JP2509154B2 - 光スペクトラムアナライザ - Google Patents
光スペクトラムアナライザInfo
- Publication number
- JP2509154B2 JP2509154B2 JP20102594A JP20102594A JP2509154B2 JP 2509154 B2 JP2509154 B2 JP 2509154B2 JP 20102594 A JP20102594 A JP 20102594A JP 20102594 A JP20102594 A JP 20102594A JP 2509154 B2 JP2509154 B2 JP 2509154B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- frequency
- bandwidth
- wavelength side
- fourier transform
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は例えば光の波長分布を
表示することができる光スペクトラムアナライザに関す
る。
表示することができる光スペクトラムアナライザに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図４はマイケルソン干渉計を示す。この
マイケルソン干渉計は光源１の光を試料２に透過させ、
その透過光を２枚の反射鏡３Ａと３Ｂで反射させて干渉
させる。反射鏡３Ｂは動力源４によって光の進路方向に
向って前後方向に駆動される。反射鏡３Ｂの動きに応じ
て光の干渉状態が変化する。つまり光の干渉状態が変化
することによって光の粗密が生じる。この干渉光を受光
器５に与え、受光器５によって干渉状態の変化を電気信
号として取り出す。この動作を一般に検波と称してい
る。
マイケルソン干渉計は光源１の光を試料２に透過させ、
その透過光を２枚の反射鏡３Ａと３Ｂで反射させて干渉
させる。反射鏡３Ｂは動力源４によって光の進路方向に
向って前後方向に駆動される。反射鏡３Ｂの動きに応じ
て光の干渉状態が変化する。つまり光の干渉状態が変化
することによって光の粗密が生じる。この干渉光を受光
器５に与え、受光器５によって干渉状態の変化を電気信
号として取り出す。この動作を一般に検波と称してい
る。
【０００３】受光器５の検波出力は必要に応じて増幅器
６で増幅しＡＤ変換器７でディジタル信号に変換され
る。ＡＤ変換器７のＡＤ変換動作は動力源４から反射鏡
３Ｂの位置の変化を表すクロックに同期して行われる。
ＡＤ変換された電気信号は演算処理装置８に取り込ま
れ、演算処理装置８において高速フーリエ変換等の処理
を経て表示器９に光のスペクトラムを表示する。受光器
５，増幅器６，ＡＤ変換器７，演算処理装置８，表示器
９を含めてここでは光スペクトラムアナライザと称する
ことにする。
６で増幅しＡＤ変換器７でディジタル信号に変換され
る。ＡＤ変換器７のＡＤ変換動作は動力源４から反射鏡
３Ｂの位置の変化を表すクロックに同期して行われる。
ＡＤ変換された電気信号は演算処理装置８に取り込ま
れ、演算処理装置８において高速フーリエ変換等の処理
を経て表示器９に光のスペクトラムを表示する。受光器
５，増幅器６，ＡＤ変換器７，演算処理装置８，表示器
９を含めてここでは光スペクトラムアナライザと称する
ことにする。
【０００４】つまり従来は光専用のスペクトラムアナラ
イザは商品化されていない。このため汎用のスペクトラ
ムアナライザを光の周波数分析器として流用しているの
が現状である。図５に従来の汎用スペクトラムアナライ
ザの構成を示す。１２は汎用のスペクトラムアナライザ
を示す。汎用の周波数アナライザ１２の入力側にセンサ
として受光器５を接続し、光スペクトラムアナライザを
構成している。１１は先に説明した光干渉計を示す。
イザは商品化されていない。このため汎用のスペクトラ
ムアナライザを光の周波数分析器として流用しているの
が現状である。図５に従来の汎用スペクトラムアナライ
ザの構成を示す。１２は汎用のスペクトラムアナライザ
を示す。汎用の周波数アナライザ１２の入力側にセンサ
として受光器５を接続し、光スペクトラムアナライザを
構成している。１１は先に説明した光干渉計を示す。
【０００５】汎用のスペクトラムアナライザ１２は増幅
器６と、その後段に介挿したアナログフィルタ１３と、
ＡＤ変換器７，倍率変更スイッチ１４，倍率変換回路１
５，バッファメモリ１６，マイクロコンピュータ１７，
高速フーリエ変換回路１８，主メモリ１９，表示器９と
によって構成される。倍率変更スイッチ１４は接点Ａを
