳＲや
波長分散を演算するだけでよい。また、光スペクトラム
アナライザ60で干渉曲線を測定することによって、ＤＵ
Ｔ40の波長分散値を導き出すため、ＦＳＲのオーダーの
波長分解能で、干渉法とほぼ同等の波長分散測定精度を
確保できる。
【００４２】また、請求項３に記載の発明では、入力光
を２分岐して出力する光分波器と、前記光分波器の一方
の出力光を反射する第一の固定鏡と、前記第一の固定鏡
で反射された光を入力し、同一方向へ反射する可動鏡
と、前記可動鏡で反射された光を反射する第二の固定鏡
と、前記光分波器の他方の出力光を被測定物を透過して
入力し、前記第二の固定鏡で反射された光と合波する光
合波器とからなるマッハツェンダ干渉計と、前記マッハ
ツェンダ干渉計の入力光として出力波長範囲が既知であ
る光を出力する広波長帯域コヒーレント光源と、前記マ
ッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器の出力
光を入力する分散分光方式の光スペクトラムアナライザ
と、前記光スペクトラムアナライザの出力を入力するこ
とによって、前記可動鏡の位置を予め固定した状態で、
波長分散を演算する制御演算処理部と、を備えた構成と
することによって、光源を制御することなく、高波長分
解能で干渉法とほぼ同等の波長分散測定精度を確保でき
る。
を２分岐して出力する光分波器と、前記光分波器の一方
の出力光を反射する第一の固定鏡と、前記第一の固定鏡
で反射された光を入力し、同一方向へ反射する可動鏡
と、前記可動鏡で反射された光を反射する第二の固定鏡
と、前記光分波器の他方の出力光を被測定物を透過して
入力し、前記第二の固定鏡で反射された光と合波する光
合波器とからなるマッハツェンダ干渉計と、前記マッハ
ツェンダ干渉計の入力光として出力波長範囲が既知であ
る光を出力する広波長帯域コヒーレント光源と、前記マ
ッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器の出力
光を入力する分散分光方式の光スペクトラムアナライザ
と、前記光スペクトラムアナライザの出力を入力するこ
とによって、前記可動鏡の位置を予め固定した状態で、
波長分散を演算する制御演算処理部と、を備えた構成と
することによって、光源を制御することなく、高波長分
解能で干渉法とほぼ同等の波長分散測定精度を確保でき
る。
【００４３】また、請求項４に記載の発明では、入力光
を２分岐して出力する光合分波器と、前記光合分波器の
一方の出力光を、被測定物を透過して入力し、反射する
固定鏡と、前記光合分波器の他方の出力光を反射する可
動鏡とからなり、前記固定鏡から反射され再度、被測定
物を透過した光と、前記可動鏡で反射された光を合波し
た前記光合分波器の出力を干渉計出力とするマイケルソ
ン干渉計を、前記マッハツェンダ干渉計のかわりとする
ことによって、マイケルソン干渉計を用いた場合にも目
的を達成することができる。
を２分岐して出力する光合分波器と、前記光合分波器の
一方の出力光を、被測定物を透過して入力し、反射する
固定鏡と、前記光合分波器の他方の出力光を反射する可
動鏡とからなり、前記固定鏡から反射され再度、被測定
物を透過した光と、前記可動鏡で反射された光を合波し
た前記光合分波器の出力を干渉計出力とするマイケルソ
ン干渉計を、前記マッハツェンダ干渉計のかわりとする
ことによって、マイケルソン干渉計を用いた場合にも目
的を達成することができる。
【００４４】また、請求項５に記載の発明では、前記制
御演算処理部は、干渉曲線の自由スペクトル領域を演算
して波長分散値を求めることによって、干渉法と同じ精
度が得られる。
御演算処理部は、干渉曲線の自由スペクトル領域を演算
して波長分散値を求めることによって、干渉法と同じ精
度が得られる。
【００４５】また、請求項６に記載の発明では、前記光
分波器は、受光器に被測定物を透過して入力する光と、
前記固定鏡で反射されて入力する光の出力が等しくなる
ように分岐量を調整できる構成とすることによって、DU
Tの透過量に応じて光分波器の分岐量を調整することに
よって正確な測定が可能になる。
分波器は、受光器に被測定物を透過して入力する光と、
前記固定鏡で反射されて入力する光の出力が等しくなる
ように分岐量を調整できる構成とすることによって、DU
Tの透過量に応じて光分波器の分岐量を調整することに
よって正確な測定が可能になる。
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態としての波
長分散測定装置の構成を示すブロック図である。
長分散測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明と干渉法の測定方法を、比較説明する図
で、本発明はＦＳＲを、干渉法は干渉ピークの移動鏡位
置を測定する方法であることを示している。
で、本発明はＦＳＲを、干渉法は干渉ピークの移動鏡位
置を測定する方法であることを示している。
【図３】ＤＵＴの波長損失特性が波長分散測定に与える
影響を説明する図で、ＤＵＴに急峻な波長損失特性があ
る場合には、ＦＳＲ測定誤差が生じることを示してい
る。
影響を説明する図で、ＤＵＴに急峻な波長損失特性があ
る場合には、ＦＳＲ測定誤差が生じることを示してい
る。
