JP3624280B2 - 分光装置の感度補正方法及びこれを用いた装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法に関し、特に高精度で短時間に感度補正を行うことが可能な感度補正方法及びこれを用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アレイ素子を用いた分光装置の従来の感度補正方法としてはアレイ素子自体の感度と、分光装置自体の波長依存性等を独立して評価して補正係数を求める方法や、アレイ素子を分光装置に組み込んだ後に可変波長レーザ等の単色光のスペクトルを掃引してアレイ素子の個々の素子の感度を補正する方法があった。
【０００３】
図１１はこのようなアレイ素子自体の感度を測定する従来の感度測定装置の一例を示す構成ブロック図である。図１１において１はレーザ光源等の光源、２は光ファイバ、３はアレイ素子、４は移動ステージ、５は制御回路、６は演算回路である。
【０００４】
光源１の出力光は光ファイバ２を介してアレイ素子３に照射され、アレイ素子３の出力は移動ステージ４に接続され、移動ステージ４からの出力は制御回路５に接続される。また、制御回路５からの制御信号が移動ステージ４に接続される。そして、制御回路５からのデータや制御信号は演算回路６に接続される。
【０００５】
ここで、図１１に示す従来例の動作を説明する。光源１からの出力光は光ファイバ２を伝播してアレイ素子３の特定の素子に照射される。この特定の素子の出力は移動ステージ４により選択されて制御回路５に出力される。一方、制御回路５は移動ステージ４を制御して出力光が照射される素子を順次選択してアレイ素子３の全ての素子の出力を収集する。そして、制御回路５は収集したデータを演算回路６で処理させることによりアレイ素子３自体の感度を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１１に示すような従来例ではアレイ素子等の個別の測定自体の誤差が大きくなり易く分光装置全体としての補正になり得ない場合があった。また、図１１に示す装置は大掛かりであり測定時間も長くなってしまうと言った問題点があった。さらに、相対パワー差（測定感度の波長域での平坦度）の特性に関しては改善されないと言った問題点があった。
【０００７】
また、アレイ素子を分光装置に組み込んだ後に可変波長レーザ等の単色光のスペクトルを掃引してアレイ素子の個々の素子の感度を補正する方法では、個々の素子のデータを独立して求めることが困難であり、処理時間もかかってしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、高精度で短時間に感度補正を行うことが可能な感度補正方法及びこれを用いた装置を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法において、
相対パワー誤差及び波長を掃引測定しておき、前記分光装置に設定されている感度データ及びアレイ素子の個々の素子に割り付けられた割付波長を取り込み、測定した前記相対パワー誤差を移動平均し、前記割付波長に移動平均処理された相対パワー誤差を内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐcalnewstd（ｉ）＝Ｐcalnew（ｉ）／Ｐcalave（ｉ）
但し、”Ｐcalnew（ｉ）”：新たな感度データ、
”Ｐcalave（ｉ）”：設定されている感度データの平均値、
”Ｐcalnewstd（ｉ）：正規化された新たな感度データ
”ｉ”：素子番号
正規化された新たな感度データを前記分光装置に書き込むことにより、相対パワー誤差を低減することが可能になる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、
アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法において、
感度補正済みの基準器である第１の分光装置で白色光源の光源測定データ及び波長を測定しておき、前記第１の分光装置の測定した光源測定データ及び波長を取り込み、被校正器である第２の分光装置で白色光源の光源測定データを測定しておき、前記第２の分光装置に設定されている感度データ及び測定した光源測定データを取り込み、測定した前記波長に第１の分光装置の光源測定データを内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記第２の分光装置の前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐtrgnewstd（ｊ）＝Ｐtrgnew（ｊ）／Ｐtrgave（ｊ）
但し、”Ｐtrgnew（ｊ）”：新たな感度データ、
”Ｐtrgave（ｊ）”：前記第２の分光装置に設定されている感度データの平均値、
”Ｐtrgnewstd（ｊ）”：正規化された新たな感度データ
”ｊ”：前記第２の分光装置の素子番号
正規化された新たな感度データを前記第２の分光装置に書き込むことにより、被校正器である第２の分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、
アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法を用いた装置において、
可変波長光源と、この可変波長光源の出力光の掃引波長を測定する波長計と、前記可変波長光源の出力光のパワーを測定する光パワーメータと、前記可変波長光源の出力光が入射される分光装置と、前記分光装置、前記光パワーメータ及び前記波長計を制御して相対パワー誤差及び波長を測定し、前記分光装置に設定されている感度データ及びアレイ素子の個々の素子に割り付けられた割付波長を取り込み、測定した前記相対パワー誤差を移動平均し、前記割付波長に移動平均処理された相対パワー誤差を内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐcalnewstd（ｉ）＝Ｐcalnew（ｉ）／Ｐcalave（ｉ）
