JPH02170027A - 周波数偏移検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 周波数偏移検出装置に係り、特に光周波数の偏移検出装
置に関し。

外乱に対して安定にコヒーレント光の周波数の微小な偏
移を簡便に検出できる小型の周波数偏移検出装置の提供
を目的とし。

被測定光の入射する第１の入力端と第２の入力端と出力
端とを有する光ファイバカプラと、該出力端の端面に形
成され、入射光を一部反射し一部透過する半透膜と、該
半透膜を透過した光を反射して再び該半透膜に入射させ
る鏡と、該第２の入力端に光学的に結合された光検出器
とを含む周波数偏移検出装置により構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は周波数偏移検出装置に係り、特に光周波数の偏
移検出装置に関する。

次世代の超大容量光通信システムとして、コヒーレント
光通信が期待されている。コヒーレント光通信は、電気
信号を光の周波数あるいは位相の僅かな変化に変換する
ことにより、信号の伝送を行う方法である。

このようなコヒーレント光通信の送信用光源としては、
電気信号を効率よく光の微小な周波数変化に変換できる
ことが要求される。したがって。

電気信号に対する光の周波数の微小な偏移を検出する装
置が必要となる。

〔従来の技術〕

従来、光の周波数の微小な偏移を検出する方法として、
光の干渉効果を利用した方法が用いられている。

第４図は広く知られたマイケルソン干渉計による方法を
示している。

入射光は、光の中心角周波数ω。に対して偏移Δω。で
変化している。この入射光をハーフミラ−７１により光
路Ｌ３とり、に分割し、各々鏡７２７３で反射させて再
びハーフミラ−７１に戻し２合成した出力光を光検出器
７４で検出する。

この出力光は光路差　ΔＬ＝２１　Ｌ、　−Ｌｂだけ位
相がずれた二つの光の和となり、この二つの光は干渉を
起こすので、あるΔＬの条件で丁度入射光中のω。の成
分を打ち消してΔω。成分のみを取り出すことができる
。

しかし、この方法では、直交する二つの光路が存在し、
且つ、出力側の光路Ｌ８とり、の長さを完全に一致させ
る必要があり、高精度の光学装置が必要となると共に広
い空間を必要とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、装置が大型化し、外気を通る光路が長いので振
動や外気の温度変化などの外乱により測定精度が著しく
低下する不都合も生じていた。

本発明は、従来の装置に代わる小型で且っ外乱に対して
も安定な周波数偏移検出装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の周波数偏移検出装置の構成図である。

第１回において、１は２人力２出力型の光ファイバカプ
ラ、１１は第１の入力端、１２は第２の入力端、１３は
出力端であって第１の出力端、１４は第２の出力端、５
は被測定素子、５１は光アイソレータ。

５２は被測定光を第１の入力端１１に集光するためのレ
ンズ、２は出力端１３の端面に形成された半透膜。

３は鏡、３２は鏡３と出力端１３とを結合するためのレ
ンズ、４は周波数偏移を検出するための光検出器を表す
。

上記課題は、被測定光の入射する第１の入力端１１と第
２の入力端１２と出方端１３とを有する光ファイバカプ
ラ１と、該出力端１３の端面に形成され入射光を一部反
射し一部透過する半透膜２と、該半透膜２を透過した光
を反射して再び該半透膜２に入射させる鏡３と、該第２
の入力端１２に光学的に結合された光検出器４を含む周
波数偏移検出装置によって解決される。

〔作用〕

光ファイバカプラ１の第１の入力端１１がら入射した角
周波数ω。の光は、光ファイバカプラ１により第１の出
力端１３と第２の出力端１４へ分岐される。このうち、
第１の出力端１３へ分岐した光は。

半透膜２により一部は反射され一部は透過して鏡３に入
射する。この入射光は鏡３により全反射して再び半透膜
２に入射する。

半透膜２により一部反射された光と鏡３により全反射さ
れた光は光ファイバカプラ１内で互いに干渉を起こす。

その干渉光は第１の入力端１１と第２の入力端１２に分
岐する。第２の入力端１２に分岐した干渉光は光検出器
４によって電気信号に変換される。

このとき、第１の出力端１３の端面の半透膜２と鏡３の
距離りを適当な値に設定することにより。

干渉光のうち角周波数ω。の成分を除いてΔω。

の成分のみを取り出すことができる。

第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の原理説明図である。

第２図（ａ）は第１の入力端１１から入射する被測定光
の周波数に対する第２の入力端１２から出力される干渉
光の光強度Ｐの変化を示す。入射する被測定光の光強度
は一定に保つ。被測定光の角周波数を変化させていくと
、干渉光は周期的に強くなったり弱くなったりする。半
透膜２と鏡３との距離りとする時、角周波数の変化の周
期Δωと距離りの間には次の関係がある。

