JP2007198938A - 光スペクトラムアナライザ - Google Patents

Abstract

【課題】高速に波長掃引することができ、かつ、高い波長分解能が得られる光スペクトラムアナライザを実現することを目的にする。
【解決手段】被測定光を回折格子によって分光し、分光された被測定光を測定して光スペクトラムを求める光スペクトラムアナライザに改良を加えたものである。本装置は、回折格子に入射する被測定光の入射角を変える偏向手段と、分光された被測定光を受光し、光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、この受光手段からの電気信号に基づいて被測定光の光スペクトラムを求める信号処理部とを有し、受光手段は、回折格子の波長分散方向に沿って複数個配列され、互いに独立して電気信号を出力することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、回折格子が、被測定光を回折格子への入射角に応じて分光し、回折格子によって分光された被測定光を測定して、被測定光の光スペクトラムを求める光スペクトラムアナライザに関し、詳しくは、高速に波長掃引することができ、かつ、高い波長分解能が得られる光スペクトラムアナライザに関するものである。

図７は、従来の光スペクトラムアナライザの構成を示した図であり、一例としてツェルニ・ターナ型の分光器を用いた例を示している（例えば、特許文献１参照）。図７において、種々の波長を含んだ被測定光が入射スリット１から入射される。そして、コリメータ手段の一種である凹面鏡２が、入射スリット１を通過した被測定光を平行光にして、回折格子３に出射する。

そして、波長分散素子の一種である回折格子３に被測定光が入射されると、回折格子３が、被測定光を分光する。従って、回折格子３からの出射光（回折光）は、波長毎に異なる方向に伝播されるため空間的に広がりを持ち凹面鏡４に入射される。さらに、集光手段の一種である凹面鏡４が、回折された被測定光を反射し、波長毎に出射スリット５面上の異なる位置に集光する。

例えば、波長λ１〜λ３それぞれの被測定光は、出射スリット５の”Ｐ１”〜”Ｐ３”の位置に集光される。従って、集光された光のうち出射スリット５の横幅（回折格子３の波長分散方向）の範囲内となる波長成分（例えば、位置Ｐ２の波長λ２）の被測定光だけが出射スリット５を通過して、光検出器６で受光される。そして、光検出器６が通過光の光強度に応じた電気信号を出力する。光検出器６は、受光手段であり、例えば、単一のフォトダイオードを用いて構成される。

ここで、回折格子３への被測定光の入射角度を変えることにより、出射スリット５を通過する波長も異なる。例えば、回折格子３をモータ７で回転させることにより、回折格子３に入射する被測定光の入射角も変化し、各波長λ１〜λ３の被測定光が出射スリット５面上に集光する位置も変わる。なお、回折格子３の表面には多数の溝が形成されているが、回折格子３の回転は、この溝に平行な軸を中心として回転させる。その結果、出射スリット５を通過する波長が変わり、波長掃引が行われる。

また、モータ７の回転は、モータ制御部８からの制御信号によって行なわれる。そして、ディバイダ９が、モータ制御部８からの制御信号を２分割し、一方をモータ７に出力し、他方を信号処理部１１に出力する。さらに、ＡＤ変換器１０が、サンプリングクロックを基準にして光検出器６からの電気信号をデジタル変換し、信号処理部１１に出力する。

そして、信号処理部１１が、ディバイダ９からの制御信号を測定開始点などのトリガ信号として、ＡＤ変換器１０から出力されるデジタル信号に基づいて波長と光強度との特性、すなわち光スペクトラムを求め、表示部１２に表示する。

続いて、図８は、従来の光スペクトラムアナライザのその他の構成を示した図である。一例として、複数のフォトダイオード（受光手段）が配列されたリニアイメージセンサを、光検出器６の代わりに用いる例を示している（例えば、特許文献２参照）。

光ファイバ１３は、入射スリット１の代わりに設けられ、被測定光を伝播し出射する。コリメータレンズ１４は、コリメータ手段であり、凹面鏡４の代わりに設けられ、光ファイバ１３からの被測定光を平行光にして出射する。

