JP7128315B1 - 光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定環境の温度が変化した場合でも、高い波長精度での測定を可能にする光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法を提供する。【解決手段】エタロン部の温度を検出する温度検出器を設けて、エタロン透過光のスペクトルに現れるリップルの波長位置が温度変化の影響でずれた場合に、その波長誤差を含めて自動的に校正するように、補正処理部で処理する。エタロンを透過した広帯域光と、被測定光とを選択的に分光部に入力する。エタロン透過光のスペクトルに基づいて校正を実施する波長校正モードと、被測定光のスペクトルを測定する測定モードとを周期的に切り替えて繰り返し測定し、温度が変化した場合でも波長精度が高いスペクトル測定を可能にする。リップルが正弦波形状に変化する特性のエタロンを採用する。【選択図】図５

Description

本発明は、光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法に関する。

例えば、特許文献１のような分光装置を利用して光スペクトラムアナライザを構成することができる。光スペクトラムアナライザは、分光装置に入射する被測定光を分光して波長又は周波数毎の強度を計測し、被測定光における波長又は周波数毎の強度分布（スペクトラム）をグラフ形式で表示することができる。

特許文献１の分光装置は、計測する光スペクトルの波長精度を改善するための技術を示している。具体的には、エタロン（Etalon）を用いて広波長帯域の参照光から波長の測定基準信号を作成することにより、測定精度を向上させることが提案されている。

特開平１－１１２１３８号公報

一般的な光スペクトラムアナライザにおいては、分光器として回折格子やプリズム等の分散型分光素子が用いられる。そして、被測定光は入射スリットから入力し、コリメータにて平行光線となり、分散型分光素子への入射光に対応した角度で任意の波長を回折し、回折された被測定光は集光器で集光されて出射スリットを通過し、受光器に入力される。受光器は入力した光強度に比例した電気信号を出力し、分光器を通過した波長の光信号強度を検出することができる。

分光器で分光される波長は、分散型分光素子への入射光の入射角に対応した回折光の回折角によって決定され、モータ等を用いた駆動機構により制御される。このような分光器を有する光スペクトラムアナライザでは、駆動機構を制御して分光器の出力波長を選択し、被測定光に含まれる波長毎の光信号強度を連続的に検出することにより、光スペクトルを得る。駆動機構は、モータや機械的連結部材を使用しており、必ずしも分光器の波長を正確に制御することができず、得られる被測定光の光スペクトルの波長精度が悪化する。

特許文献１のようにエタロンを用いた場合には、エタロンを透過した光のスペクトルを波長の目盛りとして利用できるので、被測定光のスペクトルにおける測定波長を把握するためにこの目盛りを利用できる。

特許文献１に示されているように、エタロンの表面にほぼ垂直に光を照射した場合、入射光は厚さｄの内部で反射を繰り返した後、反対面から外部へ送出される。この場合の光の透過率αは、反射率Ｒ、屈折率ｎ、厚さｄ、入射光に対する傾斜角θ、入射光の波長λの関数となる。但し、反射率Ｒ、屈折率ｎ、厚さｄは、エタロンの物理特性によって定まる定数である。また、傾斜角θは、エタロンを分光装置内に一旦取り付けると定数となる。そのため、入射光の波長λを変化させると、透過率αは、波長λを変数とする三角関数の波長となる。そして、波長間隔Δλ毎に各ピーク信号が生じる［Δλ＝λ2／(2・n・d・cosθ)］。

しかしながら、波長の目盛りとして用いているエタロンは実際には温度変化に伴ってその厚さｄが変化するので、広波長帯域の参照光の光強度信号の各ピーク信号の波長間隔にも変化が現れ、正しい波長位置に目盛りを表示できない場合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定環境の温度が変化した場合でも、高い波長精度での測定が可能な光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法は、下記（１）～（９）を特徴としている。
（１） 被測定光の波長帯域を網羅する広い波長帯域に亘って平坦なスペクトルを有する広波長帯域の光を出射する広帯域光源部と、
前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロンを透過した光を出力するエタロン部と、
前記被測定光を入力する光入射部と、
前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を回折格子により分光して任意の波長の光を出力する分光部と、
前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを有する波長制御部と、
前記波長制御データを補正する波長制御データ補正処理部と、
前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部と、
前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器と、
を備え、
前記波長制御データ補正処理部が、前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記波長制御データを補正する、
光スペクトラムアナライザ。

