JP3237624B2

JP3237624B2 - レーザ発振波長監視装置

Info

Publication number: JP3237624B2
Application number: JP25025998A
Authority: JP
Inventors: 健史小熊
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2018-09-04
Also published as: CA2281298A1; JP2000081370A; US6597483B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振波長監
視装置に関し、特に、複数の異なる波長のレーザ光源の
波長を多重して光伝送する波長多重（ＷＤＭ；Waveleng
th Division Multiplex）伝送される光ファイバ通信の
レーザ発振波長監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信システムにおいて、１本
のファイバに複数の波長の光を伝送する波長多重伝送
（ＷＤＭ光伝送）技術が実用化されている。この波長多
重伝送技術では、光源として、複数の異なる波長のレー
ザ光源を必要としている。

【０００３】またこれらのレーザ光源は、良好な伝送品
質を確保するためにその発振波長を極めて正確に制御す
る必要がある。

【０００４】ところで、レーザの発振波長の制御は、誘
電体多層膜を用いた波長監視装置を用いている。

【０００５】誘電体多層膜を用いた従来の波長監視装置
の構成の一例を図６に示す(例えば特開平１０−００９
９６１号公報参照)。

【０００６】この従来の波長監視装置では、誘電体多層
膜よりなる光バンドパスフィルタ２４（透過中心波長＝
監視波長λａ）の透過光をフォトダイオード２６で受光
し、フォトカレントの変動を監視することで、レーザ１
０の発振波長の変動を監視している。すなわち、レーザ
光源１０から光伝送路１２に入力された光は、方向性結
合器１４、２０により分波され、方向性結合器１４の出
力光はフォトダイオード１６により電気信号に変換さ
れ、対数増幅器１８により対数増幅され、方向性結合器
２０の出力光は光フィルタ２４を介してフォトダイオー
ド２６に入力する。光フィルタ２４は、特定波長λａか
らずれるほど透過率が低下する光素子であり、光フィル
タ２４の出力光はフォトダイオード２６により電気信号
に変換され、対数増幅器２８により対数増幅される。差
動増幅器３０は増幅器１８、２８の出力の差を出力し、
コンパレータ３２は差動増幅器３０の出力を警報の閾値
Ｖｒｅｆと比較し、閾値Ｖｒｅｆ以上の時警報オン信号
を出力する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の波長監視装置では、装置へ入射する光の偏光状態によ
って、誘電体多層膜での透過光強度が変化する、すなわ
ち偏光依存性が存在し、フォトカレントの変動がレーザ
の発振波長の変動によるものか、装置への入射偏光の変
動によるものかの判断が不可能であるため、高精度の波
長監視が不可能である、という問題点を有している。

【０００８】したがって本発明は、上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、入射光の偏光状態
に依らず、発振波長の変動方向および変動量を電気的に
得ることを可能とすると共に、製造を容易化するレーザ
発振波長監視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本発
明のレーザ発振波長監視装置は、レーザ光源からの光信
号が光伝送される光伝達路からの入射光を偏光成分に分
離する分離手段と、前記各偏光成分の光信号をそれぞれ
電気信号に変換する複数の光電気変換手段と、前記各光
電気変換手段の比を累積加算する手段と、を備え、前記
偏光成分の光強度の比を時間平均することで、前記入射
光の偏光状態の変化を補償し単位時間あたりのレーザの
発振波長の変化を監視可能としたものである。

【００１０】本発明は、レーザ光源からの光信号が伝送
される光ファイバからの入射光を平行光に像変換する光
学レンズと、平行光のうち任意の直線偏光成分を透過さ
せる検光手段と、光バンドパスフィルタ手段と、前記光
バンドパスフィルタ手段を透過した光の第１、第２の偏
光成分を分離する偏光分離手段と前記偏光分離手段にて
分離した各偏光成分をそれぞれ受光して電気信号に変換
する第１、第２の光電気変換手段と、前記第１、第２の
光電気変換手段の出力レベルの比を、所定時間毎に累積
加算し所定時間累積加算した結果を出力する。

