JP6068946B2 - Mode-hop detector for wavelength-swept light source - Google Patents
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Description
本発明は、出射光の波長を連続的、且つ周期的に掃引させる波長掃引光源のモードホップを検出するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting a mode hop of a wavelength swept light source that sweeps the wavelength of emitted light continuously and periodically.
出射光の波長を掃引させることができる光源のうち、所定波長範囲を連続的に掃引可能な光源として、リトマン型と呼ばれる外部共振型波長可変光源が知られている。 As a light source capable of continuously sweeping a predetermined wavelength range among light sources capable of sweeping the wavelength of emitted light, an external resonance type wavelength tunable light source called a Litman type is known.
この外部共振型波長可変光源は、図8のように、半導体レーザ1の一端面1aから出射された光を回折格子2に所定入射角で入射し、回折格子2から特定方向に回折された波長の光を回動ミラー3で回折格子2に反射して、半導体レーザ1に逆光路で戻す構造を有している。
As shown in FIG. 8, the external resonance type wavelength tunable light source is configured such that light emitted from one end face 1a of the
この構造によれば、図9の(a)のように、半導体レーザ1の反射率の高い他端面1bから回動ミラー3の反射面までの光路長(共振器長)によって決まる間隔で励起される可能性のある縦モード光P(i)、P(i+1)、…のうち、回折格子2への光の入射角および回折格子2に対する回動ミラー3の角度によって決まる波長選択特性Gのほぼ中心に入る縦モード光P(i+3)のみが選択的に励起される。そして、回動ミラー3の角度変化に伴って波長選択特性Gと励起モードが同一方向に連動する条件を満たすように各光学系を配置することで、回動ミラー3の往復回動に伴って出射光波長を所定範囲で連続的に掃引することができる。なお、この形式の光源では、図8に示しているように、半導体レーザ1の端面1bを通過した光Pあるいは回折格子2の0次回折光P′(点線で示す)を、外部機器への出射光として用いることになる。
According to this structure, as shown in FIG. 9A, the
このような構造の波長可変光源では、温度変化等に起因して各光学素子の特性が変動し、掃引中に波長選択特性Aの変化量と励起モードの変化量とが合わなくなり、あるタイミングで、図9の(b)のように、励起されるモードが光P(i+3)の波長λ(i+3)から、例えば隣のモード光P(i+4)の波長λ(i+4)にホップしてしまうことがある。これをモードホップといい、このモードホップが発生すると、λ(i+3)〜λ(i+4)の間の波長をもつ光が出力されなくなってしまう。 In the wavelength tunable light source having such a structure, the characteristics of each optical element fluctuate due to a temperature change or the like, and the change amount of the wavelength selection characteristic A and the change amount of the excitation mode do not match during the sweep, and at a certain timing. 9B, the excited mode hops from the wavelength λ (i + 3) of the light P (i + 3) to, for example, the wavelength λ (i + 4) of the adjacent mode light P (i + 4). There is. This is called a mode hop. When this mode hop occurs, light having a wavelength between λ (i + 3) and λ (i + 4) is not output.
このようなモードホップは、例えば、半導体レーザ1の注入電流を加減したり、光源全体の温度制御を行うことで抑制することができるが、その抑制制御を効果的に行うためには、モードホップの発生を正しく検知するための技術が必要となる。
Such a mode hop can be suppressed, for example, by adjusting the injection current of the
このモードホップを検知するための技術として、波長掃引光を受光器に入射してその光強度を検出し、その光強度の単位時間当たりの変化幅(時間微分)を求め、その変化幅と予め設定したしきい値とを比較し、変化幅がしきい値以上になったときに、モードホップが発生したと見なす技術が知られている(特許文献1)。 As a technique for detecting this mode hop, a wavelength swept light is incident on a light receiver and its light intensity is detected, and a change width (time differentiation) of the light intensity per unit time is obtained. A technique is known in which a mode hop is considered to occur when the set threshold value is compared and the change width becomes equal to or greater than the threshold value (Patent Document 1).