（２） 前記エタロン部は、前記広帯域光源部からの光が入力された時の前記エタロンの透過光強度が周波数の変化に対してほぼ正弦波形状である、
上記（１）に記載の光スペクトラムアナライザ。

（３） 前記エタロン部の出力光と前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力可能な光スイッチを備え、
前記分光部は、前記光スイッチの出力からの入力光を分光し、分光された任意の波長の光を出力する、
上記（２）に記載の光スペクトラムアナライザ。

（４） 波長が既知の基準光を出射する基準光源部を有し、
前記基準光が前記光スイッチに入力され、
前記光スイッチは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光と、前記基準光と、前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力する、
上記（３）に記載の光スペクトラムアナライザ。

（５） 波長校正モードと、測定モードとを選択可能なモード制御部を有し、
前記モード制御部は、
前記波長校正モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記波長校正モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
上記（３）又は（４）に記載の光スペクトラムアナライザ。

（６） 波長校正第１モードと、波長校正第２モードと、測定モードとを選択可能なモード制御部を有し、
前記モード制御部は、
前記波長校正第１モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記波長校正第２モードでは、前記基準光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチから出力し、
前記波長校正第１モード、前記波長校正第２モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
上記（４）に記載の光スペクトラムアナライザ。

（７） 前記分光部は、その出力光の波長を変更するための可動部、及び前記可動部を駆動可能な駆動部を有する、
上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。

（８） 前記波長制御データ補正処理部は、前記エタロンの透過光スペクトルに生じるリップル振幅の固有のピーク波長と、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を実測して得られるエタロンスペクトルデータのピーク波長位置に基づいて、波長のずれ量を算出する、
上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。

（９） 被測定光の波長帯域を網羅する広い波長帯域に亘って平坦なスペクトルを有する広波長帯域の光を出射する広帯域光源部と、前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロンを透過した光を出力するエタロン部と、前記被測定光を入力する光入射部と、前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を回折格子により分光して任意の波長の光を出力する分光部と、前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部と、前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器と、波長制御部とを有する光スペクトラムアナライザを制御するための波長校正制御方法であって、
前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度に基づいて、前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを補正する、
波長校正制御方法。

上記（１）の構成の光スペクトラムアナライザによれば、環境温度の変動に伴ってエタロンの波長特性が変化した場合に、検出した温度変化を波長制御データの補正に反映できる。したがって、波長精度を改善することができる。

上記（２）の構成の光スペクトラムアナライザによれば、エタロンの透過光強度が周波数の変化に対してほぼ正弦波形状になるので、周波数軸に沿って掃引した場合に出力される透過光の振幅の把握が容易である。この透過光の振幅変動を検出しエタロンの温度が変化した場合の波長の校正に利用できる。

上記（３）の構成の光スペクトラムアナライザによれば、光スイッチによって、エタロン部の出力光と光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力することができる。

上記（４）の構成の光スペクトラムアナライザによれば、基準光の波長を基準として利用できるので、計測したスペクトラムの各波長を校正することが容易である。

上記（５）の構成の光スペクトラムアナライザによれば、測定の際に波長校正モード、及び測定モードを周期的に切り替えるので、温度変化に伴ってエタロンの特性が変化しても、最新の温度の環境で校正された波長に基づいて、被測定光のスペクトラムを正しく測定できる。

上記（６）の構成の光スペクトラムアナライザによれば、測定の際に波長校正第１モード、波長校正第２モード、及び測定モードを周期的に切り替えるので、温度変化に伴ってエタロンの特性が変化しても、最新の温度の環境で校正された波長に基づいて、被測定光のスペクトラムを正しく測定できる。更に、波長が既知の基準光に基づいて波長校正の精度を上げることができる。