選択することにより倍率変更無しの状態に切り換られ、
接点Ｂを選択することにより倍率変更有りの状態に切り
換えられる。
器６と、その後段に介挿したアナログフィルタ１３と、
ＡＤ変換器７，倍率変更スイッチ１４，倍率変換回路１
５，バッファメモリ１６，マイクロコンピュータ１７，
高速フーリエ変換回路１８，主メモリ１９，表示器９と
によって構成される。倍率変更スイッチ１４は接点Ａを
選択することにより倍率変更無しの状態に切り換られ、
接点Ｂを選択することにより倍率変更有りの状態に切り
換えられる。
【０００６】倍率変換回路１５はディジタル周波数変換
器１５Ａ，１５Ｂと、ディジタルフィルタ１５Ｃ，１５
Ｄと、リサンプリングスイッチ１５Ｅ，１５Ｆとによっ
て構成される。ディジタル周波数変換器１５Ａ，１５Ｂ
はそれぞれ光干渉計１１における反射鏡３Ｂの移動周波
数ｆ0 に関連した信号 cos２πｆ0 ＭΔｔと sin２πｆ
0 ＭΔｔの信号により受光信号の周波数領域の中心周波
数を任意の周波数にシフトさせる。ディジタルフィルタ
１５Ｃ，１５Ｄは中心周波数が所望の周波数に設定され
た信号に寄生する不要波成分を除去するために設けら
れ、不要波成分を除去した信号はリサンプリングスイッ
チ１５Ｅと１５Ｆでリサンプリングされてバッファメモ
リ１６に取り込まれる。倍率は主にリサンプリングスイ
ッチ１５Ｅと１５Ｆのリサンプリング周期（間引率）で
決定される。
器１５Ａ，１５Ｂと、ディジタルフィルタ１５Ｃ，１５
Ｄと、リサンプリングスイッチ１５Ｅ，１５Ｆとによっ
て構成される。ディジタル周波数変換器１５Ａ，１５Ｂ
はそれぞれ光干渉計１１における反射鏡３Ｂの移動周波
数ｆ0 に関連した信号 cos２πｆ0 ＭΔｔと sin２πｆ
0 ＭΔｔの信号により受光信号の周波数領域の中心周波
数を任意の周波数にシフトさせる。ディジタルフィルタ
１５Ｃ，１５Ｄは中心周波数が所望の周波数に設定され
た信号に寄生する不要波成分を除去するために設けら
れ、不要波成分を除去した信号はリサンプリングスイッ
チ１５Ｅと１５Ｆでリサンプリングされてバッファメモ
リ１６に取り込まれる。倍率は主にリサンプリングスイ
ッチ１５Ｅと１５Ｆのリサンプリング周期（間引率）で
決定される。
【０００７】つまりバッファメモリ１６の容量を例えば
１０２４ポイントとした場合、この１０２４ポイントの
メモリに周期ｔごとに時間Ｔをかけて取り込んだデータ
を倍率「１」とした場合、同じ信号を周期２ｔごとに時
間２Ｔをかけて取り込むと倍率は「２」となる。この倍
率の変更により表示器９に表示される周波数スペクトラ
ムを任意の倍率で拡大して表示することができ、分解能
をその倍率だけ高めることができる。従って倍率を高め
て測定すると云うことは測定の分解能を高めることと等
価である。分解能の向上により今まで見えなかったスペ
クトルを表示することができるようになる。
１０２４ポイントとした場合、この１０２４ポイントの
メモリに周期ｔごとに時間Ｔをかけて取り込んだデータ
を倍率「１」とした場合、同じ信号を周期２ｔごとに時
間２Ｔをかけて取り込むと倍率は「２」となる。この倍
率の変更により表示器９に表示される周波数スペクトラ
ムを任意の倍率で拡大して表示することができ、分解能
をその倍率だけ高めることができる。従って倍率を高め
て測定すると云うことは測定の分解能を高めることと等
価である。分解能の向上により今まで見えなかったスペ
クトルを表示することができるようになる。
【０００８】実例として、その倍率は２倍から２５６倍
まで拡大できる機種が実用されている。倍率を決める要
素はリサンプリングスイッチ１５Ｅと１５Ｆのリサンプ
リング周期（間引率）であり、また拡大する場合の中心
周波数はディジタル周波数変換器１５Ａと１５Ｂで設定
した中心周波数となる。
まで拡大できる機種が実用されている。倍率を決める要
素はリサンプリングスイッチ１５Ｅと１５Ｆのリサンプ
リング周期（間引率）であり、また拡大する場合の中心
周波数はディジタル周波数変換器１５Ａと１５Ｂで設定
した中心周波数となる。
【０００９】バッファメモリ１６に取り込まれたデータ
は高速フーリエ変換回路１８に送られフーリエ変換され
て主メモリ１９に記憶され、表示器９に周波数スペクト
ラムを表示する。
は高速フーリエ変換回路１８に送られフーリエ変換され
て主メモリ１９に記憶され、表示器９に周波数スペクト
ラムを表示する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のスペクトラムア
ナライザは主に周波数分析装置として利用されている。
