JP2022150579A - 光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 広波長帯域の光を出射する広帯域光源部と、
前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロンを透過した光を出力するエタロン部と、
被測定光を入力する光入射部と、
前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を分光して任意の波長の光を出力する分光部と、
前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを有する波長制御部と、
前記波長制御データを補正する波長制御データ補正処理部と、
前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部と、
前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器と、
を備え、
前記波長制御データ補正処理部が、前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記波長制御データを補正する、
光スペクトラムアナライザ。
上記(1)に記載の光スペクトラムアナライザ。
前記分光部は、前記光スイッチの出力からの入力光を分光し、分光された任意の波長の光を出力する、
上記(2)に記載の光スペクトラムアナライザ。
前記基準光が前記光スイッチに入力され、
前記光スイッチは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光と、前記基準光と、前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力する、
上記(3)に記載の光スペクトラムアナライザ。
前記モード制御部は、
前記波長校正モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記波長校正モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
上記(3)又は(4)に記載の光スペクトラムアナライザ。
前記モード制御部は、
前記波長校正第1モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記波長校正第2モードでは、前記基準光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記波長校正第1モード、前記波長校正第2モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
上記(4)に記載の光スペクトラムアナライザ。
上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。
上記(1)乃至(7)のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。
前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度に基づいて、前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを補正する、
波長校正制御方法。
本発明の実施形態に係る光スペクトラムアナライザ10の構成例を図1に示す。光スペクトラムアナライザ10は、被測定光のスペクトラム、すなわち波長又は周波数毎の光強度分布を測定してグラフ形式でその結果を表示する機能を有している。なお、波長と周波数とは互いに逆数と似た関係にあるので、以下の説明では、両者の文言をほぼ同じ意味で用いる場合がある。
光スイッチ14は、複数の光入力部と1つの光出力部とを有し、複数の光入力部の光路のいずれかを選択的に光出力部と接続することが可能なスイッチであり、制御信号に従って選択状態を切り替えることができる。
補正処理部18は、校正時に波長制御部17の波長制御データを補正するための機能を有している。
エタロン部12の内部構造の例を図2に示す。
図2に示したエタロン部12においては、密閉されたケース31の内部にエタロン32が固定された状態で配置されている。また、エタロン32の厚み方向の一方の表面(光入射面)と対向する状態でコリメータレンズ33が設置され、エタロン32の厚み方向の他方の表面(光出射面)と対向する状態で集光レンズ34が設置されている。
エタロン透過光のスペクトルの例を図3に示す。図3において、横軸は波長又は周波数を表し、縦軸は光透過率を表している。
FSR(Ts+ΔT)=c/{2n・(L+ΔL)} ・・・(1)
但し、
Ts:温度
ΔT:温度変化
c :光速
n :エタロンの屈折率
L :エタロンの共振器長
ΔL:共振器長変化
ΔL=α・L・ΔT ・・・(2)
α:線膨張率
この共振周波数間隔FSR(Ts+ΔT)を、温度センサ35の検出した温度に基づいて補正し、後述するように波長の校正を実施する。
分光部15の外観の例を図4に示す。
図4に示した分光部15は、リットマン型であり、コリメータレンズ41、回折格子42、折り返しミラー43、可動部44、モータ45、及びエンコーダ46を含んでいる。
分光部15においては、可動部44の各位置と分光された出力光の波長とが互いに関連付けられているので、計測する波長を位置で表すことができる。
本発明の実施形態における光スペクトラムアナライザ10の動作例を図5に示す。すなわち、光スペクトラムアナライザ10の補正処理部18を制御する図示しないマイクロコンピュータが内蔵された所定の制御プログラムを実行することにより、図5に示したような動作が実施される。図5の動作について以下に説明する。
補正処理部18は、S16で算出した周波数ズレ量δfを校正するように、分光部15の可動部44における各位置と各波長との対応関係を表す波長制御データを補正し記憶している波長掃引用のデータを更新する(S17)。
光スペクトラムアナライザの構成の変形例を図6に示す。図6に示した光スペクトラムアナライザ10Aは、図1に示した光スペクトラムアナライザ10の変形例である。
[1] 広波長帯域の光を出射する広帯域光源部(11)と、
前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロン(32)を透過した光を出力するエタロン部(12)と、
被測定光を入力する光入射部(13)と、
前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を分光して任意の波長の光を出力する分光部(15)と、
前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを有する波長制御部(17)と、
前記波長制御データを補正する波長制御データ補正処理部(補正処理部18)と、
前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部(16)と、
前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器(温度センサ35)と、
を備え、
前記波長制御データ補正処理部が、前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記波長制御データを補正する(S17)、
光スペクトラムアナライザ。
上記[1]に記載の光スペクトラムアナライザ。
前記分光部は、前記光スイッチの出力からの入力光を分光し、分光された任意の波長の光を出力する、
上記[2]に記載の光スペクトラムアナライザ。
前記基準光が前記光スイッチ(14A)に入力され、
前記光スイッチ(14A)は、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光と、前記基準光と、前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力する、
上記[3]に記載の光スペクトラムアナライザ。
前記モード制御部は、
前記波長校正モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチから出力し(S12)、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチから出力し(S18)、
前記波長校正モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する(S12、S18)、
上記[3]又は[4]に記載の光スペクトラムアナライザ。
前記モード制御部(補正処理部18A)は、
