JPH04268442A - Cavity measuring method and apparatus - Google Patents

Cavity measuring method and apparatus

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JPH04268442A
JPH04268442A JP3029929A JP2992991A JPH04268442A JP H04268442 A JPH04268442 A JP H04268442A JP 3029929 A JP3029929 A JP 3029929A JP 2992991 A JP2992991 A JP 2992991A JP H04268442 A JPH04268442 A JP H04268442A
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Abstract

PURPOSE:To enable the measurement of an optical path length and an effective reflection factor of a cavity to be conducted even when they are severable mm and below 1% respectively. CONSTITUTION:Current having a DC bias current Iop overlapping a modulation current In is supplied to a semiconductor laser 2 and a radiation light thereof is detected with a photo detector 3 to measure a harmonic distortion rate D of an output signal of the photo detector 3. A temperature change T corresponding to the cycle of the distortion rate D is measured by varying the temperature T of the semiconductor laser 2 to determine a wavelength change lambdaof a laser light corresponding to the temperature change T. Thus, an optical path length L and an effective reflection factor R of a cavity 10 arranged in an optical path of the laser light are calculated based on the distortion rate D and the wavelength change lambda.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、光学系の光路中に存在
するキャビティの光路長及び実効反射率を測定するキャ
ビティ測定方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cavity measuring method and apparatus for measuring the optical path length and effective reflectance of a cavity existing in the optical path of an optical system.

【0002】0002

【従来の技術】例えばアナログ光伝送においては、光路
中に不用意にキャビティが配置されてると、波形が歪ん
で高調波が発生し、他の周波数の通信を妨害する虞があ
る。このため、光路中に不都合なキャビティが存在する
かどうかを調べ、存在する場合にはキャビティの光学特
性を調べることが重要となる。
2. Description of the Related Art For example, in analog optical transmission, if a cavity is carelessly placed in an optical path, the waveform will be distorted and harmonics will be generated, which may interfere with communications at other frequencies. Therefore, it is important to check whether an undesirable cavity exists in the optical path and, if so, to examine the optical characteristics of the cavity.

【0003】図9は、従来のキャビティ測定原理を示す
。同図(A)において、キャビティ10は例えばガラス
板である。パルス光源12から同図(B)に示すような
パルス光を射出させ、ハーフミラー14を介してキャビ
ティ10に垂直にあてると、キャビティ10の端面10
a及び10bでその一部が反射され、さらにハーフミラ
ー14で反射されて光検出器16で検出される。光検出
器16の出力は、同図(C)に示す如くなり、端面10
aで反射されたパルス光と端面10bで反射されたパル
ス光の時間差Δtを測定することにより、キャビティ1
0の端面間の光路長Lを知得することができる。また、
パルス光源12から放射されたパルス光の強度と光検出
器16で検出されたパルス光の強度との比を測定するこ
とにより、端面10a及び10bにおける反射率を知得
することができる。
FIG. 9 shows the conventional cavity measurement principle. In the same figure (A), the cavity 10 is, for example, a glass plate. When pulsed light as shown in FIG. 2B is emitted from the pulsed light source 12 and applied perpendicularly to the cavity 10 via the half mirror 14, the end face 10 of the cavity 10
Part of it is reflected by a and 10b, further reflected by a half mirror 14, and detected by a photodetector 16. The output of the photodetector 16 is as shown in FIG.
By measuring the time difference Δt between the pulsed light reflected at a and the pulsed light reflected at the end surface 10b, the cavity 1
The optical path length L between the end faces of 0 can be obtained. Also,
By measuring the ratio between the intensity of the pulsed light emitted from the pulsed light source 12 and the intensity of the pulsed light detected by the photodetector 16, the reflectance at the end faces 10a and 10b can be determined.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キャビ
ティ10の光路長Lが数mmの場合には時間差Δtが極
めて小さくなり、一方、端面10a及び10bでの反射
率が1%以下の場合には、光検出可能な程度にパルス光
源12から出力されるパルス光の幅を広くする必要があ
るため、このような測定は困難であった。すなわち、パ
ルス光の時間幅をTWとし、光束をcとすると、端面1
0aで反射されたパルス光と端面10bで反射されたパ
ルス光とを識別可能にするためには、2L/c>TWと
する必要があり、例えば、L=5mmとすると、TW<
33psとする必要があるため、光検出が困難であった
。従来のキャビティ測定装置では、端面10a及び10
bの反射率が1%以下の場合、端面間の光路長Lが少な
くとも数cmセンチ以上ないと、キャビティ10のこれ
ら光路長L及び反射率を測定することができなかった。
However, when the optical path length L of the cavity 10 is several mm, the time difference Δt becomes extremely small.On the other hand, when the reflectance at the end faces 10a and 10b is 1% or less, Such measurements have been difficult because it is necessary to widen the width of the pulsed light output from the pulsed light source 12 to the extent that it can be detected. That is, if the time width of the pulsed light is TW and the luminous flux is c, then the end face 1
In order to distinguish between the pulsed light reflected at 0a and the pulsed light reflected at the end face 10b, it is necessary to set 2L/c>TW. For example, when L=5mm, TW<
Since it required 33 ps, optical detection was difficult. In the conventional cavity measuring device, the end faces 10a and 10
When the reflectance of b was 1% or less, the optical path length L and reflectance of the cavity 10 could not be measured unless the optical path length L between the end faces was at least several centimeters or more.

