JP2767000B2 - Waveguide dispersion measurement method and apparatus - Google Patents
Waveguide dispersion measurement method and apparatusInfo
- Publication number
- JP2767000B2 JP2767000B2 JP1181390A JP1181390A JP2767000B2 JP 2767000 B2 JP2767000 B2 JP 2767000B2 JP 1181390 A JP1181390 A JP 1181390A JP 1181390 A JP1181390 A JP 1181390A JP 2767000 B2 JP2767000 B2 JP 2767000B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- lens
- optical path
- light beam
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ピコ秒以下の時間幅の光パルスを発生する
ための導波路型光源または該光パルスを増幅する導波路
型光増幅器または該光パルスを伝達する導波路の各々、
またはそれらの集合体の波長分散特性を高精度に測定す
る方法および装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a waveguide-type light source for generating an optical pulse having a time width of picoseconds or less, a waveguide-type optical amplifier for amplifying the optical pulse, or a waveguide-type optical amplifier. Each of the waveguides transmitting light pulses,
Also, the present invention relates to a method and an apparatus for measuring the wavelength dispersion characteristics of an aggregate thereof with high accuracy.
［従来の技術］ 近年、ピコ秒以下の時間幅の光パルスの発生技術の開
発が盛んに進められている。その結果、時間幅の短いパ
ルスの発生または伝達に際しては、その発生・増幅また
は伝達に使用する導波路型部品、または該部品の集合体
である光学路の波長分散特性がパルスの形状に大きく影
響することが明らかになってきた。すなわち、例えば、
波長分散特性が急激に変化するような光学路を短い時間
幅の光パルスが通過すると、波形が著しく変形を受ける
という現象が起きる。また、波長分散特性が急激に変化
する光学部品を用いたのでは時間幅の短い光パルスの発
生自体がそもそも困難であるというような問題がある。
これを防ぐためには、上記の波長分散特性を最小に抑え
る必要があり、このような波長分散特性の制御のために
も該分散特性の測定法の開発が強く望まれる状況にあっ
た。[Related Art] In recent years, development of a technique for generating an optical pulse having a time width of picoseconds or less has been actively pursued. As a result, when generating or transmitting a pulse having a short time width, the wavelength dispersion characteristics of a waveguide-type component used for generation, amplification, or transmission, or an optical path that is an aggregate of the components has a great influence on the pulse shape. It has become clear to do. That is, for example,
When an optical pulse having a short time width passes through an optical path where the chromatic dispersion characteristic changes abruptly, a phenomenon occurs that the waveform is significantly deformed. Further, if an optical component whose wavelength dispersion characteristic changes rapidly is used, there is a problem that it is difficult to generate a light pulse having a short time width.
In order to prevent this, it is necessary to minimize the chromatic dispersion characteristics described above, and there has been a strong demand for the development of a method of measuring the chromatic dispersion characteristics for controlling such chromatic dispersion characteristics.
時間幅の短い光パルスの変形に直接関与するのは、導
波路型部品または該部品の集合体である光学路（以下こ
れらを総称して光導波系という）の波長分散特性のうち
でも群速度分散と呼ばれる部分である。短光パルスが光
導波系を通過する際に光信号の伝播速度（群速度）が光
の波長ごとに異なると、該光導波系通過に要する時間い
わゆる群遅延時間が波長に依存するようになる。ここ
で、例えば、群遅延時間が長波長ほど短い光導波系を光
パルスが通過する場合を考えると、通過後にはパルス中
の短波長成分が相対的に長波長成分に対して遅れること
になり、結果的にパルスの時間幅に広がってしまうこと
になる。これが群速度分散によるパルスの変形の直観的
な説明である。The group velocity among the wavelength dispersion characteristics of the waveguide type component or the optical path (hereinafter, collectively referred to as an optical waveguide system) directly related to the deformation of the light pulse having a short time width is a waveguide type component or an optical path which is an aggregate of the components. This is the part called dispersion. If the propagation speed (group velocity) of an optical signal differs for each wavelength of light when a short light pulse passes through an optical waveguide system, the time required for passing through the optical waveguide system, the so-called group delay time, depends on the wavelength. . Here, for example, considering a case where an optical pulse passes through an optical waveguide system in which the group delay time becomes shorter as the wavelength becomes longer, the short wavelength component in the pulse is relatively delayed with respect to the long wavelength component after passing. As a result, the pulse width spreads. This is an intuitive explanation of pulse deformation due to group velocity dispersion.
光の角周波数ω（波長λとの間に２πc/λの関係があ
る。ｃは真空中の光速度である）に対する光導波系の波
長分散特性をθ（ω）とするとき、群遅延時間τ（ω）
および群速度分散Ｄ（ω）は各々次のように表される。When the wavelength dispersion characteristic of the optical waveguide system with respect to the angular frequency ω of light (there is a relationship of 2πc / λ with the wavelength λ, where c is the speed of light in a vacuum) is θ (ω), the group delay time τ (ω)
And the group velocity variance D (ω) are expressed as follows.
τ（ω）＝ｄθ（ω）/dω （１） Ｄ（ω）＝ｄτ（ω）/dω （２） そして、例えば、一定の群速度分散Ｄを持つ光導波系
において、幅Ｔのガウス型のパルスの該光導波系通過後
のパルス幅は Ｔ（１＋４（D/T2）２）1/2 に広がることが知られている。これから明らかなよう
に、パルスの広がりを抑えるためには、Ｄ＝０、すなわ
ち光導波系の群速度分散をゼロにすることが必要であ
る。τ (ω) = dθ (ω) / dω (1) D (ω) = dτ (ω) / dω (2) For example, in an optical waveguide system having a constant group velocity dispersion D, a Gaussian type with a width T It is known that the pulse width of this pulse after passing through the optical waveguide system spreads to T (1 + 4 (D / T 2 ) 2 ) 1/2 . As is clear from this, in order to suppress the spread of the pulse, it is necessary to set D = 0, that is, to make the group velocity dispersion of the optical waveguide system zero.
さて、（２）式より、群遅延時間を測定すれば、その
微分を取ることにより群速度分散を知ることができ、こ
の原理に基づく群速度分散測定方法が第４図に示すよう
に提案されていた。次に、この従来法について概要を説
明する。すなわち、この従来法では、光導波系の群遅延
時間を干渉計を用いて測定するようになっている。Now, from the equation (2), if the group delay time is measured, the group velocity dispersion can be known by taking its derivative, and a group velocity dispersion measuring method based on this principle is proposed as shown in FIG. I was Next, an outline of this conventional method will be described. That is, in this conventional method, the group delay time of the optical waveguide system is measured using an interferometer.
第４図において、白色光源１の発生する平行光束から
可変光学フィルタ２により特定の波長帯域が抽出され、
更に偏光子３により所望の向きの直線偏光成分が取り出
される。この光束が、半透鏡４および７、固定鏡５およ
び６、プリズム入射用固定鏡８および９、可動プリズム
10から構成されるマッハツェンダ干渉計に入射する。被
測定光導波系12は結合レンズ13および14を介して上記マ
ッハツェンダ干渉計の腕の一方に挿入されている。この
干渉計を出射した光の光強度を光検出器11により測定す
る。マッハツェンダ干渉計の両方の腕の間の相対的光路
長差を可動プリズム10の移動により変化させると、光検
出器11の出力信号には光の干渉現象に起因する振動が現
われる。マッハツェンダ干渉計の両方の腕の間の相対的
光路長差を光速度で除した数値を干渉計の遅延時間差と
称し、上記振動（干渉信号）の振幅が最大となる遅延時
間差を求め、その値を被測定光導波系の群遅延時間と見
做す。そして可変光学フィルタ２の中心波長を変化させ
て以上の測定を繰り返すことにより、各波長に対する遅
延時間を求めていく。In FIG. 4, a specific wavelength band is extracted by a variable optical filter 2 from a parallel light beam generated by a white light source 1,
Further, a linearly polarized light component in a desired direction is extracted by the polarizer 3. This light beam is transmitted through the semi-transparent mirrors 4 and 7, the fixed mirrors 5 and 6, the prism incident fixed mirrors 8 and 9, the movable prism
It is incident on a Mach-Zehnder interferometer composed of ten. The optical waveguide 12 to be measured is inserted into one of the arms of the Mach-Zehnder interferometer via the coupling lenses 13 and 14. The light intensity of the light emitted from the interferometer is measured by the light detector 11. When the relative optical path length difference between the two arms of the Mach-Zehnder interferometer is changed by moving the movable prism 10, the output signal of the photodetector 11 shows a vibration due to the light interference phenomenon. The value obtained by dividing the relative optical path length difference between both arms of the Mach-Zehnder interferometer by the speed of light is referred to as the delay time difference of the interferometer, and the delay time difference at which the amplitude of the vibration (interference signal) is maximized is calculated. Is regarded as the group delay time of the measured optical waveguide system. By repeating the above measurement while changing the center wavelength of the variable optical filter 2, the delay time for each wavelength is obtained.
本従来法による測定結果の典型例を第５図に示す。図
中には、可変光学フィルタの中心波長を1.3μｍ、1.4μ
ｍおよび1.5μｍに設定した場合の干渉信号が表示され
ている。各々の干渉信号が最大となる遅延時間を滑らか
に結んだ線（太線）が各波長に対する群遅延時間であ
る。FIG. 5 shows a typical example of the measurement result by the conventional method. In the figure, the center wavelength of the variable optical filter is 1.3 μm, 1.4 μm.
The interference signals at the time of setting m and 1.5 μm are displayed. The line (thick line) that smoothly connects the delay times at which the respective interference signals are maximum is the group delay time for each wavelength.
［発明が解決しようとする課題］ 次いで、かかる従来技術の問題点について議論しよ
う。上述した従来の方法では、干渉信号が最大となる遅
延時間差が測定しようとする群遅延時間に常に正しく一
致するのは、被測定光導波系の透過特性 Ｔ（ω）＝|T（ω）|exp［ｉθ（ω）］ （ｉは虚数単位） に対し以下の条件の満たされる場合に限られる。すなわ
ち、可変光学フィルタの中心波長ω０、透過帯域幅Δに
対し、 |T（ω）｜〜一定 （３） θ（ω）〜θ（ω０）＋（ω−ω０）τ（ω０） （｜ω−ω0|＜Δ） （４） （３）式は、非測定光導波系の吸収がフィルタの帯域幅
中で変化しないことを要請する。続く（４）式の条件
は、フィルタの帯域中での被測定光導波系の位相変化
は、すべて測定しようとしている群遅延時間に起因する
と見做せることを意味する。すなわち、別の言い方をす
ると、より高次（ωについて２次以上）の項が無視でき
るほど小さいことが要請されているのである。解析学の
教えるところによれば、光導波系の透過特性|T（ω）｜
および位相特性θ（ω）が連続的に変化しさえすれば
（これは自然界で一般に満たされる）、フィルタの透過
帯域幅Δを十分に小さく取れば、常に上記の２条件を満
足することは可能である。ところが、以下に述べるとこ
ろにより透過帯域幅Δを必要以上に小さく取ることは望
ましくない。[Problems to be Solved by the Invention] Next, the problems of the related art will be discussed. In the above-described conventional method, the reason why the delay time difference at which the interference signal becomes maximum always correctly matches the group delay time to be measured is that the transmission characteristic T (ω) = | T (ω) | exp [iθ (ω)] (i is an imaginary unit) only when the following conditions are satisfied. That is, with respect to the center wavelength ω 0 and the transmission bandwidth Δ of the variable optical filter, | T (ω) | 〜constant (3) θ (ω) 〜θ (ω 0 ) + (ω−ω 0 ) τ (ω 0 (| Ω−ω 0 | <Δ) (4) Equation (3) requires that the absorption of the unmeasured optical waveguide does not change in the bandwidth of the filter. The condition of the following equation (4) means that the phase change of the optical waveguide to be measured in the band of the filter can be considered to be caused entirely by the group delay time to be measured. In other words, in other words, it is required that higher-order terms (second order or more with respect to ω) are negligibly small. According to the teachings of analytics, the transmission characteristics of optical waveguide | T (ω) |
As long as the phase characteristic θ (ω) changes continuously (this is generally satisfied in the natural world), the above two conditions can always be satisfied if the transmission bandwidth Δ of the filter is made sufficiently small. It is. However, it is not desirable to make the transmission bandwidth Δ smaller than necessary as described below.
