JP4384119B2 - 光測定装置 - Google Patents
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Description
また、光ファイバ等の被測定物の波長特性を測定する波長特性測定装置は、被測定物に光を入射する光源と、被測定物を透過した光を検出する光検出器とを有する。
ここで、被測定物の波長特性および光スペクトルの測定を続けて行ないたい場合がある。この場合、波長特性測定装置を使用し、その後、スペクトルアナライザを使用すればよい。
しかしながら、波長特性測定装置を使用する際には、スペクトルアナライザが有する分光器および光検出器を使用できない。スペクトルアナライザを使用する際には、波長特性測定装置が有する光源および光検出器を使用できない。
そこで、本発明は、スペクトルアナライザおよび波長特性測定装置が有する部材を有効に使用することを課題とする。すなわち、波長特性および光スペクトル特性の両方が測定できる最小構成の装置を提供するものである。
上記のように構成された光測定装置によれば、波長帯域成分取出手段は、入射された光から所定の波長帯域の成分を取り出す。分岐手段は、所定波長帯域成分を第一方向と第二方向とに分岐する。光接続手段は、第一入力端子、第二入力端子および第一出力端子、第二出力端子を有し、第一入力端子が被測定物の一端に、第二入力端子が分岐手段の第一方向側に接続する。光増幅手段は、第二出力端子から光を受け、波長帯域成分取出手段の入射光受光部に向けて光を増幅した増幅光を出力する。光検出手段は、第一出力端子に接続され、光を検出する。
しかも、被測定物の他端が分岐手段の第二方向側に接続されている。さらに、光接続手段は、(1)第一入力端子と第一出力端子とを接続すると同時に、第二入力端子と第二出力端子とを接続する、あるいは、(2)第一入力端子と第二出力端子とを接続すると同時に、第二入力端子と第一出力端子とを接続する。
上記のように構成された光測定装置によれば、光増幅手段は、ファイバアンプあるいは半導体光アンプとすることができる。
上記のように構成された光測定装置によれば、波長帯域成分取出手段は、所定波長帯域が可変であるようにできる。
上記のように構成された光測定装置によれば、被測定物は、光ファイバあるいは光ビームを透過する物とすることができる。
上記のように構成された光測定装置によれば、波長帯域成分取出手段が複数あって、それぞれが取り出す所定の波長帯域が異なり、光検出手段が複数あって、それぞれが検出する光の波長帯域が、所定の波長帯域に対応するようにできる。
図2は、第一の実施形態にかかる光測定装置1を波長特性測定装置として利用する場合の動作を示す図である。
図3は、第一の実施形態にかかる光測定装置1をスペクトルアナライザとして利用する場合の動作を示す図である。
図4は、本発明の第二の実施形態にかかる光測定装置1の構成を示すブロック図である。
図5は、第二の実施形態にかかる光測定装置1を波長特性測定装置として利用する場合の動作を示す図である。
図6は、第二の実施形態にかかる光測定装置1をスペクトルアナライザ(長波長帯域用)として利用する場合の動作を示す図である。
図7は、第二の実施形態にかかる光測定装置1をスペクトルアナライザ(短波長帯城用)として利用する場合の動作を示す図である。
第一の実施形態
図1は、本発明の第一の実施形態にかかる光測定装置1の構成を示すブロック図である。光測定装置1は、被測定物(DUT:Device Under Test)2に接続されている。被測定物2は、光ファイバであることが好ましいが、光ビームを透過するものであってもよい。
光測定装置1は、光アンプ(光増幅手段)10、分光器(波長成分取出手段)12、カプラ(分岐手段)14、光入力端子16、光出力端子18、光スイッチ(光接続手段)20、光検出部30、掃引コントローラ32、表示器34を備える。
光アンプ(光増幅手段)10は、入射された光を増幅する。光アンプ10は、EDFA(erbium doped fiber amplifier)のようなファイバアンプでもよいし、半導体光アンプでもよい。光アンプ10の出力する光を増幅光という。
分光器(波長成分取出手段)12は、光アンプ10の出力する増幅光から所定の波長帯域の成分を取り出す。なお、所定の波長帯域は、掃引コントローラ32により変化させることができる。すなわち、所定の波長帯域を掃引することができる。
カプラ(分岐手段)14は、入力端子14a、出力端子14b、14cを有する。カプラ14は、入力端子14aが受けた光を、出力端子14b、14cに分岐する。入力端子14aは、分光器12が出力する所定波長帯域成分を受ける。よって、所定波長帯域成分は、出力端子14b、14cに出力される。なお、出力端子(第一方向側)14bは光スイッチ20の第二入力端子22bに接続され、出力端子(第二方向側)14cは光出力端子18に接続される。
