JP2007121232A - Wavelength monitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定光の波長、例えば単一モード発振するレーザ光源の波長を測定する波長モニタに関する。 The present invention relates to a wavelength monitor that measures the wavelength of light to be measured, for example, the wavelength of a laser light source that oscillates in a single mode.
光通信や光計測の分野で使用されるレーザ光源には様々な種類があり、例えば、DFB−LD(Distributed Feedback−Laser Diode)光源やDBR−LD(Distributed Bragg Reflector−Laser Diode)光源、回折格子を使用した外部共振器型の波長可変光源等がある。DFB−LD光源やDBR−LD光源は、発振波長が長期的にドリフトする問題があり、外部共振器型の波長可変光源は、外部の影響(例えば温度変化)によって波長が変化するという問題がある。従って、光通信や光計測の分野において、単一モード発振するレーザ光源を用いる場合、レーザ光源の波長を高確度・高精度に測定し、モニタリングする必要がある。 There are various types of laser light sources used in the fields of optical communication and optical measurement, such as DFB-LD (Distributed Feedback-Laser Diode) light sources, DBR-LD (Distributed Bragg Reflector-Laser Diode) light sources, and diffraction gratings. There is an external resonator type tunable light source using The DFB-LD light source and the DBR-LD light source have a problem that the oscillation wavelength drifts in the long term, and the external resonator type wavelength variable light source has a problem that the wavelength changes due to an external influence (for example, temperature change). . Therefore, when using a laser light source that oscillates in a single mode in the fields of optical communication and optical measurement, it is necessary to measure and monitor the wavelength of the laser light source with high accuracy and high accuracy.
波長を測定する装置としては、回折格子を用いる波長モニタや被測定光を干渉させる波
長モニタ等がある。このうち、被測定光の干渉信号を用いた波長モニタの場合、干渉光フ
ィルタを用いたものや、位相を90°ずらした2個の干渉信号(いわゆるA相とB相)を
測定するものがある(例えば、特許文献1〜特許文献4参照)。
As an apparatus for measuring the wavelength, there are a wavelength monitor using a diffraction grating, a wavelength monitor for causing interference with measured light, and the like. Among these, in the case of a wavelength monitor using an interference signal of the light to be measured, there are those using an interference light filter and those measuring two interference signals (so-called A phase and B phase) whose phases are shifted by 90 °. Yes (for example, see
図8は、従来の波長モニタの構成を示した図である(例えば、特許文献1参照)。図
8において、波長モニタに入射した被測定光は、カットフィルタ50に入射する。このカットフィルタ50は、所定の波長範囲の被測定光のみを透過させる。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional wavelength monitor (see, for example, Patent Document 1). In FIG. 8, the light to be measured that has entered the wavelength monitor enters the cut filter 50. The cut filter 50 transmits only measured light in a predetermined wavelength range.
干渉光フィルタ51には、カットフィルタ50を通過した被測定光が入射されるが、入射位置に応じて透過する波長を連続的に変化するように構成されている。スライド調整機構52は、干渉光フィルタ51を機械的にX軸方向に微小距離スライドさせ、干渉光フィルタ51を透過する光の波長を連続的に変化させる。 The light to be measured that has passed through the cut filter 50 is incident on the interference light filter 51, and the transmitted light is continuously changed according to the incident position. The slide adjusting mechanism 52 mechanically slides the interference light filter 51 in the X-axis direction by a minute distance, and continuously changes the wavelength of light transmitted through the interference light filter 51.
フォトダイオード53は、干渉光フィルタ51を通過した被測定光を受光する。フォトダイオー54は、干渉光フィルタ51によって反射された光を受光する。出力比算出手段55は、IV変換回路55a及び55b、減算器55c、加算器55d、割算器55eを有し、フォトダイオード53及び54の出力した信号から、フォトダイオード53とフォトダイオード54との出力比を算出する。
The
IV変換回路55a、55bのそれぞれは、フォトダイオード53、54の出力を電圧信号に変換する。減算器55cは、IV変換回路55a、55bの電圧信号を減算する。加算器55dは、IV変換回路55a、55bの電圧信号を加算する。割算器55eは、減算器55c、加算器55dの演算結果を割算して出力比を正規化する。信号処理手段56は、出力比算出手段55の割算器55eが求めた出力比から、被測定光の波長を算出する。このような図8に示す波長モニタでは、干渉光フィルタ51の波長特性で、測定波長範囲や波長精度が決まる。
Each of the IV
図9は、従来の波長モニタのその他の構成を示した図であり(例えば、特許文献2、4
参照)、干渉計(例えば、マイケルソン型)を用いて位相が90°ずれた2個の干渉信号
(A相とB相)を測定し、被測定光の波長を求めるものである。
FIG. 9 is a diagram showing another configuration of a conventional wavelength monitor (for example, Patent Documents 2 and 4).
2) measuring two interference signals (A phase and B phase) whose phases are shifted by 90 ° using an interferometer (for example, Michelson type), and obtaining the wavelength of the light to be measured.
図9において、入力光ファイバ60は、被測定光を伝送し空間に出射する。レンズ61
は、入力光ファイバ60から出射された被測定光を平行光に変換する。ハーフミラー(第1分岐手段)62は、被測定光を分岐、合波する。第1反射器63は、一方の分岐光をハーフミラー62に反射する。第2の反射器64は、反射面が段差d=λ0/8を有し、他方の分岐光をハーフミラー62に反射する。なお、第1反射器63と第2反射器64とは、ハーフミラー62で分岐された各分岐平行光の光路に垂直に配置されており、分岐平行光が同一光路で再度ハーフミラー62に反射するように光軸調整されている。
In FIG. 9, the input optical fiber 60 transmits the light to be measured and emits it to the space.
Converts the measured light emitted from the input optical fiber 60 into parallel light. The half mirror (first branching means) 62 branches and multiplexes the light to be measured. The
反射プリズム(第2分岐手段)65は、ハーフミラー62からの合波光(干渉光)を2
分岐する。なお、反射プリズム65は、λ0/4の光路差が発生している第2反射器64の光軸面と反射プリズム65のエッジ先端面とが一致するように配置される。第1のフォトダイオード(PD)66は、反射プリズム65からの一方の分岐光を受光する。第2のフォトダイオード67は、反射プリズム65からの他方の分岐光を受光する。信号処理手段68は、第1のフォトダイオード66、67の出力から被測定光の波長を求める。
The reflecting prism (second branching means) 65 receives the combined light (interference light) from the half mirror 62 as 2
Branch. The
このような装置の動作を説明する。
入力光ファイバ60の出射端から空間に射出され、レンズ61によって平行光に変換さ
れた被測定光が、射出光軸上に配置されたハーフミラー62に入射し、第1反射器63と第2反射器64とに分岐される。
The operation of such an apparatus will be described.
The light to be measured, which is emitted into the space from the output end of the input optical fiber 60 and converted into parallel light by the
そして、第1反射器63と第2反射器64のそれぞれがハーフミラー62で分岐された各分岐平行光を再度ハーフミラー62に反射する。ここで、第2反射器64は、段差d
=λ0/8のある平面反射器なので、第2反射器64で反射して一往復すると光ビーム面
の半分がλ0/4の光路差を発生する。なお、λ0は、波長であり、例えば、測定波長範
囲の中心波長に設定するとよく、光通信で用いられる場合なら、1550[nm]などの
値になる。
Then, each of the first and
= Λ 0/8 is so flat reflectors of, half of the light beam plane generates an optical path difference of lambda 0/4 when reflected by one reciprocation with the second reflector 64. Note that λ 0 is a wavelength, and may be set to the center wavelength of the measurement wavelength range, for example, and may be a value such as 1550 [nm] when used in optical communication.
