JP2004251705A - 光スペクトラムアナライザ - Google Patents

Abstract

【課題】高速かつ高精度で波長スペクトラム分析を実施する。
【解決手段】測定すべき光信号ａを、サーキュレータ９、ファイバグレーティング（ＦＢＧ）１０及び温度調整器１１が組込まれたｎ個の可変波長帯域光フィルタ８にそれぞれ入力し、このｎ個の可変波長帯域光フィルタからそれぞれ出力される通過波長制限されたｎ個の光信号を測定し、合成して測定すべき光信号の波長スペクトラム（ｋ）を得る光スペクトラムアナライザである。そして、測定すべき光信号ａの測定波長幅の１／ｎの波長幅Ｗだけ各可変波長帯域光フィルタから出力される光信号ｄの波長λが、測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲Ｒ内で掃引されるように、温度調節器を介して各可変波長帯域光フィルタのＦＢＧの温度を掃引する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーキュレータ、ファイバグレーティング（ＦＢＧ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ 以下ＦＢＧと略記する）及び温度調整器が組込まれた複数の可変波長帯域光フィルタを用いて光信号の波長分析を行う光スペクトラムアナライザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムで用いられる光信号にどのような波長成分が含まれるかを調べる波長分析を行う光スペクトラムアナライザとして、従来、図１３に示す機械的駆動方式の光スペクトラムアナライザが用いられていた。
【０００３】
図１３において、入射ファイバからの入射光は第１の放物面鏡で平行光となり、回折格子に照射される。回折格子では波長により反射方向の差を生じるため、波長選択された光が第２の放物面鏡に入射する。ここで、回折格子の角度を機械的に駆動して変えることにより波長掃引ができる。なお、この基本的な構成を元にして、光を回折格子に複数回入射させるようにして波長分解能を高めることも行われている。第２の放物面鏡でこの分光された光をスリット上に集光させ、スリットで必要な帯域だけ切り出し、出射光を得る。
【０００４】
この機械的駆動方式では、回折格子またはそれ以外の光学系を機械的に駆動することにより波長掃引を行う。そのため、掃引速度は駆動系の性能により決まり、分解能は回折格子とスリットの性能により決まる。
【０００５】
例えばこの回折格子の溝数は１０００本／ｍｍ程度である。高い分解能にするためには光路長を大きく取ればよいが装置が大型になり、高速掃引を行うことが難しくなる。また、スリット幅はビーム径により数μｍ程度の限界があり、ここでも制限を受ける。現状の性能としては、光通信システムで用いられる光信号の通常の波長範囲１５４０〜１５６０ｎｍの波長幅２０ｎｍを掃引する際に、分解能５０ｐｍで、掃引時間５００ｍｓ程度を要する。また、掃引波長幅が２０ｎｍより狭くなると精密な機構制御が必要になるため掃引時間が１０００ｍｓと長くなってしまう技術上の問題があった。
【０００６】
これとは別に、アレイ導波路回折格子（Ａｒｒａｙ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ ＡＷＧ）を採用した光スペクトラムアナライザが特許文献１に提唱されている。
【０００７】
アレイ導波路回折格子は、周知のように、入力ポートから入力された光信号を、複数の出力ポートから、出力ポート毎に割付けられた波長範囲内の波長を有する複数の光信号に分割して出力する機能を有する。
【０００８】
この光スペクトラムアナライザにおいていは、図１４に示すように、ペルチェ素子上にアレイ導波路回折格子を取付けて構成された一種の可変波長フィルタを用いる。アレイ導波路回折格子のアレイ導波路はポリマ導波路で形成されている。ペルチェ素子で温度制御することにより可変波長フィルタの中心波長を変化させ、分光する波長を掃引する。また、波長分光出力を光検出器で受けて処理することにより波長スペクトラムを得る。
【０００９】
しかしながら、この特許文献１に記載された光スペクトラムアナライザにおいては、アレイ導波路回折格子が有する複数の出力ポートのうち、単一の出力ポートで光スペクトラムを観測する。単一の出力ポートによる分光では例えば波長幅２０ｎｍを温度掃引する時に要する時間は１２０ｍｓであり、高速分光は期待できない。
【００１０】
この光スペクトラムアナライザでは、光検出器から後の処理は示されておらず、温度が安定してから光検出器の出力を取出すことになり、高速な処理は期待できない。
