JPH03170035A - 光回路の周波数特性測定装置 - 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】 「産業上の利川分軒」 この発明｛よ、光回路のｒ了する人ｎ．ナ光周波数（も
しくは入射光波長）に依存した特Ｐ１ミを測定する光回
路の周波数特性測定装置に係り、特に、高い検出感度・
高い周波数分解能での測定を垣時間のうちに行なうこと
を可能とする先回路の周ｖ１数特性測定装ＩＩ１に関す
る。

「従来の技術」 光の領域で周波数多重を行なう光周波数多ＩＲ通信方式
（以下、光ＦＤＭ通信方式という）（よ、光ファイバの
持つ数Ｔｌｌｚに及ぶ広い伝送惜域をＴ−ｒ効に利用で
きるため、将来の光通信技術として、きわめて有望であ
る。そして、この光ＦＤＭ通信方式の実現に向Ｏて、光
源となる半導体レーザの発振光周波数をリング共振４の
周期的光透過特Ｐ１…を利用して安定化する実験や、あ
るいは、光周波数多宙された信号光Ｊ１Ｔから所望の信
号光を取り出すための狭シ１Ｆ域光フィルタの試作など
が、活発に行なわれている。このため、近年、リング共
１［、ファブリ・ペロー干渉計、マヅハ・ツエンダ干渉
計などを利用して、光回路の周波数特性を正確に測定す
る技術が重要となってきている。

特に、光ＦＤＭにおいて多重数を増やすためには、光周
波数軸上で高密度に信号光を並べる必要があるため、フ
ィルタなどの光回路においてら、たとえばＭＩＩｚ＝Ｇ
ＩＩｚオーダの光周波数特性の実現お上びその評価が求
められている。ここで、たとえば石英光ファイバの損失
が最小となる！，５μｍ　４：Ｆを想定した場合、先周
波数差ＩＣＩＩｚは波長差わずか０．００７５ｎｍに相
当ずる。したがって、このような先回路の周波数特仕の
測定には、きわめて梢密な光周波数（もしくは波長）制
御技術が必要となる。

また、光フィルタなどの光回路を光［？ＤＭ通信方式に
利用する場合には、遮断周波数領域からの漏れ光がクロ
ストークとなって影響を及ぼすため、透過領域周辺での
周波数特性のみならず、遮断領域での漏れ光強度（周波
数特性）をも測定する必要がある。したがって、これら
の光回路の周波数特性測定装れには、高い測定感度およ
び広いダイナミックレンジら必要である。

上述したような光回路の周波数特性の測定には、従来、
高Ｌ？度に温度安定化した半導体レーザダイオードの出
力光を被測定光回路に入射し、光回路の出力する尤の強
度を、高感度のパワーメータで検出ずろ方法がＩＩ１い
られている（たとえば、Ｋ．Ｉｎｏｕｃ　ａｔ　ａｌ．
，”＾ｆｏｕｒ−ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｗ
ａｖｅｇｕｉｄｅＩＩＩｕｌｔｉ／ｄｅＩＩｌｕｌＬｉ
ｐｌｃｘｅｒ　ｆｏｒ　５−Ｇｌｌｚ　ｓｐａｃｅｄ　
ｏｐｔｉｃａｌ　ＦＤＭ　ｔｒａｎｓＩｌｉｓｓｉｏｎ
，’　ＩＥＥＥ　Ｊ．　Ｌｉｇｈｔｖａｖｅ　Ｔｅｃｈ
ｎｏｆ．；　ｖｏｌ．６，　Ｎｏ．２．　ＰＰ．３３９
−３４５．　　１９８８参１ｋ）。

第Ｉ１図は、従来の光回路の周波数特性測定装ｆＩｉ？
の構成を示すブロック図であって、この周波数特性測定
装置は光回路の透過特仕を測定ずるために用いいられる
。この図において、符号■よ発振光周波数が可変である
掃引レーザ、２は順方向（図中矢印）の光を通し、逆方
向の光を遮断する光アイソレー夕、３は光の強度を測定
するための光パワーメータ、４はＸＹレコーダ、５は掃
引レーザ！の発振光周波数を制御する光周波数制御手段
・６は掃引同期手段である。上記掃引レーザ！とじては
、単一縦モードで発振する半導体レーザ、たとえば分布
反射１　（ＤＦ’Ｂ）のレーザダイオード（【、Ｄ）や
分布帰還型（ＤＢｎ）のレーザダイオードなどが利用さ
れる。ここで、これらの半導体レーザ（よ、その温度を
変化させることにより、その発振周波数をおよそＩＯＧ
Ｈｚ／Ｋの割合で掃引することが可能である。したがっ
て、光周波数制御手段５として、掃引レーザ！の温度を
±０．００１〜±０．０１Ｋの精度で安定化しつつ設定
温度を掃引する温度制御装置を用いることにより、掃引
レーザｌの発振周波数ν，は、数〜敗百ＧＨｚ（波長に
して、〜数ｎｍ）の範囲で掃引される。