【００１１】このように構成された本発明のレーザ発振
波長監視装置を、光ファイバ線路に挿入することで、入
射光の偏光状態に依らず、レーザの発振波長を監視し、
発振波長の変動方向および変動量を電気的に得ることが
可能としたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。図１は、本発明の一実施の形態の構成を示す図で
ある。図１を参照すると、光ファイバ１、レンズ２、検
光子３、光バンドパスフィルタ４、偏光分離素子５、第
１、第２の受光素子６１、６２、第１、第２のＡ／Ｄ変
換器１１０、１２０、第１、第２の除算器２００、２１
０、加算器３００、カウンタ４００、クロック発生回路
５００と、を備えて構成されている。

【００１３】光ファイバ１は、シングルモード光ファイ
バよりなり、レンズ２は、光ファイバ１からの出射光を
平行光に像変換するコリメートレンズである。

【００１４】検光子３は、レンズ２で像変換された平行
光のうち、任意の直線偏光成分のみを透過する光学素子
であり、その透過偏光方向は、図５に示すように、ｘ，
ｙ軸に対して４５度傾斜して配置されている。

【００１５】光バンドパスフィルタ４は、誘電体多層膜
にて形成される狭帯域の光バンドパスフィルタであり、
図中ｘ軸に対して、１０〜３０度程度傾斜して配置され
ている。また、光バンドパスフィルタ４の無偏光状態に
おける透過中心波長は、監視波長λｃに調整されてい
る。

【００１６】偏光分離素子５は、光バンドパスフィルタ
４を透過した光の偏光成分を分離する素子で、図中ｘ、
ｙ軸方向の偏光を分離できるよう配置されている。

【００１７】第１、第２の受光素子６１、６２は、とも
にフォトダイオードよりなり、偏光分離素子５にて分離
した各偏光成分をそれぞれ受光して、電気信号に変換す
る。

【００１８】第１、第２のＡ／Ｄ変換器１１０、１２０
は、それぞれ、第１、第２の受光素子６１、６２からの
フォトカレントを１６ビットのデジタル信号へ変換する
回路である。なお、第１、第２の受光素子６１、６２か
らのフォトカレントを電圧信号に変換し、第１、第２の
Ａ／Ｄ変換機１１０、１２０では電圧信号を入力するよ
うにしてもよい。

【００１９】第１の除算器２００は、第１、第２のＡ／
Ｄ変換器１１０、１２０からのデジタル信号を入力して
除算し、除算結果（商）を出力する回路であり、出力
は、固定小数点の１６ビットにて出力される。

【００２０】加算器３００は、除算器２００からの出力
を入力値としてラッチし加算する回路であり、クロック
発生回路５００からのクロック信号が入力される毎に、
入力値を加算してゆく。加算器３００は３２ビットの不
図示のバッファを備えており、加算結果が蓄積される。
また外部からの要求により、バッファの値を３２ビット
で出力し、バッファをクリアする回路も併せ持つ。

【００２１】カウンタ４００は、クロック発生回路５０
０が発生するクロックをカウントする回路であり、カウ
ント値が予め設定したカウント数に達すると、現在のカ
ウント数を３２ビットで出力し、かつ加算器３００に対
してデータ出力要求を出力する。

【００２２】第２の除算器２１０は、加算器３００及び
カウンタ４００のカウント値からのデジタル信号を除算
し、除算結果（商）を出力する回路であり、出力は固定
小数点の１６ビットにて出力される。

【００２３】次に本発明の一実施例の動作について図１
及び図５を参照して説明する。

【００２４】光ファイバ１より出射した光１００は、レ
ンズ２にて平行光１００ａに変換された後、検光子３へ
入射し、図中ｘ，ｙ軸に対して４５度の直線偏光１０１
のみが透過する。検光子３を透過した直線偏光１０１
は、光バンドパスフィルタ４へ入射する。

【００２５】この際、直線偏光１０１は、図５に示すよ
うに、図中ｘ，ｙ軸に対してに対して４５度の傾きを持
っているため、光バンドパスフィルタ４を透過した直線
偏光１０１ａのうち、ｘ軸に平行な偏光成分である直線
偏光１０２とｙ軸に平行な偏光成分である直線偏光１０
３では、光バンドパスフィルタ４における実効屈折率が
異なるため、透過中心波長もまた異なる。