【００１１】
また、波長分解能はアレイ導波路回折格子のフィルタ特性により決まる。一般に、アレイ導波路回折格子においては、半値幅を数十ｐｍまで実現できるが、波長幅を広く取り、かつ高分解能にすると、処理速度がさらに遅くなるために高速、高分解能の分光を実現することは難しい。
【００１２】
【特許文献】
特開２００２―２１４４５９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように機械的駆動方式による波長掃引では回折格子を機械的に駆動するために、光信号の解析に必要な波長範囲１５４０〜１５６０ｎｍの波長幅２０ｎｍを掃引するための必要な掃引時間は０．５ｓ程度が下限であった。また、アレイ導波路回折格子を波長可変フィルタとして用いた方式では単一の出力ポートの出力による波長掃引であるため、掃引時間は１２０ｍｓが下限であった。波長分解能を高くするとさらに必要な掃引時間が長くなる課題があった。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、サーキュレータ、ＦＢＧ及び温度調整器が組込まれた複数の可変波長帯域光フィルタから出力されるそれぞれ波長範囲の異なる光信号を測定し、合成することによって、入力された光信号に対して、高速でかつ高精度で波長分析を実施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する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、本発明の光スペクトラムアナライザにおいては、測定すべき光信号を、サーキュレータ、ＦＢＧ及び温度調整器が組込まれたｎ個（ｎ；２以上の整数）の可変波長帯域光フィルタにそれぞれ入力し、このｎ個の可変波長帯域光フィルタからそれぞれ出力される通過波長制限されたｎ個の光信号を測定し、合成して測定すべき光信号の波長スペクトラムを得る。
【００１６】
この場合、測定すべき光信号の測定波長幅の１／ｎの波長幅だけ各可変波長帯域光フィルタから出力される光信号の波長が、測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲内で掃引されるように、温度調節器を介して各可変波長帯域光フィルタのＦＧＢの温度を掃引する。
【００１７】
このように構成された光スペクトラムアナライザにおいては、サーキュレータ、ＦＢＧ及び温度調整器が組込まれたｎ個の可変波長帯域光フィルタが組込まれている。周知のようにＦＢＧの温度を変化すると、この可変波長帯域光フィルタの通過波長が変化する。
【００１８】
そして、測定すべき光信号をｎ個の可変波長帯域光フィルタに入力すると、ｎ個の可変波長帯域光フィルタから、ｎ個の互いに異なる波長範囲Ｒ内の波長λを有するｎ個の光信号が出力される。そして、ｎ個の可変波長帯域光フィルタから出力されるｎ個の光信号の各波長λを、各可変波長帯域光フィルタのＦＢＧの温度制御によって掃引して、ｎ個の光信号を測定し、合成することによって、測定すべき光信号の波長スペクトラムを得ることができる。
【００１９】
この場合、実際の必要な波長掃引幅は、測定すべき光信号の測定波長幅Ｂでなくて、測定波長幅の１／ｎのみでよい。例えば、光信号の広範囲の解析に必要な波長範囲１２７０〜１６００ｎｍの波長幅（測定波長幅）Ｂ＝３３０ｎｍを掃引するために実際に必要な波長掃引幅Ｗは、可変波長帯域光フィルタの設置数を１００（ｎ＝１００）とすれば、Ｗ＝３３０ｎｍ／１００＝３．３ｎｍとなり、必要な波長掃引時間も大幅に短縮できる。
【００２０】
また別の発明の光スペクトラムアナライザにおいては、入力した測定すべき光信号をｎ（ｎ；２以上の整数）個の光信号に分岐してそれぞれ出力ポートから出力する光分岐器と、サーキュレータ、ＦＢＢ及び温度調整器が組込まれ、ＦＢＧの温度を変化させることにより、各出力ポートから出力された光信号の通過波長を、測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲内で変化させる複数の可変波長帯域光フィルタと、この複数の可変波長帯域光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する複数の光検出器と、この複数の光検出器から出力された各電気信号をデジタルの光検出信号データに変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、測定すべき光信号の測定波長幅の１／ｎの波長幅だけ各可変波長帯域光フィルタから出力される光信号の波長が波長範囲内で掃引されるように、温度調節器を介して前記各可変波長帯域光フィルタのＦＢＧの温度を掃引する波長掃引制御部と、各光検出信号データを一時記憶するためのデータメモリと、波長掃引制御部からの掃引情報及び各Ａ／Ｄ変換器から出力された各光検出信号データが入力され、各光検出信号データを出力された可変波長帯域光フィルタの波長範囲の各波長に対応させて前記データメモリに書込む複数の第１のデータ処理部と、データメモリに記憶された各波長の光検出信号データを読出して、測定すべき光信号の波長スペクトラムとして出力する第２のデータ処理部とを備えている。
