JP3200411B2 - 可変光フィルタ装置 - Google Patents
可変光フィルタ装置Info
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- transmission
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- Optical Filters (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光計測及び光通信
において、波長スペクトル解析を広帯域で高速、高確度
に行う可変光フィルタ装置に関する。
において、波長スペクトル解析を広帯域で高速、高確度
に行う可変光フィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光計測の基本技術である波長スペ
クトル解析を行うため、回折格子モノクロメータが広く
使われている。これは、ブラッグ条件を満足する波長の
みを回折させることによって特定の波長を弁別し、回折
格子の回転により弁別波長を選択するものである。この
場合、波長と回転角度との対応が一義的に定まるので、
回転角度を厳密に制御すれば高確度の計測が可能であ
る。しかしながら、高分解能を得るためには長い光路が
必要であるため、光計測システムや光通信システムに搭
載するためのモジュール化が困難であり、適用範囲が限
定されている。
クトル解析を行うため、回折格子モノクロメータが広く
使われている。これは、ブラッグ条件を満足する波長の
みを回折させることによって特定の波長を弁別し、回折
格子の回転により弁別波長を選択するものである。この
場合、波長と回転角度との対応が一義的に定まるので、
回転角度を厳密に制御すれば高確度の計測が可能であ
る。しかしながら、高分解能を得るためには長い光路が
必要であるため、光計測システムや光通信システムに搭
載するためのモジュール化が困難であり、適用範囲が限
定されている。
【０００３】このような問題点を解決するものとして、
近年、図７及び図８に示すような構造の、ウェッジ層１
の厚さｈが回転角度θによって変化するディスク形のフ
ィルタ２に対して光ビーム３の位置を高速に制御するこ
とにより、透過波長λを高速に掃引することが可能なデ
ィスク形の可変光フィルタ装置４が提案されるようにな
っている（特願平９−２８６５６０号参照）。
近年、図７及び図８に示すような構造の、ウェッジ層１
の厚さｈが回転角度θによって変化するディスク形のフ
ィルタ２に対して光ビーム３の位置を高速に制御するこ
とにより、透過波長λを高速に掃引することが可能なデ
ィスク形の可変光フィルタ装置４が提案されるようにな
っている（特願平９−２８６５６０号参照）。
【０００４】この可変光フィルタ装置４の構造について
説明すると、図７に示すように、ＰＬＬ回路１０によっ
てサーボモータ１１を一定の高速度で回転させ、このサ
ーボモータ１１の回転軸に取り付けたディスク形のフィ
ルタ２を一定の高速度で回転させる。そして光学系は、
光ファイバ１３、入力側コリメートビームレンズ系１
４、出力側コリメートビームレンズ系１５、入力側コリ
メートビームレンズ系１４から出力される光ビーム３を
反射させてフィルタ２に透過させる入力側ミラー１７、
フィルタ２を透過した光ビーム３を出力側コリメートビ
ームレンズ系１５に入射する向きに反射させる出力側ミ
ラー１８から成る。
説明すると、図７に示すように、ＰＬＬ回路１０によっ
てサーボモータ１１を一定の高速度で回転させ、このサ
ーボモータ１１の回転軸に取り付けたディスク形のフィ
ルタ２を一定の高速度で回転させる。そして光学系は、
光ファイバ１３、入力側コリメートビームレンズ系１
４、出力側コリメートビームレンズ系１５、入力側コリ
メートビームレンズ系１４から出力される光ビーム３を
反射させてフィルタ２に透過させる入力側ミラー１７、
フィルタ２を透過した光ビーム３を出力側コリメートビ
ームレンズ系１５に入射する向きに反射させる出力側ミ
ラー１８から成る。
【０００５】そしてディスク形の光フィルタ２は、図８
に示すように、下面に反射防止コート２０が施された円
盤状の石英基板２１上に、見込み角度θにしたがってリ
ニアに厚みが変化するウェッジ形誘電体多層膜のフィル
タ層２２を堆積した構造である。そしてウェッジ形誘電
体多層膜のフィルタ層２２はウェッジ層１を高反射ミラ
ー（ＨＲ）２３でサンドウィッチした構造である。
に示すように、下面に反射防止コート２０が施された円
盤状の石英基板２１上に、見込み角度θにしたがってリ
ニアに厚みが変化するウェッジ形誘電体多層膜のフィル
タ層２２を堆積した構造である。そしてウェッジ形誘電
体多層膜のフィルタ層２２はウェッジ層１を高反射ミラ
ー（ＨＲ）２３でサンドウィッチした構造である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような提案されて