但し、”Ｐcalnew（ｉ）”：新たな感度データ、
”Ｐcalave（ｉ）”：設定されている感度データの平均値、
”Ｐcalnewstd（ｉ）：正規化された新たな感度データ
”ｉ”：素子番号
正規化された新たな感度データを前記分光装置に書き込む制御装置とを備えたことにより、相対パワー誤差を低減することが可能になる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、
アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法を用いた装置において、
白色光源と、この白色光源の出力光が入射される感度補正済みの基準器である第１の分光装置若しくは被校正器である第２の分光装置と、前記第１の分光装置を制御して前記白色光源の光源測定データを測定しておき、前記第１の分光装置の測定した前記光源測定データを取り込み、前記第２の分光装置を制御して前記白色光源の前記光源測定データを測定しておき、前記第２の分光装置に設定されている感度データ及び測定した前記光源測定データを取り込み、測定した波長に第１の分光装置の光源測定データを内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記第２の分光装置の前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐtrgnewstd（ｊ）＝Ｐtrgnew（ｊ）／Ｐtrgave（ｊ）
但し、”Ｐtrgnew（ｊ）”：新たな感度データ、
”Ｐtrgave（ｊ）”：前記第２の分光装置に設定されている感度データの平均値、
”Ｐtrgnewstd（ｊ）”：正規化された新たな感度データ
”ｊ”：前記第２の分光装置の素子番号
正規化された新たな感度データを前記第２の分光装置に書き込む制御装置とを備えたことにより、被校正器である第２の分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る分光装置の感度補正方法を用いた装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図１において７はＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の自然放出光等の白色光源、８は光アイソレータ、９は補正対象である分光装置、１０はコンピュータ等の制御装置である。
【００１５】
白色光源７の出力光は光アイソレータ８を介して分光装置９に入射され、分光装置９の入出力が制御装置１０に接続される。
【００１６】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２を用いて説明する。図２は制御装置１０の動作を説明するフロー図である。図２中”Ｓ００１”において制御装置１０は分光装置９を制御して白色光源７の光源測定データを測定させる。そして、図２中”Ｓ００２”において制御装置１０は分光装置９に設定されている感度データ及び測定した光源測定データをアップロードする。
【００１７】
図２中”Ｓ００３”において制御装置１０は取り込んだ光源測定データのスムージングを行う。例えば、分光装置９に組み込まれたアレイ素子の個々の素子の素子番号を”ｉ”とし、各素子には波長が順番に割り付けられた場合、光源測定データを”Ｄ（ｉ）”、感度データを”Ｐ０（ｉ）”、光電流データを”Ｉ（ｉ）”とすると、
Ｄ（ｉ）＝Ｉ（ｉ）／Ｐ０（ｉ） （１）
と言う関係を有する。
【００１８】
そして、光源測定データを以下の式によりスムージングする。
但し、”ｎ”は奇数であり、例えば、３，５若しくは７等である。
【００１９】
また、図２中”Ｓ００４”において制御装置１０は先にスムージングしたデータに基づき古い感度データ”Ｐ０（ｉ）”を補正して新しい感度データ”Ｐ１（ｉ）”を、
Ｐ１（ｉ）＝Ｐ０（ｉ）・Ｄ（ｉ）／Ｄａｖｅ（ｉ） （３）
と計算し、図２中”Ｓ００５”において制御装置１０は新たな感度データ”Ｐ１（ｉ）”を分光装置９にダウンロードする。
【００２０】
図３はこのように感度データを補正した前後の分光装置９の測定結果を示す特性曲線図であり、感度データの補正前の特性曲線及び補正した感度データを用いた場合の特性曲線である。また、破線は両者の偏差を示している。
【００２１】
図３から分かるように補正した感度データを用いた場合の特性曲線は感度データの補正前の特性曲線と比較して、局所的な感度のバラツキが少なくなる。
【００２２】
この結果、光源測定データをスムージングしたデータで感度データを補正することにより、局所的な感度のバラツキを低減させることが可能になる。
【００２３】
また、図４は本発明に係る分光装置の全測定波長域における波長依存性等の感度の傾斜を補正する感度補正方法を用いた装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。図４において１１は可変波長レーザ等の波長可変光源、１２は偏波スクランブラ、１３は可変減衰器、１４は補正対象である分光装置、１５は波長計、１６は光パワーメータ、１７はコンピュータ等の制御装置である。
【００２４】
可変波長光源１１の出力光は偏波スクランブラ１２及び波長計１５にそれぞれ入射され、偏波スクランブラ１２を透過した光は可変減衰器１３に入射される。可変減衰器１３の一方の出力は分光装置１４に入射され、可変減衰器１３の他方の出力は光パワーメータ１６に入射される。
【００２５】
また、分光装置１４の入出力は制御装置１７に接続され、波長計１５及び光パワーメータ１６の出力はそれぞれ制御装置１７に接続される。
【００２６】
ここで、図４に示す実施例の動作を図５を用いて説明する。図５は制御装置１７の動作を説明するフロー図である。図５中”Ｓ１０１”において制御装置１７は分光装置１４、波長計１５及び光パワーメータ１６を制御して相対パワー誤差及び波長を測定させる。
【００２７】
相対パワー誤差は、具体的には、可変波長光源１１の出力光の波長を掃引して波長計１５でその掃引波長を検出すると共に分光装置１４及び光パワーメータ１６のそれぞれで受光した光のパワーを測定し、これらのデータに基づき制御装置１７で偏差を求めて相対パワー誤差を得る。