【0005】本発明の目的は、このような問題点に鑑み
、向かい合う端面間の光路長が数mmでこれら端面の実
効反射率が1%以下のキャビティであっても、キャビテ
ィの光路長及び実効反射率を測定することが可能なキャ
ビティ測定方法及び装置を提供することにある。
In view of these problems, the object of the present invention is to improve the optical path length and effective An object of the present invention is to provide a cavity measuring method and device that can measure reflectance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及びその作用】図1は、本
発明に係るキャビティ測定装置の原理構成を示す。この
キャビティ測定装置は、次のような構成要素を備えてい
る。
[Means for Solving the Problems and Their Effects] FIG. 1 shows the principle configuration of a cavity measuring device according to the present invention. This cavity measuring device includes the following components.

【0007】1は電流源であり、直流バイアス電流Io
pと変調電流Imとを重畳した電流を出力する。2は半
導体レーザであり、電流源1の出力が供給されてレーザ
光を放射する。3は光検出器であり、該レーザ光を検出
する。4はスペクトラムアナライザであり、光検出器3
の出力信号のスペクトル分布を測定する。4は歪率算出
手段であり、スペクトラムアナライザ4の出力に基づい
て高調波歪率を算出する。5は温度制御手段であり、半
導体レーザ2の温度Tを変化させる。6は周期測定手段
であり、温度Tを変化させたときの歪率Dの周期(複数
周期を含む)に相当する温度変化ΔTを測定する。7は
変換手段であり、温度変化ΔTに相当するレーザ光の波
長変化Δλを実質的に求める。実質的にとは、波長変化
Δλの代りにこれに相当した波数変化又は角周波数変化
等を求めるのを含む意味である。8はキャビティ光路長
算出手段であり、該レーザ光の光路中に存在するキャビ
ティ10の光路長Lを波長変化Δλに基づいて算出する
。 9は反射率算出手段であり、該レーザ光の光路中に存在
するキャビティ10の実効反射率Rを実質的に光路長L
及び歪率Dに基づいて算出する。この場合の実質的にと
は、光路長Lの代りにこれに関連した波長変化Δλ等を
用いるのを含む意味である。
1 is a current source, and a DC bias current Io
A current obtained by superimposing p and modulation current Im is output. A semiconductor laser 2 is supplied with the output of the current source 1 and emits laser light. 3 is a photodetector that detects the laser beam. 4 is a spectrum analyzer, and a photodetector 3
Measure the spectral distribution of the output signal. 4 is a distortion factor calculation means, which calculates a harmonic distortion factor based on the output of the spectrum analyzer 4. Reference numeral 5 denotes a temperature control means, which changes the temperature T of the semiconductor laser 2. Reference numeral 6 denotes a period measuring means, which measures a temperature change ΔT corresponding to the period (including a plurality of periods) of the strain rate D when the temperature T is changed. Reference numeral 7 denotes a conversion means, which essentially obtains a wavelength change Δλ of the laser beam corresponding to a temperature change ΔT. Substantially means that instead of the wavelength change Δλ, a corresponding wave number change or angular frequency change is determined. 8 is a cavity optical path length calculating means, which calculates the optical path length L of the cavity 10 existing in the optical path of the laser beam based on the wavelength change Δλ. Reference numeral 9 denotes a reflectance calculating means, which calculates the effective reflectance R of the cavity 10 existing in the optical path of the laser beam by substantially calculating the optical path length L.
and the distortion rate D. In this case, "substantially" includes the use of a related wavelength change Δλ instead of the optical path length L.