上記（７）の構成の光スペクトラムアナライザによれば、可動部を例えば一定の速度で駆動することにより、光路が変化するように波長軸方向に掃引を行い検出するスペクトラム上の波長を連続的に変えることができる。

上記（８）の構成の光スペクトラムアナライザによれば、デジタル直交検波の実施により実信号から複素信号（ＩＱ信号）に変換することが可能になる。また、複素信号を扱う場合は実信号に比べて扱える帯域幅が２倍になる。また、瞬時の位相を知ることができるので、エタロンの透過光におるピーク波長位置の位相ずれ量を容易に算出できる。

上記（９）の構成の波長校正制御方法によれば、環境温度の変動に伴ってエタロンの波長特性が変化した場合に、検出した温度変化を波長制御データの補正に反映できる。したがって、基準波長位置検出器が検出した基準波長の位置と、実際の波長とのずれを補正するように校正し波長精度を改善することができる。

本発明の光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法によれば、測定環境の温度が変化した場合でも、高い波長精度での測定が可能である。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る光スペクトラムアナライザの構成例を示すブロック図である。 図２は、エタロン部の内部構造の例を示す縦断面図である。 図３は、エタロン透過光のスペクトルの例を示すグラフである。 図４は、分光部の外観の例を示す斜視図である。 図５は、本発明の実施形態に係る光スペクトラムアナライザの動作例を示すフローチャートである。 図６は、光スペクトラムアナライザの構成の変形例を示すブロック図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜光スペクトラムアナライザの構成＞
本発明の実施形態に係る光スペクトラムアナライザ１０の構成例を図１に示す。光スペクトラムアナライザ１０は、被測定光のスペクトラム、すなわち波長又は周波数毎の光強度分布を測定してグラフ形式でその結果を表示する機能を有している。なお、波長と周波数とは互いに逆数と似た関係にあるので、以下の説明では、両者の文言をほぼ同じ意味で用いる場合がある。

図１に示した光スペクトラムアナライザ１０は、広帯域光源部１１、エタロン部１２、光入射部１３、光スイッチ１４、分光部１５、受光部１６、波長制御部１７、補正処理部１８、及び表示部１９を備えている。

また、広帯域光源部１１の出力とエタロン部１２の入力との間が光ファイバ２１で接続され、エタロン部１２の出力と光スイッチ１４の１つの入力との間が光ファイバ２２で接続され、光入射部１３と光スイッチ１４の１つの入力との間が光ファイバ２３で接続され、光スイッチ１４の出力と分光部１５の入力との間が光ファイバ２４で接続され、分光部１５の出力と受光部１６の入力との間が光ファイバ２５で接続されている。

広帯域光源部１１は、光スペクトラムアナライザ１０の測定対象として想定される被測定光の波長帯域を網羅する広い波長帯域に亘って平坦なスペクトルを有する光を出射可能な光源を内蔵している。

エタロン部１２は、透過する光のスペクトルに対してリップル状の周期的な変化を発生させることが可能なエタロンを内蔵している。また、このエタロン部１２はエタロンの環境温度を検出するためのセンサを内蔵している。

光入射部１３は、この光スペクトラムアナライザ１０が測定対象とする被測定光を入力するための入力部である。
光スイッチ１４は、複数の光入力部と１つの光出力部とを有し、複数の光入力部の光路のいずれかを選択的に光出力部と接続することが可能なスイッチであり、制御信号に従って選択状態を切り替えることができる。

分光部１５は、入力光のスペクトルを波長毎に分光すると共に、分光後の選択した波長の光成分だけを出力することができる。また、選択的に出力する波長を連続的に変化させて掃引するための可動機構及び駆動部を内蔵している。

受光部１６は、分光部１５から出力される光を受光して光電変換し、受光した光の強度を表す電気信号を出力することができる。

波長制御部１７は、分光部１５が出力する光の波長に相当する可動部の状態（位置）を把握し、測定時に波長の掃引を行うための制御を実施する。また、波長制御部１７は、可動部の位置と波長との対応関係を表す波長制御データを有している。
補正処理部１８は、校正時に波長制御部１７の波長制御データを補正するための機能を有している。