このため表示器９の表示は図６に示すようにスペクトル
Ｐ1 〜Ｐn は周波数軸Ｆに沿って表示される。光スペク
トラムアナライザとして利用する場合、横軸を波長λで
表示した方が都合がよい。
ナライザは主に周波数分析装置として利用されている。
このため表示器９の表示は図６に示すようにスペクトル
Ｐ1 〜Ｐn は周波数軸Ｆに沿って表示される。光スペク
トラムアナライザとして利用する場合、横軸を波長λで
表示した方が都合がよい。
【００１１】図６に示したスペクトルＰ1 〜Ｐn を横軸
を波長λとする波長領域で表示したとすると、図７に示
すように長波長側λH に近づくに従って分解能が悪くな
る不都合がある。一例として0.４μｍ〜1.６μｍの波長
領域を表示した場合、短波長側対長波長側の分解能の比
は１：１６となる。波長領域における分解能は以下の如
くして求められる。
を波長λとする波長領域で表示したとすると、図７に示
すように長波長側λH に近づくに従って分解能が悪くな
る不都合がある。一例として0.４μｍ〜1.６μｍの波長
領域を表示した場合、短波長側対長波長側の分解能の比
は１：１６となる。波長領域における分解能は以下の如
くして求められる。
【００１２】波長λと周波数ｆの関係は、 ｆ・λ＝一定＝Ａ であり、 λ＝Ａ／ｆ となる。両辺の変分をとると、 Δλ＝−（Ａ／ｆ2 ）Δｆ になり、Δｆは、周波数については、等間隔のため、一
定値になる。従って、Δλ（波長分解能）は、周波数の
関数になり、ｆ2 に反比例することになる。波長0.４μ
ｍ、1.０μｍの範囲で倍率を変えない状態では、
定値になる。従って、Δλ（波長分解能）は、周波数の
関数になり、ｆ2 に反比例することになる。波長0.４μ
ｍ、1.０μｍの範囲で倍率を変えない状態では、
【００１３】
【数１】 となる。この現象は周波数領域で周波数分析したデータ
を波長領域のデータに変換して使う方式を採る場合に避
けられない現象である。この発明の目的は、波長領域で
表示しても長波長側の分解能の低下を改善することがで
きる光スペクトラムアナライザを提案しようとするもの
である。
を波長領域のデータに変換して使う方式を採る場合に避
けられない現象である。この発明の目的は、波長領域で
表示しても長波長側の分解能の低下を改善することがで
きる光スペクトラムアナライザを提案しようとするもの
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明では倍率変換回
路の倍率を異ならせて複数のデータを取り込み、その複
数のデータを合成してほぼ等波長分解能のスペクトラム
を表示するように構成したものである。つまり同一測定
対象からの信号を倍率を異ならせて複数回測定し、測定
の都度バッファメモリにデータを取り込むと共に、バッ
ファメモリに取り込んだデータを高速フーリエ変換回路
でフーリエ変換し、そのフーリエ変換したデータを主メ
モリに書込み、複数回の測定で得られたデータを合成し
て一つの表示データを得るように構成したものである。
路の倍率を異ならせて複数のデータを取り込み、その複
数のデータを合成してほぼ等波長分解能のスペクトラム
を表示するように構成したものである。つまり同一測定
対象からの信号を倍率を異ならせて複数回測定し、測定
の都度バッファメモリにデータを取り込むと共に、バッ
ファメモリに取り込んだデータを高速フーリエ変換回路
でフーリエ変換し、そのフーリエ変換したデータを主メ
モリに書込み、複数回の測定で得られたデータを合成し
て一つの表示データを得るように構成したものである。
【００１５】この発明の構成によれば、例えば表示器に
表示する波長領域のスペクトルを短波長領域と長波長領
域、或いは短波長、中波長、長波長のように複数の領域
を設定し、各領域ごとに所定の倍率を定めてバッファメ
モリにデータを取り込んで周波数分析し、その周波数分
析結果を逆数に変換し、各波長領域ごとに必要なデータ
を抽出して主メモリに書き込むことにより複数の波長領
域のデータを合成し一画面分の表示データを得るように
したものである。
表示する波長領域のスペクトルを短波長領域と長波長領
域、或いは短波長、中波長、長波長のように複数の領域
を設定し、各領域ごとに所定の倍率を定めてバッファメ
モリにデータを取り込んで周波数分析し、その周波数分
析結果を逆数に変換し、各波長領域ごとに必要なデータ
を抽出して主メモリに書き込むことにより複数の波長領
域のデータを合成し一画面分の表示データを得るように
したものである。
【００１６】このようにこの発明によれば低い周波数の
