JP2007178258A - Optical spectrum analyzer and optical fiber sensor system using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定光に含まれる光信号の波長測定を行う光スペクトラムアナライザおよびこの光スペクトラムアナライザを用いた光ファイバセンサシステムに関し、詳しくは、短時間で正確かつ信頼性も高く、測定中であっても波長測定の精度確認が行える光スペクトラムアナライザおよびこれを用いた光ファイバセンサシステムに関するものである。 The present invention relates to an optical spectrum analyzer for measuring the wavelength of an optical signal contained in light to be measured and an optical fiber sensor system using the optical spectrum analyzer. The present invention relates to an optical spectrum analyzer capable of confirming the accuracy of wavelength measurement, and an optical fiber sensor system using the same.
光スペクトラムアナライザは、波長分散素子を用いて被測定光を所望の波長幅でサンプリングし、このサンプリングデータから被測定光のスペクトルの解析、測定等を行う測定装置である。 An optical spectrum analyzer is a measuring apparatus that samples a light to be measured with a desired wavelength width using a wavelength dispersion element, and analyzes and measures the spectrum of the light to be measured from this sampling data.
また、光スペクトラムアナライザは、例えば、ファイバブラックグレーティング(以下、FBG(Fiber Bragg Grating)と略す)を用いた光ファイバセンサシステム(例えば、特許文献1〜3参照)や、波長の異なる複数の光信号からなるWDM(wavelength division multiplexing:波長分割多重)信号を用いた光通信システム等で使用される(例えば、特許文献4参照)。
The optical spectrum analyzer is, for example, an optical fiber sensor system (for example, refer to
そして、光スペクトラムアナライザは、光ファイバセンサシステムであれば、FBGからの反射光である光信号を波長ごとに分光し、求めたスペクトルから各光信号の波長や信号レベル等を求める。一方、光通信システムであれば、WDM信号を波長ごとに分光し、求めたスペクトルから各光信号の波長や信号レベル等を求める。 If the optical spectrum analyzer is an optical fiber sensor system, the optical signal, which is reflected light from the FBG, is spectrally divided for each wavelength, and the wavelength, signal level, etc. of each optical signal are obtained from the obtained spectrum. On the other hand, in the case of an optical communication system, a WDM signal is dispersed for each wavelength, and the wavelength and signal level of each optical signal are obtained from the obtained spectrum.
このような光スペクトラムアナライザでは、波長を高精度に測定するため、光スペクトラムアナライザに基準波長光源部を内蔵し、この基準波長光源部からの基準光を測定することにより、波長測定を精度よく行っているものがある(例えば、特許文献4参照)。 In such an optical spectrum analyzer, in order to measure the wavelength with high accuracy, a reference wavelength light source unit is built in the optical spectrum analyzer, and the reference light from this reference wavelength light source unit is measured, so that wavelength measurement is performed with high accuracy. (For example, refer to Patent Document 4).
図4は、従来の光スペクトラムアナライザの構成例を示した図である。図4において、分光器10は光信号を含む被測定光や基準光が入力され、図示しない波長分散素子によって被測定光および基準光の光パワーを所望の波長幅でサンプリングし、サンプリングデータを測定データとして出力する。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional optical spectrum analyzer. In FIG. 4, the
基準波長光源部20は、所定の波長において大きな光出力のピークをもつ基準光を出力する。もちろん、基準波長光源部20は、波長変動が非常に少なく安定性が高い。
The reference wavelength
光カプラ30は、被測定光と基準波長光源部20からの基準光を合波して、分光器10に出力する。また、一般的に被測定光および基準光は、図示しない光ファイバによって分光器10に伝送される。
The
演算部40は、波長演算手段41、判断手段42を有し、分光器10の測定データから、被測定光および基準光それぞれの波長測定を行う。また、基準光の波長測定の結果から、波長測定の精度確認を行う。波長演算手段41は、分光器10の測定データから被測定光および基準光それぞれの波長測定を行う。判断手段42は、波長演算手段41からの基準光の波長測定の結果によって、波長測定の精度確認を行う。
The
このような装置の動作を説明する。
まず通常の測定時、つまり被測定光を測定する場合を説明する。基準波長光源部20のスイッチをオフして基準光の出力を止め、被測定光のみが光カプラ30を介して分光器10に入力される。そして、分光器10が、被測定光を所望の波長幅ごとに、例えば、短波長側からサンプリングし、波長と光パワーの関係となる測定データを演算部40に出力する。そして、演算部40の波長演算手段41が、各光信号の波長を求める。すなわち、近傍の測定データより著しく大きな値となる測定データ(以下、ピークデータと略す)を検出し、この検出したピークデータに対応する波長を求める。そして、演算部40が波長演算手段41が求めた波長を、例えば図示しない表示部の画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
The operation of such an apparatus will be described.
