JP4600755B2 - 波長モニタ - Google Patents
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Description
被測定光を分岐し、この分岐した被測定光の光軸角をずらして合波させて干渉縞を形成する干渉縞発生手段を備えた波長モニタにおいて、
フォトダイオードを少なくとも4個有し、前記干渉縞発生手段からの干渉光を受光するフォトダイオードアレイと、
このフォトダイオードアレイの出力から位相のずれた第1、第2の干渉信号を生成する位相変化手段と、
この位相変化手段の位相のずれた第1、第2の干渉信号から被測定光の波長測定を行なう信号処理手段と、
前記被測定光を測定した波長に基づいて、干渉縞の空間的な周期と前記フォトダイオードアレイのフォトダイオードとの周期のずれを求め、前記信号処理手段の波長を補正する補正手段と
を設け、前記フォトダイオードは、前記干渉縞が形成される方向に沿って、ずらして配置され、
前記フォトダイオードのそれぞれは、前記干渉縞の空間的な1周期を4等分して受光し、
前記位相変化手段は、
1番目のフォトダイオードの出力と3番目のフォトダイオードの出力とを減算した結果を第1の干渉信号として出力し、
2番目のフォトダイオードの出力と4番目のフォトダイオードの出力とを減算した結果を第2の干渉信号として出力することを特徴とするものである。
被測定光を分岐し、この分岐した被測定光の光軸角をずらして合波させて干渉縞を形成する干渉縞発生手段を備えた波長モニタにおいて、
フォトダイオードを少なくとも(4×n)個有し、前記干渉縞発生手段からの干渉光を受光するフォトダイオードアレイと、
このフォトダイオードアレイの出力から位相のずれた第1、第2の干渉信号を生成する位相変化手段と、
この位相変化手段の位相のずれた第1、第2の干渉信号から被測定光の波長測定を行なう信号処理手段と、
前記被測定光を測定した波長に基づいて、干渉縞の空間的な周期と前記フォトダイオードアレイのフォトダイオードとの周期のずれを求め、前記信号処理手段の波長を補正する補正手段と
を設け、前記フォトダイオードは、前記干渉縞が形成される方向に沿って、ずらして配置され、
前記フォトダイオードのそれぞれは、前記干渉縞の空間的な1周期を4等分して受光し、
前記位相変化手段は、
(4×(i−1)+1)番目のフォトダイオードの出力と(4×(i−1)+3)番目のフォトダイオードの出力とを減算した結果を第1の干渉信号として出力し、
(4×(i−1)+2)番目のフォトダイオードの出力と(4×(i−1)+4)番目のフォトダイオードの出力とを減算した結果を第2の干渉信号として出力し、
ただし、n、iは自然数であることを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記干渉縞が形成される方向に沿って、前記フォトダイオードアレイを複数個設けたことを特徴とするものである。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、
前記フォトダイオードのそれぞれは、所定の波長において、干渉縞の空間的な周期と前記フォトダイオードアレイのフォトダイオードとの周期が一致することを特徴とするものである。
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、
補正手段は、前記信号処理手段が求める波長よりも粗い精度の波長に基づいて周期のずれを求めることを特徴とするものである。
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、
周期のずれによる波長誤差を記憶する記憶部を設け、
前記補正手段は、記憶部のデータを参照して補正することを特徴とするものである。
請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、
補正用の波長が入力され、この入力された波長を前記補正手段に出力する入力手段を設けたことを特徴とするものである。
請求項8記載の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の発明において、
前記被測定光から補正用の波長を求め前記補正手段に出力する基準波長生成手段を設けたことを特徴とするものである。
請求項9記載の発明は、請求項1〜8のいずれかに記載の発明において、
干渉縞発生手段は、2光束干渉計であることを特徴とするものである。
請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明において、
干渉縞発生手段は、マイケルソン型の干渉計であることを特徴とするものである。
請求項11記載の発明は、請求項9記載の発明において、
干渉縞発生手段は、マッハ・ツェンダー型の干渉計であることを特徴とするものである。
