JP2026008564A - 製造されたレーザの高速なレーザスペクトルテストを実行するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザの高速なレーザスペクトルテストを実行するための方法および装置を提供する。
【解決手段】装置は被試験光デバイスのスペクトル特性を判定し、受信するように構成された可変光学フィルタと、出力信号を検出するハードウェアと、処理回路とを含む。校正信号生成は、可変光学フィルタに校正範囲の値で制御信号を印加し、校正信号を使用して、入力ＤＵＴ信号のスペクトル成分から可変光学フィルタのスペクトル応答を分離するための校正関数を決定する。ＤＵＴ測定サンプルを生成するために、関心スペクトル領域に対応する値の測定範囲にわたって制御信号を可変光学フィルタに適用する。校正関数は、ＤＵＴ測定サンプルを処理して、印加された制御信号に対する可変光学フィルタのスペクトル伝達関数応答を、印加された制御信号に対するＤＵＴ応答から分離するために使用される。処理回路は、評価のためにＤＵＴ応答からスペクトル特性を抽出する。
【選択図】なし

Description

［背景技術］
一般に、光学デバイス製造業者は、製造する光学デバイスに対して品質保証を行うことができる機構を必要とする。例えば、レーザ製造業者は、製造するレーザに対して品質保証を行うことができる機構を必要とする。関心のある特定の分野は多くの半導体レーザが単一の半導体ウエハ上に同時に製造される半導体レーザ産業であり、それらを特徴付ける必要がある。

各半導体チップデバイスは電圧および電流の多くの（例えば、数百の）異なる組み合わせの下で、性能について試験（テスト）される必要がある。単一のウエハ上には多くの（例えば、数百の）デバイスがあるので、ウエハ上のデバイスの高速および／または高度に並列化されたテストは、製造／生産環境にとって望ましい。一例として半導体レーザを使用すると、各レーザについての一例の試験測定は、所与のレーザの、レーザが動作するように設計されている波長以外の波長でどのくらいの光を放出しているかの尺度であるサイドモード抑制比（ＳＭＳＲ）である。不十分なＳＭＳＲを有するレーザはスペクトルのその割り当てられたセクションの外にある波長で光を放射し、同じ光ファイバを占有し得る他のチャネルとのクロストークをもたらす。各レーザについての他の例示的な試験測定は、レーザの一次放射の実際の波長であるレーザ中心波長、レーザから放射される総電力、サイドモード波長及びパワー、及び／又は他のものを含む。

したがって、作製された光学デバイスのスペクトルテストを高速で実行するための方法および装置を有することが望ましい。

また、比較的低コストの装置を用いて、製造された光学デバイスの高速スペクトルテストを実行することが望ましい。

また、広い範囲の可能性のある入力波長にわたって、高いスペクトル分解能で測定を実行することが望ましい。

別の望ましい目標は、高速スペクトル試験装置が自己校正（既知のスペクトルの入力を必要としない）され、試験されるデバイスごとに１回だけ校正されることである。

別の望ましい目標は、試験している装置の光学特性が経時的に変化する状況において、高速スペクトル試験方法および装置が適切に機能し続けることである。

特定の例示的な実施形態では、装置が被試験光学デバイス（ＤＵＴ）の１つ以上のスペクトル特性を判定する。少なくとも１つの可変光学フィルタは入力ＤＵＴ信号を受信するように構成され、データ取得ハードウェアは入力ＤＵＴ信号に基づいて、少なくとも１つの可変光学フィルタからのＤＵＴ出力信号を検出するように構成される。データ取得ハードウェアに結合された処理回路は校正信号を生成するために、少なくとも１つの可変光学フィルタに値の校正範囲にわたって制御信号を印加するように構成される。校正信号は、入力ＤＵＴ信号のスペクトル成分から少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル応答を分離するための校正関数を判定するために使用される。処理回路はＤＵＴ測定サンプルを生成するために、関心スペクトル領域に対応する測定範囲の値にわたって制御信号を少なくとも１つの可変光学フィルタに適用するように構成される。校正関数は、ＤＵＴ測定サンプルを処理して、印加された制御信号に対する少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル伝達関数応答を、印加された制御信号に対するＤＵＴ応答から分離するために使用される。処理回路は、評価のためにＤＵＴ応答から１つ以上のスペクトル特性を抽出するように構成される。

いくつかの例示的な実施形態では、各可変光学フィルタ装置が制御信号に基づいて調整可能であり、所望の波長範囲のＤＵＴ入力スペクトルを受信し、ＤＵＴ入力スペクトルの修正バージョンに対応するＤＵＴ出力スペクトルを出力するように構成されたスペクトル伝達関数を有する。スペクトル伝達関数は、可変光学フィルタの自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）に対応するスペクトル分離を有する２つ以上のピーク透過波長を有する。処理回路は校正段階において、校正範囲の値を決定し、校正範囲の値にわたって制御信号を各可変光学フィルタに適用するように構成され、可変光学フィルタは、校正サンプルを生成するためにＤＵＴ入力スペクトルを修正するように構成される。校正関数は、校正サンプルに基づく逆重畳（デコンボリューション）ベクトルを含む。ＤＵＴ測定段階では、処理回路がＤＵＴ測定サンプルを生成するために各可変光学フィルタに関心スペクトル領域に対応する範囲の値にわたって制御信号を適用し、再構成されたＤＵＴ入力スペクトルを有するＤＵＴ応答を生成するためにＤＵＴ測定サンプルに逆重畳ベクトルを適用し、評価のために再構成されたＤＵＴスペクトルから１つ以上のスペクトル特性を抽出するように構成される。

いくつかの例示的な実装形態ではＤＵＴはレーザであり、１つ以上のスペクトル特性はサイドモード抑制比（ＳＭＳＲ）、中心波長強度、ピーク幅、１つ以上のサイドモード波長、および１つ以上のサイドモード強度のうちの１つ以上を含む。

いくつかの例示的な実施形態では、処理回路が再構成されたＤＵＴスペクトルが１つ以上の抽出されたスペクトル特性に基づいて、１つ以上の指定された性能要件を満たすかどうかを判定するように構成される。

いくつかの例示的な実装形態では、光学デバイスが少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル伝達関数を特徴付けるための入力基準スペクトルを生成し、光学検出器は各可変光学フィルタからの光出力を検出し、処理回路に与えられるＤＵＴ測定サンプルおよび基準出力サンプルを生成する。ＤＵＴ測定サンプルおよび基準出力サンプルのうちの少なくともいくつかは、不均一なスペクトル間隔を有し得る。処理回路は校正段階（ステージ）およびＤＵＴ測定段階のうちの少なくとも１つにおいて、不均一なスペクトル間隔を有する基準出力サンプルを処理して、基準スペクトル特徴を検出し、検出された基準スペクトル特徴に基づいて、ＤＵＴ測定サンプルを波長または光周波数における均一な間隔に再サンプリングし、それによって、少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル伝達関数、制御信号、および制御信号に対する少なくとも１つの可変光学フィルタの応答のうちの１つ以上における非線形性を補正するように構成される。

いくつかの例示的な実装形態では、入力基準スペクトルがＤＵＴの動作の波長帯域からの帯域外である波長帯域内にあり、装置は広帯域スペクトルの光を有する光源と、広帯域スペクトルの光を受信し、既知の波長で、または一定の波長インクリメントで既知の特徴を有する、修正された広帯域スペクトルの光を生成するように構成された非熱光学デバイスと、修正された広帯域スペクトルを受信し、基準スペクトルを提供するように構成された、少なくとも１つの可変光学フィルタのＦＳＲの幅にほぼ対応する通過帯域を有するバンドパスフィルタとをさらに含み得る。各可変光学フィルタは光学キャビティ内の干渉および共鳴に基づいて動作可能なファブリーペロー（ＦＰ）可変光学フィルタであってもよく、基準スペクトルはＦＰ可変光学フィルタのキャビティの瞬間的なサイズの情報を提供する。各基準スペクトル特徴のための関連する時間およびキャビティサイズに基づいて、処理回路は基準スペクトル特徴がスペクトル内の所望の間隔と時間的に整列するように、波長または光周波数において均一な間隔にＤＵＴ測定サンプルを再サンプリングするように構成される。

いくつかの例示的な実施形態では、処理回路が校正段階において、基準スペクトルを生成するために、値の範囲にわたって制御信号を各可変光学フィルタに適用し、基準スペクトルに対するＤＵＴ測定サンプル内の主（メイン）スペクトルピークの位置を判定し、主スペクトルピークの位置に基づいて、制御信号値の限定された範囲を決定し、制御信号値の限定された範囲にわたって制御信号を適用して、基準スペクトルに対する主スペクトルピークの位置に基づいて、値の校正範囲を決定し、システム応答性の波長依存変動を補正するように構成される。