First, the normal measurement, that is, the case of measuring the light to be measured will be described. The switch of the reference wavelength
次に、波長精度の確認時(波長校正時、波長調整時等とも呼ぶ)、つまり基準波長光源部20の基準光を測定する場合を説明する。基準波長光源部20のスイッチをオンして基準光を出力する。基準波長光源部20からの基準と被測定光とが、光カプラ30を介して分光器10に入力される。
Next, a case where wavelength accuracy is confirmed (also referred to as wavelength calibration or wavelength adjustment), that is, a case where the reference light of the reference wavelength
そして分光器10が、通常の測定時と同様に、波長と光パワーの関係となる測定データを演算部40に出力する。そして、演算部40の波長演算手段41が、基準光のピークデータを検出し、この検出したピークデータに対応する波長を求め、判断手段42に求めた波長を出力する。なお、基準光の波長は予め決められているので、求めた波長のうち基準光の波長にもっとも近いものを出力する。
Then, the
そして判断手段42が、波長演算手段41が求めた基準光のピークデータに対する波長と、予め決められている基準光の波長とを比較し、波長誤差が所望の範囲に収まっているならば精度よく測定できていると判断する。一方、波長誤差が所望の範囲内に収まっていないならば故障と判断し、例えば、図示しない表示部の画面にアラームを表示したり、図示しない外部装置にアラーム信号を出力する。 Then, the judging means 42 compares the wavelength of the reference light peak data obtained by the wavelength calculating means 41 with a predetermined wavelength of the reference light. If the wavelength error is within a desired range, it is accurate. Judge that measurement is possible. On the other hand, if the wavelength error is not within the desired range, it is determined that there is a failure. For example, an alarm is displayed on the screen of a display unit (not shown) or an alarm signal is output to an external device (not shown).
このように、波長が定まっている基準光を測定することにより、波長測定の精度を確認することができるので、被測定光の波長測定を精度よく行うことができる。 Thus, by measuring the reference light having a fixed wavelength, the accuracy of wavelength measurement can be confirmed, so that the wavelength of the light to be measured can be accurately measured.
通常、光ファイバセンサシステムであっても、光通信システムであっても、光信号が存在する波長範囲(第1の波長範囲)は、システムごとに定まっている。従って、基準波長光源部20の基準光の波長は、光信号の存在する第1の波長範囲外に設定される。もちろん、光スペクトラムアナライザ、つまり、分光器10が測定できる波長範囲(第2の波長範囲)内に設定され、第2の波長範囲は、第1の波長範囲よりも広い。
Normally, a wavelength range (first wavelength range) in which an optical signal exists is determined for each system regardless of whether it is an optical fiber sensor system or an optical communication system. Therefore, the wavelength of the reference light of the reference wavelength
しかしながら、被測定光に含まれる光信号が、例えば、システム側の故障等によって、第1の波長範囲外にも存在する場合がある。図5を用いて説明する。図5は、被測定光(図5(a))、基準光(図5(b))、および分光器10に入力される基準光が加えられた被測定光(図5(c))の特性を示した図である。図5において、横軸は波長であり、縦軸は、光パワーである。
However, the optical signal included in the light to be measured may exist outside the first wavelength range due to, for example, a failure on the system side. This will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the measured light (FIG. 5C) to which the measured light (FIG. 5A), the reference light (FIG. 5B), and the reference light input to the
なお、被測定光には複数または1個の光信号が存在するが、ここでは説明を簡単にするため、2個の光信号100、101とし、一方の光信号100が、第1の波長範囲外に存在し、他方の光信号101が、第1の波長範囲内に存在する例を示す。
Note that a plurality of light signals or one light signal exists in the light to be measured. Here, in order to simplify the description, two
図5(c)に示すように、基準波長光源部20の基準光102の波長と、光信号100の波長とがほぼ同じ場合、光カプラ30によって基準光102と光信号100とが重なり、基準光102のスペクトル形状が著しく変化してしまう。そのため、合成光では、基準光102の波長を正確に求めることが困難であり、波長精度の確認を正確に行うことが困難という問題があった。
As shown in FIG. 5C, when the wavelength of the
なお、光カプラ30の代わりに、上述の特許文献4に示すように光スイッチを用いることも可能だが、光スイッチの場合、光スイッチの接続を切り替えて、基準光と被測定光を別々に測定することとなり、被測定光と基準光の測定を同時に行うことができなため、波長校正時の間は被測定光の測定が中断され、連続で波長測定を行うことが難しいという問題があった。また、光スイッチの切り替えは、可動部分があるため、信頼性に劣り、切り替え時間もかかり、さらには高価という問題があった、
Note that an optical switch can be used instead of the
そこで本発明の目的は、短時間で正確かつ信頼性も高く、測定中であっても波長測定の精度確認が行える光スペクトラムアナライザおよびこれを用いた光ファイバセンサシステムを実現することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to realize an optical spectrum analyzer and an optical fiber sensor system using the optical spectrum analyzer that can confirm the accuracy of wavelength measurement even during measurement in a short time with high accuracy and reliability.