なお、周波数特性の測定対象物である光回路（以下、被
測定光回路という）７は、光アイソレータ２と光パワー
メータ３との間に置かれる。このような構成において、
掃引レーザ１の出力は、光アイソレータ２を介して取り
出され、掃引光ＳＬとして被測定光回路７に入射される
。ここで光アイソレータ２（よ、被測定光回路７などか
らの反射戻り光に上って、掃引レーザ！の発振状態が影
響を受けるのを防ぐために必要である。そして、彼測定
光回路７からの透過光（以下、測定光ＭＬともいう）は
、高感度の光パワーメータ３によってその光強度が測定
され、ＸＹレコーダ４のＹ軸の値として記録される。こ
こで、掃引同ｊ［Ｉｌ手段６として、！ｈ調増加する重
圧を発生ずる回路を用い、この電圧値をＸＹレコーダ４
のＸ軸の値とする。

方、光周波数制御千段５においても、この電圧値に比例
して掃引レーザｌの発振光周波数を掃引させるように制
御する。このようにすることにより、ＸＹレコーダ４に
よって、横軸（Ｘ軸）に光周波数、縦軸に透過光強度（
透過率）を目盛った被測定光回路７の周波敗物性が記録
される。たとえば、第！２図に示ず導波路型マッハ・ツ
ェンダフィルタ８の透過特性を測定した場合には、第１
３図に東線で示すように、正弦波状の周期的特性が記録
される。なお、第１２図において、８ａはマッハ・ツェ
ンダ干渉計、９ａ，９ｂは導波路型の光カプラである。

第１３図に示される周波数特性においては、周期間隔Δ
ｆ，最大透過率Ｔ．６８、最小透過率Ｔ　ｍ　Ｉ　ｎな
どが重要な披測定パラメータである。

たとえば、この光フィルタの押入損失Ｌ［ｄＢ］および
クロストークＣ［ｄｌ’３］は、それぞれＬ＝−　１　
０ＸＩｏｇ（Ｔ−．．）　　　　［ｄｌｌ］　　（１）
ｃ＝　＋　ｏ　ＸＩＯｇ（Ｔ．ａｇ／Ｔ＋＋＋＋ｎ）ｃ
ｄＢ］　　（２）と求められる。なお、周期間隔△ｆは
、第１２図に示したマッハ・ツエンダ干渉計８ａの導波
路Ｉむよび■の光路長差ΔＱと、 Δｒ　＝　ｃ　／　ｎ　・Δ１２　　　　　　　　　　
　　（３）の関係を存している。ただし、Ｃは真空中で
の光の速度、ｎは導波路の屈折率である。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記従来の測定装置においては、高感度
での０１定が必要な場合には、次に述べる理由により、
測定時間が長くかかるという大きな欠点があった。すな
わち、被測定光回路７が、大きな神人１員失Ｌを有し、
かつクロストークＣが太きい場合には、きわめて微弱な
測定光ＭＬを観測する必要がある。たとえば掃引光ＳＬ
の光パワーＰ．をＯｄｌ３ｍ　（　Ｉ　ｍＷ）とすると
、ｔｉｌｔ人Ｉｎ失Ｌが３５　＋Ｉ　１１　ｎ度で遮断
領域とのク口ス１・−クＣが最大４０ｄｌｌＲ−度の光
回路（たとえば、織ＩＴＩなど、「導波路型２重リング
共振４」、明和６３年電子情報通信学会イｔ季全国大会
予稿集、講演番号Ｂ−６６７参１！！＋　）の周波数特
Ｙｌ：をａｌｌ＋定する場合には、−８０＋ｉｎｍ　（
　ｌ　ＯｐＷ）程度までの微弱光を検出可能む光バワー
メータを用いる必要がある。一般に、このような微弱光
を検出する光バワーメータ３においては、ヂョブパを用
いてロックイン検出したり、あるい｛よアベレージング
を行むうなどして、回路雑音の影響を取り除く工夫が必
要となる。このため、これらの高感度光パワーメータの
応答速度｛よ芹しく制限され、通常、速くともｌ００ｍ
ｓｒコ度となってしまう。したがって、３　Ｍ　Ｈ　ｚ
程度の高い周波数分解能で周波数特性を測定する場合、
ｌＣＩＩｚあたり３００回以上の測定が必要となるため
、測定時間はＩ　Ｇ　１１　ｚあたり３０秒以上かかる
ことになる。