【００２８】
また、偏波スクランブラ１２は光ファイバを伝播することで生じる偏波状態により損失等が影響を受けるため、この偏波状態を疑似ランダムにしてこの変動分を低減するために設けられている。
【００２９】
図５中”Ｓ１０２”において制御装置１７は分光装置１４に設定されている感度データ及びアレイ素子の個々の素子に割り付けられた割付波長をアップロードすると共に波長計１５から測定波長データをアップロードする。
【００３０】
図５中”Ｓ１０３”において制御装置１７は先に取り込んだ相対パワー誤差の移動平均を行う。例えば、波長計１５で測定された波長をλ１（ｊ）、相対パワー誤差を”Ｐｄｅｖ（ｊ）とすれば、相対パワー誤差の移動平均は、
で求まる。但し、”ｎ”は奇数であり、例えば、１５等である。
【００３１】
さらに、図５中”Ｓ１０４”において制御装置１７は分光装置１４のアレイ素子の個々の素子に割り付けられている割付波長に移動平均処理された相対パワー誤差を内挿近似する。内挿近似された値”Ｄｅｖ＿Ｃ”は、例えば、割付波長を”λ２（ｉ）”とし、
λ２（ｉ−１）≦λ１（ｊ）＜λ２（ｉ）
の場合、
δＤｅｖ＝（Ｄｅｖ（ｊ））−Ｄｅｖ（ｊ−１））／（λ１（ｊ）−λ１（ｊ−１）） （５）
δλ＝λ２（ｉ）−λ１（ｊ−１） （６）
Ｄｅｖ＿Ｃ＝Ｄｅｖ（ｊ−１）＋δＤｅｖ・δλ （７）
となる。
【００３２】
また、図５中”Ｓ１０５”において制御装置１７は内挿近似された値に基づき分光装置１４に設定されている感度データ”Ｐｃａｌ（ｉ）”を補正して、新たな感度データ”Ｐｃａｌｎｅｗ（ｉ）”を、
Ｐｃａｌｎｅｗ（ｉ）＝Ｐｃａｌ（ｉ）・Ｄｅｖ＿Ｃ （８）
と求められる。
【００３３】
図５中”Ｓ１０６”において制御装置１７は求められた新たな感度データ”Ｐｃａｌｎｅｗ（ｉ）”を正規化する。例えば、”Ｐｃａｌ（ｉ）”の平均値を”Ｐｃａｌａｖｅ（ｉ）”とすれば、正規化された感度データ”Ｐｃａｌｎｅｗｓｔｄ（ｉ）”は、
Ｐｃａｌｎｅｗｓｔｄ（ｉ）＝Ｐｃａｌｎｅｗ（ｉ）／Ｐｃａｌａｖｅ（ｉ） （９）
と求められる。
【００３４】
最後に、図５中”Ｓ１０７”において制御装置１７は新たな感度データ”Ｐｃａｌｎｅｗｓｔｄ（ｉ）”を分光装置９にダウンロードする。
【００３５】
図６はこのように感度データを補正した前後の相対パワー誤差の測定結果を示す特性曲線図であり、図６中”Ｐ１０１”が感度データの補正前の特性曲線であり、図６中”Ｐ１０２”が相対パワー誤差５点移動平均した場合の特性曲線、図６中”Ｐ１０３”は補正した感度データを用いた場合の特性曲線である。
【００３６】
図６から分かるように”Ｐ１０３”に示す特性曲線は”Ｐ１０１”若しくは”Ｐ１０２”に示す特性曲線と比較して、相対パワー誤差が改善されている。
【００３７】
この結果、相対パワー誤差を移動平均した値に基づき感度データを補正することにより、相対パワー誤差を低減することが可能になる。
【００３８】
なお、前述の感度補正方法で感度データが補正された分光装置の基準器として他の分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。図７はこのような本発明に係る分光装置の感度補正方法を用いた装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
【００３９】
図７において７，８及び１０は図１と同一符号を付してあり、９ａ及び９ｂは分光装置である。但し、分光装置９ａは既に感度データが補正された「基準器」、分光装置９ｂはこれから感度データを補正する「被校正器」である。
【００４０】
白色光源７の出力光は光アイソレータ８を介して分光装置９ａ若しくは分光装置９ｂに入射され、分光装置９ａ若しくは分光装置９ｂの入出力が制御装置１０に接続される。
【００４１】
ここで、図７に示す実施例の動作を図８を用いて説明する。図８は制御装置１０の動作を説明するフロー図である。図８中”Ｓ２０１”において制御装置１０は「基準器」である分光装置９ａを制御して白色光源７の光源測定データを測定させる。そして、図８中”Ｓ２０２”において制御装置１０は「基準器」である分光装置９ａの測定した光源測定データをアップロードする。
【００４２】
次に、図８中”Ｓ２０３”において制御装置１０は「被校正器」である分光装置９ｂを制御して白色光源７の光源測定データを測定させる。そして、図８中”Ｓ２０４”において制御装置１０は「被校正器」である分光装置９ｂに設定されている感度データ及び測定した光源測定データをアップロードする。
【００４３】
図８中”Ｓ２０５”において制御装置１０は取り込んだデータに基づき「被校正器」の感度データを補正する。例えば、「基準器」である分光装置９ａの光源測定データ及び波長を”Ｄｒｅｆ（ｉ）”及び”λｒｅｆ（ｉ）”、「被校正器」である分光装置９ｂの感度データ、光源測定データ及び波長を”Ｐｔｒｇ（ｊ）”、”Ｄｔｒｇ（ｊ）”及び”λｔｒｇ（ｊ）”とし、内挿近似された値”ＤＭＣ”は、
λｒｅｆ（ｉ−１）≦λｔｒｇ（ｊ）＜λｒｅｆ（ｉ）
の場合、
δＤ’＝（Ｄｒｅｆ（ｉ））−Ｄｒｅｆ（ｉ−１））／（λｒｅｆ（ｉ）−λｒｅｆ（ｉ−１）） （１０）
δλ’＝λｔｒｇ（ｊ）−λｒｅｆ（ｉ−１） （１１）
ＤＭＣ＝Ｄｒｅｆ（ｉ−１）＋δＤ’・δλ’ （１２）
となる。
【００４４】
そして、「被校正器」である分光装置９ｂに設定されている感度データ”Ｐｔｒｇ（ｊ）”を補正して、新たな感度データ”Ｐｔｒｇｎｅｗ（ｊ）”を、
Ｐｔｒｇｎｅｗ（ｊ）＝Ｐｔｒｇｌ（ｊ）・Ｄｔｒｇ（ｊ）／ＤＭＣ （１３）
と求められる。
【００４５】
さらに、図８中”Ｓ２０６”において制御装置１０は求められた新たな感度データ”Ｐｔｒｇｎｅｗ（ｊ）”を正規化する。例えば、”Ｐｔｒｇ（ｊ）”の平均値を”Ｐｔｒｇａｖｅ（ｊ）”とすれば、規格化された感度データ”Ｐｔｒｇｎｅｗｓｔｄ（ｊ）”は、
Ｐｔｒｇｎｅｗｓｔｄ（ｊ）＝Ｐｔｒｇｎｅｗ（ｊ）／Ｐｔｒｇａｖｅ（ｊ） （１４）
と求められる。
【００４６】