【００２６】光バンドパスフィルタ４を透過した直線偏
光１０１ａは、偏光分離素子５にて、ｘ軸に平行な偏光
成分である直線偏光１０２と、ｙ軸に平行な偏光成分で
ある直線偏光１０３とに分離された後、それぞれ、第
１、第２の受光素子６１、６２に入射され、入射光強度
に応じたフォトカレントを得る。

【００２７】第１、第２の受光素子６１、６２からのフ
ォトカレントは、第１、第２のＡ／Ｄ変換器１１０、１
２０に入力され、１６ビットのデジタル信号に変換され
た後、除算器２００にて除算され、第１、第２の受光素
子６１、６２からフォトカレントの比が出力される。

【００２８】除算器２００からの出力は、加算器３００
に入力され、加算器３００バッファの値と加算された後
に、再びバッファに保存され、累積加算されていく。

【００２９】加算器３００は、カウンタ４００からのデ
ータ出力要求信号を受信するまで、累積加算動作を繰り
返す。

【００３０】加算器３００はカウンタ４００からの出力
要求信号を受信した場合、加算動作を中止し、現在のバ
ッファの値を、第２の除算器２１０に出力し、バッファ
をクリアする。

【００３１】クロック発生回路５００は、指定された動
作クロックで、第１、第２のＡ／Ｄ変換回路１１０、１
２０、第１、第２の除算器２００、２１０、加算器３０
０、カウンタ４００へクロック信号を送出、これら各回
路は、クロック信号に同期して動作する。

【００３２】カウンタ４００は、クロック発生回路５０
０からのクロック信号をカウントしており、カウント値
が予め設定されたカウント数に達すると、加算器３００
へのデータ出力要求を行い、同時に、除算器２１０へカ
ウント数を出力する。

【００３３】除算器２１０は、加算器３００からの出力
値をカウンタ４００からの出力値で除算し除算結果出力
する。

【００３４】光１００の波長、すなわちレーザの発振波
長が監視波長λｃである場合、直線偏光１０２と１０３
の光強度の比は一定である。

【００３５】しかし、レーザの発振波長がシフトした場
合、直線偏光１０２と１０３のフィルタ透過中心波長が
異なるため、強度比が変化する。

【００３６】強度比の変化は、第１、第２の受光素子６
１、６２への入射光強度の変化であり、第１、第２の受
光素子６１、６２からのフォトカレントの比も変化す
る。

【００３７】一方、レーザの発振波長が変化せず、光フ
ァイバ１からの入射光の偏光状態が変化した場合には、
第１、第２受光素子６１、６２のフォトカレントの絶対
値は変化するが、2つのフォトカレントの比は変化しな
い。

【００３８】一般に、レーザの発振波長の変化は、経時
的なものであるため、その変化は数ヶ月オーダーである
のに対して、偏光状態の変化は、例えば秒〜分オーダー
であるため、分あるいは時間オーダーの短い時間でのフ
ォトカレントの平均値の比をとることによって、偏光状
態の変化をキャンセルすることが可能である。

【００３９】こうのように、単位時間あたりの第１、第
２の受光素子６１及び６２のフォトカレントの比を、加
算器３００およびカウンタ４００を用いて平均化するこ
とで、入射光の偏光状態の変化をキャンセルし、単位時
間あたりのレーザの発振波長の変化を正確に知ることが
できる。以下実施例に即して更に詳細に説明する。

【００４０】

【実施例】本発明の一実施例について図１及び図２を参
照して以下に説明する。

【００４１】図１を参照すると、光ファイバ１はシング
ルモード光ファイバであり、レンズ２は光ファイバから
の出射光をビーム径３００ｕｍ（マイクロメータ）の平
行光に像変換する。本実施例では、レンズ２として、結
合効率の低下を抑制するために非球面レンズを用いてい
る。