いくつかの例示的な実装形態では、処理回路が校正段階で、主スペクトルピークを、少なくとも１つの可変光学フィルタの予想スペクトル伝達関数の理想スペクトル形状に相関させ、理想ＤＵＴ入力スペクトルに対する期待応答を決定し、少なくとも１つの可変光学フィルタの予想スペクトル伝達関数および理想ＤＵＴ入力スペクトルに基づいて逆重畳ベクトルを生成するように構成される。

いくつかの例示的な実施形態では、装置が既知の光入力スペクトルを有する既知のソース（光源）をさらに含むことができ、既知のソースをＤＵＴとして使用することができる。処理回路は校正段階において、既知の光源のＤＵＴ出力スペクトルを測定し、既知の光源のＤＵＴ出力スペクトルを既知の光源の既知のスペクトル形状に相関させ、ＤＵＴ出力スペクトルおよび既知の光入力スペクトルに基づいて逆重畳ベクトルを生成するように構成される。処理回路はＤＵＴ測定段階において、既知の光入力スペクトルに基づいて、ＤＵＴ測定サンプルを波長または光周波数において均一な間隔に再サンプリングして、再サンプリングされたＤＵＴ測定サンプルを生成し、再サンプリングされたＤＵＴ測定サンプルに逆重畳ベクトルを適用して、適用された制御信号に対するＤＵＴ応答を生成するように構成される。処理回路はＤＵＴ測定段階において、ＤＵＴ中心波長に対応する再構成されたＤＵＴ入力スペクトルにおけるプライマリスペクトルピークを決定し、１つ以上のスペクトル特性が１つ以上の所定のパラメータを満たすことができないかどうかを決定するようにさらに構成され得る。

いくつかの例示的な実施形態では、装置が第１の可変光学フィルタおよび第２の可変光学フィルタを含むことができる。第１の可変光学フィルタの第１のＦＳＲは、第２の可変光学フィルタの第２のＦＳＲよりも大きい。第１の可変光学フィルタの第１のメインスペクトルピークの位置および第２の可変光学フィルタの第２のメインスペクトルピークの位置は、ＤＵＴの１つ以上のスペクトル特性を一意的に識別するために使用される。

いくつかの例示的な実施形態は、被試験光学デバイス（ＤＵＴ）の１つ以上のスペクトル特性を決定するための方法を含む。少なくとも１つの可変光学フィルタは入力ＤＵＴ信号を受信し、少なくとも１つの可変光学フィルタからのＤＵＴ出力信号は、入力ＤＵＴ信号に基づいて検出される。制御信号は校正信号を生成するために、少なくとも１つの可変光学フィルタに値の校正範囲にわたって印加される。校正信号は、入力ＤＵＴ信号のスペクトル成分から少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル応答を分離するための校正関数を決定するために使用される。関心スペクトル領域に対応する値の測定範囲にわたる制御信号が、少なくとも１つの可変光学フィルタに適用されて、ＤＵＴ測定サンプルを生成する。ＤＵＴ測定サンプルに対する校正関数は、少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル伝達関数を、印加された制御信号に対するＤＵＴ応答から分離するために適用される。１つ以上のスペクトル特性が、評価のためにＤＵＴ応答から抽出される。

この発明の概要は、詳細な説明において以下でさらに説明される概念の選択を紹介するために提供される。この発明の概要は特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を識別することも、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図されず、むしろ、この発明の概要は本文書に記載される主題の発明の概要を提供することを意図される。したがって、上記の特徴は単なる例であり、本明細書に記載される主題の他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明、図、および特許請求の範囲から明らかになることが理解されよう。

これらおよび他の特徴および利点は、図面と併せて例示的な非限定的な例示的実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、より良く、より完全に理解されるのであろう。特定の寸法が図に示されていない限り、図は必ずしも縮尺通りではなく、概略的な表現である。

ＤＵＴの出力スペクトル特性を測定するための高速自己校正スペクトル試験装置の例示的な実施形態を示す。

図１の例示的な実施形態における装置に関連する可変フィルタおよびＤＵＴの例示的なスペクトルグラフＡ～Ｄを示し、可変フィルタのスペクトル応答が、測定された応答を生成するように入力ＤＵＴスペクトルをどのように修正するかを示す。

測定されたＤＵＴスペクトルを校正するための逆重畳ベクトルを生成するための例示的なスペクトルグラフを示す。

逆重畳ベクトルを使用してＤＵＴスペクトルを再構成するための例示的なスペクトルグラフを示す。

アーミング／校正処理および例示的なＤＵＴスペクトル測定処理の両方のための例示的な手順を示すフローチャート図である。

校正段階の一部として逆重畳ベクトルを生成するための例示的な手順を示すフローチャート図である。

測定ステージの一部としてのＤＵＴスペクトル測定処理の手順例を示すフローチャート図である。

中心波長およびサイドモードを含む再構成されたＤＵＴスペクトルの例を示す。

ＤＵＴの出力スペクトル特性を測定するための高速自己校正スペクトル試験装置の別の例示的な実施形態を示す。

（Ａ）は例示的な広帯域ソーススペクトルを示し、（Ｂ）は（Ａ）における広帯域ソーススペクトルが図９における安定光学素子５２からの応答および図９におけるバンドパスフィルタ５４からの応答によって修正された例示的な基準スペクトル応答出力を示す。 （Ａ）は図１０Ａ（Ｂ）の基準スペクトル上に重ね合わされた可変フィルタの２つの隣接する次数を示す可変フィルタフィルタ（太字）の例示的なスペクトル応答を示し、（Ｂ）は基準スペクトルに対するフィルタの例示的な測定されたスペクトル応答である

可変フィルタについての非線形および理想的な応答を示す例示的なグラフを示す。 （Ａ）は非線形および理想的な場合についてのＤＵＴ出力および基準出力の両方を有する可変フィルタの例示的な測定された応答の例示的なグラフを示し、（Ｂ）は非線形および理想的な場合についてのＤＵＴ出力および基準出力の両方を有する可変フィルタの例示的な測定された応答の例示的なグラフを示す。 可変フィルタについての非線形および理想的な応答を示す例示的なグラフを示す。

校正段階および測定段階で使用するリサンプリング手順例を示すフローチャート図である。

図９の例示的な実施形態を使用して、可変フィルタの校正段階の一部として、可変フィルタのより狭いチューニングまたは「準備された」スイープ範囲の選択を示す、ＤＵＴおよび基準出力スペクトルを有する可変フィルタの例示的な測定応答を示す。

図９の例示的な実施形態における装置の例示的なアーミング／校正処理のための例示的な手順を示すフローチャート図である。

ＤＵＴの出力スペクトル特性を測定するための高速自己校正スペクトル試験装置の別の例示的な実施形態を示す。

図１５の例示的な実施形態に示される異なるＦＳＲを有する２つの可変フィルタの例示的なスペクトル応答と、複数の校正サブセットへの全体的な校正の分離とを示すグラフである。

図１５の例示的な実施形態を使用して、校正段階の一部としてＤＵＴおよび基準出力スペクトルを有する、より粗い可変フィルタおよびより細かい可変フィルタの例示的な測定されたフィルタ応答を示す。

ＤＵＴの出力スペクトル特性を測定するための高速自己校正スペクトル試験装置の別の例示的な実施形態を示す。

特定の実施形態は、図面において例として示され、本明細書において詳細に説明される。しかしながら、図面および詳細な説明は、単一の実施形態のみが特定の特徴に関して説明される場合であっても、開示された特定の実施形態に特許請求の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。むしろ、本開示の恩恵を受ける当業者には明らかであろうすべての修正、均等物、および代替物を網羅することが意図される。本開示において提供される特徴の例は特に明記しない限り、限定的ではなく例示的であることが意図される。

第１、第２などの用語は、様々な構成要素（コンポーネント）を説明するために本明細書で使用され得る。これらの用語の各々は、対応するコンポーネントの本質、順序またはシーケンスを定義するために使用されるのではなく、対応するコンポーネントを他の構成要素から単に区別するために使用される。例えば、「第１の」構成要素は「第２の」構成要素と呼ばれることがあり、同様に、「第２の」構成要素は、「第１の」構成要素と呼ばれることがある。本明細書で使用される「～に基づく」は、少なくとも～に基づくことを包含する。本出願を通して使用されるように、用語「あり得る」は必須の意味（すなわち、必須の意味）ではなく、許容的な意味（すなわち、可能性を有する意味）で使用される。単数形「ａ」、「ａｎ」、および「Ｔｈｅ」は文脈が明らかにそうではないことを示さない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書で使用されるとき、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および／または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は記述された特徴、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を特定すると理解されるであろう。