光入力端子16は、被測定物2の一端に接続され、被測定物2から出射された光を受けるためのものである。光出力端子18は、被測定物2の他端に接続され、被測定物2に光を入射するためのものである。
光スイッチ(光接続手段)20は、DPDT(double ports double throws)型のスイッチである。光スイッチ20は、第一入力端子22a、第二入力端子22b、第一出力端子24a、第二出力端子24bを有する。
第一入力端子22a、第二入力端子22bは、光を受けるための端子である。第一入力端子22aは、光入力端子16を介して、被測定物2の一端に接続される。第二入力端子22bは、カプラ14の出力端子14bに接続される。
第一出力端子24a、第二出力端子24bは、光を出力するための端子である。第一出力端子24aは、光検出部30に接続される。第二出力端子24bは、光アンプ10の入力側に接続されている。なお、第二出力端子24bは、光アンプ10を介して、分光器12の入力側(入射光受光部)に接続されているといえる。
なお、光スイッチ20は、(1)第二入力端子22bと第二出力端子24bとを接続すると同時に第一入力端子22aと第一出力端子24aとを接続する、あるいは(2)第二入力端子22bと第一出力端子24aとを接続すると同時に、第一入力端子22aと第二出力端子24bとを接続する。
なお、第二入力端子22bと第二出力端子24bとを接続すると、カプラ14の出力端子14bと、光アンプ10の入力側とを接続することになる。第一入力端子22aと第一出力端子24aとを接続すると、被測定物2の一端と、光検出部30とを接続することになる。
また、第二入力端子22bと第一出力端子24aとを接続すると、カプラ14の出力端子14bと、光検出部30とを接続することになる。第一入力端子22aと第二出力端子24bとを接続すると、被測定物2の一端と、光アンプ10の入力側とを接続することになる。
光検出部30は、第一出力端子24aから受けた光を検出する。具体的には、受けた光を電気信号に変換する。
掃引コントローラ32は、分光器12における所定の波長帯域を掃引する。なお、所定の波長帯域は、表示器34にも送られる。
表示器34は、掃引コントローラ32が決定した所定の波長帯域をX軸(横軸)に、光検出部30の出力する電気信号をY軸(縦軸)にとって表示する。
次に、第一の実施形態にかかる光測定装置1の動作を図2、3を参照して説明する。
まず、図2に示すように、光スイッチ20を操作して、(1)第二入力端子22bと第二出力端子24bとを接続すると同時に第一入力端子22aと第一出力端子24aとを接続する。
すると、(A)光アンプ10の出力する増幅光は、分光器12、カプラ14の入力端子14a、出力端子14b、光スイッチ20の第二入力端子22b、第二出力端子24bを通過して、光アンプ10に入力される。よって、光アンプ10の出力する増幅光が、光アンプ10に入力されることになり、正帰還といえる。正帰還しているので、光アンプ10が出力する増幅光の強度が高くなる。しかも、光アンプ10の出力が分光器12を通るため、所定波長帯域成分について、強度が高くなる。さらに、掃引コントローラ32により、所定の波長帯域が掃引されるため、光アンプ10および分光器12を通過する光は、波長が変化する光となる。この光を取り出せば、光アンプ10および分光器12を有する正帰還系を、可変波長光源として利用できる。
次に、(B)光アンプ10および分光器12を通過する光は、カプラ14の入力端子14aに入る。入力端子14aに入った光は、出力端子14b、14cに分岐する。出力端子14cに分岐した光は、光出力端子18を通過する。
さらに、(C)光出力端子18を通過した光は、被測定物2の他端に入射する。そして、被測定物2を透過して、被測定物2の一端から出射する。出射された光は、光入力端子16により受けられる。
そして、(D)光入力端子16により受けられた光は、光スイッチ20の第一入力端子22a、第一出力端子24aを通過して、光検出部30によって受けられる。光検出部30は受けた光を、電気信号に変換する。
表示器34は、掃引コントローラ32が決定した所定の波長帯域をX軸(横軸)に、光検出部30の出力する電気信号をY軸(縦軸)にとって表示する。
表示器34の表示内容を観察すれば、被測定物2の波長特性がわかる。よって、光測定装置1は、被測定物2の波長特性を測定する波長特性測定装置として機能する。
次に、図3に示すように、光スイッチ20を操作して、(2)第二入力端子22bと第一出力端子24aとを接続すると同時に、第一入力端子22aと第二出力端子24bとを接続する。
すると、(P)被測定物2の一端から出射された光は、光入力端子16により受けられる。