しかしながら、上記方法は、モードホップの発生時の光強度変化を検出しているため、モードホップ前の光強度とモードホップ後の光強度とに識別可能な差がない条件では正しい判定が行えず、また、発生するモードホップの程度を把握することも困難であった。 However, since the above method detects a change in light intensity when a mode hop occurs, a correct determination cannot be made under conditions where there is no discernable difference between the light intensity before the mode hop and the light intensity after the mode hop. It was also difficult to grasp the degree of mode hops that occurred.
本発明は、この問題を解決し、より精度良くモードホップを検出できる波長掃引光源のモードホップ検出装置を提供することを目的としている。 The present invention aims that the problem was solved, providing a mode hop detection equipment of the wavelength-swept light source that can be detected more accurately mode hopping.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1の波長掃引光源のモードホップ検出装置は、
出射光の波長を所定範囲内で連続的に且つ周期的に掃引させる波長掃引光源(20)の出射光を受けて2分岐し、長さが所定長異なる光路を伝搬させて合波する光干渉部(31)と、
前記干渉部で合波された光を受光する受光器(32)と、
前記波長掃引光源による波長掃引と前記光干渉部の光路長差に起因して前記受光器の出力に現れるビート信号に対するスペクトラム解析を行うスペクトラム解析部(35)と、
前記スペクトラム解析部で得られたビート信号のフロアノイズレベルを、前記波長掃引光源でモードホップが発生していない状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベル、あるいは前記モードホップが発生していない状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベルと前記モードホップが発生している状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベルの中間値と比較し、該比較結果により、モードホップの有無を判定するモードホップ判定部(36)とを備えている。
In order to achieve the above object, a mode hop detection device for a wavelength swept light source according to
Optical interference that splits into two by receiving the outgoing light of the wavelength swept light source (20) that continuously and periodically sweeps the wavelength of the outgoing light within a predetermined range, and propagates through optical paths that are different in length by a predetermined length. Part (31);
A light receiver (32) for receiving the light combined by the interference unit;
A spectrum analyzer (35) for performing spectrum analysis on a beat signal appearing at an output of the light receiver due to a wavelength sweep by the wavelength swept light source and an optical path length difference of the optical interference unit;
The floor noise level of the beat signal obtained in the spectrum analysis unit, the floor noise level of the beat signal obtained in a state where no mode hop occurs in the wavelength swept light source, or the mode hop does not occur The floor noise level of the beat signal obtained in the state and the intermediate value of the floor noise level of the beat signal obtained in the state where the mode hop is generated are compared. A mode hop determination unit (36) for determination.
また、本発明の請求項2の波長掃引光源のモードホップ検出装置は、請求項1記載の波長掃引光源のモードホップ検出装置において、Further, the mode hop detection device for a wavelength swept light source according to
前記モードホップ判定部は、The mode hop determination unit
前記スペクトラム解析部で得られたビート信号のフロアノイズレベルを、前記波長掃引光源でモードホップが発生している第1の状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベルと、該第1の状態より程度の大きなモードホップが発生している第2の状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベルとの中間値と比較し、該比較結果により、モードホップの程度を判定することを特徴とする。The floor noise level of the beat signal obtained by the spectrum analysis unit, the floor noise level of the beat signal obtained in the first state where the mode hop is generated by the wavelength swept light source, and the first state Comparing with an intermediate value of the floor noise level of the beat signal obtained in the second state where a larger mode hop occurs, and determining the degree of mode hop based on the comparison result To do.
また、本発明の請求項3の波長掃引光源のモードホップ検出装置は、請求項1または2記載の波長掃引光源のモードホップ検出装置において、Moreover, the mode hop detection device of the wavelength swept light source according to
前記モードホップ判定部が判定に用いる前記ビート信号のフロアノイズレベルは、該ビート信号の主スペクトラムのピークレベルを基準とする相対値であることを特徴とする。The floor noise level of the beat signal used for determination by the mode hop determination unit is a relative value based on the peak level of the main spectrum of the beat signal.
また、本発明の請求項4の波長掃引光源のモードホップ検出装置は、請求項1または2記載の波長掃引光源のモードホップ検出装置において、Moreover, the mode hop detection device of the wavelength swept light source according to
前記モードホップ判定部が判定に用いる前記ビート信号のフロアノイズレベルは、絶対レベルであることを特徴とする。The floor noise level of the beat signal used for determination by the mode hop determination unit is an absolute level.