第５図のような干渉信号の振幅が最大となる遅延時間
を高精度に求めるには、干渉信号の包絡線の幅が狭いほ
うが有利である。ところが、ここで包絡線の幅は、上記
フィルタの透過帯域幅Δに反比例することがすぐにわか
る。従って、測定精度の観点からは、透過帯域幅Δを大
きく取ることが必要である。かくして、かかる従来の方
法では、測定法の原理的妥当性を保つためにΔを小さく
取る必要がある一方で、測定精度を高くするためにはΔ
を大きくするのが望ましいという、Δの大きさについて
の相反する要請が生じることになる。In order to obtain the delay time at which the amplitude of the interference signal becomes maximum as shown in FIG. 5 with high accuracy, it is advantageous that the width of the envelope of the interference signal is narrow. However, it is immediately apparent that the width of the envelope is inversely proportional to the transmission bandwidth Δ of the filter. Therefore, from the viewpoint of measurement accuracy, it is necessary to increase the transmission bandwidth Δ. Thus, in such a conventional method, Δ needs to be small in order to maintain the theoretical validity of the measurement method, while Δ needs to be high in order to increase the measurement accuracy.
Therefore, there is a conflicting demand for the magnitude of Δ that it is desirable to increase.
従来の技術ではこの両要請の妥協点として最適の透過
帯域幅Δを決めようとしていたが、ここで問題となるの
は、第１の要請の内容に被測定量τ（光導波系の群遅延
時間）自体が含まれていることであった。つまり、光導
波系の群遅延時間の変化の激しい波長では相対的にフィ
ルタの透過帯域幅は狭く取るのが望ましいが、測定に先
立ってこのような最適化を行うことは不可能である。つ
まり、ある波長での光導波系の群遅延時間の変化が激し
いか否かは測定を待って初めて明らかになるのである。In the prior art, the optimum transmission bandwidth Δ was determined as a compromise between the two requirements. However, the problem here is that the measured amount τ (the group delay of the optical waveguide system) Time) itself was included. In other words, it is desirable that the transmission bandwidth of the filter be relatively narrow at a wavelength where the group delay time of the optical waveguide system changes drastically, but such optimization cannot be performed prior to measurement. In other words, whether or not the change in the group delay time of the optical waveguide system at a certain wavelength is drastic becomes clear only after waiting for the measurement.
結果としては、厳密な帯域幅の最適化は非現実的で、
測定精度に多少の犠牲を払い、安全を見込んで小さめに
設定した帯域幅をもって全波長の測定を行なわざるを得
ない。As a result, strict bandwidth optimization is impractical,
All the wavelengths have to be measured with a small bandwidth set in consideration of safety while sacrificing some measurement accuracy.
ところが、時として、光導波系の群遅延時間の変化が
見込み以上の激しい箇所があると、第６図に示すような
干渉信号を得る結果となる。この結果は、1.3μｍ帯で
発振する半導体レーザに発振しきい値以下の電流注入を
行なったものを被測定光導波系として得られたものであ
る。ここで、第６図の波長1.30μｍおよび1.35μｍの場
合をみると、干渉信号は単峰性ですらなく、字義通り振
幅の最大点を与える遅延時間を強引に求めても上記波長
における正確な群遅延時間は得られないわけである。そ
の理由は、レーザ共振器の多重干渉効果により、例えば
本例の波長1.30μｍ付近では、波長が僅か0.001μｍ変
化する間に群遅延時間は実は0.6ps以上変化しているは
ずだからである。本例では、フィルタの帯域幅を0.01μ
ｍに設定しているので、この急速な群遅延時間の変化は
完全に平均化されてしまって全く検知できない。この場
合、正しい群遅延時間を得るためには、フィルタの帯域
幅を少なくとも100倍狭く設定し直したうえで再測定を
行うことが必要ということになる。However, sometimes, when there is a portion where the change of the group delay time of the optical waveguide system is more than expected, an interference signal as shown in FIG. 6 is obtained. This result is obtained by injecting a semiconductor laser oscillating in the 1.3 μm band with a current equal to or lower than the oscillation threshold value as an optical waveguide to be measured. Here, in the case of the wavelengths of 1.30 μm and 1.35 μm in FIG. 6, the interference signal is not even monomodal, and even if the delay time giving the maximum point of the amplitude is forcibly determined, the accurate The group delay time cannot be obtained. The reason is that due to the multiple interference effect of the laser resonator, for example, near the wavelength of 1.30 μm in this example, the group delay time should actually change by 0.6 ps or more while the wavelength changes by only 0.001 μm. In this example, the filter bandwidth is 0.01μ
m, this rapid change in group delay time is completely averaged and cannot be detected at all. In this case, in order to obtain a correct group delay time, it is necessary to reset the bandwidth of the filter to be at least 100 times narrower and then perform re-measurement.
上述したように、従来法では、可変光学フィルタの帯
域幅の設定を、被測定光導波系の特性に応じて変化させ
るという見通しの悪い手続きを免れない。このため、時
として、第６図の例に見られるように、再測定が必要と
なっていた。ただでさえ、測定波長点ごとに干渉計の遅
延時間の掃引が必要なうえ、かくのごとき再測定まで迫
られるので、上記従来技術は測定の迅速性を欠くものと
言わざるを得ない。さらに按ずるに、測定が上首尾にな
される場合には、必ず、広い幅を有する干渉信号の包絡
線の、判然としにくい最大点の、幅に比して微小なシフ
トから群遅延時間を測定することになっていた。このた
め、高い精度を得ることが困難であった。As described above, in the conventional method, the procedure of changing the setting of the bandwidth of the variable optical filter in accordance with the characteristics of the optical waveguide to be measured is inevitable. This sometimes required re-measurement, as seen in the example of FIG. However, it is necessary to sweep the delay time of the interferometer for each measurement wavelength point, and the re-measurement has to be performed as described above. Therefore, the above-described prior art has to be said to lack the speed of measurement. Furthermore, if the measurement is successful, the group delay time must be measured from a small shift compared to the width of the maximum point, which is difficult to determine, of the envelope of the interference signal having a wide width. Was supposed to. For this reason, it was difficult to obtain high accuracy.
上に述べたような従来の技術の問題点が何に起因する
ものであるかという点について、本発明者が鋭意検討し
た結果、上記問題点は、従来法においては、その測定が
観測される干渉信号の振幅の絶対値（包絡線）のみに注
目し、その干渉信号の位相に含まれる情報を使うことな
く捨て去っていることに起因するものであることを突き
止めた。As a result of the inventor's intensive study on what caused the problems of the conventional technology as described above, the above problems are measured in the conventional method. By focusing only on the absolute value (envelope) of the amplitude of the interference signal, it was found that the interference was caused by discarding without using information included in the phase of the interference signal.
この点を理解するために、従来法でフィルタの帯域幅
を無限に狭くした場合を考えてみよう。この場合には、
干渉信号の振幅は至る所で一定となり、明らかに従来法
では何の情報も得られない。しかし、この場合において
も干渉信号には被測定光導波系の位相特性分だけの位相
ずれが生じているわけで、それを検出することができれ
ば、測定波長における被測定光導波系の位相特性が測定
可能となることがわかる。そして、このような測定を波
長を変えつつ行ない、各波長における位相特性の変化率
（微分）を取れば、式（１）の定義により被測定光導波
系の各波長における群遅延時間を得ることができるのは
明らかであろう。To understand this point, consider the case where the bandwidth of the filter is reduced to infinity by the conventional method. In this case,
The amplitude of the interference signal is constant everywhere, and obviously no information is obtained with the conventional method. However, even in this case, the interference signal has a phase shift corresponding to the phase characteristic of the measured optical waveguide system, and if it can be detected, the phase characteristic of the measured optical waveguide system at the measurement wavelength is changed. It turns out that measurement becomes possible. When such a measurement is performed while changing the wavelength, and the rate of change (differential) of the phase characteristic at each wavelength is obtained, the group delay time at each wavelength of the optical waveguide system to be measured is obtained according to the definition of Expression (1). It will be clear that we can do that.
この思考実験から判明することは、光導波系の位相特
性というものが、本来、干渉信号の位相に最も良く反映
されるという事実である。従来法では、この個別の波長
についてそれぞれ得られる干渉信号を、フィルタの帯域
幅にわたってすべて重畳してできた干渉信号の包絡線か
ら、間接的に個別の干渉信号間の位相差を推定していた
のに他ならないのである。そして、この推定を正しく行
なう条件が式（３）および（４）で表されていたわけで
ある。一方、干渉信号の位相を直接測定する方法にあっ
ては、かくのごとき被測定光導波系の位相特性に依存す
るような条件は原理的に存在しないのである。What is clear from this thought experiment is the fact that the phase characteristic of the optical waveguide system is originally best reflected in the phase of the interference signal. In the conventional method, the phase difference between the individual interference signals is indirectly estimated from the envelope of the interference signal obtained by superposing all the interference signals obtained for the individual wavelengths over the bandwidth of the filter. But nothing else. The conditions for correctly performing the estimation are represented by Expressions (3) and (4). On the other hand, in the method of directly measuring the phase of the interference signal, there is no such condition that depends on the phase characteristic of the optical waveguide system to be measured.
以上の点に鑑みて、本発明の目的は、上記従来法の問
題点を解決し、迅速かつ高精度に光導波系の分散を測定
することのできる測定方法および装置を提供することに
ある。In view of the above, an object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional method and to provide a measuring method and an apparatus capable of measuring the dispersion of an optical waveguide system quickly and accurately.
［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上の考案に基づいて、干渉信号の位相を
測定することによって、被測定分散光導波系の分散特性
を測定する。[Means for Solving the Problems] The present invention measures the dispersion characteristics of a dispersion optical waveguide system to be measured by measuring the phase of an interference signal based on the above invention.
すなわち、本発明方法は、広い連続スペクトルを有す
る平行光束を第１および第２の光束に分岐し、該第１の
光束を被測定光導波系を配置した第１の光路に通過さ
せ、前記第２の光束を光路長が可変である光学路を配置
した第２の光路を通過させ、前記被測定光導波系を通過
した第１の出力光と前記光学路を通過した第２の出力光
とを結合して干渉光を生じさせ、その干渉光の強度を検
出し、前記光学路の光路長を変化させつつ、前記第１の
光路と前記第２の光路との間の相対的光路長差が一定量
変化する度毎に、前記干渉光の強度の検出出力を時系列
の形態で記録し、その記録されたデータをフーリエ変換
して得られる周波数領域での位相情報から前記被測定光
導波系の波長分散特性を測定することを特徴とする。That is, in the method of the present invention, a parallel light beam having a wide continuous spectrum is split into a first light beam and a second light beam, and the first light beam is passed through a first optical path in which an optical waveguide to be measured is arranged. The second light beam passes through a second optical path having an optical path whose optical path length is variable, and the first output light having passed through the optical waveguide to be measured and the second output light having passed through the optical path. To generate interference light, detect the intensity of the interference light, and change the optical path length of the optical path while changing the relative optical path length difference between the first optical path and the second optical path. Each time a constant amount changes, the detected output of the intensity of the interference light is recorded in a time-series form, and the measured optical waveguide is obtained from phase information in a frequency domain obtained by Fourier transforming the recorded data. The chromatic dispersion characteristic of the system is measured.