次に、(Q)光入力端子16により受けられた光は、光スイッチ20の第一入力端子22a、第二出力端子24bを通過して、光アンプ10に入力される。
そして、(R)光アンプ10は受けた光を増幅し、増幅光として出力する。
さらに、(S)増幅光の所定波長帯域成分が分光器12により取り出される。取り出された所定波長帯域成分は、カプラ14の入力端子14aを経由して、出力端子14bから出射される。
そして、(T)出力端子14bから出射された光は、光スイッチ20の第二入力端子22b、第一出力端子24aを通過して、光検出部30によって受けられる。光検出部30は受けた光を、電気信号に変換する。
表示器34は、掃引コントローラ32が決定した所定の波長帯域をX軸(横軸)に、光検出部30の出力する電気信号をY軸(縦軸)にとって表示する。
表示器34の表示内容を観察すれば、被測定物2の一端から出射された光の所定の波長帯域の成分がわかる。よって、光測定装置1は、被測定物2の一端から出射された光のスペクトルを測定するスペクトルアナライザとして機能する。しかも、光アンプ10により増幅された光から所定波長帯域成分が取り出されるので、光アンプ10がプリアンプとして機能する。よって、光測定装置1は、高感度なスペクトルアナライザとして機能する。
第一の実施形態によれば、波長特性測定装置において使用する可変波長光源を、光アンプ10および分光器12によって構成している。一方、高感度なスペクトルアナライザにおいては、光アンプ10および分光器12を使用する。よって、波長特性測定装置を使用する際には、スペクトルアナライザが有する光アンプ10および分光器12を可変波長光源として使用できる。スペクトルアナライザを使用する際には、波長特性測定装置が有する可変波長光源の光アンプ10および分光器12を使用できる。しかも、波長特性測定装置およびスペクトルアナライザは共に光検出部30を使用できる。したがって、波長特性測定装置およびスペクトルアナライザは共に光アンプ10、分光器12および光検出部30を使用できる。よって、スペクトルアナライザおよび波長特性測定装置が有する部材(光アンプ10、分光器12および光検出部30)を有効に使用できる。
第二の実施形態
第二の実施形態は、第一の実施形態における光アンプ10、分光器12および光検出部30を複数設けて、長波長帯域および短波長帯域に対応できるようにしたものである。
図4は、本発明の第二の実施形態にかかる光測定装置1の構成を示すブロック図である。光測定装置1は、光アンプ(光増幅手段)10a、10b、分光器(波長成分取出手段)12a、12b、カプラ(分岐手段)14、光入力端子16、光出力端子18、光スイッチ(光接続手段)20、光検出部30a、30b、掃引コントローラ32、表示器34を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
光アンプ10a、10bは、第一の実施形態における光アンプ10と同様なものである。ただし、光アンプ10aは、光アンプ10bに比べて、長波長の帯域の光を出力する。よって、光アンプ10aは長波長帯域用の光アンプ、光アンプ10bは短波長帯域用の光アンプといえる。
分光器12aは、光アンプ10aの出力する増幅光から所定の波長帯域の成分を取り出す。分光器12bは、光アンプ10bの出力する増幅光から所定の波長帯域の成分を取り出す。なお、所定の波長帯域は、掃引コントローラ32により変化させることができる。すなわち、所定の波長帯域を掃引することができる。また、分光器12aは、分光器12bに比べて、長波長の帯域の光を取り出す。
カプラ14は、入力端子14a、出力端子14b、14cを有する。カプラ14は、入力端子14aが受けた光を、出力端子14b、14cに分岐する。入力端子14aは、分光器12a、12bが出力する所定波長帯域成分を受ける。よって、所定波長帯域成分は、出力端子14b、14cに出力される。なお、出力端子(第一方向側)14bは光スイッチ20の第二入力端子22bに接続され、出力端子(第二方向側)14cは光出力端子18に接続される。
光入力端子16および光出力端子18は第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
光スイッチ(光接続手段)20は、DP3T(double ports 3 throws)型のスイッチである。光スイッチ20は、第一入力端子22a、第二入力端子22b、第一出力端子24a、第二出力端子24b、第三出力端子26a、第四出力端子26bを有する。
第一入力端子22a、第二入力端子22bは第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
第一出力端子24a、第二出力端子24bは、光を出力するための端子である。第一出力端子24aは、光検出部30aに接続される。第二出力端子24bは、光アンプ10aの入力側に接続されている。