第1反射器63と第2反射器64で反射されてハーフミラー62に再度入射した平行光
が、合波されて、反射プリズム65に照射される。そして、合波されて反射プリズム65に照射された平行光は、反射プリズム65のエッジ先端面で、位相が90°ずれた光に2分岐され、分岐光軸上に配置された第1のフォトダイオード66と第2のフォトダイオード67に入射する。さらに、両フォトダイオード66、67に入射した光が、光強度(光パワーとも呼ばれる)に応じた電流として信号処理手段68に出力される。
The parallel light reflected by the
そして、信号処理手段68は、両フォトダイオード66、67からの光強度を比較演算
処理し、波長データを出力する。通常のマイケルソン干渉計で得られる波長に対する光強
度変化は、下記関係式(1)で示される。
Then, the signal processing means 68 performs a comparison calculation process on the light intensities from both the
上記関係式(1)において、Iは各フォトダイオード66、67で受光される規格化された光強度、λは被測定光の波長、ΔLはマイケルソン干渉計の光路長差である。この光強度変化の一周期は、自由スペクトル領域(FSR)と呼ばれ、光路長差が大きいと、FSRは短くなる。
In the above relational expression (1), I is the normalized light intensity received by each
この波長モニタの構造では、第2反射器64に段差d=λ0/8のある平面反射器を使用しているため、第2反射器64で反射して一往復すると光ビーム面の半分がλ0/4の光路差を発生し、π/2位相差のある周期的な干渉信号(A相、B相)が得られる。このπ/2位相差のある2つの干渉信号によって、信号処理手段68が、被測定光の波長変化量と変化方向を求める。 In the structure of this wavelength monitor, because it uses a planar reflector having a step d = λ 0/8 to a second reflector 64, half of the light beam plane when one reciprocation is reflected by the second reflector 64 It generates an optical path difference of λ 0/4, periodic interference signal (a-phase, B-phase) with a [pi / 2 phase difference is obtained. Based on the two interference signals having the π / 2 phase difference, the signal processing means 68 obtains the wavelength change amount and change direction of the light to be measured.
図10は、従来の波長モニタのその他の構成を示した図である(例えば、特許文献3参照)。図10において、入力光ファイバ70から被測定光のレーザ光が出射され、レンズ71によって平行光になり偏光子72を通過する。そして、偏光子72を通過した平行光は、ハーフミラー73で分岐され、一方の分岐光は、フォトダイオード(PD)74で受光される。
FIG. 10 is a diagram showing another configuration of a conventional wavelength monitor (see, for example, Patent Document 3). In FIG. 10, the laser light to be measured is emitted from the input
ハーフミラー73で分岐された他方の分岐光は、複屈折遅延板75に入射する。複屈折
遅延板75は、第1、第2の偏光を備えた光のπ/4の位相推移に対応するλ/8の遅延を生じさせる「高速軸」と「低速軸」を備え、例えば、s偏光をp偏光に対して位相推移を生じさせる。そして、偏光ビームスプリッタ76が、複屈折遅延板75からの光をp偏光とs偏光に分岐し、p偏光をフォトダイオード77が受光し、s偏光をフォトダイオード78が受光する。
The other branched light branched by the half mirror 73 enters the
各フォトダイオード74、77、78の出力は、信号処理手段79に入力され、被測定
光の波長が演算される。なお、入力光ファイバ70からの被測定光は、光パワー自体が時間的に変動するので、変動によるオフセット分をフォトダイオード74の出力で補正する。
このようにフォトダイオード77、78のオフセット分を補正し、規格化することにより、図11に示すような位相が90°ずれた周期的な干渉信号(A相とB相)が得られる。なお、図11において、横軸は波長であり、縦軸は規格化した光パワーである。
By correcting and normalizing the offsets of the
しかしながら、従来の波長モニタは、空間光を使用して各種の光学素子(例えば、カットフィルタ50、干渉光フィルタ51、ハーフミラー62、73、第1反射器63、第2反射器64、反射プリズム65、偏光子72、複屈折遅延板75及び偏光ビームスプリッタ76等)に平行光を入射しているので、光学素子表面での多重干渉が生じやすく、不必要な多重干渉ノイズが各フォトダイオード53、54、66、67、74、77、78の出力信号に重畳してしまい、波長測定精度が低下するという問題があった。
However, the conventional wavelength monitor uses various optical elements (for example, the cut filter 50, the interference light filter 51, the half mirrors 62 and 73, the
また、光学素子はそれぞれ独立した光学部品であり、多くの光学部品を使用することに
よって、光軸調整が増えて製造工程が増加すると共に、装置の小型化や低コスト化が困難となり、さらに信頼性も低くなるという問題があった。
In addition, each optical element is an independent optical component. By using many optical components, the optical axis adjustment increases, the manufacturing process increases, and it is difficult to reduce the size and cost of the device. There was a problem that the property was also lowered.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、波長モニタにおける多重干渉ノイズを低減し、波長測定精度の向上を図ると共に、装置の小型化や低コスト化を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and aims to reduce the multiple interference noise in the wavelength monitor, improve the wavelength measurement accuracy, and realize downsizing and cost reduction of the apparatus. And
上記課題を解決するために、本発明では、第1の解決手段として、被測定光の波長を測定する波長モニタであって、前記被測定光の第1の分岐光を伝送する第1の光路と、当該第1の光路に対して所定の光路長差を有し前記被測定光の第2の分岐光を伝送する第2の光路と、前記第1の光路の一端に設けられ前記第1の分岐光を出射する第1の出射端と、前記第2の光路の一端に設けられ前記第2の分岐光を出射する第2の出射端とを有する光分岐手段と、前記第1の出射端から入射される第1の分岐光と第2の出射端から入射される第2の分岐光とを各々平行光に変換して出射する第1のレンズと、当該第1のレンズから入射される各平行光を、前記第1の分岐光及び第2の分岐光の出射光軸と前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に選択的に集光して出射する第2のレンズと、当該第2のレンズから入射された各平行光を受光すると共に、2つの平行光の干渉によって生じる干渉縞の一周期分を4等分して受光するように前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向と同一方向に各々配置され、受光強度に応じた電気信号を出力する少なくとも4つの受光素子を備えた光電変換手段と、前記受光素子から入力される電気信号に所定の信号処理を行うことで被測定光の波長を算出する信号処理手段とを具備し、前記光電変換手段は、各受光素子の受光面が前記第1の分岐光及び第2の分岐光の出射光軸と前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に対して所定の傾きを有するように配置されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, in the present invention, as a first solution, a wavelength monitor that measures the wavelength of the light to be measured, the first optical path for transmitting the first branched light of the light to be measured A second optical path having a predetermined optical path length difference with respect to the first optical path and transmitting the second branched light of the measured light, and the first optical path provided at one end of the first optical path. An optical branching means having a first exit end for emitting the branched light and a second exit end provided at one end of the second optical path for emitting the second branched light, and the first exit. The first branched light incident from the end and the second branched light incident from the second emission end are converted into parallel light, respectively, and emitted from the first lens. The parallel light beams are divided into the output optical axes of the first branched light and the second branched light, and the arrangement of the first outgoing end and the second outgoing end. A second lens that selectively collects and emits light in a direction orthogonal to each other, and receives each parallel light incident from the second lens, and one cycle of interference fringes generated by interference of the two parallel lights At least four light receiving elements that are arranged in the same direction as the arrangement direction of the first and second light emitting ends so as to receive light by dividing the light into four equal parts and output an electrical signal corresponding to the light receiving intensity Photoelectric conversion means provided, and signal processing means for calculating the wavelength of the light to be measured by performing predetermined signal processing on the electrical signal input from the light receiving element, and the photoelectric conversion means includes each light receiving element. The light receiving surface has a predetermined inclination with respect to a direction orthogonal to the emission optical axes of the first branched light and the second branched light and the arrangement direction of the first outgoing end and the second outgoing end. It is characterized by being arranged.