本発明装置の第１形態は、広い連続スペクトルを有す
る平行光束を発生する光源と、該光源から発生する平行
光束を第１および第２の光束に分岐する分岐手段と、前
記第１の光束を第１の結合レンズを介して被測定光導波
系を通過させ、第２の結合レンズにより再び平行光束と
する第１の光路と、前記第２の光束を第３レンズを通過
させ、および該第３レンズの後側焦点の位置に前側焦点
が一致するように配置された第４レンズにより再び平行
光束とする第２の光路と、該第２の光路に挿入され、当
該第２の光路の光路長を可変とする光学手段と、前記第
１および第２の光束を結合して干渉光を取り出す結合手
段と、該結合手段から得られる干渉光の強度を電気信号
に変換する光検出器と、前記光学手段により前記第２の
光路の光路長を変化させつつ、前記第１の光路と前記第
２の光路との間の相対的光路長差が一定量変化する度毎
に、前記光検出器からの出力を時系列の形態で記録する
記録手段と、該記録手段により記録されたデータをフー
リエ変換して周波数領域での位相情報を得る手段とを具
え、前記第３レンズと第４レンズのいずれか一方が、前
記第１の結合レンズと光学的性質が同一であって、かつ
他方が前記第２の結合レンズと光学的性質が同一である
ように構成し、前記位相情報から、前記被測定光導波系
の波長分散特性を測定するようにしたことを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light source that generates a parallel light beam having a wide continuous spectrum, a splitting unit that splits the parallel light beam generated from the light source into first and second light beams, A first optical path that passes through the optical waveguide to be measured via the first coupling lens and is converted into a parallel light flux again by the second coupling lens, the second light flux passes through a third lens, and A second optical path which is again converted into a parallel light beam by a fourth lens disposed so that the front focal point coincides with the position of the rear focal point of the three lenses, and an optical path of the second optical path which is inserted into the second optical path Optical means for varying the length, coupling means for coupling the first and second light beams to extract interference light, a photodetector for converting the intensity of the interference light obtained from the coupling means into an electric signal, The optical path length of the second optical path is changed by the optical unit. Recording means for recording the output from the photodetector in a time-series form each time the relative optical path length difference between the first optical path and the second optical path changes by a fixed amount. Means for obtaining phase information in the frequency domain by Fourier-transforming data recorded by the recording means, wherein one of the third lens and the fourth lens is optically connected to the first coupling lens. The same property and the other are configured to have the same optical property as the second coupling lens, and the wavelength dispersion characteristic of the measured optical waveguide system is measured from the phase information. It is characterized by the following.
本発明装置の第２形態は、広い連続スペクトルを有す
る平行光束を発生する光源と、該光源から発生する平行
光束を第１および第２の光束に分岐する分岐・結合手段
と、前記第１の光束を第１の結合レンズを介して被測定
光導波系を通過させ、第２の結合レンズにより再び平行
光束とし、その平行光束を固定鏡で反射し、前記第２の
結合レンズを介して再度前記被測定光導波系を通過さ
せ、前記第１の結合レンズにより平行光束となし、その
平行光束を前記分岐・結合手段に導く第１の光路と、前
記第２の光束を第３レンズを通過させ、および該第３レ
ンズの後側焦点の位置に前側焦点が一致するように配置
された第４レンズにより再び平行光束となし、その平行
光束を可動鏡で反射させ、その反射光を前記第４レンズ
を通過させてから前記第３レンズにより平行光束とな
し、その平行光束を前記分岐・結合手段に戻す第２の光
路と、前記分岐・結合手段において、前記第１および第
２の光束を結合して取り出される干渉光の強度を電気信
号に変換する光検出器と、前記可動鏡の位置を前記第２
の光路に平行な方向に移動させつつ、前記第１の光路と
前記第２の光路との間の相対的光路長差が一定量変化す
る度毎に、前記光検出器からの出力を時系列の形態で記
録する記録手段と、該記録手段により記録されたデータ
をフーリエ変換して周波数領域での位相情報を得る手段
と、を具え、前記第３レンズと第４レンズのいずれか一
方が前記第１の結合レンズと光学的性質が同一であっ
て、かつ他方が前記第２の結合レンズと光学的性質が同
一であるように構成し、前記位相情報から、前記被測定
光導波系の波長分散特性を測定するようにしたことを特
徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a light source that generates a parallel light beam having a wide continuous spectrum, a branching / coupling unit that splits the parallel light beam generated from the light source into first and second light beams, The light beam passes through the optical waveguide to be measured through the first coupling lens, is converted into a parallel light beam again by the second coupling lens, and the parallel light beam is reflected by a fixed mirror, and is again transmitted through the second coupling lens. The first light path is passed through the optical waveguide system to be measured and is converted into a parallel light beam by the first coupling lens. The first light path guides the parallel light beam to the branching / coupling means, and the second light beam passes through a third lens. And the fourth lens disposed so that the front focal point coincides with the position of the rear focal point of the third lens is again formed into a parallel light flux, the parallel light flux is reflected by a movable mirror, and the reflected light is reflected by the fourth lens. After passing through 4 lenses A second optical path for returning the parallel light beam to the branching / coupling means by the three lenses into a parallel light beam, and the intensity of the interference light extracted by combining the first and second light beams at the branching / coupling means. A photodetector for converting the position of the movable mirror into an electric signal;
While moving in a direction parallel to the optical path, the output from the photodetector is time-sequential each time the relative optical path length difference between the first optical path and the second optical path changes by a fixed amount. Recording means for recording in the form of, and means for obtaining the phase information in the frequency domain by Fourier transforming the data recorded by the recording means, wherein one of the third lens and the fourth lens is The first coupling lens has the same optical property as the first coupling lens, and the other has the same optical property as the second coupling lens. The wavelength information of the measured optical waveguide system is obtained from the phase information. Dispersion characteristics are measured.
本発明装置の第３形態は、広い連続スペクトルを有す
る平行光束を発生する光源と、該光源から発生する平行
光束を第１および第２の光束に分岐する分岐・結合手段
と、前記第１の光束を第１の結合レンズを介して被測定
光導波系を通過させ、第２の結合レンズにより再び平行
光束とし、その平行光束を固定鏡で反射し、前記第２の
結合レンズを介して再度前記被測定光導波系を通過さ
せ、前記第１の結合レンズにより平行光束となし、その
平行光束を前記分岐・結合手段に導く第１の光路と、前
記第２の光束を第３レンズを通過させ、および該第３レ
ンズの後側焦点の位置に前側焦点が一致するように配置
された第４レンズにより再び平行光束となし、その平行
光束を可動鏡で反射させ、その反射光を前記第４レンズ
を通過させてから前記第３レンズにより平行光束とな
し、その平行光束を前記分岐・結合手段に戻す第２の光
路と、前記分岐・結合手段において、前記第１および第
２の光束を結合して取り出される干渉光の強度を電気信
号に変換する第１の光検出器と、長さの基準光源として
の直線偏光の単色光源と、該単色光源からの直線偏光
を、前記分岐・結合手段を介して前記第１の光路の前記
固定鏡に導いて反射させて再び前記分岐・結合手段に導
くと共に、前記第２の光路を介して円偏光に変換して前
記分岐・結合手段に導く手段と、前記分岐・結合手段か
ら得られる干渉光を互いに90度の位相差を有する２つの
偏光成分に分離する手段と、当該２つの偏光成分をそれ
ぞれ個別に受光して電気信号に変換する第２および第３
の光検出器と、該２つの光検出器からの２つの電気信号
に応じて、前記第１および第２の光路間の光路長差が、
前記基準光源の光波長により定められた一定量だけ変化
する度毎にトリガパルスを発生する手段と、前記可動鏡
の位置を前記第２の光路に平行な方向に移動させつつ、
前記トリガパルスのタイミングで前記第１の光検出器か
らの出力を時系列の形態で記録する記録手段と、該記録
手段により記録されたデータをフーリエ変換して周波数
領域での位相情報を得る手段とを具え、前記第３レンズ
と第４レンズのいずれか一方が前記第１の結合レンズと
光学的性質が同一であって、かつ他方が前記第２の結合
レンズと光学的性質が同一であるように構成し、前記位
相情報から、前記被測定光導波系の波長分散特性を測定
するようにしたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a light source that generates a parallel light beam having a wide continuous spectrum, a branching / coupling unit that splits the parallel light beam generated from the light source into first and second light beams, The light beam passes through the optical waveguide to be measured through the first coupling lens, is converted into a parallel light beam again by the second coupling lens, and the parallel light beam is reflected by a fixed mirror, and is again transmitted through the second coupling lens. The first light path passes through the optical waveguide to be measured and is converted into a parallel light beam by the first coupling lens. And the fourth lens disposed so that the front focal point coincides with the position of the rear focal point of the third lens is again formed into a parallel light flux, the parallel light flux is reflected by a movable mirror, and the reflected light is reflected by the fourth lens. After passing through 4 lenses A second optical path for returning the parallel light beam to the branching / coupling means by the three lenses into a parallel light beam, and the intensity of the interference light extracted by combining the first and second light beams at the branching / coupling means. A first light detector for converting the light into an electric signal, a linearly polarized monochromatic light source as a reference light source having a length, and a linearly polarized light from the monochromatic light source through the first optical path via the branching / coupling means. Means for guiding the reflected light to the fixed mirror to be reflected and guided again to the branching / coupling means, and converting the light into circularly polarized light via the second optical path to the branching / coupling means; and Means for separating the obtained interference light into two polarization components having a phase difference of 90 degrees from each other; and second and third means for individually receiving the two polarization components and converting them into electric signals.
And an optical path length difference between the first and second optical paths according to two electric signals from the two optical detectors,
Means for generating a trigger pulse each time the amount changes by a fixed amount determined by the light wavelength of the reference light source, and while moving the position of the movable mirror in a direction parallel to the second optical path,
Recording means for recording the output from the first photodetector in a time-series manner at the timing of the trigger pulse, and means for performing Fourier transform on the data recorded by the recording means to obtain phase information in the frequency domain One of the third lens and the fourth lens has the same optical properties as the first coupling lens, and the other has the same optical properties as the second coupling lens. The wavelength dispersion characteristic of the measured optical waveguide system is measured from the phase information.