このように、本発明では、波長掃引光源から出射された光を、2分岐して所定長異なる光路を伝搬させて合波し受光器に入力することで得られるビート信号のスペクトラム解析を行い、そのスペクトラム解析で得られたビート信号のフロアノイズレベルに基づいて、モードホップの有無を判定している。このビート信号のノイズフロアレベルは、モードホップによってビート信号に生じる位相変動に対応しており、例えモードホップ前とモードホップ後の光強度が同じであってもビート信号に生じる位相変動により波長掃引光源のモードホップを確実に検出することができる。また、ビート信号の位相変動は、モードホップの程度に応じて変化するので、そのノイズフロアレベルの大小により、モードホップの程度を把握することができる。 As described above, in the present invention, the spectrum of the beat signal obtained by splitting the light emitted from the wavelength swept light source into two branches, propagating through different optical paths and combining and inputting the light into the light receiver, Whether or not there is a mode hop is determined based on the floor noise level of the beat signal obtained by the spectrum analysis. The noise floor level of this beat signal corresponds to the phase fluctuation that occurs in the beat signal due to the mode hop. For example, even if the light intensity before and after the mode hop is the same, the wavelength sweep is caused by the phase fluctuation that occurs in the beat signal. The mode hop of the light source can be reliably detected. In addition, since the phase variation of the beat signal changes according to the mode hop level, the level of the mode hop can be grasped based on the magnitude of the noise floor level.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、波長掃引光源20から出射された掃引光を受けて、モードホップの有無を検出する実施形態のモードホップ検出装置30の構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of a mode
波長掃引光源20の構造は任意であるが、ここでは、リトマン方式の外部共振器型光源であり、半導体レーザ22の一端面22aから出射された光を回折格子23に所定入射角で入射し、その入射光に対する回折格子23からの回折光を回動ミラー24で反射する。
The structure of the wavelength swept
回動ミラー24は、半導体基板に対するエッチング処理で形成された、所謂MEMS型で、駆動回路25により非接触に力を周期的に与えることで、一定周期で往復回動する。
The rotating
駆動回路25は、例えば入力される駆動信号Sdに同期した高電圧信号を、回動ミラー24の端部とそれに対向し且つ絶縁された電極(図示せず)との間に印加して、その間に周期的に電界による吸引力を与える。また、コイルと磁性体もしくは永久磁石の間、あるいはコイル同士の間に生じる磁力を用いて回動ミラー24を一定周期で往復回動させるものでもよい。
The
この回動ミラー24で反射された光は回折格子23に再入射される。ここで、回折格子23から回動ミラー24側に出射された回折光のうち、回動ミラー24に直交する向きで出射された波長の光だけが、同じ経路で回折格子23に戻されて、回折格子23から半導体レーザ22に戻ることになる。
The light reflected by the
この構造の波長掃引光源20は、前記したように、回折格子23への光の入射角および回折格子23に対する回動ミラー24の角度で決まる波長選択特性を有し、半導体レーザ22の反射率の高い他方の端面22bから回動ミラー24の反射面までの実効光路長(共振器長)で決まる波長間隔の励起モードの一つが波長選択特性の中心部にあってその波長の光が選択的に励起される。そして、回動ミラー24の角度変化に対して波長選択特性の中心波長と励起モードとが連動するように各部が配置されていて、回動ミラー24の角度変化に応じて連続的に出射光波長が掃引される。なお、ここでは、波長掃引光源20の半導体レーザ22の端面22bを通過する出射光Pをモードホップ検出用の光として用い、回折格子23の0次回折光P′(点線で示す)、あるいは光Pを図示しない分岐手段によって分岐した光等を、他の外部機器に対する出射光として用いるものとする。
As described above, the wavelength swept
上記構造の波長掃引光源20の場合、前記したように、温度変化等に起因する光学素子の特性変動により、モードホップが発生する可能性がある。