【００４２】検光子３はレンズ２で像変換された平行光
のうち、任意の直線偏光成分のみを選択透過する光学素
子であり、本実施例では、高い消光比を得るために、透
過偏光以外の偏光成分を吸収するタイプの偏光子（商品
名：ポーラコア）を用いている。検光子３の透過偏光方
向は、図５に示すように、ｘ，ｙ軸に対して４５度傾斜
して配置されている。

【００４３】光バンドパスフィルタ４は、厚さ０．３ｍ
ｍのガラス基板上に、誘電体多層膜にて形成される狭帯
域の光バンドパスフィルタである。光バンドパスフィル
タ４の無偏光状態における半値全幅は０．４ｎｍ（ナノ
メータ）、また透過中心波長は、所望とするレーザーの
発振波長１５５０．０００ｎｍに調整されており、その
時の図中ｘ軸に対する角度は１６度としている。

【００４４】偏光分離素子５は、光バンドパスフィルタ
４を透過した光の偏光成分を分離するＰＢＳプリズムよ
りなり、図中ｘおよびｙ軸に平行な偏光成分を分離でき
るよう配置されている。

【００４５】第１、第２の受光素子６１、６２は、有効
アパーチャ径５００ｕｍのＰＩＮフォトダイオードより
なり、偏光分離素子５にて分離した各直線偏光成分１０
２、１０３をそれぞれ受光し、電気信号に変換する機能
を持つ。

【００４６】なお、検光子３および偏光分離素子５につ
いては、ルチルのような複屈折性物質を用いることで代
用してもよいことは勿論である。

【００４７】第１、第２のＡ／Ｄ変換器１１０、１２０
は、それぞれ、第１、第２の受光素子６１、６２からの
フォトカレントを、１６ビットのデジタル信号へ変換す
るＡ／Ｄ回路である。なお、このＡ／Ｄ変換器１１０、
１２０では、フォトカレント（電流）を電圧に変換し、
電圧入力型Ａ／Ｄ変換器として構成してもよいことは勿
論である。

【００４８】第１の除算器２００は、第１、第２のＡ／
Ｄ変換器１１０、１２０からのデジタル信号を入力して
除算し、除算結果を出力する回路であり、出力は、固定
小数点の１６ビットにて出力される。

【００４９】加算器３００は、除算器２００からの出力
をラッチし、加算する回路であり、クロック発生回路５
００からのクロック信号が入力される毎に、入力値を加
算してゆく。加算器３００は市販される累算器を用いて
もよい。

【００５０】加算器３００は、３２ビットのバッファ
（レジスタ）を備えており、加算結果が蓄積される。ま
た外部からの要求により、バッファの値を３２ビット幅
で出力し、バッファをクリアする回路も併せ持つ。

【００５１】カウンタ４００は、クロック発生回路５０
０が発生するクロックをカウントする回路であり、例え
ば１８００００カウント（一時間）にて、現在のカウン
ト数を３２ビットで出力し、かつ加算器３００へデータ
出力要求を出力するよう設定されている。

【００５２】第２の除算器２１０は、加算器３００及び
カウンタ４００からのデジタル信号を除算する回路であ
り、出力は固定小数点の１６ビットにで出力される。

【００５３】クロック発生回路５００は、周期が例えば
５０Ｈｚのクロックを発生し、第１、第２のＡ／Ｄ変換
回路１１０、１２０は、このクロックで第１、第２の受
光素子６１、６２の出力をサンプリングし、また第１、
第２の除算器２００、２１０、加算器３００、カウンタ
４００はクロックに同期して演算を行う。

【００５４】なお、これらの回路は、ＤＳＰ（ディジタ
ル信号プロセッサ）を用いてワンチップ化してもよい。

【００５５】本発明の一実施例の波長監視動作について
図１及び図２を参照して説明する。

【００５６】光ファイバ１より出射した光１００は、レ
ンズ２にて平行光１００ａに変換された後、検光子３へ
入射し、図中ｘ，ｙ軸に対して４５度の直線偏光１０１
のみが透過する。