測定範囲では高い周波数の測定範囲より分解能を高めて
周波数分析し、その周波数分析結果を波長領域のデータ
に変換して一つの画面に表示するため、長波長側の分解
能の低下を改善して表示することができる。
測定範囲では高い周波数の測定範囲より分解能を高めて
周波数分析し、その周波数分析結果を波長領域のデータ
に変換して一つの画面に表示するため、長波長側の分解
能の低下を改善して表示することができる。
【００１７】
【実施例】図１にこの発明の一実施例を示す。図中１１
は光干渉計、５は受光器、６は増幅器、１３はアナログ
低域フィルタ、７はＡＤ変換器、９は表示器、１４は倍
率変更スイッチ、１５は倍率変換回路、１６はバッファ
メモリ、１７はマイクロコンピュータ、１８は高速フー
リエ変換回路、１９は主メモリである点は従来の説明と
同じである。
は光干渉計、５は受光器、６は増幅器、１３はアナログ
低域フィルタ、７はＡＤ変換器、９は表示器、１４は倍
率変更スイッチ、１５は倍率変換回路、１６はバッファ
メモリ、１７はマイクロコンピュータ、１８は高速フー
リエ変換回路、１９は主メモリである点は従来の説明と
同じである。
【００１８】この発明では受光器５を含めて全体を光ス
ペクトラムアナライザ１１２と称することにする。この
発明においては予め規定した波長領域内において所望の
測定波長領域を下限波長と上限波長で設定する設定手段
２１と、選定された下限波長と上限波長をこれに対応す
る周波数に変換する波長−周波数変換手段１７Ａと、設
定した波長領域内に予め規定した切換周波数が存在する
か否かを判定する判定手段１７Ｂと、設定した測定波長
領域に切換波長が存在するとき短波長側の下限波長に対
応する周波数と切換周波数の間の第１帯域幅と、切換周
波数と長波長側の上限波長に対応する周波数までの第２
帯域幅を算出する帯域算出手段１７Ｃと、第１帯域幅と
第２帯域幅からバッファメモリに取り込むデータの間引
率を選定して短波長側と長波長側の分解能の違いを修正
する分解能修正手段１７Ｄと、短波長側と長波長側で求
めた各間引率で取り込んだデータをフーリエ変換する高
速フーリエ変換回路１８と、高速フーリエ変換した短波
長側と長波長側のデータを合成して表示する表示器９
と、とを設けるものである。これらの構成要素におい
て、設定手段２１はパネル操作板に設けられ、その他の
波長−周波数変換手段１７Ａと、判定手段１７Ｂと、帯
域算出手段１７Ｃと、分解能修正手段１７Ｄはマイクロ
コンピュータ１７に設けられる。
ペクトラムアナライザ１１２と称することにする。この
発明においては予め規定した波長領域内において所望の
測定波長領域を下限波長と上限波長で設定する設定手段
２１と、選定された下限波長と上限波長をこれに対応す
る周波数に変換する波長−周波数変換手段１７Ａと、設
定した波長領域内に予め規定した切換周波数が存在する
か否かを判定する判定手段１７Ｂと、設定した測定波長
領域に切換波長が存在するとき短波長側の下限波長に対
応する周波数と切換周波数の間の第１帯域幅と、切換周
波数と長波長側の上限波長に対応する周波数までの第２
帯域幅を算出する帯域算出手段１７Ｃと、第１帯域幅と
第２帯域幅からバッファメモリに取り込むデータの間引
率を選定して短波長側と長波長側の分解能の違いを修正
する分解能修正手段１７Ｄと、短波長側と長波長側で求
めた各間引率で取り込んだデータをフーリエ変換する高
速フーリエ変換回路１８と、高速フーリエ変換した短波
長側と長波長側のデータを合成して表示する表示器９
と、とを設けるものである。これらの構成要素におい
て、設定手段２１はパネル操作板に設けられ、その他の
波長−周波数変換手段１７Ａと、判定手段１７Ｂと、帯
域算出手段１７Ｃと、分解能修正手段１７Ｄはマイクロ
コンピュータ１７に設けられる。
【００１９】設定手段２１は例えば図２Ａに示す測定可
能な波長領域Ｌ内において所望の測定波長領域を設定す
る。その設定は下限波長（短波長）λ1 と上限波長（長
波長）λ3 とを入力して設定する。これら下限波長λ1
と上限波長λ3 は測定対称に応じて任意の波長に設定さ
れる。測定を希望する下限波長λ1 と上限波長λ3 が入
力されるとマイクロコンピュータ１７に設けた波長−周
波数変換手段１７Ａが入力された下限波長λ1 と上限波
長λ3 を対応する周波数ｆ1 とｆ3 に変換する。この変
換は ｆ1 ＝ｖ／λ1 ，ｆ3 ＝ｖ／λ3 で算出される。ここでｖは光干渉計１１における反射鏡
３Ｂの移動速度ｖ＝４０μｍ・kHz を示す。
能な波長領域Ｌ内において所望の測定波長領域を設定す
る。その設定は下限波長（短波長）λ1 と上限波長（長