最後に、図８中”Ｓ２０７”において制御装置１０は新たな感度データ”Ｐｔｒｇｎｅｗｓｔｄ（ｉ）”を「被校正器」である分光装置９ｂにダウンロードする。
【００４７】
図９はこのように感度データを補正した前後の「被校正器」である分光装置９ｂの測定結果を示す特性曲線図であり、また、図１０はこのように感度データを補正した前後の相対パワー誤差の測定結果を示す特性曲線図である。
【００４８】
図９中”Ｐ２０１”が感度データの補正前の測定結果の特性曲線であり、図９中”Ｐ２０２”が補正した感度データを用いた場合の測定結果の特性曲線である。同様に、図１０中”Ｐ３０１”が感度データの補正前の相対パワー誤差の特性曲線であり、図１０中”Ｐ３０２”が補正した感度データを用いた場合の相対パワー誤差の特性曲線である。
【００４９】
図９から分かるように”Ｐ２０２”に示す特性曲線は”Ｐ２０１”に示す特性曲線と比較して、局所的な感度のバラツキが少なくなり、また、図１０から分かるように”Ｐ３０２”に示す特性曲線は”Ｐ３０１”に示す特性曲線と比較して、相対パワー誤差が改善されている。
【００５０】
この結果、既に感度データが補正されている「基準器」を用いて「被校正器」である分光装置の感度データを補正することにより、「被校正器」である分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１及び請求項３の発明によれば、相対パワー誤差を移動平均した値に基づき感度データを補正することにより、相対パワー誤差を低減することが可能になる。
【００５２】
また、請求項２及び請求項４の発明によれば、既に感度データが補正されている「基準器」を用いて「被校正器」である分光装置の感度データを補正することにより、「被校正器」である分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【００５３】
また、請求項３及び請求項６の発明によれば、既に感度データが補正されている「基準器」を用いて「被校正器」である分光装置の感度データを補正することにより、「被校正器」である分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分光装置の感度補正方法を用いた装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図３】感度データを補正した前後の分光装置の測定結果を示す特性曲線図である。
【図４】本発明に係る分光装置の全測定波長域における波長依存性等の感度の傾斜を補正する感度補正方法を用いた装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
【図５】制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図６】感度データを補正した前後の相対パワー誤差の測定結果を示す特性曲線図である。
【図７】本発明に係る分光装置の感度補正方法を用いた装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
【図８】制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図９】感度データを補正した前後の測定結果を示す特性曲線図である。
【図１０】感度データを補正した前後の相対パワー誤差の測定結果を示す特性曲線図である。
【図１１】素子自体の感度を測定する従来の感度測定装置の一例を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 光ファイバ
３ アレイ素子
４ 移動ステージ
５ 制御回路
６ 演算回路
７ 白色光源
８ 光アイソレータ
９，９ａ，９ｂ，１４ 分光装置
１０，１７ 制御装置
１１ 波長可変光源
１２ 偏波スクランブラ
１３ 可変減衰器
１５ 波長計
１６ 光パワーメータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法に関し、特に高精度で短時間に感度補正を行うことが可能な感度補正方法及びこれを用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アレイ素子を用いた分光装置の従来の感度補正方法としてはアレイ素子自体の感度と、分光装置自体の波長依存性等を独立して評価して補正係数を求める方法や、アレイ素子を分光装置に組み込んだ後に可変波長レーザ等の単色光のスペクトルを掃引してアレイ素子の個々の素子の感度を補正する方法があった。
【０００３】
図１１はこのようなアレイ素子自体の感度を測定する従来の感度測定装置の一例を示す構成ブロック図である。図１１において１はレーザ光源等の光源、２は光ファイバ、３はアレイ素子、４は移動ステージ、５は制御回路、６は演算回路である。
【０００４】
光源１の出力光は光ファイバ２を介してアレイ素子３に照射され、アレイ素子３の出力は移動ステージ４に接続され、移動ステージ４からの出力は制御回路５に接続される。また、制御回路５からの制御信号が移動ステージ４に接続される。そして、制御回路５からのデータや制御信号は演算回路６に接続される。
【０００５】
ここで、図１１に示す従来例の動作を説明する。光源１からの出力光は光ファイバ２を伝播してアレイ素子３の特定の素子に照射される。この特定の素子の出力は移動ステージ４により選択されて制御回路５に出力される。一方、制御回路５は移動ステージ４を制御して出力光が照射される素子を順次選択してアレイ素子３の全ての素子の出力を収集する。そして、制御回路５は収集したデータを演算回路６で処理させることによりアレイ素子３自体の感度を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１１に示すような従来例ではアレイ素子等の個別の測定自体の誤差が大きくなり易く分光装置全体としての補正になり得ない場合があった。また、図１１に示す装置は大掛かりであり測定時間も長くなってしまうと言った問題点があった。さらに、相対パワー差（測定感度の波長域での平坦度）の特性に関しては改善されないと言った問題点があった。
【０００７】