集光レンズ１５は、集光手段であり、凹面鏡４の代わりに設けられ、回折格子３で分光された被測定光を集光する。

フォトダイオードアレイモジュール（以下、ＰＤＭと略す）１６は、光検出器６の代わりに設けられ、凹面鏡４の集光面にフォトダイオードが配列される。読み出し制御部１８は、モータ制御部８の代わりに設けられ、ディバイダ９を介して読み出し用クロック信号を、ＰＤＭ１６、信号処理部１１に出力する。なお、出射スリット５、回折格子３を回転させるモータ７は必要ない。

ＰＤＭ１６は、リニアイメージセンサの一例であり、フォトダイオードが等間隔で複数個同一面上に１次元に配置されたものであり、各フォトダイオードの出力を順番に読み出して、共通の端子から信号を出力する。また、フォトダイオードで受光面を形成し、フォトダイオードは、例えば、２５６個〜５１２個程度のものが一般的であり、１次元に配列される例で説明する。なお、被測定光は、回折格子３によってフォトダイオードの配列方向に波長分散される。また、フォトダイオードの配列方向の受光幅が、出射スリット５の横幅に対応する。アンプ１７は、ＰＤＭ１６とＡＤ変換器１０の間に設けられる。

このような装置の動作を説明する。
コリメータレンズ１４が、光ファイバ１３から出射された被測定光を平行光にして回折格子３に出射する。そして、回折格子３によって波長ごとに異なる方向に光が伝播（回折）される。さらに、集光レンズ１５が、この回折光をＰＤＭ１６の受光面上に集光するが、波長によって集光位置が異なるので、受光面上に被測定光の空間的な光スペクトラム分布が形成される。

そして、ＰＤＭ１６が、ディバイダ９を介して入力される読み出し制御部１８からの読み出し用クロック信号を基準にして、各フォトダイオードの出力を１個ずつ順番に読み出し、共通の端子を介してアンプ１７に電気信号を出力する。ＰＤＭ１６からの信号をアンプ１７が適宜増幅し、ＡＤＣ１０がデジタル信号に変換して信号処理部１１に出力する。

そして、信号処理部１１が、ディバイダ９からの信号を測定開始点などのトリガ信号として、ＡＤ変換器１０から出力されるデジタル信号に基づいて波長と光強度との特性、すなわち光スペクトラムを求め、表示部１２に表示する。

特開平８−１０１０６５号公報 特開２００２−３１０７９６号公報

図７に示すようなモータ７を用いて機械的に波長掃引する装置の場合、波長掃引スパン（波長掃引幅とも呼ばれる）１０００［ｎｍ］において約１秒程度の時間を要する。一方、図８に示すようなＰＤＭ１６を用いた装置の場合、機械的な可動部も無く、また、読み出し用クロック信号を基準にしてＰＤＭ１６がフォトダイオードの出力を順次読み出すので、読み出し用クロック信号を高速にするほど、掃引時間を短縮することができる。

しかしながら、通常の電気回路では、クロック信号の周波数は数［ＭＨｚ］が限度であり、カスケードにフォトダイオードの信号を読み出すので、フォトダイオード１個あたりの読み出し時間には約５〜１０クロック分のウェイトクロックが必要となる。これは、ＰＤＭ１６において、フォトダイオードの読み出しを切り替える電気的なスイッチング後にフォトダイオードからの信号が安定するために必要な時間である。つまり、図８に示す装置であっても、波長掃引の時間を大幅に短縮することが困難であるという問題があった。

また、図７に示す装置では、波長分解能はモータの回転角で決まるので、波長分解能を高くできるが、図８に示す装置では、波長掃引幅に対するフォトダイオード数で波長分解能が決定され、例えば、５１２個のフォトダイオードであれば、波長掃引幅に対して、光スペクトラムを５１２分割しかできないこととなる。つまり、図８に示す装置では、高い波長分解能を得ることが難しいという問題があった。