いる可変光フィルタ装置４では、ディスク形の光フィル
タ２の透過中心波長は、ウェッジ層１の実効光路長に比
例する。したがって、図７において光フィルタ２の上に
設けたマーク１９からの見込み角度θに対してこの実効
光路長を定められた値に厳密に調整しておけば、ディス
ク形光フィルタ２の同期回転により時間軸上で透過波長
を高確度に弁別することができる。
いる可変光フィルタ装置４では、ディスク形の光フィル
タ２の透過中心波長は、ウェッジ層１の実効光路長に比
例する。したがって、図７において光フィルタ２の上に
設けたマーク１９からの見込み角度θに対してこの実効
光路長を定められた値に厳密に調整しておけば、ディス
ク形光フィルタ２の同期回転により時間軸上で透過波長
を高確度に弁別することができる。
【０００７】しかしながら、見込み角度θに対してウェ
ッジ層１の厚さが厳密に制御されたフィルタ２を、既存
の成膜方法、例えば、真空蒸着法やスパッタ膜形成法な
どで作製することは実際には困難である。このため、弁
別する透過波長を時間により厳密に決定することが難し
く、したがって、高確度のスペクトル解析も困難である
問題点があった。
ッジ層１の厚さが厳密に制御されたフィルタ２を、既存
の成膜方法、例えば、真空蒸着法やスパッタ膜形成法な
どで作製することは実際には困難である。このため、弁
別する透過波長を時間により厳密に決定することが難し
く、したがって、高確度のスペクトル解析も困難である
問題点があった。
【０００８】すなわち、図９に示すように、透過中心波
長λｃと見込み角度θとの関係が線形であるように設定
されたシステム（この場合、ディスク形のフィルタを等
速に回転させることにより波長が線形掃引され、時間軸
を直接波長軸に置き換えることができるので、スペクト
ル解析に便利である）でも、実際に用いる光フィルタに
おける見込み角度θと透過中心波長λｃとの間ではその
厳密な線形関係からずれる（δλは透過中心波長の線形
関係からのずれを表している）。
長λｃと見込み角度θとの関係が線形であるように設定
されたシステム（この場合、ディスク形のフィルタを等
速に回転させることにより波長が線形掃引され、時間軸
を直接波長軸に置き換えることができるので、スペクト
ル解析に便利である）でも、実際に用いる光フィルタに
おける見込み角度θと透過中心波長λｃとの間ではその
厳密な線形関係からずれる（δλは透過中心波長の線形
関係からのずれを表している）。
【０００９】しかしながら、このずれδλは見込み角度
θに対してランダムに発生するのではなく、所望の線形
関係の周りで緩やかに連続的に変化するものである。こ
れは、現在のフィルタ膜形成技術によれば、ウェッジ層
１の厚みを連続的に緩やかに変化させることができるこ
とに基づく。
θに対してランダムに発生するのではなく、所望の線形
関係の周りで緩やかに連続的に変化するものである。こ
れは、現在のフィルタ膜形成技術によれば、ウェッジ層
１の厚みを連続的に緩やかに変化させることができるこ
とに基づく。
【００１０】そこで、このような透過中心波長のずれ
を、全可変角度に渡って予め測定して参照できるように
しておけば、実際のフィルタ２の回転状態においても見
込み角度θを検出してそのθに一義的に対応するずれδ
λを知ることができる。したがって、図１に示すよう
に、見込み角度θとそれに対応するずれδλとを用い
て、フィルタ２の回転位置に応じてその円周の折線方向
に光ビーム３の透過位置の補正δｘを行えば波長のずれ
を打ち消すことが可能である。
を、全可変角度に渡って予め測定して参照できるように
しておけば、実際のフィルタ２の回転状態においても見
込み角度θを検出してそのθに一義的に対応するずれδ
λを知ることができる。したがって、図１に示すよう
に、見込み角度θとそれに対応するずれδλとを用い
て、フィルタ２の回転位置に応じてその円周の折線方向
に光ビーム３の透過位置の補正δｘを行えば波長のずれ
を打ち消すことが可能である。
【００１１】すなわち、ディスク形フィルタ２の透過中
心波長の角度依存性を、 λｃ＝βθ＋λｏ （１） とすると、光ビーム３の位置の円周方向のずれδｘによ
る透過中心波長の変化量は、 δλ*＝β・δｘ／Ｒ （２） となる。ただし、Ｒはフィルタ２上の光ビーム３の透過
位置の半径方向距離である。したがって、δλ*がδλ
と一致するように補正量δｘを定めることにより、波長
のずれを打ち消すことができる。
心波長の角度依存性を、 λｃ＝βθ＋λｏ （１） とすると、光ビーム３の位置の円周方向のずれδｘによ
る透過中心波長の変化量は、 δλ*＝β・δｘ／Ｒ （２） となる。ただし、Ｒはフィルタ２上の光ビーム３の透過
位置の半径方向距離である。したがって、δλ*がδλ
と一致するように補正量δｘを定めることにより、波長