また、上記実施の形態に含まれる要素と共通の機能を有する要素とを同一の名称で記述してもよい。一実施形態について構成要素または機能が説明されると、その説明は、その構成要素または機能が同様に動作または実行する他の実施形態については繰り返されない。なお、他の実施形態については、他の実施形態に開示された構成要素の構成を適用することができ、重複する構成の具体的な説明は省略する。

別途定義されない限り、技術用語または科学用語を含む本明細書で使用されるすべての用語は、実施例が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義される用語などの用語は関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明確に定義されない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されるべきではない。

以下の定義は、本出願において使用されるいくつかの用語について提供される。

サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）は、設計波長以外の任意の所与の波長において、設計波長で放出される光の量に対してどれだけの光が放出されるかを示す。典型的には、ＳＭＳＲはｄＢ(デシベル）で測定される。例えば、３０ｄＢのＳＭＳＲは、与えられたサイドモードがレーザの設計波長での発光の０．１％の光量を放出することを意味する。

光強度（絶対）は、ｍＷ(ミリワット）またはｄＢｍ(デシベルミリワット）で表される。

光強度（相対）は２つの信号における強度の間の関係を定義し、パーセンテージまたはｄＢで表すことができる。

所与のレーザのサイドモードバンドまたはＳＭＳＲマスクは関心のある中央レーザピークに対する波長の範囲を示し、例えば、一次ピークから０．２～１．５ｎｍのサイドモードが関心対象であるかもしれない。

ファブリペロー（ＦＰ）干渉計：共線反射器（コリニアリフレクタ）を有することによって作られる干渉計の一種。

可変フィルタ（ＴＦ）：特定の範囲の波長の光を選択的に透過（通過）させる一方で、残りの波長を反射、吸収、または減衰させる光学フィルタ。可変とは、波長の透過領域における中心波長が選択可能であることを意味する。可変フィルタは、フィルタの自由スペクトル範囲によって分離される複数の次数の透過ピークを有し得る。

ファイバファブリペロー可変フィルタ（ＦＦＰ－ＴＦ）：ＦＰ干渉計を使用する可変光学フィルタ。

重畳（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）：２つの信号を結合して新しい信号を形成する物理的または数学的プロセス。２つの信号ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）の畳み込みの数学的定義は、以下の式によって与えられる：

逆重畳（Ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）：他の入力信号に関する知識に基づいて、入力信号を重畳（コンボリューション）出力から復元することができる数学的プロセス。

波長分割多重（ＷＤＭ）は、異なる波長を有する光を単一の経路に結合または分割する。ＷＤＭは、ＷＤＭ機能を実行するデバイスの名前としても使用される。

半導体光増幅器（ＳＯＡ）。

アサーマル（非熱的）ファブリペロー干渉計（ＡＦＰＩ）。

ＡＳＥ：増幅された自発光。シード信号が注入されていないＳＯＡのインコヒーレント出力。これは、媒体の全利得範囲にわたって広帯域スペクトルを生成する。

終端（ターミネーション）：反射を防止する機能または光ファイバの端部上のデバイス。

被試験デバイス（ＤＵＴ）

自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）：光学フィルタの光周波数（または波長）隣接次数がどれだけ離れているかを示し、これは、透過された（通過された）透過ピーク間の距離に対応する。

テラヘルツ（ＴＨｚ）：光の速度を波長（真空中）で割ったものに相当する光周波数の尺度。１３１０ｎｍ（～２２８．８ＴＨｚ絶対値）：１ＴＨｚ～５．７ｎｍの差；１５５０ｎｍ（～１９３．４ＴＨｚ絶対値）：１ＴＨｚ～８ｎｍの差

フィルタの次数：フィルタによって通過される様々な透過ピークのうちのどれが考慮されているかを示す。１つのＦＳＲが離れている２つのピークは、１つの次数で分離されていると言われる。

ローレンツまたはローレンツ関数：ＦＰフィルタの単一次数のスペクトル応答の形状。

エアリー関数：ＦＰフィルタの真の応答を表すローレンツパルスの繰り返しシーケンス。

細かさ：フィルタを通る透過の最高量と最低量との間の差の尺度。

Ｏバンド：１２６０ｎｍ～１３６０ｎｍの波長範囲。

Ｓバンド：１４６０ｎｍ～１５３０ｎｍの波長範囲。

Ｃバンド：１５３０ｎｍ～１５６５ｎｍの波長範囲。

バンドパスフィルタ：波長のサブセットからの光を透過させ、他の全てを実質的に減衰または遮断することを可能にする光学デバイス。

アイソレータ：光だけを一方向に伝搬させる光学デバイス。

結合器（または「スプリッタ」）：ある数の入力ファイバから光を受け取り、それをある数の出力ファイバに分配する受動光デバイス。様々な出力ファイバに対する電力の比は、等しいか又は等しくなくてもよい。

スイッチ：光スイッチは、制御信号のアプリケーションに基づいて、いくつかの数の入力からいくつかの数の出力に光を選択的に導く能動デバイスである。

ＰＤ：光検出器。

ＰＺＴ：光ＴＦの駆動部品の一例である圧電トランスデューサ。

基準スペクトル：可変フィルタＴＦのギャップ、ひいてはスペクトル応答を監視するために、ＤＵＴの帯域とは異なる帯域の光を使用すること。

ページ：特定の例示的な実施形態で２つのＴＦが使用されるとき、より大きいＦＳＲを有するより粗いＴＦよりも小さい自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）を有するより微細なＴＦは、より微細なＴＦの各次数に対して異なる校正サブセットが実行される。ＴＦの１つの次数に対する各校正サブセットは、ページと呼ばれる。より粗いＴＦの応答を使用して、どのページがより微細なＴＦと共に使用するのに適切なページであるかを選択する。

図１は、レーザなどの光学ＤＵＴ １２の１つ以上のスペクトル特性を測定するための高速自己校正スペクトル試験装置１０の例示的な実施形態を示す。ＤＵＴ １２からの入力光は広帯域アイソレータ１４を通って一方向に伝搬し、次いで、光スプリッタ１６に分割される。入力光の一部は、可変光学フィルタ１８に入力された後、測定用フォトダイオード２２に入力され、他の量がモニタ用フォトダイオード検出器（ＰＤ－ｍｏｎ）２０に供給される。監視ＰＤ ２０はＤＵＴによってシステムに入力されている電力量を決定し、測定プロセス中にＤＵＴからの電力入力が安定していることを検証するために使用される。処理回路２６はフィルタコントローラ２８と、処理回路ならびにメモリ３２を含む１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）３０とを含み、メモリ３２は、コンピュータプログラムで実施される処理アルゴリズムおよび様々なタイプのデータを格納する。ＣＰＵ ３０は波長の範囲にわたって可変光学フィルタ１８を走査またはチューニング（同調）させるための変化する制御信号を生成するために、フィルタコントローラ２８に制御コマンドを提供する。波長可変光学フィルタ１８からのスペクトル応答出力は、測定フォトダイオード検出器（ＰＤ）２２において検出される。監視ＰＤ ２０および測定ＰＤ ２２によって検出された光信号は、対応するアナログ電気信号として、アナログ電気信号をデジタル電気サンプルに変換するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含むデータ取得回路（ＤＡＱ）２４に出力される。監視ＰＤ ２０からの出力は、ＤＵＴ入力強度を監視するために処理回路２６によって使用される。例えば、不安定なＤＵＴ電力は、不正確な結果をもたらす。ＤＡＱ ２４は、処理のためにデジタルサンプルをＣＰＵ ３０に提供する。この処理に基づいて、ＣＰＵ ３０は、ＤＵＴ １２の１つ以上の特性、パラメータ、および／または試験結果を出力する（３４）。

校正段階では、処理回路２６が入力ＤＵＴ信号のスペクトル成分から可変光学フィルタ１８のスペクトル応答を分離するための校正関数を決定するために使用される校正スペクトルを出力する、値の校正範囲にわたって変化する制御信号を可変光学フィルタ１８に印加する。測定段階では、処理回路２６がＤＵＴ測定サンプルを生成するために、対象となるスペクトル領域に対応する値の測定範囲にわたって変化する制御信号を可変光学フィルタ１８に印加する。処理回路２６は校正関数をＤＵＴ測定サンプルに適用して、適用された制御信号に対するＤＵＴ応答から、適用された制御信号に対する少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル伝達関数応答を分離し、最終的に、評価のためにＤＵＴ応答から１つ以上のスペクトル特性を抽出する。