【００２１】
このように構成された光スペクトラムアナライザにおいては、測定すべき光信号は光分岐器で分岐されたのち各可変波長帯域光フィルタに入力される。各可変波長帯域光フィルタは、波長掃引制御部の温度掃引制御に基づいて、入力された光信号の波長λを、測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる自己に割付られた波長範囲Ｒ内で変化させる。
【００２２】
第１のデータ処理部にて、各可変波長帯域光フィルタの出力端に設置した光検出器により検出したアナログ値をＡ／Ｄ変換した光検出信号データと波長掃引制御部からの掃引情報を元に算出した波長を対応させた光検出信号データをデータメモリに書込む。また、第２のデータ処理部にて、データメモリから光検出信号データを読出して、波長スペクトラムとして出力する。
したがって、先の発明とほぼ同じ作用効果を奏することができる。
【００２３】
さらに、別の発明は、入力した測定すべき光信号をｎ（ｎ；２以上の整数）個の光信号に分岐してそれぞれ出力ポートから出力する光分岐器と、通過波長範囲がそれぞれ測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲に設定され、光分岐器の各出力ポートから出力された光信号の波長を制限する複数の帯域通過光フィルタと、サーキュレータ、ＦＢＧ及び温度調整器が組込まれ、ＦＢＧの温度を変化させることにより、各帯域通過光フィルタから出力された光信号の通過波長を、各帯域通過光フィルタで制限された波長範囲内で変化させる複数の可変波長帯域光フィルタと、この複数の可変波長帯域光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する複数の光検出器と、この複数の光検出器から出力された各電気信号をデジタルの光検出信号データに変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、測定すべき光信号の測定波長幅の１／ｎの波長幅だけ各可変波長帯域光フィルタから出力される光信号の波長が波長範囲内で掃引されるように、温度調節器を介して各可変波長帯域光フィルタのＦＢＧの温度を掃引する波長掃引制御部と、各光検出信号データを一時記憶するためのデータメモリと、波長掃引制御部からの掃引情報及び前記各Ａ／Ｄ変換器から出力された各光検出信号データが入力され、各光検出信号データを出力された可変波長帯域光フィルタの波長範囲の各波長に対応させてデータメモリに書込む複数の第１のデータ処理部と、データメモリに記憶された各波長の光検出信号データを読出して、測定すべき光信号の波長スペクトラムとして出力する第２のデータ処理部とを備えている。
【００２４】
このように構成された光スペクトラムアナライザにおいては、上述した発明の光スペクトラムアナライザにおける光分岐器からそれぞれ光信号が入力されるｎ個の可変波長帯域光フィルタの前段に、それぞれ帯域通過光フィルタを設けている。各帯域通過光フィルタの通過波長範囲は、それぞれ測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲Ｒに設定されている。
【００２５】
このように、入力された光信号の波長λを割付られた波長範囲Ｒ内で変化させる可変波長帯域光フィルタの前段に、入力された光信号の通過波長範囲を波長範囲Ｒに制限する帯域通過光フィルタを設けることによって、可変波長帯域光フィルタから出力される波長λの光信号のＳ／Ｎ比を向上でき、最終的に得られる波長スペクトラムの精度を向上できる。
【００２６】
さらに、別の発明においては、上述した発明の光スペクトラムアナライザにおける第１のデータ処理部は、入力された掃引情報が示す掃引開始時刻からの経過時間から波長範囲の波長に対応するアドレスを生成し、各光検出信号データを、データメモリ内の生成されたアドレスに書込む。また、第２のデータ処理部は、データメモリにおける各波長に対応するアドレスに記憶された光検出信号データを読出す。
【００２７】