また、本発明では、第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記光電変換手段の傾きφは、平行光のビーム半径r、第2のレンズの焦点距離f2からなる下記関係式(4)を満たす値であることを特徴とする。 Further, in the present invention, as the second solving means, in the first solving means, the inclination φ of the photoelectric conversion means has the following relationship consisting of the beam radius r of parallel light and the focal length f 2 of the second lens. It is a value satisfying Equation (4).
また、本発明では、第3の解決手段として、被測定光の波長を測定する波長モニタであって、前記被測定光の第1の分岐光を伝送する第1の光路と、当該第1の光路に対して所定の光路長差を有し前記被測定光の第2の分岐光を伝送する第2の光路と、前記第1の光路の一端に設けられ前記第1の分岐光を出射する第1の出射端と、前記第2の光路の一端に設けられ前記第2の分岐光を出射する第2の出射端とを有する光分岐手段と、前記第1の出射端から入射される第1の分岐光と第2の出射端から入射される第2の分岐光とを各々平行光に変換して出射する第1のレンズと、当該第1のレンズから入射される各平行光を、前記第1の分岐光及び第2の分岐光の出射光軸と前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に選択的に集光して出射する第2のレンズと、当該第2のレンズから入射された各平行光を受光すると共に、2つの平行光の干渉によって生じる干渉縞の一周期分を4等分して受光するように前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向と同一方向に各々配置され、受光強度に応じた電気信号を出力する少なくとも4つの受光素子を備えた光電変換手段と、前記受光素子から入力される電気信号に所定の信号処理を行うことで被測定光の波長を算出する信号処理手段とを具備することを特徴とする。 In the present invention, as a third solution, a wavelength monitor that measures the wavelength of the light to be measured, the first optical path for transmitting the first branched light of the light to be measured, and the first A second optical path having a predetermined optical path length difference with respect to the optical path and transmitting the second branched light of the light to be measured; and provided at one end of the first optical path to emit the first branched light A light branching means having a first emission end and a second emission end provided at one end of the second optical path for emitting the second branched light; and a first light incident from the first emission end. A first lens that converts the first branched light and the second branched light incident from the second exit end into parallel light and emits the parallel light; and each parallel light incident from the first lens, A direction orthogonal to the outgoing optical axes of the first branched light and the second branched light and the arrangement direction of the first outgoing end and the second outgoing end A second lens that selectively collects and emits light, receives each parallel light incident from the second lens, and divides one period of interference fringes generated by interference of the two parallel lights into four equal parts. Photoelectric conversion means comprising at least four light receiving elements that are arranged in the same direction as the arrangement direction of the first emission end and the second emission end so as to receive light and output an electrical signal corresponding to the received light intensity. And signal processing means for calculating the wavelength of the light to be measured by performing predetermined signal processing on the electrical signal input from the light receiving element.
また、本発明では、第4の解決手段として、上記第1〜3のいずれかの解決手段において、前記第1のレンズと第2のレンズとは一体的に構成されていることを特徴とする。 In the present invention, as the fourth solving means, in any one of the first to third solving means, the first lens and the second lens are integrally formed. .
また、本発明では、第5の解決手段として、上記第1〜4のいずれかの解決手段において、前記光電変換手段は、各受光素子の受光面が、前記第1のレンズ及び第2のレンズの焦点位置と一致するように配置されることを特徴とする。 In the present invention, as a fifth solving means, in any one of the first to fourth solving means, the photoelectric conversion means has a light receiving surface of each light receiving element, the first lens and the second lens. It arrange | positions so that it may correspond with the focus position of this.
また、本発明では、第6の解決手段として、被測定光の波長を測定する波長モニタであって、前記被測定光の第1の分岐光を伝送する第1の光路と、当該第1の光路に対して所定の光路長差を有し前記被測定光の第2の分岐光を伝送する第2の光路と、前記第1の光路の一端に設けられ前記第1の分岐光を出射する第1の出射端と、前記第2の光路の一端に設けられ前記第2の分岐光を出射する第2の出射端とを有する光分岐手段と、前記第1の出射端から入射される第1の分岐光と第2の出射端から入射される第2の分岐光とを各々平行光に変換して出射する第1のレンズと、当該第1のレンズから入射された各平行光を受光すると共に、2つの平行光の干渉によって生じる干渉縞の一周期分を4等分して受光するように前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向と同一方向に各々配置され、受光強度に応じた電気信号を出力する少なくとも4つの受光素子を備えた光電変換手段と、前記受光素子から入力される電気信号に所定の信号処理を行うことで被測定光の波長を算出する信号処理手段とを具備し、前記光電変換手段は、各受光素子の受光面が前記第1の分岐光及び第2の分岐光の出射光軸と前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に対して所定の傾きを有するように配置されることを特徴とする。 In the present invention, as a sixth solution, a wavelength monitor that measures the wavelength of the light to be measured, the first optical path that transmits the first branched light of the light to be measured, and the first optical path A second optical path having a predetermined optical path length difference with respect to the optical path and transmitting the second branched light of the light to be measured; and provided at one end of the first optical path to emit the first branched light A light branching means having a first emission end and a second emission end provided at one end of the second optical path for emitting the second branched light; and a first light incident from the first emission end. A first lens that converts the first branched light and the second branched light incident from the second emission end into parallel light and emits the parallel light; and receives each parallel light incident from the first lens; In addition, the first emission end is received so that one period of interference fringes generated by interference of two parallel lights is divided into four equal parts. And photoelectric conversion means provided with at least four light receiving elements that are arranged in the same direction as the arrangement direction of the second emission ends and output an electric signal corresponding to the received light intensity, and an electric signal input from the light receiving element Signal processing means for calculating the wavelength of the light to be measured by performing predetermined signal processing, and the photoelectric conversion means has a light receiving surface of each light receiving element for the first branched light and the second branched light. It is characterized by being arranged so as to have a predetermined inclination with respect to a direction orthogonal to the outgoing optical axis and the arrangement direction of the first outgoing end and the second outgoing end.
また、本発明では、第7の解決手段として、上記第1〜6のいずれかの解決手段において、前記光分岐手段は、平面光回路基板で構成されることを特徴とする。 In the present invention, as a seventh solving means, in any one of the first to sixth solving means, the light branching means is constituted by a planar optical circuit board.