また、上述した従来の装置は、周波数分解能が帰引レー
ザＩＩの発振光のスペクトル線幅Δνで；ｔｉｌｌ限さ
れるという欠点も有する。通常、光の周波ｒｌ！（もし
くは波長）を掃引可能な半導体レーザの発振スペクトル
線幅は、数〜数＋Ｍｌｌｚと広い場合が多く、たとえば
Δν＝２０Ｍｒ−ｒｚのレーザを用いた用いた場合には
、その測定の周波数分解能が少なくと６２０ＭＩＩｚ程
度に制限されてしまう。

この発明は、上記課題を解決するためになされた乙ので
、高い周波数分解能および高い測定感度を（Ｔし、かつ
短時間での測定を可能とする光回路の周波数特１４ｋ測
定装はを提υ（することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 第Ｉ図に、この発明の原理的構成を示すようにこの発明
｛よ、発振光周波数が時間的に掃引される拘引光ＳＬを
出力して被測定光回路７に入射させる掃引レーザ１と、
該掃引レーザ１の発振先周波数を制御する光周波敢制御
手段５と、前記掃引レ一ザ■の允振光周波数の近傍で発
振する光ＬＬを出力する｝，冒ルーザ１０と、該基壁レ
ーザ１０の出力光１，　Ｌの少なくとら一部を前記彼測
定光回路７からの透過尤ＭＬないし反肘光Ｍ＋、に作用
させて光ヘテ【１ダイン検出するための光ヘテロダイン
検出手段１ｌと、該光ヘテａダイン検出手段１１から出
力されるビート信号１’３Ｓの周波数成分の強度を時間
的に掃引して記録する周波数成分掃引記録千段１２と、
ｉｔｉｆ記掃引レーザ【の発振周波散の掃引とｉｌｉｆ
記周波数成分掃引記録手段１２の掃引とを同期させる掃
引同期千段６とを備えてなることにより、」二記課題を
解決している。

すなわち、この発明は、周波数掃引されている測定光Ｓ
　Ｌを１，（準レーザ１０の出力光１，シを用いて光ヘ
テ口ダイン検出し、ビート信号［Ｉ　Ｓの周波数成分を
時間的に掃引して記録するように装置を構成したことを
、主要な特徴とする。

「作用」 この発明によれば、掃引レーザ１から周波数掃引されて
出力される掃引光ＳＬを彼測定光回路７に入射すること
により、得られる透過光や反射光といった測定光ＭＬの
強度を、掃引レーザｌの発振周波数の近傍の周波数で発
振している基準レーザ１０から出力される強いローカル
光ＬＬを用いて光ヘテロダイン検出することにより、比
較的強いビート信号ＢＳの強度として記録することが可
能となり、高い感度で測定光ＭＬを検出することができ
る。そして、基準レーザＩＯの発振光周波数を一定値に
安定化しておき、かつビート信号ＢＳの周波数成分を記
録する周波数成分掃引記録手段１２において、記録する
周波数成分の値の掃引を掃引レーザｌの発振光周波数の
掃引と同期させることにより、短時間で被測定光回路７
の周波数特性を記録することが可能となる。

さらに、周波数成分掃引記録手段Ｉ２の周波敢分解能を
高めることにより、掃引レーザ１のスペクトル線幅に制
限されることなく、高い周波数分解能での測定が可能と
なる。

「実施例」 以下、図面を参照して、この発明の実施例について詳細
に説明する。

（第１実施例） 第２図（よ、この発明の第１実施例である光回路の周波
数特性測定装置の構成を示すブロック図である。この図
において、上記第１図および第１１図に示す構成各部と
同一構成部分については、同一符号を付してその説明を
省略する。