のずれを打ち消すことができる。
【００１２】このような補正量の可変調整は、ディスク
回転よりも十分広帯域に渡り高速に応答するアクチュエ
ータを用いることにより、ディスク形フィルタ２が回転
している状態でも行うことが可能であり、これを実行す
ることによって理想的な波長掃引、つまり、完全な線形
掃引が実現できることになる。
回転よりも十分広帯域に渡り高速に応答するアクチュエ
ータを用いることにより、ディスク形フィルタ２が回転
している状態でも行うことが可能であり、これを実行す
ることによって理想的な波長掃引、つまり、完全な線形
掃引が実現できることになる。
【００１３】なお、ディスク形フィルタを直接回転させ
るサーボモータの回転速度を回転角度に対応して調整す
ることによって同様の透過中心波長の補正を実行するこ
とも理論的には可能である。しかしながら、ＤＣサーボ
モータは安定回転のために慣性モーメントが比較的大き
く設定されるものであり、細かい中心波長のずれに対し
て高速に応答して補正することは困難である。
るサーボモータの回転速度を回転角度に対応して調整す
ることによって同様の透過中心波長の補正を実行するこ
とも理論的には可能である。しかしながら、ＤＣサーボ
モータは安定回転のために慣性モーメントが比較的大き
く設定されるものであり、細かい中心波長のずれに対し
て高速に応答して補正することは困難である。
【００１４】本発明はこのような考察の基に発明された
もので、光ビームの透過位置を制御して透過中心波長を
高速に補正し、波長スペクトル解析を広帯域で高速、高
確度に行うことができる可変光フィルタ装置を提供する
ことを目的とする。
もので、光ビームの透過位置を制御して透過中心波長を
高速に補正し、波長スペクトル解析を広帯域で高速、高
確度に行うことができる可変光フィルタ装置を提供する
ことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、中心
軸に対して回転可能なディスク形の可変光フィルタを透
過する透過光の中心波長が、透過位置の回転に対する見
込み角度により変化する可変光フィルタ装置であって、
光が通過する角度を大きく変化させて広範囲に透過中心
波長を掃引する掃引機構と、限定された波長範囲内で透
過波長中心を高速に制御する補正機構とを備え、前記掃
引機構による回転角度に応じて定められた補正量にした
がって前記補正機構を制御することにより、所望の透過
中心波長を時間により定めるものである。
軸に対して回転可能なディスク形の可変光フィルタを透
過する透過光の中心波長が、透過位置の回転に対する見
込み角度により変化する可変光フィルタ装置であって、
光が通過する角度を大きく変化させて広範囲に透過中心
波長を掃引する掃引機構と、限定された波長範囲内で透
過波長中心を高速に制御する補正機構とを備え、前記掃
引機構による回転角度に応じて定められた補正量にした
がって前記補正機構を制御することにより、所望の透過
中心波長を時間により定めるものである。
【００１６】
【００１７】請求項１の発明の可変光フィルタ装置で
は、掃引機構によって光が通過する角度を大きく変化さ
せながら透過中心波長を掃引し、この掃引動作中に、掃
引機構による回転角度に応じて予め定められた補正量に
したがって補正機構を制御することにより、光ビームの
透過位置を制御して透過中心波長を高速に補正して完全
な線形掃引を実現し、波長スペクトル解析を広帯域で高
速、高確度に行う。
は、掃引機構によって光が通過する角度を大きく変化さ
せながら透過中心波長を掃引し、この掃引動作中に、掃
引機構による回転角度に応じて予め定められた補正量に
したがって補正機構を制御することにより、光ビームの
透過位置を制御して透過中心波長を高速に補正して完全
な線形掃引を実現し、波長スペクトル解析を広帯域で高
速、高確度に行う。
【００１８】請求項２の発明は、中心軸に対して回転可
能なディスク形の可変光フィルタを透過する透過光の中
心波長が、透過位置の回転に対する見込み角度により変
化する可変光フィルタ装置であって、光が通過する角度
を大きく変化させて広範囲に透過中心波長を掃引する掃
引機構と、限定された波長範囲内で透過波長中心を高速
に制御する補正機構とを備え、前記補正機構は、アクチ
ュエータによる並進変位機構部と変位検出部とを備えた
ものである。この請求項２の発明の可変光フィルタ装置
では、掃引機構によって光が通過する角度を大きく変化
させながら透過中心波長を掃引し、この掃引動作中に、
補正機構の並進変位機構部によってフィルタの折線方向
にそのフィルタの回転角度に対応した補正量だけ掃引機
構を高速に、かつ限定された波長範囲内で透過波長中心
を制御する。これにより、光ビームの透過位置を制御し
て透過中心波長を高速に補正して完全な線形掃引を実現
し、波長スペクトル解析を広帯域で高速、高確度に行
う。
能なディスク形の可変光フィルタを透過する透過光の中