また、本発明では、第8の解決手段として、上記第1〜6のいずれかの解決手段において、前記光分岐手段は、光ファイバからなる光カプラで構成されることを特徴とする。 In the present invention, as an eighth solving means, in any one of the first to sixth solving means, the optical branching means is constituted by an optical coupler made of an optical fiber.
また、本発明では、第9の解決手段として、上記第8の解決手段において、前記光カプラの後段に設けられ、前記光カプラの第1の出射端と接続された第3の光路と、前記光カプラの第2の出射端と接続されると共に前記第3の光路と同一の光路長を有する第4の光路と、前記第3の光路の一端に設けられ前記第1の分岐光を出射する第3の出射端と、前記第4の光路の一端に設けられ前記第2の分岐光を出射する第4の出射端とを有し、前記第3の出射端と第4の出射端との間隔が前記光ファイバ径以下となるように各出射端が配置されているピッチ変換手段を備えることを特徴とする。 Further, in the present invention, as a ninth solving means, in the eighth solving means, a third optical path provided at a subsequent stage of the optical coupler and connected to a first emission end of the optical coupler, A fourth optical path connected to the second emission end of the optical coupler and having the same optical path length as the third optical path, and provided at one end of the third optical path, emits the first branched light. A third emission end, and a fourth emission end provided at one end of the fourth optical path for emitting the second branched light, wherein the third emission end and the fourth emission end It is characterized by comprising pitch conversion means in which the respective emission ends are arranged so that the distance is equal to or smaller than the optical fiber diameter.
また、本発明では、第10の解決手段として、上記第9の解決手段において、前記ピッチ変換手段の第3の光路及び第4の光路は、それぞれ光ファイバの溶融延伸から構成されることを特徴とする。 In the present invention, as the tenth solving means, in the ninth solving means, the third optical path and the fourth optical path of the pitch converting means are each constituted by melt drawing of an optical fiber. And
本発明によれば、光分岐手段から出射される第1及び第2の分岐光を第1のレンズにて平行光に変換し、これら平行光を第2のレンズにて第1及び第2の分岐光の出射光軸と第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に選択的に集光して、当該直交方向に所定の傾きを有して配置された光電変換手段の各受光素子の受光面に入射する。従って、従来のように平行光を各種光学素子に入射する構成とは異なるため、光学素子表面の残留反射率で発生する多重干渉を低減し、波長測定精度の向上を図ることが可能である。また、従来と比べて光学素子の部品点数を削減できるため、光軸調整を行う製造工程を少なくすることができ、その結果、装置の小型化や低コスト化を実現することが可能である。 According to the present invention, the first and second branched lights emitted from the light branching means are converted into parallel lights by the first lens, and these parallel lights are converted by the second lens into the first and second lights. Photoelectric conversion selectively condensed in a direction orthogonal to the emission optical axis of the branched light and the arrangement direction of the first emission end and the second emission end, and arranged with a predetermined inclination in the orthogonal direction Incident on the light receiving surface of each light receiving element of the means. Therefore, since it differs from the conventional configuration in which parallel light is incident on various optical elements, it is possible to reduce the multiple interference generated by the residual reflectance on the surface of the optical element and improve the wavelength measurement accuracy. Further, since the number of parts of the optical element can be reduced as compared with the conventional case, the number of manufacturing steps for adjusting the optical axis can be reduced. As a result, the apparatus can be reduced in size and cost.
[第1実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。図1(a)は第1実施形態における波長モニタの上面図であり、図1(b)は当該波長モニタの側面図である。この図に示すように、本第1実施形態の波長モニタは、入力光ファイバ10、平面光回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)基板11、レンズ12、集光レンズ17、PDA(Photo Diode Array)13、第1の差動増幅器14、第2の差動増幅器15及び信号処理部16から構成されている。なお、図1(b)において、第1の差動増幅器14、第2の差動増幅器15及び信号処理部16の図示を省略する。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a top view of the wavelength monitor in the first embodiment, and FIG. 1B is a side view of the wavelength monitor. As shown in this figure, the wavelength monitor of the first embodiment includes an input
入力光ファイバ10は、図示しないレーザ光源から出射される被測定光wを平面光回路基板(以下PLC基板という)11に伝送する。このPLC基板(光分岐手段)11は、光導波路型の光分岐素子であり、第1の光路11aと当該第1の光路11aより光路長がΔLだけ長い第2の光路11bとを有し、上記入力光ファイバ10から伝送された被測定光wを第1の光路11aと第2の光路11bとに分岐して伝送し、互いの分岐光の光軸を平行にして並列に配置された第1の出射端11cと第2の出射端11dとから分岐光をレンズ12に向けて出射する。また、図1(b)に示すように、PLC基板11の出射端側は、所定の傾斜を有する形状になっている。なお、第1の出射端11cから出射される分岐光を第1の分岐光w1、第2の出射端11dから出射される分岐光を第2の分岐光w2とする。
The input
レンズ(第1のレンズ)12は、例えばコリメートレンズ等の光学素子であり、PLC基板11の出射光軸上に配置され、第1の出射端11cから出射される第1の分岐光w1と、第2の出射端11dから出射される第2の分岐光w2とを平行光に変換してレンズ出射光軸上に配置された集光レンズ17に出射する。なお、レンズ12の焦点距離をf1とし、第1の出射端11c及び第2の出射端11dとレンズ12との距離をf1とする。
The lens (first lens) 12 is an optical element such as a collimator lens, for example, is disposed on the outgoing optical axis of the
集光レンズ(第2のレンズ)17は、例えばシリンドリカルレンズであり、入射光に対して1軸方向のみ選択的に集光して出射するレンズである。本実施形態では、図1(b)に示すように、第1の分岐光w1及び第2の分岐光w2の出射光軸と第1の出射端11c及び第2の出射端11dの配列方向とに対する直交方向に選択的に集光するシリンドリカルレンズを用いる。このように、集光レンズ17は、レンズ12から入射された2つの平行光に対してそれぞれ上記直交方向のみ集光し、レンズ出射光軸上に配置されたPDA13に出射する。なお、PDA13は、レンズ12及び集光レンズ17の焦点位置に配置されている。