この例の周波数特性測定装置（第２図）は、その発振光
周波数ν．を掃引可能な掃引レーザｌと、＋ｉｌ引レー
ザ１の出力光（帰引光Ｓ　Ｌ　）を透過すると共に反射
戻り光を遮断し、掃引レーザ！の発振周波数が擾乱を受
けることを防ぐための光アイソレータ２と、掃引光ＳＬ
を２分岐する光カブラ１３と、光周波数ν．の近傍の一
定光周波数ν，で発振している基単レーザｌＯと、基鵡
レーザｌＯの出力光（以下、基や光ＲＬという）を透過
すると共に反射戻り光を遮断し、基命レーザ１０の発振
光周波数が擾乱を受けることを防ぐための光アイソレー
タ１４と、基や光ＩＬＬを２分岐ずるための光カブラｌ
５と、この光カプラｌ５によって分岐されたーの分岐光
の偏波状態を変化させてローカル光ＬＬとする偏波制御
手段！６と、ローカル光ＬＬを用いて測定光Ｍしを光ヘ
テロダイン検出する光ヘテロダイン検出手段１！と、光
ヘテロダイン検出手段１ｌの出力する第１のビート信号
ＢＳｌの周波数成分を時間的に掃引して記録するスペク
トラム・アナライザｌ７と、光カプラ！５の他の分岐光
と光カプラＩ３の一の分岐光とから光ヘテロダイン検出
によって第２のビート信号ＢＳ２を発生ずる光ヘテロダ
イン検出手段１８と、第２のビート信号［３Ｓ２の人力
を基に掃引レーザｌの発振光周波敗ν．を制御する光周
波数制御手段５と、この光周波数制御手段５による掃引
レーザ！の発振光周波数掃引とスペクトラム・アナライ
ザｌ７による第１のビート信号ＢＳＩの周波数成分強度
測定の掃引とを同期させる掃引同期手段６とから構戊さ
れている。上記掃引レーザｌは、第３図に示すように、
単一縦モードで発振する分布反射型（ＤＢ＋１）レーザ
ダイオード！９と、このＤＢＲレーザダイオードｌ９の
温度を±０．１〜±０．０１Ｋ程度に安定化させる温度
制御装置２０と、ＤＢＲレー４）ｔダイオード■９の活
性層領域に電流を注入してレーザ発振させる電流注入装
置２１と、入力される信号に基づいた制御電流をＤ［Ｉ
Ｒレーザダイオードｌ９の分布反射層領域に注入してそ
の発振光周波敗ν１を変化させる制御電流江人装近２２
とから構成されている。また、上記光１．１波敗制御手
段５は、第４図に示すように、第２のビート信号ｎＳ２
の入力を増幅するビート信号増幅器２３と、発振周波数
ｆを掃引可能なマイク【Ｊ波スイーパ２４と、増幅され
た第２のビート信号ｎＳ２を周波数ｆのマイクロ波信号
によって周波数ダウンコンバートした中間周波数信号を
生成するダブルバランストミキザ２５と、中間周波数信
号を増幅する中間周波増幅４２６と、一定の周波数ｒ０
で発振する基準発振乙２７と、増幅された中間周波数信
号と基型発振器２７の出力信号の泣相差を検出する位相
比較４２８と、掃引レーザ１の周波数制御特性を改善す
るためのループフィルタ２９とから構成されている。ま
た、光へテロダイン検出手段１１は、第２図に示すよう
に、測定光Ｍ　Ｌとローカル光ＬＬとを合波ずる光カプ
ラ３０と、合波された混合光が入射され第１のビート信
号１’３ｓｌを発生ずる受光′ａ３１とから構成されて
いる。同様に、光ヘテ口ダイン検出手段ｌ８は、掃引光
Ｓ　Ｌの一郎と基準光ＲＬの一部とを合波ずる光カブラ
３２と、合波された混合光が入射され第２のビート信号
ｎＳ２を発生する受光４３３とから構成されている。な
お、第２のビート信号ｎＳ２を得るためには、光カブラ
３２で合波される両光の藺波状態が直交しないように注
意する必要がある。このためには、光配線および光カプ
ラ３２を偏波保持ファイバで構成したり、あるい｛よ偏
波制御手段を用いても良い。

次に、第５図を参照して、上記構成の周波数特Ｖ１測定
装置の動作について説明する。

なお、説明の便宜のために、ここで゜は被測定光回路７
は、第１２図に示したものと同一構成の導波路型マッハ
・ツェンダフィルタ８であるとする。

第５図（ａ）は、基準レーザｌＯおよび掃引レーザ１の
発振光スペクトルの周波数関係を示す図である。基鵡レ
ーザ１０は一定の光周波数ν，で発振しており、一方、
掃引レーザ１の発振光周波数ν．は光周波数制御手段５
によって掃引される。ここで、光ヘテ【１ダイン検出手
段ｌ８によって検出される第２のビート信号ｎｓ２の周
波散ｆｂは、両尤の光周波数差に等しい。