請求項1記載の発明は、
入力光をサンプリングしてサンプリングデータとして出力する分光器と、この分光器からのサンプリングデータによって、前記入力光のスペクトルの波長測定を行う波長演算手段とを有する光スペクトラムアナライザにおいて、
所定の波長で光パワーを有する基準光を出力する基準波長光源部と、
光信号を有する被測定光が入力され、前記所定の波長の光を除いて出力する第1の波長フィルタと、
前記基準波長光源部からの基準光と前記第1の波長フィルタでフィルタリングされた光とを合成して前記入力光として前記分光器に出力する光合成部と、
前記基準波長光源部の基準光の波長と前記波長演算手段によって測定された波長測定の結果から波長誤差を求め、波長測定の精度確認をする判断手段と
を有することを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
基準波長光源部は、波長が異なる複数の基準光を出力することを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、
基準波長光源部は、ガスレーザであることを特徴とするものである。
請求項4記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、
基準波長光源部は、
広帯域光源と、
この広帯域光源からの光のうち、前記所定の波長の光のみを出力する第2の波長フィルタと
を有することを特徴とするものである。
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、
第1の波長フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とするものである。
請求項6記載の発明は、請求項4記載の発明において、
基準波長光源部の第2の波長フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とするものである。
請求項7記載の発明は、請求項5記載の発明において、
第1の波長フィルタは、光ファイバのコアに長手方向に周期的な屈折率変化を与えて形成されたファイバーグレーティングであることを特徴とするものである。
請求項8記載の発明は、請求項6記載の発明において、
基準波長光源部の第2の波長フィルタは、光ファイバのコアに長手方向に周期的な屈折率変化を与えて形成されたファイバーグレーティングであることを特徴とするものである。
請求項9記載の発明は、
異なる反射波長をもつファイバーグレーティングを縦列接続し、この縦列接続したファイバグレーティングを被測定対象に設置し、前記ファイバーグレーティングからの反射光を含む前記被測定光を出力する被測定光出力部と、
この被測定光出力部からの被測定光が入力される請求項1〜8のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザと
を設けたことを特徴とするものである。
The invention described in
In an optical spectrum analyzer having a spectrometer that samples input light and outputs it as sampling data, and wavelength calculation means that performs wavelength measurement of the spectrum of the input light by sampling data from the spectrometer,
A reference wavelength light source unit that outputs reference light having optical power at a predetermined wavelength;
A first wavelength filter that receives light to be measured having an optical signal and outputs the light except the light of the predetermined wavelength;
A light combining unit that combines the reference light from the reference wavelength light source unit and the light filtered by the first wavelength filter and outputs the input light to the spectrometer;
And a determination unit that obtains a wavelength error from the wavelength of the reference light of the reference wavelength light source unit and the wavelength measurement result measured by the wavelength calculation unit and confirms the accuracy of the wavelength measurement.
The invention according to
The reference wavelength light source unit outputs a plurality of reference lights having different wavelengths.
The invention according to
The reference wavelength light source unit is a gas laser.
The invention according to
The reference wavelength light source is
A broadband light source;
And a second wavelength filter that outputs only light of the predetermined wavelength out of the light from the broadband light source.
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
The first wavelength filter is a band pass filter.
The invention according to
The second wavelength filter of the reference wavelength light source unit is a band pass filter.
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 5,
The first wavelength filter is a fiber grating formed by giving a periodic refractive index change in the longitudinal direction to the core of the optical fiber.
The invention according to claim 8 is the invention according to
The second wavelength filter of the reference wavelength light source unit is a fiber grating formed by applying a periodic refractive index change in the longitudinal direction to the core of the optical fiber.
