JP3031878B2 - 誘導ブリュアン散乱を用いたレーザ線幅測定装置 - Google Patents
誘導ブリュアン散乱を用いたレーザ線幅測定装置Info
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光繊維内における
誘導ブリュアン散乱（Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｂｒｉｌ
ｌｏｕｉｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ；ＳＢＳ）光を用い
て、レーザの線幅を測定する装置に関するものであっ
て、特に従来の周波数移動器として用いられた音響光学
変調器の代わりに、高い強さの光が光繊維に入射すると
き、光繊維内から誘導ブリュアン散乱現像により発生さ
れる周波数が移動された光を用いて、レーザ線幅の狭い
領域から広い領域まで、簡単で効率的にレーザ線幅を測
定することができる装置に関する。
誘導ブリュアン散乱（Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｂｒｉｌ
ｌｏｕｉｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ；ＳＢＳ）光を用い
て、レーザの線幅を測定する装置に関するものであっ
て、特に従来の周波数移動器として用いられた音響光学
変調器の代わりに、高い強さの光が光繊維に入射すると
き、光繊維内から誘導ブリュアン散乱現像により発生さ
れる周波数が移動された光を用いて、レーザ線幅の狭い
領域から広い領域まで、簡単で効率的にレーザ線幅を測
定することができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の光通信分野において、伝送容量を
増やすために、多チャンネル光源を用いた波長分割多重
（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＷＤＭ）方式に関する研究が活発に
なされている。この際、多チャンネルレーザの特性を調
べるために、多チャンネルレーザの線幅および波長間隔
等のスペクトルを測定する必要がある。
増やすために、多チャンネル光源を用いた波長分割多重
（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＷＤＭ）方式に関する研究が活発に
なされている。この際、多チャンネルレーザの特性を調
べるために、多チャンネルレーザの線幅および波長間隔
等のスペクトルを測定する必要がある。
【０００３】レーザ線幅（ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ）を測定
するための従来の方法には、光スペクトル分析器（Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を
利用する方法と、図１に示したような自己遅延されたヘ
テロダインうなり（ｓｅｌｆｄｅｌａｙｅｄ ｈｅｔｅ
ｒｏｄｙｎｅ ｂｅａｔｉｎｇ；ＳＤＨＢ）方式があ
る。
するための従来の方法には、光スペクトル分析器（Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ａｎａｌｙｚｅｒ）を
利用する方法と、図１に示したような自己遅延されたヘ
テロダインうなり（ｓｅｌｆｄｅｌａｙｅｄ ｈｅｔｅ
ｒｏｄｙｎｅ ｂｅａｔｉｎｇ；ＳＤＨＢ）方式があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光スペクトル分
析器を用いる方法は、光スペクトル分析器の分解機能が
０．１ｎｍ（１５５０ｎｍ光周波数領域で約１２ＧＨ
ｚ）であるため、レーザの線幅が約２０ＭＨｚ（ＳＤＨ
Ｂ）である光通信用レーザの線幅を測定することができ
ないという問題点があった。
析器を用いる方法は、光スペクトル分析器の分解機能が
０．１ｎｍ（１５５０ｎｍ光周波数領域で約１２ＧＨ
ｚ）であるため、レーザの線幅が約２０ＭＨｚ（ＳＤＨ
Ｂ）である光通信用レーザの線幅を測定することができ
ないという問題点があった。
【０００５】さらに、自己遅延されたヘテロダインうな
り（ＳＤＨＢ）方式を用いたレーザ線幅測定方式は、音
響光学変調器（ａｃｏｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｍｏｄｕｌ
ａｔｏｒ；ＡＯＭ）（３）を利用して周波数を移動さ
せ、局部発振器（４）で発信された信号により音響光学
変調器（３）での変調動作を制御し、ラジオ周波数（Ｒ