図２は、図１の例示的な実施形態における装置に関連する可変光学フィルタ１８およびＤＵＴの例示的なスペクトルグラフＡ～Ｄを示す。グラフＡが可変光学フィルタ１８の送信機能および自由スペクトル範囲ＦＳＲを示す。垂直破線の長方形はフィルタ１８の透過ピークを識別し、これは、可変光学フィルタの自由スペクトル応答（ＦＳＲ）に対応する波長差だけ、次の隣接する透過ピークから分離される。FP TFの場合、その共振波長、したがってそのＦＳＲは、ＦＰ ＴＦのキャビティ長に依存する。上述のように、ＦＳＲは波長可変フィルタの光周波数（または波長）隣接次数（共振波長）がどれだけ離れているかを示し、これは、透過（通過）ピークの間隔に対応する。可変光学フィルタのスペクトル応答のサブセットがグラフＣに示されている。処理回路２６からの制御信号を可変光学フィルタ１８に印加すると、可変光学フィルタ１８のすべての透過ピークが、波長範囲にわたって走査するときに（左または右のいずれかに）シフトする。光学フィルタ１８を調整することによって、特定の波長の光を選択的に透過させることができ、一方、他の波長は減衰または遮断される。グラフＢは、この例では１３０５ナノメートル（ｎｍ）～１３１５ｎｍである波長範囲にわたるＤＵＴのスペクトルを示す。ＤＵＴスペクトルは可変フィルタ１８に入力され、グラフＣから来るように示される制御信号によって決定されるＴＦ透過スペクトルは波長にわたってシフトする透過ピークに対応する異なるキャビティサイズの範囲に対応する制御電圧の範囲にわたって可変フィルタ１８を走査またはチューニングするために使用される。出力（グラフＢおよびグラフＣにおける信号の畳み込み）はグラフＤに示されるＤＵＴについての測定された応答に対応し、これは、独立変数（この例では電圧として示される）としてフィルタコントローラ信号を用いて、透過ピークの両側にピークならびにいくつかの側波帯を含む。ＤＵＴのテストは例えば、グラフＤからの測定データと、グラフＣにおけるＴＦスペクトル応答に関する知識とを使用して、サイドバンドの大きさおよび波長位置（主ピークの両側でグラフＢに示されるより小さいピーク）を測定することを目的とする。

ファブリーペローフィルタを特徴付けるか、または使用する場合、測定されるスペクトル応答は、光学表面の欠陥、干渉パターンの非理想的な挙動、または外部ノイズ源などの様々な要因によって影響を受ける可能性がある。これらの要因は、測定された応答において観察される歪みを導入するか、またはスペクトル特徴を広げることができる。ＦＰ－ＴＦを校正することは、その正確な性能と信頼性の高い動作を保証するために不可欠である。校正は調整機構（圧電トランスデューサなど）とＦＰ－ＴＦの結果として生じる光学応答（たとえば、透過スペクトル）との間の関係を決定することを伴う。いくつかの例示的な実施形態では、校正が可変光学フィルタ１８のスペクトル応答を入力ＤＵＴ信号のスペクトル成分から分離するために測定段階で使用することができる逆重畳ベクトルを決定することを含む。逆重畳ベクトルは測定中に導入されるＴＦスペクトル応答の影響を除去または緩和するために、測定されたスペクトル応答を逆重畳し、それによって、ＤＵＴの入力スペクトルのより明確な表現を得る。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、測定されたＤＵＴスペクトルを校正するための逆重畳ベクトルを生成するいくつかの態様を示す例示的なスペクトルグラフを示す。図３（Ａ）は、理想的でない仮定のＤＵＴがＴＦを通過した後の、測定された応答スペクトルを示す。上部の曲線の太字部分は、ＤＵＴの主（一次）波長に対するＴＦの応答によって支配される領域である。図３（Ｂ）は、仮想的な理想的なＤＵＴ(実線）の波長スペクトルと、その理想的なＤＵＴ信号が注入された場合に可変フィルタによって検出される結果として生じる出力（点線）とを示す。このプロセスは例示的な実装形態では処理回路２６が図３（Ａ）において太字で強調されているように、ピークの周りの可変フィルタの測定されたＤＵＴ透過スペクトルの一部を識別し、次いで、「フィッティング」、すなわち、それを図３Ｂにおける理想的なＤＵＴスペクトルと比較することによって、または解析解によって開始することができる。図３（Ａ）は太字で示されるように、最大強度点と最小強度点との間にある送信ピークの部分を選択することを示す。

これは、処理回路が最小電力量と最大電力量との間、例えば、ピーク電力の３ｄＢと２０ｄＢとの間で、データの一部分に機能をフィッティングすることによって達成され得る。線形単位では、ピーク強度の５０％～１％である。この範囲が使用されるのはその高出力範囲におけるＤＵＴの一次信号が意図されたレーザピークによって完全に支配されるためであり、したがって、サイドモードがその範囲内に存在する場合、それらは結果として生じるフィットを歪ませない。応答の非常に高いピークは、波形の最も高い周波数の成分を含むので、随意に省略されてもよく、システム帯域幅が不十分である場合、クリッピングされてもよい。フィッティング関数は例えば、ローレンツ関数であってもよい。この関数は図３Ｂに示す理想的なＤＵＴ入力から、スイープされている電圧範囲（対数単位または線形単位）で予測される応答を決定するために使用される。次いで、処理回路は以下のように、期待される応答からその理想化された形態を再構成する逆重畳ベクトルを計算する：
逆重畳ベクトルは複素数の集合であるので、そのグラフは示されない。上記の式は逆重畳ベクトルを生成する１つの例示的な方法であるが、他の演算を使用して生成することもできる。

図４は、測定段階中に生じる逆重畳ベクトルを使用してＤＵＴスペクトルを再構成するための例示的なスペクトルグラフを示す。左側のグラフに示されるフィルタの測定されたＤＵＴ応答は、ＴＦスペクトル応答に対応する「テール」に分配されたパワーを有するメインピークおよび複数のサイドピークを含む。その結果、より弱い側部ピークは、より強い主ピークの「肩部」に対して分解するのがより困難である。処理回路は、以下のようにフィルタのＤＵＴ測定応答に逆重畳ベクトルを適用することによってＤＵＴ入力を再構成する：
再構成されたＤＵＴスペクトルは右のグラフに示され、中心波長に狭い主ピークを有し、主ピークの両側の波長に２つのサイドバンドピークを有する。これは、図２のグラフＢに示されるＤＵＴ信号の再構成である。

図５は、アーミング／校正プロセスまたはシーケンス３６、ならびに例示的なＤＵＴスペクトル測定プロセスおよび測定シーケンス３８の両方のために処理回路２６によって実行される例示的な手順を示すフローチャート図である。アーミング／校正プロセスシーケンス３６において、各可変フィルタからの出力サンプルは、ステップＳ１においてＰＤ及びＤＡＱから得られる。各可変フィルタの非線形応答は、ステップＳ２（図１２に詳述）において出力サンプルをリサンプリングすることによって補正される。可変フィルタのチューニング制御信号のズームイン範囲は、ステップＳ３において決定される。可変フィルタのスペクトル応答がステップＳ４で決定され、対応する逆重畳ベクトルが生成される。ＤＵＴスペクトル測定プロセスまたはシーケンス３８において、可変フィルタからの出力サンプルは、ステップＳ５においてＰＤおよびＤＡＱから得られる。可変フィルタの非線形応答は、ステップＳ６において出力サンプルをリサンプリングすることによって補正される。ステップＳ４において生成された逆重畳ベクトルはステップＳ７において、元の入力ＤＵＴスペクトルを復元または再構成するために、リサンプリングされた出力に適用される。ステップＳ８において、再構成されたＤＵＴスペクトルの試験測定が実行され、計測結果が報告される。

図６は、校正段階（ステップＳ４）の部分として逆重畳ベクトルを生成する手順例を示すフローチャート図である。ステップＳ１０は、波長が均一に離間され、出力スペクトルの振幅が各波長における入力パワーに比例する可変フィルタ出力スペクトルを仮定することを開始する。この仮定は以下に詳細に説明されるように、可変フィルタの非線形性を補正するためのリサンプリングプロセスを必要とし得る。ステップＳ１１およびＳ１２において、それぞれ、処理回路２６は図３（Ａ）について上述したように、曲線当てはめのために使用するピーク強度、次いで最大強度および最小強度を決定するために、可変フィルタ出力スペクトルを分析する。ステップＳ１３において、処理回路２６は、（図３（Ａ）に示されるように）最大電力と最小電力との間の波形（リサンプリングされた波形であってもよい）からデータを抽出する。ステップＳ１４において、処理回路２６は抽出されたデータを特定の関数、例えば、カノニカルローレンツ関数に相関又は「フィッティング」し、次いで、ステップＳ１５において、上記段落の式を使用して逆重畳ベクトルを生成する。