The condensing lens (second lens) 17 is, for example, a cylindrical lens, and is a lens that selectively condenses and emits incident light only in one axial direction. In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the outgoing optical axes of the first branched light w1 and the second branched light w2 and the arrangement direction of the first
PDA(光電変換手段)13には、4つの受光素子であるフォトダイオード(第1のPD13a〜第4のPD13d)が受光面を集光レンズ17側に向け、第1の出射端11c及び第2の出射端11dの配列方向と同一方向に各々配置されている。これらのフォトダイオードは、周知のように受光した光強度に応じた電気信号を出力するものである。このPDA13は、以下で説明するように、集光レンズ17から出射される2つの平行光によって発生する干渉縞が第1のPD13a〜第4のPD13dで一周期となるように配置されている。言い換えると、これら第1のPD13a〜第4のPD13dは、干渉縞を受光した場合に、それぞれ90°ずつ位相が異なる電気信号(以下、干渉信号という)を出力するように配置されている。
In the PDA (photoelectric conversion means) 13, photodiodes (
図2は、上記のように配置された第1のPD13a〜第4のPD13dと、集光レンズ17から入射される2つの平行光によって発生する干渉縞の光強度分布18との関係を模式的に示したものである。なお、図2に示すように、2つの平行光によって、光強度分布18に干渉縞が生じる理由については後述する。
FIG. 2 schematically shows the relationship between the
図2において、18aは第1のPD13aが受光する干渉縞の領域を示し、18bは第2のPD13bが受光する干渉縞の領域を示し、18cは第3のPD13cが受光する干渉縞の領域を示し、また、18dは第4のPD13dが受光する干渉縞の領域を示している。このように、第1のPD13a〜第4のPD13dの各受光面の幅は、各受光面で干渉縞の空間的な一周期を4等分して受光するように調節されている。また、干渉縞の周期は、被測定光の波長によって異なるので、例えば、波長測定範囲の中心波長において、4つのフォトダイオード全体の幅が干渉縞の周期と一致するように調節することが望ましい。
In FIG. 2, 18a represents an interference fringe region received by the
上記のように第1のPD13a〜第4のPD13dを配置することで、第1のPD13aは、位相0°の第1の干渉信号を第1の差動増幅器14の正相入力端に出力する。第2のPD13bは、位相90°の第2の干渉信号を第2の差動増幅器15の正相入力端に出力する。第3のPD13cは、位相180°の第3の干渉信号を第1の差動増幅器14の逆相入力端に出力する。第4のPD13dは、位相270°の第4の干渉信号を第2の差動増幅器15の逆相入力端に出力する。
By disposing the
さらに、図3にPDA13の詳細な構造を示す側面図を示す。この図に示すように、PDA13の集光レンズ17側の表面には、ΔL1の厚さを有する光入射窓13eが設けられている。ここで、光入射窓13eのPD側端面13fから第1のPD13a〜第4のPD13dの受光面までの距離をΔL2とすると、光入射窓13eのレンズ側端面13gから第1のPD13a〜第4のPD13dの受光面までの距離はΔL1+ΔL2となる。
FIG. 3 is a side view showing the detailed structure of the
なお、このPDA13は、図1(b)に示すように、第1のPD13a〜第4のPD13dの受光面が、第1の分岐光w1及び第2の分岐光w2の出射光軸と第1の出射端11c及び第2の出射端11dの配列方向とに対する直交方向に対して傾きφを有するように配置されている。
In the
第1の差動増幅器14は、位相0°の第1の干渉信号と位相180°の第3の干渉信号との差動増幅を行い、A相信号(図2に図示)として信号処理部16に出力する。第2の差動増幅器15は、位相90°の第2の干渉信号と位相270°の第4の干渉信号との差動増幅を行い、B相信号(図2に図示)として信号処理部16に出力する。このようにして得られるA相信号とB相信号とは、零点を中心とした位相が90°ずれた信号となる。信号処理部(信号処理手段)16は、このように位相が90°ずれたA相信号とB相信号とに基づいて所定の信号処理を行い、被測定光wの波長変化量を算出する。
The first
次に、このように構成された第1実施形態の波長モニタの動作について説明する。
入力光ファイバ10を介してPLC基板11に伝送された被測定光wは、当該PLC基板11において、光路長差ΔLを有する第1の光路11aと第2の光路11bとに分岐して伝送され、第1の出射端11cから第1の分岐光w1、第2の出射端11dから第2の分岐光w2としてレンズ12に出射される。
Next, the operation of the wavelength monitor according to the first embodiment configured as described above will be described.
The measured light w transmitted to the
レンズ12は、第1の分岐光w1と第2の分岐光w2とを平行光に変換してレンズ出射光軸上に配置された集光レンズ17に出射する。ここで、第1の出射端11cと第2の出射端11dとの間の距離Dは、数十μmに設定されているため、2つの平行光の出射方向は、レンズ出射光軸に対して下記関係式(2)で示される傾きθだけ傾いた状態となる。
従って、2つの平行光は、傾きθの2倍の傾きで出射交差することになるため、空間的に干渉縞が発生した状態でPDA13に出射されることになる。また、この干渉縞の周期(FSR:自由スペクトル領域)は、被測定光wの波長をλとすると、下記関係式(3)で表される。
The
Accordingly, since the two parallel lights exit and intersect with an inclination twice as large as the inclination θ, they are emitted to the
レンズ12から出射された2つの平行光は、集光レンズ17において、上記直交方向のみ集光され、PDA13に出射される。つまり、集光レンズ17において、2つの平行光は、水平方向に対する変化は受けず、空間的に干渉縞が発生した状態を保持したままPDA13に出射されることになる。
The two parallel lights emitted from the
図4(a)は、上記のように集光レンズ17からPDA13に平行光が出射される様子を詳細に示す側面図である。この図に示すように、PDA13は上記直交方向に対して傾きφを有して配置されている。一方、図4(b)は、上記図4(a)において、集光レンズ17を設置しない場合、つまり、平行光が上記直交方向において集光されることなく、PDA13に出射される様子を詳細に示す側面図である。
FIG. 4A is a side view showing in detail how parallel light is emitted from the
PDA13の光入射窓13eに入射された平行光は、レンズ側端面13g−PD側端面13f間、PD側端面13f−受光面間、レンズ側端面13g−受光面間において反射を繰り返した後、受光面に入射することになる。つまり、レンズ側端面13g−受光面間において、光路長ΔL1(レンズ側端面13g−PD側端面13f間)、光路長ΔL2(PD側端面13f−受光面間)、及び光路長ΔL1+ΔL2(レンズ側端面13g−受光面間)を有する共振器が構成され、これらの共振器により平行光に多重干渉が生じることになる。従って、第1のPD13a〜第4のPD13dから出力される干渉信号に、上記のような多重干渉によるノイズが重畳することになり、波長測定精度が低下してしまう。
The parallel light incident on the
図4(b)の場合、PDA13の光入射窓13eに入射された平行光は、レンズ側端面13g−PD側端面13f間において反射を繰り返した後、第1のPD13a〜第4のPD13dの受光面に入射される。つまり、レンズ側端面13g−PD側端面13f間の斜線部分において多重干渉が発生することになる。また、図示していないが、このような多重干渉は、PD側端面13f−受光面間、レンズ側端面13g−受光面間でも発生する。
In the case of FIG. 4B, the parallel light incident on the
一方、図4(a)に示すように、集光レンズ17をレンズ12とPDA13との間に設け、上記直交方向に集光された平行光を光入射窓13eに入射した場合、上記のような多重干渉は大幅に低減されることがわかる。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, when the condensing
また、PDA13の傾きφとして、平行光のビーム半径r、集光レンズ17の焦点距離f2からなる下記関係式(4)を満たす値を設定することが望ましい。このように、PDA13(受光面)の傾きφを設定することで、より多重干渉の低減を図ることができる。なお、当然ながら、第1のPD13a〜第4のPD13dにおいて十分な出力信号(第1〜第4の干渉信号)を得られないような傾きφには設定することはできない。
Further, as the slope φ of
上記のように、空間的に干渉縞が発生した状態を保持し、且つ多重干渉を大幅に低減した2つの平行光が、第1のPD13a〜第4のPD13dの受光面に入射されることになる。そして、第1のPD13aは、位相0°の第1の干渉信号を第1の差動増幅器14の正相入力端に出力する。第2のPD13bは、位相90°の第2の干渉信号を第2の差動増幅器15の正相入力端に出力する。第3のPD13cは、位相180°の第3の干渉信号を第1の差動増幅器14の逆相入力端に出力する。また、第4のPD13dは、位相270°の第4の干渉信号を第2の差動増幅器15の逆相入力端に出力する。
As described above, two parallel lights that maintain the state in which interference fringes are generated spatially and that significantly reduce multiple interference are incident on the light receiving surfaces of the