Ｆ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）増幅器（８）に
よって変調された出力信号を復調する。
り（ＳＤＨＢ）方式を用いたレーザ線幅測定方式は、音
響光学変調器（ａｃｏｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｍｏｄｕｌ
ａｔｏｒ；ＡＯＭ）（３）を利用して周波数を移動さ
せ、局部発振器（４）で発信された信号により音響光学
変調器（３）での変調動作を制御し、ラジオ周波数（Ｒ
Ｆ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）増幅器（８）に
よって変調された出力信号を復調する。
【０００６】この際、測定されるレーザの線幅が局部発
振器（４）の周波数より大きい場合には、レーザの線幅
を測定することができなくなり、従って、測定されるレ
ーザ線幅が広ければ広いほど高い周波数の局部発振器
（４）が必要となる。また、従来の方式は、単一チャン
ネルのレーザ線幅だけしか測定できないという問題点が
あった。
振器（４）の周波数より大きい場合には、レーザの線幅
を測定することができなくなり、従って、測定されるレ
ーザ線幅が広ければ広いほど高い周波数の局部発振器
（４）が必要となる。また、従来の方式は、単一チャン
ネルのレーザ線幅だけしか測定できないという問題点が
あった。
【０００７】従って、前記のような従来技術の問題点を
解決するための本発明は、光繊維内で誘導ブリュアン散
乱により周波数が移動された光を用いて狭いレーザ線幅
から広いレーザ線幅まで、簡単で効率的にレーザ線幅が
測定できるだけでなく、単一チャンネルおよび多チャン
ネルレーザとの線幅を同時に測定することができる装置
を提供することにその目的がある。
解決するための本発明は、光繊維内で誘導ブリュアン散
乱により周波数が移動された光を用いて狭いレーザ線幅
から広いレーザ線幅まで、簡単で効率的にレーザ線幅が
測定できるだけでなく、単一チャンネルおよび多チャン
ネルレーザとの線幅を同時に測定することができる装置
を提供することにその目的がある。
【０００８】なお、本発明の他の目的は、分解能が１Ｈ
ｚあるいは所定の最小分解能を備えるラジオ周波数スペ
クトル分析器を用いて、多チャンネルレーザの線幅およ
び波長間隔等のスペクトルを、精密で容易に測定するこ
とができる装置を提供することにある。
ｚあるいは所定の最小分解能を備えるラジオ周波数スペ
クトル分析器を用いて、多チャンネルレーザの線幅およ
び波長間隔等のスペクトルを、精密で容易に測定するこ
とができる装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、測定しようとする光信号を発生して、二つ
の光信号に分離する光信号発生および分離手段と、前記
光信号発生および分離手段から入力された光源の光周波
数を増幅した後、光繊維に入射させ誘導ブリュアン現像
により周波数を移動させる周波数移動手段と、前記周波
数移動手段により元来のレーザの光の反対方向に出力さ
れる、周波数が移動された光の損失を最少化しながら一
定の方向に誘導する誘導手段と、前記光信号発生および
分離手段から測定しようとする元来の光を入力に受け入
れ、前記誘導手段から周波数が移動された光を入力に受
け入れることで、うなり（ｂｅａｔｉｎｇ）を発生させ
た後、該発生したうなりのスペクトル分析をするうなり
スペクトラム分析手段とを備えることを特徴とする。
の本発明は、測定しようとする光信号を発生して、二つ
の光信号に分離する光信号発生および分離手段と、前記
光信号発生および分離手段から入力された光源の光周波
数を増幅した後、光繊維に入射させ誘導ブリュアン現像
により周波数を移動させる周波数移動手段と、前記周波
数移動手段により元来のレーザの光の反対方向に出力さ
れる、周波数が移動された光の損失を最少化しながら一
定の方向に誘導する誘導手段と、前記光信号発生および
分離手段から測定しようとする元来の光を入力に受け入
れ、前記誘導手段から周波数が移動された光を入力に受
け入れることで、うなり（ｂｅａｔｉｎｇ）を発生させ
た後、該発生したうなりのスペクトル分析をするうなり
スペクトラム分析手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】図２は、本発明が適用された誘導ブリュア
ン散乱を利用した、多チャンネルレーザ線幅の測定原理
を示している。
ン散乱を利用した、多チャンネルレーザ線幅の測定原理
を示している。
【００１２】高い強さを有する光（それぞれの周波数が