［作 用］ 本発明によれば、白色光源の発生する光を平行光束と
し、この平行光束を被測定光導波系を干渉計の一方の光
路に挿入し、この光導波系への光結合に用いる結合レン
ズと光学的性質の同一な補正レンズを干渉計の他方の光
路に挿入し、その干渉計に入射して生じた干渉光の強度
を、光検出器にて電気信号に変換して測定し、ここで、
干渉計の相対的光路長差が一定量変化する度毎に光検出
器からの出力を逐一時系列的に記録し、その記録データ
をフーリエ変換して得られる周波数領域での位相情報か
ら、被測定光導波系の波長分散特性を測定するようにし
たので、被測定光導波系の分散特性を、結合レンズの分
散特性の影響を受けずに、必要な全波長にわたって、迅
速かつ高精度に測定することができる。[Operation] According to the present invention, the light generated by the white light source is converted into a parallel light beam, and the parallel light beam is inserted into one optical path of the interferometer to be measured, and the light is coupled to the optical waveguide system. A correction lens with the same optical properties as the coupling lens to be used is inserted into the other optical path of the interferometer, and the intensity of the interference light generated by entering the interferometer is converted to an electric signal by a photodetector and measured. And where
Each time the relative optical path length difference of the interferometer changes by a certain amount, the output from the photodetector is recorded in a temporally sequential manner, and the recorded data is obtained from the phase information in the frequency domain obtained by Fourier transform. Since the chromatic dispersion characteristics of the measurement optical waveguide system are measured, the dispersion characteristics of the optical waveguide system to be measured can be measured quickly and accurately over all necessary wavelengths without being affected by the dispersion characteristics of the coupling lens. can do.
［実施例］ 以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
第１図に本発明の第１実施例の構成を示す。 FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment of the present invention.
第１図において、白色光源１の発生する平行光束から
偏光子３により所望の向きの直線偏光成分が取り出され
る。この光束が、半透鏡４および７、固定鏡５および
６、プリズム入射用固定鏡８および９、可動プリズム10
から構成されるマッハツェンダ干渉計に入射する。被測
定光導波系12は結合レンズ13および14を介して上記マッ
ハツェンダ干渉計の腕の一方に挿入されている。この構
成では、被測定光導波系12以外の光学要素の分散の影響
を極力取り除くために、可動プリズム10を含む干渉計の
腕に結合レンズ13および14の分散を補正するための補正
レンズ15および16を挿入し、さらに可動プリズム10自体
としても分散の小さい表面反射型のものを用いる。干渉
計の出射した光の光強度を光検出器11により測定する。In FIG. 1, a linearly polarized light component in a desired direction is extracted from a parallel light beam generated by a white light source 1 by a polarizer 3. This light flux is transmitted through the semi-transparent mirrors 4 and 7, the fixed mirrors 5 and 6, the prism incident fixed mirrors 8 and 9, the movable prism 10
Into a Mach-Zehnder interferometer composed of The optical waveguide 12 to be measured is inserted into one of the arms of the Mach-Zehnder interferometer via the coupling lenses 13 and 14. In this configuration, a correction lens 15 and a correction lens 15 for correcting the dispersion of the coupling lenses 13 and 14 on the arm of the interferometer including the movable prism 10 in order to remove the influence of the dispersion of the optical elements other than the optical waveguide system 12 to be measured as much as possible. The surface reflection type having small dispersion is used as the movable prism 10 itself. The light intensity of the light emitted from the interferometer is measured by the light detector 11.
マッハツェンダ干渉計の両方の腕の間の相対的光路長
差を可動プリズム10の移動により変化させると、光検出
器11の出力信号には光の干渉現象に起因する振動が現わ
れる。この信号を逐一波形記憶装置17に記録する。しか
る後、記録された信号を計算機18によりフーリエ解析す
る。フーリエ解析の結果として得られた各周波数毎の、
すなわち各フーリエ成分の位相が光導波系12の位相特性
を与える。ここで、周波数と波長の間は既に説明した一
定の関係で結ばれているので、波長分散特性が得られた
ことになる。When the relative optical path length difference between the two arms of the Mach-Zehnder interferometer is changed by moving the movable prism 10, the output signal of the photodetector 11 shows a vibration due to the light interference phenomenon. This signal is recorded in the waveform storage device 17 one by one. After that, the recorded signal is subjected to Fourier analysis by the computer 18. For each frequency obtained as a result of Fourier analysis,
That is, the phase of each Fourier component gives the phase characteristics of the optical waveguide system 12. Here, since the frequency and the wavelength are connected in the above-mentioned fixed relationship, the chromatic dispersion characteristics are obtained.
以上の手続きによって光導波系の位相特性が得られる
理由について詳しく議論する前に、本発明と従来方法と
の差異につき一言述べる。ます、一見して、本発明では
従来法にあった可変光学フィルタ２が使用されていない
ことが理解されるであろう。しかし、可変光学フィルタ
２が使用されていないことをもってして本発明が従来法
の一部であると理解するとしたらそれは全くの誤りであ
る。すなわち、従来法においては、可変光学フィルタ２
は欠くべからざる構成要素であるのに対し、本発明では
このフィルタは全く不用である。前述した本発明におけ
る測定手順に示されたごとく、本発明では、全部の波長
に対する測定は、可動プリズム10を１周期分移動させる
ことによって、すなわち１回の干渉計の掃引のうちに終
了する。もしも、本発明において何らかのフィルタが用
いられるものとすると、１回の干渉計掃引によって得ら
れる位相特性はそのフィルタの透過帯域内の波長に対す
るものに制限されてしまい、このような方法は本発明の
利点を寧ろ減殺するものとなる。Before discussing in detail the reason why the phase characteristics of the optical waveguide system can be obtained by the above procedure, one difference between the present invention and the conventional method will be described. At first glance, it will be understood that the present invention does not use the conventional variable optical filter 2. However, it is a complete mistake to understand that the present invention is part of the prior art with no variable optical filter 2 being used. That is, in the conventional method, the variable optical filter 2
While is an indispensable component, this filter is completely unnecessary in the present invention. As shown in the measurement procedure of the present invention described above, in the present invention, the measurement for all wavelengths is completed by moving the movable prism 10 by one cycle, that is, within one interferometer sweep. If any filter is used in the present invention, the phase characteristic obtained by a single interferometer sweep is limited to those within the transmission band of the filter, and such a method is a method of the present invention. The benefits are rather diminished.
本発明と従来法との差異の最たるものは、先に簡単に
述べたごとく、本発明では干渉信号を位相を含めて検出
することを原理としているのに対し、従来法では干渉信
号の振幅（包絡線）のみを用いていたことに存する。こ
のため、本発明では干渉信号を逐一記録するのに対し、
従来法では、干渉信号の振幅変化だけを記録すれば、す
なわち包絡線だけを観察すれば、原理的に十分であっ
た。これら両方式の根本的相違は、本発明では光導波系
の位相特性を直接測定するのに対し、従来法では位相特
性の微分である群遅延時間（式（１）参照）が直接測定
量とされていることに存するとも言えるわけである。The most significant difference between the present invention and the conventional method is that, as briefly described above, the principle of the present invention is to detect the interference signal including the phase, whereas the amplitude of the interference signal ( (Envelope) only. For this reason, in the present invention, the interference signal is recorded one by one,
In the conventional method, it was sufficient in principle to record only the change in the amplitude of the interference signal, that is, to observe only the envelope. The fundamental difference between these two methods is that, in the present invention, the phase characteristic of the optical waveguide system is directly measured, whereas in the conventional method, the group delay time (see equation (1)), which is the derivative of the phase characteristic, is directly different from the measured quantity. It can be said that it lies in what is being done.
第２図は、本発明で用いる干渉計の形式を第１ずの実
施例におけるマッハツェンダ干渉計からマイケルソン干
渉計に変えるようにした本発明の第２実施例を示す。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention in which the type of interferometer used in the present invention is changed from the Mach-Zehnder interferometer in the first embodiment to a Michelson interferometer.
第２図において、白色光源１の発生する平行光束から
偏光子３により所望の向きの直線偏光成分が取り出され
る。この光束が、半透鏡４、固定鏡20および可動鏡19か
ら構成されるマイケルソン干渉計に入射する。被測定光
導波系12は結合レンズ13および14を介して上記マイケル
ソン干渉計の腕の一方に挿入されている。この構成で
は、被測定光導波系12以外の光学要素の分散の影響を極
力取り除くために、可動鏡19を含む干渉計の腕に結合レ
ンズ13および14の分散を補正するための補正レンズ15お
よび16を挿入し、さらに半透鏡４のガラスの分散を相殺
する補正板21をも配置する。この干渉計を出射した光の
光強度を光検出器11により測定する。マイケルソン干渉
計の両方の腕の間の相対的光路長差を可動鏡19の移動に
より変化させると、光検出器11の出力信号には光の干渉
現象に起因する振動が現われる。この信号を逐一波形記
憶装置17に記録し、しかる後、記録された信号を計算機
18によりフーリエ解析する。フーリエ解析の結果として
得られた各周波数毎の、すなわちフーリエ成分の位相が
光導波系12の位相特性を与える。In FIG. 2, a linearly polarized light component in a desired direction is extracted by a polarizer 3 from a parallel light beam generated by a white light source 1. This light beam enters a Michelson interferometer composed of the semitransparent mirror 4, the fixed mirror 20 and the movable mirror 19. The optical waveguide to be measured 12 is inserted into one of the arms of the Michelson interferometer via the coupling lenses 13 and 14. In this configuration, a correction lens 15 and a correction lens 15 for correcting the dispersion of the coupling lenses 13 and 14 on the arm of the interferometer including the movable mirror 19 in order to minimize the influence of the dispersion of the optical elements other than the optical waveguide system 12 to be measured. The correction plate 21 for canceling the dispersion of the glass of the semi-transparent mirror 4 is also arranged. The light intensity of the light emitted from the interferometer is measured by the light detector 11. When the relative optical path length difference between the two arms of the Michelson interferometer is changed by moving the movable mirror 19, the output signal of the photodetector 11 shows a vibration due to the light interference phenomenon. This signal is recorded one by one in the waveform storage device 17, and thereafter, the recorded signal is stored in a computer.
Fourier analysis is performed using 18. The phase of each frequency, that is, the phase of the Fourier component obtained as a result of the Fourier analysis gives the phase characteristic of the optical waveguide system 12.
ここで、本発明の第１および第２実施例の構成に共通
な本発明の原理について詳述する。Here, the principle of the present invention common to the configurations of the first and second embodiments of the present invention will be described in detail.
今、干渉計の遅延時間差の掃引を−ＴからＴまで行な
い（第１図の実施例では可動鏡プリズム10を後退し、第
２図の実施例では可動鏡19を後退する）、この掃引中、
波形記憶装置17は、時間刻みΔＴ（相対的光路長差で表
現するときには、このΔＴに光速度を乗ずればよい）ご
とに干渉信号を逐一採取するものとする。採取されたデ
ータ点数ＮはＮ＝2T/ΔＴとなる。この信号データを計
算機18によってフーリエ変換すると、サンプリング定理
により、各周波数の刻みΔω＝π／（2T）をもって、ω
＝０からω＝π／ΔＴまでN/2個のフーリエ成分に分解
される。ここで現われたωの上端は、良く知られたナイ
キスト周波数を角周波数の形に表したものである。この
上端ωＮは、被測定光導波系12の位相特性にある波長域
で測定しようとしたときには、波長域の短波長λＬに対
応する光の角周波数ωＬ＝２πc/λＬよりも大きいこと
が必要である。Now, the delay time difference of the interferometer is swept from -T to T (the movable mirror prism 10 is retracted in the embodiment of FIG. 1, and the movable mirror 19 is retracted in the embodiment of FIG. 2). ,
It is assumed that the waveform storage device 17 collects the interference signal one by one at each time interval ΔT (when expressed by the relative optical path length difference, it is sufficient to multiply this ΔT by the light speed). The number N of collected data points is N = 2T / ΔT. When this signal data is Fourier-transformed by the computer 18, by the sampling theorem, with the step of each frequency Δω = π / (2T), ω
From 0 to ω = π / ΔT, it is decomposed into N / 2 Fourier components. The upper end of ω appearing here represents the well-known Nyquist frequency in the form of angular frequency. The upper end ω N is larger than the angular frequency ω L = 2πc / λ L of the light corresponding to the short wavelength λ L of the wavelength range when the measurement is to be performed in the wavelength range in the phase characteristics of the optical waveguide system 12 to be measured. It is necessary.