第1の差動増幅器14は、位相0°の第1の干渉信号と位相180°の第3の干渉信号との差動増幅を行い、A相信号として信号処理部16に出力し、また、第2の差動増幅器15は、位相90°の第2の干渉信号と位相270°の第4の干渉信号との差動増幅を行い、B相信号として信号処理部16に出力する。これらA相信号及びB相信号は、上記関係式(3)で表される周期(FSR)を有している。信号処理部16は、このように位相が90°ずれたA相信号とB相信号とを計数処理して位相を求め、当該位相から被測定光の波長λを算出する。
The first
以上のように、本第1実施形態の波長モニタによれば、従来のような平行光を各種光学素子に入射する構造でなく、光学素子の部品数も少なくなる。これにより、光学素子表面の残留反射率で発生する多重干渉を低減することができ、特にPDA13において発生する平行光の多重干渉を大幅に低減することができる。その結果、第1のPD13a〜第4のPD13dから出力される干渉信号に、従来のような多重干渉によるノイズが重畳することを抑制し、波長測定精度の向上を図ることができる。また、集光レンズ17によって集光することで、PDA13に入射する平行光の強度を大きくすることができる。つまり、第1のPD13a〜第4のPD13dからノイズに強い大きな出力信号(第1〜第4の干渉信号)を得ることができ、波長測定精度の向上に寄与することができる。
As described above, according to the wavelength monitor of the first embodiment, the number of parts of the optical element is reduced instead of the conventional structure in which parallel light is incident on various optical elements. As a result, it is possible to reduce the multiple interference that occurs due to the residual reflectance on the surface of the optical element, and in particular, it is possible to greatly reduce the multiple interference of parallel light that occurs in the
なお、PLC基板11の出射端側を傾斜形状にすることで、当該出射端、つまり第1の出射端11cと第2の出射端11dとにおいて発生する多重干渉を低減することができる。また、PLC基板11の出射端、レンズ12、集光レンズ17及びPDA13において、多重干渉が生じる恐れのある箇所に無反射処理を施しても良い。これにより、各光学素子で発生する多重干渉の低減に寄与することができる。
In addition, by making the output end side of the
さらに、本波長モニタによれば、従来の波長モニタと比べて光学素子の部品点数を削減できるため、光軸調整を行う製造工程を少なくすることができ、その結果、装置の小型化や低コスト化を実現することが可能である。 Furthermore, according to the present wavelength monitor, the number of parts of the optical element can be reduced as compared with the conventional wavelength monitor, so that the manufacturing process for adjusting the optical axis can be reduced. Can be realized.
[第2実施形態]
次に、図5を用いて本発明の第2実施形態について説明する。図5は第2実施形態における波長モニタの上面図である。なお、図5において、図1と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。図5に示すように、本第2実施形態の波長モニタは、上記第1実施形態の波長モニタと比較して、PLC基板11の代わりに光ファイバからなる2入力2出力の光カプラ20とV溝基板21とを備えている。また、図5において、第1の差動増幅器14、第2の差動増幅器15及び信号処理部16の図示を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a top view of the wavelength monitor in the second embodiment. In FIG. 5, the same components as those in FIG. As shown in FIG. 5, the wavelength monitor of the second embodiment is different from the wavelength monitor of the first embodiment in that a two-input two-output
光カプラ20は、光導波路型の光分岐素子であり、第1の入力端20a及び第1の出射端20bを有する第1の光路20cと、第2の入力端20d及び第2の出射端20eを有し、上記第1の光路20cより光路長がΔLだけ長い第2の光路20fとを備えている。第1の入力端20aは、入力光ファイバ10(図示せず)に接続され、第2の入力端20dは無反射処理されている。
The
また、この光カプラ20は、入力光ファイバ10から伝送された被測定光wを第1の光路20cと第2の光路20fとに分岐して伝送し、互いの分岐光の光軸を平行にして並列に配置された上記第1の出射端20bと第2の出射端20eとから分岐光をレンズ12に向けて出射する。第1の出射端20b及び第2の出射端20eは、V溝基板21によって機械的に固定されている。
The
V溝基板21は、基板上に光カプラ20の出射光軸に対して平行に2つのV字型の溝を有しており、上記のように光カプラ20の第1の出射端20b及び第2の出射端20eを2つのV字型の溝によって機械的に固定するものである。
The V-
次に、このように構成された第2実施形態の波長モニタの動作について説明する。
入力光ファイバ10を介して光カプラ20に伝送された被測定光wは、当該光カプラ20において、光路長差ΔLを有する第1の光路20cと第2の光路20fとに分岐して伝送され、第1の出射端20bから第1の分岐光w1、第2の出射端20eから第2の分岐光w2としてレンズ12に出射される。なお、第1の出射端20bと第2の出射端20eとは、第1実施形態と同様に距離Dを有して平行に配置されている。
Next, the operation of the wavelength monitor of the second embodiment configured as described above will be described.
The measured light w transmitted to the
このように、V溝基板21で保持される光カプラ20の出射光軸上に配置されたレンズ12に出射された第1の分岐光w1及び第2の分岐光w2は、レンズ12によって平行光に変換され、集光レンズ17に出射される。集光レンズ17以降の動作は、第1実施形態と同様なので説明を省略する。
As described above, the first branched light w1 and the second branched light w2 emitted to the
以上のように、本第2実施形態の波長モニタによれば、光分岐素子として、光ファイバからなる光カプラ20を用いるので、PLC基板11と比べて光路長差ΔLを非常に長く取ることが可能となる。このように、光路長差ΔLを長くとることにより、高い波長分解能を有する波長モニタを容易に得ることができる。
As described above, according to the wavelength monitor of the second embodiment, since the
[第3実施形態]
次に、図6を用いて本発明の第3実施形態について説明する。図6は第3実施形態における波長モニタの上面図である。なお、図6において、図5と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。図6に示すように、本第3実施形態の波長モニタは、上記第2実施形態の波長モニタと比較して、V溝基板21の代わりにピッチ変換素子30を備えている。また、図6において、第1の差動増幅器14、第2の差動増幅器15及び信号処理部16の図示を省略する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a top view of the wavelength monitor in the third embodiment. In FIG. 6, the same components as those in FIG. As shown in FIG. 6, the wavelength monitor of the third embodiment includes a
ピッチ変換素子30は、第1の入力端30a及び第1の出射端30bを有する第1の光路30cと、第2の入力端30d及び第2の出射端30eを有し、第1の光路30cと同一の光路長を有する第2の光路30fとを備えるPLC基板である。第1の入力端30aは、光カプラ20の第1の出射端20bと接続され、第2の入力端30dは、光カプラ20の第2の出射端20eと接続されている。
The
また、このピッチ変換素子30は、光カプラ20を介して第1の入力端30aに入力された第1の分岐光w1を第1の光路30cによって伝送し、第1の出射端30bからレンズ12に向けて出射すると共に、光カプラ20を介して第2の入力端30dに入力された第2の分岐光w2を第2の光路30fによって伝送し、第2の出射端30eからレンズ12に向けて出射する。なお、これら第1の出射端30b及び第2の出射端30eは、光カプラ20の出射光軸に対して平行に配置されている。
Further, the
第1の出射端30bと第2の出射端30eとの間の距離Dは、第2実施形態と比べて狭く、例えば光ファイバ径以下としても良い。
The distance D between the
次に、このように構成された第3実施形態の波長モニタの動作について説明する。
光カプラ20を介してピッチ変換素子30の第1の入力端30aに入力された第1の分岐光w1は、第1の光路30cを伝送し、第1の出射端30bからレンズ12に出射される。また、光カプラ20を介して第2の入力端30dに入力された第2の分岐光w2は、第2の光路30fを伝送し、第2の出射端30eからレンズ12に出射される。
Next, the operation of the wavelength monitor of the third embodiment configured as described above will be described.