このように、波長掃引制御部からの掃引情報を波長に対応するアドレスに変換することにより、データメモリの各アドレスには波長に対応した各光検出信号データが記憶されていることになり、第２のデータ処理部の処理負担を軽減できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図である。
【００２９】
測定すべき光信号ａは光分岐器１の入力ポート２に入力される。この光分岐器１は例えば１００個（ｎ＝１００）の出力ポート３を有しており、入力された光信号ａを１００個の光信号ａに分岐して、各出力ポート３から出力する。
【００３０】
図２（ａ）、（ｂ）はこの光分岐器１の概略構成図である。図２（ａ）は、１本の光路１ｃに複数の光カプラ１ａを取付け、光路１ｃの他端に終端器１ｂを取付けた光分岐器１を示す。図２（ａ）は、光路１ｃに複数の光カプラ１ａをツリー状に取付けた光分岐器１を示す。
【００３１】
ｎ個（ｎ＝１００）の出力ポート３から出力された各光信号ａは、それぞれ帯域通過光フィルタ４に入力される。各帯域通過光フィルタ４は、サーキュレータ５とこのサーキュレータ５に一端が接続されたＦＢＧ６とで構成されている。ＦＢＧ６は、サーキュレータ５を介して入力された光信号ａのうちこのＦＢＧ６に設定された波長範囲Ｒの光成分をサーキュレータ５側へ反射する。サーキュレータ５は、ＦＢＧ６から反射され波長範囲Ｒの光成分を出力する。したがって、各帯域通過光フィルタ４は、入力された光信号ａの波長をＦＢＧ６にて設定された波長範囲Ｒに制限する。
【００３２】
ｎ個の各帯域通過光フィルタ４の通過波長範囲は、それぞれ測定すべき光信号ａの測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲Ｒに設定されている。この実施形態においては、測定すべき光信号ａの測定波長範囲は図３に示すように１２７０〜１６００ｎｍであり、測定波長幅Ｂは３３０ｎｍとなり、ｎ＝１００とすると、ｎ分割した各波長範囲Ｒの波長幅Ｗ＝３．３ｎｍとなる。したがって、先頭の帯域通過光フィルタ４の波長範囲Ｒは１２７０〜１２７３．３ｎｍとなり、２番目の帯域通過光フィルタ４の波長範囲Ｒは１２７３．４〜１２７６．７ｎｍとなる。
【００３３】
各帯域通過光フィルタ４から出力された光信号ｂは、光増幅器７で増幅されて新たな光信号ｃとして、次の可変波長帯域光フィルタ８へ入力される。
【００３４】
各帯域通過光フィルタ４に入力される光信号ａは光分岐器１でｎ（＝１００）分割されているので、各帯域通過光フィルタ４から出力さる各光信号ｂの信号レベルは減衰する。これを補う目的で光増幅器７を用いる。光増幅器７には半導体光増幅器やファイバアンプなど通過帯域で利得を持つ光増幅器が利用できる。半導体光増幅器の場合、利得は十数ｄＢであり、１／ｎ（ｎ＝１００の場合 ―２０ｄＢ）になったパワーを補償するには適当な利得である。
【００３５】
各可変波長帯域光フィルタ８は、サーキュレータ９と、このサーキュレータ９に一端が接続されたＦＢＧ１０と、このＦＢＧ１０の温度を調整する例えばペルチェ素子からなる温度調節器１１とで構成されている。そして、波長掃引制御部１２から印加された温度制御信号ｅにて温度調節器１１がＦＢＧ１０の温度を変化させると、ＦＢＧ１０で反射されてサーキュレータ９から出力される光信号ｄの波長λが変化する。
【００３６】
なお、各可変波長帯域光フィルタ８から出力される波長λの光信号ｄの帯域幅は、最終的に得られ光スペクトラムの分解能２５ｐｍ以下で切出すために狭帯域に設定されている。さらに、前段の帯域通過フィルタ４との組合せでもって、通過帯域以外の減衰量を大きくして、出力される波長λの光信号ｄのＳ／Ｎ比を向上させている。
【００３７】
各可変波長帯域光フィルタ８における光信号ｄの波長λの変化範囲は、図３に示すように、各可変波長帯域光フィルタ８の前段に位置する帯域通過フィルタ４の波長幅Ｗ（＝３．３ｎｍ）を有した各波長範囲Ｒである。逆に、各可変波長帯域光フィルタ８から出力される光信号ｄの波長λが、各波長範囲Ｒ内で、波長幅Ｗ（＝３．３ｎｍ）だけ掃引するように、波長掃引制御部１２から温度制御信号ｅで温度調節器１１を制御する。
【００３８】
図４は温度制御が行われていない初期状態を示し、図５は温度制御を加えて波長λが変化した状態を示す。具体的には、図５の状態は図４の初期状態に比較して加熱した状態である。このようにＦＢＧ１０の温度を上昇させると各可変波長帯域光フィルタ８から出力される光信号ｄの波長λを上昇できる。
【００３９】
図６に各可変波長帯域光フィルタ８のＦＢＧ１０に対する温度制御の詳細を示す。