【図４】本発明を適用した第２の実施の形態としての波
長分散測定装置の構成を示すブロック図である。
長分散測定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明を適用した第３の実施の形態としての波
長分散測定装置の構成を示すブロック図である。
長分散測定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】使用する光源の違いによる干渉曲線の求め方を
説明する図で、広波長帯域コヒーレント光源によりなめ
らかな干渉曲線が得られることを示している。
説明する図で、広波長帯域コヒーレント光源によりなめ
らかな干渉曲線が得られることを示している。
【図７】本発明を適用した第４の実施の形態としての波
長分散測定装置の干渉計構成を示すブロック図である。
長分散測定装置の干渉計構成を示すブロック図である。
【図８】従来技術の干渉法による波長分散測定装置の構
成例を示すブロック図である。
成例を示すブロック図である。
【図９】可干渉性の低い光の位相差零付近の干渉光強度
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】光源のスペクトルの違いを説明する図で、Ｌ
ＥＤの波長帯域が広いことを示している。
ＥＤの波長帯域が広いことを示している。
【図１１】図１０（ａ）の光を使用したときは超分散特
性の波長分解能が悪いことを示す図である。
性の波長分解能が悪いことを示す図である。
１０， 可変波長光源 １０−１， 広波長帯域コヒーレント光源 １０−３， 白色光源 １０−４， 可変光フィルタ ２０， コントローラ ３０， 光パワーメータ ４０， 被測定物（DUT） ５０， 可動鏡 ６０， 光スペクトラムアナライザ
Claims (6)
- 【請求項１】 入力光を２分岐して出力する光分波器
と、 前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固定鏡
と、 前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同一方向へ
反射する可動鏡と、 前記可動鏡で反射された光を反射する第二の固定鏡と、 前記光分波器の他方の出力光を被測定物を透過して入力
し、前記第二の固定鏡で反射された光と合波する光合波
器と、 からなるマッハツェンダ干渉計と、 前記マッハツェンダ干渉計の入力光として出力波長が既
知である光を出力する可変波長光源と、 前記マッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器
の出力光を入力する受光器と、 前記受光器の出力を入力することによって、前記可動鏡
の位置を予め固定した状態で、前記可変波長光源の波長
を制御して、波長と受光器出力から波長分散を演算する
制御演算処理部と、 を備えたことを特徴とする波長分散測定装置。 - 【請求項２】 入力光を２分岐して出力する光分波器
と、 前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固定鏡
と、 前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同一方向へ
反射する可動鏡と、 前記可動鏡で反射された光を反射する第二の固定鏡と、 前記光分波器の他方の出力光を被測定物を透過して入力
し、前記第二の固定鏡で反射された光と合波する光合波
器と、 からなるマッハツェンダ干渉計と、 前記マッハツェンダ干渉計の入力光として出力波長が既
知である光を出力する可変波長光源と、 前記マッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器
の出力光を入力し、前記可変波長光源の出力波長を制御
しながら掃引測定する分散分光方式の光スペクトラムア
ナライザと、 前記光スペクトラムアナライザの出力を入力することに
よって、前記可動鏡の位置を予め固定した状態で、波長
分散を演算する制御演算処理部と、 を備えたことを特徴とする波長分散測定装置。 - 【請求項３】 入力光を２分岐して出力する光分波器
と、 前記光分波器の一方の出力光を反射する第一の固定鏡
と、 前記第一の固定鏡で反射された光を入力し、同一方向へ
反射する可動鏡と、 前記可動鏡で反射された光を反射する第二の固定鏡と、 前記光分波器の他方の出力光を被測定物を透過して入力
し、前記第二の固定鏡で反射された光と合波する光合波
器と、 からなるマッハツェンダ干渉計と、 前記マッハツェンダ干渉計の入力光として出力波長範囲
が既知である光を出力する広波長帯域コヒーレント光源
と、 前記マッハツェンダ干渉計の出力光として前記光合波器
の出力光を入力する分散分光方式の光スペクトラムアナ
ライザと、 前記光スペクトラムアナライザの出力を入力することに
よって、前記可動鏡の位置を予め固定した状態で、波長
分散を演算する制御演算処理部と、 を備えたことを特徴とする波長分散測定装置。 - 【請求項４】 入力光を２分岐して出力する光合分波器
と、 前記光合分波器の一方の出力光を、被測定物を透過して
入力し、反射する固定鏡と、 前記光合分波器の他方の出力光を反射する可動鏡と、か
らなり、前記固定鏡から反射され再度、被測定物を透過