The invention according to claim 9
Fiber gratings having different reflection wavelengths are connected in cascade, the fiber gratings connected in cascade are installed in a measurement target, and a measured light output unit that outputs the measured light including reflected light from the fiber grating; and
9. The optical spectrum analyzer according to
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項1〜8によれば、光合成部の前段に設けられる第1の波長フィルタが、被測定光のうち、基準波長光源部の基準光と重なる波長範囲の光をフィルタリングし、光合成部が、フィルタリング後の被測定光と基準光とを合成して分光器に出力する。そして、分光器のサンプリングデータによって波長演算手段が求めた波長測定の結果と、基準光の波長とから、判断手段が波長誤差を求め、波長測定の精度確認をするので、被測定光の測定を中断する必要がない。これにより、短時間で正確かつ信頼性も高く、測定中であっても波長測定の精度確認が行える。従って、光信号の異常や変化を早急に検知することができる。
請求項9によれば、被測定光出力部からの被測定光を、請求項1〜6のいずれかに示す光スペクトラムアナライザが測定を行うので、短時間で正確かつ信頼性も高く、測定中であっても波長測定の精度確認が行える。従って、光信号の異常や変化を早急に検知することができる。
The present invention has the following effects.
According to
According to the ninth aspect, since the optical spectrum analyzer according to any one of the first to sixth aspects measures the measured light from the measured light output unit, it is accurate and reliable in a short time, and is being measured. Even so, the accuracy of wavelength measurement can be confirmed. Accordingly, it is possible to quickly detect an abnormality or change in the optical signal.
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施例(光ファイバセンサシステム)を示した構成図である。ここで、図4と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。
被測定光出力部50は、ASE光源51、サーキュレータ52、異なる反射波長を持つ複数のFBG53(1)、53(2)を有し、被測定対象の変位、加重、圧力、加速度等の物理量に基づく光信号を光スペクトラムアナライザSAに出力する。なお、ASE光源51、サーキュレータ52、FBG53(1)、53(2)それぞれは、光ファイバで接続される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment (optical fiber sensor system) of the present invention. Here, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The measured light output unit 50 includes an ASE
ASE光源51は、広帯域光源であり、少なくとも第2の波長範囲において、所定の光パワーを持つ連続スペクトル光を出力する。なお、ASE光源51は、単位波長幅当たりの光パワーが等しい連続スペクトル光を出力するのが望ましい。
The ASE
サーキュレータ52は、ASE光源51からの光をFBG53(1)、53(2)に出力し、FBG53(1)、53(2)で反射された光信号を、光スペクトラムアナライザSAに出力する。
The circulator 52 outputs the light from the ASE
FBG53(1)、53(2)は、ASE(amplified spontaneous emission:増幅自然放出光)のうち、所望の波長の光を反射する。なお、FBG53(1)、53(2)は、縦列接続され、異なる反射波長をもち、被測定対象に設置される。例えば、FBG53(1)は、ASEのうち波長λ1の光を反射し、FBG53(2)は、ASEのうち波長λ2(λ1≠λ2)の光を反射する。 The FBGs 53 (1) and 53 (2) reflect light having a desired wavelength in ASE (amplified spontaneous emission). Note that the FBGs 53 (1) and 53 (2) are connected in cascade, have different reflection wavelengths, and are installed on the measurement target. For example, the FBG 53 (1) reflects light having the wavelength λ1 in the ASE, and the FBG 53 (2) reflects light having the wavelength λ2 (λ1 ≠ λ2) in the ASE.
なお、FBG53(1)、53(2)は、ファイバーグレーティングの一種であり、ファイーバグレーティングは、例えば、田中俊一、末松安晴、大越孝敬共編、「オプトエレクトロニクス用語事典」、オーム社、1996年、第1版、pp424〜425に示されるように、FBG53(1)、53(2)の他にブレーズドグレーティング、チャープグレーティング等が複数種類あるが、高い波長選択性を有するFBG53(1)、53(2)が最も好ましい。 Note that FBG 53 (1) and 53 (2) are a kind of fiber grating, and the fiber bug rating is, for example, edited by Shunichi Tanaka, Yasuharu Suematsu, Takayoshi Ohkoshi, “Optoelectronic Glossary”, Ohmsha, 1996, As shown in the first edition, pp 424 to 425, there are a plurality of types of blazed gratings, chirped gratings, etc. in addition to FBGs 53 (1) and 53 (2), but FBGs 53 (1) and 53 having high wavelength selectivity. (2) is most preferred.