請求項1〜11によれば、干渉縞発生手段から干渉光を、干渉縞の空間的な周期に対して位相をずらして複数のフォトダイオードで受光し、位相変化手段がフォトダイオードからの出力に基づいて、90°位相のずれた干渉信号を出力するので、オフセット分がキャンセルされる。これにより、全光量を測定するフォトダイオードや、合波後の干渉光を分岐するビームスプリッタを設ける必要ない。従って、合波後の被測定光を分岐することなく、被測定光の波長を高確度・高精度で測定することができる。さらに、光学部品の点数が少なくなるので、アライメントも容易になり、部材費、アライメントコスト等を抑えられ、波長モニタ全体のコストを抑えることができる。
[第1の実施例]
図1は、本発明の第1の実施例を示した構成図である。図2は、図1に示す装置の要部を詳細に示した図である。ここで、図10と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図1において、ビームスプリッタ23、スリット24、26、フォトダイオード25、27の代わりにフォトダイオードアレイ29、位相変化手段30が設けられる。
光ファイバ20が、図示しないレーザ光源からの光を導いて、ファイバ端面から被測定光を出射する。レンズ21が、光ファイバ20の射出光軸上に配置され、ファイバ端面から射出される被測定光を平行光に変換する。そして、レンズ21により平行光に変換された被測定光が、光軸上に配置されたビームスプリッタ22aに入射する。
θ=tan−1(sinθ/cosθ)
よりθを求め、このθから被測定光の波長λの変動を求める。
図3は、本発明の第2の実施例を示した構成図である。ここで、図1、図2と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図3において、干渉計22からの干渉縞が形成される方向に沿って、フォトダイオードアレイ29が複数個設けられる。
図4は、本発明の第3の実施例を示した構成図である。ここで、図1、図2と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図4において、干渉計22の代わりにマッハ・ツェンダ型の干渉計31が設けられる。
ミラー31bは、ビームスプリッタ31aからの一方の平行光をビームスプリッタ31dに入射するように反射する。ミラー31cは、ビームスプリッタ31aからの他方の平行光をビームスプリッタ31dに入射するように反射する。ミラー31b、31cで反射され、ビームスプリッタ31dに入射した反射平行光は合波され、両入射端面とは異なる両端面から出射され、フォトダイオードアレイ29で受光される。その他の動作は、図1に示す装置と同様なので説明を省略する。
図5は、本発明の第4の実施例を示した構成図である。ここで、図4と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図4において、干渉計31の代わりにマッハ・ツェンダ型の干渉計31’が設けられる。
ミラー31b’は、ビームスプリッタ31a’からの一方の平行光を、他方の平行光と平行になるように反射する。ミラー31c’は、ミラー31b’からの平行光をビームスプリッタ31d’に入射するように反射する。ミラー31b’、31c’で順に反射され、ビームスプリッタ31dに入射した反射平行光は、ビームスプリッタ31a’からの他方の平行光と合波され、両入射端面とは異なる両端面から出射され、フォトダイオードアレイ29で受光される。その他の動作は、図4に示す装置と同様なので説明を省略する。
図1、図3〜図5に示す波長モニタは、干渉光の干渉信号から波長を演算するため、数[pm]単位で波長の変動を求めることができる。一方、所定の波長においては、干渉縞の空間的周期とフォトダイオードの周期とが一致するが、所定の波長から離れるほど周期が一致しなくなる。
入力手段32から、粗い精度の被測定光の波長(例えば、回折格子を用いた光スペアナ(図示せず)で測定した値)が補正手段28aに入力される。そして、補正手段28aが、粗い精度の波長から、干渉縞の空間的な周期とフォトダイオードアレイ29のフォトダイオード29(1)〜29(4)との周期のずれを求める。
図7は、本発明の第6の実施例を示した構成図である。ここで、図6と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。レンズ21と干渉計22の間に、ビームスプリッタ33が新たに設けられる。入力手段32の代わりに基準波長生成手段34が設けられる。ビームスプリッタ33は、被測定光を分岐し、一方を干渉計22に出力し、他方を基準波長生成手段34に出力する。
ビームスプリッタ33が、レンズ21からの平行光を分岐し、分岐した一方の平行光を干渉計22に出射し、分岐した他方の平行光を基準波長生成手段34に出力する。そして、基準波長生成手段34が、被測定光の波長を粗い精度([nm]単位)で求め、補正手段28aに出力する。その他の動作は、図6に示す装置と同様なので説明を省略する。