In the case of the wavelength swept
そのモードホップを検出するためのモードホップ検出装置30は、光干渉部31、受光器32、スペクトラム解析部35およびモードホップ判定部36を有している。
The mode
光干渉部31は、波長掃引光源20の出射光Pを受けて2分岐し、長さが所定長異なる光路を伝搬させた後、合波するものであれば、空間伝搬型、ファイバ伝搬型等、その構成は任意であるが、ここではその一例としてマイケルソン型干渉計の構造を用いて示している。
The
即ち、波長掃引光源20からの出射光Pをカプラ(ビームスプリッタ)31aで2分岐し、その一方P1を距離Ll離れた平面ミラー31bに入射し、その反射光P1′を同じ光路でカプラ31aに戻し、他方P2を距離L2(>L1とする)離れた平面ミラー31cに入射し、その反射光P2′を同じ光路でカプラ31aに戻し、両反射光P1′、P2′をカプラ31aで合波して、入射方向に直交する方向に出射する。この反射光P1′、P2′は、2(L2−L1)=ΔLの長さだけ異なる光路を伝搬している。
That is, the outgoing light P from the wavelength swept
この構成の場合、カプラ31aの境界面での反射特性と透過特性を利用して光の分岐と合波を行っているが、合波光の一部がカプラ31aから波長掃引光源20側に戻ってその動作に悪影響を与える恐れがあるが、波長掃引光源20の半導体レーザ22の端面22b側に設けたアイソレータ29により、その光の波長掃引光源20側への戻りを防いでいる。
In the case of this configuration, the light is branched and multiplexed using the reflection characteristics and transmission characteristics at the boundary surface of the coupler 31a, but a part of the multiplexed light returns from the coupler 31a to the wavelength swept
光干渉部31で合波された光は受光器32に入射される。上記のように、入射光を2分岐し、光路長差ΔLの光路を伝搬させて合波した場合、L2>L1とすれば受光器32に入射する一方の光P1′の時間に対する波長が、例えば図2(a)の特性Aにしたがって変化しているとすれば、他方の光P2′の時間に対する波長は、この特性Aを光路長差ΔL分の時間Δt(=ΔL/c)だけ時間軸上でシフト(遅れた)した特性Bにしたがって変化する。
The light combined by the
このように波長変化特性が時間的にシフトした光P1′、P2′が受光器32に入射されると、受光器32からは、その光P1′、P2′の周波数差Δfに等しい周波数で変化するビート信号が出力される。
When the light P1 'and P2' whose wavelength change characteristics are shifted in this way are incident on the
このビート信号の周波数Δfは、特性A、Bの時間軸上のずれの大きさΔt=ΔL/c(cは光速)、つまり光路長差ΔLに依存して変化し、光路長差ΔLが短ければ低くなり、光路長差ΔLが長くなると高くなる。つまり、ビート周波数Δfは、光路長差ΔLを用いた関数として表すことができる。 The frequency Δf of the beat signal changes depending on the magnitude of the deviation of the characteristics A and B on the time axis Δt = ΔL / c (c is the speed of light), that is, the optical path length difference ΔL, and the optical path length difference ΔL is short. And becomes higher as the optical path length difference ΔL becomes longer. That is, the beat frequency Δf can be expressed as a function using the optical path length difference ΔL.
今、時間に対して直線的に光の角周波数が変化する場合を考え、
ω(t)=ω0+2πV・t
(ω0は初期値、Vは傾き)
とすると、それをΔt分遅延した光の角周波数は、
ω(t)=ω0+2πV・(t−Δt)
となり、受光器32からはその差の角周波数成分Δω、
Δω=[ω0+2πV・t]−[ω0+2πV・(t−Δt)]
=2πVΔt=2πV・ΔL/c
をもつビート信号が出力される。
Now, consider the case where the angular frequency of light changes linearly with time,
ω (t) = ω 0 + 2πV · t
(Ω 0 is the initial value, V is the slope)
Then, the angular frequency of the light delayed by Δt is
ω (t) = ω 0 + 2πV · (t−Δt)
And the angular frequency component Δω of the difference from the
Δω = [ω 0 + 2πV · t] − [ω 0 + 2πV · (t−Δt)]
= 2πVΔt = 2πV · ΔL / c
A beat signal with is output.