した光と、前記可動鏡で反射された光を合波した前記光
合分波器の出力を干渉計出力とするマイケルソン干渉計
を、前記マッハツェンダ干渉計のかわりとすることを特
徴とする請求項１〜３の何れかに記載の波長分散測定装
置。 - 【請求項５】 前記制御演算処理部は、干渉曲線の自由
スペクトル領域を演算して波長分散値を求めることを特
徴とする請求項１〜４の何れかに記載の波長分散測定装
置。 - 【請求項６】 前記光分波器は、受光器に被測定物を透
過して入力する光と、前記固定鏡で反射されて入力する
光の出力が等しくなるように分岐量を調整できる構成で
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記
載の波長分散測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000256949A JP2002071518A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 波長分散測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000256949A JP2002071518A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 波長分散測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002071518A true JP2002071518A (ja) | 2002-03-08 |
Family
ID=18745483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000256949A Withdrawn JP2002071518A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 波長分散測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002071518A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300664A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Kobe Steel Ltd | フーリエ分光装置，測定タイミング検出方法 |
| JP2007040977A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-02-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ２光束干渉計の偏波依存性測定方法および装置 |
| JP2008020340A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Yokogawa Electric Corp | 干渉光測定装置 |
| JP5760115B1 (ja) * | 2014-04-07 | 2015-08-05 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 波長分散測定方法及びその装置 |
| WO2016208013A1 (ja) * | 2015-06-24 | 2016-12-29 | 国立研究開発法人国立環境研究所 | ライダーシステム及び計測方法 |
| JP2017110933A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 干渉観察装置および干渉観察方法 |
-
2000
- 2000-08-28 JP JP2000256949A patent/JP2002071518A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2016208013A1 (ja) * | 2015-06-24 | 2016-12-29 | 国立研究開発法人国立環境研究所 | ライダーシステム及び計測方法 |
| JPWO2016208013A1 (ja) * | 2015-06-24 | 2017-07-13 | 国立研究開発法人国立環境研究所 | ライダーシステム及び計測方法 |
| JP2017110933A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 干渉観察装置および干渉観察方法 |
| WO2017104507A1 (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 干渉観察装置および干渉観察方法 |
| US11156448B2 (en) | 2015-12-14 | 2021-10-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Interference observation device and interference observation method |
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