また、アレイ素子を分光装置に組み込んだ後に可変波長レーザ等の単色光のスペクトルを掃引してアレイ素子の個々の素子の感度を補正する方法では、個々の素子のデータを独立して求めることが困難であり、処理時間もかかってしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、高精度で短時間に感度補正を行うことが可能な感度補正方法及びこれを用いた装置を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法において、
相対パワー誤差及び波長を掃引測定しておき、前記分光装置に設定されている感度データ及びアレイ素子の個々の素子に割り付けられた割付波長を取り込み、測定した前記相対パワー誤差を移動平均し、前記割付波長に移動平均処理された相対パワー誤差を内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐcalnewstd（ｉ）＝Ｐcalnew（ｉ）／Ｐcalave（ｉ）
但し、”Ｐcalnew（ｉ）”：新たな感度データ、
”Ｐcalave（ｉ）”：設定されている感度データの平均値、
”Ｐcalnewstd（ｉ）：正規化された新たな感度データ
”ｉ”：素子番号
正規化された新たな感度データを前記分光装置に書き込むことにより、相対パワー誤差を低減することが可能になる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、
アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法において、
感度補正済みの基準器である第１の分光装置で白色光源の光源測定データ及び波長を測定しておき、前記第１の分光装置の測定した光源測定データ及び波長を取り込み、被校正器である第２の分光装置で白色光源の光源測定データを測定しておき、前記第２の分光装置に設定されている感度データ及び測定した光源測定データを取り込み、測定した前記波長に第１の分光装置の光源測定データを内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記第２の分光装置の前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐtrgnewstd（ｊ）＝Ｐtrgnew（ｊ）／Ｐtrgave（ｊ）
但し、”Ｐtrgnew（ｊ）”：新たな感度データ、
”Ｐtrgave（ｊ）”：前記第２の分光装置に設定されている感度データの平均値、
”Ｐtrgnewstd（ｊ）”：正規化された新たな感度データ
”ｊ”：前記第２の分光装置の素子番号
正規化された新たな感度データを前記第２の分光装置に書き込むことにより、被校正器である第２の分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、
アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法を用いた装置において、
可変波長光源と、この可変波長光源の出力光の掃引波長を測定する波長計と、前記可変波長光源の出力光のパワーを測定する光パワーメータと、前記可変波長光源の出力光が入射される分光装置と、前記分光装置、前記光パワーメータ及び前記波長計を制御して相対パワー誤差及び波長を測定し、前記分光装置に設定されている感度データ及びアレイ素子の個々の素子に割り付けられた割付波長を取り込み、測定した前記相対パワー誤差を移動平均し、前記割付波長に移動平均処理された相対パワー誤差を内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐcalnewstd（ｉ）＝Ｐcalnew（ｉ）／Ｐcalave（ｉ）
但し、”Ｐcalnew（ｉ）”：新たな感度データ、
”Ｐcalave（ｉ）”：設定されている感度データの平均値、
”Ｐcalnewstd（ｉ）：正規化された新たな感度データ
”ｉ”：素子番号
正規化された新たな感度データを前記分光装置に書き込む制御装置とを備えたことにより、相対パワー誤差を低減することが可能になる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、
アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法を用いた装置において、
白色光源と、この白色光源の出力光が入射される感度補正済みの基準器である第１の分光装置若しくは被校正器である第２の分光装置と、前記第１の分光装置を制御して前記白色光源の光源測定データを測定しておき、前記第１の分光装置の測定した前記光源測定データを取り込み、前記第２の分光装置を制御して前記白色光源の前記光源測定データを測定しておき、前記第２の分光装置に設定されている感度データ及び測定した前記光源測定データを取り込み、測定した波長に第１の分光装置の光源測定データを内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記第２の分光装置の前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐtrgnewstd（ｊ）＝Ｐtrgnew（ｊ）／Ｐtrgave（ｊ）
但し、”Ｐtrgnew（ｊ）”：新たな感度データ、
”Ｐtrgave（ｊ）”：前記第２の分光装置に設定されている感度データの平均値、
”Ｐtrgnewstd（ｊ）”：正規化された新たな感度データ
”ｊ”：前記第２の分光装置の素子番号
正規化された新たな感度データを前記第２の分光装置に書き込む制御装置とを備えたことにより、被校正器である第２の分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る分光装置の感度補正方法を用いた装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図１において７はＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の自然放出光等の白色光源、８は光アイソレータ、９は補正対象である分光装置、１０はコンピュータ等の制御装置である。
