JP3063138B2 - 導波路型波長測定装置 - Google Patents
導波路型波長測定装置Info
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- JP3063138B2 JP3063138B2 JP2279925A JP27992590A JP3063138B2 JP 3063138 B2 JP3063138 B2 JP 3063138B2 JP 2279925 A JP2279925 A JP 2279925A JP 27992590 A JP27992590 A JP 27992590A JP 3063138 B2 JP3063138 B2 JP 3063138B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
- G01J9/0246—Measuring optical wavelength
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、導波路型波長測定装置に関し、特に光導波
路デバイスを用いることにより小型かつ簡単な構造によ
り光の波長を高精度で測定可能な波長測定装置に関す
る。
路デバイスを用いることにより小型かつ簡単な構造によ
り光の波長を高精度で測定可能な波長測定装置に関す
る。
［従来の技術］ 従来、光の波長測定は通常分光器により行なわれてい
た。
た。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、分光器は一般に大掛りな装置であり、かつ
光の波長を測定する手順もかなり複雑なものであった。
光の波長を測定する手順もかなり複雑なものであった。
特に、最近半導体レーザのパワー変化、すなわち注入
電流量の変化、に伴なう出射光の波長変動などを測定す
るために、小型、高精度かつ取扱いが容易な波長測定装
置が必要とされており、前述の分光器はこのような要求
に答えるものではなかった。
電流量の変化、に伴なう出射光の波長変動などを測定す
るために、小型、高精度かつ取扱いが容易な波長測定装
置が必要とされており、前述の分光器はこのような要求
に答えるものではなかった。
従って、本発明の目的は、前述の従来例の装置におけ
る問題点に鑑み、小型かつ簡単な装置により光の波長を
高精度で測定できる波長測定装置を提供することにあ
る。
る問題点に鑑み、小型かつ簡単な装置により光の波長を
高精度で測定できる波長測定装置を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、複雑な手順を要することなくし
かもリアルタイムで入射光の波長および波長変動を測定
可能な波長測定装置を提供することにある。
かもリアルタイムで入射光の波長および波長変動を測定
可能な波長測定装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記問題点の解決のために本発明の第１の態様に係わ
る導波路型波長測定装置は、導波路基板上に形成され被
測定光が入射するシングルモードチャネル型光導波路
と、該シングルモードチャネル型光導波路につながるダ
ブルモード導波路と、該ダブルモード導波路からの出射
光を分岐する導波路分岐手段と、該導波路分岐手段によ
り分岐された光をそれぞれ独立に検出する光検出器とを
備え、該光検出器の出力信号に基づき入射光の波長を測
定することを特徴とする。
る導波路型波長測定装置は、導波路基板上に形成され被
測定光が入射するシングルモードチャネル型光導波路
と、該シングルモードチャネル型光導波路につながるダ
ブルモード導波路と、該ダブルモード導波路からの出射
光を分岐する導波路分岐手段と、該導波路分岐手段によ
り分岐された光をそれぞれ独立に検出する光検出器とを
備え、該光検出器の出力信号に基づき入射光の波長を測
定することを特徴とする。
本発明の第２の態様に係わる導波路型波長測定装置
は、導波路基板上に形成され被測定光が入射するシング
ルモードチャネル型光導波路の伝搬光を複数の経路に分
岐する光分岐手段を備え、この光分岐手段の各出力経路
にそれぞれダブルモード導波路および導波路分岐手段を
設け、さらに、該導波路分岐手段により分岐された光を
それぞれ独立に検出する光検出器が設けられ、該光検出
器の出力信号に基づき入射光の波長を測定することを特
徴とする。
は、導波路基板上に形成され被測定光が入射するシング
ルモードチャネル型光導波路の伝搬光を複数の経路に分
岐する光分岐手段を備え、この光分岐手段の各出力経路
にそれぞれダブルモード導波路および導波路分岐手段を
設け、さらに、該導波路分岐手段により分岐された光を
それぞれ独立に検出する光検出器が設けられ、該光検出
器の出力信号に基づき入射光の波長を測定することを特
徴とする。
さらに、本発明の第３の態様に係わる導波路型波長測
定装置は、前記導波路基板を電気光学効果を有する誘電
体結晶によって構成し、かつ前記ダブルモード導波路領
域に電極を配設し、該電極に印加される電圧と前記光検