波長掃引制御部１２は、図６（ａ）に示すように、温度制御開始から３．５ｍｓだけ温度上昇制御（信号オン）し、続いて３．５ｍｓだけ温度下降制御（信号オフ）する温度制御信号ｅを、各可変波長帯域光フィルタ８の温度調整器１１へ印加する。すると、各可変波長帯域光フィルタ８のＦＢＧ１０の温度は、図６（ｂ）に示すように変化する。それにより、可変波長帯域光フィルタ８から出力される各光信号ｄの波長λは、それぞれ自己の波長範囲Ｒ内で図６（ｃ）に示すように変化する。
【００４０】
温度変化によるＦＢＧ１０の波長変化はガラスで０．００９２ｎｍ／℃であり、ポリマーではガラスに比べて１桁大きい波長変化が見込まれている。よってＦＢＧ１０にポリマーを使用すれば０．１ｎｍ／℃の波長変化が見込め、波長幅Ｗ＝３．３ｎｍ変化では３３℃の温度掃引制御をすればよい。ポリマーを用いたＦＢＧ１０の熱容量から類推して３．３ｎｍを波長掃引するに必要な掃引時間は図６（ａ）で示したように３．５ｍｓ程度となる。
【００４１】
波長掃引制御部１２は、タイマ１３の時間を用いて、各可変波長帯域光フィルタ８の温度調整器１１に図６（ａ）で示した温度制御信号ｅを送出する。
ｎ個の各可変波長帯域光フィルタ８から出力される各光信号ｄは、それぞれ光検出器１４で電気信号ｆに変換された後、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタルの光検出信号データｇへ変換されて、それぞれ第１のデータ処理部１６へ入力される。この各第１のデータ処理部１６には、波長掃引制御部７から各種の指示ｊが入力されている。
【００４２】
各第１のデータ処理部１６は、波長掃引制御部１２からの指示ｊに含まれる掃引情報に基づいて、自己に入力される光検出信号データｇに割付られた３．３ｎｍの波長幅Ｗを有す波長範囲Ｒ内の波長λに対応するアドレスを生成する。具体的には、指示ｊに含まれる掃引情報が示す掃引開始時刻からの経過時間と温度から換算された各波長λに対応する各アドレスとの関係を示すテーブルが設けられている。
【００４３】
そして、自己に入力された各光検出信号データｇを、各波長の光検出信号データｈとして、データメモリ１７内の掃引開始時刻からの経過時間にて生成されたアドレスに書込む。
【００４４】
したがって、データメモリ１７内の各アドレスは、図７に示すように、測定すべき光信号ａの３３０ｎｍの波長幅Ｂを有する１２７０ｎｍ〜１６００ｎｍの測定波長範囲内の各波長λに対応する。そして、各波長λに対応する各アドレスには、該当波長λの光検出信号データｈが記憶される。
【００４５】
第２のデータ処理部１８は、波長掃引制御部７からの指示ｊに基づいて、データメモリ１７における各波長λに対応するアドレスに記憶された光検出信号データｉを読出して、測定すべき光信号ａの波長スペクトラムｋとして、表示器１９に表示出力する。この場合、指定された測定分解能に応じて、データメモリ１７から読出した光検出信号データｉに対して統計処理を実施して、波長スペクトラムｋを算出して、表示器１９に表示出力することも可能である。
【００４６】
なお、書込と読出しとを同時に実施可能とするために、データメモリ１７は２ポートメモリで構成されている。又は、書込と読出しの競合回避処理機能を持たせた他の構成としてもよい。
【００４７】
図８に、測定すべき光信号ａが有する波長特性と、データメモリ１７上のデータ（光検出信号データｉ）と、表示器１９に表示された波長スペクトラムｋとの対比を示す。
【００４８】
そして、波長掃引制御部１２は、図９に示す流れ図に従って各部に対する制御を実施する。
まず、タイマ１３に対して掃引時間（３．３ｎｍ掃引するのに必要な時間３．５ｍｓ）を設定して、タイマ１３を起動する（Ｓ１）。各第１のデータ処理部１６と第２のデータ処理部１８に対して温度制御掃引（波長掃引）の開始を指示ｊする（Ｓ２）。そして、各可変波長帯域光フィルタ８の温度調整器１１に温度上昇の温度制御信号ｅを送出する（Ｓ３）。タイマ１３がタイムアップしたか判定する（Ｓ４）。タイムアップしていなければＦＢＧ１０に対する温度上昇の温度制御信号ｅの送出に戻る（Ｓ３）。
【００４９】
タイマ１３がタイムアップしたならば（Ｓ４）、タイマ１３に対して掃引を元に戻すのに必要な時間（３．３ｎｍ掃引した場合、３．５ｍｓ）を設定して、タイマ１３を起動する（Ｓ５）。そして、各可変波長帯域光フィルタ８の温度調整器１１に温度下降の温度制御信号ｅを送出する（Ｓ６）。タイマ１３がタイムアップしたか判定する（Ｓ７）。タイムアップしていなければＦＢＧ１０に対する温度下降の温度制御信号ｅの送出に戻る（Ｓ６）。
【００５０】
タイマ１３がタイムアップしたならば（Ｓ７）、測定すべき光信号ａに対する測定終了かどうか判断し（Ｓ８）、終了でなければ、Ｓ１へ戻り、タイマ１３に対して掃引時間（３．３ｎｍ掃引するのに必要な時間３．５ｍｓ）を設定して、タイマ１３を起動する。そして、これ以降の処理を繰り返す。終了の場合は（Ｓ８）、今回の処理を終了する。