さて、被測定光導波系12がない場合の干渉信号をフー
リエ変換して得た出力は、光源１から発生した光のスペ
クトルＵ（ω）に等しい。ここで、スペクトルは常に正
の実数であることに注意されたい。すなわち、被測定光
導波系12のない場合（ブランクサンプル）、干渉信号の
フーリエ変換結果の複素数としての位相は必ず０であ
る。次に、ここで透過特性Ｔ（ω）＝|T（ω）｜×exp
［ｉθ（ω）］の光導波系12が干渉計の腕の一方に挿入
された場合には、上記フーリエ変換結果はＴ（ω）Ｕ
（ω）となるので、この結果の複素数としての位相はＴ
（ω）の位相にＵ（ω）の位相を加えたものに等しくな
る。ここで、Ｔ（ω）の位相はθ（ω）であり、一方上
述のごとく、Ｕ（ω）の位相は０なので、上記フーリエ
変換の結果の位相は正に光導波系12の位相特性θ（ω）
に等しくなることがわかる。かくしてフーリエ変換の結
果の位相が、直接、被測定光導波系12の位相特性を与え
ることがわかる。ここでの議論では、フーリエ変換の結
果が恰も連続変数関数のように扱ったが、前述したよう
に、実際に得られるのは刻みΔω間隔での離散的な周波
数についての値である。その場合でも、光導波系の位相
特性がΔω間隔での離散的な角周波数について求まると
読み換えれば、ここでの議論が妥当する。間隔Δωはデ
ータ点数Ｎに反比例するので、干渉計の掃引範囲を大き
くしてＮを増せば、いくらでも細かい（角）周波数刻み
をもって光導波系12の位相特性を求めることが可能であ
る。Now, the output obtained by Fourier-transforming the interference signal without the optical waveguide 12 to be measured is equal to the spectrum U (ω) of the light generated from the light source 1. Note that the spectrum is always a positive real number. That is, when there is no measured optical waveguide system 12 (blank sample), the phase as a complex number of the Fourier transform result of the interference signal is always 0. Next, here, the transmission characteristic T (ω) = | T (ω) | × exp
When the optical waveguide system 12 of [iθ (ω)] is inserted into one of the arms of the interferometer, the result of the Fourier transform is T (ω) U
(Ω), the phase of this result as a complex number is T
It is equal to the phase of (ω) plus the phase of U (ω). Here, the phase of T (ω) is θ (ω), while the phase of U (ω) is 0 as described above, so that the phase obtained as a result of the Fourier transform is exactly the phase characteristic θ of the optical waveguide system 12. (Ω)
It turns out that it becomes equal to. Thus, it can be seen that the phase resulting from the Fourier transform directly gives the phase characteristic of the measured optical waveguide system 12. In the discussion here, the result of the Fourier transform was treated as if it were a continuous variable function. However, as described above, what is actually obtained is a value for discrete frequencies at intervals of Δω. Even in such a case, if it is read that the phase characteristics of the optical waveguide system are obtained for discrete angular frequencies at Δω intervals, the discussion here is appropriate. Since the interval Δω is inversely proportional to the number N of data points, if the sweep range of the interferometer is increased and N is increased, it is possible to obtain the phase characteristics of the optical waveguide system 12 with as many fine (angular) frequency steps.
さて、良く知られているように、離散データ（標本化
データとも呼ばれる）のフーリエ変換では、原信号中に
ナイキスト周波数を越える周波数成分が存在すると、そ
れが折り返されてナイキスト周波数以下の部分と重なっ
てしまう。これを折り返し（aliasing:エイリアシン
グ）と呼ぶ。この現象が生ずると上記議論が成り立た
ず、正しい測定が行なわれない。これを避けるためには
次の２つの方法が考えられる。第１の方法は、光源１の
直後にナイキスト周波数以上の（より短波長の）光成分
を阻止する光学フィルタを挿入する方法である。第２の
方法は、信号を採取する際の遅延時間の刻みΔＴを十分
小さくすることにより、ナイキスト周波数を、光源１の
持つ光成分、または光検出器11の感度域、または半透鏡
４のガラスの透過域よりも高く（より短波長に）設定す
る方法である。As is well known, in the Fourier transform of discrete data (also referred to as sampled data), if a frequency component exceeding the Nyquist frequency exists in the original signal, it is folded back and overlaps with a portion below the Nyquist frequency. Would. This is called aliasing. When this phenomenon occurs, the above argument does not hold, and correct measurement cannot be performed. To avoid this, the following two methods can be considered. The first method is to insert an optical filter that blocks a light component having a frequency equal to or higher than the Nyquist frequency (short wavelength) immediately after the light source 1. The second method is to reduce the Nyquist frequency to the light component of the light source 1, the sensitivity range of the photodetector 11, or the glass of the semi-transparent mirror 4 by making the delay time ΔT of the signal sampling sufficiently small. Is set higher (to a shorter wavelength).
これら２つの方法は、実は本質的には同じであり、ま
とめて、分岐光路以外の何処かで光の帯域の制限を行な
うということができる。ここで、分岐光路とは、光源か
らの光が半透鏡４で分岐された後、分岐された２光束が
再び１光束に合流されるまでに辿る光路を言う。分岐光
路上で両光束に対し等しくない影響が加わると、本発明
実施例ではその影響がすべて被測定光導波系12に起因す
ると認識される。従って、上記帯域制限は分岐光路上で
行なわれるべきではない。その理由は、現実に存在する
いかなる波長制限手段においても、分岐光路内でそれを
実行しようとして干渉系の両方の腕に均等に影響を与え
るように各々個別の素子を挿入したとしても、本発明方
法の感度を越えて十分相等しい影響を、分岐光路の各々
に挿入した個別の素子によって及ぼすことを期待しがた
いからである。Actually, these two methods are essentially the same, and collectively it can be said that the band of light is limited somewhere other than the branch optical path. Here, the branched optical path refers to an optical path that the light from the light source follows after the light is split by the semi-transparent mirror 4 until the two split light beams are merged into one light beam again. When unequal effects are applied to both light beams on the branch light path, it is recognized in the embodiment of the present invention that all the effects are caused by the optical waveguide system 12 to be measured. Therefore, the band limitation should not be performed on the branch optical path. The reason for this is that, in whatever wavelength limiting means that actually exists, even if individual elements are inserted so as to equally affect both arms of the interference system in an attempt to execute it in the branch optical path, the present invention This is because it is unlikely that the effects which are sufficiently equal beyond the sensitivity of the method will be exerted by individual elements inserted in each of the branch paths.
さて、既に説明したように本発明では、光導波系の位
相特性の測定波長域の短波長端λＬに対して ΔＴ＜λL/（2c） （ｃは光速度） を満たす一定の遅延時間間隔ΔＴおきに干渉信号を測定
することが必要である。この式は、ナイキスト（角）周
波数についての上述の条件ωＮ＞ωＬから導かれる。干
渉計の遅延時間差は、同光路長差を光速度で除したもの
なので、この遅延時間間隔を光路長差の刻みΔＬに換算
すると、次の条件 ΔＬ＜λL/2 が導かれる。これにより、例えば、光導波系の分散特性
を波長１μｍ以上の波長で測定する場合、本発明では、
少なくとも500nmより細かい光路長差の刻みで測定を行
なうことが必要であることがわかる。このためには、最
低数十nmの精度で干渉計の光路長差を測定することが不
可欠である。As described above, in the present invention, a constant delay time that satisfies ΔT <λ L / (2c) (c is the light speed) with respect to the short wavelength end λ L of the measurement wavelength range of the phase characteristics of the optical waveguide system. It is necessary to measure the interference signal at intervals of ΔT. This equation is derived from the above condition ω N > ω L for the Nyquist (angular) frequency. Since the delay time difference of the interferometer is obtained by dividing the optical path length difference by the light speed, if this delay time interval is converted into the optical path length difference step ΔL, the following condition ΔL <λ L / 2 is derived. Thereby, for example, when measuring the dispersion characteristics of the optical waveguide system at a wavelength of 1 μm or more, in the present invention,
It is understood that it is necessary to perform the measurement at intervals of the optical path length difference smaller than at least 500 nm. To this end, it is essential to measure the optical path length difference of the interferometer with an accuracy of at least several tens of nm.
本発明を実施するにあたって、高精度な光路長差測定
を行うためには、以下の方法を用いることができる。一
つは、すでに世上広く用いられている２周波He−Ne安定
化レーザを利用する測長法である。この方法では分解能
５〜10nmが達成されているので、この技術を適用すれば
本発明の必要とする精度の光路長差の測定が実現でき
る。ただ、この測長法では、干渉計内の半透鏡４に（第
１図の実施例ではさらに半透過鏡７にも）特殊な偏光特
性が要求されるので、寧ろ次の第二の測長方法が有利で
ある。In carrying out the present invention, the following method can be used to perform highly accurate optical path length difference measurement. One is a length measurement method using a two-frequency He-Ne stabilized laser that is already widely used in the world. Since this method achieves a resolution of 5 to 10 nm, the application of this technique makes it possible to measure the optical path length difference with the accuracy required by the present invention. However, in this length measurement method, a special polarization characteristic is required for the semi-transmissive mirror 4 in the interferometer (and also for the semi-transmissive mirror 7 in the embodiment of FIG. 1), so that the following second length measurement A method is advantageous.
第二の方法では、長さの基準光源に直線偏光の単色レ
ーザ光源、例えばHe−Neレーザを用いる。そして干渉計
の片方の腕でこの直線偏光を円偏光に変換し、生じた干
渉光を偏光を分離して測定することにより、互いに90度
の位相差を有する２つの干渉信号を得る。この信号を用
いれば、基準光源の波長の50分の１以上の測長分解能が
容易に達成されるようになる。In the second method, a linearly polarized monochromatic laser light source, for example, a He-Ne laser is used as a reference light source having a length. The linearly polarized light is converted into circularly polarized light by one arm of the interferometer, and the generated interference light is separated and measured for polarization, thereby obtaining two interference signals having a phase difference of 90 degrees from each other. If this signal is used, a length measurement resolution of 1/50 or more of the wavelength of the reference light source can be easily achieved.
その他、上記円偏光変換手段を用いず、単一の干渉信
号に対して位相ロックループ（PLL）を使用して高分解
能を得ることもできる。ただしこの第三の方法では、干
渉計の掃引速度について、それ以外の方法に比して高い
均一性が要求される。干渉計の光路長差の測定方法とし
ては、以上例示した３方法の他に本発明の精神を逸脱し
ない範囲で任意の方法を用いることができることは言う
までもない。In addition, high resolution can be obtained by using a phase locked loop (PLL) for a single interference signal without using the circular polarization conversion means. However, in the third method, higher uniformity is required for the sweep speed of the interferometer as compared with other methods. As a method of measuring the optical path length difference of the interferometer, it goes without saying that any method other than the three methods exemplified above can be used without departing from the spirit of the present invention.