被測定光を分光部１５に入力した際に、波長制御部１７が分光部１５の出力波長を連続的に変化させながら、出力光強度を受光部１６で検出することにより、被測定光のスペクトルが得られる。

表示部１９は、測定した被測定光のスペクトルや、エタロンスペクトルに基づく波長目盛りなどをグラフ形式で表示することができる。表示するグラフは、通常、横軸が波長又は周波数の変化を表し、縦軸が光強度を表す。

＜エタロン部の内部構造＞
エタロン部１２の内部構造の例を図２に示す。
図２に示したエタロン部１２においては、密閉されたケース３１の内部にエタロン３２が固定された状態で配置されている。また、エタロン３２の厚み方向の一方の表面（光入射面）と対向する状態でコリメータレンズ３３が設置され、エタロン３２の厚み方向の他方の表面（光出射面）と対向する状態で集光レンズ３４が設置されている。

また、エタロン３２の環境温度を検知するために、温度センサ３５がエタロン３２の近傍に配置されている。この温度センサ３５は、温度変化に伴うエタロン３２の特性変動の影響を含めて波長の校正を行うために利用される。

エタロン部１２に入力される光は、入力側光ファイバ３６を介してケース３１内に導かれ、コリメータレンズ３３で平行光にされた後、エタロン３２の光入射面に入射する。なお、エタロン３２の光入射面に入射する光の入射方向は、エタロン３２の光入射面に垂直な軸方向に対して傾斜している場合もある。

エタロン３２を透過する光は、入射光と、エタロン３２内部で反射を繰り返す光との干渉の影響を受けるので、エタロン３２から出力される透過光のスペクトルは、入射光とは異なる状態になる。すなわち、周期的なリップル状の変化が透過光のスペクトルに現れる。本実施形態では、入射光のスペクトルが平坦な場合に、透過光のスペクトルに生じるリップルが正弦波状になる特性を有するエタロン３２を採用している。実際には、例えばエタロン３２の反射面の反射率を１０％程度に小さくすることで、リップルの波形を正弦波状にすることが可能である。

エタロン３２から出た透過光は、集光レンズ３４で集光され、出力側光ファイバ３７に導かれてケース３１の外側に出力される。

＜エタロン透過光のスペクトル＞
エタロン透過光のスペクトルの例を図３に示す。図３において、横軸は波長又は周波数を表し、縦軸は光透過率を表している。

図３に示したスペクトルは、広い波長帯域に亘って平坦なスペクトルを有する光を広帯域光源部１１の出力からエタロン部１２に供給した場合に、エタロン部１２の出力側で観測可能な透過光のスペクトル、すなわちエタロン３２の固有の特性に起因するスペクトルを表している。

図３の例では、周波数の５０［ＧＨｚ］に相当する一定波長の間隔で、正弦波状のリップル（レベル変動）がこの透過光のスペクトルに周期的に現れている。

このリップルにおける各ピーク点などの位置は、エタロン３２の固有の特性により定まるので、これらの位置を波長の目盛りとして利用すれば、被測定光のスペクトルを測定する際の波長を校正することが可能である。但し、環境温度が変化する場合には、エタロン３２の物理特性が変動する。そこで、本実施形態では、後述するように温度変化に対するエタロン３２の波長誤差も含めて校正を実施している。

エタロン３２における温度変化時の共振周波数間隔ＦＳＲ（Free Spectral Range）は次式で表される。
ＦＳＲ（Ｔｓ＋ΔＴ）＝ｃ／{２ｎ・（Ｌ＋ΔＬ）} ・・・（１）
但し、
Ｔｓ：温度
ΔＴ：温度変化
ｃ ：光速
ｎ ：エタロンの屈折率
Ｌ ：エタロンの共振器長
ΔＬ：共振器長変化