【００５１】
また、各第１のデータ処理部１７は、図１０に示す流れ図に従って、入力された各光検出信号データｇに対する処理を実施する。
【００５２】
まず、波長掃引制御部１２から指示ｊを受ける（Ｐ１）。指示ｊが温度制御掃引（波長掃引）の開始であるかを判定し（Ｐ２）、開始指示でなかった場合は、波長掃引制御部１３から指示ｊを受ける状態に戻る（Ｐ１）。開始指示があった場合には（Ｐ２）、内部タイマに対して掃引時間（３．３ｎｍ掃引するのに必要な時間３．５ｍｓ）を設定して、この内部タイマを起動する（Ｐ３）。
【００５３】
内部タイマがタイムアップしたかを判定する（Ｐ４）。タイムアップしていなければ、掃引開始時刻からの経過時間を内部タイマから読取って、この時点で入力されている光検出信号データｇに対応させて記憶する（Ｐ５）。そして、内部タイマがタイムアップしたかを判定する（Ｐ４）。
【００５４】
内部タイマがタイムアップすると（Ｐ４）、自己内部に記憶した各掃引開始時刻からの経過時間から温度に対応する波長λを求め、さらに自己内部に記憶した各光検出信号データｇをデータメモリ１７に書込む際のアドレスに変換する。そして、データメモリ１７内のこのアドレスに自己内部に記憶した光検出信号データｇ（ｈ）を書込む（Ｐ６）。
【００５５】
この場合、図７を用いて説明したように、光検出信号データｇ（ｈ）を書込むアドレスは複数ある第１のデータ処理部１６毎に異なるアドレス範囲が割当てられており、第２のデータ処理部１８で、光検出信号データｇ（ｈ）を読出す際には全ての第１のデータ処理部１６からの波長λが連続して読出せる配列とする。
【００５６】
さらに、第２のデータ処理部１８は、図１１に示す流れ図に従って、データメモリ１７から各光検出信号データｉを読取って波長スペクトラムｋとして表示器１９に表示出力する処理を実施する。
【００５７】
はじめに、操作者の指示に基づいて測定分解能の設定を行う（Ｑ１）。波長掃引制御部１２から指示ｊを受ける（Ｑ２）。指示ｊが温度制御掃引（波長掃引）の開始であるかを判定し（Ｑ３）、開始指示でなかった場合は、波長掃引制御部７から指示ｊを受ける状態に戻る（Ｑ２）。
【００５８】
開始指示があった場合には（Ｑ３）、データメモリ１７から各光検出信号データｉを読出す（Ｑ４）。そして先に設定した測定分解能で各光検出信号データｉを波長スペクトラムｋとして表示器１９に出力する（Ｑ５）。
【００５９】
また、第２のデータ処理部１８は、必要に応じて、表示器１９に数値表示を行う。
【００６０】
このように構成された光スペクトラムアナライザにおいては、測定すべき光信号ａを光分岐器１の入力ポート２に入力すると、ｎ＝１００個の可変波長帯域光フィルタ８から、１００個の互いに異なる波長範囲Ｒに分割された１００個の光信号ｄが出力される。各可変波長帯域光フィルタ８のＦＢＧ１０を一つの波長掃引制御部１２で共通に温度掃引（波長掃引）して１００個の可変波長帯域光フィルタ８から出力された１００個の光信号ｄの各波長λを掃引して、第１、第２のデータ処理部１６、１８で信号処理（データ処理）することにより表示器１９に波長スペクトラムｋが表示される。
【００６１】
この場合、実際の必要な波長掃引幅Ｗは、測定すべき光信号ａの測定波長幅Ｂでなくて、測定波長幅の１／１００のみでよい。具体的には、測定すべき光信号ａの測定波長範囲１２７０〜１６００ｎｍの波長幅Ｂ＝３３０ｎｍの１／１００（ｎ＝１００）の波長幅Ｗ＝３．３ｎｍ分だけ各可変波長帯域光フィルタ８から出力される光信号ｄの波長λが、各可変波長帯域光フィルタ８に割当られた波長幅Ｗ＝３．３ｎｍの波長範囲Ｒ内で掃引されるように、各ＦＢＧ１０の温度を掃引するのみでよい。
【００６２】
前述したように、波長幅Ｗ＝３．３ｎｍの所要波長掃引時間は３．５ｍｓとなり、掃引を元に戻す時間も３．５ｍｓとなる。結果的に、測定すべき光信号ａの測定波長範囲１２７０ｎｍ〜１６００ｎｍを１回掃引するのに要する掃引所要時間は１０ｍｓ以下となり、高速掃引が可能である。また、３．３ｎｍを１０Ｍｓａｍｐｌｅｓ／ｓでＡ／Ｄ変換処理を行なえば、３．３ｎｍ／（３．５ｍｓ×１０Ｍｓａｍｐｌｅｓ／ｓ）＝０．１８ｐｍの波長分解能で処理可能なため、各可変波長帯域光フィルタ８の帯域幅による、例えば２５ｐｍの高精度の波長分解能で分光可能である。
【００６３】
このように機械的駆動部を用いた従来の波長掃引方法（測定波長範囲１５４０ｎｍ〜１５６０ｎｍにて掃引所要時間５００ｍｓ、分解能５０ｐｍ）よりも高速で高分解能な光スペクトラム分光を実現する。
【００６４】
（第２実施形態）