つまり、光の角周波数変化が直線と見なせる範囲でのビート信号の周波数Δfは、
Δf=Δω/(2π)=V・ΔL/c ……(1)
で表される。
That is, the frequency Δf of the beat signal in a range where the change in the angular frequency of the light can be regarded as a straight line is
Δf = Δω / (2π) = V · ΔL / c (1)
It is represented by
ただし、実際の波長掃引特性は、図2の(a)に示しているように正弦関数であり、それに反比例する光の角周波数も同様に非線形な関数となるものの、Δtが十分に小さく直線近似できる狭い領域では上記演算が成り立つ。 However, the actual wavelength sweep characteristic is a sine function as shown in FIG. 2A, and the angular frequency of light inversely proportional to it is also a nonlinear function, but Δt is sufficiently small and linear approximation is performed. The above calculation is valid in a narrow region where it is possible.
したがって、上記のように特性A、Bを正弦関数とすれば、ビート信号の周波数Δfは、図2の(b)のように変化する。即ち、特性A、Bが交わるタイミングt1、t3では光の周波数差がゼロとなり、信号出力は図2の(c)のように直流となり、タイミングt1から徐々に周波数が高くなって中間点t2で最高周波数となり、タイミングt3まで徐々に低くなっていく。また、図2の(c)の波形はビート信号の周波数だけに注目して示したもので、レベルの変化については直流に近くなる程小さくなると仮定している。 Therefore, if the characteristics A and B are sine functions as described above, the frequency Δf of the beat signal changes as shown in FIG. That is, at the timings t1 and t3 when the characteristics A and B intersect, the frequency difference of the light becomes zero, the signal output becomes a direct current as shown in FIG. 2 (c), and the frequency gradually increases from the timing t1 at the intermediate point t2. The maximum frequency is reached and gradually decreases until timing t3. Further, the waveform of FIG. 2C is shown by paying attention only to the frequency of the beat signal, and it is assumed that the level change becomes smaller as it becomes closer to DC.
なお、図2では、ビート信号生成過程を理解しやすいように、特性A、Bの時間差Δtを大きく表現しているが、光路長差Lによって生じる時間差Δt=L/cは、例えばL=3mm、c(光速)=3×108mとすると、Δt=10×10−12=10psであるのに対し、掃引周期Tは、MEMS構造の可変波長光源で数ms〜数100μsの範囲であって、両者の比は10000倍以上となっているから、掃引周期Tからみれば、時間差Δtは無いに等しく特性A、Bは重なっていると見なせる。また、数ミリ〜数センチを光が伝搬する時間は、回動ミラーの周期に比べて無視しうる程度であり、ここでは入射した光が受光器32に到達するまでの時間も駆動信号と波長の関係を特定する情報として無視できるものとする。
In FIG. 2, the time difference Δt between the characteristics A and B is greatly expressed so that the beat signal generation process can be easily understood. However, the time difference Δt = L / c caused by the optical path length difference L is, for example, L = 3 mm. , C (speed of light) = 3 × 10 8 m, Δt = 10 × 10 −12 = 10 ps, whereas the sweep period T is in the range of several ms to several hundred μs with a variable wavelength light source having a MEMS structure. Since the ratio between the two is 10,000 times or more, it can be considered that the characteristics A and B overlap with each other even when there is no time difference Δt when viewed from the sweep cycle T. The time for light to propagate through several millimeters to several centimeters is negligible compared to the period of the rotating mirror. Here, the time for the incident light to reach the
このように掃引中に周波数が変化するビート信号は、スペクトラム解析部35に入力される。
The beat signal whose frequency changes during the sweep is input to the
スペクトラム解析部35は、受光器32の出力に現れるビート信号に対するスペクトラム解析を行うが、ビート信号の周波数は図2の(c)に示しているように、波長掃引周期内で時間とともに変動するので、ここでは、A/D変換器35aにより少なくとも波長掃引の半周期分の時間(例えば図2の時刻t1〜t3まで)だけビート信号をその上限周波数より十分高い周波数でサンプリングしてその波形データをメモリ35bに記憶する。
The
そして、解析部35cにより、この記憶された波形データを周波数がほぼ一定と見なせるような短い時間帯ずつ切り出し、各時間帯のデータに対してFFT演算処理を行い、時間帯毎のスペクトラム特性を求める。 Then, the analysis unit 35c cuts out the stored waveform data for each short time period in which the frequency can be regarded as substantially constant, performs FFT calculation processing on the data in each time period, and obtains spectrum characteristics for each time period. .