ν0，ν1，…）を光繊維に入射させれば、光繊維の非線
型現像により新たな周波数を有する光（νB0，νB1…）
が発生する。これらの中で相対的に低い光の強さから発
生され、入射された光と反対方向に進行される非線型現
像を誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）という。
ν0，ν1，…）を光繊維に入射させれば、光繊維の非線
型現像により新たな周波数を有する光（νB0，νB1…）
が発生する。これらの中で相対的に低い光の強さから発
生され、入射された光と反対方向に進行される非線型現
像を誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）という。
【００１３】誘導ブリュアン散乱により発生された光の
周波数は光繊維の種類によりわずかな差はあるが、入射
された光の周波数より大略１０ＧＨｚ程度少ない周波数
を有する。このとき入射されたレーザ光と誘導ブリュア
ン散乱現像により周波数が移動された光とのうなり（ν
0−νB0＜ν1−νB1＜…）を発生させれば、二つの光の
周波数の差異に該当する周波数（約ラジオ周波数領域で
ある１０ＧＨｚ）を中心として分布されるスペクトルを
得ることができる。
周波数は光繊維の種類によりわずかな差はあるが、入射
された光の周波数より大略１０ＧＨｚ程度少ない周波数
を有する。このとき入射されたレーザ光と誘導ブリュア
ン散乱現像により周波数が移動された光とのうなり（ν
0−νB0＜ν1−νB1＜…）を発生させれば、二つの光の
周波数の差異に該当する周波数（約ラジオ周波数領域で
ある１０ＧＨｚ）を中心として分布されるスペクトルを
得ることができる。
【００１４】また、誘導ブリュアン散乱により発生して
移動された光（νB0＜νB1＜…）の周波数の大きさは、
入射された光の周波数の大きさに比例するため、長波長
の場合、移動された周波数は短波長の場合より小さいの
である。従って多チャンネルのレーザの光の場合、入射
された時の波長により移動される周波数が異なるため、
うなり周波数を測定することにより、ラジオ周波数の領
域でそれぞれのレーザチャンネルのレーザ線幅および各
チャンネルの波長間隔を正確で精密に取得することがで
きる。
移動された光（νB0＜νB1＜…）の周波数の大きさは、
入射された光の周波数の大きさに比例するため、長波長
の場合、移動された周波数は短波長の場合より小さいの
である。従って多チャンネルのレーザの光の場合、入射
された時の波長により移動される周波数が異なるため、
うなり周波数を測定することにより、ラジオ周波数の領
域でそれぞれのレーザチャンネルのレーザ線幅および各
チャンネルの波長間隔を正確で精密に取得することがで
きる。
【００１５】図３は、本発明を適用した誘導ブリュアン
散乱を用いたレーザ線幅測定装置の一構成例を示す。本
図において、１０はレーザ、１１、１５は光カップラ、
１２は光増幅器、１３は光循環器、１４は光繊維、１６
は光検出器、１７はラジオ周波数増幅器、１８はラジオ
周波数スペクトル分析器をそれぞれ示している。
散乱を用いたレーザ線幅測定装置の一構成例を示す。本
図において、１０はレーザ、１１、１５は光カップラ、
１２は光増幅器、１３は光循環器、１４は光繊維、１６
は光検出器、１７はラジオ周波数増幅器、１８はラジオ
周波数スペクトル分析器をそれぞれ示している。
【００１６】レーザ（１０）は、レーザ線幅を測定しよ
うとする単一あるいは多チャンネルの光信号を出力し、
第１光カップラ（１１）は、レーザ（１０）から発生さ
れた光信号を二つに分岐させ、光増幅器（１２）と第２
光カップラ（１５）とへ出力する。
うとする単一あるいは多チャンネルの光信号を出力し、
第１光カップラ（１１）は、レーザ（１０）から発生さ
れた光信号を二つに分岐させ、光増幅器（１２）と第２
光カップラ（１５）とへ出力する。
【００１７】光増幅器（１２）は、第１光カップラ（１
１）から入力された光信号をポンプ光を用いて高い出力
を有する光信号に増幅し、光循環器（１３）を通じて光
繊維（１４）に出力することによって、光繊維１４内に
入力されたポンプ光が光繊維（１４）内で誘導ブリュア
ン散乱を誘発することができるようにする。
１）から入力された光信号をポンプ光を用いて高い出力
を有する光信号に増幅し、光循環器（１３）を通じて光
繊維（１４）に出力することによって、光繊維１４内に
入力されたポンプ光が光繊維（１４）内で誘導ブリュア
ン散乱を誘発することができるようにする。
【００１８】光循環器（１３）は、ａ端子に入力された
光がｂ端子に出力し、ｂ端子に入力された光がｃ端子に