波長）λ3 とを入力して設定する。これら下限波長λ1
と上限波長λ3 は測定対称に応じて任意の波長に設定さ
れる。測定を希望する下限波長λ1 と上限波長λ3 が入
力されるとマイクロコンピュータ１７に設けた波長−周
波数変換手段１７Ａが入力された下限波長λ1 と上限波
長λ3 を対応する周波数ｆ1 とｆ3 に変換する。この変
換は ｆ1 ＝ｖ／λ1 ，ｆ3 ＝ｖ／λ3 で算出される。ここでｖは光干渉計１１における反射鏡
３Ｂの移動速度ｖ＝４０μｍ・kHz を示す。
【００２０】波長−周波数変換手段１７Ａが下限波長λ
1 に対応する周波数ｆ1 と上限波長λ3 に対応する周波
数ｆ3 を算出すると、判定手段１７Ｂがこの周波数ｆ1
とｆ 3 の間に切換周波数ｆ2 が存在するか否かを判定す
る。切換周波数ｆ2 は測定可能な領域Ｌ内に予め設定し
ておくものである。その周波数ｆ2 の選定は例えば受光
器５において２個の受光器５Ａと５Ｂを用いて短波長側
と長波長側に分割して測定するように構成した場合は、
これら受光器５Ａと５Ｂを切り換える周波数に選定す
る。また単一の受光器で測定する構成の場合も測定条件
を切り換える切換周波数として予め設定しておく。
1 に対応する周波数ｆ1 と上限波長λ3 に対応する周波
数ｆ3 を算出すると、判定手段１７Ｂがこの周波数ｆ1
とｆ 3 の間に切換周波数ｆ2 が存在するか否かを判定す
る。切換周波数ｆ2 は測定可能な領域Ｌ内に予め設定し
ておくものである。その周波数ｆ2 の選定は例えば受光
器５において２個の受光器５Ａと５Ｂを用いて短波長側
と長波長側に分割して測定するように構成した場合は、
これら受光器５Ａと５Ｂを切り換える周波数に選定す
る。また単一の受光器で測定する構成の場合も測定条件
を切り換える切換周波数として予め設定しておく。
【００２１】設定された下限波長λ1 と上限波長λ3 に
対応した周波数ｆ1 とｆ3 の間に切換周波数が存在しな
い場合はマイクロコンピュータ１７は倍率変更スイッチ
１４を接点Ａに切り換え倍率の変更を行わない状態でバ
ッファメモリ１６にｆ1 〜ｆ 3 のデータを取り込む制御
を行う。これに対し周波数ｆ1 とｆ3 の間に切換周波数
ｆ2 が存在した場合は帯域算出手段１７Ｃは周波数ｆ3
とｆ2 の間の第１帯域幅Ｗ1 と、周波数ｆ2 とｆ1 の間
の第２帯域幅Ｗ2 を算出する。この第１帯域幅Ｗ1 と第
２帯域幅Ｗ2 は、Ｗ1 ＝ｆ2 −ｆ3 ，Ｗ2 ＝ｆ1 −ｆ2
で算出される。
対応した周波数ｆ1 とｆ3 の間に切換周波数が存在しな
い場合はマイクロコンピュータ１７は倍率変更スイッチ
１４を接点Ａに切り換え倍率の変更を行わない状態でバ
ッファメモリ１６にｆ1 〜ｆ 3 のデータを取り込む制御
を行う。これに対し周波数ｆ1 とｆ3 の間に切換周波数
ｆ2 が存在した場合は帯域算出手段１７Ｃは周波数ｆ3
とｆ2 の間の第１帯域幅Ｗ1 と、周波数ｆ2 とｆ1 の間
の第２帯域幅Ｗ2 を算出する。この第１帯域幅Ｗ1 と第
２帯域幅Ｗ2 は、Ｗ1 ＝ｆ2 −ｆ3 ，Ｗ2 ＝ｆ1 −ｆ2
で算出される。
【００２２】第１帯域幅Ｗ1 と第２帯域幅Ｗ2 を算出す
ると分解能修正手段１７Ｄはバッファメモリ１６に取り
込むデータの間引率を選定して短波長側と長波長側の分
解能の違いを修正する。つまり第１帯域幅Ｗ1 のデータ
を取り込む際の測定条件と、第２帯域幅Ｗ2 のデータを
取り込む際の測定条件を求める。
ると分解能修正手段１７Ｄはバッファメモリ１６に取り
込むデータの間引率を選定して短波長側と長波長側の分
解能の違いを修正する。つまり第１帯域幅Ｗ1 のデータ
を取り込む際の測定条件と、第２帯域幅Ｗ2 のデータを
取り込む際の測定条件を求める。
【００２３】第１帯域幅Ｗ1 （短波長側）におけるバッ
ファメモリ１６に取り込む際の間引率（倍率）２j の決
定方法は次の如く行われる。
ファメモリ１６に取り込む際の間引率（倍率）２j の決
定方法は次の如く行われる。
【００２４】
【数２】 を満たす最小のｊを求める。なおｆmax は測定可能周波
数領域の最高周波数である。第２帯域幅Ｗ2 （長波長
側）におけるバッファメモリ１６に取り込む際の間引率
（倍率）２k は
数領域の最高周波数である。第２帯域幅Ｗ2 （長波長
側）におけるバッファメモリ１６に取り込む際の間引率
（倍率）２k は
【００２５】
【数３】 を満たす最小のｋを求める。なお倍率を定める数値ｊと
ｋは正の整数である。長波長側の倍率を短波長側の倍率
より高めるためにここではｋ＝ｊ＋２の関係に設定する
ものとする。一例として例えばλ1 ＝0.４μｍ，λ3 ＝