そこで本発明の目的は、高速に波長掃引することができ、かつ、高い波長分解能が得られる光スペクトラムアナライザを実現することにある。

請求項１記載の発明は、
被測定光を回折格子によって分光し、分光された被測定光を測定して光スペクトラムを求める光スペクトラムアナライザにおいて、
前記回折格子に入射する前記被測定光の入射角を変える偏向手段と、
前記分光された被測定光を受光し、光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、
この受光手段からの電気信号に基づいて前記被測定光の光スペクトラムを求める信号処理部と
を有し、
前記受光手段は、前記回折格子の波長分散方向に沿って複数個配列され、互いに独立して電気信号を出力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、
受光手段のそれぞれは、異なる配線で前記信号処理部に信号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、
複数個の受光手段は、同一基板上に形成したフォトダイオードアレイ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記載の発明において、
偏向手段は、音響光学偏向器、ポリゴンミラー、ガルバノスキャナーまたはＭＥＭＳミラーのいずれかであ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記載の発明において、
前記被測定光を２回分光するダブルパス型であることを特徴とするものである。

本発明によれば、回折格子によって分光された被測定光を複数の受光手段で受光し、各受光手段が、電気信号をお互いに独立して信号処理部に出力するので、回折格子への入射角の変化量を抑えることができる。また、偏向手段が、回折格子に入射する被測定光の入射角を変えるので、受光手段の個数によって波長分解能が制限されない。従って、高速に波長掃引することができ、かつ、高い波長分解能が得られる。

以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例を示す構成図である。ここで、図８と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、音響光学偏向器（以下、ＡＯＤ（Acousto-optic deflector）と略す）２０は、コリメータレンズ１４と回折格子３との間に新たに設けられ、コリメータレンズ１４からの平行光の被測定光を偏向し、回折格子３に入射する被測定光の入射角を変える。

出射スリット２１ａ〜２１ｃは、集光レンズ１５の焦点位置となる集光面上に配列される。また、出射スリット２１ａ〜２１ｃは、回折格子３によって被測定光が波長分散される方向に沿って配列される。

受光器２２ａ〜２２ｃのそれぞれは、ＰＤＭ１６の代わりに設けられ、出射スリット２１ａ〜２１ｃを通過した被測定光を受光し、受光した光パワーに対応した電気信号を出力する。なお、受光器２２ａ〜２２ｃは、受光手段である。

アンプ２３ａ〜２３ｃのそれぞれは、受光器２２ａ〜２２ｃからの信号を適宜増幅する。ＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃのそれぞれは、ＡＤ変換器１０の代わりに設けられ、同一のサンプリングクロックを基準にして、アンプ２３ａ〜２３ｃからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、信号処理部１１に出力する。このように、受光手段２２ａ〜２２ｃのそれぞれから出力される電気信号は、途中で信号が合わさることなく、異なる電気配線によって信号処理部１１に伝達される。

波形発生部２５は、読み出し制御部１８の代わりに用いられ、所望の形状の波形、例えば、ランプ波を発生する。ディバイダ９は、波形発生部２５からの電気信号を分割し、必要に応じて分周する。電圧制御発振器（以下、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）と略す）２６は、出力する高周波信号の周波数が電圧値に応じて変化するデバイスであり、ディバイダ９からのランプ波の電圧に追従した高周波信号をＡＯＤ２０に出力する。

信号処理部１１は、ディバイダ９からの信号を測定開始点などのトリガ信号として、ＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃから出力されるデジタル信号に基づいて波長と光強度との特性、すなわち光スペクトラムを求め、表示部１２にスペクトラム等を表示する。

このような装置の動作を説明する。
まず、ＡＯＤ２０による被測定光の偏向の動作、すなわち被測定光の波長掃引について説明する。ここで、図２は、ＡＯＤ２０の動作の一例を示した図である。
ＡＯＤ２０は、図２に示すように、音響光学結晶２０Ａに圧電素子２０Ｂが接着されており、ＶＣＯ２６からの高周波信号を加えると結晶２０Ａ内を超音波が伝播される。このとき、高周波信号の周波数に応じて結晶２０Ａ内を伝播する屈折率の粗密波の周期が変わる。なお、高周波信号の周波数が高いほど粗密の周期が短くなる。そのため、高周波信号の周波数によって１次回折光の伝播角度が異なる。例えば、周波数ｆ１における０次光と１次光との分離角と、周波数ｆ２における０次光と１次光との分離角とを比較した場合、周波数ｆ１＜ｆ２であれば、周波数ｆ２の分離角の方が大きい。もちろん１次光が、回折格子３に出力される。