図７は、測定ステージの一部としてのＤＵＴスペクトル測定処理の手順例を示すフローチャート図である。ステップＳ２０において、処理回路２６は所定のスペクトルを介して制御信号を介して可変フィルタをスイープし、ＰＤ２０および２２ならびにデータ取得回路ＤＡＱ２４は、ＤＵＴ測定サンプルを処理回路２６に提供する。以下に詳細に説明するように、処理回路２６は、ステップＳ２１において、ＤＵＴ測定サンプルをリサンプリングして、可変フィルタ１８の非線形応答を補正する。ステップＳ２２において、処理回路２６は、リサンプリングされたＤＵＴ測定サンプルに強度校正を適用する。この強度校正は、測定（以下でさらに説明される）をもたらす可変フィルタ１８の特定の次数に依存し得る。ステップＳ２３において、処理回路２６は、逆重畳ベクトルを適用してＤＵＴスペクトルを再構成する。ステップＳ２４において、処理回路２６は再構成されたＤＵＴスペクトルの分析に基づいて、図８に示されるように、ＤＵＴのための１つ以上のパラメータ、たとえば、ピーク強度、ＳＭＳＲなどを決定し、ステップＳ２５において、たとえば、データファイルとして、ユーザインターフェースへの出力、または他のレポートとして、レポートを提供する。

図８は、中心波長およびサイドモードを含む再構成されたＤＵＴスペクトルの例を示す。さらに、処理回路は、１つ以上の抽出されたスペクトル特性に基づいて、再構成されたＤＵＴスペクトルが１つ以上の指定された性能要件を満たすかどうかを決定し得る。例えば、処理回路はメインピークの中心波長及びピーク強度を決定し、サイドモードマスクを適用して、それぞれのパワー及び波長を含めて、どのサイドモードがマスク振幅閾値、例えば、ピークパワーに対して３５ｄＢを超えるかを決定し、レーザが動作するように設計されている波長以外の波長で所与のレーザがどのくらいの光を放射しているかの尺度であるサイドモード抑制比（ＳＭＳＲ）を決定することができる。不十分なＳＭＳＲを有するレーザはスペクトルのその割り当てられたセクションの外にある波長で光を放射し、同じ光ファイバを占有し得る他のチャネルとの電位クロストークをもたらす。各レーザについての他の例示的な試験測定は、レーザの一次放射の実際の波長であるレーザ中心波長、レーザから放射される総電力、サイドモード波長及びパワー、及び／又は他のものを含む。試験結果は、データファイルに記憶されてもよく、またはユーザインターフェースもしくは別のデバイスに通信されてもよい。

図９は、ＤＵＴの出力スペクトル特性を測定するための高速自己校正スペクトル試験装置４０の別の例示的な実施形態を示す。装置４０は共通の参照番号によって示されるように、図１におけるものと同様の構成要素を含み、可変光学フィルタ１８のスペクトル伝達関数を特徴付けるための入力基準スペクトルを生成するための基準発生器４８をさらに含む。いくつかの実施形態では、基準発生器４８が広帯域光を安定光学素子（ＳＯＥ）５２に提供する広帯域ソース（光源）５０を含む。広帯域ソース５０は例えば、光アイソレータに結合された半導体光増幅器（ＳＯＡ）を含むことができる。この要素の組み合わせは、非常に広いＡＳＥ(増幅された自然放出）出力（１００ｎｍ幅を超え得る）を生成する。ＳＯＥ５２は例えば、アサーマルファブローペロー干渉計(AFPI)または既知の波長または一定の波長インクリメントで既知の特徴を有する修正された広帯域スペクトルの光を提供するガスセルであってもよい。ＳＯＥの送信機能は好ましくは経時的に変化せず、その場合、「非熱的（アサーマル）」であることが望ましく、すなわち、応答は温度に応答して変化せず、それが、ＡＦＰＩが示される理由である。しかしながら、外部要因に応じた変化が考慮される場合、他のタイプのＳＯＥが使用されてもよい。ＳＯＥ５２からの出力は波長可変光学フィルタ１８のＦＳＲの幅にほぼ対応する通過帯域を有するバンドパスフィルタ５４によってフィルタリングされ、基準スペクトルをファイバ波長分割マルチプレクサ（ＦＷＤＭ）４２に提供し、このファイバ波長分割マルチプレクサは基準光をＤＵＴ光と合成し、合成光を波長可変フィルタ１８への入力のために送る。

基準光はＤＵＴ光とは異なる帯域外または波長帯域内にある（図に示すように、ＤＵＴ光については、基準光の点線および実線を使用する）。例えば、ＤＵＴがＯバンド（１２６０～１３６０ｎｍ）で動作している場合、基準光はＳバンド（１４６０～１５３０ｎｍ）にあるように選択され得る。その結果、フィルタ出力が別のＦＷＤＭ４４に提供されるとき、ＦＷＤＭ ４４は参照光が追加の光検出器ＰＤ ４６によって検出され、ＤＵＴ光がＰＤ２２によって検出されるように、光を分割する。ＰＤ信号は、データ取得回路（ＤＡＱ）２４によってＤＵＴ測定サンプルおよび内部基準出力サンプルに変換され、処理回路２６に提供される。以下でさらに説明するように、ＤＵＴ測定サンプルおよび基準出力サンプルのうちのいくつかは、不均一なスペクトル間隔を有する。

図１０Ａ（Ａ）は、約１４５０ｎｍ～１６００ｎｍの波長にわたる広帯域ソース５０によって生成され得るような広帯域ソーススペクトルの例を示す。図１０Ａ（Ｂ）は図８における安定光学素子５２（実線）とバンドパスフィルタ５４（破線）との組合せからの例示的なスペクトル応答出力を示し、ここで、通過帯域近似は図１０Ｂ（Ａ）に示されるように、可変光学フィルタ１８のＦＳＲの幅に対応する。この例では、通過帯域は約１４８６ｎｍ～１４９４ｎｍである。図１０Ｂ（Ｂ）は、フィルタが基準に適用されたときのフィルタのスペクトル応答の測定例である。図１０Ｂ（Ｂ）に示されるゆっくり変化する振動は、所与のＴＦ制御信号に対する基準スペクトルと重複するＴＦ応答の次数の結果である。（図１０Ｂ（Ａ）に示されるように）２つの次数が基準スペクトルの部分と重複する場合、より高い総信号が生じる。ＴＦの１つの次数のみが、基準スペクトル内に電力が存在する範囲内にあるとき、より低い総電力が検出される。この変動は、図１０Ｂ（Ｂ）に示されるより大きな波形内の個々のピークの絶対波長を識別するのを助けるために使用され得る。

上述のように、ＦＰ－ＴＦは、非線形性および雑音効果を補償するために校正を必要とすることがある。図１１Ａおよび１１Ｃは、それぞれ、可変フィルタの非線形および理想的応答を示す例示的なグラフを示す。図１１Ｂ（Ａ）、（Ｂ）は、非線形応答の影響が制御信号の関数として、基準出力およびＤＵＴ出力の両方をどのように歪ませることができるかを示す。ＴＦ １８によって送信される参照光内の特徴（「マーカ」）を検出することによって、処理回路は、ＦＰ ＴＦのキャビティが特定のサイズを有する正確な時間を決定することができる。これらの特徴は、検出された基準出力の山または谷によって定義され得る。これらの時間は、検出されたフィルタデータをリサンプリングするために使用され、「マーカ」がスペクトル内の正しい間隔に来るようにする（図１１Ｂ（Ｂ））。その同じリサンプリングをＤＵＴデータに適用することにより、ＴＦの応答が完全に線形であった場合に生成されたものであろうスペクトルが生成される。

処理回路２８は、校正段階および測定段階の両方において、不均一なスペクトル間隔を有する基準出力サンプルを処理して、基準スペクトル特徴を検出することができる。検出された基準スペクトル特徴に基づいて、処理回路２８はＤＵＴ測定サンプルを波長または光周波数における均一な間隔にリサンプリングし、それによって、可変光学フィルタ１８のスペクトル伝達関数、制御信号、および制御信号に対する少なくとも１つの可変光学フィルタの応答のうちの１つ以上における非線形性を補正する。図１１Ｂ（Ａ）および図１１Ｂ（Ｂ）は、それぞれ非線形および理想的な場合のＤＵＴ出力および基準出力の両方を有する可変フィルタの例示的な測定応答の例示的なグラフを示す。図１１Ｂ（Ａ）の基準出力波形は不均一（変動周波数）であるが、図１１Ｂ（Ｂ）に示すように、リサンプリング後の基準出力波形はかなり均一になる。