The first branched light w1 input to the
このように、ピッチ変換素子30の出射光軸上に配置されたレンズ12に出射された第1の分岐光w1及び第2の分岐光w2は、レンズ12によって平行光に変換され、集光レンズ17に出射される。集光レンズ17以降の動作は、第1実施形態と同様なので説明を省略する。
As described above, the first branched light w1 and the second branched light w2 emitted to the
以上のように、本第3実施形態の波長モニタによれば、ピッチ変換素子30によって光カプラ20の第1の出射端20bと第2の出射端20eとの間の距離を任意に調整することが可能となる。また、光カプラ20のように2本の光ファイバを使用する場合、出射端間の距離を光ファイバ径より狭くすることは物理的に困難であるが、ピッチ変換素子30を使用することによって、出射端間の距離を光ファイバ径より狭くすることが可能となる。これにより、レンズ12の焦点距離を短くすることができ、その結果、波長モニタの寸法を小さくすることができると共に、PDA13に入射する平行光の強度を大きくすることができる。なお、その他のピッチ変換素子として、例えば2本の光ファイバの溶融延伸から構成されるものを使用しても良い。
As described above, according to the wavelength monitor of the third embodiment, the distance between the
[第4実施形態]
次に、図7を用いて本発明の第4実施形態について説明する。図7(a)は第4実施形態における波長モニタの上面図であり、図7(b)は当該波長モニタの側面図である。なお、図7において、図5と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。図7に示すように、本第4実施形態の波長モニタは、上記第2実施形態の波長モニタと比較して、レンズ12及び集光レンズ17の代わりに、一体型レンズ40を備えている。また、図7において、第1の差動増幅器14、第2の差動増幅器15及び信号処理部16の図示を省略する。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a top view of the wavelength monitor in the fourth embodiment, and FIG. 7B is a side view of the wavelength monitor. In FIG. 7, the same components as those in FIG. As shown in FIG. 7, the wavelength monitor of the fourth embodiment includes an
一体型レンズ40は、例えばシリンドリカルレンズからなる第1レンズ40aと第2レンズ40bとを一体的に配置した構造となっている。第1レンズ40aは、光カプラ20の第1の出射端20bから出射される第1の分岐光w1と、第2の出射端20eから出射される第2の分岐光w2とを上記直交方向に対して集光し第2レンズ40bに出射する。第2レンズ40bは、第1レンズ40aによって集光された2つの分岐光を平行光に変換してPDA13に出射する。
The
次に、このように構成された本第4実施形態の波長モニタの動作について説明する。
図示しない入力光ファイバ10を介して光カプラ20に伝送された被測定光wは、当該光カプラ20において、光路長差ΔLを有する第1の光路20cと第2の光路20fとに分岐して伝送され、第1の出射端20bから第1の分岐光w1、第2の出射端20eから第2の分岐光w2として一体型レンズ40に出射される。
Next, the operation of the wavelength monitor of the fourth embodiment configured as described above will be described.
The light to be measured w transmitted to the
一体型レンズ40に入射された第1の分岐光w1及び第2の分岐光w2は、第1レンズ40aにおいて上記直交方向に対して集光された後、第2レンズ40bにおいて上記直交方向に対して集光された平行光に変換されてPDA13に出射される。PDA13以降の動作は、第1実施形態と同様なので説明を省略する。
The first branched light w1 and the second branched light w2 incident on the
以上のように、本第4実施形態によれば、第1〜第3実施形態のように、レンズ12及び集光レンズ17を使用する場合と比べて、これら各レンズを個別に光軸合わせする必要がなく、製造工程における光軸合わせ時間を短縮することができる。また、波長モニタの構造が簡単になるため、装置コストの低減を図ることができる。
なお、このような一体型レンズ40は、第1実施形態や第3実施形態でも使用可能である。また、第1レンズ40aと第2レンズ40bとの位置を逆にして一体的に配置しても良い。
As described above, according to the fourth embodiment, as compared with the case where the
Such an
なお、上記第1〜第4実施形態では、傾きφを有するPDA13に、上記直交方向に対して集光した2つの平行光を入射することで、PDA13において発生する多重干渉を低減したが、この方法に替えて以下のような方法を採用しても良い。
In the first to fourth embodiments, the two parallel lights collected in the orthogonal direction are incident on the
(1) 集光レンズ17を使用しない、つまり2つの平行光を上記直交方向に対して集光
せずに傾きφを有するPDA13に入射する。
(1) The condensing
(2) 傾きφ=0°としたPDA13に、集光レンズ17を使用して上記直交方向に対
して集光した2つの平行光を入射する。
(2) Two parallel lights condensed with respect to the orthogonal direction using the
上記のような(1)、(2)の方法は、第1〜第4実施形態と比較すると、多重干渉を低減する効果は小さいが、従来と比較すると多重干渉の低減に寄与することが可能である。 The methods (1) and (2) as described above are less effective in reducing multiple interference compared to the first to fourth embodiments, but can contribute to reduction of multiple interference compared to the conventional method. It is.
10…入力光ファイバは、11…平面光回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)基板、12…レンズ、17…集光レンズ、13…PDA(Photo Diode Array)、14…第1の差動増幅器、15…第2の差動増幅器、16…信号処理部、20…光カプラ、30…ピッチ変換素子、40…一体型レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記被測定光の第1の分岐光を伝送する第1の光路と、当該第1の光路に対して所定の光路長差を有し前記被測定光の第2の分岐光を伝送する第2の光路と、前記第1の光路の一端に設けられ前記第1の分岐光を出射する第1の出射端と、前記第2の光路の一端に設けられ前記第2の分岐光を出射する第2の出射端とを有する光分岐手段と、
前記第1の出射端から入射される第1の分岐光と第2の出射端から入射される第2の分岐光とを各々平行光に変換して出射する第1のレンズと、
当該第1のレンズから入射される各平行光を、前記第1の分岐光及び第2の分岐光の出射光軸と前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に選択的に集光して出射する第2のレンズと、
当該第2のレンズから入射された各平行光を受光すると共に、2つの平行光の干渉によって生じる干渉縞の一周期分を4等分して受光するように前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向と同一方向に各々配置され、受光強度に応じた電気信号を出力する少なくとも4つの受光素子を備えた光電変換手段と、
前記受光素子から入力される電気信号に所定の信号処理を行うことで被測定光の波長を算出する信号処理手段とを具備し、
前記光電変換手段は、各受光素子の受光面が前記第1の分岐光及び第2の分岐光の出射光軸と前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に対して所定の傾きを有するように配置される
ことを特徴とする波長モニタ。 A wavelength monitor for measuring the wavelength of light to be measured,
A first optical path for transmitting the first branched light of the measured light and a second optical path for transmitting the second branched light of the measured light having a predetermined optical path length difference with respect to the first optical path A first emission end provided at one end of the first optical path for emitting the first branched light, and a first emission end provided at one end of the second optical path for emitting the second branched light. An optical branching means having two exit ends;
A first lens that converts the first branched light incident from the first output end and the second branched light incident from the second output end into parallel light and outputs the parallel light;
Each parallel light incident from the first lens is orthogonal to the outgoing optical axes of the first branched light and the second branched light and the arrangement direction of the first outgoing end and the second outgoing end. A second lens that selectively collects and emits light;
Each of the parallel light incident from the second lens is received, and the first emission end and the second light are received so that one period of interference fringes generated by interference of the two parallel lights is equally divided into four. Photoelectric conversion means provided with at least four light receiving elements that are arranged in the same direction as the arrangement direction of the emission ends of each of the light emitting elements and output an electrical signal corresponding to the received light intensity;
Signal processing means for calculating the wavelength of the light to be measured by performing predetermined signal processing on the electrical signal input from the light receiving element;
In the photoelectric conversion means, the light receiving surface of each light receiving element is in a direction orthogonal to the outgoing optical axes of the first branched light and the second branched light and the arrangement direction of the first outgoing end and the second outgoing end. A wavelength monitor, wherein the wavelength monitor is arranged so as to have a predetermined inclination.