心波長が、透過位置の回転に対する見込み角度により変
化する可変光フィルタ装置であって、光が通過する角度
を大きく変化させて広範囲に透過中心波長を掃引する掃
引機構と、限定された波長範囲内で透過波長中心を高速
に制御する補正機構とを備え、前記補正機構は、アクチ
ュエータによる並進変位機構部と変位検出部とを備えた
ものである。この請求項２の発明の可変光フィルタ装置
では、掃引機構によって光が通過する角度を大きく変化
させながら透過中心波長を掃引し、この掃引動作中に、
補正機構の並進変位機構部によってフィルタの折線方向
にそのフィルタの回転角度に対応した補正量だけ掃引機
構を高速に、かつ限定された波長範囲内で透過波長中心
を制御する。これにより、光ビームの透過位置を制御し
て透過中心波長を高速に補正して完全な線形掃引を実現
し、波長スペクトル解析を広帯域で高速、高確度に行
う。
【００１９】請求項３の発明は、中心軸に対して回転可
能なディスク形の可変光フィルタを透過する透過光の中
心波長が、透過位置の回転に対する見込み角度により変
化する可変光フィルタ装置であって、光が通過する角度
を大きく変化させて広範囲に透過中心波長を掃引する掃
引機構と、限定された波長範囲内で透過波長中心を高速
に制御する補正機構とを備え、前記補正機構は、アクチ
ュエータによる回転変位機構部と変位検出部とを備えた
ものである。この請求項３の発明の可変光フィルタ装置
では、掃引機構によって光が通過する角度を大きく変化
させながら透過中心波長を掃引し、この掃引動作中に、
補正機構の回転変位機構部によってフィルタの折線方向
にそのフィルタの回転角度に対応した補正量だけ掃引機
構を高速に、かつ限定された波長範囲内で透過波長中心
を制御する。これにより、光ビームの透過位置を制御し
て透過中心波長を高速に補正して完全な線形掃引を実現
し、波長スペクトル解析を広帯域で高速、高確度に行
う。
能なディスク形の可変光フィルタを透過する透過光の中
心波長が、透過位置の回転に対する見込み角度により変
化する可変光フィルタ装置であって、光が通過する角度
を大きく変化させて広範囲に透過中心波長を掃引する掃
引機構と、限定された波長範囲内で透過波長中心を高速
に制御する補正機構とを備え、前記補正機構は、アクチ
ュエータによる回転変位機構部と変位検出部とを備えた
ものである。この請求項３の発明の可変光フィルタ装置
では、掃引機構によって光が通過する角度を大きく変化
させながら透過中心波長を掃引し、この掃引動作中に、
補正機構の回転変位機構部によってフィルタの折線方向
にそのフィルタの回転角度に対応した補正量だけ掃引機
構を高速に、かつ限定された波長範囲内で透過波長中心
を制御する。これにより、光ビームの透過位置を制御し
て透過中心波長を高速に補正して完全な線形掃引を実現
し、波長スペクトル解析を広帯域で高速、高確度に行
う。
【００２０】
【発明の実施の形態】図２及び図３は、本発明の第１の
実施の形態の可変光フィルタ装置として、コリメートビ
ーム結合系３０に対する補正機構にプッシュプル形リニ
アアクチュエータ４０を用いたものを示している。
実施の形態の可変光フィルタ装置として、コリメートビ
ーム結合系３０に対する補正機構にプッシュプル形リニ
アアクチュエータ４０を用いたものを示している。
【００２１】コリメートビーム結合系３０は、治具の変
形による結合効率の劣化を防止するために、ロ字形の高
剛性フレーム３１を採用し、これに図７に示した従来例
と同様、光ファイバ１３、入力側，出力側のコリメート
メンズ１４，１５、プリズムミラー１７，１８をマウン
トしている。そしてフレーム３１は、２本の平行ビーム
で成るガイド３２によってガイドされ、ディスク形フィ
ルタ２の円周の折線方向に対してスムーズに移動できる
ようにしてある。
形による結合効率の劣化を防止するために、ロ字形の高
剛性フレーム３１を採用し、これに図７に示した従来例
と同様、光ファイバ１３、入力側，出力側のコリメート
メンズ１４，１５、プリズムミラー１７，１８をマウン
トしている。そしてフレーム３１は、２本の平行ビーム
で成るガイド３２によってガイドされ、ディスク形フィ
ルタ２の円周の折線方向に対してスムーズに移動できる
ようにしてある。
【００２２】プッシュプル形アクチュエータ４０の構成
は、次の通りである。コリメートビーム結合系３０のフ
レーム３１に永久磁石４１，４２の２つを対向させて配
置し、さらに、これらの永久磁石４１，４２それぞれに
対向させて、外部に電磁コイル４３，４４が配置してあ
る。そしてこれらの電磁コイル４３，４４を同時に動作
させることによってプッシュプル形リニアアクチュエー
タ４０として動作させ、永久磁石４１，４２のマウント
されているフレーム３１、したがってコリメートビーム
結合系３０を高速で矢印方向に移動させ、フィルタ２に
対する光ビーム３のビーム通過位置を高速に補正する。