ここで、モードホップが発生していない時間帯では、図3の(a)のように、ビート信号の周波数および振幅はほぼ一定で位相連続性を維持しているので、そのスペクトラム特性は、図3の(b)のように、主スペクトラムのピークが大きく、その両サイドの所定帯域(予め設定しておく)のフロアノイズレベルの平均値FN0は低い。なお、ここでフロアノイズレベルおよびその平均値は、主スペクトラムのピークレベルを基準(0dB)とする相対値とするが、絶対レベルであってもよい。 Here, in the time zone when the mode hop does not occur, the frequency and amplitude of the beat signal are almost constant and the phase continuity is maintained as shown in FIG. As shown in 3 (b), the peak of the main spectrum is large, and the average value FN0 of the floor noise level in a predetermined band (preset) on both sides thereof is low. Here, the floor noise level and its average value are relative values with the peak level of the main spectrum as a reference (0 dB), but may be absolute levels.
また、別の励起波長に一瞬だけホップして元の波長に戻るような軽度のモードホップが発生している時間帯では、図4の(a)のように、ビート信号に一瞬の位相変化に伴うスパイク状の変化が現れるので、そのスペクトラム特性は、図4の(b)のように、図3の状態に比べて、主スペクトラムのピークがやや下がり、その両サイドのフロアノイズレベルの平均値FN1はFN0より高くなる。 Further, in a time zone in which a mild mode hop that hops to another excitation wavelength for a moment and returns to the original wavelength occurs, an instantaneous phase change occurs in the beat signal as shown in FIG. Since a spike-like change accompanying this appears, the spectrum characteristic shows that the peak of the main spectrum is slightly lower than the state of FIG. 3, as shown in FIG. 4B, and the average value of the floor noise levels on both sides thereof. FN1 is higher than FN0.
また、別の励起波長に完全にホップしてしまうようなモードホップが発生している時間帯では、図5の(a)のように、ビート信号の位相が不連続に変化するので、そのスペクトラム特性は、図5の(b)のように、図4の状態に比べて、主スペクトラムのピークがさらに下がり、その両サイドのフロアノイズレベルの平均値FN2はFN1よりさらに高くなる。 Further, in a time zone in which a mode hop that completely hops to another excitation wavelength occurs, the phase of the beat signal changes discontinuously as shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the characteristic is that the peak of the main spectrum is further lowered as compared with the state of FIG. 4, and the average value FN2 of the floor noise levels on both sides is further higher than FN1.
このように、モードホップの発生状態に応じてフロアノイズレベルが変化するので、このフロアノイズレベルを監視すれば、モードホップの有無や程度を把握することができる。 As described above, the floor noise level changes according to the mode hop occurrence state. Therefore, by monitoring the floor noise level, it is possible to grasp the presence and degree of the mode hop.
モードホップ判定部36は、スペクトラム解析部35で得られた時間帯毎のスペクトラム特性のフロアノイズレベルを監視し、モードホップが無い状態における各時間帯毎の基準のフロアノイズレベル等と現在のフロアノイズレベルとを比較してモードホップの有無を判定する。
The mode
ここで、単純にモードホップの有無だけを判定する場合には、予め半導体レーザ22に対する注入電流を可変して人為的にモードホップを発生させ、上記図3と図4の状態におけるフロアノイズレベルFN0、FN1の中間の値を有無判定用のしきい値とすればよい。
Here, when simply determining whether or not there is a mode hop, the current injected into the
また、モードホップの有無だけでなくその程度(頻度)を判定する場合には、例えばフロアノイズレベルFN0、FN1の中間値R1(有無判定用でもある)およびフロアノイズレベルFN1、FN2の中間値R2を判定用のしきい値とし、しきい値R1以下であれば「モードホップ無し」、R1以上R2未満であれば「モードホップ小」、しきい値R2以上であれば「モードホップ大」と判定すればよい。 When determining not only the presence / absence of a mode hop but also the degree (frequency), for example, an intermediate value R1 of the floor noise levels FN0 and FN1 (also for determining the presence / absence) and an intermediate value R2 of the floor noise levels FN1 and FN2 Is “no mode hop” if it is less than or equal to the threshold value R1, “mode hop is small” if it is greater than or equal to R1 and less than R2, and “mode hop is large” if it is greater than or equal to the threshold value R2. What is necessary is just to judge.