前記被測定光の第1の分岐光を伝送する第1の光路と、当該第1の光路に対して所定の光路長差を有し前記被測定光の第2の分岐光を伝送する第2の光路と、前記第1の光路の一端に設けられ前記第1の分岐光を出射する第1の出射端と、前記第2の光路の一端に設けられ前記第2の分岐光を出射する第2の出射端とを有する光分岐手段と、
前記第1の出射端から入射される第1の分岐光と第2の出射端から入射される第2の分岐光とを各々平行光に変換して出射する第1のレンズと、
当該第1のレンズから入射される各平行光を、前記第1の分岐光及び第2の分岐光の出射光軸と前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に選択的に集光して出射する第2のレンズと、
当該第2のレンズから入射された各平行光を受光すると共に、2つの平行光の干渉によって生じる干渉縞の一周期分を4等分して受光するように前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向と同一方向に各々配置され、受光強度に応じた電気信号を出力する少なくとも4つの受光素子を備えた光電変換手段と、
前記受光素子から入力される電気信号に所定の信号処理を行うことで被測定光の波長を算出する信号処理手段と
を具備することを特徴とする波長モニタ。 A wavelength monitor for measuring the wavelength of light to be measured,
A first optical path for transmitting the first branched light of the measured light and a second optical path for transmitting the second branched light of the measured light having a predetermined optical path length difference with respect to the first optical path A first emission end provided at one end of the first optical path for emitting the first branched light, and a first emission end provided at one end of the second optical path for emitting the second branched light. An optical branching means having two exit ends;
A first lens that converts the first branched light incident from the first output end and the second branched light incident from the second output end into parallel light and outputs the parallel light;
Each parallel light incident from the first lens is orthogonal to the outgoing optical axes of the first branched light and the second branched light and the arrangement direction of the first outgoing end and the second outgoing end. A second lens that selectively collects and emits light;
Each of the parallel light incident from the second lens is received, and the first emission end and the second light are received so that one period of interference fringes generated by interference of the two parallel lights is equally divided into four. Photoelectric conversion means provided with at least four light receiving elements that are arranged in the same direction as the arrangement direction of the emission ends of each of the light emitting elements and output an electrical signal corresponding to the received light intensity;
A wavelength monitor comprising: signal processing means for calculating a wavelength of light to be measured by performing predetermined signal processing on an electrical signal input from the light receiving element.
前記被測定光の第1の分岐光を伝送する第1の光路と、当該第1の光路に対して所定の光路長差を有し前記被測定光の第2の分岐光を伝送する第2の光路と、前記第1の光路の一端に設けられ前記第1の分岐光を出射する第1の出射端と、前記第2の光路の一端に設けられ前記第2の分岐光を出射する第2の出射端とを有する光分岐手段と、
前記第1の出射端から入射される第1の分岐光と第2の出射端から入射される第2の分岐光とを各々平行光に変換して出射する第1のレンズと、
当該第1のレンズから入射された各平行光を受光すると共に、2つの平行光の干渉によって生じる干渉縞の一周期分を4等分して受光するように前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向と同一方向に各々配置され、受光強度に応じた電気信号を出力する少なくとも4つの受光素子を備えた光電変換手段と、
前記受光素子から入力される電気信号に所定の信号処理を行うことで被測定光の波長を算出する信号処理手段とを具備し、
前記光電変換手段は、各受光素子の受光面が前記第1の分岐光及び第2の分岐光の出射光軸と前記第1の出射端及び第2の出射端の配列方向とに対する直交方向に対して所定の傾きを有するように配置される
ことを特徴とする波長モニタ。 A wavelength monitor for measuring the wavelength of light to be measured,
A first optical path for transmitting the first branched light of the measured light and a second optical path for transmitting the second branched light of the measured light having a predetermined optical path length difference with respect to the first optical path A first emission end provided at one end of the first optical path for emitting the first branched light, and a first emission end provided at one end of the second optical path for emitting the second branched light. An optical branching means having two exit ends;
A first lens that converts the first branched light incident from the first output end and the second branched light incident from the second output end into parallel light and outputs the parallel light;
The parallel light incident from the first lens is received, and the first emission end and the second light are received so that one period of interference fringes generated by the interference of the two parallel lights is equally divided into four. Photoelectric conversion means provided with at least four light receiving elements that are arranged in the same direction as the arrangement direction of the emission ends of each of the light emitting elements and output an electrical signal corresponding to the received light intensity;
Signal processing means for calculating the wavelength of the light to be measured by performing predetermined signal processing on the electrical signal input from the light receiving element;
In the photoelectric conversion means, the light receiving surface of each light receiving element is in a direction orthogonal to the outgoing optical axes of the first branched light and the second branched light and the arrangement direction of the first outgoing end and the second outgoing end. A wavelength monitor, wherein the wavelength monitor is arranged so as to have a predetermined inclination.
前記光カプラの第1の出射端と接続された第3の光路と、前記光カプラの第2の出射端と接続されると共に前記第3の光路と同一の光路長を有する第4の光路と、前記第3の光路の一端に設けられ前記第1の分岐光を出射する第3の出射端と、前記第4の光路の一端に設けられ前記第2の分岐光を出射する第4の出射端とを有し、前記第3の出射端と第4の出射端との間隔が前記光ファイバ径以下となるように各出射端が配置されているピッチ変換手段を備えることを特徴とする請求項8記載の波長モニタ。 Provided after the optical coupler,
A third optical path connected to the first output end of the optical coupler; a fourth optical path connected to the second output end of the optical coupler and having the same optical path length as the third optical path; A third emission end provided at one end of the third optical path for emitting the first branched light, and a fourth emission provided at one end of the fourth optical path for emitting the second branched light. And a pitch converting means in which each output end is arranged such that a distance between the third output end and the fourth output end is equal to or less than the diameter of the optical fiber. Item 9. The wavelength monitor according to Item 8.
The wavelength monitor according to claim 9, wherein the third optical path and the fourth optical path of the pitch converting means are each configured by melt drawing of an optical fiber.
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