そして、FBG53(1)、53(2)は、光ファイバのコアに長手方向に周期的な屈折率変化が形成された回折格子であり、反射する波長は屈折率変化の周期によって決定される。そして、コアの屈折率を長手方向に周期的に変化させることで高い波長選択性を実現している。また、屈折率変化の周期は、FBG53(1)、53(2)の設置される温度、FBG53(1)、53(2)に加えられる温度、圧力、歪み等によって変化する。すなわち、FBG53(1)、53(2)それぞれからの反射光である光信号の波長をモニタすることにより、変位、加重、圧力、加速度等の物理量を測定することができる。 The FBGs 53 (1) and 53 (2) are diffraction gratings in which a periodic refractive index change is formed in the longitudinal direction on the core of the optical fiber, and the reflected wavelength is determined by the period of the refractive index change. And the high wavelength selectivity is implement | achieved by changing the refractive index of a core periodically to a longitudinal direction. The period of the refractive index change varies depending on the temperature at which the FBGs 53 (1) and 53 (2) are installed, the temperature applied to the FBGs 53 (1) and 53 (2), pressure, strain, and the like. That is, by monitoring the wavelength of the optical signal that is the reflected light from each of the FBGs 53 (1) and 53 (2), physical quantities such as displacement, weight, pressure, and acceleration can be measured.
光スペクトラムアナライザSAは、図4に示す分光器10、基準波長光源部20、光カプラ30、演算部40を有し、被測定光出力部50と光ファイバで接続される。基準波長光源部20は、例えば、ガスレーザであり、図4と同様に、スペクトル線幅が狭く、所定の波長λ3(例えば、λ1≒λ3であり、基準光と反射光のスペクトル同士が重なる)において大きな光出力のピークをもつ基準光を出力する。そして、基準波長光源部20から出力される基準光は、波長変動が非常に少なく、波長の安定性が高い。また、基準光の波長は、第1の波長範囲と重ならず、かつ、分光器10が被測定光を測定可能な第2の波長範囲内となるように予め設定される。
The optical spectrum analyzer SA includes the
また、光スペクトラムアナライザSAは、FBG60を有する。FBG60は、第1の波長フィルタであり、被測定光出力部50からの光信号(つまり、FBG53(1)、53(2)の反射光)を含む被測定光が入力され、基準光の波長λ3の光を除いて光カプラ30に出力する。なお、FBG60がフィルタリングする波長幅は、少なくとも基準光のスペクトル幅であればよいが、一例として、FBG53(1)、53(2)の反射光のスペクトル幅として説明する。
Further, the optical spectrum analyzer SA has an FBG 60. The FBG 60 is a first wavelength filter, to which the measured light including the optical signal from the measured light output unit 50 (that is, the reflected light of the FBGs 53 (1) and 53 (2)) is input, and the wavelength of the reference light The light of λ3 is removed and output to the
ここで、図2は、各部での光の特性例を示した図である。図2において、横軸は、波長であり、縦軸は、光パワーである。図2(a)は、被測定光出力部50から出力された被測定光であり、図2(b)は、FBG60でフィルタリング後の被測定光であり、図2(c)は、基準波長光源部20からの基準光であり、図2(d)は、光カプラ30によって合成された合成光(被測定光と基準光の合成光)である。また、光信号100、101は、FBG53(1)、53(2)からの反射光であり、基準光102は、基準波長光源部20からの光である。
Here, FIG. 2 is a diagram illustrating an example of light characteristics in each unit. In FIG. 2, the horizontal axis is the wavelength, and the vertical axis is the optical power. 2A shows the measured light output from the measured light output unit 50, FIG. 2B shows the measured light after filtering by the FBG 60, and FIG. 2C shows the reference wavelength. Reference light from the
続いて、図1に示す装置の動作を説明する。
まず通常の測定時、つまり被測定光を測定する場合を説明する。基準波長光源部20のスイッチをオフして基準光102の出力を止める。一方、ASE光源51からASEが出力され、サーキュレータ52を介してFBG53(1)、53(2)に出力される。そして、FBG53(1)、53(2)が、ASEのうち、波長λ1、λ2の光を反射し、反射光をサーキュレータ52に出力する。
Subsequently, the operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be described.