【００１５】
白色光源７の出力光は光アイソレータ８を介して分光装置９に入射され、分光装置９の入出力が制御装置１０に接続される。
【００１６】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２を用いて説明する。図２は制御装置１０の動作を説明するフロー図である。図２中”Ｓ００１”において制御装置１０は分光装置９を制御して白色光源７の光源測定データを測定させる。そして、図２中”Ｓ００２”において制御装置１０は分光装置９に設定されている感度データ及び測定した光源測定データをアップロードする。
【００１７】
図２中”Ｓ００３”において制御装置１０は取り込んだ光源測定データのスムージングを行う。例えば、分光装置９に組み込まれたアレイ素子の個々の素子の素子番号を”ｉ”とし、各素子には波長が順番に割り付けられた場合、光源測定データを”Ｄ（ｉ）”、感度データを”Ｐ０（ｉ）”、光電流データを”Ｉ（ｉ）”とすると、
Ｄ（ｉ）＝Ｉ（ｉ）／Ｐ０（ｉ） （１）
と言う関係を有する。
【００１８】
そして、光源測定データを以下の式によりスムージングする。
【００１９】
また、図２中”Ｓ００４”において制御装置１０は先にスムージングしたデータに基づき古い感度データ”Ｐ０（ｉ）”を補正して新しい感度データ”Ｐ１（ｉ）”を、
Ｐ１（ｉ）＝Ｐ０（ｉ）・Ｄ（ｉ）／Ｄａｖｅ（ｉ） （３）
と計算し、図２中”Ｓ００５”において制御装置１０は新たな感度データ”Ｐ１（ｉ）”を分光装置９にダウンロードする。
【００２０】
図３はこのように感度データを補正した前後の分光装置９の測定結果を示す特性曲線図であり、感度データの補正前の特性曲線及び補正した感度データを用いた場合の特性曲線である。また、破線は両者の偏差を示している。
【００２１】
図３から分かるように補正した感度データを用いた場合の特性曲線は感度データの補正前の特性曲線と比較して、局所的な感度のバラツキが少なくなる。
【００２２】
この結果、光源測定データをスムージングしたデータで感度データを補正することにより、局所的な感度のバラツキを低減させることが可能になる。
【００２３】
また、図４は本発明に係る分光装置の全測定波長域における波長依存性等の感度の傾斜を補正する感度補正方法を用いた装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。図４において１１は可変波長レーザ等の波長可変光源、１２は偏波スクランブラ、１３は可変減衰器、１４は補正対象である分光装置、１５は波長計、１６は光パワーメータ、１７はコンピュータ等の制御装置である。
【００２４】
可変波長光源１１の出力光は偏波スクランブラ１２及び波長計１５にそれぞれ入射され、偏波スクランブラ１２を透過した光は可変減衰器１３に入射される。可変減衰器１３の一方の出力は分光装置１４に入射され、可変減衰器１３の他方の出力は光パワーメータ１６に入射される。
【００２５】
また、分光装置１４の入出力は制御装置１７に接続され、波長計１５及び光パワーメータ１６の出力はそれぞれ制御装置１７に接続される。
【００２６】
ここで、図４に示す実施例の動作を図５を用いて説明する。図５は制御装置１７の動作を説明するフロー図である。図５中”Ｓ１０１”において制御装置１７は分光装置１４、波長計１５及び光パワーメータ１６を制御して相対パワー誤差及び波長を測定させる。
【００２７】
相対パワー誤差は、具体的には、可変波長光源１１の出力光の波長を掃引して波長計１５でその掃引波長を検出すると共に分光装置１４及び光パワーメータ１６のそれぞれで受光した光のパワーを測定し、これらのデータに基づき制御装置１７で偏差を求めて相対パワー誤差を得る。
【００２８】
また、偏波スクランブラ１２は光ファイバを伝播することで生じる偏波状態により損失等が影響を受けるため、この偏波状態を疑似ランダムにしてこの変動分を低減するために設けられている。
【００２９】
図５中”Ｓ１０２”において制御装置１７は分光装置１４に設定されている感度データ及びアレイ素子の個々の素子に割り付けられた割付波長をアップロードすると共に波長計１５から測定波長データをアップロードする。
【００３０】
図５中”Ｓ１０３”において制御装置１７は先に取り込んだ相対パワー誤差の移動平均を行う。例えば、波長計１５で測定された波長をλ１（ｊ）、相対パワー誤差を”Ｐｄｅｖ（ｊ）とすれば、相対パワー誤差の移動平均は、
【００３１】
さらに、図５中”Ｓ１０４”において制御装置１７は分光装置１４のアレイ素子の個々の素子に割り付けられている割付波長に移動平均処理された相対パワー誤差を内挿近似する。内挿近似された値”Ｄｅｖ＿Ｃ”は、例えば、割付波長を”λ２（ｉ）”とし、
λ２（ｉ−１）≦λ１（ｊ）＜λ２（ｉ）
の場合、
δＤｅｖ＝（Ｄｅｖ（ｊ））−Ｄｅｖ（ｊ−１））／（λ１（ｊ）−λ１（ｊ−１）） （５）
δλ＝λ２（ｉ）−λ１（ｊ−１） （６）
Ｄｅｖ＿Ｃ＝Ｄｅｖ（ｊ−１）＋δＤｅｖ・δλ （７）
となる。
【００３２】
また、図５中”Ｓ１０５”において制御装置１７は内挿近似された値に基づき分光装置１４に設定されている感度データ”Ｐｃａｌ（ｉ）”を補正して、新たな感度データ”Ｐｃａｌｎｅｗ（ｉ）”を、
Ｐｃａｌｎｅｗ（ｉ）＝Ｐｃａｌ（ｉ）・Ｄｅｖ＿Ｃ （８）
と求められる。
【００３３】
図５中”Ｓ１０６”において制御装置１７は求められた新たな感度データ”Ｐｃａｌｎｅｗ（ｉ）”を正規化する。例えば、”Ｐｃａｌ（ｉ）”の平均値を”Ｐｃａｌａｖｅ（ｉ）”とすれば、正規化された感度データ”Ｐｃａｌｎｅｗｓｔｄ（ｉ）”は、
Ｐｃａｌｎｅｗｓｔｄ（ｉ）＝Ｐｃａｌｎｅｗ（ｉ）／Ｐｃａｌａｖｅ（ｉ） （９）
と求められる。
【００３４】
最後に、図５中”Ｓ１０７”において制御装置１７は新たな感度データ”Ｐｃａｌｎｅｗｓｔｄ（ｉ）”を分光装置９にダウンロードする。
【００３５】
図６はこのように感度データを補正した前後の相対パワー誤差の測定結果を示す特性曲線図であり、図６中”Ｐ１０１”が感度データの補正前の特性曲線であり、図６中”Ｐ１０２”が相対パワー誤差５点移動平均した場合の特性曲線、図６中”Ｐ１０３”は補正した感度データを用いた場合の特性曲線である。