図１２は、基準生成器４８からの測定された基準スペクトルに基づいて、校正段階および測定段階において例示的な実施形態で使用される例示的なリサンプリング手順を示すフローチャート図である。ステップＳ３０において、処理回路２６は可変フィルタ１８に印加される制御信号をチューニングすることによって、可変フィルタ１８が所望の波長範囲にわたって掃引されるときに、ＰＤ２０、２２、４６、およびＤＡＱ ２４から出力スペクトルデータサンプルを取得する。これらの取得された出力スペクトルは、ＤＵＴ光及び基準光を含む。ステップＳ３１において、処理回路２６はデータサンプルを処理し、基準スペクトル内のマーカを決定する。ステップＳ３２において、処理回路２６は、検出された各基準スペクトル特徴に対応するチューニング制御信号値を決定する。次に、ステップＳ３３において、処理回路２６は、強度校正を適用する。この校正は、ＤＵＴのスペクトルにおいて具現化される絶対波長に特有であり得る。任意選択で、ステップＳ３４において、処理回路２６は、校正サブセットを使用して、検出された各基準スペクトルマーカーに関連する実際の波長を調べる。ステップＳ３５において、処理回路２６はＤＵＴ及び基準スペクトルを補間して、基準スペクトルピークが均一に離間され、出力スペクトルの全ての点における振幅が同じ応答性を共有する（すなわち、等しい量の入力光強度が等しい測定出力をもたらす）、ＤＵＴ及び基準スペクトルの両方についてリサンプリングされた出力を生成する。

図１３は、可変フィルタ校正段階の一部として、可変フィルタのより狭いチューニングまたは「アーム」スイープ範囲の選択を示す、ＤＵＴおよび基準出力スペクトルを有する可変フィルタ１８の例示的な測定応答を示す。この可変フィルタ１８の例示的な測定応答は破線の基準スペクトル内のマーカ間の不均一な間隔によって見られるように、上述のリサンプリング手順の前である。校正段階では、処理回路２６が可変フィルタ１８に適用される制御（チューニング）信号の範囲を関心のある波長領域にズームイン（または「フォーカシング」）する。このズームイン動作は、逆重畳ベクトルの世代と組み合わされて、装置の「アーミング」と呼ばれる。測定された応答の主ピークの絶対位置は、可変フィルタ１８をチューニングするための制御電圧のサブセットが選択されることを可能にする。この特定の例では、制御電圧のサブセットが測定された応答のメインピークの前の基準信号の５つのピークから、測定された応答のメインピークの後の基準信号の５つのピークまでであると決定される。例示すると、（例示的なＤＵＴ波長帯域にマッピングされるよう）基準信号におけるピークの既知の波長間隔が０．５ｎｍであり、ＤＵＴ測定の所望の範囲が＋／２．５ｎｍである場合、メインピークの両側に５つの基準ピークを含めることにより、所望のＤＵＴ測定範囲内の任意のスペクトル成分が捕捉されることが保証される。この１０個の基準ピーク範囲は、この例では準備されたスイープ範囲である。もちろん、測定された応答の主ピークの前および／または後の基準信号のピークの他の数が使用されてもよい。

図１４は、図１３の例示的な実施形態における装置のための例示的なアーミング／校正プロセスのための例示的な手順を示すフローチャート図である。ステップＳ４０において、処理回路２６は比較的大きいスペクトル範囲に対応する可変フィルタ１８のためのチューニング制御信号の初期の比較的大きい範囲にわたって、ＰＤ２０、２２およびＤＡＱ ２４から校正データサンプルを取得し、ステップＳ４１において、対象スペクトル上でズームインするものとして理解され得る、可変フィルタ１８のための制御信号をチューニングするためのサブセット範囲を決定する。ステップＳ４２において、処理回路２６は調整制御信号のサブセット範囲（拡大部分）から、ＰＤ２０、２２及びＤＡＱ ２４から校正データサンプルを取得する。ステップＳ４５において、処理回路２６は、可変フィルタ１８の特定の次数、すなわち校正サブセットについて、ズームインされた領域に対応する校正データの部分を取り出す。ステップＳ４３において、処理回路２６は、上述したリサンプリング技術を用いて、可変フィルタ１８の非線形応答効果を補正する。ステップＳ４４において、処理回路２６はリサンプリングされた出力から可変フィルタ１８のスペクトル応答を決定し、そこから逆重畳ベクトルが決定される（図６の例を参照）。ステップ４６において、システムは、Ｓ４４において生成された逆重畳ベクトルおよびＳ４５において決定された校正サブセットを含む、測定を開始するために必要なすべての情報を有する。

いくつかのインスタンスでは、ＤＵＴスペクトルの所望の分解能が可能な入力ＤＵＴ波長の範囲よりも小さいＦＳＲを有する可変フィルタの使用を必要とし得る。例えば、ＤＵＴ波長の可能な範囲が１００ｎｍ(または同等に１７．５ＴＨｚ）の幅を有するＯバンド全体（１２６０ｎｍ～１３６０ｎｍ）に対応し、測定されたスペクトルの所望の分解能が、１ＴＨｚ（～５．７ｎｍ）のＦＳＲを必要とする場合、ＤＵＴの実際の中心波長に応じて、使用中であり得る可変フィルタの１８の可能な次数（１８に切り上げられた１７．５）が存在する。

これらの事例に対処するために、図１５は、ＴＦ－１およびＴＦ－２とラベル付けされた２つの可変光学フィルタ７２および７４を使用して、ＤＵＴのより粗いスペクトル走査およびより細かいスペクトル走査の両方を行う、高速自己校正スペクトル試験装置７０の別の例示的な実施形態を示す。説明を簡単にするために、ＴＦ－２ ７４（「粗い」）はＴＦ－１ ７２（「細かい」）よりも大きいＦＳＲを有すると仮定するが、これに限定されない。例示的な実施形態では粗スペクトル走査が１７．５ＴＨｚを超えるＦＳＲを有するＴＦ－２ ７４によって生成され得、精密スペクトル走査は１ＴＨｚのＦＳＲを有するＴＦ－１ ７２によって生成され得る。ＴＦ－２ ７４のＦＳＲは可能なＤＵＴスペクトルの全範囲（この例ではＯバンド）よりも大きいので、それはＯバンド内の任意の波長を占有するＤＵＴのためのＤＵＴ信号の独特の比較的低解像度の透過を提供する。この固有の送信は、ＤＵＴのおおよその絶対波長と、それに対応して、より微細なＴＦ－１ ７２の１８の可能な次数のうちのどれが実際にＤＵＴ入力スペクトルを送信しているかの両方を識別するのに役立つ。加えて、より細かいＴＦ－１ ７２の特定の次数の識別を使用して、リサンプリングプロセス中にＤＵＴデータに適用される校正サブセットを識別することができる。

光スプリッタ７１は、ＤＵＴ １２および基準発生器４８からの光の一部を、可変フィルタ７２および７４の各々に供給する。ＴＦ－１ ７２からのスペクトル応答はＦＷＤＭ ４４に提供され、これはＴＦ－１ ７２からＰＤ－１ ２２へのＤＵＴスペクトル応答と、ＰＤ－２ ４６への基準スペクトル応答とを提供する。ＴＦ－２ ７４からのスペクトル応答は、ＴＦ－２ ７４からＰＤ－３ ７８へのＤＵＴスペクトル応答およびＰＤ－４ ８０への基準スペクトル応答を提供する別のＦＷＤＭ ４６に提供される。ＰＤ－１、ＰＤ－２、ＰＤ－３及びＰＤ－４からの電気信号は、処理回路２６に対応するサンプルを提供するＤＡＱ ２４によって処理される。

図１６のグラフは、一実施例における同じグラフ上の細かい可変フィルタ（小ＦＳＲ）および粗い可変フィルタ（大ＦＳＲ）の両方の送信機能を示す。実線は、Ｏバンドにわたる多くの次数の透過を有する細かい可変フィルタの送信機能を示す。太い黒の二重矢印は細かい可変フィルタが調整され得る範囲の例を示す（すなわち、＋／ＦＳＲの半分）。細かい可変フィルタを調整すると、送信機能のすべてのピークが一緒にシフトする。グラフに示されるように、スペクトルの各セクションはそのセクション内の光の波長を通過させることを担う特定の次数を有する（例えば、１２６２ｎｍと１２６８ｎｍとの間の光は、２次によってのみ透過される）。グラフ中の黒色の実線のピークは、ＤＵＴ入力スペクトルの一例を表す。それは、細かい可変フィルタの３次でスイープされる領域に入る。細かい可変フィルタの各次数は異なる校正を有することができ、すなわち、各次数は、より大きい全体校正の一部でそれ自体の校正サブセットを有する。この校正は、ＤＵＴのスペクトルに含まれる絶対波長に特有であり得る。これは、可変フィルタ１８の微細度（フィルタを通る透過の最高量と最低量との間の差の尺度）がフィルタのすべての次数の間で均一ではないか、または制御信号の関数として変化する場合に有利である。この場合、ステップＳ３３における強度校正およびステップＳ３４における波長識別は、ＴＦ １８のその次数のための適切なページ上にある校正サブセットを使用する。