本発明の第１の実施例と第２の実施例との差異につい
て述べる。第１の実施例では、白色光束は干渉計の一方
の腕に置かれた被測定光導波系12を１回のみ通過する。
他方、第２の実施例では、白色光束は被測定光導波計12
を往復の計２回通過する。従って、第２の実施例では分
散特性に対する感度が第１の実施例の２倍だけ高い。こ
れと表裏一体の関係にあることであるが、平行光束を結
合レンズにより被測定光導波系に結合する際に蒙る光の
損失は第２の実施例では第１の実施例の２倍になる。以
上より、両実施例の得失を述べれば、第１の実施例では
結合損失の影響が小さいが、感度も低く、他方、第２の
実施例では感度は高いが、結合損失の影響が大きい。The difference between the first embodiment and the second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the white light beam passes only once through the measured optical waveguide system 12 placed on one arm of the interferometer.
On the other hand, in the second embodiment, the white luminous flux is
Twice. Therefore, the sensitivity to the dispersion characteristics in the second embodiment is twice as high as that in the first embodiment. Although this is a two-sided relationship, the loss of light experienced when the parallel light beam is coupled to the optical waveguide to be measured by the coupling lens is twice as large in the second embodiment as in the first embodiment. . As described above, the advantages and disadvantages of both embodiments are described. In the first embodiment, the influence of the coupling loss is small, but the sensitivity is low. On the other hand, in the second embodiment, the sensitivity is high, but the influence of the coupling loss is large.
次に、第２の実施例の構成のさらに詳細な実施例とし
て、上記第二の方法で光路長差刻みを測定するように構
成した第３実施例を第３図に示す。第３図において、マ
イケルソン干渉計は、キューブビームスプリッタ22、可
動鏡19、固定鏡20から構成される。キューブビームスプ
リッタ20においては、透過光と反射光の通過するガラス
のみ厚みが常に相等しいので、第２図における補正板21
が不用となる。マイケルソン干渉計の腕の一方には、被
測定光導波系12が結合レンズ13および14を介して挿入さ
れる。被測定光導波系12以外の光学要素の分散の影響を
極力取り除くために、干渉計の他方の腕には結合レンズ
13および14の分散を補正するための補正レンズ15および
16が挿入される。Next, as a more detailed embodiment of the configuration of the second embodiment, FIG. 3 shows a third embodiment in which the optical path length difference is measured by the second method. In FIG. 3, the Michelson interferometer includes a cube beam splitter 22, a movable mirror 19, and a fixed mirror 20. In the cube beam splitter 20, only the thickness of the glass through which the transmitted light and the reflected light pass is always the same, so that the correction plate 21 in FIG.
Becomes unnecessary. An optical waveguide 12 to be measured is inserted into one of the arms of the Michelson interferometer via coupling lenses 13 and 14. In order to minimize the effects of dispersion of optical elements other than the optical waveguide 12 to be measured, a coupling lens is attached to the other arm of the interferometer.
Correction lens 15 for correcting dispersion of 13 and 14 and
16 is inserted.
白色光源１としては、ハロゲンランプを用い、400nm
に波長の下限を有する滑らかなスペクトルの光を得た場
合を具体的に考えてみる。A halogen lamp is used as the white light source 1 and has a wavelength of 400 nm.
Let us specifically consider the case where light of a smooth spectrum having the lower limit of the wavelength is obtained.
発生される光のスペクトルは400nm〜1.6μｍにわたっ
て平坦である。一方、干渉計出射後の白色光を測定する
光検出器11には可視光域ではシリコン光検出器、また近
赤外光域ではゲルマニウム光検出器の利用が推奨され
る。シリコン光検出器の感度領域は300nm〜1100nmにわ
たっているので、これを用いた場合には上記光源と組み
合わせて被測定光導波系の分散特性を400nm〜1100nmに
わたって一挙に測定することができるようになる。現在
の極短光パルス発生光源の波長域は概ね450nm以上なの
で、それに用いられる光導波系の特性は400nm近辺の波
長以上で測定できれば良く、上記波長下限は十分にこの
実用上の要求を満たしている。The spectrum of the generated light is flat from 400 nm to 1.6 μm. On the other hand, it is recommended to use a silicon photodetector in the visible light range and a germanium photodetector in the near-infrared light range as the photodetector 11 for measuring white light after exiting the interferometer. Since the sensitivity region of the silicon photodetector extends from 300 nm to 1100 nm, when this is used, the dispersion characteristics of the optical waveguide system to be measured can be measured at once from 400 nm to 1100 nm in combination with the above light source. . Since the wavelength range of the current ultrashort light pulse generation light source is approximately 450 nm or more, the characteristics of the optical waveguide system used for it need only be measured at wavelengths around 400 nm or more, and the above wavelength lower limit sufficiently satisfies this practical demand. I have.
一方、上記上限より長波長の分散特性の測定が必要な
場合には、1.1μｍ〜1.8μｍに感度領域を持つゲルマニ
ウム光検出器を用いれば良い。On the other hand, when it is necessary to measure the dispersion characteristics of longer wavelengths than the upper limit, a germanium photodetector having a sensitivity range of 1.1 μm to 1.8 μm may be used.
このように光源および光検出器に起因する帯域制限に
より波長320nm以下の光による干渉信号は検出器の電圧
信号出力には現われないので、上述した折り返し現象を
防ぐためには、160nm未満の干渉計光路長差の刻みで干
渉信号の測定を行なえば良い。特にゲルマニウム光検出
器を用いて近赤外光領域の測定を行なう場合は、可視光
（800nmより短波長）を阻止する光学フィルタを上に述
べたように分岐光路上以外の何処かに挿入して光の帯域
を制限することにより、干渉系光路長差の刻みを400nm
未満とすれば良いように構成するのが効率的である。As described above, an interference signal due to light having a wavelength of 320 nm or less does not appear in the voltage signal output of the detector due to band limitation caused by the light source and the photodetector. What is necessary is just to measure the interference signal at intervals of the length difference. In particular, when measuring near-infrared light using a germanium photodetector, an optical filter that blocks visible light (wavelengths shorter than 800 nm) should be inserted somewhere other than on the branch optical path as described above. Limit the bandwidth of light by 400 nm
It is efficient to configure so as to be less than.
この光路長差刻みを高精度に測定するための測定法と
して、本実施例では上述した第二の測定法を採用してい
る。長さの基準光源には波長632.8nmで発振する直線偏
光のHe−Neレーザ23を用いる。測長範囲は高々数cm以下
なので、このレーザは波長の安定化されていないもので
十分である。In this embodiment, the above-described second measuring method is employed as a measuring method for measuring the optical path length difference increment with high accuracy. A linearly polarized He-Ne laser 23 oscillating at a wavelength of 632.8 nm is used as a reference light source having a length. Since the length measurement range is at most a few cm or less, it is sufficient for this laser to have an unstabilized wavelength.
レーザ光は紙面に対して45度の方向に直線偏光してお
り、反射鏡24により上記白色光と平行に干渉計に入射す
る。このレーザ光は干渉計中の被測定光導波系12は通過
しない。レーザ光は、干渉計の被測定光導波系12の挿入
されていないほうの腕において、８分の１波長板25を通
過する。そして、可動鏡19での反射前後において計２回
８分の１波長板25を通過することにより、４分の１波長
板の通過と等価な効果が生じ、直線偏光が円偏光に変換
される。The laser light is linearly polarized in the direction of 45 degrees with respect to the plane of the paper, and is incident on the interferometer by the reflecting mirror 24 in parallel with the white light. This laser light does not pass through the measured optical waveguide system 12 in the interferometer. The laser beam passes through the 波長 wavelength plate 25 on the arm of the interferometer where the optical waveguide 12 to be measured is not inserted. By passing through the ８ wavelength plate 25 twice before and after the reflection by the movable mirror 19, an effect equivalent to passing through the 波長 wavelength plate is produced, and linearly polarized light is converted into circularly polarized light. .
干渉計を出射したレーザ光は反射鏡26を経て、偏光ビ
ームスプリッタ27に入射し、紙面に垂直な偏光成分と紙
面に水平な成分とに分離され、個別の光検出器28,29に
より各成分の光強度が電圧値に変換される。この２つの
電圧信号がトリガ発生器30に入力する。トリガ発生器30
は上記信号に基づいて、干渉計光路長差が632.8nm/4す
なわち158.2nm変化する毎に１発のトリガ電圧パルスを
発生するものとする。近赤外光域に測定波長領域を限定
する場合には、この電圧パルスを２分周し干渉計光路長
差が316.4nm変化する毎に１発のトリガ電圧パルスを得
るようにする。The laser light emitted from the interferometer passes through a reflecting mirror 26, enters a polarization beam splitter 27, is separated into a polarization component perpendicular to the plane of the paper and a component horizontal to the plane of the paper, and the individual light detectors 28 and 29 separate each component. Is converted into a voltage value. These two voltage signals are input to the trigger generator 30. Trigger generator 30
Generates one trigger voltage pulse every time the interferometer optical path length difference changes by 632.8 nm / 4, that is, 158.2 nm, based on the above signal. When the measurement wavelength region is limited to the near-infrared light region, this voltage pulse is divided by 2 so that one trigger voltage pulse is obtained every time the interferometer optical path length difference changes by 316.4 nm.
このトリガ電圧パルスは波形記憶装置17に供給され、
波形記憶装置17はトリガ電圧パルスの加わった時刻の光
検出器11の出力電圧値を記憶する。波形記憶装置17に
は、記憶された電圧信号値を読み出し、更にフーリエ変
換の計算を行なう計算機18が接続されている。This trigger voltage pulse is supplied to the waveform storage device 17,
The waveform storage device 17 stores the output voltage value of the photodetector 11 at the time when the trigger voltage pulse is applied. The waveform storage device 17 is connected to a computer 18 that reads out the stored voltage signal values and further calculates Fourier transform.