すなわち、 ｆＩ，＝ν一−ν、　　　　　　　　　　　　（４）と
なる。ただし、ここで（よ説明を簡単にずるため、ν．
〉ν，の場合を仮定している。ここで、第４図に示した
光周波数制御手段５によれば、第２のビ−　１−信号の
入力はマイクロ波スイーパ２４の出力によって周波数ダ
ウンコンバートされた後に基準発振恭２７の出力と位相
比較され、その位相差が掃引レーザｌヘフィードバック
される。すなわち、光とマイクロ波の２つのヘテロダイ
ンを介して、位相同期ループ（１’ＬＬ）が構成され、
掃引レーヅ″ｌの発振光周波数ν．は、 たとえば、 ν厳＝ν，＋　ｆ　ｂ”νｒ＋ｆｏ＋ｆ　　　　　　　
　（５）にロックされる。ここで、ｆ０は基準発振器２
７の発振周波数、ｆはマイクロ波スイーパ２４の出力周
波数である。このようにダブルヘテロダインｈＷ成のＰ
　Ｌ　Ｌ制御を行なうことにより、たとえば、ＩＯＧＩ
Ｉｚ以上の周波数範囲にわたってν．を掃引ずることが
可能となる。したがって、第５図（ａ）に示すように、
マイクロ波スイーパ２４の出力周波数ｆをｆ１からｆ！
まで掃引することにより、掃引レーサ１の発振光周波数
ν，は、ν，からν，Ｉまで帰引される。また、このと
きのビート周波数ｆ５は、掃引レーザ１の掃引に伴って
ｆｃ．からｆ　ｕまで変化している。

ただし、 ｆ　Ｌ＝　ｆ　ｏ＋　ｒ ｒ　ｕ＝　Ｔ　ｏ＋　ｒ　ｔ　　　　　　　　　　　　
　（６）ν，＝ν，＋ｆＬ ν１１２νｒ＋ｆｕ である。

一方、光カプラ！３によって分岐された掃引光Ｓ　Ｌの
一郎は、被測定光回路７（導波路型マッノいツェンダフ
ィルタ８）に入射され、第５図（ｂ）に示すように、フ
ィルタの周波数特性に応じた透過光（測定光Ｍ１、）が
得られる。そして、この透過光（測疋光ＭＬ）ｌよ、光
ヘテロダイン検出手段１１において、ローカル光Ｌ　Ｌ
を用いて光ヘテロダイン検出される。このとき、偏波制
９１１手段１６を用いて両光の偏波状態を完全に一致さ
せれば、透過光（測定光ＭＬ）の光パワーをＰ　Ｍ、ロ
ーカルＬ　Ｌの光パワーをＰｔ．とじて、受光４３１に
よって検出される光電流のうちの第１のビート信号ＢＳ
１は、 ｉ　Ｉ，＝　１１　（Ｐ　ＬＰ　Ｍ）”’ｃｏｓ（２π
ｆ　ｂ　ｔ十φ）（７）で与えられる。

ただし、Ｒは受光ｌ３３１の検波効率［Ａ／Ｗ］、φ（
よ初期位相差である。

したがって、Ｐ　ｔ＞　Ｐ　Ｍとすれば、第５図（ｃ）
に示すように、測定光ＭＬを比較的強いビート信号とし
て検出することが可能となる。そしてローカル光１，！
７の強度が充分強ければ（たとえば、数〜＋ｄ　Ｂ　ｍ
　）　、測定系の回路雑音に制限されることなく、ほぼ
ショットｍ音限界（原理的な光の検出限界）での測定が
可能となる。上述したようにローカル光ＬＬによって強
められている第１のビート信号１１ＳＩは、マイクロ波
のスペクトラム・アナライザＩ７によって、その周波数
成分が記録される。ここで、上記スベクトラム・アナラ
イザ１７の働きを簡単に説明すると、惜域Ｂ（たとえば
、３　Ｍ　Ｉｆ　ｚｒＡ度）のバンドパスフィルタの透
過４１｝域中心周波数を時間的に掃引し、そのバンドバ
スフィルタを透過した信号電力を縦軸としてトレースす
るものである。したがって、このスペクトラム・アナラ
イザ＋７の透過周波数｛１シ域の掃引と、掃引レーザｌ
による光周波数ν．の掃引とを、掃引同期手段６を用い
て同期させてやれば、第５図（ｃ１）に示したように、
被測定光回路７（導波路型マッハ・ツェンダフィルタ８
）の透過特性（周波数特性）が、スペクトラム・アナラ
イ４１’　１　７の１回の掃引で記録される。第６図は
、この例の周波数特性測定装置（ｆ！Ｃ２図）によって
、導波路型マッハ・ツェンダフィルタ８の透過特性を測
定した実験例である。ここでは、光周波数制御手段５に
おいて、マイクロ波スイーパ２４の掃引開姶周波敢ｒ，
と７．２４ＧＩＩｚ、掃引終了周波敗ｆ！を１２．２４
ＧＩＩｚとし、さらに基鵡発娠４２７の発振周波敗ｆ０
を０．２６ＧＨｚとした。また、スペクトラム・アナラ
イザ！７の掃引開始周波数ｆＬは７５　Ｇ　Ｈ　ｚｓ掃
引終了周波数ｆ　ｏは１２．５ＧＨｚである。そしてマ
イクロ波スイーパ２４とスペクトラム・アナライザｌ７
の掃引速度を共にＩ　Ｇ　Ｈ　ｚ／　ｓに設定し、掃引
同期手段６を、それぞれの掃引を同時にトリガする信号
を供給する回路により構成した。また、弱い口−カル光
を補う意味で、受光恭３１とスペクトラム・アナライザ
１７との間に、広惜域増幅４を配置した。第６図（ａ）
は、まず披測定回路７を入れずに、直結した状態で測定
した特性（スルー特性）である。受光器３１の周波数応
答特ｔｈや、後段の広Ｊ＋Ｆ域増幅器の周波数特性、お
よびマイクａ波スイーパ２４とスペクトラム・アナライ
ザ１７の掃引速度を微妙なずれなどにより、５ｄＢ程度
の揺らぎが存在している。しかし、この測定値をスベク
トラム・アナライザｌ７のメモリに蓄え、割り算による
補正（スルー補正）を行なうことにより、同図（ｂ）の
ように、フラットなスルー特性が実現される。そして、
同図（ｃ：が、このような浦正を用いて測定された導波
路型マッハ・ツェンダフィルタ、８の周波数特性である
。