Δω−２πＣ／２　Ｌ ここで、Ｃは光速である。

それ故、距離りを調節して第２図（ｂ）に示すように被
測定光の角周波数ω。を干渉光の光強度Ｐの山と谷の中
心にくるように設定すれば、角周波数の変化Δω。に対
する光強度の変化がほぼ直線と見なせるようになり、Δ
ω０成分を第２の入力＠１２からの光強度Ｐの変化に変
換でき、さらに光検出器４を流れる電流の変化として読
み取ることができる。

〔実施例〕

第３図に本発明の実施例を示す。

以下、第３図を参照しながら説明する。

第１の入力端１１．第２の入力端１２．第１の出力端１
３．第２の出力端１４を有する光ファイバカプラ１が固
定台１５に固定される。第１の出力端１３の端面には半
透膜２が形成され、第１の入力端１１．第２の入力端１
２．第２の出力端１４の端面には、それぞれ、無反射膜
２１．２２．２４が形成されている。

被測定素子５として、直流バイアスに微小な交流信号ω
イが重畳されたレーザ５を用いる。

被測定光はレンズ５２及び光アイソレーク５１を通って
第１の入力端１１に入射する。

入射光は光ファイバカプラ１内で第１の出力端１３と第
２の出力端１４に分岐し、第１の出力端１３に分岐した
光は半透膜２に入射して一部は反射し一部は透過してレ
ンズ３２に入り鏡３上に集光する。

鏡３で反射した光はレンズ３２で半透膜２上に集められ
再び光ファイバカプラ１に入る。

半透膜２に入射して一部反射した光と鏡３で反射し再び
光ファイバカプラ１に入った光を合成した干渉光は、第
１の入力端１１と第２の入力端１２に分岐する。

第１の入力端１１へ分岐した干渉光は光アイソレータ５
１の作用によりレーザ５には入らない。したがって、被
測定光に擾乱を与えない。

第２の入力端１２へ分岐した干渉光は、レンズ４１によ
り光検出器４の上に集光する。そして、その光検出器４
に接続されたサンプリングオシロスコープ、スペクトル
アナライザ、レベルメータ等からなる評価装置４２によ
り評価される。

鏡３は圧電素子等からなる微小位置決め装置３１により
波長オーダの微小距離の調整を行う。

本発明においては、被測定光の光強度は一定に保つ必要
があるが、実際問題として周波数変化と同時に光強度も
変化する場合が多い。そこで、第２の出力端１４からの
出射光をレンズ６１でモニタ６に集光して監視する。モ
ニタ６及びそれに接続する評価装置６２は、光検出器４
およびそれに接続する評価装置４２と同じくする。

評価装置４２により評価される干渉光の光強度から評価
装置６２により評価される光強度を差し引くことにより
、被測定光の光強度の変化分を補正するようにする。

評価装置４２と評価装置６２を電気的に接続して自動的
に被測定光の光強度の変化分を差し引くようにすること
もできる。

なお、光検出器４とモニタ６は光ファイバカプラ１とモ
ジュール化することにより小型化することができる。ま
た、干渉光を作るだめのレンズ３２と鏡３と微小位置決
め装置３１もモジュール化により小型化することができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明した様に９本発明によれば、従来のマイケルソ
ン干渉型装置よりもはるかに小型で、しかも外乱に対し
て極めて安定な周波数偏移検出装置を提供することがで
きる。

また、光ファイバカプラに被測定光を集光して入射させ
るだけで測定ができるので極めて簡便であり、実用上の
利点が多い。

【図面の簡単な説明】

第１図は周波数偏移検出装置の構成図。 第２図は本発明の原理説明図。 第３図は実施例 第４図はマイケルソン干渉計による方法である。図にお
いて １は光ファイバカプラ １１は第１の入力端。 １２は第２の入力端。 １３は出力端であって第１の出力端。 １４は第２の出力端 １５は固定台。 ２は半透膜。 ２Ｌ　２２．２４は無反射膜。 ３、７２．７３は鏡。 ３１は微小位置決め装置。 ３２、４Ｌ　５２．６１はレンズ。 ４．７４は光検出器。 ４２、６２は評価装置 ５は被測定素子であってレーザ。 ５１は光アイソレータ。 ６はモニタ ７１はハーフミラー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定光の入射する第１の入力端（１１）と第２の入力
   端（１２）と出力端（１３）とを有する光ファイバカプ
   ラ１と、 該出力端（１３）の端面に形成され、入射光を一部反射
   し一部透過する半透膜（２）と、 該半透膜（２）を透過した光を反射して再び該半透膜（
   ２）に入射させる鏡（３）と、 該第２の入力端（１２）に光学的に結合された光検出器
   （４）と を含むことを特徴とする周波数偏移検出装置。