【0008】また、本発明に係るキャビティ測定方法で
は、直流バイアス電流Iopと変調電流Imとを重畳し
た電流を半導体レーザ2に供給し、半導体レーザ2から
放射された光を光検出器3で検出し、光検出器3の出力
信号の高調波歪率Dを測定し、半導体レーザ2の温度T
を変化させて歪率Dの周期に相当する温度変化ΔTを測
定し、温度変化ΔTに相当するレーザ光の波長変化Δλ
を実質的に求め、レーザ光の光路中に存在するキャビテ
ィ10の光路長L及び実効反射率Rを歪率D及び波長変
化Δλに基づいて算出する。
Furthermore, in the cavity measurement method according to the present invention, a current in which a DC bias current Iop and a modulation current Im are superimposed is supplied to the semiconductor laser 2, and the light emitted from the semiconductor laser 2 is detected by the photodetector 3. Then, the harmonic distortion rate D of the output signal of the photodetector 3 is measured, and the temperature T of the semiconductor laser 2 is measured.
The temperature change ΔT corresponding to the period of the strain rate D is measured by changing the temperature change ΔT, and the wavelength change Δλ of the laser light corresponding to the temperature change ΔT is measured.
is substantially determined, and the optical path length L and effective reflectance R of the cavity 10 existing in the optical path of the laser beam are calculated based on the distortion factor D and the wavelength change Δλ.

【0009】上記キャビティ測定方法及び装置の作用は
次の通りである。なお、歪率は、最も感度の高い2次歪
率D2についてのみ考える。この2次歪率D2は次式で
表される。
The operation of the cavity measuring method and apparatus described above is as follows. Note that, regarding the distortion rate, only the second-order distortion rate D2, which has the highest sensitivity, will be considered. This secondary distortion factor D2 is expressed by the following equation.

【0010】   D2=Ncso(mR)2×{(2πη(Iop−
Ith)τ}4×{cos(ωτ)}2×{exp(−
πΔντ)}2                  
          ・・・(1)ここに、 Ncso:変調電流Imが複数の正弦波電流を重畳した
ものである場合、2次相互         変調歪の
組合わせ数であって、正弦波電流が1つの場合には1m
:変調信号の光変調度Pm0/Pop(図3)η:半導
体レーザ20のFM変調効率(Hz/mA)Iop:半
導体レーザ20に供給する直流バイアス電流(レーザ動
作点電流) Ith:半導体レーザ20のしきい値電流τ:キャビテ
ィ往復時間であって、光速をcとすると、τ=2L/c ω:レーザ光の中心角周波数 Δν:レーザ光のスペクトル線幅(半値全幅)である。
D2=Ncso(mR)2×{(2πη(Iop−
Ith) τ}4×{cos(ωτ)}2×{exp(-
πΔντ)}2
...(1) Here, Ncso: When the modulation current Im is a superimposition of multiple sinusoidal currents, it is the number of combinations of secondary intermodulation distortion, and when there is one sinusoidal current, it is 1m
: Optical modulation degree Pm0/Pop of the modulation signal (Fig. 3) η: FM modulation efficiency (Hz/mA) of the semiconductor laser 20 Iop: DC bias current supplied to the semiconductor laser 20 (laser operating point current) Ith: semiconductor laser 20 Threshold current τ: Cavity round trip time, where c is the speed of light, τ=2L/c ω: Center angular frequency Δν of the laser beam: Spectral line width (full width at half maximum) of the laser beam.

【0011】通常はΔν=1〜50MHzであり、また
、L=1〜100mmの場合にはτ=5〜500psと
なる。したがって、上式(1)においてexp(−πΔ
ντ)≒1となり、次式が近似的に成立する。
Normally, Δν=1 to 50 MHz, and when L=1 to 100 mm, τ=5 to 500 ps. Therefore, in the above equation (1), exp(-πΔ
ντ)≒1, and the following equation approximately holds true.

【0012】   D2=Ncso×(mR)2×{(2πη(Iop
−Ith)τ}4×{cos(ωτ)}2      
                         
                       ・・
・(2)角周波数ωをΔωだけ変化させたときに2次歪
率D2が1周期変化するとすれば、次式が成立する。
D2=Ncso×(mR)2×{(2πη(Iop
−Ith)τ}4×{cos(ωτ)}2

・・・
(2) If the secondary distortion factor D2 changes by one period when the angular frequency ω is changed by Δω, then the following equation holds true.