出器の出力に基づき入射光の波長を測定することを特徴
とする。
定装置は、前記導波路基板を電気光学効果を有する誘電
体結晶によって構成し、かつ前記ダブルモード導波路領
域に電極を配設し、該電極に印加される電圧と前記光検
出器の出力に基づき入射光の波長を測定することを特徴
とする。
［作用］ 前述の第１の態様に係わる導波路型波長測定装置にお
いて、前記シングルモードチャネル型光導波路に入射し
た被測定光は引き続きダブルモード導波路に入射する。
このダブルモード導波路領域に入射した光は、偶モード
（０次モード）と奇モード（１次モード）で励振され、
これらの２つのモードの間の干渉により光エネルギの中
心はダブルモード導波路領域の横方向に往復または振動
しながら導波路中を伝搬していく。なお、この光エネル
ギーの往復の半周期に必要なダブルモード導波路領域の
長さは完全結合長LCと称される。このようなダブルモー
ド導波路領域とそれに引続く分岐手段とを有する構造は
例えば周知のTE−TMモードスプリッタとして応用するこ
とができ、この場合はTEおよびTM両モードの入射光に対
しダブルモード導波路領域の長さがそれぞれ完全結合長
LCの奇数倍および偶数倍（または偶数倍および奇数倍）
となるように設定すればよい。
いて、前記シングルモードチャネル型光導波路に入射し
た被測定光は引き続きダブルモード導波路に入射する。
このダブルモード導波路領域に入射した光は、偶モード
（０次モード）と奇モード（１次モード）で励振され、
これらの２つのモードの間の干渉により光エネルギの中
心はダブルモード導波路領域の横方向に往復または振動
しながら導波路中を伝搬していく。なお、この光エネル
ギーの往復の半周期に必要なダブルモード導波路領域の
長さは完全結合長LCと称される。このようなダブルモー
ド導波路領域とそれに引続く分岐手段とを有する構造は
例えば周知のTE−TMモードスプリッタとして応用するこ
とができ、この場合はTEおよびTM両モードの入射光に対
しダブルモード導波路領域の長さがそれぞれ完全結合長
LCの奇数倍および偶数倍（または偶数倍および奇数倍）
となるように設定すればよい。
ところで、このような完全結合長LCはダブルモード導
波路領域に入射する光の波長の変動によっても変化す
る。従って、ダブルモード導波路領域の長さが一定であ
れば、入射光の波長が変化すると該ダブルモード導波路
領域の出射端における光エネルギの中心位置が導波路の
幅方向に変化する。このため、引続く分岐手段において
該分岐手段の出力経路である各光導波路に導かれる光の
パワー比、すなわちエネルギ比が変わることになる。な
お、このパワー比の変動は、ダブルモード導波路領域の
長さを長くすればするほどわずかな波長の変動に対して
も大きく変動することは明らかである。
波路領域に入射する光の波長の変動によっても変化す
る。従って、ダブルモード導波路領域の長さが一定であ
れば、入射光の波長が変化すると該ダブルモード導波路
領域の出射端における光エネルギの中心位置が導波路の
幅方向に変化する。このため、引続く分岐手段において
該分岐手段の出力経路である各光導波路に導かれる光の
パワー比、すなわちエネルギ比が変わることになる。な
お、このパワー比の変動は、ダブルモード導波路領域の
長さを長くすればするほどわずかな波長の変動に対して
も大きく変動することは明らかである。
本発明では上述のような原理を波長測定に応用する。
すなわち、前述のようにダブルモード導波路領域を通り
上記導波路分岐手段により分岐された光をそれぞれ独立
に検出する光検出器の出力信号によって導波路分岐手段
の各出射経路に伝搬する光のエネルギの比率を求め、こ
の比率から入射光の波長が測定される。
すなわち、前述のようにダブルモード導波路領域を通り
上記導波路分岐手段により分岐された光をそれぞれ独立
に検出する光検出器の出力信号によって導波路分岐手段
の各出射経路に伝搬する光のエネルギの比率を求め、こ
の比率から入射光の波長が測定される。
また、上記第２の態様に係わる導波路型波長測定装置
においては、シングルモードチャネル型光導波路に入射
した被測定光が前記光分岐手段によって複数の経路に分
岐される。そして、各経路ごとに設けられたダブルモー
ド導波路、導波路分岐手段、および該導波路分岐手段の
分岐出力の各々に設けられた光検出器によって前記第１
の態様に係わる測定装置と同様に各経路ごとに入射光の
波長が測定される。そして、この場合各経路ごとに設け
られたダブルモード導波路の長さを変えておくことによ
り、被測定光の粗測定および微細測定が同時に行なわ
れ、これによって広い範囲にわたって波長の精密な測定
を行なうことができる。
においては、シングルモードチャネル型光導波路に入射
した被測定光が前記光分岐手段によって複数の経路に分
岐される。そして、各経路ごとに設けられたダブルモー
ド導波路、導波路分岐手段、および該導波路分岐手段の
分岐出力の各々に設けられた光検出器によって前記第１
の態様に係わる測定装置と同様に各経路ごとに入射光の
波長が測定される。そして、この場合各経路ごとに設け