図１２は本発明の第２実施形態に係る光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図である。図１に示す第１実施形態の光スペクトラムアナライザと同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。
【００６５】
この第２実施形態の光スペクトラムアナライザにおいては、測定すべき光信号ａは、光分岐器１でｎ＝１００個の光信号ａに分岐されて、各出力ポート３から出力される。光分岐器１の各出力ポート３から出力された各光信号ａは、それぞれ直接各可変波長帯域光フィルタ８に入力される。各可変波長帯域光フィルタ８は、入力された測定波長範囲１２７０ｎｍ〜１６００ｎｍを有する光信号ａの通過波長λを、自己に割付けられた波長幅Ｗ＝３．３ｎｍの波長範囲Ｒ内で変化させる。
したがって、図１に示す第１実施形態の光スペクトラムアナライザとほぼ同じ作用効果を奏することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光スペクトラムアナライザにおいては、測定すべき光信号の測定波長幅の１／ｎの波長幅だけ各可変波長帯域光フィルタから出力される光信号の波長が、各可変波長帯域光フィルタに割当られた長範囲内で掃引されるように、可変波長帯域光フィルタのＦＢＧの温度を掃引している。したがって、入力された光信号に対して、高速でかつ高精度で波長分析を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図２】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた光分岐器の概略構成を示す模式図
【図３】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた各帯域通過フィルタと各可変波長帯域フィルタの各フィルタ特性を示す図
【図４】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた各可変波長帯域フィルタから出力される各光信号の波長分布を示す図
【図５】同じく各可変波長帯域フィルタから出力される各光信号の波長分布を示す図
【図６】各可変波長帯域フィルタのＦＢＧに加える温度の変化と各可変波長帯域フィルタから出力される各光信号の波長の変化との関係を示す図
【図７】各可変波長帯域フィルタから出力される各光信号の波長と、データメモリ内のアドレスとの関係を示す図
【図８】測定すべき光信号とデータメモリ上のデータと波長スペクトラムとの関係を示す図
【図９】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた波長掃引制御部の動作を示す流れ図
【図１０】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた第１のデータ処理部の動作を示す流れ図
【図１１】同実施形態の光スペクトラムアナライザに組込まれた第２のデータ処理部の動作を示す流れ図
【図１２】本発明の第２実施形態に係わる光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図１３】機械的駆動方式を採用した従来の光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【図１４】ＡＷＧを採用した従来の光スペクトラムアナライザの概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
１…光分岐器、２…入力ポート、３…出力ポート、４…帯域通過光フィルタ、５，９…サーキュレータ、６，１０…ファイバグレーティング（ＦＢＧ）、７…光増幅器、８…可変波長帯域光フィルタ、１１…温度調整器、１２…波長掃引制御部、１３…タイマ、１４…光検出器、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６…第１のデータ処理部、１７…データメモリ、１８…第２のデータ処理部、１９…表示器

Claims (4)

1. 測定すべき光信号（ａ）を、サーキュレータ（９）、ファイバグレーティング（１０）及び温度調整器（１１）が組込まれたｎ個（ｎ；２以上の整数）の可変波長帯域光フィルタ（８）にそれぞれ入力し、このｎ個の可変波長帯域光フィルタからそれぞれ出力される通過波長制限されたｎ個の光信号を測定し合成して前記測定すべき光信号の波長スペクトラム（ｋ）を得る光スペクトラムアナライザであって、
   前記測定すべき光信号（ａ）の測定波長幅の１／ｎの波長幅（Ｗ）だけ前記各可変波長帯域光フィルタから出力される光信号（ｄ）の波長（λ）が、前記測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲（Ｒ）内で掃引されるように、前記温度調節器を介して前記各可変波長帯域光フィルタのファイバグレーティングの温度を掃引することを特徴とする光スペクトラムアナライザ。