破線は粗い可変フィルタの伝達関数を示し、そのチューニング範囲は、灰色二重終端矢印によって示されている。いくつかの例示的な可変フィルタ（ＦＰ－ＴＦ）がチューニングされる機構により、同じ制御信号はＦＳＲの値とは無関係に、同じ数のＦＳＲにわたってチューニングをもたらす。したがって、１つのＦＳＲ(６ｎｍ）にわたって細かい可変フィルタをチューニングする制御信号はまた、そのＦＳＲ(例では１００ｎｍ）にわたって粗い可変フィルタを調整する。細かい可変フィルタの各個別の次数は、ステップＳ４５（図１４から）で取り出される、それ自体の校正サブセット（「ページ」）を有することができる。図１６の右側は粗い可変フィルタを使用することによって決定されるように、ＤＵＴ送信ピークが細かい可変フィルタのどの次数で発生するかに応じて選択され得る校正サブセットの例を示す。

図１７のグラフは装置７０が「非作動」になったときの全体のスイープを示しており、粗可変フィルタ７４からのＤＵＴピーク（破線）の位置が、粗い可変フィルタ７４からの基準信号（細い点線）におけるピークの位置と比較されて、細かい可変フィルタ７２のどの次数が使用されるべきかが決定される。細かい可変フィルタ（実線）からのＤＵＴピークは、装置が作動すると電圧スイープの中心を決定するための開始点として使用される。使用される制御信号スイープの範囲は、試験される必要がある波長の最大範囲に対応する細かい可変フィルタ（一点鎖線）からの基準信号ピークの数をカウントオフすることによって決定される。この例では基準信号ピークは、各ピーク（Ｓバンド内にある）が０．５ｎｍの増分で生じるＯバンド内の波長に相関するように離間され、関心のある測定範囲は作動時にＤＵＴ波長の各側で最大２．５ｎｍである。したがって、ズームイン制御信号範囲はアーム指令が発行されたときにＤＵＴピークの両側に５つの基準信号ピークを含み、図１７において「アームド・スイープ範囲」とラベル付けされており、この処理はステップＳ４１に対応する。装置７０は、ここで、図１４に示されるプロセスの残りの部分を進め、次いで、ＤＵＴ １２の測定段階に進む準備ができている。装置７０が準備されると、この特定のＤＵＴ １２に対して実行される測定試験に関して、さらなる校正の必要はない。これは、各ＤＵＴについての全ての測定に対してただ１つの校正／作動処理しか必要とされないので、各ＤＵＴを試験することができる速度の著しい増加を提供する。このより微細な分解能内で、例えば、所定の強度レベルを超えるサイドモードを測定することができる。

図１８は、ＤＵＴの出力スペクトル特性を測定するための高速自己校正スペクトル試験装置８０の別の例示的な実施形態を示す。この例示的な実施形態では、光学スイッチ６４が光アイソレータ１４および既知の光源（ソース）６２から入力光を受け取る。この例示的な実施形態は、ＤＵＴ入力スペクトルが自己校正の基準（逆重畳ベクトルの生成を含む）を満たすかどうかが不確実である場合に有用である。例えば、ＤＵＴスペクトルが実質的に等しいパワーの２つのピークを有する場合、カノニカルエアリー関数へのデータのフィッティングは成功しない可能性が高い。この状況では、自己校正手順のためにＤＵＴの代わりに、内部の、公知の、信頼できるソースを有することが有益である。これが完了すると、スイッチ６４を切り替えて、ＤＵＴを再度検査することができる。

例示的なアプリケーションと利点

上述の技術の例示的なアプリケーションとしては、多くの条件下での多くのＤＵＴの迅速なスクリーニングが挙げられる。一例は、半導体レーザダイオードの品質管理試験のためのものである。半導体レーザダイオードは、所望の性能に応じて調整されるいくつかのパラメータを含むことができる。一例は、各レーザが可変駆動電流、２つのヒータ電流、および位相変調器電圧を有することができるデバイスである。これらのパラメータの各々について１０個の可能な設定しかないと仮定する場合、それは依然として１０，０００個の固有の可能な試験条件を表す。半導体レーザダイオードの製造業者は、単一のシリコンウエハ上に数百の個々のレーザを製造することができる。これらのレーザのいずれも、同じ光ファイバ上にあり得る他の信号との干渉（クロストーク）を回避するために、厳しい仕様を満たす必要がある。

上述の技術の例示的な利点は、広範囲の入力波長にわたって試験する能力、または試験される各ＤＵＴの高分解能特性の検出を達成する能力のいずれかを放棄することなく、非常に高速で多くのＤＵＴを試験する能力を含む。記載された技術のさらなる利点は、多くのＤＵＴを並行して評価するためのその適合性である。本出願に提示される技術の１つの例示的な実装形態では、装置が測定モードになると、毎秒１００スペクトルの速度でＤＵＴスペクトルを処理することができる。上記の例では、ＤＵＴ認定プロセスの一部として試験される１０，０００個の固有の状態では試験手順全体が１００秒を必要とする。対照的に、最新の「高速」光学スペクトル分析器は、０．２秒（５走査／秒）で同様の解像度で１００ｎｍのスイープを実行することができる。その速度で、同じを実行するプロセスは、３０分を超える時間を必要とする。試験される単一のウエハ上に数百のレーザが存在し得る要因では、本明細書に記載される技術の高速スループットがウエハを認定する時間を２０分の１に低減することができる。本明細書に記載される技術の別の例示的な利点は、技術を自己校正する外部校正電源（既知のスペクトルの入力を必要としない）の必要性の排除である。さらなる利点は、試験装置の光学特性が経時的に変化する状況において、高速スペクトル試験技術が適切に機能し続けることである。

様々な実施形態が詳細に示され、説明されてきたが、特許請求の範囲は任意の特定の実施形態または例に限定されない。上記の説明のいずれも、任意の特定の要素、ステップ、範囲、または機能が必須であることを暗示するものとして読まれるべきではない。当業者に知られている上記の実施形態の要素に対するすべての構造的および機能的等価物は、基準により本明細書に明示的に組み込まれ、包含されることが意図される。上述の実施形態の特徴は明らかに技術的に不可能でない限り、組み合わせることができる。さらに、デバイスまたは方法が、本発明によって解決されるべきすべての問題に対処する必要はなく、それは本発明によって包含される。この文書における実施形態、特徴、要素、構成要素、またはステップは、公衆専用であることは意図されていない。

本明細書に記載されるすべての方法は本明細書に別段の指示がない限り、任意の適切な順序で実施することができる。本明細書で提供される任意のおよびすべての例または例示的な言語（例えば、「など」）の使用は例示的な実施形態をより明瞭にすることのみを意図し、別段の請求項がない限り、本明細書に添付される特許請求の範囲を限定するものではない。

「約」または「およそ」という語は特定の列挙された値についての許容可能な誤差を手段し、これは、その値がどのように測定または決定されるかに部分的に依存する。特定の実施形態において、「約」は、１以上の標準偏差を意味し得る。先行する用語「約」が列挙された範囲または値に適用される場合、それは、測定の方法から当技術分野で知られているかまたは予想される範囲または値の偏差内の近似を示す。疑義を排除するために、本明細書に記載された範囲はその範囲の前または記載された範囲内の任意の値の前に、用語「約」を具体的に列挙しないが、上記の偏差内の近似を包含するような用語を本質的に含むことが理解される。

Claims (14)