られたダブルモード導波路の長さを変えておくことによ
り、被測定光の粗測定および微細測定が同時に行なわ
れ、これによって広い範囲にわたって波長の精密な測定
を行なうことができる。
さらに、前記第３の態様に係わる導波路型波長測定装
置においては、前記第１または第２の態様に係わる測定
装置におけるダブルモード導波路領域に電極を配設し、
該電極に印加される電圧を調整することにより各ダブル
モード導波路領域につながる導波路分岐手段の出射光の
エネルギを例えば等しくする。すなわち、導波路分岐手
段の分岐出力にそれぞれ設けられた光検出器の出力を等
しくする。従って、予め入射光の波長と各光検出器の出
力を等しくする前記電極への印加電圧の関係を求めてお
けば、未知の入射光の波長を前記電極に印加される電圧
から求めることができる。しかも、この場合は入射光の
波長を一定かつ最大の感度で測定することができる。
置においては、前記第１または第２の態様に係わる測定
装置におけるダブルモード導波路領域に電極を配設し、
該電極に印加される電圧を調整することにより各ダブル
モード導波路領域につながる導波路分岐手段の出射光の
エネルギを例えば等しくする。すなわち、導波路分岐手
段の分岐出力にそれぞれ設けられた光検出器の出力を等
しくする。従って、予め入射光の波長と各光検出器の出
力を等しくする前記電極への印加電圧の関係を求めてお
けば、未知の入射光の波長を前記電極に印加される電圧
から求めることができる。しかも、この場合は入射光の
波長を一定かつ最大の感度で測定することができる。
［実施例］ 以下、図面により本発明の実施例を説明する。第１図
は、本発明の第１の実施例に係わる導波路型波長測定装
置の概略を示す。同図の装置は、導波路基板２と、該導
波路基板２上に形成されたシングルモードチャネル型光
導波路３と、このシングルモードチャネル型光導波路３
につながるダブルモード導波路領域４と、このダブルモ
ード導波路領域４の出射端に結合された導波路分岐５
と、該導波路分岐５につながるシングルモードチャネル
型光導波路6,7を備えている。また、各シングルモード
チャネル型光導波路6,7の出射端にはそれぞれ光検出器
8,9が接合されており、各光検出器8,9の出力はそれぞれ
差動アンプ10に入力されている。なお、各光検出器8,9
は第１図では各導波路6,7に直接接合されているが、一
旦各導波路6,7から光を外部に出射させ、これらの光を
レンズなどを用いて離れた位置にある光検出器に導くこ
ともできる。なお、導波路基板２にシリコンなどの半導
体を用いることにより、光検出器8,9などが導波路部分
と同一基板上にモノリシックに形成できる。
は、本発明の第１の実施例に係わる導波路型波長測定装
置の概略を示す。同図の装置は、導波路基板２と、該導
波路基板２上に形成されたシングルモードチャネル型光
導波路３と、このシングルモードチャネル型光導波路３
につながるダブルモード導波路領域４と、このダブルモ
ード導波路領域４の出射端に結合された導波路分岐５
と、該導波路分岐５につながるシングルモードチャネル
型光導波路6,7を備えている。また、各シングルモード
チャネル型光導波路6,7の出射端にはそれぞれ光検出器
8,9が接合されており、各光検出器8,9の出力はそれぞれ
差動アンプ10に入力されている。なお、各光検出器8,9
は第１図では各導波路6,7に直接接合されているが、一
旦各導波路6,7から光を外部に出射させ、これらの光を
レンズなどを用いて離れた位置にある光検出器に導くこ
ともできる。なお、導波路基板２にシリコンなどの半導
体を用いることにより、光検出器8,9などが導波路部分
と同一基板上にモノリシックに形成できる。
第１図の装置においては、入射光即ち被測定光１は導
波路基板２上に形成されたシングルモードチャネル型光
導波路３に入射する。この光導波路３の中を伝搬した光
は次にダブルモード導波路領域４に進み、ここで偶モー
ドと奇モードとの干渉により例えば点線で示したように
光エネルギの中心は導波路の幅方向に往復または振動し
ながら蛇行して進んでいく。ダブルモード導波路領域４
の出射端において光は導波路分岐５に入射し、光エネル
ギの導波路の幅方向の中心位置によって決定される比率
で各シングルモードチャネル型光導波路6,7に振り分け
られる。各シングルモード光導波路6,7を伝搬した光は
それぞれ光検出器8,9に入射し、電気信号に変換され
る。そして、各光検出器8,9から出力される電気信号は
差動アンプ10に入力され、２つの電気信号の差に対応す
る出力信号が波長測定用信号として出力される。
波路基板２上に形成されたシングルモードチャネル型光
導波路３に入射する。この光導波路３の中を伝搬した光
は次にダブルモード導波路領域４に進み、ここで偶モー
ドと奇モードとの干渉により例えば点線で示したように
光エネルギの中心は導波路の幅方向に往復または振動し
ながら蛇行して進んでいく。ダブルモード導波路領域４
の出射端において光は導波路分岐５に入射し、光エネル
ギの導波路の幅方向の中心位置によって決定される比率