【００５７】検光子３を透過した直線偏光１０１は、光
バンドパスフィルタ４へ入射する。光バンドパスフィル
タ４を透過した直線偏光１０１ａは、偏光分離素子５に
て、ｘ軸に平行な偏光成分である直線偏光１０２とｙ軸
に平行な偏光成分である直線偏光１０３に分離された
後、それぞれ第１、第２の受光素子６１、６２に入射さ
れ、入射光強度に応じたフォトカレントを得ることがで
きる。

【００５８】この際、直線偏光１０１は、図５に示すよ
うに、図中ｘ，ｙ軸に対して４５度の傾きを持っている
ため、光バンドパスフィルタ４を透過した直線偏光１０
１ａのうち、ｘ軸に平行な偏光成分である直線偏光１０
２とｙ軸に平行な偏光成分である直線偏光１０３では、
光バンドパスフィルタ４への実効屈折率が異なる。

【００５９】このため、直線偏光１０１が白色光であっ
た場合、直線偏光１０２と１０３の透過スペクトラムは
異なる。具体的には、直線偏光１０２のフィルタ透過中
心波長が、直線偏光１０３のフィルタ透過中心波長に比
べて短波長側にシフトする。直線偏光１０２と１０３の
透過スペクトラムを図２に示す。図２において、実線
は、直線偏光１０２の波長特性、破線は直線偏光１０３
の波長特性を示している。

【００６０】光バンドパスフィルタ４を透過した直線偏
光１０１ａは、偏光分離素子５にて、ｘ軸に平行な偏光
成分である直線偏光１０２と、ｙ軸に平行な偏光成分で
ある直線偏光１０３に分離された後、第１、第２の受光
素子６１、６２に入射され、入射光強度に応じたフォト
カレントを得ることができる。

【００６１】第１、第２の受光素子６１、６２からのフ
ォトカレントは、第１、第２のＡ／Ｄ変換器１１０、１
２０に入力され、１６ビットのデジタル信号に変換され
た後、除算器２００にて比較され、2つの受光素子から
フォトカレントの比が出力される。

【００６２】除算器２００からの出力は加算器３００に
入力し、バッファに現在保持されている値と加算された
後に、再びバッファに保存される。

【００６３】加算器３００は、カウンタ４００からのデ
ータ出力要求信号を受信するまで、前記累積加算動作を
繰り返す。出力要求信号を受信した場合、加算を中止
し、現在のバッファの値を除算器２１０に出力し、バッ
ファをクリアする。

【００６４】クロック発生回路５００は、周期が５０Ｈ
ｚのクロック信号を各回路へ供給し、各回路は、前記ク
ロック信号に同期して動作する。

【００６５】カウンタ４００は、クロック発生回路５０
０からのクロック信号をカウントしており、１８０００
０カウント(１時間）に達すると、加算器３００へのデ
ータ出力要求を行い、同時に、第２の除算器２１０へカ
ウント数を出力し、カウントをクリアする。

【００６６】第２の除算器２１０は、加算器３００から
の出力値をカウンタ４００からの出力値（カレント値）
で除算し、出力する。なお、１８００００カウント等カ
ウント値が固定であれば、第２の除算器２１０の除数は
固定値に設定しておく構成としてもよい。

【００６７】一例として、光１００の波長、すなわちレ
ーザの発振波長が所望の波長である１５５０．０００ｎ
ｍである場合、光バンドパスフィルタにおける直線偏光
１０２と１０３の透過損失は同一で、約８ｄＢである。
このとき受光素子６１、６２にて得られるフォトカレン
トはそれぞれ１３０ｕＡであった。

【００６８】次に、光１００の波長が１５４９．９００
ｎｍにシフトした場合、図２より、光バンドパスフィル
タにおける直線偏光１０２の透過損失は小さくなるのに
対して、直線偏光１０３の透過損失は大きくなる。

【００６９】本実施例では、直線偏光１０２の透過損失
が約７ｄＢであるのに対して、直線偏光１０３の透過損
失は約１０ｄＢである。

【００７０】このため、第１、第２の受光素子６１、６
２に入射する光強度が異なるため、得られるフォトカレ
ントも変化する。

【００７１】本実施例では、第１の受光素子６１にて得
られたフォトカレントが１５２ｕＡであるのに対して、
第２の受光素子６２のフォトカレントは１１０ｕＡであ
った。