1. 被試験光学デバイス（ＤＵＴ）の１つ以上のスペクトル特性を判定するための装置であって、
   入力ＤＵＴ信号を受信するように構成された少なくとも１つの可変光学フィルタと、
   前記入力ＤＵＴ信号に基づいて少なくとも１つの可変光学フィルタからのＤＵＴ出力信号を検出するためのデータ取得ハードウェアと、
   前記データ取得ハードウェアに結合された処理回路であって、
   校正信号を生成するために、前記少なくとも１つの可変光学フィルタに、校正範囲の値にわたって制御信号を印加し、
   前記校正信号を使用して、前記少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル応答を前記入力ＤＵＴ信号のスペクトル成分から分離するように校正関数を判定し、
   関心のあるスペクトル領域に対応する値の測定範囲にわたって前記制御信号を前記少なくとも１つの可変光学フィルタに適用して、ＤＵＴ測定サンプルを生成し、
   前記校正関数を前記ＤＵＴ測定サンプルに適用して、前記少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル伝達関数を、前記適用された制御信号に対するＤＵＴ応答から分離し、
   評価のために前記ＤＵＴ応答から１つ以上のスペクトル特性を抽出する、
   よう構成された処理回路と、
   を備える装置。
2. 装置であって、
   各可変光学フィルタは、制御信号に基づいて調整可能なスペクトル伝達関数を有し、所望の波長範囲のＤＵＴ入力スペクトルを受信し、前記ＤＵＴ入力スペクトルの修正版に対応するＤＵＴ出力スペクトルを出力するように構成され、前記スペクトル伝達関数は、前記可変光学フィルタの自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）に対応するスペクトル分離を有する２つ以上のピーク透過波長を有し、
   前記処理回路は、校正段階において、
   値の前記校正範囲を判定し、
   各可変光学フィルタに前記校正範囲の値にわたる前記制御信号を印加し、ここで、各可変光学フィルタは、校正サンプルを生成するために前記ＤＵＴ入力スペクトルを修正するように構成され、
   前記校正関数は、前記校正サンプルに基づく逆重畳ベクトルを含み、
   前記処理回路は、ＤＵＴ測定段階において、
   ＤＵＴ測定サンプルを生成するために、各可変光学フィルタに、関心スペクトル領域に対応する値の範囲にわたって前記制御信号を適用し、
   前記逆重畳ベクトルを前記ＤＵＴ測定サンプルに適用して、再構成されたＤＵＴ入力スペクトルを有する前記ＤＵＴ応答を生成し、
   評価のために、前記再構成されたＤＵＴスペクトルから１つ以上のスペクトル特性を抽出する、
   よう構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記ＤＵＴはレーザであり、前記１つ以上のスペクトル特性は、サイドモード抑制比（ＳＭＳＲ）、中心波長強度、ピーク幅、１つ以上のサイドモード波長、および１つ以上のサイドモード強度のうちの１つ以上を含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記処理回路は、抽出された前記１つ以上のスペクトル特性に基づいて、再構成された前記ＤＵＴスペクトルが１つ以上の指定された性能要件を満たすかどうかを判定するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル伝達関数を特徴付けるための入力基準スペクトルを生成するための光学デバイスと、
   各可変光学フィルタからの光出力を検出し、前記処理回路に提供される前記ＤＵＴ測定サンプルおよび基準出力サンプルを生成するための光学検出器と、
   を備え、
   前記ＤＵＴ測定サンプルおよび前記基準出力サンプルのうちの少なくともいくつかは、不均一なスペクトル間隔を有し、
   前記校正段階および前記ＤＵＴ測定段階のうちの少なくとも１つにおいて、前記処理回路は、基準スペクトル特性を検出するために不均一なスペクトル間隔を有する前記基準出力サンプルを処理し、前記検出された基準スペクトル特性に基づいて、前記ＤＵＴ測定サンプルを波長または光周波数における均一な間隔にリサンプリングし、前記少なくとも１つの可変光学フィルタの前記スペクトル伝達関数、前記制御信号、および前記制御信号に対する前記少なくとも１つの可変光学フィルタの応答、のうちの１つ以上における非線形性を補正するように構成される、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記入力基準スペクトルは、前記ＤＵＴの動作の波長帯域の帯域外の前記波長帯域にあり、前記装置はさらに、
   広帯域スペクトルの光を持つ光源と、
   前記広帯域スペクトルの光を受信し、既知の波長または一定の波長インクリメントにおいて既知の特徴を有する修正された広帯域スペクトルの光を生成するように構成された、アサーマル光学デバイスと、
   前記修正された広帯域スペクトルを受信し、前記基準スペクトルを提供するように構成された、少なくとも１つの可変光学フィルタの前記ＦＳＲの幅にほぼ対応する通過帯域を有する、バンドパスフィルタと、
   を備える、請求項５に記載の装置。
7. 各可変光学フィルタは、光学キャビティ内の干渉および共鳴に基づいて動作可能なファブリーペロー（ＦＰ）可変光学フィルタであり、前記基準スペクトルは、前記ＦＰ可変光学フィルタのキャビティの瞬間的なサイズの情報を提供し、各基準スペクトルの特徴に対する関連する時間およびキャビティサイズに基づいて、前記処理回路は前記基準スペクトルの特徴が前記スペクトルの所望の間隔と時間的に整列するように、前記ＤＵＴ測定サンプルを波長または光周波数における均一な間隔にリサンプリングするように構成される、請求項５または６に記載の装置。
8. 前記処理回路が、前記校正段階において、
   前記基準スペクトルを生成するために、各可変光学フィルタに前記範囲の値にわたって前記制御信号を適用し、
   前記基準スペクトルに関する前記ＤＵＴ測定サンプル中の主スペクトルピークの位置を判定し、
   前記主スペクトルピークの前記位置に基づいて、制御信号値の限定された範囲を判定し、
   前記制御信号を制御信号値の前記限定された範囲にわたって適用して、システム応答性の波長依存変動を補正するために、前記基準スペクトルに関する前記主スペクトルピークの前記位置に基づいて値の校正範囲を判定する、
   ように構成される、請求項５から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記処理回路は、校正段階において、
   前記主スペクトルピークを、前記少なくとも１つの可変光学フィルタの期待されるスペクトル伝達関数の理想スペクトル形状に相関させ、理想ＤＵＴ入力スペクトルに対する期待される応答を判定し、
   前記少なくとも１つの可変光学フィルタの前記期待されるスペクトル伝達関数と前記理想ＤＵＴ入力スペクトルとに基づいて逆重畳ベクトルを生成する、
   ように構成される、請求項８に記載の装置。
10. 既知の光入力スペクトルを有する既知の光源であって、前記既知の光源はＤＵＴとして使用することができ、前記処理回路は、前記校正段階において、
    前記既知の光源の前記ＤＵＴ出力スペクトルを測定し、
    前記既知の光源の前記ＤＵＴ出力スペクトルを、前記既知の光源の既知のスペクトル形状に相関させ、
    前記ＤＵＴ出力スペクトル及び前記既知の光入力スペクトルに基づいて前記逆重畳ベクトルを生成する、
    ようさらに構成される、請求項９に記載の装置。
11. 前記処理回路は、前記ＤＵＴ測定段階において、
    前記既知の光入力スペクトルに基づいて、前記ＤＵＴ測定サンプルを波長または光周波数において均一な間隔にリサンプリングして、リサンプリングされたＤＵＴ測定サンプルを生成し、
    前記リサンプリングされたＤＵＴ測定サンプルに前記逆重畳ベクトルを適用して、前記適用された制御信号に対する前記ＤＵＴ応答を生成する、
    ように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記処理回路が、前記ＤＵＴ測定段階において、
    ＤＵＴ中心波長に対応する再構成された前記ＤＵＴ入力スペクトルにおけるプライマリスペクトルピークを判定し、
    前記１つ以上のスペクトル特性が１つ以上の所定のパラメータを満たすことができないかどうかを判定する、
    ように構成される、請求項１１に記載の装置。
13. 第１の可変光学フィルタと第２の可変光学フィルタとをさらに備え、前記第１の可変光学フィルタの第１のＦＳＲは、前記第２の可変光学フィルタの第２のＦＳＲよりも大きく、
    前記第１の可変光学フィルタの第１のメインスペクトルピークの位置および前記第２の可変光学フィルタの第２のメインスペクトルピークの位置は、前記ＤＵＴの前記１つ以上のスペクトル特性を一意に識別するために使用される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 被試験光学デバイス（ＤＵＴ）の１つ以上のスペクトル特性を判定する方法であって、
    入力ＤＵＴ信号を受信する少なくとも１つの可変光学フィルタと、
    前記入力ＤＵＴ信号に基づいて前記少なくとも１つの可変光学フィルタからのＤＵＴ出力信号を検出することと、
    校正信号を生成するために、前記少なくとも１つの可変光学フィルタに、校正範囲の値にわたって制御信号を適用することと、
    前記校正信号を使用して、前記入力ＤＵＴ信号のスペクトル成分から前記少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル応答を分離するための校正関数を判定することと、
    ＤＵＴ測定サンプルを生成するために、関心のあるスペクトル領域に対応する測定範囲の値にわたって前記制御信号を前記少なくとも１つの可変光学フィルタに適用することと、
    前記校正関数を前記ＤＵＴ測定サンプルに適用して、前記少なくとも１つの可変光学フィルタのスペクトル伝達関数を、前記適用された制御信号に対するＤＵＴ応答から分離することと、
    評価のために前記ＤＵＴ応答から１つ以上のスペクトル特性を抽出することと、
    を含む、方法。