で各シングルモードチャネル型光導波路6,7に振り分け
られる。各シングルモード光導波路6,7を伝搬した光は
それぞれ光検出器8,9に入射し、電気信号に変換され
る。そして、各光検出器8,9から出力される電気信号は
差動アンプ10に入力され、２つの電気信号の差に対応す
る出力信号が波長測定用信号として出力される。
第２図は、このような波長測定用信号の一例を示す。
第２図（ａ）は、ダブルモード導波路領域４の長さｄが
比較的短い場合の波長変化量Δλに対する差動アンプ出
力Ｐの関係を示す。また、第２図（ｂ）は、ダブルモー
ド導波路領域４の長さｄが比較的長い場合の特性を示
す。これらのグラフから明らかなように、ダブルモード
導波路領域４の長さｄが大きくなればなる程微小な波長
変動の測定に適していることが分かる。
第２図（ａ）は、ダブルモード導波路領域４の長さｄが
比較的短い場合の波長変化量Δλに対する差動アンプ出
力Ｐの関係を示す。また、第２図（ｂ）は、ダブルモー
ド導波路領域４の長さｄが比較的長い場合の特性を示
す。これらのグラフから明らかなように、ダブルモード
導波路領域４の長さｄが大きくなればなる程微小な波長
変動の測定に適していることが分かる。
第３図は、本発明の第２の実施例に係わる導波路型波
長測定装置の構造を示す。同図の装置は、導波路基板12
上に形成されたシングルモードチャネル型光導波路13を
備え、このシングルモードチャネル型光導波路13の一端
が被測定光の入射口となっている。また、第３図の装置
は、該シングルモードチャネル型光導波路13につながる
導波路分岐即ちＹ分岐14と、このＹ分岐14の分岐出力に
それぞれつながるダブルモード導波路領域15および22
と、各ダブルモード導波路領域15の出射端につながる導
波路分岐16および23とを有している。各導波路分岐16お
よび23の分岐出力はそれぞれシングルモードチャネル型
光導波路17,18および24,25につながっている。また、各
々のシングルモードチャネル型光導波路17,18および24,
25にはそれぞれ光検出器19,20および26,27が接合されて
いる。また、光検出器19,20の出力は差動アンプ21に入
力され、光検出器26,27の出力は他の差動アンプ28に入
力されている。
長測定装置の構造を示す。同図の装置は、導波路基板12
上に形成されたシングルモードチャネル型光導波路13を
備え、このシングルモードチャネル型光導波路13の一端
が被測定光の入射口となっている。また、第３図の装置
は、該シングルモードチャネル型光導波路13につながる
導波路分岐即ちＹ分岐14と、このＹ分岐14の分岐出力に
それぞれつながるダブルモード導波路領域15および22
と、各ダブルモード導波路領域15の出射端につながる導
波路分岐16および23とを有している。各導波路分岐16お
よび23の分岐出力はそれぞれシングルモードチャネル型
光導波路17,18および24,25につながっている。また、各
々のシングルモードチャネル型光導波路17,18および24,
25にはそれぞれ光検出器19,20および26,27が接合されて
いる。また、光検出器19,20の出力は差動アンプ21に入
力され、光検出器26,27の出力は他の差動アンプ28に入
力されている。
なお、第３図の装置において、各ダブルモード導波路
領域15および22の長さd1およびd2を完全結合長LCより充
分長くし、かつダブルモード導波路領域15の長さd1と他
のダブルモード導波路領域22の長さd2が充分異なるよう
にすると好都合である。第３図の装置においては、ダブ
ルモード導波路領域15の長さd1がダブルモード導波路領
域22の長さd2より充分長くなるよう選定されている。
領域15および22の長さd1およびd2を完全結合長LCより充
分長くし、かつダブルモード導波路領域15の長さd1と他
のダブルモード導波路領域22の長さd2が充分異なるよう
にすると好都合である。第３図の装置においては、ダブ
ルモード導波路領域15の長さd1がダブルモード導波路領
域22の長さd2より充分長くなるよう選定されている。
第３図の装置においては、被測定光である入射光11は
導波路基板12上に形成されたシングルモードチャネル型
光導波路13に入射する。そして、該光導波路13を伝搬し
た光はＹ分岐14によってほぼ２等分され、一方の光はダ
ブルモード導波路領域15に入射し、他方の光はダブルモ
ード導波路領域22に入射する。ダブルモード導波路領域
15を前述のように幅方向に往復しながら伝搬した光は導
波路分岐16によって分岐され、各シングルモードチャネ
ル型光導波路17,18を伝搬してそれぞれ検出器19,20に入
射し電気信号に変換される。これらの電気信号は差動ア
ンプ21に入力されそれらの差分に対応する信号が生成さ
れる。
導波路基板12上に形成されたシングルモードチャネル型
光導波路13に入射する。そして、該光導波路13を伝搬し
た光はＹ分岐14によってほぼ２等分され、一方の光はダ
ブルモード導波路領域15に入射し、他方の光はダブルモ
ード導波路領域22に入射する。ダブルモード導波路領域