前記波長校正第1モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチ(14A)から出力し、
前記波長校正第2モードでは、前記基準光を選択して前記光スイッチ(14A)から出力し、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチ(14A)から出力し、
前記波長校正第1モード、前記波長校正第2モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
上記[4]に記載の光スペクトラムアナライザ。
上記[1]乃至[6]のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。
上記[1]乃至[7]のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。
前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを補正する(S11~S17)、
波長校正制御方法。
11 広帯域光源部
12 エタロン部
13 光入射部
14,14A 光スイッチ
15 分光部
16 受光部
17 波長制御部
18,18A 補正処理部
19 表示部
21,22,23,24,25 光ファイバ
31 ケース
32 エタロン
33 コリメータレンズ
34 集光レンズ
35 温度センサ
36 入力側光ファイバ
37 出力側光ファイバ
41 コリメータレンズ
42 回折格子
43 折り返しミラー
44 可動部
45 モータ
46 エンコーダ
51 基準光源部
52 光ファイバ
53 偏光制御部
(1) 被測定光の波長帯域を網羅する広い波長帯域に亘って平坦なスペクトルを有する広波長帯域の光を出射する広帯域光源部と、
前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロンを透過した光を出力するエタロン部と、
前記被測定光を入力する光入射部と、
前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を回折格子により分光して任意の波長の光を出力する分光部と、
前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを有する波長制御部と、
前記波長制御データを補正する波長制御データ補正処理部と、
前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部と、
前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器と、
を備え、
前記波長制御データ補正処理部が、前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記波長制御データを補正する、
光スペクトラムアナライザ。
前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度に基づいて、前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを補正する、
波長校正制御方法。
Claims (9)
- 広波長帯域の光を出射する広帯域光源部(11)と、
前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロン(32)を透過した光を出力するエタロン部(12)と、
被測定光を入力する光入射部(13)と、
前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を分光して任意の波長の光を出力する分光部(15)と、
前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを有する波長制御部(17)と、
前記波長制御データを補正する波長制御データ補正処理部(18)と、
前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部(16)と、
前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器(35)と、
を備え、
前記波長制御データ補正処理部が、前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記波長制御データを補正する、
光スペクトラムアナライザ。 - 前記エタロン部は、前記広帯域光源部からの光が入力された時の前記エタロンの透過光強度が周波数の変化に対してほぼ正弦波形状である、
請求項1に記載の光スペクトラムアナライザ。 - 前記エタロン部の出力光と前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力可能な光スイッチ(14)を備え、
前記分光部は、前記光スイッチの出力からの入力光を分光し、分光された任意の波長の光を出力する、
請求項2に記載の光スペクトラムアナライザ。 - 波長が既知の基準光を出射する基準光源部(51)を有し、
前記基準光が前記光スイッチ(14A)に入力され、
前記光スイッチ(14A)は、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光と、前記基準光と、前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力する、
請求項3に記載の光スペクトラムアナライザ。 - 波長校正モードと、測定モードとを選択可能なモード制御部(18)を有し、
前記モード制御部は、
前記波長校正モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記波長校正モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
請求項3又は請求項4に記載の光スペクトラムアナライザ。 - 波長校正第1モードと、波長校正第2モードと、測定モードとを選択可能なモード制御部(18A)を有し、
前記モード制御部(18A)は、
前記波長校正第1モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチ(14A)から出力し、
前記波長校正第2モードでは、前記基準光を選択して前記光スイッチ(14A)から出力し、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチ(14A)から出力し、
前記波長校正第1モード、前記波長校正第2モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
請求項4に記載の光スペクトラムアナライザ。 - 前記分光部(15)は、その出力光の波長を変更するための可動部(44)、及び前記可動部を駆動可能な駆動部(45)を有する、
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の光スペクトラムアナライザ。 - 前記波長制御データ補正処理部は、前記エタロンの透過光スペクトルに生じるリップル振幅の固有のピーク波長と、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を実測して得られるエタロンスペクトルデータのピーク波長位置に基づいて、波長のずれ量を算出する、
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の光スペクトラムアナライザ。 - 広波長帯域の光を出射する広帯域光源部と、前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロンを透過した光を出力するエタロン部と、被測定光を入力する光入射部と、前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を分光して任意の波長の光を出力する分光部と、前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部と、前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器と、波長制御部とを有する光スペクトラムアナライザを制御するための波長校正制御方法であって、
前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを補正する、
波長校正制御方法。
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