図1、図3〜図7に示す装置において、干渉縞発生手段として、マイケルソン型の干渉計22、マッハ・ツェンダ型の干渉計31、31’を設ける構成を示したが、どのような2光束干渉計を用いてもよく、要は、分岐した被測定光(平行光)の波面を傾いた状態で合波させて直線状の干渉縞を発生させるものならばどのようなものでもよい。
28a 補正手段
29 フォトダイオードアレイ
29(1)〜2(4) フォトダイオード
30 位相変化手段
32 入力手段
34 基準波長生成手段
Claims (11)
- 被測定光を分岐し、この分岐した被測定光の光軸角をずらして合波させて干渉縞を形成する干渉縞発生手段を備えた波長モニタにおいて、
フォトダイオードを少なくとも4個有し、前記干渉縞発生手段からの干渉光を受光するフォトダイオードアレイと、
このフォトダイオードアレイの出力から位相のずれた第1、第2の干渉信号を生成する位相変化手段と、
この位相変化手段の位相のずれた第1、第2の干渉信号から被測定光の波長測定を行なう信号処理手段と、
前記被測定光を測定した波長に基づいて、干渉縞の空間的な周期と前記フォトダイオードアレイのフォトダイオードとの周期のずれを求め、前記信号処理手段の波長を補正する補正手段と
を設け、前記フォトダイオードは、前記干渉縞が形成される方向に沿って、ずらして配置され、
前記フォトダイオードのそれぞれは、前記干渉縞の空間的な1周期を4等分して受光し、
前記位相変化手段は、
1番目のフォトダイオードの出力と3番目のフォトダイオードの出力とを減算した結果を第1の干渉信号として出力し、
2番目のフォトダイオードの出力と4番目のフォトダイオードの出力とを減算した結果を第2の干渉信号として出力することを特徴とする波長モニタ。 - 被測定光を分岐し、この分岐した被測定光の光軸角をずらして合波させて干渉縞を形成する干渉縞発生手段を備えた波長モニタにおいて、
フォトダイオードを少なくとも(4×n)個有し、前記干渉縞発生手段からの干渉光を受光するフォトダイオードアレイと、
このフォトダイオードアレイの出力から位相のずれた第1、第2の干渉信号を生成する位相変化手段と、
この位相変化手段の位相のずれた第1、第2の干渉信号から被測定光の波長測定を行なう信号処理手段と、
前記被測定光を測定した波長に基づいて、干渉縞の空間的な周期と前記フォトダイオードアレイのフォトダイオードとの周期のずれを求め、前記信号処理手段の波長を補正する補正手段と
を設け、前記フォトダイオードは、前記干渉縞が形成される方向に沿って、ずらして配置され、
前記フォトダイオードのそれぞれは、前記干渉縞の空間的な1周期を4等分して受光し、
前記位相変化手段は、
(4×(i−1)+1)番目のフォトダイオードの出力と(4×(i−1)+3)番目のフォトダイオードの出力とを減算した結果を第1の干渉信号として出力し、
(4×(i−1)+2)番目のフォトダイオードの出力と(4×(i−1)+4)番目のフォトダイオードの出力とを減算した結果を第2の干渉信号として出力し、
ただし、n、iは自然数であることを特徴とする波長モニタ。 - 前記干渉縞が形成される方向に沿って、前記フォトダイオードアレイを複数個設けたことを特徴とする請求項1記載の波長モニタ。
- 前記フォトダイオードのそれぞれは、所定の波長において、干渉縞の空間的な周期と前記フォトダイオードアレイのフォトダイオードとの周期が一致することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の波長モニタ。
- 補正手段は、前記信号処理手段が求める波長よりも粗い精度の波長に基づいて周期のずれを求めることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の波長モニタ。
- 周期のずれによる波長誤差を記憶する記憶部を設け、
前記補正手段は、記憶部のデータを参照して補正することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の波長モニタ。 - 補正用の波長が入力され、この入力された波長を前記補正手段に出力する入力手段を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の波長モニタ。
- 前記被測定光から補正用の波長を求め前記補正手段に出力する基準波長生成手段を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の波長モニタ。
- 干渉縞発生手段は、2光束干渉計であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の波長モニタ。
- 干渉縞発生手段は、マイケルソン型の干渉計であることを特徴とする請求項9記載の波長モニタ。
- 干渉縞発生手段は、マッハ・ツェンダー型の干渉計であることを特徴とする請求項9記載の波長モニタ。
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