15を前述のように幅方向に往復しながら伝搬した光は導
波路分岐16によって分岐され、各シングルモードチャネ
ル型光導波路17,18を伝搬してそれぞれ検出器19,20に入
射し電気信号に変換される。これらの電気信号は差動ア
ンプ21に入力されそれらの差分に対応する信号が生成さ
れる。
他方、ダブルモード導波路領域22に進んだ光も同様に
幅方向に振動しながら伝搬し、導波路分岐23によって分
岐されて各シングルモードチャネル型光導波路24,25に
伝搬する。これらの導波路24,25を伝搬した光はそれぞ
れ光検出器26,27に入射して対応する電気信号に変換さ
れる。これらの電気信号の差分に対応する出力が前述と
同様にして差動アンプ28で生成される。
幅方向に振動しながら伝搬し、導波路分岐23によって分
岐されて各シングルモードチャネル型光導波路24,25に
伝搬する。これらの導波路24,25を伝搬した光はそれぞ
れ光検出器26,27に入射して対応する電気信号に変換さ
れる。これらの電気信号の差分に対応する出力が前述と
同様にして差動アンプ28で生成される。
このようにして、第３図の装置においては、各差動ア
ンプ21,28からそれぞれ入射光11の波長に対応した出力
が得られるが、第３図の装置においては、２つのダブル
モード導波路領域15および22の長さが前述のように意図
的に充分異なるように選択されている。従って、各差動
アンプ21および28からの出力と入射光の波長変化量Δλ
との間の関係は第４図に示すものとなる。従って、各差
動アンプ21および28の２つの出力を利用することにより
入射光の波長の粗測定および微細測定が同時に行なわれ
る。従って、広い範囲にわたって波長の精密な絶対値を
知ることができる。
ンプ21,28からそれぞれ入射光11の波長に対応した出力
が得られるが、第３図の装置においては、２つのダブル
モード導波路領域15および22の長さが前述のように意図
的に充分異なるように選択されている。従って、各差動
アンプ21および28からの出力と入射光の波長変化量Δλ
との間の関係は第４図に示すものとなる。従って、各差
動アンプ21および28の２つの出力を利用することにより
入射光の波長の粗測定および微細測定が同時に行なわれ
る。従って、広い範囲にわたって波長の精密な絶対値を
知ることができる。
なお、第３図の装置ではダブルモード導波路領域を２
箇所（15および22）設けているが、Ｙ分岐14をさらに分
岐数の多いものとし、３箇所以上のダブルモード導波路
領域等を設けることもできる。
箇所（15および22）設けているが、Ｙ分岐14をさらに分
岐数の多いものとし、３箇所以上のダブルモード導波路
領域等を設けることもできる。
第５図は、本発明の第３の実施例に係わる導波路型波
長測定装置の構造を示す。同図の装置においては、第１
図の装置におけるダブルモード導波路領域４にアルミニ
ウム等の電極31が配設されており、かつ導波路基板２と
してニオブ酸リチウム（LiNbO3）等の電気光学効果を有
する誘電体結晶が用いられている。その他の部分は第１
図の装置と同じであり、同一部分は同一参照数字で示さ
れている。なお、電極31は、各々その一部がダブルモー
ド導波路領域４に重なるように配設されており、これら
の電極31およびダブルモード導波路領域４とによりいわ
ゆるアクティブモードスプリッタが形成されている。こ
のアクティブモードスプリッタは、電極31に印加する電
圧Ｖを変化させ、電気光学効果によりダブルモード導波
路領域内の屈折率を偶モードと奇モードに対して異なる
値で変化させることにより完全結合長LCを変化させるも
のである。これにより、導波路分岐５に入射する光エネ
ルギの中心位置を変化させることができ、各シングルモ
ード導波路6,7への光の分配比率を変化させることがで
きるものである。
長測定装置の構造を示す。同図の装置においては、第１
図の装置におけるダブルモード導波路領域４にアルミニ
ウム等の電極31が配設されており、かつ導波路基板２と
してニオブ酸リチウム（LiNbO3）等の電気光学効果を有
する誘電体結晶が用いられている。その他の部分は第１
図の装置と同じであり、同一部分は同一参照数字で示さ
れている。なお、電極31は、各々その一部がダブルモー
ド導波路領域４に重なるように配設されており、これら
の電極31およびダブルモード導波路領域４とによりいわ
ゆるアクティブモードスプリッタが形成されている。こ
のアクティブモードスプリッタは、電極31に印加する電
圧Ｖを変化させ、電気光学効果によりダブルモード導波
路領域内の屈折率を偶モードと奇モードに対して異なる
値で変化させることにより完全結合長LCを変化させるも
のである。これにより、導波路分岐５に入射する光エネ
ルギの中心位置を変化させることができ、各シングルモ
ード導波路6,7への光の分配比率を変化させることがで
きるものである。
なお、第５図に示された装置においてはアクティブモ
ードスプリッタとして２電極タイプのものが示されてい
るが、これは他のもの例えば３電極タイプを用いること
もできる。