また、温度変化（ΔＴ）に対する共振器長変化（ΔＬ）は、次式で表される。
ΔＬ＝α・Ｌ・ΔＴ ・・・（２）
α：線膨張率
この共振周波数間隔ＦＳＲ(Ｔｓ+ΔＴ)を、温度センサ３５の検出した温度に基づいて補正し、後述するように波長の校正を実施する。

＜分光部の外観の例＞
分光部１５の外観の例を図４に示す。
図４に示した分光部１５は、リットマン型であり、コリメータレンズ４１、回折格子４２、折り返しミラー４３、可動部４４、モータ４５、及びエンコーダ４６を含んでいる。

分光部１５の入力側に接続された光ファイバ２４から分光部１５に入射する光は、コリメータレンズ４１で平行光にされた後、回折格子４２、及び折り返しミラー４３を含む光学系で分光され、分光された一部の波長の光のみが選択的に出力側の光ファイバ２５に導かれ出力される。

分光部１５の可動部４４を動かすことにより、分光後の出力光の波長を変更することができる。具体的には、モータ４５の駆動軸に連結されているスピンドル４８の外周にナットが螺合し、このナットの位置が折り返しミラー４３の位置を決定する。したがって、モータ４５が回動すると、スピンドル４８が回動し、スピンドル４８外周に形成されているねじ山に沿ってナットの位置が移動し、ナットに連結されている折り返しミラー４３の位置が変化する。また、モータ４５の駆動軸にその回転量を検知するエンコーダ４６が設置されている。

したがって、モータ４５の回転量に基づいて、可動部４４の位置、すなわち分光部１５の分光出力における光の波長又は周波数を波長制御部１７及び補正処理部１８が特定する。但し、分光部１５から実際に出力される光の波長又は周波数と、分光部１５の位置との関係を事前に校正して正確に対応付けてから計測を実施する必要がある。

可動部４４に接続されているモータ４５を駆動することにより、分光部１５が出力する光の波長を連続的に変更できる。例えば、ある開始波長位置から終了波長位置までの間を一定の速度で掃引するようにモータ４５を駆動すれば、光ファイバ２４に出力する光の波長を連続的に変えることができるので、被測定光のスペクトルを計測できる。
分光部１５においては、可動部４４の各位置と分光された出力光の波長とが互いに関連付けられているので、計測する波長を位置で表すことができる。

＜光スペクトラムアナライザの動作例＞
本発明の実施形態における光スペクトラムアナライザ１０の動作例を図５に示す。すなわち、光スペクトラムアナライザ１０の補正処理部１８を制御する図示しないマイクロコンピュータが内蔵された所定の制御プログラムを実行することにより、図５に示したような動作が実施される。図５の動作について以下に説明する。

波長校正のために、補正処理部１８は、まず最初に波長校正用の分光部の波長掃引データを作成する（Ｓ１１）。次に、光スイッチ１４を切り替えて波長校正モードに移行する（Ｓ１２）。すなわち、エタロン部１２から出力されるエタロン透過光が、光スイッチ１４を介して分光部１５に入力される状態にする。

次に、補正処理部１８は、波長制御部１７を介して分光部１５を制御し、所定の開始位置の波長から終了位置の波長までの範囲を連続的に掃引しながら、受光部１６で波長毎の光強度分布、すなわちエタロン３２を透過した光のスペクトルを測定する（Ｓ１３）。

次に、補正処理部１８は温度センサ３５の出力からエタロン３２の最新の温度を把握する（Ｓ１４）。エタロン３２における温度変化時の共振周波数間隔ＦＳＲ(Ｔｓ+ΔＴ)が温度Ｔｓの変化に伴って変動するので、温度センサ３５の出力に基づき検出した温度の変化ΔＴと、前記式（１）、式（２）とを利用して、温度変化を加味したエタロン３２のリップルの各ピーク位置における周波数を算出する（Ｓ１５）。