なお、リニアアクチュエータ４０の最適制御には、コリ
メートビーム結合系３０に設けられたリニアエンコーダ
４５による変位量をモニタする。
は、次の通りである。コリメートビーム結合系３０のフ
レーム３１に永久磁石４１，４２の２つを対向させて配
置し、さらに、これらの永久磁石４１，４２それぞれに
対向させて、外部に電磁コイル４３，４４が配置してあ
る。そしてこれらの電磁コイル４３，４４を同時に動作
させることによってプッシュプル形リニアアクチュエー
タ４０として動作させ、永久磁石４１，４２のマウント
されているフレーム３１、したがってコリメートビーム
結合系３０を高速で矢印方向に移動させ、フィルタ２に
対する光ビーム３のビーム通過位置を高速に補正する。
なお、リニアアクチュエータ４０の最適制御には、コリ
メートビーム結合系３０に設けられたリニアエンコーダ
４５による変位量をモニタする。
【００２３】次に、上記の構成の第１の実施の形態の可
変光フィルタ装置の制御動作について説明する。図４
は、第１の実施の形態における、光ビーム３の中心波長
の補正を実行するための制御系を示すブロック図であ
る。図７に示した従来例と同様に、ディスク形フィルタ
２はＤＣサーボモータ１１の出力軸にクランプされてい
る。このサーボモータ１１はＰＬＬ回路１０により、内
蔵しているロータリーエンコーダの信号とクロック信号
との位相同期により安定回転駆動される。
変光フィルタ装置の制御動作について説明する。図４
は、第１の実施の形態における、光ビーム３の中心波長
の補正を実行するための制御系を示すブロック図であ
る。図７に示した従来例と同様に、ディスク形フィルタ
２はＤＣサーボモータ１１の出力軸にクランプされてい
る。このサーボモータ１１はＰＬＬ回路１０により、内
蔵しているロータリーエンコーダの信号とクロック信号
との位相同期により安定回転駆動される。
【００２４】コリメートビーム結合系３０に対する補正
機構であるプッシュプル形アクチュエータ４０に対し
て、それを所定の補正量δｘだけ駆動するアクチュエー
タドライブ４６、このアクチュエータドライブ４６が参
照する見込み角度θ−ずれδλの対照データを格納する
メモリ４７が接続されている。そしてアクチュエータド
ライブ４６は、後述する見込み角検出部７からディスク
形フィルタ２の見込み角度検出値θが入力されると、メ
モリ４７のデータを参照して検出された見込み角度θに
対するずれ量δλを求め、これに対するフィルタ２の円
周の折線方向の補正量δｘを演算し、アクチュエータ４
０を駆動する。
機構であるプッシュプル形アクチュエータ４０に対し
て、それを所定の補正量δｘだけ駆動するアクチュエー
タドライブ４６、このアクチュエータドライブ４６が参
照する見込み角度θ−ずれδλの対照データを格納する
メモリ４７が接続されている。そしてアクチュエータド
ライブ４６は、後述する見込み角検出部７からディスク
形フィルタ２の見込み角度検出値θが入力されると、メ
モリ４７のデータを参照して検出された見込み角度θに
対するずれ量δλを求め、これに対するフィルタ２の円
周の折線方向の補正量δｘを演算し、アクチュエータ４
０を駆動する。
【００２５】見込み角度の検出は、次のようにして行わ
れる。フォトカプラー６がディスク形フィルタ２の上に
描画されたマーク１９（図７参照。ディスク形フィルタ
２の回転駆動系、またディスク形フィルタ２は図７及び
図８に示した従来例と共通である）を検出して見込み角
検出部７に出力し、見込み角検出部７はこのフォトカプ
ラー６からのマーク検出信号を基準にして、クロックの
周波数と合わせてフィルタ２の上での見込み角度θを時
間軸上で検出し、検出した見込み角度θをアクチュエー
タドライブ４６に出力する。
れる。フォトカプラー６がディスク形フィルタ２の上に
描画されたマーク１９（図７参照。ディスク形フィルタ
２の回転駆動系、またディスク形フィルタ２は図７及び
図８に示した従来例と共通である）を検出して見込み角
検出部７に出力し、見込み角検出部７はこのフォトカプ
ラー６からのマーク検出信号を基準にして、クロックの
周波数と合わせてフィルタ２の上での見込み角度θを時
間軸上で検出し、検出した見込み角度θをアクチュエー
タドライブ４６に出力する。
【００２６】アクチュエータドライブ４６は、見込み角
検出部７の検出した見込み角度検出値θを基にメモリ４
７に登録されている見込み角度θ−ずれδλの対象デー
タテーブルを参照して補正量δｘを算出し、アクチュエ
ータ４０に印加する駆動信号の値を決定し、これによっ
てアクチュエータ４０の電磁石４３，４４を励磁してコ
リメートビーム結合系３０の位置補正を行う。
検出部７の検出した見込み角度検出値θを基にメモリ４
７に登録されている見込み角度θ−ずれδλの対象デー
タテーブルを参照して補正量δｘを算出し、アクチュエ
ータ４０に印加する駆動信号の値を決定し、これによっ