【0013】   Δω×τ=π                 
                         
    ・・・(3)この式(3)にτ=2L/cを代
入すると、光路長Lは次式で表される。
[0013]Δω×τ=π

(3) When τ=2L/c is substituted into this equation (3), the optical path length L is expressed by the following equation.

【0014】   L=πc/(2Δω)             
                       ・・
・(4)レーザ光の中心波長をλとすると、λ=2πc
/ω、Δλ=2πcΔω/ω2であるから、式(4)は
次式で表すことができる。
L=πc/(2Δω)
・・・
・(4) If the center wavelength of the laser beam is λ, then λ=2πc
/ω, Δλ=2πcΔω/ω2, so equation (4) can be expressed as the following equation.

【0015】   L=λ2/(4Δλ)             
                        ・
・・(5)ここで、半導体レーザ2の出力光の中心波長
λは、半導体レーザ2の温度Tを変化させると例えば図
7に示すように変化する。したがって、半導体レーザ2
の温度Tを変化させながら2次歪率D2を測定し、2次
歪率D2の1周期変化に相当する半導体レーザ2の温度
変化ΔTを測定し、この温度変化ΔTに相当する波長変
化Δλを求めれば、上式(5)から光路長Lが求まる。
L=λ2/(4Δλ)

(5) Here, the center wavelength λ of the output light of the semiconductor laser 2 changes as shown in FIG. 7, for example, when the temperature T of the semiconductor laser 2 is changed. Therefore, the semiconductor laser 2
The second-order distortion factor D2 is measured while changing the temperature T of the semiconductor laser 2, and the temperature change ΔT of the semiconductor laser 2 corresponding to one cycle change of the second-order distortion factor D2 is measured, and the wavelength change Δλ corresponding to this temperature change ΔT is calculated. Once determined, the optical path length L can be determined from the above equation (5).

【0016】光路長Lが求まれば、τ=2L/cが求ま
り、さらに、上式(2)から実効反射率Rが求まる。
Once the optical path length L is determined, τ=2L/c is determined, and furthermore, the effective reflectance R is determined from the above equation (2).

【0017】本発明によれば、後述の試験例に示すよう
に、向かい合う端面間の光路長Lが数mmでこれら端面
の実効反射率Rが1%以下のキャビティ10であっても
、キャビティ10のこれら光路長L及び実効反射率Rを
測定することが可能となる。
According to the present invention, as shown in the test examples described later, even if the cavity 10 has an optical path length L between opposing end surfaces of several mm and an effective reflectance R of these end surfaces of 1% or less, the cavity 10 It becomes possible to measure these optical path length L and effective reflectance R.

【0018】上記実効反射率Rは、例えば、レーザ温度
Tを変化させたときに得られる歪率Dの極大値Dmを用
いて算出する。
The effective reflectance R is calculated using, for example, the maximum value Dm of the distortion factor D obtained when the laser temperature T is changed.

【0019】この構成の場合、実効反射率Rの測定精度
が向上する。例えばD=D2の場合には、Dの極大値を
D2mとすると、上式(2)から次式が成立する。
With this configuration, the measurement accuracy of the effective reflectance R is improved. For example, in the case of D=D2, if the maximum value of D is D2m, the following equation holds from the above equation (2).

【0020】   R2=D2m/[Ncso×m2×{(2πη(I
op−Ith)τ}4]・・(6)  上記変調電流I
mは、例えば、相互変調歪率を大きくするために、互い
に周波数fが異なる複数の正弦波電流を重畳したもので
ある。
R2=D2m/[Ncso×m2×{(2πη(I
op-Ith)τ}4]...(6) The above modulation current I
For example, m is obtained by superimposing a plurality of sinusoidal currents having mutually different frequencies f in order to increase the intermodulation distortion factor.

【0021】この構成の場合、測定感度が高くなり、キ
ャビティ10の実効反射率R及び光路長Lの測定精度が
向上する。
In the case of this configuration, the measurement sensitivity is increased, and the measurement accuracy of the effective reflectance R and the optical path length L of the cavity 10 is improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained based on the drawings.