次に、近赤外域に測定波長域を限定した場合につい
て、本実施例の装置の動作を述べる。既に述べたよう
に、この場合には、光検出器11としてゲルマニウム光検
出器を用い、可視光を阻止する光学フィルタを挿入し、
さらにトリガ電圧パルスの発生は316.4nmの干渉計光路
長差変化毎に行なわれる。まず、可動鏡19を、干渉計光
路長差が測定しようとする光路長差の下限に等しくなる
位置まで前進させる。ここで波形記憶装置17の記憶を消
去し、書き込み位置を波形記憶装置17の先頭番地にリセ
ットする。次に可動鏡19を緩慢に後退すると、干渉計光
路長差が316.4nm変化する毎に波形記憶装置19にトリガ
電圧信号が供給され光検出器11の出力信号電圧値が記憶
されていく。ここで緩慢にとは、発生されるトリガ信号
の繰り返し波形記憶装置17の変換・書き込み動作が追随
できる範囲の掃引速度を言う。例えば波形記憶装置17の
変換・書き込み速度が20kHzの場合、最大可能な干渉計
光路長差変化速度は20k×316.4nm＝6.328mm/秒となり、
可動鏡19の移動速度の上限はこの半分の3.164mm/秒であ
る。これは、可動鏡19の表面で光が折り返すため、この
可動鏡19の移動量が２倍の光路長変化になるからであ
る。測定に必要な光路長差変化範囲は測定波長域におけ
る被測定光導波系12の群遅延時間の全変化量の２倍程度
である。例えば第５図に例示された光導波系では、測定
波長域を上記1.1μｍ〜1.6μｍとしても群遅延時間の全
変化量は4ps内外であり、従って必要な光路長差変化範
囲は高々8ps×ｃ＝2.4mm（ｃは真空中の光速度）程度で
ある。この範囲を上の可動鏡19の移動速度の上限値をも
って掃引すると、信号測定に要する時間はわずか0.4秒
弱となり、余裕をもって掃引を遅めにしても１秒以内に
信号測定が容易に完了される。この際採取されるデータ
点数Ｎは約8000点であり、このデータのフーリエ変換の
計算は計算機18により５秒程度で実行できる。従って、
本実施例による測定手順は、全部10秒以内で遂行でき、
極めて迅速な測定方法が実現された。Next, the operation of the apparatus of the present embodiment will be described for a case where the measurement wavelength range is limited to the near infrared range. As already described, in this case, a germanium photodetector is used as the photodetector 11, and an optical filter that blocks visible light is inserted,
Further, the generation of the trigger voltage pulse is performed every time the interferometer optical path length difference changes by 316.4 nm. First, the movable mirror 19 is advanced to a position where the interferometer optical path length difference becomes equal to the lower limit of the optical path length difference to be measured. Here, the storage of the waveform storage device 17 is erased, and the writing position is reset to the start address of the waveform storage device 17. Next, when the movable mirror 19 is slowly retracted, a trigger voltage signal is supplied to the waveform storage device 19 every time the interferometer optical path length difference changes by 316.4 nm, and the output signal voltage value of the photodetector 11 is stored. Here, the term “slowly” refers to a sweep speed within a range in which the conversion / writing operation of the repetitive waveform storage device 17 of the generated trigger signal can follow. For example, when the conversion / write speed of the waveform storage device 17 is 20 kHz, the maximum possible interferometer optical path length difference change speed is 20 k × 316.4 nm = 6.328 mm / sec.
The upper limit of the moving speed of the movable mirror 19 is 3.164 mm / sec, which is half of this. This is because the light turns back on the surface of the movable mirror 19, and the amount of movement of the movable mirror 19 changes twice as much in the optical path length. The change range of the optical path length difference required for measurement is about twice the total change amount of the group delay time of the measured optical waveguide system 12 in the measurement wavelength range. For example, in the optical waveguide system illustrated in FIG. 5, even if the measurement wavelength range is 1.1 μm to 1.6 μm, the total change amount of the group delay time is within 4 ps, and the required optical path length difference change range is at most 8 ps × c = 2.4 mm (c is the speed of light in a vacuum). If this range is swept with the upper limit of the moving speed of the movable mirror 19, the time required for signal measurement will be less than 0.4 seconds, and even if the sweep is delayed with a margin, the signal measurement can be easily completed within 1 second. You. The number N of data points collected at this time is about 8000 points, and the calculation of the Fourier transform of this data can be executed by the computer 18 in about 5 seconds. Therefore,
The measurement procedure according to the present embodiment can be performed within 10 seconds.
An extremely rapid measurement method has been realized.
最後に、この場合の群遅延時間の測定精度を試算する
と、フーリエ変換の結果はN/2＝4000点の周波数成分を
有するので、この範囲内で群遅延時間が総量２〜4ps変
化すれば、周波数成分データ点間の平均の群遅延時間変
化は1fsとなり、これが上記測定条件における精度の目
安を与える。Finally, when the measurement accuracy of the group delay time in this case is estimated, since the result of the Fourier transform has N / 2 = 4000 frequency components, if the group delay time changes by 2 to 4 ps in this range, The average group delay time change between frequency component data points is 1 fs, which gives a measure of accuracy under the above measurement conditions.
さらに第６図に例示された光導波系においては、1.30
μｍ付近で右側に徐々に減衰しつつ繰り返す副ピークが
十分小さくなるように、例えば、32ps程度の光路長差変
化範囲が必要で、これに伴い採取するデータ点数は6400
0点となる。この場合でも全測定は１分30秒以内に終了
し、群遅延時間が波長0.1nm毎に求められることにな
る。これにより、上述の波長1nmで繰り返す0.6psの急速
な群遅延時間変化を明瞭に観測できる。Further, in the optical waveguide system illustrated in FIG.
For example, an optical path length change range of about 32 ps is required so that the sub-peaks that gradually attenuate to the right near μm become sufficiently small, and the number of data points collected is 6400
Scores 0. Even in this case, all the measurements are completed within 1 minute and 30 seconds, and the group delay time is obtained for each wavelength of 0.1 nm. This makes it possible to clearly observe the above-described rapid change of the group delay time of 0.6 ps repeated at the wavelength of 1 nm.
［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、白色光源
の発生する光を平行光束とし、この平行光束を被測定光
導波系を干渉計の一方の光路に挿入し、この光導波系へ
の光結合に用いる結合レンズと光学的性質の同一な補正
レンズを干渉計の他方の光路に挿入し、その干渉計に入
射して生じた干渉光の強度を、光検出器にて電気信号に
変換して測定し、ここで、干渉計の相対的光路長差が一
定量変化する度毎に光検出器からの出力を逐一時系列的
に記録し、その記録データをフーリエ変換して得られる
周波数領域での位相情報から、被測定光導波系の波長分
散特性を測定するようにしたので、被測定光導波系の分
散特性を、結合レンズの分散特性の影響を受けずに、必
要な全波長にわたって、迅速かつ高精度に測定すること
ができる。[Effects of the Invention] As is clear from the above, according to the present invention, the light generated by the white light source is set as a parallel light beam, and the parallel light beam is inserted into one optical path of the interferometer with the measured optical waveguide system. A correction lens having the same optical properties as the coupling lens used for optical coupling to the optical waveguide system is inserted into the other optical path of the interferometer, and the intensity of the interference light generated by entering the interferometer is transmitted to the photodetector. Each time the relative optical path difference of the interferometer changes by a fixed amount, the output from the photodetector is recorded in a temporary sequence, and the recorded data is Fourier-transformed. The wavelength dispersion characteristics of the measured optical waveguide system are measured from the phase information in the frequency domain obtained by performing the measurement, so that the dispersion characteristics of the measured optical waveguide system can be measured without being affected by the dispersion characteristics of the coupling lens. Measurement speed and accuracy over all required wavelengths. Wear.
第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、 第２図は本発明の第２実施例を示す構成図、 第３図は本発明の第３実施例を示す構成図、 第４図は従来法の一例を示す構成図 第５図および第６図は従来法による測定例を示す図であ
る。 １……白色光源、 ２……可変光学フィルタ、 ３……偏光子、 4,7……半透鏡、 5,6……固定鏡、 8,9……プリズム入射用固定鏡、 10……可動プリズム、 11,28,29……光検出器、 12……被測定光導波系、 13,14……結合レンズ、 15,16……補正用レンズ、 17……波形記憶装置、 18……計算機、 19……可動鏡、 20……固定鏡、 21……補正板、 22……キューブビームスプリッタ、 23……He−Neレーザ、 24,26……反射鏡、 25……８分の１波長板、 27……偏光ビームスプリッタ 30……トリガ発生器。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, FIG. FIG. 5 is a block diagram showing an example of the conventional method. FIGS. 5 and 6 are diagrams showing examples of measurement by the conventional method. 1 ... white light source, 2 ... variable optical filter, 3 ... polarizer, 4,7 ... semi-transparent mirror, 5,6 ... fixed mirror, 8,9 ... fixed mirror for prism incidence, 10 ... movable Prism, 11, 28, 29… Photodetector, 12… Optical waveguide to be measured, 13, 14… Coupling lens, 15, 16… Correction lens, 17… Waveform storage device, 18… Computer , 19… movable mirror, 20… fixed mirror, 21… correction plate, 22… cube beam splitter, 23… He-Ne laser, 24, 26… reflecting mirror, 25… 1/8 wavelength Plate, 27 …… Polarization beam splitter 30 …… Trigger generator.
Claims (4)
１および第２の光束に分岐し、 該第１の光束を被測定光導波系を配置した第１の光路に
通過させ、 前記第２の光束を光路長が可変である光学路を配置した
第２の光路を通過させ、 前記被測定光導波系を通過した第１の出力光と前記光学
路を通過した第２の出力光とを結合して干渉光を生じさ
せ、 その干渉光の強度を検出し、 前記光学路の光路長を変化させつつ、前記第１の光路と
前記第２の光路との間の相対的光路長差が一定量変化す
る度毎に、前記干渉光の強度の検出出力を時系列の形態
で記録し、 その記録されたデータをフーリエ変換して得られる周波
数領域での位相情報から前記被測定光導波系の波長分散
特性を測定することを特徴とする導波路分散測定方法。1. A parallel light beam having a wide continuous spectrum is split into a first light beam and a second light beam, and the first light beam is passed through a first optical path in which an optical waveguide to be measured is arranged; The light flux is passed through a second optical path having an optical path whose optical path length is variable, and the first output light passing through the optical waveguide to be measured is coupled with the second output light passing through the optical path. Generating the interference light, detecting the intensity of the interference light, and changing the optical path length of the optical path while maintaining a relative optical path length difference between the first optical path and the second optical path constant. Each time the amount changes, the detected output of the intensity of the interference light is recorded in a time-series form, and the recorded data is subjected to Fourier transform to obtain the measured optical waveguide system from phase information in the frequency domain obtained by Fourier transform. A method for measuring dispersion of a waveguide, comprising measuring wavelength dispersion characteristics.
生する光源と、 該光源から発生する平行光束を第１および第２の光束に
分岐する分岐手段と、 前記第１の光束を第１の結合レンズを介して被測定光導
波系を通過させ、第２の結合レンズにより再び平行光束
とする第１の光路と、 前記第２の光束を第３レンズを通過させ、および該第３
レンズの後側焦点の位置に前側焦点が一致するように配
置された第４レンズにより再び平行光束とする第２の光
路と、 該第２の光路に挿入され、当該第２の光路の光路長を可
変とする光学手段と、 前記第１および第２の光束を結合して干渉光を取り出す
結合手段と、 該結合手段から得られる干渉光の強度を電気信号に変換
する光検出器と、 前記光学手段により前記第２の光路の光路長を変化させ
つつ、前記第１の光路と前記第２の光路との間の相対的
光路長差が一定量変化する度毎に、前記光検出器からの
出力を時系列の形態で記録する記録手段と、 該記録手段により記録されたデータをフーリエ変換して
周波数領域での位相情報を得る手段と を具え、前記第３レンズと第４レンズのいずれか一方
が、前記第１の結合レンズと光学的性質が同一であっ
て、かつ他方が前記第２の結合レンズと光学的性質が同
一であるように構成し、前記位相情報から、前記被測定
光導波系の波長分散特性を測定するようにしたことを特
徴とする導波路分散測定装置。2. A light source for generating a parallel light beam having a wide continuous spectrum, a branching unit for splitting a parallel light beam generated from the light source into first and second light beams, and a first coupling unit for connecting the first light beam to a first light beam A first optical path which passes through the optical waveguide to be measured via the lens and is again converted into a parallel light flux by the second coupling lens; and a second lens which transmits the second light flux through the third lens.