そして、波形発生部２５からのランプ波をディバイダ９が分岐し、一方をＶＣＯ２６に出力し、他方を信号処理部１１に出力する。波形発生部２５が出力する信号は、時間的に鋸波状に電圧値が変化する波形であり、所定の周期で繰り返し鋸波が出力される。

これによりＶＣＯ２６が、ランプ波の電圧に追従して、周波数が連続的に変化する高周波信号をＡＯＤ２０に出力する。

従って、ＶＣＯ２６にランプ波が入力され、このＶＣＯ２６からの高周波信号に応じた粗密波が、ＡＯＤ２０のＡＯ結晶２０Ａ内に発生され、ＡＯＤ２０が生成する１次光の伝播方向が連続的に偏向される。従って、回折格子３に入射する１次光の入射角が高速に変わる。つまり、回折格子３が固定のままでも、図７に示したように回折格子３を回動させ回折格子３への入射角を変えたことと同様になる。また、ランプ波の繰り返し周期に応じて、偏向が繰り返される。

続いて、図１に示す装置全体の動作を説明する。
被測定光が、光ファイバ１３によって伝播され、光ファイバ１３のファイバ端面からコリメータレンズ１４に所定の出射角で出射される。そして、コリメータレンズ１４が、被測定光を平行光にしてＡＯＤ２０に出射する。

一方、ＡＯＤ２０は、ＶＣＯ２６からの高周波信号に応じた粗密波がＡＯ結晶２０Ａ内に発生する。従って、ＡＯＤ２０が、コリメータレンズ１４から入射した平行光を、高周波信号に応じて出射方向を変え、すなわち平行光の被測定光を偏向して回折格子３に出射する。

そして、回折格子３がＡＯＤ２０から入射した被測定光を分光する。従って、回折格子３からの出射光が、波長毎に異なる方向に伝播されるため空間的に広がりを持ち集光レンズ１５に入射される。さらに、集光レンズ１５が、被測定光を波長毎に出射スリット２１ａ〜２１ｃ面上の異なる位置に集光する。すなわち、焦点位置となる集光面上には空間的に光スペクトラム分布が形成されている。また、回折格子３による被測定光の分光と、ＡＯＤ２０による被測定光の偏向によって、光スペクトラム分布が、スリット２１ａ〜２１ｃ面上を繰り返し走査される。

そして、集光された光のうち出射スリット２１ａ〜２１ｃの横幅（回折格子３が被測定光を波長分散する方向の幅）の範囲内となる波長成分の被測定光だけが出射スリット２１ａ〜２１ｃそれぞれを通過して、受光器２２ａ〜２２ｃで受光される。

そして、受光器２２ａ〜２２ｃが通過光の光強度に応じた電気信号をアンプ２３ａ〜２３ｃに出力する。もちろん、各受光器２２ａ〜２２ｃが、お互いに独立して電気信号を出力するので、光信号を変換した電気信号を後段のアンプ２３ａ〜２３ｃに同時に出力してよい。

さらに、ＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃが、アンプ２３ａ〜２３ｃからのアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理部１１に出力する。なお、高速に波長掃引する場合、スリット２１ａ〜２１ｃを通過する光のインパルスに応答可能な応答速度をもつフォトダイオードで構成された受光器２２ａ〜２２ｃと、インパルスをサンプリングできるサンプリング速度を持つＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃを用いる。

そして、信号処理部１１が、ディバイダ９からの信号を測定開始点などのトリガ信号として、ＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃから出力されるデジタル信号に基づいて波長と光強度との特性、すなわち光スペクトラムを求め、表示部１２に表示する。例えば、被測定光の各波長が検出されるタイミングは異なるため、光強度の時間応答が光スペクトラム情報そのものになるが、ランプ波の電圧から被測定光の偏向、すなわち、回折格子３への入射角は、一意にきまるため、信号処理部１１が、ランプ波の電圧から、光強度の時間情報を波長情報に変換する。