ードスプリッタとして２電極タイプのものが示されてい
るが、これは他のもの例えば３電極タイプを用いること
もできる。
第５図の装置においては、入射光１はシングルモード
チャネル型光導波路３を通りダブルモード導波路領域４
に伝搬する。そして、前述のように電極31間に印加され
る電圧Ｖ等に応じた割合でダブルモード導波路領域４か
ら分配出射する光がそれぞれシングルモードチャネル型
光導波路6,7に進み、それぞれ光検出器8,9で電気信号に
変換される。これらの電気信号は第１図の場合と同様に
差動アンプ10によってそれらの差に対応する信号とされ
る。
チャネル型光導波路３を通りダブルモード導波路領域４
に伝搬する。そして、前述のように電極31間に印加され
る電圧Ｖ等に応じた割合でダブルモード導波路領域４か
ら分配出射する光がそれぞれシングルモードチャネル型
光導波路6,7に進み、それぞれ光検出器8,9で電気信号に
変換される。これらの電気信号は第１図の場合と同様に
差動アンプ10によってそれらの差に対応する信号とされ
る。
このような動作において、電極31の印加電圧Ｖを調整
することにより、シングルモードチャネル型光導波路６
および７への入射光の光エネルギの分配比率を等しくす
る、即ち光検出器8,9からの出力信号を等しくし差動ア
ンプ10の出力をゼロにすることができる。従って、予め
入射光の波長と差動アンプ10の出力をゼロにする電極31
への印加電圧Ｖの関係を求めておけば、未知の入射光の
波長を差動アンプ10の出力をゼロにする電圧Ｖの値から
求めることができる。このような測定方法により、入射
光１の波長を、一定でしかも最大の感度で、即ち第２図
（ａ）および（ｂ）においてＰ＝０を横切る点で、測定
することができる。
することにより、シングルモードチャネル型光導波路６
および７への入射光の光エネルギの分配比率を等しくす
る、即ち光検出器8,9からの出力信号を等しくし差動ア
ンプ10の出力をゼロにすることができる。従って、予め
入射光の波長と差動アンプ10の出力をゼロにする電極31
への印加電圧Ｖの関係を求めておけば、未知の入射光の
波長を差動アンプ10の出力をゼロにする電圧Ｖの値から
求めることができる。このような測定方法により、入射
光１の波長を、一定でしかも最大の感度で、即ち第２図
（ａ）および（ｂ）においてＰ＝０を横切る点で、測定
することができる。
なお、前述の第３図に示す第２実施例に係る装置にお
いても、ダブルモード導波路領域15および22にそれぞれ
電極を設けることによりアクティブモードスプリッタと
することができる。これにより、第３図の装置において
も第５図と同様の測定方法を適用することができる。
いても、ダブルモード導波路領域15および22にそれぞれ
電極を設けることによりアクティブモードスプリッタと
することができる。これにより、第３図の装置において
も第５図と同様の測定方法を適用することができる。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、超小型かつ簡単な構
造により極めて高精度の波長測定装置を実現することが
できる。また、例えば半導体レーザの注入電流量の変化
に伴う出射光の波長変動等をリアルタイムで精密に測定
することができる。
造により極めて高精度の波長測定装置を実現することが
できる。また、例えば半導体レーザの注入電流量の変化
に伴う出射光の波長変動等をリアルタイムで精密に測定
することができる。
また、導波路基板としてシリコンのような半導体を使
用すれば、光検出器等も同一基板上にモノリシックに集
積化することが可能となり、装置全体がいわゆるバッチ
プロセスにより製作可能となるから極めて低価格かつ信
頼性の高い導波路型波長測定装置を実現することが可能
になる。
用すれば、光検出器等も同一基板上にモノリシックに集
積化することが可能となり、装置全体がいわゆるバッチ
プロセスにより製作可能となるから極めて低価格かつ信
頼性の高い導波路型波長測定装置を実現することが可能
になる。
さらに、導波路基板としてLiNbO3等の電気光学効果を
有する誘電体結晶を用いれば、モードスプリッタをアク
ティブモードスプリッタとすることが可能となり、波長
に対して一定かつ最大の感度で波長測定を行なうことが
可能になる。
有する誘電体結晶を用いれば、モードスプリッタをアク
ティブモードスプリッタとすることが可能となり、波長
に対して一定かつ最大の感度で波長測定を行なうことが
可能になる。
さらに、本発明に係わる装置に一定波長の光を入射さ
せることにより、逆に導波路デバイスの温度変化を知る
ことも可能になる。これは、よく知られているように温
度変化により導波路の屈折率が変化すると完全結合長LC
も変化するからである。従って、本装置は高精度の温度
計としても作用する。
せることにより、逆に導波路デバイスの温度変化を知る
ことも可能になる。これは、よく知られているように温
度変化により導波路の屈折率が変化すると完全結合長LC
も変化するからである。従って、本装置は高精度の温度
計としても作用する。
第１図は、本発明の１実施例に係わる導波路型波長測定