First, the normal measurement, that is, the case of measuring the light to be measured will be described. The switch of the reference wavelength
そして、サーキュレータ52が、FBG53(1)、53(2)からの反射光100、101を光スペクトラムアナライザSAに出力する(図2(a)参照)。
Then, the circulator 52 outputs the reflected
さらに、光スペクトラムアナライザSAのFBG60が、被測定光のうち、波長λ3を中心とする所定の波長幅λ3±Δλの光をフィルタし、フィルタリング後の被測定光を光カプラ30に出力する(図2(b)参照)。 Further, the FBG 60 of the optical spectrum analyzer SA filters light having a predetermined wavelength width λ3 ± Δλ centered on the wavelength λ3 from the measured light, and outputs the measured light after filtering to the optical coupler 30 (FIG. 2 (b)).
そして、被測定光のみが光カプラ30を介して分光器10に入力され、分光器10が、被測定光を所望の波長幅ごとに、例えば、短波長側からサンプリングし、波長と光パワーの関係となる測定データを演算部40に出力する。そして、演算部40の波長演算手段41が、各光信号の波長を求める。すなわち、ピークデータを検出し、この検出したピークデータに対応する波長を求める。そして、演算部40が波長演算手段41が求めた波長を、例えば図示しない表示部の画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。
Then, only the light to be measured is input to the
また、図示しない解析手段が、演算部40からの波長を解析し、被測定対象の変位、加重、圧力、加速度等の物理量を測定や、波長の時間的な変化を解析し、被測定対象の物理量の時間的な変動等を求める。
An analysis unit (not shown) analyzes the wavelength from the
なお、FBG53(1)からの反射光である光信号100の測定が行えないが、そもそも測定範囲である第1の波長範囲外なので、測定が行えなくても影響はほとんどない。
Note that although the
次に、波長精度の確認時(波長校正時、波長調整時等とも呼ぶ)、つまり基準波長光源部20の基準光を測定する場合を説明する。
Next, a case where wavelength accuracy is confirmed (also referred to as wavelength calibration or wavelength adjustment), that is, a case where the reference light of the reference wavelength
ここで、FBG60によってフィルタリングされた被測定光が、光カプラ30に入力されるまでの動作は、通常の測定時と同様なので説明を省略する。
Here, the operation until the light to be measured filtered by the FBG 60 is input to the
一方、基準波長光源部20のスイッチをオンし、基準波長光源部20が、基準光102を出力する(図2(c)参照)。そして、光カプラ30が、基準波長光源部20からの基準光と、FBG60からの被測定光とを合成し、合成した合成光を分光器10に出力する(図2(d)参照)。
On the other hand, the switch of the reference wavelength
そして分光器10が、通常の測定時と同様に、波長と光パワーの関係となる測定データを演算部40に出力する。そして、演算部40の波長演算手段41が、基準光のピークデータを検出し、この検出したピークデータに対応する波長を求め、判断手段42に求めた波長を出力する。なお、基準光の波長は予め決められているので、求めた波長のうち基準光の波長にもっとも近いものを出力する。
Then, the
そして判断手段42が、波長演算手段41が求めた基準光のピークデータに対する波長と、予め決められている基準光の波長とを比較し、波長誤差が所望の範囲に収まっているならば精度よく測定できていると判断する。一方、波長誤差が所望の範囲内に収まっていないならば故障と判断し、例えば、図示しない表示部の画面にアラームを表示したり、図示しない外部装置にアラーム信号を出力する。 Then, the judging means 42 compares the wavelength of the reference light peak data obtained by the wavelength calculating means 41 with a predetermined wavelength of the reference light. If the wavelength error is within a desired range, it is accurate. Judge that measurement is possible. On the other hand, if the wavelength error is not within the desired range, it is determined that there is a failure. For example, an alarm is displayed on the screen of a display unit (not shown) or an alarm signal is output to an external device (not shown).
このように、FBG60が、被測定光出力部50からの被測定光のうち、基準波長光源部20の基準光と重なる波長範囲の光をフィルタリングし、光カプラ30が、フィルタリング後の被測定光と基準光とを合成して分光器10に出力する。そして、分光器10の測定データから、波長演算手段41が波長測定を行い、さらに判断手段42が基準光の波長と、測定データから求めた波長測定の結果によって波長測定の精度確認をするので、被測定光の測定を中断する必要がない。これにより、短時間で正確かつ信頼性も高く、測定中であっても波長測定の精度確認が行える。従って、光信号101の異常や変化を早急に検知することができる。
As described above, the FBG 60 filters light in a wavelength range that overlaps the reference light of the reference wavelength
また、FBG60は、被測定光の伝送路である光ファイバに形成することができるので、誘電体多層膜を用いた波長フィルタのように、光ファイバから光を出力し、光フィルタを透過または反射した光を再度光ファイバに入力する必要がない。これにより、装置の光学系のアライメントが容易になる。 Further, since the FBG 60 can be formed in an optical fiber that is a transmission path of light to be measured, the light is output from the optical fiber and transmitted or reflected through the optical filter like a wavelength filter using a dielectric multilayer film. There is no need to input the light again into the optical fiber. This facilitates alignment of the optical system of the apparatus.