第三出力端子26a、第四出力端子26bは、光を出力するための端子である。第三出力端子26aは、光検出部30bに接続される。第四出力端子26bは、光アンプ10bの入力側に接続されている。
なお、光スイッチ20は、(1)第二入力端子22bと第二出力端子24bとを接続すると同時に第一入力端子22aと第一出力端子24aとを接続する、(2)第二入力端子22bと第一出力端子24aとを接続すると同時に、第一入力端子22aと第二出力端子24bとを接続する、(3)第二入力端子22bと第三出力端子26aとを接続すると同時に、第一入力端子22aと第四出力端子26bとを接続する、のいずれか一つを行なう。
なお、第二入力端子22bと第二出力端子24bとを接続すると、カプラ14の出力端子14bと、光アンプ10aの入力側とを接続することになる。第一入力端子22aと第一出力端子24aとを接続すると、被測定物2の一端と、光検出部30aとを接続することになる。
また、第二入力端子22bと第一出力端子24aとを接続すると、カプラ14の出力端子14bと、光検出部30aとを接続することになる。第一入力端子22aと第二出力端子24bとを接続すると、被測定物2の一端と、光アンプ10aの入力側とを接続することになる。
さらに、第二入力端子22bと第三出力端子26aとを接続すると、カプラ14の出力端子14bと、光検出部30bとを接続することになる。第一入力端子22aと第四出力端子26bとを接続すると、被測定物2の一端と、光アンプ10bの入力側とを接続することになる。
光検出部30aは、第一出力端子24aから受けた光を検出する。具体的には、受けた光を電気信号に変換する。光検出部30bは、第二出力端子24bから受けた光を検出する。具体的には、受けた光を電気信号に変換する。なお、光検出部30aが検出する光の波長帯域は、光アンプ10aの出力する光の波長帯域(長波長帯域)に対応する。また、光検出部30bが検出する光の波長帯域は、光アンプ10bの出力する光の波長帯域(短波長帯域)に対応する。例えば、光検出部30aはInGaAsフォトダイオード、光検出部30bはSiフォトダイオードである。
掃引コントローラ32は、分光器12a、12bにおける所定の波長帯域を掃引する。なお、所定の波長帯域は、表示器34にも送られる。
表示器34は、掃引コントローラ32が決定した所定の波長帯域をX軸(横軸)に、光検出部30a、30bの出力する電気信号をY軸(縦軸)にとって表示する。
次に、第二の実施形態にかかる光測定装置1の動作を図5、6および7を参照して説明する。
まず、図5に示すように、光スイッチ20を操作して、(1)第二入力端子22bと第二出力端子24bとを接続すると同時に第一入力端子22aと第一出力端子24aとを接続する。
すると、(A)光アンプ10aの出力する増幅光は、分光器12a、カプラ14の入力端子14a、出力端子14b、光スイッチ20の第二入力端子22b、第二出力端子24bを通過して、光アンプ10aに入力される。よって、光アンプ10aの出力する増幅光が、光アンプ10aに入力されることになり、正帰還といえる。正帰還しているので、光アンプ10aが出力する増幅光の強度が高くなる。しかも、光アンプ10aの出力が分光器12aを通るため、所定波長帯域成分について、強度が高くなる。さらに、掃引コントローラ32により、所定の波長帯域が掃引されるため、光アンプ10aおよび分光器12aを通過する光は、波長が変化する光となる。この光を取り出せば、光アンプ10aおよび分光器12aを有する正帰還系を、可変波長光源として利用できる。
次に、(B)光アンプ10aおよび分光器12aを通過する光は、カプラ14の入力端子14aに入る。入力端子14aに入った光は、出力端子14b、14cに分岐する。出力端子14cに分岐した光は、光出力端子18を通過する。
さらに、(C)光出力端子18を通過した光は、被測定物2の他端に入射する。そして、被測定物2を透過して、被測定物2の一端から出射する。出射された光は、光入力端子16により受けられる。
そして、(D)光入力端子16により受けられた光は、光スイッチ20の第一入力端子22a、第一出力端子24aを通過して、光検出部30aによって受けられる。光検出部30aは受けた光を、電気信号に変換する。
表示器34は、掃引コントローラ32が決定した所定の波長帯域をX軸(横軸)に、光検出部30a、30bの出力する電気信号をY軸(縦軸)にとって表示する。
表示器34の表示内容を観察すれば、被測定物2の波長特性がわかる。よって、光測定装置1は、被測定物2の波長特性を測定する波長特性測定装置として機能する。
次に、図6に示すように、光スイッチ20を操作して、(2)第二入力端子22bと第一出力端子24aとを接続すると同時に、第一入力端子22aと第二出力端子24bとを接続する。
すると、(P)被測定物2の一端から出射された光は、光入力端子16により受けられる。