測定に要した時間が、Ｉ　Ｇ　ｔｌ　ｚあたり、わずか
１秒たらずであるにもかかわらず、同図より、被測定フ
ィルタの神入損失（Ｌ）７．８ｄＢ，クロクトーク（Ｃ
）２５ｄＢ、周期間隔（Δｆ）３．９６Ｇ＋｛ｚなどの
重要な被測定パラメータを読みとることができる。一方
、この測定における周波数分解能は、基準レーザｌＯの
発振周波数が１回の掃引測定の間で充分安定（たとえば
、５秒あたりの周波数１帛らぎがＩ　Ｍ　Ｈ　ｚ以下）
であれば、スペクトラム・アナライツ１１７の周波数分
解能によって決定され、この測定では３　Ｍ　Ｈ　ｚで
ある。また、この測定で検出可能な測定光ＭＬの強度は
、ローカル光ＬＬが充分強力でシちット雅音限界での検
出が可能であると仮定した場合、−８５ｄＢｍ（３ＰＷ
）程度となる。したがって、このような高感度・高分解
能での４１１１定を行なう際には、ＩＧＩＩｚあたり、
少なくとも３０秒以上が必要であった従来装ｉｆｆ　（
第１ｌ図）と比較すれば、その絶大なる効果は明らかで
ある。なお、基準レーザ！０として、たとえば、Ｊ．Ｋ
ａｈｎなどによって、ＩＥＥＥ　ｒ’ｌＩＯＴＯＮｌｃ
ｓＴｔ！ＣＩＩＮＯＬＯＧＹ　ＬＩ？ＴＴＥＲＳ（７）
第＋　０．７　号ｐｐ．ｌ５９−１６＋１：報告されて
いるようなパブケージングされた外部』（振４付き半導
体レーザを用いれば、１回の測定の間での周波数揺らぎ
をｌＭＩＩｚ以下にすることは可能である。

さらに、この実施例の装置によれば、たとえ掃引レーザ
ｌのスペクトル線幅が広くとも、スベクトラム・アナラ
イザｌ７によって決定される高い周波数分解能での周波
数特性の測定が可能である。

この原理を、第７図を参１１．（ｌ　ｌ，て、以下に説
明する。

いま、第７図（ａ）が被測定光回路７の真の周波数特ｐ
ｂ　＜被測定特Ｐ１…）であると仮定する。第７図（ｂ
）は、従来の光回路の周波数特性測定装置（第！１図）
によって、この光回路を測定した場合に得られるであろ
う測定結果を示している０従来装置においては、すべて
の光周波数戊分のパワーが検出されて記録されてしまう
ため、周波数分解能は、掃引光ＳＬのスペクトル線幅Δ
ν（たとえば、２０ＭＨｚ程度）によって制限されてし
まう。一方、第７図（ｃ）は、この例の光回路の周波数
特仕測定装置（第２図）によって測定した場合に得られ
るであろう測定結果を示している。同じスペクトル線幅
Δνの掃引レー−！Ｉ’　Ｉを用いても、ビート信号ス
ペクトルのうち、同期掃引されているスベクトラム・ア
ナライザＩ７の測定ＪＩ域内の信号成分のみが記録され
るため、測定の周波数分解能はスペクトラム・アナライ
ザ＋７の周波数分解能によって決定されることになる。

そして、スペクトラム・アナライザｌ７の周波数分解能
は、光スペクトル線幅と異なり、容易にＭＨｚ以下に狭
めることが可能である。したがって、スペクトル線幅で
測定の周波数分解能が制限されてしまう従来装置と比較
すれば、ここでも、この発明の効果が明らかである。