また、被測定光出力部50からの被測定光を、光スペクトラムアナライザSAが測定を行うので、被測定光の測定を中断して波長測定の精度を確認する必要がない。これにより、短時間で正確かつ信頼性も高く、測定中であっても波長測定の精度確認が行える。従って、光信号の異常や変化を早急に検知することができる。 Further, since the optical spectrum analyzer SA measures the measured light from the measured light output unit 50, it is not necessary to interrupt the measurement of the measured light and check the accuracy of the wavelength measurement. Thereby, it is accurate and reliable in a short time, and the accuracy of wavelength measurement can be confirmed even during measurement. Accordingly, it is possible to quickly detect an abnormality or change in the optical signal.
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
(1)判断手段42が、波長演算手段41の波長測定の結果と基準波長光源部20の基準光の波長との波長誤差を求め、波長測定の精度確認を行う構成を示したが、判断手段42の波長誤差によって、波長演算手段41の波長測定の結果を補正する誤差補正手段を設けてもよい。具体的には、光信号101の波長測定の結果から判断手段42の求めた波長誤差で減算し、補正を行う。そして、演算部40が誤差補正手段によって補正した値を演算結果として、例えば図示しない表示部の画面に表示したり、図示しない外部装置に出力する。このように、誤差補正手段が、判断手段42の求めた波長誤差によって、波長演算手段41の波長測定の結果を補正するので、光信号101の波長を精度よく求めることができる。
The present invention is not limited to this, and may be as shown below.
(1) Although the determination means 42 has shown the structure which calculates | requires the wavelength error of the wavelength measurement result of the wavelength calculating means 41, and the wavelength of the reference light of the reference wavelength
(2)光カプラ30が、フィルタリング後の被測定光と基準光とを合成する構成を示したが、2個の光を合成できるものならば光カプラでなくともよい。
(2) The configuration in which the
(3)基準波長光源部20が、1個の基準光を出力する構成を示したが、何個の基準光を出力してもよい。例えば、第1の波長範囲の両側、つまり、第1の波長範囲よりも長波長側、短波長側に基準光を出力してもよい。
(3) Although the reference wavelength
(4)基準波長光源部20の一例として、ガスレーザを使用する構成を示したが、波長が安定し、スペクトル幅が狭いものならば、どのような光源を用いてもよい。例えば、広帯域光源とこの広帯域光源からの広帯域光を反射するFBG(第2の波長フィルタ)を組み合わせ、FBGの反射光を基準光としてもよい。ここで、図3は、基準波長光源部20のその他の例を示した図であり、図1、図2と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。
(4) As an example of the reference wavelength
図3において、基準波長光源部20は、広帯域光源の一種であるASE光源21、サーキュレータ22、FBG23(1)、23(2)を有する。ASE光源21からのASE光が、サーキュレータを介してFBG23(1)、23(2)に入力される。FBG23(1)は、ASEのうち波長λ3の光を反射し、FBG23(2)は、波長λ4の光を反射する。そして、反射光102、103それぞれが、基準光102、103として、光カプラ30に出力される。
In FIG. 3, the reference wavelength
このように、第2の波長フィルタのFBG23(1)、23(2)が、基準光となる波長の光を反射するので、FBG23(1)、23(2)を変更するだけで、基準光の波長をλ3、λ4を容易に変更することができる。 As described above, since the FBGs 23 (1) and 23 (2) of the second wavelength filter reflect the light having the wavelength serving as the reference light, the reference light can be simply changed by changing the FBGs 23 (1) and 23 (2). Λ3 and λ4 can be easily changed.