てアクチュエータ４０の電磁石４３，４４を励磁してコ
リメートビーム結合系３０の位置補正を行う。
【００２７】このとき、リニアエンコーダ４５はコリメ
ートビーム結合系３０のフレーム３１の移動量をモニタ
する。光ビーム３の中心波長のずれは逐次モニタするこ
とができないので、上記の補正は完全な閉ループ制御と
はならないが、光学系の補正機構は最適補正量に対して
閉ループ制御される。
ートビーム結合系３０のフレーム３１の移動量をモニタ
する。光ビーム３の中心波長のずれは逐次モニタするこ
とができないので、上記の補正は完全な閉ループ制御と
はならないが、光学系の補正機構は最適補正量に対して
閉ループ制御される。
【００２８】なお、メモリ４７に保存されているデータ
に、環境温度と気圧をパラメータとしたずれ量を加えて
おくと、温度及び気圧によるフィルタ装置のずれを補正
することができるようになる。
に、環境温度と気圧をパラメータとしたずれ量を加えて
おくと、温度及び気圧によるフィルタ装置のずれを補正
することができるようになる。
【００２９】このようにして、第１の実施の形態の可変
光フィルタ装置では、図９に示した特性グラフに基づ
き、予めディスク形フィルタ２の見込み角度θに対応し
たずれ量δλを対照データとしてメモリ４７に登録して
おき、稼働時には見込み角度をモニタしながら、それに
対応して予め定められられているずれ量δλからコリメ
ートビーム結合系３０の円周の折線方向の補正量δｘを
割り出し、この補正量に基づいてコリメートビーム結合
系３０を移動させることにより光ビームの中心波長のず
れを補正するようにしたので、光ビームの透過位置を制
御して透過中心波長を高速に補正し、波長スペクトル解
析を広帯域で高速、高確度に行うことができる。
光フィルタ装置では、図９に示した特性グラフに基づ
き、予めディスク形フィルタ２の見込み角度θに対応し
たずれ量δλを対照データとしてメモリ４７に登録して
おき、稼働時には見込み角度をモニタしながら、それに
対応して予め定められられているずれ量δλからコリメ
ートビーム結合系３０の円周の折線方向の補正量δｘを
割り出し、この補正量に基づいてコリメートビーム結合
系３０を移動させることにより光ビームの中心波長のず
れを補正するようにしたので、光ビームの透過位置を制
御して透過中心波長を高速に補正し、波長スペクトル解
析を広帯域で高速、高確度に行うことができる。
【００３０】次に、本発明の第２の実施の形態の可変光
フィルタ装置を、図５及び図６に基づいて説明する。第
２の実施の形態は、コリメートビーム結合系３０の補正
機構として、図２及び図３に示した第１の実施の形態の
ようなプッシュプル形リニアアクチュエータ４０に代え
て、プッシュプル形回転アクチュエータ５０を備えたこ
とを特徴とする。
フィルタ装置を、図５及び図６に基づいて説明する。第
２の実施の形態は、コリメートビーム結合系３０の補正
機構として、図２及び図３に示した第１の実施の形態の
ようなプッシュプル形リニアアクチュエータ４０に代え
て、プッシュプル形回転アクチュエータ５０を備えたこ
とを特徴とする。
【００３１】第２の実施の形態でも、コリメートビーム
結合系３０は第１の実施の形態と同様に折畳ビームをト
レースするものであるが、空間結合長を十分に低減する
ことにより、変形を受けにくい片持ち梁構造を採用して
いる。
結合系３０は第１の実施の形態と同様に折畳ビームをト
レースするものであるが、空間結合長を十分に低減する
ことにより、変形を受けにくい片持ち梁構造を採用して
いる。
【００３２】このような構造のコリメートビーム結合系
３０は、ディスク形フィルタ２の回転中心を通る直線２
ａ上に配置されている。そしてコリメートビーム結合系
３０を、直線２ａ上の一点Ａに回転中心を持つ軸受けに
固定し、それを回転することによってディスク形フィル
タ２上の光ビーム３の透過位置Ｂをフィルタ２の折線方
向に移動するようにしている。
３０は、ディスク形フィルタ２の回転中心を通る直線２
ａ上に配置されている。そしてコリメートビーム結合系
３０を、直線２ａ上の一点Ａに回転中心を持つ軸受けに
固定し、それを回転することによってディスク形フィル
タ２上の光ビーム３の透過位置Ｂをフィルタ２の折線方
向に移動するようにしている。
【００３３】コリメートビーム結合系３０の点Ａの回り
の回転角度δαが十分小さいときには、回転角度とビー
ム透過位置のずれδｘとは、次のような比例関係をと
る。
の回転角度δαが十分小さいときには、回転角度とビー
ム透過位置のずれδｘとは、次のような比例関係をと
る。
【００３４】δｘ＝Ｌ・δα （３） ここで、Ｌはコリメートビーム結合系３０を指示するア
ームの長さ（回転中心Ａからビーム透過位置Ｂまでの距
離）である。
ームの長さ（回転中心Ａからビーム透過位置Ｂまでの距
離）である。
【００３５】回転アクチュエータ５０には、例えば、応
答帯域が広いガルバノメータを利用することができる。
そして回転角度δαは、第１の実施の形態と同様にロー
タリーエンコーダ５１によって検出し、図４に示した第
１の実施の形態と同様の制御系のアクチュエータドライ
ブ４６にフィードバックし、以降、第１の実施の形態と
同様に見込み角度検出値θに対応した補正量δｘが得ら
れるように、コリメートビーム結合系３０の回転角度を
調整する。ただし、アクチュエータの移動量との関係、
またアクチュエータの伝達関数が第１の実施の形態とは
異なるので、それぞれの系に合わせて個別に最適化する
ことになる。
答帯域が広いガルバノメータを利用することができる。
そして回転角度δαは、第１の実施の形態と同様にロー
タリーエンコーダ５１によって検出し、図４に示した第
１の実施の形態と同様の制御系のアクチュエータドライ
ブ４６にフィードバックし、以降、第１の実施の形態と
同様に見込み角度検出値θに対応した補正量δｘが得ら
れるように、コリメートビーム結合系３０の回転角度を
調整する。ただし、アクチュエータの移動量との関係、
またアクチュエータの伝達関数が第１の実施の形態とは
異なるので、それぞれの系に合わせて個別に最適化する
ことになる。
【００３６】以上のように、請求項１の発明によれば、
掃引機構によって光が通過する角度を大きく変化させな
がら透過中心波長を掃引し、この掃引動作中に、掃引機
構による回転角度に応じて予め定められた補正量にした
がって補正機構を制御するので、可変光フィルタに製造
段階で発生しやすい特性のバラツキがあっても、光ビー
ムの透過位置を制御して透過中心波長を高速に補正して
完全な線形掃引を実現し、波長スペクトル解析を広帯域
で高速、高確度に行うことができる。
掃引機構によって光が通過する角度を大きく変化させな
がら透過中心波長を掃引し、この掃引動作中に、掃引機
構による回転角度に応じて予め定められた補正量にした
がって補正機構を制御するので、可変光フィルタに製造
段階で発生しやすい特性のバラツキがあっても、光ビー
ムの透過位置を制御して透過中心波長を高速に補正して
完全な線形掃引を実現し、波長スペクトル解析を広帯域
で高速、高確度に行うことができる。
【００３７】なお、温度や気圧によるフィルタ特性のド
リフトもその特性を予め考慮して補正量を組み込むこと
によって抑圧することができる。
リフトもその特性を予め考慮して補正量を組み込むこと
によって抑圧することができる。
【００３８】請求項２の発明によれば、補正機構がアク
チュエータによる並進変位機構部と変位検出部とを備え
ているので、並進変位機構部によってフィルタの折線方
向にそのフィルタの回転角度に対応した補正量だけ掃引
機構を高速に補正することができる。
チュエータによる並進変位機構部と変位検出部とを備え
ているので、並進変位機構部によってフィルタの折線方
向にそのフィルタの回転角度に対応した補正量だけ掃引
機構を高速に補正することができる。
【００３９】請求項３の発明によれば、補正機構がアク
チュエータによる回転変位機構部と変位検出部とを備え
ているので、回転変位機構部によってフィルタの折線方
向にそのフィルタの回転角度に対応した補正量だけ掃引
機構を高速に補正することができる。
チュエータによる回転変位機構部と変位検出部とを備え
ているので、回転変位機構部によってフィルタの折線方
向にそのフィルタの回転角度に対応した補正量だけ掃引
機構を高速に補正することができる。
【図１】本発明の補正機構の補正量δｘを説明する平面
図。
図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の機構を示す平面
図。
図。
【図３】上記の実施の形態におけるコリメートビーム結
合系の正面図。
合系の正面図。
【図４】上記の実施の形態の制御系のブロック図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の機構を示す平面
図。
図。
【図６】上記の実施の形態におけるコリメートビーム結
合系の正面図。
合系の正面図。
【図７】一般的な可変光フィルタ装置の原理機構を示す
斜視図。
斜視図。
【図８】一般的なディスク形フィルタの説明図。
【図９】従来の可変光フィルタ装置によるディスク形フ
ィルタの見込み角度θと光ビームの透過中心波長λｃと
の関係を示すグラフ。
ィルタの見込み角度θと光ビームの透過中心波長λｃと
の関係を示すグラフ。
２ フィルタ ２ａ 軸 ３ 光ビーム ６ フォトカプラー ７ 見込み角検出部 １０ ＰＬＬ回路 １１ サーボモータ １３ 光ファイバ １４ コリメートビームレンズ １５ コリメートビームレンズ １７ ミラー １８ ミラー １９ マーク ２１ 石英基板 ２２ フィルタ層 ３０ コリメートビーム結合系 ３１ フレーム ３２ ガイド ４０ リニアアクチュエータ ４１ 永久磁石 ４２ 永久磁石 ４３ 電磁コイル ４４ 電磁コイル ４５ リニアエンコーダ ４６ アクチュエータドライブ ４７ メモリ ５０ 回転アクチュエータ ５１ ロータリーエンコーダ Ａ 回転中心 Ｂ 透過点 Ｌ アーム長