【００３６】
図６から分かるように”Ｐ１０３”に示す特性曲線は”Ｐ１０１”若しくは”Ｐ１０２”に示す特性曲線と比較して、相対パワー誤差が改善されている。
【００３７】
この結果、相対パワー誤差を移動平均した値に基づき感度データを補正することにより、相対パワー誤差を低減することが可能になる。
【００３８】
なお、前述の感度補正方法で感度データが補正された分光装置の基準器として他の分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。図７はこのような本発明に係る分光装置の感度補正方法を用いた装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
【００３９】
図７において７，８及び１０は図１と同一符号を付してあり、９ａ及び９ｂは分光装置である。但し、分光装置９ａは既に感度データが補正された「基準器」、分光装置９ｂはこれから感度データを補正する「被校正器」である。
【００４０】
白色光源７の出力光は光アイソレータ８を介して分光装置９ａ若しくは分光装置９ｂに入射され、分光装置９ａ若しくは分光装置９ｂの入出力が制御装置１０に接続される。
【００４１】
ここで、図７に示す実施例の動作を図８を用いて説明する。図８は制御装置１０の動作を説明するフロー図である。図８中”Ｓ２０１”において制御装置１０は「基準器」である分光装置９ａを制御して白色光源７の光源測定データを測定させる。そして、図８中”Ｓ２０２”において制御装置１０は「基準器」である分光装置９ａの測定した光源測定データをアップロードする。
【００４２】
次に、図８中”Ｓ２０３”において制御装置１０は「被校正器」である分光装置９ｂを制御して白色光源７の光源測定データを測定させる。そして、図８中”Ｓ２０４”において制御装置１０は「被校正器」である分光装置９ｂに設定されている感度データ及び測定した光源測定データをアップロードする。
【００４３】
図８中”Ｓ２０５”において制御装置１０は取り込んだデータに基づき「被校正器」の感度データを補正する。例えば、「基準器」である分光装置９ａの光源測定データ及び波長を”Ｄｒｅｆ（ｉ）”及び”λｒｅｆ（ｉ）”、「被校正器」である分光装置９ｂの感度データ、光源測定データ及び波長を”Ｐｔｒｇ（ｊ）”、”Ｄｔｒｇ（ｊ）”及び”λｔｒｇ（ｊ）”とし、内挿近似された値”ＤＭＣ”は、
λｒｅｆ（ｉ−１）≦λｔｒｇ（ｊ）＜λｒｅｆ（ｉ）
の場合、
δＤ’＝（Ｄｒｅｆ（ｉ））−Ｄｒｅｆ（ｉ−１））／（λｒｅｆ（ｉ）−λｒｅｆ（ｉ−１）） （１０）
δλ’＝λｔｒｇ（ｊ）−λｒｅｆ（ｉ−１） （１１）
ＤＭＣ＝Ｄｒｅｆ（ｉ−１）＋δＤ’・δλ’ （１２）
となる。
【００４４】
そして、「被校正器」である分光装置９ｂに設定されている感度データ”Ｐｔｒｇ（ｊ）”を補正して、新たな感度データ”Ｐｔｒｇｎｅｗ（ｊ）”を、
Ｐｔｒｇｎｅｗ（ｊ）＝Ｐｔｒｇｌ（ｊ）・Ｄｔｒｇ（ｊ）／ＤＭＣ （１３）
と求められる。
【００４５】
さらに、図８中”Ｓ２０６”において制御装置１０は求められた新たな感度データ”Ｐｔｒｇｎｅｗ（ｊ）”を正規化する。例えば、”Ｐｔｒｇ（ｊ）”の平均値を”Ｐｔｒｇａｖｅ（ｊ）”とすれば、規格化された感度データ”Ｐｔｒｇｎｅｗｓｔｄ（ｊ）”は、
Ｐｔｒｇｎｅｗｓｔｄ（ｊ）＝Ｐｔｒｇｎｅｗ（ｊ）／Ｐｔｒｇａｖｅ（ｊ） （１４）
と求められる。
【００４６】
最後に、図８中”Ｓ２０７”において制御装置１０は新たな感度データ”Ｐｔｒｇｎｅｗｓｔｄ（ｉ）”を「被校正器」である分光装置９ｂにダウンロードする。
【００４７】
図９はこのように感度データを補正した前後の「被校正器」である分光装置９ｂの測定結果を示す特性曲線図であり、また、図１０はこのように感度データを補正した前後の相対パワー誤差の測定結果を示す特性曲線図である。
【００４８】
図９中”Ｐ２０１”が感度データの補正前の測定結果の特性曲線であり、図９中”Ｐ２０２”が補正した感度データを用いた場合の測定結果の特性曲線である。同様に、図１０中”Ｐ３０１”が感度データの補正前の相対パワー誤差の特性曲線であり、図１０中”Ｐ３０２”が補正した感度データを用いた場合の相対パワー誤差の特性曲線である。
【００４９】
図９から分かるように”Ｐ２０２”に示す特性曲線は”Ｐ２０１”に示す特性曲線と比較して、局所的な感度のバラツキが少なくなり、また、図１０から分かるように”Ｐ３０２”に示す特性曲線は”Ｐ３０１”に示す特性曲線と比較して、相対パワー誤差が改善されている。
【００５０】
この結果、既に感度データが補正されている「基準器」を用いて「被校正器」である分光装置の感度データを補正することにより、「被校正器」である分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１及び請求項３の発明によれば、相対パワー誤差を移動平均した値に基づき感度データを補正することにより、相対パワー誤差を低減することが可能になる。
【００５２】
また、請求項２及び請求項４の発明によれば、既に感度データが補正されている「基準器」を用いて「被校正器」である分光装置の感度データを補正することにより、「被校正器」である分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【００５３】
また、請求項３及び請求項６の発明によれば、既に感度データが補正されている「基準器」を用いて「被校正器」である分光装置の感度データを補正することにより、「被校正器」である分光装置の感度補正を容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分光装置の感度補正方法を用いた装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図３】感度データを補正した前後の分光装置の測定結果を示す特性曲線図である。