【００７２】第１、第２の受光素子６１、６２にて得ら
れるフォトカレントは、光１００の波長により異なり、
図３に示すように、光１００が短波長側にシフトした場
合には、第１の受光素子６１のフォトカレントが、第２
の受光素子６２のそれと比較して増加し、長波長側にシ
フトした場合には、この逆の振る舞いをする。

【００７３】このため、第１、第２の受光素子６１、６
２のフォトカレントを監視することで、光１００の波長
変動、および、その方向を監視することができる。

【００７４】次に、光１００の偏光状態が変化した場
合、検光子３を透過した直線偏光１０１の光強度が変化
することになる。

【００７５】よって、偏光分離素子５を透過後の直線偏
光１０２、１０３の光強度もまた変化し、第１、第２の
受光素子６１、６２にて発生するフォトカレントも変化
することになる。

【００７６】一般に、レーザーの発振波長の変化は、経
時的なものであるため、その変化は数ヶ月オーダーであ
るのに対して、偏光状態の変化は、秒〜分オーダーであ
るため、時間オーダーのフォトカレントの平均値の比を
とることによって、偏光状態の変化をキャンセルするこ
とが可能である。

【００７７】本発明の一実施例では、単位時間あたりの
第１、第２の受光素子６１、６２のフォトカレントの比
を、加算器３００およびカウンタ４００を用いて平均化
することで、入射光の偏光状態の変化をキャンセルし、
単位時間あたりのレーザーの発振波長の変化を正確に知
ることができる。

【００７８】本発明の第２の実施例について説明する。
図４は、本発明の第２の実施例の構成を示す図である。

【００７９】本発明の第２の実施例は、前記実施例の光
バンドパスフィルタ４に代わり、偏光分離素子５と、第
１、第２の受光素子６１、６２の間に、第１、第２の光
バンドパスフィルタ４１、４２を用いている。

【００８０】第１、第２の光バンドパスフィルタ４１、
４２は、前記実施例と同一の光バンドパスフィルタを用
いており、その透過中心波長は、それぞれ１５４９．５
００ｎｍ、１５５０．５００ｎｍに調整されている、そ
の時の光線入射角はそれぞれ１０度と８度である。なお
レーザ光源の波長は１５５０ｎｍである。

【００８１】本発明の第２の実施例においては、光バン
ドパスフィルタ４１、４２の構成、配置が前記実施例と
相違しているだけであり、第１、第２の受光素子６１、
６以降の構成は、前記実施例と同様である。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。

【００８３】本発明の第１の効果は、発振波長の変動方
向および変動量を電気的に検出することができる、とい
うことである。

【００８４】その理由は、本発明においては、監視を行
う光を、異なる透過中心波長を持つ２つの光に分離し、
これらを別の受光素子にて受光し、そのフォトカレント
を監視するように構成したことによる。

【００８５】本発明の第２の効果は、入射光の偏光状態
および強度に依らず波長監視動作が可能である、という
ことである。

【００８６】その理由は、本発明においては、検光子お
よび偏光分離素子を用いて、入射光の偏光状態の変化を
光強度変化に変換することで、入射光の偏光状態変動を
補償し、かつ各受光素子からのフォトカレントの比を単
位時間あたりの平均値として出力しているためである。

【００８７】本発明の第３の効果は、製造を容易として
いる、ということである。

【００８８】その理由は、本発明においては、入射光を
無偏光状態にして入射し、光バンドパスフィルタの中心
波長を調整することで、フィルタ中心波長を動作点（レ
ーザー発振波長）に容易に調整することが可能である、
ためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施例における直線偏光１０２、１
０３の透過損失波長特性を示した図である。