次に、(Q)光入力端子16により受けられた光は、光スイッチ20の第一入力端子22a、第二出力端子24bを通過して、光アンプ10aに入力される。
そして、(R)光アンプ10aは受けた光を増幅し、増幅光として出力する。
さらに、(S)増幅光の所定波長帯域成分が分光器12aにより取り出される。取り出された所定波長帯域成分は、カプラ14の入力端子14aを経由して、出力端子14bから出射される。
そして、(T)出力端子14bから出射された光は、光スイッチ20の第二入力端子22b、第一出力端子24aを通過して、光検出部30aによって受けられる。光検出部30aは受けた光を、電気信号に変換する。
表示器34は、掃引コントローラ32が決定した所定の波長帯域をX軸(横軸)に、光検出部30a、30bの出力する電気信号をY軸(縦軸)にとって表示する。
表示器34の表示内容を観察すれば、被測定物2の一端から出射された光の長波長帯域の成分がわかる。
次に、図7に示すように、光スイッチ20を操作して、(3)第二入力端子22bと第三出力端子26aとを接続すると同時に、第一入力端子22aと第四出力端子26bとを接続する。
すると、(P)被測定物2の一端から出射された光は、光入力端子16により受けられる。
次に、(Q)光入力端子16により受けられた光は、光スイッチ20の第一入力端子22a、第四出力端子26bを通過して、光アンプ10bに入力される。
そして、(R)光アンプ10bは受けた光を増幅し、増幅光として出力する。
さらに、(S)増幅光の所定波長帯域成分が分光器12bにより取り出される。取り出された所定波長帯域成分は、カプラ14の入力端子14aを経由して、出力端子14bから出射される。
そして、(T)出力端子14bから出射された光は、光スイッチ20の第二入力端子22b、第三出力端子26aを通過して、光検出部30bによって受けられる。光検出部30bは受けた光を、電気信号に変換する。
表示器34は、掃引コントローラ32が決定した所定の波長帯域をX軸(横軸)に、光検出部30a、30bの出力する電気信号をY軸(縦軸)にとって表示する。
表示器34の表示内容を観察すれば、被測定物2の一端から出射された光の短波長帯域の成分がわかる。
よって、光測定装置1は、被測定物2の一端から出射された光のスペクトルを測定するスペクトルアナライザとして機能する(図6、7参照)。しかも、光アンプ10a、10bにより増幅された光から所定波長帯域成分が取り出されるので、光アンプ10a、10bがプリアンプとして機能する。よって、光測定装置1は、高感度なスペクトルアナライザとして機能する。
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。しかも、光測定装置1をスペクトルアナライザとして利用する場合、光検出部30aが長波長帯域に対応し、光検出部30bが短波長帯域に対応するため、第一の実施形態の場合よりも広い波長帯域の成分を検出できる。
Claims (5)
- 入射された光から所定の波長帯域の成分を取り出す波長帯域成分取出手段と、
前記所定波長帯域成分を第一方向と第二方向とに分岐する分岐手段と、
第一入力端子、第二入力端子および第一出力端子、第二出力端子を有し、前記第一入力端子が被測定物の一端に、前記第二入力端子が前記分岐手段の前記第一方向側に接続された光接続手段と、
前記第二出力端子から光を受け、前記波長帯域成分取出手段の入射光受光部に向けて前記光を増幅した増幅光を出力する光増幅手段と、
前記第一出力端子に接続され、光を検出する光検出手段と、
を備え、
前記被測定物の他端が前記分岐手段の前記第二方向側に接続されており、
前記光接続手段は、(1)前記第一入力端子と前記第一出力端子とを接続すると同時に、前記第二入力端子と前記第二出力端子とを接続するように操作されるとともに、(2)前記第一入力端子と前記第二出力端子とを接続すると同時に、前記第二入力端子と前記第一出力端子とを接続するようにも操作される、光スイッチである、
光測定装置。 - 請求項1に記載の光測定装置であって、
前記光増幅手段は、ファイバアンプあるいは半導体光アンプである、
光測定装置。 - 請求項1に記載の光測定装置であって、
前記波長帯域成分取出手段は、前記所定波長帯域が可変である、
光測定装置。 - 請求項1に記載の光測定装置であって、
前記被測定物は、光ファイバあるいはビームを透過する物である、
光測定装置。 - 請求項1に記載の光測定装置であって、
前記波長帯域成分取出手段が複数あって、それぞれが取り出す前記所定の波長帯域が異なり、
前記光検出手段が複数あって、それぞれが検出する光の波長帯域が、前記所定の波長帯域に対応する、
光測定装置。
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