【図４】本発明に係る分光装置の全測定波長域における波長依存性等の感度の傾斜を補正する感度補正方法を用いた装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
【図５】制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図６】感度データを補正した前後の相対パワー誤差の測定結果を示す特性曲線図である。
【図７】本発明に係る分光装置の感度補正方法を用いた装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
【図８】制御装置の動作を説明するフロー図である。
【図９】感度データを補正した前後の測定結果を示す特性曲線図である。
【図１０】感度データを補正した前後の相対パワー誤差の測定結果を示す特性曲線図である。
【図１１】素子自体の感度を測定する従来の感度測定装置の一例を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 光ファイバ
３ アレイ素子
４ 移動ステージ
５ 制御回路
６ 演算回路
７ 白色光源
８ 光アイソレータ
９，９ａ，９ｂ，１４ 分光装置
１０，１７ 制御装置
１１ 波長可変光源
１２ 偏波スクランブラ
１３ 可変減衰器
１５ 波長計
１６ 光パワーメータ
Claims (4)
- アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法において、
相対パワー誤差及び波長を掃引測定しておき、
前記分光装置に設定されている感度データ及びアレイ素子の個々の素子に割り付けられた割付波長を取り込み、
測定した前記相対パワー誤差を移動平均し、
前記割付波長に移動平均処理された相対パワー誤差を内挿近似し、
内挿近似された値に基づき前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐcalnewstd（ｉ）＝Ｐcalnew（ｉ）／Ｐcalave（ｉ）
但し、”Ｐcalnew（ｉ）”：新たな感度データ、
”Ｐcalave（ｉ）”：設定されている感度データの平均値、
”Ｐcalnewstd（ｉ）：正規化された新たな感度データ
”ｉ”：素子番号
正規化された新たな感度データを前記分光装置に書き込む
ことを特徴とする感度補正方法。 - アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法において、
感度補正済みの基準器である第１の分光装置で白色光源の光源測定データ及び波長を測定しておき、
前記第１の分光装置の測定した光源測定データ及び波長を取り込み、
被校正器である第２の分光装置で白色光源の光源測定データを測定しておき、
前記第２の分光装置に設定されている感度データ及び測定した光源測定データを取り込み、
測定した前記波長に第１の分光装置の光源測定データを内挿近似し、
内挿近似された値に基づき前記第２の分光装置の前記感度データを補正して新たな感度データを求め、
求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐtrgnewstd（ｊ）＝Ｐtrgnew（ｊ）／Ｐtrgave（ｊ）
但し、”Ｐtrgnew（ｊ）”：新たな感度データ、
”Ｐtrgave（ｊ）”：前記第２の分光装置に設定されている感度データの平均値、
”Ｐtrgnewstd（ｊ）”：正規化された新たな感度データ
”ｊ”：前記第２の分光装置の素子番号
正規化された新たな感度データを前記第２の分光装置に書き込む
ことを特徴とする感度補正方法。 - アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法を用いた装置において、
可変波長光源と、
この可変波長光源の出力光の掃引波長を測定する波長計と、
前記可変波長光源の出力光のパワーを測定する光パワーメータと、
前記可変波長光源の出力光が入射される分光装置と、
前記分光装置、前記光パワーメータ及び前記波長計を制御して相対パワー誤差及び波長を測定し、前記分光装置に設定されている感度データ及びアレイ素子の個々の素子に割り付けられた割付波長を取り込み、測定した前記相対パワー誤差を移動平均し、前記割付波長に移動平均処理された相対パワー誤差を内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐcalnewstd（ｉ）＝Ｐcalnew（ｉ）／Ｐcalave（ｉ）
但し、”Ｐcalnew（ｉ）”：新たな感度データ、
”Ｐcalave（ｉ）”：設定されている感度データの平均値、
”Ｐcalnewstd（ｉ）：正規化された新たな感度データ
”ｉ”：素子番号
正規化された新たな感度データを前記分光装置に書き込む制御装置と
を備えたことを特徴とする装置。 - アレイ素子を用いた分光装置の感度補正方法を用いた装置において、
白色光源と、
この白色光源の出力光が入射される感度補正済みの基準器である第１の分光装置若しくは被校正器である第２の分光装置と、
前記第１の分光装置を制御して前記白色光源の光源測定データを測定しておき、前記第１の分光装置の測定した前記光源測定データを取り込み、前記第２の分光装置を制御して前記白色光源の前記光源測定データを測定しておき、前記第２の分光装置に設定されている感度データ及び測定した前記光源測定データを取り込み、測定した波長に第１の分光装置の光源測定データを内挿近似し、内挿近似された値に基づき前記第２の分光装置の前記感度データを補正して新たな感度データを求め、求められた新たな感度データを下記の式で正規化し、
Ｐtrgnewstd（ｊ）＝Ｐtrgnew（ｊ）／Ｐtrgave（ｊ）
但し、”Ｐtrgnew（ｊ）”：新たな感度データ、
”Ｐtrgave（ｊ）”：前記第２の分光装置に設定されている感度データの平均値、
”Ｐtrgnewstd（ｊ）”：正規化された新たな感度データ
”ｊ”：前記第２の分光装置の素子番号
正規化された新たな感度データを前記第２の分光装置に書き込む制御装置と
を備えたことを特徴とする装置。
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