1.６μｍ，切換周波数が４０kHz に設定されている場合
を例示する。このときの切換波長はλ2 ＝1.０μｍにな
る。
ｋは正の整数である。長波長側の倍率を短波長側の倍率
より高めるためにここではｋ＝ｊ＋２の関係に設定する
ものとする。一例として例えばλ1 ＝0.４μｍ，λ3 ＝
1.６μｍ，切換周波数が４０kHz に設定されている場合
を例示する。このときの切換波長はλ2 ＝1.０μｍにな
る。
【００２６】λ1 とλ3 からｆ3 ＝２５kHz ，ｆ1 ＝１
００kHz が求められる。ｆ3 ，ｆ2，ｆ1 の値からＷ1
＝１５kHz ，Ｗ2 ＝６０kHz が求められる。ｆmax ＝ｆ
1 とした場合、
００kHz が求められる。ｆ3 ，ｆ2，ｆ1 の値からＷ1
＝１５kHz ，Ｗ2 ＝６０kHz が求められる。ｆmax ＝ｆ
1 とした場合、
【００２７】
【数４】 ｆmax ＝１００kHz であるから、（１）式を満たすｊは
ｊ＝０となる。次に
ｊ＝０となる。次に
【００２８】
【数５】 を満たす最小のｋはｋ＝２となる。ｊ＝０，ｋ＝２はｋ
＝ｊ＋２を満たすためこの数値を採用する。第１帯域幅
Ｗ1 の測定条件の中の間引率２j はｊ＝０であるから倍
率「１」でデータを取り込む。つまり第１帯域幅Ｗ1 を
測定する場合は倍率変更スイッチ１４は接点をＡ側に倒
した状態でデータをバッファメモリ１６に取り込む。
＝ｊ＋２を満たすためこの数値を採用する。第１帯域幅
Ｗ1 の測定条件の中の間引率２j はｊ＝０であるから倍
率「１」でデータを取り込む。つまり第１帯域幅Ｗ1 を
測定する場合は倍率変更スイッチ１４は接点をＡ側に倒
した状態でデータをバッファメモリ１６に取り込む。
【００２９】第２帯域幅Ｗ2 を測定する条件の中の間引
率２k はｋ＝２であるから倍率「４」でデータを取り込
む。倍率の決定と共に第２帯域幅Ｗ2 におけるディジタ
ル周波数変換器１５Ａ，１５Ｂで周波数変換する帯域の
中心周波数とディジタルフィルタ１５Ｃ，１５Ｄの中心
周波数ｆc2を求める。なお、この実例では第１帯域幅Ｗ
1 側の中心周波数ｆ c1は演算する必要がないが、マイク
ロコンピュータ１７のプログラムを簡素化する意味で、
ここではｆc1も自動的に求めている。
率２k はｋ＝２であるから倍率「４」でデータを取り込
む。倍率の決定と共に第２帯域幅Ｗ2 におけるディジタ
ル周波数変換器１５Ａ，１５Ｂで周波数変換する帯域の
中心周波数とディジタルフィルタ１５Ｃ，１５Ｄの中心
周波数ｆc2を求める。なお、この実例では第１帯域幅Ｗ
1 側の中心周波数ｆ c1は演算する必要がないが、マイク
ロコンピュータ１７のプログラムを簡素化する意味で、
ここではｆc1も自動的に求めている。
【００３０】 ｆc1＝（ｆ3 ＋ｆ2 ）／２ ……… （３） ｆc2＝（ｆ2 ＋ｆ1 ）／２ ……… （４） で求められる。（３）式及び（４）式に先の実例をあて
はめると、 ｆc1＝（２５＋４０）／２＝３2.２５（kHz) ｆc2＝（４０＋１００）／２＝７０（kHz) となる。
はめると、 ｆc1＝（２５＋４０）／２＝３2.２５（kHz) ｆc2＝（４０＋１００）／２＝７０（kHz) となる。
【００３１】分解能修正手段１７Ｄは第１帯域幅Ｗ1 の
測定条件ｊ＝０とｆc1＝３2.２５kHz から倍率変更スイ
ッチ１４を接点Ａに倒し、またディジタルフィルタ１５
Ｃ，１５Ｄの中心周波数をｆc1＝３2.２５kHz に設定
し、第１帯域幅Ｗ1 の測定データをバッファメモリ１６
に取り込む。第２帯域幅Ｗ2 の測定条件ｋ＝２とｆc2＝
７０kHz から、分解能修正手段１７Ｄは倍率変更スイッ
チ１４を接点Ｂに倒し、リサンプリングスイッチ１５Ｅ
と１５Ｆの間引率を４倍にし、ディジタル周波数変換器
１５Ａ，１５Ｂに与える周波数をｆc2＝７０kHz に設定
し、第２帯域幅Ｗ2 の測定データをバッファメモリ１６
に取り込む。
測定条件ｊ＝０とｆc1＝３2.２５kHz から倍率変更スイ
ッチ１４を接点Ａに倒し、またディジタルフィルタ１５
Ｃ，１５Ｄの中心周波数をｆc1＝３2.２５kHz に設定
し、第１帯域幅Ｗ1 の測定データをバッファメモリ１６
に取り込む。第２帯域幅Ｗ2 の測定条件ｋ＝２とｆc2＝
７０kHz から、分解能修正手段１７Ｄは倍率変更スイッ
チ１４を接点Ｂに倒し、リサンプリングスイッチ１５Ｅ
と１５Ｆの間引率を４倍にし、ディジタル周波数変換器
１５Ａ，１５Ｂに与える周波数をｆc2＝７０kHz に設定
し、第２帯域幅Ｗ2 の測定データをバッファメモリ１６
に取り込む。
【００３２】バッファメモリ１６に取り込まれた第１周
波数範囲Ｗ1 の測定データは第２周波数範囲Ｗ2 の測定