A second optical path that is again converted into a parallel light beam by a fourth lens disposed so that the front focal point coincides with the position of the rear focal point of the lens; and an optical path length of the second optical path that is inserted into the second optical path. An optical means for changing the light intensity; a coupling means for coupling the first and second light beams to extract interference light; a photodetector for converting the intensity of the interference light obtained from the coupling means into an electric signal; While changing the optical path length of the second optical path by optical means, each time the relative optical path length difference between the first optical path and the second optical path changes by a fixed amount, the optical detector changes the optical path length. Recording means for recording the output of the recording means in a time-series form, and means for obtaining Fourier transform of the data recorded by the recording means to obtain phase information in the frequency domain, wherein any of the third lens and the fourth lens is provided. One of them is the first coupling lens and the optical properties The same, and the other is configured to have the same optical property as the second coupling lens, and to measure the wavelength dispersion characteristic of the measured optical waveguide system from the phase information. Characteristic waveguide dispersion measuring device.
生する光源と、 該光源から発生する平行光束を第１および第２の光束に
分岐する分岐・結合手段と、 前記第１の光束を第１の結合レンズを介して被測定光導
波系を通過させ、第２の結合レンズにより再び平行光束
とし、その平行光束を固定鏡で反射し、前記第２の結合
レンズを介して再度前記被測定光導波系を通過させ、前
記第１の結合レンズにより平行光束となし、その平行光
束を前記分岐・結合手段に導く第１の光路と、 前記第２の光束を第３レンズを通過させ、および該第３
レンズの後側焦点の位置に前側焦点が一致するように配
置された第４レンズにより再び平行光束となし、その平
行光束を可動鏡で反射させ、その反射光を前記第４レン
ズを通過させてから前記第３レンズにより平行光束とな
し、その平行光束を前記分岐・結合手段に戻す第２の光
路と、 前記分岐・結合手段において、前記第１および第２の光
束を結合して取り出される干渉光の強度を電気信号に変
換する光検出器と、 前記可動鏡の位置を前記第２の光路に平行な方向に移動
させつつ、前記第１の光路と前記第２の光路との間の相
対的光路長差が一定量変化する度毎に、前記光検出器か
らの出力を時系列の形態で記録する記録手段と、 該記録手段により記録されたデータをフーリエ変換して
周波数領域での位相情報を得る手段と、 を具え、前記第３レンズと第４レンズのいずれか一方が
前記第１の結合レンズと光学的性質が同一であって、か
つ他方が前記第２の結合レンズと光学的性質が同一であ
るように構成し、前記位相情報から、前記被測定光導波
系の波長分散特性を測定するようにしたことを特徴とす
る導波路分散測定装置。3. A light source for generating a parallel light beam having a wide continuous spectrum, a splitting / coupling means for splitting a parallel light beam generated from the light source into first and second light beams, and a first light beam for the first light beam. Through the optical waveguide system to be measured through the coupling lens, and again converted into a parallel light beam by the second coupling lens. The parallel light beam is reflected by a fixed mirror, and is again transmitted through the second coupling lens. A first light path for passing the parallel light beam to the branching / coupling means, passing the second light beam through a third lens, and passing the second light beam through a third lens. Third
The collimated light beam is again formed by the fourth lens disposed so that the front focal point coincides with the position of the rear focal point of the lens, the parallel light beam is reflected by the movable mirror, and the reflected light passes through the fourth lens. A second light path for returning the parallel light flux to the branching / coupling means by the third lens from the first lens, and interference extracted by coupling the first and second light fluxes in the branching / coupling means. A photodetector that converts the intensity of light into an electric signal; and a relative position between the first optical path and the second optical path while moving the position of the movable mirror in a direction parallel to the second optical path. Recording means for recording the output from the photodetector in a time-sequential form every time the optical path length difference changes by a fixed amount, and performing a Fourier transform on the data recorded by the recording means to obtain a phase in the frequency domain. With means to obtain information, One of the third lens and the fourth lens has the same optical property as the first coupling lens, and the other has the same optical property as the second coupling lens. A waveguide dispersion measuring apparatus for measuring a wavelength dispersion characteristic of the optical waveguide to be measured from the phase information.
生する光源と、 該光源から発生する平行光束を第１および第２の光束に
分岐する分岐・結合手段と、 前記第１の光束を第１の結合レンズを介して被測定光導
波系を通過させ、第２の結合レンズにより再び平行光束
とし、その平行光束を固定鏡で反射し、前記第２の結合
レンズを介して再度前記被測定光導波系を通過させ、前
記第１の結合レンズにより平行光束となし、その平行光
束を前記分岐・結合手段に導く第１の光路と、 前記第２の光束を第３レンズを通過させ、および該第３
レンズの後側焦点の位置に前側焦点が一致するように配
置された第４レンズにより再び平行光束となし、その平
行光束を可動鏡で反射させ、その反射光を前記第４レン
ズを通過させてから前記第３レンズにより平行光束とな
し、その平行光束を前記分岐・結合手段に戻す第２の光
路と、 前記分岐・結合手段において、前記第１および第２の光
束を結合して取り出される干渉光の強度を電気信号に変
換する第１の光検出器と、 長さの基準光源としての直線偏光の単色光源と、 該単色光源からの直線偏光を、前記分岐・結合手段を介
して前記第１の光路の前記固定鏡に導いて反射させて再
び前記分岐・結合手段に導くと共に、前記第２の光路を
介して円偏光に変換して前記分岐・結合手段に導く手段
と、 前記分岐・結合手段から得られる干渉光を互いに90度の
位相差を有する２つの偏光成分に分離する手段と、 当該２つの偏光成分をそれぞれ個別に受光して電気信号
に変換する第２および第３の光検出器と、 該２つの光検出器からの２つの電気信号に応じて、前記
第１および第２の光路間の光路長差が、前記基準光源の
光波長により定められた一定量だけ変化する度毎にトリ
ガパルスを発生する手段と、 前記可動鏡の位置を前記第２の光路に平行な方向に移動
させつつ、前記トリガパルスのタイミングで前記第１の
光検出器からの出力を時系列の形態で記録する記録手段
と、 該記録手段により記録されたデータをフーリエ変換して
周波数領域での位相情報を得る手段と を具え、前記第３レンズと第４レンズのいずれか一方が
前記第１の結合レンズと光学的性質が同一であって、か
つ他方が前記第２の結合レンズと光学的性質が同一であ
るように構成し、前記位相情報から、前記被測定光導波
系の波長分散特性を測定するようにしたことを特徴とす
る導波路分散測定装置。4. A light source for generating a parallel light beam having a wide continuous spectrum, a splitting / coupling means for splitting a parallel light beam generated from the light source into first and second light beams, and a first light beam for the first light beam. Through the optical waveguide system to be measured through the coupling lens, and again converted into a parallel light beam by the second coupling lens. The parallel light beam is reflected by a fixed mirror, and is again transmitted through the second coupling lens. A first light path for passing the parallel light beam to the branching / coupling means, passing the second light beam through a third lens, and passing the second light beam through a third lens. Third
The collimated light beam is again formed by the fourth lens disposed so that the front focal point coincides with the position of the rear focal point of the lens, the parallel light beam is reflected by the movable mirror, and the reflected light passes through the fourth lens. A second light path for returning the parallel light flux to the branching / coupling means by the third lens from the first lens, and interference extracted by coupling the first and second light fluxes in the branching / coupling means. A first photodetector for converting the intensity of light into an electric signal, a linearly-polarized monochromatic light source as a reference light source having a length, and a linearly-polarized light from the monochromatic light source through the branching / coupling means. Means for guiding the reflected light to the fixed mirror in the first optical path and guiding the reflected light to the branching / coupling means again, and converting the light into circularly polarized light via the second optical path to the branching / coupling means; Interference light obtained from coupling means Means for separating the two polarized light components into two polarized light components having a phase difference of 90 degrees from each other; a second and a third photodetector for individually receiving the two polarized light components and converting them into an electric signal; A trigger pulse is generated each time the optical path length difference between the first and second optical paths changes by a certain amount determined by the optical wavelength of the reference light source in accordance with two electric signals from the photodetector. Recording means for recording the output from the first photodetector in a time-series manner at the timing of the trigger pulse while moving the position of the movable mirror in a direction parallel to the second optical path. Means for obtaining Fourier transform of data recorded by the recording means to obtain phase information in a frequency domain, wherein one of the third lens and the fourth lens is optically connected to the first coupling lens. Of the same nature, and The other side is configured to have the same optical property as the second coupling lens, and the wavelength dispersion characteristic of the optical waveguide to be measured is measured from the phase information. measuring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1181390A JP2767000B2 (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Waveguide dispersion measurement method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1181390A JP2767000B2 (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Waveguide dispersion measurement method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03216530A JPH03216530A (en) | 1991-09-24 |
| JP2767000B2 true JP2767000B2 (en) | 1998-06-18 |
Family
ID=11788251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1181390A Expired - Lifetime JP2767000B2 (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Waveguide dispersion measurement method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2767000B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2715224B2 (en) * | 1992-08-03 | 1998-02-18 | 日本電信電話株式会社 | Resonator dispersion measurement method and apparatus |
| US5432603A (en) * | 1992-11-20 | 1995-07-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical heterodyne interference measuring apparatus and method, and exposing apparatus and device manufacturing method using the same, in which a phase difference between beat signals is detected |
| JP3230781B2 (en) * | 1993-08-11 | 2001-11-19 | 日本電信電話株式会社 | Resonator dispersion measurement method and apparatus |
| EP1796228A1 (en) * | 2004-08-20 | 2007-06-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser phase difference detector and laser phase controller |
-
1990
- 1990-01-23 JP JP1181390A patent/JP2767000B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03216530A (en) | 1991-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1420238B1 (en) | Determining an optical property by using superimposed delayed signals | |
| EP2267404B1 (en) | Apparatus and method for performing polarization-based quadrature demodulation in optical coherence tomography | |
| JP3657362B2 (en) | Optical pulse characteristic measuring apparatus and measuring method thereof | |
| US6819428B2 (en) | Instruments of optical pulse characterization | |
| EP1705471A1 (en) | Apparatus for measuring differential mode delay of multimode optical fiber | |
| US20030025911A1 (en) | Optical pulse measurement | |
| CN104296698A (en) | Method for measuring evenness of optical surface with ultrahigh precision | |
| CN104730279A (en) | Chirped pulse velocity interferometer | |
| JP3875160B2 (en) | Optical characteristic measuring apparatus, method, program using quantum interference, and recording medium recording the program | |
| JP4583986B2 (en) | Chromatic dispersion measurement device | |
| JP2767000B2 (en) | Waveguide dispersion measurement method and apparatus | |
| JP4463828B2 (en) | Measuring method, measuring apparatus and measuring program for wavelength dispersion of optical waveguide | |
| JPH0695114B2 (en) | Voltage detector | |
| JP3339656B2 (en) | Optical circuit evaluation method | |
| US6266145B1 (en) | Apparatus for measurement of an optical pulse shape | |
| JP2001272279A (en) | Optical pulse evaluating apparatus | |
| JP2714754B2 (en) | Waveguide dispersion measurement method and apparatus | |
| JP2694201B2 (en) | Dispersion measuring method and apparatus | |
| CN109633196B (en) | All-fiber chirped pulse velocity interferometer | |
| JPS63196829A (en) | Method and apparatus for searching fault point of light waveguide | |
| US6654124B2 (en) | Signal modulation compensation for wavelength meter | |
| JP2715224B2 (en) | Resonator dispersion measurement method and apparatus | |
| JP3607622B2 (en) | Electric field cross-correlator | |
| JPS60173429A (en) | Method and device for measuring dispersion of polarized wave | |
| JPS6225232A (en) | Method and instrument for measuring wavelength dispersion of optical fiber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090410 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090410 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100410 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |