JP2010212490A - 光パルス発生器およびそれを用いた光計測器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光を発する発光素子1と、光の波長を掃引する波長掃引手段2を有し、出力光の波長を周期的に変化させる波長掃引光源3と、波長掃引光源3の出力光を受光する第1および第2の受光器7、11と、波長掃引光源3の出力光の波長が周期的に掃引されている間、モードホップによって生じる第1の受光器7の出力信号の不連続変化を検出するモードホップ検出手段8と、該不連続変化がなくなるように発光素子1への注入電流を変化させる注入電流制御手段4と、波長掃引光源3の出力光を受光し、第2の受光器11の出力信号をトリガ信号として、波長掃引光源3の出力光を所望の時間だけ透過させる光スイッチ9と、を備える。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明に係る光パルス発生器の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。
r=(L3+L4−L2)/sin α ・・・・・・(1)
本発明に係る光パルス発生器の第2の実施形態について図面を用いて説明する。第1の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
本発明に係る光パルス発生器の第3の実施形態について図面を用いて説明する。第1および第2の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図14、15に示すように、第4の実施形態の光計測器51は、第1、第2もしくは第3の実施形態の光パルス発生器20、50と、該光パルス発生器から出力された所望の波長λi(i=1〜n)の光パルスの被測定物70への入射に伴って、被測定物70から出射される出射光を受光し、受光された出射光に応じた出力信号を出力する受光部80を備えている。
1a、1b 端面
1c 実効共振端面
2 波長掃引手段
3 波長掃引光源
4 注入電流制御手段
7 第1の受光器
8 モードホップ検出手段
9 光スイッチ
10 光フィルタ
11 第2の受光器
12 温度センサ
13 ペルチェ素子
14 温度制御手段
20、50 光パルス発生器
21 基台
23 コリメートレンズ
24 固定ミラー
25 回折格子
25a 回折面
30 回動ミラー
31 フレーム
32 反射板
32a 反射面
33、34 連結部
40 駆動装置(回動駆動手段)
51 光計測器
70 被測定物
80 受光部
90 メモリ部
91 演算部
Claims (10)
- 光を発する発光素子(1)と、該発光素子を含む外部共振器を形成して該外部共振器において共振する光の波長を掃引する波長掃引手段(2)を有し、出力光の波長を周期的に変化させる波長掃引光源(3)と、
前記波長掃引光源の出力光の一部を受光し、該受光された光の強度に応じた電気信号を出力する第1の受光器(7)と、
前記波長掃引光源の出力光の波長が周期的に掃引されている間、前記第1の受光器の出力を監視し、モードホップによって生じる前記第1の受光器からの前記電気信号の不連続変化を検出するモードホップ検出手段(8)と、
前記モードホップ検出手段によって検出された前記第1の受光器の前記電気信号の不連続変化がなくなるように前記発光素子への注入電流を変化させる注入電流制御手段(4)と、
前記波長掃引光源の出力光の別の一部を受光し、所定波長の光を透過させる光フィルタ(10)と、
前記光フィルタを透過した所定波長の光を受光し、該受光された光の強度に応じた電気信号を出力する第2の受光器(11)と、
前記波長掃引光源の出力光を受光し、前記第2の受光器から出力された電気信号をトリガ信号として、該波長掃引光源の出力光を所望の時間だけ透過させる光スイッチ(9)と、を備え、
所望の波長を含む光パルスを出力することを特徴とする光パルス発生器。 - 前記注入電流制御手段は、前記波長掃引光源の波長掃引の周期と同期させて、前記発光素子への前記注入電流を可変制御することを特徴とする請求項1に記載の光パルス発生器。
- 前記注入電流制御手段は、波長掃引中における前記第1の受光器からの前記電気信号の不連続変化がなく且つ波長掃引範囲における光出力がほぼ一定となるように前記注入電流を可変制御することを特徴とする請求項2に記載の光パルス発生器。
- 前記発光素子またはその周囲の温度を検出する温度センサ(12)と、
少なくとも前記発光素子の温度を可変するためのペルチェ素子(13)と、
前記温度センサの出力と前記第1の受光器の出力に基づいて前記ペルチェ素子への供給電流を制御することで、前記発光素子からの出射光の波長掃引範囲における平均出力が所望の値となるようにする温度制御手段(14)と、を備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光パルス発生器。 - 前記発光素子は、2つの端面(1a、1b)のうち少なくとも一方の端面が低反射率面であるとともに、基台(21)上に固定され、
前記波長掃引手段が、
前記発光素子の前記低反射率面からの出射光を平行光に変換する前記基台上に固定されたコリメートレンズ(23)と、
光を回折するための回折溝が平行に形成されている回折面(25a)を有し、前記コリメートレンズから出射された光が、前記回折溝と直交し且つ前記回折面に対して非直交となる所定の入射角で所定入射位置に入射される状態で前記基台上に固定された回折格子(25)と、
前記回折格子の前記回折面と対向する反射板(32)を有し、前記回折格子の前記回折溝と平行な特定位置の軸を中心にして前記回折面と直交する平面内で回動可能に形成され、前記コリメートレンズから出射されて前記回折格子の前記回折面に入射した光に対する回折光のうち前記反射板の反射面(32a)に直交する光路に沿った光を反射して逆光路で前記回折格子に戻し、該戻された光を入射光路と同じ光路で前記コリメートレンズを介して前記発光素子へ戻す前記基台上に固定された回動ミラー(30)とを有し、
前記回動ミラーの回動中心位置からの前記回折格子の前記所定入射位置までの距離r、前記回動中心位置から前記反射面を延長した平面までの距離L2、前記発光素子の実効共振器端面(1c)から前記回折格子の前記所定入射位置に至る光路長L1および前記回折格子の前記回折面への光入射角αとの間に、
r=(L1−L2)/sin α
の関係を成立させて、
前記回動ミラーの前記反射面の角度変化に応じて前記発光素子から前記コリメートレンズおよび前記回折格子の前記回折面を経て前記回動ミラーの前記反射面に至る共振器長を変化させ、前記発光素子が出射する光の波長を所定の範囲内で連続的に変化させるリトマン方式外部共振器型であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光パルス発生器。 - 前記基台上に固定され、前記コリメートレンズから出射された光を前記回折格子の前記所定入射位置に向けて反射する固定ミラー(24)をさらに備え、
前記発光素子、前記コリメートレンズ、前記固定ミラーおよび前記回折格子が前記回動ミラーの一面側に配置され、前記発光素子から前記固定ミラーを介して前記回折格子に至る光路が、前記回動ミラーと非交差であることを特徴とする請求項5に記載の光パルス発生器。 - 前記発光素子から前記コリメートレンズを介し、前記固定ミラーに至る光路が、前記回折格子の前記回折溝と平行となるように、前記発光素子、前記コリメートレンズおよび前記固定ミラーが配置されたことを特徴とする請求項6に記載の光パルス発生器。
- 前記回動ミラーは、
前記基台に固定されたフレーム(31)と、
前記フレームの内側に配置され一面側に前記反射面が形成された前記反射板と、
前記反射板の外縁と前記フレームの内縁との間を連結する捩れ変形可能で前記回折格子の前記回折溝と平行な一直線上に並ぶ一対の連結部(33、34)とで一体的に形成され、
前記反射板の端に力を周期的に付与する回動駆動手段(40)により、前記連結部を中心に前記反射板を往復回動させることを特徴とする請求項6および請求項7に記載の光パルス発生器。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の光パルス発生器(20、50)と、
前記光パルス発生器から出力された前記光パルスを被測定物(70)へ入射したのち、該被測定物から出射される出射光を受光し、該受光された光の強度に応じた電気信号を出力する受光部(80)と、
前記出力された各光パルスの波長と前記各光パルスに対する前記受光部からの前記電気信号を対応づけて保存するメモリ部(90)と、
前記メモリ部に保存された前記波長と前記受光部からの前記電気信号を処理する演算部(91)と、を備えることを特徴とする光計測器。 - 前記演算部が、前記波長ごとに前記メモリ部に保存された複数の前記受光部からの前記電気信号を、波長ごとに平均化処理することを特徴とした請求項9に記載の光計測器。
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