出力する機能を有する。ここで、誘導ブリュアン散乱に
より周波数が移動された新たな光は元来の光と反対方向
に進む。このため、光循環器（１３）は、誘導ブリュア
ン散乱により周波数が移動された光の損失を最少にしな
がら、第２光カップラ（１５）に誘導する。
光がｂ端子に出力し、ｂ端子に入力された光がｃ端子に
出力する機能を有する。ここで、誘導ブリュアン散乱に
より周波数が移動された新たな光は元来の光と反対方向
に進む。このため、光循環器（１３）は、誘導ブリュア
ン散乱により周波数が移動された光の損失を最少にしな
がら、第２光カップラ（１５）に誘導する。
【００１９】第２光カップラ（１５）は、光循環器の
（１３）のｃ端子から出力される周波数が移動された光
を入力に受け入れ、第１光カップラ（１１）から測定し
ようとする元来の光信号を入力に受け入れ、両者によっ
てうなりを発生させる。これら二つの光の周波数の差異
に対応するうなりを含んだ光信号を光検出器（１６）へ
出力する。
（１３）のｃ端子から出力される周波数が移動された光
を入力に受け入れ、第１光カップラ（１１）から測定し
ようとする元来の光信号を入力に受け入れ、両者によっ
てうなりを発生させる。これら二つの光の周波数の差異
に対応するうなりを含んだ光信号を光検出器（１６）へ
出力する。
【００２０】光検出器（１６）は、うなりを含んでいる
光信号をラジオ周波数領域のうなりスペクトル電気信号
に変換し、ラジオ周波数増幅器（１７）へ出力する。光
検出器（１６）を通じて検出された信号は、うなり周波
数を中心として、測定しようとするレーザ線幅の２倍に
当たる幅としてスペクトルが分布される。ラジオ周波数
増幅器（１７）は、光検出器（１６）から検出された微
弱なうなり周波数を増幅し、ラジオ周波数スペクトル分
析器（１８）へ出力する。
光信号をラジオ周波数領域のうなりスペクトル電気信号
に変換し、ラジオ周波数増幅器（１７）へ出力する。光
検出器（１６）を通じて検出された信号は、うなり周波
数を中心として、測定しようとするレーザ線幅の２倍に
当たる幅としてスペクトルが分布される。ラジオ周波数
増幅器（１７）は、光検出器（１６）から検出された微
弱なうなり周波数を増幅し、ラジオ周波数スペクトル分
析器（１８）へ出力する。
【００２１】ラジオ周波数スペクトル分析器（１８）
は、例えば最小分解能が１Ｈｚであって、ラジオ周波数
増幅器（１７）を通じて増幅されたうなり周波数を分析
して、うなりスペクトルの幅を測定する。
は、例えば最小分解能が１Ｈｚであって、ラジオ周波数
増幅器（１７）を通じて増幅されたうなり周波数を分析
して、うなりスペクトルの幅を測定する。
【００２２】以上で説明した本発明は、本発明が属する
技術分野で通常の知識を有した者において、本発明の技
術的思想を外れない範囲内でいろいろな置き換え、変形
が可能であるため、前述の実施形態および図面に限られ
るものではない。
技術分野で通常の知識を有した者において、本発明の技
術的思想を外れない範囲内でいろいろな置き換え、変形
が可能であるため、前述の実施形態および図面に限られ
るものではない。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、光繊維内の誘導ブリュ
アン散乱光から生じる周波数が移動された光を用いて、
狭い領域から広い領域まで簡単で効率的にレーザ線幅を
測定することができるだけでなく、単一チャンネルおよ
び多チャンネルレーザの線幅を同時に測定することがで
きる効果がある。
アン散乱光から生じる周波数が移動された光を用いて、
狭い領域から広い領域まで簡単で効率的にレーザ線幅を
測定することができるだけでなく、単一チャンネルおよ
び多チャンネルレーザの線幅を同時に測定することがで
きる効果がある。
【００２４】さらに、本発明によれば、光周波数領域
（約２×１０14Ｈｚ）に含まれた多チャンネルのレーザ
線幅およびチャンネル間隔を、ラジオ周波数領域（１０
ＧＨｚ）において精密に測定することができるという効
果がある。
（約２×１０14Ｈｚ）に含まれた多チャンネルのレーザ
線幅およびチャンネル間隔を、ラジオ周波数領域（１０
ＧＨｚ）において精密に測定することができるという効
果がある。
【図１】従来のレーザ線幅測定装置の構成図。
【図２】本発明の原理を説明するスペクトル波形図。
【図３】本発明に従うレーザ線幅測定装置の構成図。