このように回折格子３によって分光された被測定光を複数の受光器２２ａ〜２２ｃで受光し、各受光器２２ａ〜２２ｃが、光／電気変換後の電気信号をお互いに独立して出力するので、図７に示すように受光手段が１個しかない場合と比較して、回折格子３への入射角の変化量を抑えることができる。つまり、ＡＯＤ２０による被測定光の偏向量を小さくできる。また、偏向量が小さくとも広波長帯域での光スペクトラムの測定が可能となる。

ここで、図３は、被測定光を測定した光スペクトラムの一例を示した図である。図３において、横軸は波長であり、縦軸は光強度である。ここで、掃引領域Ｓｐ１は、受光器２２ａで検出する波長領域であり、掃引領域Ｓｐ２は、受光器２２ｂで検出する波長領域であり、掃引領域Ｓｐ３は、受光器２２ｃで検出する波長領域である。このように、波長掃引幅ＳｐＡを、３個に等分し、各掃引領域Ｓｐ１〜Ｓｐ３を独立に測定して、測定結果を信号処理部１１で繋げて光スペクトラムを求めるので、各掃引領域Ｓｐ１〜Ｓｐ３を同時に波長掃引できる。これにより、全波長掃引領域ＳｐＡを高速に波長掃引することができる。例えば、受光器を１個だけ用いる場合と比較して、掃引時間を１／３に抑え、偏向量も１／３に抑えることができる。なお、図１に示す装置では、３個の受光器２２ａ〜２２ｃを用いる構成を示したが、ｎ個の受光器を用いれば、掃引時間を１／ｎに抑え、偏向量も１／ｎに抑えることができる。

一方、波長分解能は、図８に示す装置では、ＰＤＭ１６のフォトダイオードの個数によって制限されるが、図１に示す装置では、受光器２２ａ〜２２ｃの個数によって制限されない。図３に示す装置における波長分解能は、ＡＯＤ２０の偏向量は連続しているので、回折格子３による分光量と、出射スリット２１ａ〜２１ｃ面での集光度できまる。これにより、非常に高い波長分解能を得ることができる。

従って、図１に示す装置は、高速に波長掃引することができ、かつ、高い波長分解能が得られる。

さらに、ＡＯＤ２０の偏向量を小さくしても、受光器２２ａ〜２２ｃの個数を増やすことにより、測定波長範囲、すなわち波長掃引幅を広げることができる。これにより、ＡＯＤ２０の偏向量の性能による影響を軽減することができる。なお、偏向量が一定の場合、測定波長範囲と波長分解能はトレードオフの関係があり、測定波長範囲を狭くすれば、容易に波長分解能を向上することができる。

［第２の実施例］
図４は、本発明の第２の実施例を示した構成図である。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図４は、図１に示した光学部のシングルパス構造をダブルパス構造（加分散配置）にした一例である。図４において、回折格子２７が、回折格子３と集光レンズ１５の間に設けられる。なお、回折格子２７は、回折格子３に対して加分散配置となる位置に配置される。

このような装置の動作を説明する。
回折格子３で分光された被測定光を、回折格子２７が、被測定光の分光をさらに広げ、集光レンズ１５に出射する。その他の動作は、図１に示す装置と同様なので説明を省略する。

このように、加分散配置された回折格子２７が、回折格子３によって分光された被測定光を再度分光するので、分光角が大きくなり、波長分解能が向上する。例えば、回折格子２７を回折格子３と同等のものを用いれば、波長分解能が２倍に向上する。これにより、被測定光の光スペクトラムを精度よく測定することができる。

［第３の実施例］
図５は、本発明の第３の実施例を示した構成図であり、図７に示す装置に本発明を適用したものである。ここで、図１、図７と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。出射スリット２１ａ〜２１ｃが、出射スリット５の代わりに、凹面鏡４の焦点位置となる集光面上に設けられる。受光器２２ａ〜２２ｃが、光検出器６の代わりに設けられる。ＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃは、ＡＤ変換器１０の代わりに設けられる。なお、受光器２２ａ〜２２ｃとＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃ間のアンプ２３ａ〜２３ｃの図示は省略している。なお、モータ７が偏向手段に該当する。

このような装置の動作を説明する。
凹面鏡４によって集光された光のうち出射スリット２１ａ〜２１ｃの横幅（波長分散方向の幅）の範囲内となる波長成分の被測定光だけが出射スリット２１ａ〜２１ｃそれぞれを通過して、受光器２２ａ〜２２ｃで受光される。

そして、受光器２２ａ〜２２ｃが通過光の光強度に応じた電気信号をアンプ２３ａ〜２３ｃ（図示略）に出力する。さらに、ＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃが、アンプ２３ａ〜２３ｃからのアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理部１１に出力する。

そして、信号処理部１１が、ディバイダ９からの信号を測定開始点などのトリガ信号として、ＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃから出力されるデジタル信号に基づいて波長と光強度との特性、すなわち光スペクトラムを求め、表示部１２に表示する。例えば、被測定光の各波長が検出されるタイミングは異なるため、光強度の時間応答が光スペクトラム情報そのものになるが、ランプ波の電圧から被測定光の偏向、すなわち、回折格子３への入射角は、一意にきまるため、信号処理部１１が、ランプ波の電圧から、光強度の時間情報を波長情報に変換する。その他の動作は、図７に示す装置と同様なので説明を省略する。

このように、回折格子３によって分光された被測定光を複数の受光器２２ａ〜２２ｃで受光し、各受光器２２ａ〜２２ｃが、光／電気変換後の電気信号をお互いに独立して出力するので、図７に示すように受光部分が１個しかない場合と比較して、回折格子３の回転角度が少なくても、回折格子３への入射角の変化量を抑えることができる。つまり、回折格子３の回転量を小さくできる。また、回転量が小さくとも広波長帯域での光スペクトラムの測定が可能となる。そして、回転量を抑えることができるので、高速に波長掃引することができ、かつ、図７に示す装置と同等の高い波長分解能が得られる。

なお、図５に示す装置では光学部に単純なシングルパス構造を用いる例を示しているが、高分解能化を図るため、ダブルパス構造を用いてもよい。

［第４の実施例］
図６は、本発明の第４の実施例を示した構成図であり、図１に示す装置のＡＯＤ２０の代わりの偏向手段として、ポリゴンミラーを用いた例である（例えば、特開平１１−１３２８４７号公報）。ここで、図１と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図１において、ポリゴンミラー２８は、ＡＯＤ２０の代わりに設けられ、コリメータレンズ１４からの被測定光を偏向し、回折格子３に出射する。モータ２９、モータ制御部３０は、ＶＣＯ２６、波形発生器２５の代わりに設けられる。モータ制御部３０は、モータ２９の回転を制御する制御信号を出力する。モータ２９は、制御信号に基づいて、所定の速度で一定方向に高速にポリゴンミラー２８を回転させる。

このような装置の動作を説明する。
モータ制御部３０が、ディバイダ９を介して制御信号を、信号処理部１１、モータ２９に出力する。そして、モータ２９が、ポリンゴンミラー２８を高速に回転させる。これにより、コリメータレンズ１４からの被測定光が、ポリンゴンミラー２８によって偏向され、回折格子３への入射角が変わり、波長掃引される。

一方、信号処理部１１が、ディバイダ９からの信号を測定開始点などのトリガ信号として、ＡＤ変換器２４ａ〜２４ｃから出力されるデジタル信号に基づいて波長と光強度との特性、すなわち光スペクトラムを求め、表示部１２に表示する。

その他の動作は、図１に示す装置と同様なので説明を省略する。波長掃引速度としては、ＡＯＤ２０よりも高速ではないが、数［ｋＨｚ］オーダーでの波長掃引を行なうことができる。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
図６に示す装置において、ＡＯＤ２０の代わりの偏向手段として、ポリゴンミラー２８を用いる構成を示したが、ガルバノスキャナーまたはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等の各種光偏向器を用いて、コリメータ手段からの被測定光を偏向し、回折格子３への入射角を変えてもよい。

図１、図４〜図６に示す装置において、受光手段である受光器２２ａ〜２２ｃを個別に設ける構成を示したが、受光手段であるフォトダイオードを用いて、複数個のフォトダイオードを同一基板上に形成したフォトダイオードアレイとしてもよい。そしてフォトダイオードアレイをモジュール化したＰＤＭによって被測定光を受光してもよい。例えば、フォトダイオードをｎ個（ｎは、複数）有し、各フォトダイオードは、カスケードでなく、独立して読み出すことができ、もちろん、ＰＤＭの出力端子は、フォトダイオードごとに設けられ、各端子それぞれから異なる配線で信号処理部１１にフォトダイオードからの電気信号が伝送される。

なお、各フォトダイオードの前段に設けられる出射スリット２１ａ〜２１ｃは、スリット幅を集光レンズ１５による集光ビームサイズとほぼ同じ位の開口にして波長選択を行なう。各フォトダイオードの幅（波長分散方向の幅）が集光ビームサイズと同等程度であれいば、出射スリット２１ａ〜２１ｃを設けなくともよい。すなわち、フォトダイオードそのものがスリット２１ａ〜２１ｃとして機能するからである。もちろん、フォトダイオードは、集光レンズ１５の焦点位置の集光面上に、波長分散方向に沿って配列される。

このように、回折格子３によって分光された被測定光をフォトダイオードアレイを構成する複数のフォトダイオードで受光し、各フォトダイオードが、光／電気変換後の電気信号をお互いに独立して出力するので、フォトダイオード個数分のＡＤ変換器が必要となるが、図８に示す装置のように受光した光スペクトラムの情報のデータをカスケードに読み出さないので、ウェイトクロックの余分な時間がなくなり、高速化を図ることができる。ＡＯＤ２０は、掃引周波数１００［ｋＨｚ］程度まで、応答するので、応答速度が十分に高速なフォトダイオードアレイを用いれば、図８に示す装置より１００〜１０００倍程度の波長掃引の高速化が図れる。また、上述のように、波長分解能はフォトダイオードの個数によって制限されないので、高い波長分解能を得ることができる。従って、高速に波長掃引することができ、かつ、高い波長分解能が得られる。

図１、図４、図６に示す装置において、光ファイバ１３から被測定光をコリメータレンズ１４に出射する構成を示したが、図５に示すように入射スリット１を用いてもよく、逆に、図５に示す装置において入射スリット１の代わりに光ファイバ１３を用いてもよい。または、光ファイバ１３と入射スリット１を組み合わせ、光ファイバ１３からの出射光を入射スリット１に通過させてもよい。

本発明の第１の実施例を示した構成図である。 ＡＯＤ２０の動作を説明した図である。 被測定光を測定した光スペクトラムの一例を示した図である。 本発明の第２の実施例を示した構成図である。 本発明の第３の実施例を示した構成図である。 本発明の第４の実施例を示した構成図である。 従来の光スペクトラムアナライザの構成を示した図である。 従来の光スペクトラムアナライザのその他の構成を示した図である。

符号の説明

３、２７ 回折格子
１１ 信号処理部
２０ ＡＯＤ
２２ａ〜２２ｃ 受光器
２８ ポリゴンミラー

Claims (5)

1. 被測定光を回折格子によって分光し、分光された被測定光を測定して光スペクトラムを求める光スペクトラムアナライザにおいて、
   前記回折格子に入射する前記被測定光の入射角を変える偏向手段と、
   前記分光された被測定光を受光し、光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、
   この受光手段からの電気信号に基づいて前記被測定光の光スペクトラムを求める信号処理部と
   を有し、
   前記受光手段は、前記回折格子の波長分散方向に沿って複数個配列され、互いに独立して電気信号を出力することを特徴とする光スペクトラムアナライザ。
2. 受光手段のそれぞれは、異なる配線で前記信号処理部に信号を出力することを特徴とする請求項１記載の光スペクトラムアナライザ。
3. 複数個の受光手段は、同一基板上に形成したフォトダイオードアレイであ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。
4. 偏向手段は、音響光学偏向器、ポリゴンミラー、ガルバノスキャナーまたはＭＥＭＳミラーのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の光スペクトラムアナライザ。
5. 前記被測定光を２回分光するダブルパス型であることを特徴とする請求項１記載の光スペクトラムアナライザ。
   

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