【図３】本発明の一実施例における受光素子６１、６２
のフォトカレントの光波長特性を示した図である。

【図４】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。

【図５】本発明の一実施例における検光子、光バンドパ
スフィルタ、偏光分離素子部分の斜視図を示す図であ
る。

【図６】従来の波長監視装置の構成の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１光ファイバ２レンズ３検光子４、４１、４２光バンドパスフィルタ５偏光分離素子１０レーザ１２光ファイバ１４、２０分岐１６、２６フォトダイオード１８、２８電流電圧増幅器２４光バンドパスフィルタ３０差動増幅器３２電圧比較器６１、６２受光素子１００光ファイバ１から出射した光１００ａレンズにて像変換された平行光１０１検光子を透過した直線偏光１０１ａ光バンドパスフィルタを透過した直線偏光１０２、１０３偏光分離素子を透過した直線偏光１１０、１２０Ａ／Ｄ変換器２００、２１０除算器３００加算器４００カウンタ５００クロック発生回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02 H04B 10/08 H04J 14/00 H04J 14/02 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源からの光信号が伝送される光フ
ァイバからの入射光を平行光とする光学レンズと、前記光学レンズからの前記平行光のうち任意の直線偏光
成分を透過させる検光手段と、前記検光手段の出力を入力とする光バンドパスフィルタ
手段であって、誘電体多層膜にて形成される狭帯域の光
バンドパスフィルタよりなり、光軸に対して所定角度傾
斜して配置されており、無偏光状態における透過中心波
長が監視波長に調整設定されている光バンドパスフィル
タ手段と、前記光バンドパスフィルタ手段の透過光を第１、第２の
偏光成分に分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段で分離された前記透過光の第１、第２
の偏光成分の光信号をそれぞれ電気信号に変換する第
１、第２の光電気変換手段と、前記第１、第２の光電気変換手段からの第１、第２の偏
光成分の光強度を表す電気信号の比を所定単位時間毎所
定回数累積加算する手段と、前記累積加算結果を平均化する手段と、を備え、偏光成分の光強度を表す前記電気信号の比を時間平均す
ることで、前記入射光の偏光状態の変化を補償し、単位
時間あたりのレーザの発振波長の変化を監視可能とした
ことを特徴とするレーザ発振波長監視装置。
【請求項２】レーザ光源からの光信号が伝送される光フ
ァイバからの入射光を平行光に像変換する光学レンズ
と、前記光学レンズからの平行光のうち任意の直線偏光成分
を透過させる検光手段と、前記検光手段の出力を入力とする光バンドパスフィルタ
手段であって、誘電体多層膜にて形成される狭帯域の光
バンドパスフィルタよりなり、光軸に対して所定角度傾
斜して配置されており、無偏光状態における透過中心波
長が監視波長に調整設定されている光バンドパスフィル
タ手段と、前記光バンドパスフィルタ手段を透過した光の第１、第
２の偏光成分を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段にて分離した前記透過光の第１、第２
の偏光成分をそれぞれ受光して電気信号に変換する第
１、第２の光電気変換手段と、前記第１、第２の光電気変換手段の出力レベルの比を、
所定単位時間毎に累積加算し所定回数累積加算した結果
を平均化して出力する手段と、を備えたことを特徴とす
るレーザ発振波長監視装置。
【請求項３】レーザ光源からの光信号が伝送される光フ
ァイバからの入射光を平行光に像変換する光学レンズ
と、前記光学レンズからの平行光のうち任意の直線偏光成分
を透過させる検光手段と、前記検光手段の出力を入力とする光バンドパスフィルタ
手段であって、誘電体多層膜にて形成される狭帯域の光
バンドパスフィルタよりなり、光軸に対して所定角度傾
斜して配置されており、無偏光状態における透過中心波
長が監視波長に調整設定されている光バンドパスフィル
タ手段と、前記光バンドパスフィルタ手段を透過した光の第１、第