【0023】(1)第1実施例 図2はキャビティ測定装置の構成を示す。(1) First embodiment FIG. 2 shows the configuration of the cavity measuring device.

【0024】半導体レーザ20には、そのしきい値電流
Ithよりも大きい動作点電流Iopが直流バイアス電
源22から供給される。このIopには、正弦波変調信
号源24からコンデンサ26を介して変調電流Im0s
in2πftが重畳される。したがって、半導体レーザ
20に供給される電流I及び半導体レーザ20の光出力
Pは、図3に示す如くなる。
The semiconductor laser 20 is supplied with an operating point current Iop larger than its threshold current Ith from a DC bias power supply 22. This Iop is supplied with a modulation current Im0s from a sinusoidal modulation signal source 24 via a capacitor 26.
in2πft are superimposed. Therefore, the current I supplied to the semiconductor laser 20 and the optical output P of the semiconductor laser 20 are as shown in FIG.

【0025】半導体レーザ20から放射されたレーザ光
は、コリメータ28を通って平行化され、光アイソレー
タ30を介しキャビティ10を通って光検出器32で検
出される。キャビティ10からの反射光が半導体レーザ
20に入射すると半導体レーザ20の特性が変化するの
で、これを防止するために、光アイソレータ30が用い
られている。光アイソレータ30から出射したレーザ光
は、不図示の光ファイバに通してもよい。
The laser light emitted from the semiconductor laser 20 is collimated through the collimator 28, passes through the cavity 10 via the optical isolator 30, and is detected by the photodetector 32. Since the characteristics of the semiconductor laser 20 change when the reflected light from the cavity 10 enters the semiconductor laser 20, an optical isolator 30 is used to prevent this. The laser light emitted from the optical isolator 30 may be passed through an optical fiber (not shown).

【0026】光検出器32の出力は、高周波アンプ34
で増幅された後、スペクトラムアナライザ36に供給さ
れて、図4に示すようなスペクトル分布が測定される。 検出光に変調周波数fの整数倍の高調波が含まれるのは
、キャビティ10を透過した直接光L1と、キャビティ
10の端面10bで反射された後端面10aで反射され
た遅れ光L2とが干渉して、波形が歪むためである。
The output of the photodetector 32 is sent to a high frequency amplifier 34.
After being amplified, the signal is supplied to a spectrum analyzer 36, and a spectral distribution as shown in FIG. 4 is measured. The detection light contains harmonics that are integral multiples of the modulation frequency f because the direct light L1 transmitted through the cavity 10 and the delayed light L2 reflected at the rear end face 10a that was reflected at the end face 10b of the cavity 10 interfere. This is because the waveform is distorted.

【0027】この波形歪みは、レーザ光の波長λが一定
の場合には、端面10a及び10bの実効反射率R及び
端面10aと10bとの間の光路長Lにより定まる。実
効反射率Rは、端面10aの反射率をR1、端面10b
の反射率をR2とすると、(R1R2)1/2で表され
る。レーザ光の波長λが変化すると、上式(1)に従っ
て波形歪の量が変化する。一方、レーザ光の波長λは、
半導体レーザ20の温度を変えると変化する。そこで、
次のような構成を備えている。
When the wavelength λ of the laser beam is constant, this waveform distortion is determined by the effective reflectance R of the end faces 10a and 10b and the optical path length L between the end faces 10a and 10b. The effective reflectance R is the reflectance of the end surface 10a, R1, and the end surface 10b.
When the reflectance of is R2, it is expressed as (R1R2)1/2. When the wavelength λ of the laser beam changes, the amount of waveform distortion changes according to the above equation (1). On the other hand, the wavelength λ of the laser light is
It changes when the temperature of the semiconductor laser 20 is changed. Therefore,
It has the following configuration.

【0028】半導体レーザ20の近くに、ペルチエ効果
により発熱又は吸熱するペルチェ素子38を配置し、温
度調節器40からペルチェ素子38へ電流を供給してい
る。また、半導体レーザ20の温度を検出するために、
半導体レーザ20の近くに温度検出器42が配置されて
いる。温度検出器42の出力は、直流アンプ44を通っ
て増幅された後、A/D変換器46でデジタル値に変換
され、温度調節器40にフィードバックされるとともに
、マイクロコンピュータ48へ供給される。温度調節器
40は、検出温度がマイクロコンピュータ48から供給
される設定温度に近づくように、ペルチェ素子38へ供
給する電流を制御する。
A Peltier element 38 that generates or absorbs heat due to the Peltier effect is arranged near the semiconductor laser 20, and a current is supplied to the Peltier element 38 from the temperature controller 40. Furthermore, in order to detect the temperature of the semiconductor laser 20,
A temperature detector 42 is arranged near the semiconductor laser 20. The output of the temperature detector 42 is amplified through a DC amplifier 44, then converted into a digital value by an A/D converter 46, fed back to the temperature controller 40, and also supplied to the microcomputer 48. The temperature regulator 40 controls the current supplied to the Peltier element 38 so that the detected temperature approaches the set temperature supplied from the microcomputer 48.