次に、補正処理部１８は、温度変化を加味したエタロン３２のリップルの各ピーク位置における周波数（Ｓ１５）と、エタロン３２を透過した光のスペクトル（図３参照）に現れるリップルの各ピーク位置における周波数とのズレ量δｆを算出する（Ｓ１６）。
補正処理部１８は、Ｓ１６で算出した周波数ズレ量δｆを校正するように、分光部１５の可動部４４における各位置と各波長との対応関係を表す波長制御データを補正し記憶している波長掃引用のデータを更新する（Ｓ１７）。

次に、補正処理部１８は、光スイッチ１４を切り替えて測定モードに移行する（Ｓ１８）。すなわち、光入射部１３に入力される被測定光が、光スイッチ１４を介して分光部１５に入力される状態にする。

補正処理部１８は、スペクトルの測定モードで使用される波長掃引用のデータを、校正後の波長制御データに基づいて作成する（Ｓ１９）。そして、作成した波長掃引用のデータを利用して被測定光のスペクトル測定を実施する（Ｓ２０）。すなわち、所定の開始波長から終了波長までの間で、分光部１５の可動部４４の波長位置を把握しながらモータ４５を駆動して波長を連続的に掃引し、各波長の位置で受光部１６が検出した光強度を波長に対応付けてそれぞれ取得し、波長毎の光強度分布、すなわち被測定光のスペクトラムを測定する。測定した被測定光のスペクトラムは、表示部１９で横軸が波長又は周波数、縦軸が光強度をそれぞれ表すグラフの形式で表示される。

Ｓ２１で測定終了が検知されるまで、Ｓ１１～Ｓ２０の処理が繰り返し実施される。つまり、温度センサ３５が検知した温度の補正を含む波長校正モードの処理（Ｓ１２～Ｓ１７）と、測定モードの処理（Ｓ１８～Ｓ２０）とが交互に周期的に繰り返される。したがって、環境温度が変動しても、波長ずれを生じることなく高精度のスペクトル測定が可能になる。

＜光スペクトラムアナライザの変形例＞
光スペクトラムアナライザの構成の変形例を図６に示す。図６に示した光スペクトラムアナライザ１０Ａは、図１に示した光スペクトラムアナライザ１０の変形例である。

光スペクトラムアナライザ１０Ａは、既知の発光波長で発光する光源を有する基準光源部５１を備えている。基準光源部５１の出力は、光ファイバ５２を介して光スイッチ１４Ａの１つの入力と接続されている。

光スイッチ１４Ａは、３つの入力と１つの出力とを有しており、基準光源部５１の出力光と、エタロン部１２の出力光と、光入射部１３からの被測定光とのいずれか１つを選択的に出力することができる。

また、偏光制御部５３が光スイッチ１４Ａの出力と分光部１５の入力との間に接続されている。この偏光制御部５３は、分光部１５に入力される光の偏光を切り替えることができる。具体的には、入力光をそのまま透過する状態と、Ｐ偏光の光成分だけを透過する状態と、Ｓ偏光の光成分だけを透過する状態とのいずれかを選択的に切り替えることができる。

図６の補正処理部１８Ａは、光スイッチ１４Ａを制御することにより、３種類のモードを周期的に切り替えることができる。すなわち、エタロン部１２を透過した広帯域光源部１１の広帯域光を利用して波長を校正する校正第１モードと、基準光源部５１が出力する波長が既知の基準光を用いて波長を校正する校正第２モードと、光入射部１３から入力される被測定光のスペクトルを測定する測定モードとを切り替えることができる。波長が既知の基準光を利用することにより、波長校正の精度をより高めることができる。