装置の構造を示す概略的平面図、 第２図（ａ）および（ｂ）は、第１図の装置における波
長変化量と差動アンプ出力との関係をそれぞれ示すグラ
フ、 第３図は、本発明の第２の実施例に係わる導波路型波長
測定装置を示す概略的平面図、 第４図は、第３図の装置における各差動アンプの出力と
波長変化量との関係を示すグラフ、そして 第５図は、本発明の第３の実施例に係わる導波路型波長
測定装置を示す概略的平面図である。 1,11:入射光、 3,6,7,13,17,18,24,25:シングルモードチャネル型光導
波路、 4,15,22:ダブルモード導波路領域、 5,16,23:導波路分岐、 8,9,19,20,26,27:光検出器、 10,21,28:差動アンプ、 14:Y分岐、 31:電極。
装置の構造を示す概略的平面図、 第２図（ａ）および（ｂ）は、第１図の装置における波
長変化量と差動アンプ出力との関係をそれぞれ示すグラ
フ、 第３図は、本発明の第２の実施例に係わる導波路型波長
測定装置を示す概略的平面図、 第４図は、第３図の装置における各差動アンプの出力と
波長変化量との関係を示すグラフ、そして 第５図は、本発明の第３の実施例に係わる導波路型波長
測定装置を示す概略的平面図である。 1,11:入射光、 3,6,7,13,17,18,24,25:シングルモードチャネル型光導
波路、 4,15,22:ダブルモード導波路領域、 5,16,23:導波路分岐、 8,9,19,20,26,27:光検出器、 10,21,28:差動アンプ、 14:Y分岐、 31:電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−129126（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−127924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−3940（ＪＰ，Ａ) 英国特許出願公開150587（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 9/00 - 9/04 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (7)
- 【請求項１】導波路基板上に形成され被測定光が入射す
るシングルモードチャネル型光導波路と、 該シングルモードチャネル型光導波路につながるダブル
モード導波路と、 前記ダブルモード導波路からの出射光を分岐する導波路
分岐手段と、 該導波路分岐手段により分岐された光をそれぞれ独立に
検出する光検出器と、 を具備し、前記光検出器の出力信号にもとづき入射光の
波長を測定することを特徴とする導波路型波長測定装
置。 - 【請求項２】前記ダブルモード導波路の長さｄは完全結
合長LCより充分に長い（ｄ》LC）ことを特徴とする請求
項１に記載の導波路型波長測定装置。 - 【請求項３】導波路基板上に形成され被測定光が入射す
るシングルモードチャネル型光導波路と、 該シングルモードチャネル型光導波路の伝搬光を複数の
経路に分岐する光分岐手段と、 前記光分岐手段の各出力経路に結合されたダブルモード
導波路と、 前記各ダブルモード導波路からの出射光を各々分岐する
複数の導波路分岐手段と、 該複数の導波路分岐手段により分岐された光をそれぞれ
独立に検出する光検出器と、 を具備し、前記光検出器の出力信号にもとづき入射光の
波長を測定することを特徴とする導波路型波長測定装
置。 - 【請求項４】前記光分岐手段は入射光を第１および第２
の経路に分岐し、該第１および第２の経路にはそれぞれ
第１および第２のダブルモード導波路が設けられ、該第
１および第２のダブルモード導波路の長さdAおよびdBは
共に完全結合長LCより充分長く（dA》LC、dB》LC）、か
つ前記第１のダブルモード導波路の長さdAは前記第２の
ダブルモード導波路の長さdBより充分長い（dA》dB）こ
とを特徴とする請求項３に記載の導波路型波長測定装
置。 - 【請求項５】前記ダブルモード導波路は各々近接した２
本のシングルモードチャネル型導波路によって構成され
ることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項
に記載の導波路型波長測定装置。 - 【請求項６】前記導波路基板は半導体材料によって構成
され、前記各導波路部分と同一基板上に前記光検出器が
モノリシックに形成されていることを特徴とする請求項
１から５までのいずれか１項に記載の導波路型波長測定
装置。 - 【請求項７】前記導波路基板は電気光学効果を有する誘
電体結晶によって構成され、かつ前記ダブルモード導波
路領域には電極が配設され、該電極に印加される電圧と
前記光検出器の出力とにもとづき入射光の波長を測定す
ることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項