【0029】マイクロコンピュータ48には、キャビテ
ィ10の光学特性定数L及びRを決定するために必要な
定数が、キーボード50から供給される。マイクロコン
ピュータ48は、スペクトラムアナライザ36、A/D
変換器46及びキーボード50から供給されるデータに
基づいて、キャビティ10の光学特性定数L及びRを求
め、その結果を表示器52へ供給して表示させる。
The microcomputer 48 is supplied with constants necessary for determining the optical characteristic constants L and R of the cavity 10 from a keyboard 50. The microcomputer 48 includes a spectrum analyzer 36, an A/D
Based on the data supplied from the transducer 46 and the keyboard 50, the optical characteristic constants L and R of the cavity 10 are determined and the results are supplied to the display 52 for display.

【0030】次に、マイクロコンピュータ48のソフト
ウエア構成を図5に基づいて説明する。以下において、
括弧内の数値は図5中のステップ識別番号である。
Next, the software configuration of the microcomputer 48 will be explained based on FIG. 5. In the following,
The numbers in parentheses are step identification numbers in FIG.

【0031】(100)キーボード50を操作して次の
定数、 m:変調信号の光変調度Pm0/Pop(図3)η:半
導体レーザ20のFM変調効率(Hz/mA)Iop:
半導体レーザ20に供給する直流バイアス電流(レーザ
動作点電流) Ith:半導体レーザ20のしきい値電流λ:レーザ光
の中心波長 α:半導体レーザ20の温度Tに対する波長λの変化率
(図7参照) をマイクロコンピュータ48に読み込ませる。
(100) Operate the keyboard 50 to obtain the following constants: m: optical modulation degree Pm0/Pop of the modulation signal (FIG. 3) η: FM modulation efficiency (Hz/mA) of the semiconductor laser 20 Iop:
DC bias current (laser operating point current) supplied to the semiconductor laser 20 Ith: Threshold current of the semiconductor laser 20 λ: Center wavelength of the laser beam α: Rate of change of the wavelength λ with respect to the temperature T of the semiconductor laser 20 (see FIG. 7) ) is read into the microcomputer 48.

【0032】(102)直流バイアス電源22及び正弦
波変調信号源24をオンにして、半導体レーザ20から
レーザ光を放射させる。
(102) Turn on the DC bias power supply 22 and the sine wave modulation signal source 24 to cause the semiconductor laser 20 to emit laser light.

【0033】(104)半導体レーザ20の初期設定温
度を温度調節器40へ供給する。A/D変換器46から
の検出温度がこの設定温度に一致しかつ安定すると、温
度調節器40に供給する設定温度を徐々に上昇又は下降
させて、半導体レーザ20の温度を変化させることによ
り、半導体レーザ20から放出されるレーザ光の中心波
長λを変化させる。このような動作と並行して、次のス
テップ106及び108の処理を行う。
(104) The initial set temperature of the semiconductor laser 20 is supplied to the temperature controller 40. When the detected temperature from the A/D converter 46 matches the set temperature and becomes stable, the set temperature supplied to the temperature regulator 40 is gradually raised or lowered to change the temperature of the semiconductor laser 20. The center wavelength λ of the laser light emitted from the semiconductor laser 20 is changed. In parallel with such operations, the following steps 106 and 108 are performed.

【0034】(106)2次歪率D2の極大値D2m、
及び、2次歪率D2の1周期変化に相当する温度変化Δ
Tを検出する。
(106) Local maximum value D2m of second-order distortion factor D2,
and a temperature change Δ corresponding to one cycle change in the secondary strain rate D2.
Detect T.

【0035】(108)この温度変化ΔTに相当する波
長λの変化Δλ=αΔTを算出する。
(108) Calculate the change in wavelength λ corresponding to this temperature change ΔT, Δλ=αΔT.