2. 入力した測定すべき光信号（ａ）をｎ（ｎ；２以上の整数）個の光信号に分岐してそれぞれ出力ポートから出力する光分岐器（１）と、
   サーキュレータ（９）、ファイバグレーティング（１０）及び温度調整器（１１）が組込まれ、前記ファイバグレーティングの温度を変化させることにより、前記各出力ポートから出力された光信号の通過波長を、前記測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲（Ｒ）内で変化させる複数の可変波長帯域光フィルタ（８）と、
   この複数の可変波長帯域光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する複数の光検出器（１４）と、
   この複数の光検出器から出力された各電気信号をデジタルの光検出信号データに変換する複数のＡ／Ｄ変換器（１５）と、
   前記測定すべき光信号の測定波長幅の１／ｎの波長幅だけ前記各可変波長帯域光フィルタから出力される光信号の波長が前記波長範囲内で掃引されるように、前記温度調節器を介して前記各可変波長帯域光フィルタのファイバグレーティングの温度を掃引する波長掃引制御部（１２）と、
   前記各光検出信号データを一時記憶するためのデータメモリ（１７）と、
   前記波長掃引制御部からの掃引情報及び前記各Ａ／Ｄ変換器から出力された各光検出信号データが入力され、各光検出信号データを出力された可変波長帯域光フィルタの波長範囲の各波長に対応させて前記データメモリに書込む複数の第１のデータ処理部（１６）と、
   前記データメモリに記憶された各波長の光検出信号データを読出して、前記測定すべき光信号の波長スペクトラムとして出力する第２のデータ処理部（１８）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。
3. 入力した測定すべき光信号（ａ）をｎ（ｎ；２以上の整数）個の光信号に分岐してそれぞれ出力ポートから出力する光分岐器（１）と、
   通過波長範囲がそれぞれ前記測定すべき光信号の測定波長範囲内のｎ分割された互いに異なる波長範囲（Ｒ）に設定され、前記光分岐器の各出力ポートから出力された光信号の波長を制限する複数の帯域通過光フィルタ（４）と、
   サーキュレータ、ファイバグレーティング及び温度調整器が組込まれ、前記ファイバグレーティングの温度を変化させることにより、前記各帯域通過光フィルタから出力された光信号の通過波長を、前記各帯域通過光フィルタで制限された波長範囲内で変化させる複数の可変波長帯域光フィルタ（８）と、
   この複数の可変波長帯域光フィルタから出力される光信号を電気信号に変換する複数の光検出器（１４）と、
   この複数の光検出器から出力された各電気信号をデジタルの光検出信号データに変換する複数のＡ／Ｄ変換器（１５）と、
   前記測定すべき光信号の測定波長幅の１／ｎの波長幅だけ前記各可変波長帯域光フィルタから出力される光信号の波長が前記波長範囲内で掃引されるように、前記温度調節器を介して前記各可変波長帯域光フィルタのファイバグレーティングの温度を掃引する波長掃引制御部（１２）と、
   前記各光検出信号データを一時記憶するためのデータメモリ（１７）と、
   前記波長掃引制御部からの掃引情報及び前記各Ａ／Ｄ変換器から出力された各光検出信号データが入力され、各光検出信号データを出力された可変波長帯域光フィルタの波長範囲の各波長に対応させて前記データメモリに書込む複数の第１のデータ処理部（１６）と、
   前記データメモリに記憶された各波長の光検出信号データを読出して、前記測定すべき光信号の波長スペクトラムとして出力する第２のデータ処理部（１８）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。
4. 前記第１のデータ処理部は、入力された掃引情報が示す掃引開始時刻からの経過時間から前記波長範囲の波長に対応するアドレスを生成し、前記各光検出信号データを、前記データメモリ内の生成されたアドレスに書込み、
   前記第２のデータ処理部は、前記データメモリにおける各波長に対応するアドレスに記憶された光検出信号データを読出す
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の光スペクトラムアナライザ。

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