に記載の導波路型波長測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2279925A JP3063138B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | 導波路型波長測定装置 |
| US08/264,260 US5416578A (en) | 1990-10-18 | 1994-06-22 | Waveguide type wavelength measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2279925A JP3063138B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | 導波路型波長測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04155228A JPH04155228A (ja) | 1992-05-28 |
| JP3063138B2 true JP3063138B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=17617823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2279925A Expired - Lifetime JP3063138B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | 導波路型波長測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5416578A (ja) |
| JP (1) | JP3063138B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06235833A (ja) * | 1993-02-09 | 1994-08-23 | Nikon Corp | 光導波路 |
| US5619332A (en) * | 1995-05-15 | 1997-04-08 | Tracor, Inc. | High spectral resolution fiber optic spectrometer |
| US5822049A (en) * | 1997-04-24 | 1998-10-13 | The United States Of America As Represented By The Director Of The National Security Agency | Optical fiber coupler type wavelength measuring apparatus |
| DE102005040968B4 (de) * | 2005-08-30 | 2014-05-15 | Deutsche Telekom Ag | Frequenzmessung an optischen Wellen |
| CN103954368B (zh) * | 2014-05-21 | 2016-08-24 | 北京遥测技术研究所 | 一种基于光电探测阵列的窄带光解调系统及其解调方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761049A (en) * | 1986-09-30 | 1988-08-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optical waveguide device for frequency shifting and mode conversion |
| US4779984A (en) * | 1987-02-24 | 1988-10-25 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for holographic spectrometry |
| JPS63222232A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-16 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 波長センサ |
-
1990
- 1990-10-18 JP JP2279925A patent/JP3063138B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-06-22 US US08/264,260 patent/US5416578A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5416578A (en) | 1995-05-16 |
| JPH04155228A (ja) | 1992-05-28 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512 Year of fee payment: 11 |