なお、上述の実施例においては、説明の便宜のために、
導波路型マッハ・ツヱンダフィルタの周波数特チ１二を
測定する場合について述べたが、これに限定ずる乙ので
はむいことは勿論である。

まノこ、」二述の実施例においては、掃引レーザ１とし
て、第３図に示す構成のものについて述べ、また、光周
波数制御手段５として、第４図に示す構成の乙のについ
て述べたか、これらについても、」；述のものに限定ず
るものではむい。

また、上述の実施例においては、光ヘテロダイン検出手
段１　１．１　８として、ｆｆｉ２図に示す摺成のもの
について述べたが、これに限定するものではむく、たと
えば、ヘテロダイン検出感度を高めるために、特性の揃
った受光器を２個ずつ用いて、バランストレシーバを構
成しても良い。

（第２実施例） 第８図は、この発明の第２実施例である光回路の周波数
特性測定装置の構戊を示すブロック図である。この第２
実施例の特徴とするところ（よ、第１実施例において被
測定光回路７からの透過光を測定光Ｍしとしていたのに
代えて、測定回路７からの反射戻り光の一部を測定光Ｍ
Ｌとする構成にある。すなわち、被測定光回路７からの
反射戻り光の一郎を、光カプラ１３によって取り出し、
これを測定光Ｍ　Ｌとして光ヘテ【１ダイン検出手段ｌ
１に加える構成となっている。上記以外の構成は、第１
丈施例（第２図）とまったく同橡であるので、対応部分
に同一符号を付してその説明を省略する。

このように、光カブラ１３から反射戻り光を取り出すこ
とにより、光回路の反射周波数特性を測定することが可
能となる。この測定においても、第１実施例で説明した
この発明の特徴は、すべて当てはまる。

（第３尖施例） 第９図は、この発明の第３実施例である光回路の周波数
特性測定装置の構成を示すブロック図である。

この第３実施例の特徴とするところは、第１実胞例にお
いて、帰引レーザｌの発振光周波数を光周波数制御手段
５によって制御する際に用いられるｉ２のビート信号Ｔ
３　Ｓ　２を発生させるための光カブラｌ　３，１　５
、および光ヘテロダイン検出手段Ｉ８を省略し、第１の
ビート信号ＢＳＩの一部を、第２のビート信号ｎｓ２と
して光周波敢制御千段５へ加えろように横ｊ戊している
ところにある。

他の構成｛よ第１尖施例（第２図）とまったく同様であ
るので、対応部分に同一番号を付してその説明を省略す
る。

この場合、被測定光回路７の周波数特性に応じて、第２
のビート信号［ＩＳ２の強度が変動するため、光周波数
制御手段５を構成する位相比較器２８（第４図参照）の
入力ダイナミックレンジを広く設計する必要がある。あ
るいは、ビート信号増幅器２３や中間周波増幅お２６に
、ＡＧＣ（自動ゲイン制御）ＩＩＡ能を付加しても良い
。

この摺成によれば、第！実施例と比較して、光カブラｌ
　３，＋　５、および光ヘテロダイン検出手段１８が不
要となる。また、掃引レーザ１の出力をすべて特性測定
のために利用でき、また基準レーザｌＯの出力をすべて
測定光ＭＬのヘテロダイン検出に利用できるため、より
検出感度を高めることができる。

また、この第３実施例においても、第２実施例において
説明したのと類似の構成で、彼測定光回路７の反射周波
数特性を測定することも可能である。

（第４実施例） 第１０図は、この発明の第４実施例である光回路の周波
数特性測定装置の構成を示すブロック図である。

この第４実施例が第３実施例と異なるところは、光周波
数制御手段５において、第２のビート信号Ｉ３Ｓ２を利
用しない点である。すなわち、第５図（ａ）を用いて説
明したように、掃引レーザ１の発振光周波数ν．の掃引
を、基準レーザｌＯの発振先周波数ν，と独立に制御す
る構成となっており、これに伴って先周波数制御手段５
は、第４図に示す構成ではなく、たとえば、掃引レーザ
ｌの温度を稍密に制御しつつ掃引する装置などで構成さ
れる。また、掃引レーザｌとして、たとえば、半導体励
起の固体レーザを利用ずる場合には、固体レーザの拮品
の長さを微妙に変化させるビエゾ素子への電圧を制御す
る装れを用いることも可能である。他の構成は第１実施
例ないし第３実施例とまったく同様であり、同一番号に
より示してその説明を省略する。