が開始される前に高速フーリエ変換回路１８に送られ、
フーリエ変換されて主メモリ１９に書き込まれる。書込
みの際に周波数Ｆに従う配列順序を逆数に変換し波長λ
に従う配列順序に並び変えて記憶させる。第２周波数範
囲Ｗ2 の測定データがバッファメモリ１６に取り込まれ
ると、この測定データも高速フーリエ変換回路１８でフ
ーリエ変換され、逆数変換されて主メモリ１９に書き込
まれる。
波数範囲Ｗ1 の測定データは第２周波数範囲Ｗ2 の測定
が開始される前に高速フーリエ変換回路１８に送られ、
フーリエ変換されて主メモリ１９に書き込まれる。書込
みの際に周波数Ｆに従う配列順序を逆数に変換し波長λ
に従う配列順序に並び変えて記憶させる。第２周波数範
囲Ｗ2 の測定データがバッファメモリ１６に取り込まれ
ると、この測定データも高速フーリエ変換回路１８でフ
ーリエ変換され、逆数変換されて主メモリ１９に書き込
まれる。
【００３３】マイクロコンピュータ１７には波長−周波
数変換手段１７Ｂと、帯域算出手段１７Ｃと、分解能修
正手段１７Ｄの他に感度補正手段１７Ｅを設ける。この
感度補正手段１７Ｅは例えば二つの受光器５Ａと５Ｂを
使用して短波長側と長波長側の領域を別々に測定できる
ように構成した場合、受光器５Ａ，５Ｂと光干渉計１１
の波長に対する伝達特性ＨD （λ）とＨ（λ）で測定デ
ータＧa （λ）を除去して特性を補正する動作を行う。
その補正演算は次式で行われる。
数変換手段１７Ｂと、帯域算出手段１７Ｃと、分解能修
正手段１７Ｄの他に感度補正手段１７Ｅを設ける。この
感度補正手段１７Ｅは例えば二つの受光器５Ａと５Ｂを
使用して短波長側と長波長側の領域を別々に測定できる
ように構成した場合、受光器５Ａ，５Ｂと光干渉計１１
の波長に対する伝達特性ＨD （λ）とＨ（λ）で測定デ
ータＧa （λ）を除去して特性を補正する動作を行う。
その補正演算は次式で行われる。
【００３４】
【数６】 この補正演算は主メモリ１９に書き込む前または主メモ
リ１９からデータを読み出して表示器９にデータを転送
する際に行う。以上説明した波長−周波数変換手段１７
Ａ，判定手段１７Ｂ，帯域算出手段１７Ｃ，分解能修正
手段１７Ｄと、感度補正手段１７Ｅは全てマイクロコン
ピュータ１７内のソフトウエアによって構成される。
リ１９からデータを読み出して表示器９にデータを転送
する際に行う。以上説明した波長−周波数変換手段１７
Ａ，判定手段１７Ｂ，帯域算出手段１７Ｃ，分解能修正
手段１７Ｄと、感度補正手段１７Ｅは全てマイクロコン
ピュータ１７内のソフトウエアによって構成される。
【００３５】このようにして主メモリ１９には第１及び
第２周波数範囲Ｗ1 とＷ2 で得られたデータが書き込ま
れる。この書込みは周波数ｆ2 を境に短波長側と長波長
側に振り分けて波長λの順に書き込まれ合成される。こ
の一つに合成されたデータを表示器９に転送し、表示器
９に測定結果を表示する。その表示の一例を図２に示
す。図示するように長波長側は４倍の分解能で表示され
るため長波長側の分解能の低下を改善することができ
る。
第２周波数範囲Ｗ1 とＷ2 で得られたデータが書き込ま
れる。この書込みは周波数ｆ2 を境に短波長側と長波長
側に振り分けて波長λの順に書き込まれ合成される。こ
の一つに合成されたデータを表示器９に転送し、表示器
９に測定結果を表示する。その表示の一例を図２に示
す。図示するように長波長側は４倍の分解能で表示され
るため長波長側の分解能の低下を改善することができ
る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
長波長側の分解能の低下を改善することができる。実例
で説明すると下限周波数ｆ1 がｆ1 ＝２５kHz ，上限周
波数ｆ 3 をｆ3 ＝１００kHz ，この測定範囲を分割する
周波数ｆ2 をｆ2 ＝４０kHz とすると、下限周波数ｆ1
の波長λ3 はλ3 ＝1.６μｍ，上限周波数ｆ3 の波長λ
1 はλ1 ＝0.４μｍとなる。λ1 ＝0.４μｍ，λ3 ＝1.
６μｍの場合、これを全帯域にわたって倍率「１」倍で
表示した場合λ1 側の分解能を１とすると長波長側の分
解能は１６となる。
長波長側の分解能の低下を改善することができる。実例
で説明すると下限周波数ｆ1 がｆ1 ＝２５kHz ，上限周
波数ｆ 3 をｆ3 ＝１００kHz ，この測定範囲を分割する
周波数ｆ2 をｆ2 ＝４０kHz とすると、下限周波数ｆ1
の波長λ3 はλ3 ＝1.６μｍ，上限周波数ｆ3 の波長λ
1 はλ1 ＝0.４μｍとなる。λ1 ＝0.４μｍ，λ3 ＝1.