このモードホップ判定部36による判定結果は、例えば表示部40に表示される。ユーザーは、この表示結果からモードホップの有無や程度を把握することができ、例えばモードホップが発生している場合には、この表示部40にモードホップ発生無しと表示されるように半導体レーザ22への注入電流を調整する。
The determination result by the mode
なお、この実施形態では、波長掃引光源20に外付けして、そのモードホップの有無や程度を表示する構成のモードホップ検出装置30の例を示したが、図6のように、上記モードホップ検出装置30の機能を波長掃引光源20′に内蔵し、モードホップ判定部36の判定結果に応じて半導体レーザ22の注入電流を可変制御して、モードホップの発生を抑制する制御部50を設けてもよい。
In this embodiment, an example of the mode
また、上記実施形態では、光干渉部31の構成をマイケルソン型干渉計としていたが、入射光を受けて2分岐し、異なる長さの光路を伝搬させて合波するものであればその構成は任意である。ただし、光路長差ΔLの環境変化による変動が少ないことが要求される。したがって、例えば上記実施形態における平面ミラー31b、31cを用いる代わりに、図7のように、カプラ31a(ビームスプリッタ)から出射された光の一部P1を、厚さ一定の板体31fの一面側の表面31gで反射させ、その表面31gを通過した光P2を反対面側内面31hで反射させて、それらの反射光P1′、P2′をカプラ31aに戻す構成にし、板体31fの厚さdの2倍に相当する光路長差ΔLを与えてもよい。
In the above embodiment, the configuration of the
20……波長掃引光源、22……半導体レーザ、23……回折格子、24……回動ミラー、25……駆動回路、30……モードホップ検出装置、31……光干渉部、32……受光器、35……スペクトラム解析部、36……モードホップ判定部、40……表示部、50……制御部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記干渉部で合波された光を受光する受光器(32)と、
前記波長掃引光源による波長掃引と前記光干渉部の光路長差に起因して前記受光器の出力に現れるビート信号に対するスペクトラム解析を行うスペクトラム解析部(35)と、
前記スペクトラム解析部で得られたビート信号のフロアノイズレベルを、前記波長掃引光源でモードホップが発生していない状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベル、あるいは前記モードホップが発生していない状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベルと前記モードホップが発生している状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベルの中間値と比較し、該比較結果により、モードホップの有無を判定するモードホップ判定部(36)とを備えた波長掃引光源のモードホップ検出装置。 Optical interference that splits into two by receiving the outgoing light of the wavelength swept light source (20) that continuously and periodically sweeps the wavelength of the outgoing light within a predetermined range, and propagates through optical paths that are different in length by a predetermined length. Part (31);
A light receiver (32) for receiving the light combined by the interference unit;
A spectrum analyzer (35) for performing spectrum analysis on a beat signal appearing at an output of the light receiver due to a wavelength sweep by the wavelength swept light source and an optical path length difference of the optical interference unit;
The floor noise level of the beat signal obtained in the spectrum analysis unit, the floor noise level of the beat signal obtained in a state where no mode hop occurs in the wavelength swept light source, or the mode hop does not occur The floor noise level of the beat signal obtained in the state and the intermediate value of the floor noise level of the beat signal obtained in the state where the mode hop is generated are compared. A mode hop detection device for a swept wavelength light source, comprising a mode hop determination unit (36) for determination.
前記スペクトラム解析部で得られたビート信号のフロアノイズレベルを、前記波長掃引光源でモードホップが発生している第1の状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベルと、該第1の状態より程度の大きなモードホップが発生している第2の状態で得られた前記ビート信号のフロアノイズレベルとの中間値と比較し、該比較結果により、モードホップの程度を判定することを特徴とする請求項1記載の波長掃引光源のモードホップ検出装置。The floor noise level of the beat signal obtained by the spectrum analysis unit, the floor noise level of the beat signal obtained in the first state where the mode hop is generated by the wavelength swept light source, and the first state Comparing with an intermediate value of the floor noise level of the beat signal obtained in the second state where a larger mode hop occurs, and determining the degree of mode hop based on the comparison result The mode hop detection device for a swept light source according to claim 1.
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