もちろん、FBG23(1)、23(2)の屈折率の周期が変化しないように、FBGの温度調節したり、FBGに屈折率変化の周期変動が少ない石英系光ファイバを用いるとよい。また、誘電体多層膜などのバンドパスフィルタの第2の波長フィルタと広帯域光源とを組み合わせ、第2の波長フィルタを透過した光を基準光としてもよい。そして、サーキュレータ22の変わりに光カプラを用いていもよい。さらに、基準波長光源部20として波長可変光源を用いても良い。
Of course, it is preferable to adjust the temperature of the FBG so that the period of the refractive index of the FBGs 23 (1) and 23 (2) does not change, or to use a silica-based optical fiber with a small period variation of the refractive index change. Alternatively, a second wavelength filter of a bandpass filter such as a dielectric multilayer film may be combined with a broadband light source, and light transmitted through the second wavelength filter may be used as reference light. An optical coupler may be used instead of the
(5)波長フィルタ、第2の波長フィルタの一例として、FBG23(1)、23(2)、53(1)、53(2)を用いる構成を示したが、所定の波長の幅の光を除くものならばどのようなのでもよく、例えば、誘電体多層膜でもよい。また、フィルタリングは、ロウパス、バンドパス、ハイパスのどれでもよい。 (5) As an example of the wavelength filter and the second wavelength filter, the configuration using the FBG 23 (1), 23 (2), 53 (1), 53 (2) is shown. Any material may be used, for example, a dielectric multilayer film. The filtering may be any of low pass, band pass, and high pass.
(6)広帯域光源の一例として、ASE光源51を用いる構成を示したが、FBG53(1)、53(2)の反射波長において、所定の光パワーを有するような光源ならどのようなものでよく、例えば、発光ダイオードや白色光源等でもよい。同様にASE光源21は、FBG23(1)、23(1)の反射波長において、所定の光パワーを有するような光源ならどのようなものでよく、例えば、発光ダイオードや白色光源等でもよい。
(6) The configuration using the ASE
(7)光合成部は、基準光と被測定光を同程度の光パワーで合成するだけでなく、比率(例えば、1:9)を変えて合成させてもよい。 (7) The light combining unit may combine not only the reference light and the light to be measured with the same optical power but also a ratio (for example, 1: 9).
(8)光スペクトラムアナライザSAへの入力光の一例として、光ファイバセンサからの反射光で説明したが、光通信システムのWDM信号を入力光としてもよい。 (8) Although the reflected light from the optical fiber sensor has been described as an example of the input light to the optical spectrum analyzer SA, the WDM signal of the optical communication system may be used as the input light.
10 分光器
20 基準波長光源部
21、51 ASE光源
22、52 サーキュレータ
23(1)、23(3)、53(1)、53(2) FBG
30 光カプラ
41 波長演算手段
42 判断手段
DESCRIPTION OF
30 Optical Coupler 41 Wavelength Calculation Unit 42 Determination Unit
Claims (9)
所定の波長で光パワーを有する基準光を出力する基準波長光源部と、
光信号を有する被測定光が入力され、前記所定の波長の光を除いて出力する第1の波長フィルタと、
前記基準波長光源部からの基準光と前記第1の波長フィルタでフィルタリングされた光とを合成して前記入力光として前記分光器に出力する光合成部と、
前記基準波長光源部の基準光の波長と前記波長演算手段によって測定された波長測定の結果から波長誤差を求め、波長測定の精度確認をする判断手段と
を有することを特徴とする光スペクトラムアナライザ。 In an optical spectrum analyzer having a spectrometer that samples input light and outputs it as sampling data, and wavelength calculation means that performs wavelength measurement of the spectrum of the input light by sampling data from the spectrometer,
A reference wavelength light source unit that outputs reference light having optical power at a predetermined wavelength;
A first wavelength filter that receives light to be measured having an optical signal and outputs the light except the light of the predetermined wavelength;
A light combining unit that combines the reference light from the reference wavelength light source unit and the light filtered by the first wavelength filter and outputs the input light to the spectrometer;
An optical spectrum analyzer, comprising: a determination unit that obtains a wavelength error from the wavelength of the reference light of the reference wavelength light source unit and the wavelength measurement result measured by the wavelength calculation unit and confirms the accuracy of the wavelength measurement.
広帯域光源と、
この広帯域光源からの光のうち、前記所定の波長の光のみを出力する第2の波長フィルタと
を有することを特徴とする請求項1または2記載の光スペクトラムアナライザ。 The reference wavelength light source is
A broadband light source;
3. The optical spectrum analyzer according to claim 1, further comprising a second wavelength filter that outputs only light of the predetermined wavelength out of light from the broadband light source.
この被測定光出力部からの被測定光が入力される請求項1〜8のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザと
を設けたことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
Fiber gratings having different reflection wavelengths are connected in cascade, the fiber gratings connected in cascade are installed in a measurement target, and a measured light output unit that outputs the measured light including reflected light from the fiber grating; and
An optical fiber sensor system comprising: the optical spectrum analyzer according to claim 1, to which measured light from the measured light output unit is input.
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-
2005
- 2005-12-28 JP JP2005377082A patent/JP2007178258A/en active Pending
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