１０ 単一あるいは多チャンネルレーザ １１、１５ 光カップラ １２ 光増幅器 １３ 光循環器 １４ 光繊維 １６ 光検出器 １７ ラジオ周波数増幅器 １８ ラジオ周波数スペクトル分析器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 東浩 大韓民国大田廣域市儒城区魚隱洞99ハン ビィットアパートメント125洞1406戸 (72)発明者 朴 昌洙 大韓民国大田廣域市儒城区魚隱洞99ハン ビィットアパートメント130洞901戸 (56)参考文献 特開 平９−53998（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231923（ＪＰ，Ａ) Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．26 Ｎｏ．15（19ｔｈ Ｊｕｌｙ 1990）ｐｐ．1195−1196 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．16（1980）ｐｐ．630− 631 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．30（1994）ｐｐ．140− 141 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/35 - 1/35 502 G01J 9/00 - 9/04 G01M 11/00 - 11/02 G01B 11/00 H01S 3/00 H04B 10/00 - 10/08 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】測定しようとする光信号を発生し、二つの
光信号に分離する光信号発生および分離手段と、 前記光信号発生および分離手段から入力された光の周波
数を増幅した後、光繊維に入射させ、誘導ブリュアン現
像により周波数を移動させる周波数移動手段と、 前記周波数移動手段により元来の光と反対方向に出力さ
れる周波数移動された光の損失を最少化しながら一定の
方向に誘導する誘導手段と、 前記光信号発生および分離手段から測定しようとする元
来の光と、前記誘導手段から周波数移動された光とを入
力に受け入れ、うなりを誘導した後、該うなりのスペク
トルを分析するうなりスペクトラム分析手段とを備える
ことを特徴とするレーザ線幅測定装置。 - 【請求項２】前記光信号発生および分離手段は、 レーザ線幅を測定しようとする単一あるいは多チャンネ
ルの光信号を発生する光信号発生手段と、 前記光信号発生手段から発生された光信号を二つに分岐
させ出力する光カップリング手段とを備えることを特徴
とする請求項１記載のレーザ線幅測定装置。 - 【請求項３】前記周波数移動手段は、 前記光カップリング手段から入力されたポンプ光を用い
て高い出力を有する光信号に増幅する増幅手段と、 前記増幅手段から入力された光信号を光繊維に出力する
光循環手段と、 前記光循環手段からのポンプ光を受け入れ、誘導ブリュ
アン散乱現像により周波数が移動された新たな光が、元
来の光と反対方向に進行するように出力する光繊維とを
備えることを特徴とする請求項２記載のレーザ線幅測定
装置。 - 【請求項４】前記誘導手段は、任意のａ端子へ入力され
た光を任意のｂ端子へ出力すると共に、前記任意のｂ端
子へ入力された光を任意のｃ端子へ出力する光循環手段
を含むことを特徴とする請求項１記載のレーザ線幅測定
装置。 - 【請求項５】前記うなりスペクトル分析手段は、 前記誘導手段から周波数が移動された光を入力に受け入
れると共に、前記光信号発生および分離手段から測定し
ようとする元来の光信号を入力に受け入れて、両者によ
るうなりを発生させることで、入力された二つの光の周
波数の差異を出力する光カップリング手段と、 前記光カップリング手段で発生したうなりを含む光信号
を、ラジオ周波数領域のうなりスペクトルを含む信号に
変換させて出力する光検出手段と、 前記光検出手段から検出された、微弱なうなりを含む信
号を増幅して出力するラジオ周波数増幅手段と、 前記ラジオ周波数増幅手段の増幅された信号のうなり周
波数を分析して、うなりスペクトルの幅を測定するラジ
オ周波数スペクトル分析手段とを備えたことを特徴とす
る請求項１記載のレーザ線幅測定装置。 - 【請求項６】前記光検出手段を通じて検出した光信号
は、前記光カップリング手段から入力されるうなり周波
数を中心として、測定しようとするレーザ線幅の２倍に
当たる幅としてスペクトルが分布されることを特徴とす
る請求項５記載のレーザ線幅測定装置。 - 【請求項７】前記ラジオ周波数スペクトル分析手段は、
分解能が１Ｈｚであることを特徴とする請求項５記載の
レーザ線幅測定装置。
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