また、補正処理部１８Ａは偏光制御部５３を制御することで、スペクトルや光強度を偏光毎にそれぞれ分離して計測することが可能になる。

以上のように、例えば図１に示した光スペクトラムアナライザ１０においては、温度センサ３５が検出したエタロン３２の温度に基づいて補正処理部１８が波長を補正するので、外部環境などの温度変化の影響を受けることなく被測定光のスペクトルを測定し、校正された正しい波長と共にスペクトルを測定し表示することができる。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法の特徴をそれぞれ以下［１］～［９］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 広波長帯域の光を出射する広帯域光源部（１１）と、
前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロン（３２）を透過した光を出力するエタロン部（１２）と、
被測定光を入力する光入射部（１３）と、
前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を分光して任意の波長の光を出力する分光部（１５）と、
前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを有する波長制御部（１７）と、
前記波長制御データを補正する波長制御データ補正処理部（補正処理部１８）と、
前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部（１６）と、
前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器（温度センサ３５）と、
を備え、
前記波長制御データ補正処理部が、前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記波長制御データを補正する（Ｓ１７）、
光スペクトラムアナライザ。

［２］ 前記エタロン部は、前記広帯域光源部からの光が入力された時の前記エタロンの透過光強度が周波数の変化に対してほぼ正弦波形状である（図３参照）、
上記［１］に記載の光スペクトラムアナライザ。

［３］ 前記エタロン部の出力光と前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力可能な光スイッチ（１４）を備え、
前記分光部は、前記光スイッチの出力からの入力光を分光し、分光された任意の波長の光を出力する、
上記［２］に記載の光スペクトラムアナライザ。

［４］ 波長が既知の基準光を出射する基準光源部（５１）を有し、
前記基準光が前記光スイッチ（１４Ａ）に入力され、
前記光スイッチ（１４Ａ）は、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光と、前記基準光と、前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力する、
上記［３］に記載の光スペクトラムアナライザ。

［５］ 波長校正モードと、測定モードとを選択可能なモード制御部（補正処理部１８）を有し、
前記モード制御部は、
前記波長校正モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチから出力し（Ｓ１２）、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチから出力し（Ｓ１８）、
前記波長校正モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する（Ｓ１２、Ｓ１８）、
上記［３］又は［４］に記載の光スペクトラムアナライザ。

［６］ 波長校正第１モードと、波長校正第２モードと、測定モードとを選択可能なモード制御部（補正処理部１８Ａ）を有し、
前記モード制御部（補正処理部１８Ａ）は、
前記波長校正第１モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチ（１４Ａ）から出力し、
前記波長校正第２モードでは、前記基準光を選択して前記光スイッチ（１４Ａ）から出力し、
前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチ（１４Ａ）から出力し、
前記波長校正第１モード、前記波長校正第２モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
上記［４］に記載の光スペクトラムアナライザ。

［７］ 前記分光部（１５）は、その出力光の波長を変更するための可動部（４４）、及び前記可動部を駆動可能な駆動部（モータ４５）を有する、
上記［１］乃至［６］のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。

［８］ 前記波長制御データ補正処理部は、前記エタロンの透過光スペクトルに生じるリップル振幅の固有のピーク波長と、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を実測して得られるエタロンスペクトルデータのピーク波長位置に基づいて波長のずれ量を算出する、
上記［１］乃至［７］のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ。

［９］ 広波長帯域の光を出射する広帯域光源部と、前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロンを透過した光を出力するエタロン部と、被測定光を入力する光入射部と、前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を分光して任意の波長の光を出力する分光部と、前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部と、前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器と、波長制御部とを有する光スペクトラムアナライザを制御するための波長校正制御方法であって、
前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを補正する（Ｓ１１～Ｓ１７）、
波長校正制御方法。

１０，１０Ａ 光スペクトラムアナライザ
１１ 広帯域光源部
１２ エタロン部
１３ 光入射部
１４，１４Ａ 光スイッチ
１５ 分光部
１６ 受光部
１７ 波長制御部
１８，１８Ａ 補正処理部
１９ 表示部
２１，２２，２３，２４，２５ 光ファイバ
３１ ケース
３２ エタロン
３３ コリメータレンズ
３４ 集光レンズ
３５ 温度センサ
３６ 入力側光ファイバ
３７ 出力側光ファイバ
４１ コリメータレンズ
４２ 回折格子
４３ 折り返しミラー
４４ 可動部
４５ モータ
４６ エンコーダ
５１ 基準光源部
５２ 光ファイバ
５３ 偏光制御部

Claims (9)