フロントページの続き (72)発明者 相田 一夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 阿部 宏 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小原 仁 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 鈴木 謙一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−24202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/00 G02B 5/20 G02B 5/28
Claims (3)
- 【請求項１】 中心軸に対して回転可能なディスク形の
可変光フィルタを透過する透過光の中心波長が、透過位
置の回転に対する見込み角度により変化する可変光フィ
ルタ装置であって、 光が通過する角度を大きく変化させて広範囲に透過中心
波長を掃引する掃引機構と、限定された波長範囲内で透
過波長中心を高速に制御する補正機構とを備え、 前記掃引機構による回転角度に応じて定められた補正量
にしたがって前記補正機構を制御することにより、所望
の透過中心波長を時間により定めることを特徴とする可
変光フィルタ装置。 - 【請求項２】 中心軸に対して回転可能なディスク形の
可変光フィルタを透過する透過光の中心波長が、透過位
置の回転に対する見込み角度により変化する可変光フィ
ルタ装置であって、 光が通過する角度を大きく変化させて広範囲に透過中心
波長を掃引する掃引機構と、限定された波長範囲内で透
過波長中心を高速に制御する補正機構とを備え、 前記補正機構は、アクチュエータによる並進変位機構部
と変位検出部とを備えたことを特徴とする可変光フィル
タ装置。 - 【請求項３】 中心軸に対して回転可能なディスク形の
可変光フィルタを透過する透過光の中心波長が、透過位
置の回転に対する見込み角度により変化する可変光フィ
ルタ装置であって、 光が通過する角度を大きく変化させて広範囲に透過中心
波長を掃引する掃引機構と、限定された波長範囲内で透
過波長中心を高速に制御する補正機構とを備え、 前記補正機構は、アクチュエータによる回転変位機構部
と変位検出部とを備えたことを特徴とする可変光フィル
タ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29243298A JP3200411B2 (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 可変光フィルタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29243298A JP3200411B2 (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 可変光フィルタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121965A JP2000121965A (ja) | 2000-04-28 |
| JP3200411B2 true JP3200411B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=17781724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29243298A Expired - Lifetime JP3200411B2 (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 可変光フィルタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200411B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7164814B2 (ja) | 2018-12-25 | 2022-11-02 | 日本電信電話株式会社 | 光波長選択フィルタモジュール及び光波長選択方法 |
-
1998
- 1998-10-14 JP JP29243298A patent/JP3200411B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000121965A (ja) | 2000-04-28 |
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