このように、掃引レーザｌを基準レーザ！Ｏと独立に制
御することにより、掃引レーザ１の発振光周波数をも高
い桔度で制御する必要があるという欠点はあるが、第２
のビート信号を発生させる必要がなくなるという利点を
生じる。さらに、掃引レーザｌの出力をすべて特性測定
のための利用でき、また基串レーザｌＯの出力をずべて
測定光Ｍしのヘテロダイン検出に利用できるため、より
検出感度を高めることが可能となる。

また、この第４実施例においても、第２実施例において
説明したのと類似の構成で、被測定光回路７の反射周波
数特性を測定することも可能である。

「発明の効果」 以上詳述したように、この発明によれば、周波数が掃引
されている測定光の光強度を、強いローカル光を用いて
光ヘテロダイン検出して比較的強いビート信号の強度と
し、さらにこのビート信号強度を、測定光の光周波敗掃
引と同期した周波数成分掃引記録手段（スペクトラム・
アナライザ）で掃引記録することにより、高い検出感度
・高い周波数分解能での光回路の周波数特性測定を、き
わめて短時間のうちに行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第■図はこの発明の光回路の周波数特性装置の原理的構
成を示すブロック図、第２図はこの発明の第！実施例で
ある光回路の周波数特性測定装置の構成を示すブロック
図、第３図は同第ｌ実施例に適用される掃引レーザの構
成を示すブロック図、第４図は同第１実施例に適用され
る光周波数制御手段の構成を示すブロック図、第５図は
同第１実施例による光回路の周波数特性測定の原理を説
明ずる図、第６図は同第璽実施例による導波路型マッハ
・ツェンダフィルタの透過特性測定結果を示す図、第７
図は同第１実施例による光回路の周波数特姓測定時の周
波数分解能を説明する図、第８図・｛上この発明の第２
実施例である光回路の周波数特性測定装置の摺成を示す
ブロック図、第９図はこの発明の第３実施例である光回
路の周波数特性測定装置の構成を示すブロック図、第１
０図はこの発明の第４実施例である光回路の周波数特性
測定装ｄの構成を示すブロック図、第１１図は従来の光
回路の周波数特性測定装置の構成を示すブロック図、第
ｉ２図は被測定光回路としての導波路型マッハ・ツェン
ダフィルタの横成を示す図、第１３図は第１！図に示す
従来装置による導波路型マッハ・ツェンダフィルタの透
過特性の測定例を示す図である。 ■・・・・・・掃引レーザ、２．１４・・・・・・光ア
イソレータ、５・・・・・・光周波数制御手段、６・・
・・・・掃引同期手段、７・・・・・・被測定光回路、
ＩＯ・・・・・・基鳩レーザ、Ｓｌ，・・・・・・掃引
光、ＭＬ・・・・・・測定光（透過光、反射光）、ＬＬ
，ＲＬ・・・・・・基単レーザの出力光（ローカル光、
基準光）、Ｉ１，１８・・・・・・光ヘテロダイン検出
手段、ＢＳ・・・・・・ビート信号、Ｉ２・・・・・・
周波敢成分掃引記録手段、ｌ　３．１　５・・・・・・
光カブラ、１７・・・・・・スベクトラム・アナライザ
。 第４図 皆 νＬ Ｖ『 第　５　図　築５１突》色イタ“１ ４ ＶＨ ｖｓ １′．Ｊる園；攻委文’Ｍ　ｌ１１主の原玉里ｔ脱Ｂ月
１５図Ｏ ｆＬ ｆｂ ｆＨ Ｏ ｆＬ ｆＨ （ａ） 尤ｍ波数 ＷＡｙａ数’ｔＭ姓；０・１χ時の周波数分解能１貌唱
１る切（ｂ）４芝果ψＪ還；；よる測寛 （ｃ）本発１１Ｊ’｛　ノ’ｌ（！ｉｔ：ｊ）ｆｆｉ’
ｌ’ｔ九問波数 ビート程目安枚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発振光周波数が時間的に掃引される掃引光を出力して被
   測定光回路に入射させる掃引レーザと、該掃引レーザの
   発振光周波数を制御する光周波数制御手段と、 前記掃引レーザの発振光周波数の近傍で発振する光を出
   力する基準レーザと、 該基準レーザの出力光の少なくとも一部を前記被測定光
   回路からの透過光ないし反射光に作用させて光ヘテロダ
   イン検出するための光ヘテロダイン検出手段と、 該光ヘテロダイン検出手段から出力されるビート信号の
   周波数成分の強度を時間的に掃引して記録する周波数成
   分掃引記録手段と、 前記掃引レーザの発振周波数の掃引と前記周波数成分掃
   引記録手段の掃引とを同期させる掃引同期手段とを備え
   てなることを特徴とする光回路の周波数特性測定装置。