２の偏光成分を分離する偏光分離手段と、前記偏光分離手段にて分離した前記透過光の第１、第２
の偏光成分をそれぞれ受光して電気信号に変換する第
１、第２の光電気変換手段と、前記第１、第２の光電気変換手段の出力レベルの比を求
める第１の演算手段と、前記第１の演算手段の出力を所定単位時間毎に累積加算
する第２の演算手段と、を備え、前記第２の演算手段で所定回数累積加算した結果を時間
平均して出力する第３の演算手段と、を備えたことを特徴とするレーザ発振波長監視装置。
【請求項４】レーザ光源からの光信号が伝送される光フ
ァイバからの入射光を平行光に像変換する光学レンズ
と、前記光学レンズからの平行光のうち任意の直線偏光成分
を透過させる検光手段と、前記検光手段の透過光の第１、第２の偏光成分を分離す
る偏光分離手段と、前記偏光分離素子で分離された前記透過光の第１、第２
の偏光成分を入力する第１、第２の光バンドパスフィル
タ手段であって、それぞれが、誘電体多層膜にて形成さ
れる狭帯域の光バンドパスフィルタよりなり、光軸に対
して所定角度傾斜して配置されており、無偏光状態にお
ける透過中心波長が監視波長にそれぞれ調整設定されて
いる第１、第２の光バンドパスフィルタ手段と、前記第１、第２の光バンドパスフィルタ手段を透過した
光をそれぞれ受光して電気信号に変換する第１、第２の
光電気変換手段と、前記第１、第２の光電気変換手段の出力レベルの比を求
める第１の演算手段と、前記第１の演算手段の出力を所定単位時間毎に累積加算
する第２の演算手段と、を備え、前記第２の演算手段で所定回数累積加算した結果を時間
平均して出力する第３の演算手段と、を備えたことを特
徴とするレーザ発振波長監視装置。
【請求項５】前記第３の演算手段が、前記第２の演算手
段で所定回数累積加算した結果を前記所定回数で除算し
た値を出力することを特徴とする請求項３又は４記載の
レーザ発振波長監視装置。
【請求項６】前記第１の演算手段が、前記第１、第２の
光電気変換手段からのアナログ出力信号をデジタル信号
に変換する第１、第２のＡ／Ｄ変換手段と、前記第１、第２のＡ／Ｄ変換手段の出力を入力とし、こ
れらの一方を他で除した結果を出力する第１の除算手段
と、を備えていることを特徴とする請求項３又は４記載
のレーザ発振波長監視装置。
【請求項７】前記第２の演算手段が、前記第１の除算手
段から出力される除算結果を、クロック生成手段から供
給される所定周期のクロック信号を入力する度に累積加
算する加算手段と、前記クロック信号を計数する計数手段と、を備え、前記計数手段の計数値が予め定められた所定値に達した
ときに、前記加算手段の累積加算結果を出力するととも
に、前記加算手段における累積加算結果を一時的に記憶
する記憶手段、及び前記計数手段の計数値をクリアす
る、ことを特徴とする請求項３又は４記載のレーザ発振
波長監視装置。
【請求項８】前記第３の演算手段が、前記第２の演算手
段の前記加算手段からの累積加算結果を、前記所定値で
除した値を出力する第２の除算手段を備えたことを特徴
とする請求項７記載のレーザ発振波長監視装置。
【請求項９】前記光ファイバに光信号が波長多重伝送さ
れる、ことを特徴とする請求項３乃至８のいずれか一に
記載のレーザ発信波長監視装置。
【請求項１０】前記検光手段の透過偏光方向は、前記平
行光の光軸（ｚ軸）に垂直なｘ軸とｙ軸に対して４５度
傾斜して配置されており、前記光バンドパスフィルタ手段は、ｘ軸に対して傾斜し
て配置されており、無偏光状態における透過中心波長が
前記レーザの発振波長よりなる監視波長と調整されてお
り、前記偏光分離手段では、前記光バンドパスフィルタ手段
を透過した光のｘ軸、ｙ軸に平行な第１、第２の偏光成
分を分離する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか一に記載のレーザ発信波長監視装置。
【請求項１１】前記検光手段の透過偏光方向は、前記平
行光の光軸（ｚ軸）に垂直なｘ軸とｙ軸に対して４５度
傾斜して配置されており、前記偏光分離手段は、前記検光手段の透過光のｘ軸、ｙ
軸に平行な第１、第２の偏光成分を分離し、前記第１、第２の光バンドパスフィルタ手段は、ｘ軸に
対して傾斜して配置されており、無偏光状態における透
過中心波長がそれぞれ前記レーザの発振波長を間に挟む
第１、第２の監視波長に調整されている、ことを特徴と
する請求項４に記載のレーザ発信波長監視装置。