1. 被測定光の波長帯域を網羅する広い波長帯域に亘って平坦なスペクトルを有する広波長帯域の光を出射する広帯域光源部（１１）と、
   前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロン（３２）を透過した光を出力するエタロン部（１２）と、
   前記被測定光を入力する光入射部（１３）と、
   前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を回折格子（４２）により分光して任意の波長の光を出力する分光部（１５）と、
   前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを有する波長制御部（１７）と、
   前記波長制御データを補正する波長制御データ補正処理部（１８）と、
   前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部（１６）と、
   前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器（３５）と、
   を備え、
   前記波長制御データ補正処理部が、前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記波長制御データを補正する、
   光スペクトラムアナライザ。
2. 前記エタロン部は、前記広帯域光源部からの光が入力された時の前記エタロンの透過光強度が周波数の変化に対してほぼ正弦波形状である、
   請求項１に記載の光スペクトラムアナライザ。
3. 前記エタロン部の出力光と前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力可能な光スイッチ（１４）を備え、
   前記分光部は、前記光スイッチの出力からの入力光を分光し、分光された任意の波長の光を出力する、
   請求項２に記載の光スペクトラムアナライザ。
4. 波長が既知の基準光を出射する基準光源部（５１）を有し、
   前記基準光が前記光スイッチ（１４Ａ）に入力され、
   前記光スイッチ（１４Ａ）は、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光と、前記基準光と、前記光入射部からの被測定光とのいずれかの光を選択的に出力する、
   請求項３に記載の光スペクトラムアナライザ。
5. 波長校正モードと、測定モードとを選択可能なモード制御部（１８）を有し、
   前記モード制御部は、
   前記波長校正モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチから出力し、
   前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチから出力し、
   前記波長校正モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
   請求項３又は請求項４に記載の光スペクトラムアナライザ。
6. 波長校正第１モードと、波長校正第２モードと、測定モードとを選択可能なモード制御部（１８Ａ）を有し、
   前記モード制御部（１８Ａ）は、
   前記波長校正第１モードでは、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を選択して前記光スイッチ（１４Ａ）から出力し、
   前記波長校正第２モードでは、前記基準光を選択して前記光スイッチ（１４Ａ）から出力し、
   前記測定モードでは、前記光入射部からの被測定光を選択して前記光スイッチ（１４Ａ）から出力し、
   前記波長校正第１モード、前記波長校正第２モード、及び前記測定モードを含む複数種類のモードを周期的に切り替えながら測定を実施する、
   請求項４に記載の光スペクトラムアナライザ。
7. 前記分光部（１５）は、その出力光の波長を変更するための可動部（４４）、及び前記可動部を駆動可能な駆動部（４５）を有する、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光スペクトラムアナライザ。
8. 前記波長制御データ補正処理部は、前記エタロンの透過光スペクトルに生じるリップル振幅の固有のピーク波長と、前記エタロン部を透過した前記広帯域光源部からの光を実測して得られるエタロンスペクトルデータのピーク波長位置に基づいて、波長のずれ量を算出する、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光スペクトラムアナライザ。
9. 被測定光の波長帯域を網羅する広い波長帯域に亘って平坦なスペクトルを有する広波長帯域の光を出射する広帯域光源部と、前記広帯域光源部からの光が入力されてエタロンを透過した光を出力するエタロン部と、前記被測定光を入力する光入射部と、前記光入射部からの被測定光、又は前記エタロン部の出力光を入力光とし、前記入力光を回折格子により分光して任意の波長の光を出力する分光部と、前記分光部の出力光を光電変換して光の強度を検出する受光部と、前記エタロン部の温度を検出するエタロン温度検出器と、波長制御部とを有する光スペクトラムアナライザを制御するための波長校正制御方法であって、
   前記エタロンを透過した前記広帯域光源部の光を前記分光部に入力した状態で検出される光スペクトルと、検出された前記エタロンの温度とに基づいて、前記分光部の出力光の波長、又は周波数を制御するための波長制御データを補正する、
   波長校正制御方法。

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