６μｍの場合、これを全帯域にわたって倍率「１」倍で
表示した場合λ1 側の分解能を１とすると長波長側の分
解能は１６となる。
【００３７】ここで低い周波数側の第１周波数範囲Ｗ1
を４倍の間引率でデータを取り込み、高い周波数側の第
２周波数範囲Ｗ2 を倍率「１」で取り込むと、波長λ2
とλ 3 の間の分解能が４倍になるので波長λ1 側の分解
能を１とすると、波長λ3 側の分解能は４となり、分解
能の比は１：４となり、従来より長波長側で４倍の分解
能に改善される。よって短波長側と長波長側との間で分
解能の差が小さくなり見やすい表示を行うことができ
る。
を４倍の間引率でデータを取り込み、高い周波数側の第
２周波数範囲Ｗ2 を倍率「１」で取り込むと、波長λ2
とλ 3 の間の分解能が４倍になるので波長λ1 側の分解
能を１とすると、波長λ3 側の分解能は４となり、分解
能の比は１：４となり、従来より長波長側で４倍の分解
能に改善される。よって短波長側と長波長側との間で分
解能の差が小さくなり見やすい表示を行うことができ
る。
【００３８】なお上述では測定周波数範囲を２分割した
場合を説明したが、分割する周波数範囲は更に多くを設
定してもよい。その場合には各測定領域は切換周波数を
境に自動的に区分され、複数の測定領域に分割される。
また上述では受光器５を２個設け、これら二つの受光器
５を長波長側と短波長側に分割して使用する場合を説明
したが、一つの受光素子で所望の測定領域の全体を測定
する場合にもこの発明を適用できる。
場合を説明したが、分割する周波数範囲は更に多くを設
定してもよい。その場合には各測定領域は切換周波数を
境に自動的に区分され、複数の測定領域に分割される。
また上述では受光器５を２個設け、これら二つの受光器
５を長波長側と短波長側に分割して使用する場合を説明
したが、一つの受光素子で所望の測定領域の全体を測定
する場合にもこの発明を適用できる。
【図１】この発明の一実施例を説明するためのブロック
図。
図。
【図２】この発明の動作を説明するためのグラフ。
【図３】この発明による光スペクトラムアナライザの表
示の一例を説明するための正面図。
示の一例を説明するための正面図。
【図４】光干渉計を説明するためのブロック図。
【図５】従来の汎用スペクトラムアナライザの構成を説
明するためのブロック図。
明するためのブロック図。
【図６】横軸を周波数としたスペクトラムアナライザの
表示の一例を示す正面図。
表示の一例を示す正面図。
【図７】横軸を波長としたスペクトラムアナライザの表
示の一例を示す正面図。
示の一例を示す正面図。
５ 受光器 ６ 増幅器 ７ ＡＤ変換器 ９ 表示器 １１ 光干渉計 １３ アナログ低域フィルタ １４ 倍率変更スイッチ １５ 倍率変換回路 １５Ａ，１５Ｂ ディジタル周波数変換器 １５Ｃ，１５Ｄ ディジタルフィルタ １５Ｅ，１５Ｆ リサンプリングスイッチ １６ バッファメモリ １７ マイクロコンピュータ １７Ａ 波長−周波数変換手段 １７Ｂ 判定手段 １７Ｃ 帯域算出手段 １７Ｄ 分解能修正手段 １７Ｅ 感度補正手段 １８ 高速フーリエ変換回路 １９ 主メモリ ２１ 設定手段
Claims (1)
- 【請求項１】 Ａ．被測定干渉光を受光信号に変換する
受光器と、この受光器で得られる受光信号をＡＤ変換す
るＡＤ変換器と、このＡＤ変換器でＡＤ変換したディジ
タル信号をそのままバッファメモリに取り込むか、また
は倍率変換回路を通じてバッファメモリに取り込むかを
選択する倍率変更スイッチと、上記バッファメモリに取
り込んだデータを高速フーリエ変換する高速フーリエ変
換回路と、この高速フーリエ変換回路のフーリエ変換結
果を記憶する主メモリと、この主メモリに記憶した上記
フーリエ変換結果を表示する表示器によって構成され、
上記倍率変換回路は上記受光信号の周波数領域の中心周
波数を任意の周波数にシフトさせるディジタル周波数変
換器と、中心周波数が任意の周波数にシフトされたディ
ジタル信号をリサンプリングし、上記バッファメモリに
書き込むリサンプリングスイッチとを具備し、このリサ
ンプリングスイッチのリサンプリング周期によって規定
される倍率で上記ディジタル周波数変換器で周波数変換
した帯域の中心周波数を中心として分解能を変更するこ
とができる倍率変換機能を具備した光スペクトラムアナ
ライザにおいて、 Ｂ．被測定波長領域において所望の測定波長領域を下限
波長と上限波長とによって設定する設定手段と、 Ｃ．設定された下限波長と上限波長を、これに対応する
周波数に変換する波長−周波数変換手段と、 Ｄ．設定した波長領域内に予め規定した切換波長が存在
するか否かを判定する判定手段と、 Ｅ．設定した測定波長領域に切換波長が存在するとき長
波長側の上限波長に対応する周波数と切換波長に対応す
る周波数との間の第１帯域幅と、切換波長に対応する周
波数から短波長側の下限波長に対応する周波数までの第
２帯域幅を算出する演算手段と、 Ｆ．第１帯域幅と第２帯域幅の値から上記倍率変換回路
に設けられたディジタル周波数変換器で周波数変換する
帯域の中心周波数と上記リサンプリングスイッチのリサ
ンプリング周期を選定して短波長側と長波長側の分解能
の違いを修正する分解能修正手段と、 Ｇ．短波長側と長波長側で求めた上記中心周波数とリサ
ンプリング周期を設定した倍率変換回路を通じて上記バ
ッファメモリに取り込んだ受光データをフーリエ変換す
る高速フーリエ変換回路と、 Ｈ．フーリエ変換した短波長側と長波長側のデータを合
成して表示する表示器と、 から成る光スペクトラムアナライザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20102594A JP2509154B2 (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 光スペクトラムアナライザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20102594A JP2509154B2 (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 光スペクトラムアナライザ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2465986A Division JPH0711452B2 (ja) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | 光スペクトラム測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167712A JPH07167712A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2509154B2 true JP2509154B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=16434211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20102594A Expired - Lifetime JP2509154B2 (ja) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | 光スペクトラムアナライザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2509154B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-25 JP JP20102594A patent/JP2509154B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07167712A (ja) | 1995-07-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960123 |
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