【0036】(110)上式(5)を用いて光路長Lを
算出する。
(110) Calculate the optical path length L using the above equation (5).

【0037】(112)上式(6)を用いて実効反射率
Rを算出する。
(112) Calculate the effective reflectance R using the above equation (6).

【0038】以上のようにして、キャビティ10の光路
長L及び実効反射率Rを容易に求めることができる。
In the manner described above, the optical path length L and effective reflectance R of the cavity 10 can be easily determined.

【0039】(2)第2実施例 図6は第2実施例のキャビティ測定装置の構成を示す。(2) Second embodiment FIG. 6 shows the configuration of a cavity measuring device according to the second embodiment.

【0040】このキャビティ測定装置では、2次歪率D
2を大きくして測定感度を高めるために、互いに角周波
数が異なる複数の正弦波電流を重畳したものを変調信号
源24Aから出力させている。すなわち、変調信号源2
4Aは、Im0sin(2πf+kβ)tの正弦波電流
を出力する24k(k=0〜n)と、これらの出力を重
畳する混合器25とからなる。
In this cavity measuring device, the second-order distortion factor D
In order to increase measurement sensitivity by increasing 2, a plurality of sinusoidal currents having different angular frequencies are superimposed and outputted from the modulation signal source 24A. That is, modulation signal source 2
4A consists of 24k (k=0 to n) that outputs a sine wave current of Im0sin(2πf+kβ)t, and a mixer 25 that superimposes these outputs.

【0041】また、キャビティ10と光検出器32との
間には、光検出器32の出力が飽和しないようにするた
めに、光アッテネータ54が配置されている。さらに、
高周波アンプ34とスペクトラムアナライザ36との間
には、スペクトラムアナライザ36の出力の飽和を防ぐ
ために、特定の高調波のみを通過させるバンドパスフィ
ルタ56を接続している。
Furthermore, an optical attenuator 54 is arranged between the cavity 10 and the photodetector 32 in order to prevent the output of the photodetector 32 from being saturated. moreover,
A bandpass filter 56 is connected between the high frequency amplifier 34 and the spectrum analyzer 36 to prevent saturation of the output of the spectrum analyzer 36, which allows only specific harmonics to pass.

【0042】他の点は上記第1実施例と同一である。The other points are the same as the first embodiment.

【0043】(3)試験例 図6に示すキャビティ測定装置を用いて試験を行った。 試験条件は次の通りである。(3) Test example The test was conducted using the cavity measuring device shown in FIG. The test conditions are as follows.

【0044】半導体レーザ20: 2次相互変調歪率が−60〜−70dBのもの波長λ=
1.55μm  (ω=1.22×1015)レーザ光
のスペクトル線幅(半値全幅)Δν=30MHz しきい値電流Ith=15mA FM変調効率η=300MHz/mA α:0.0988nm/℃  (図7)直流バイアス電
源22: 54MHz付近に大きな雑音を生じないもの動作点電流
Iop=50mA 変調信号源24A: 55.25〜313.25MHzの間の約6.615M
Hz等間隔の正弦波信号を40チャンネル出力(n=3
9) 各正弦波電流の振幅は同一で各正弦波について光変調度
m=0.0322次相互変調歪率−70dB以下温度調
節器40: 0.1℃以下の設定精度をもつもの バンドパスフィルタ56: 54MHz付近のみの信号を通すもの (2次相互変調歪率を測定する周波数は54MHzで、
この場合、2次相互変調歪組合わせ数NCSO=29)
図8はこれらの条件の下での温度Tと2次相互変調歪率
D2との関係の実測値をグラフで示す。この場合、ΔT
=1.3℃、Δλ=0.13nm、D2m=−44dB
となり、L=4.5mm、R=−27dBを得た。この
結果は、L及びRを他の方法で直接測定した値とよく一
致していた。
Semiconductor laser 20: One with a second-order intermodulation distortion factor of -60 to -70 dB. Wavelength λ=
1.55 μm (ω = 1.22 × 1015) Spectral linewidth (full width at half maximum) of laser light Δν = 30 MHz Threshold current Ith = 15 mA FM modulation efficiency η = 300 MHz/mA α: 0.0988 nm/°C (Figure 7 ) DC bias power supply 22: One that does not generate large noise around 54MHz Operating point current Iop = 50mA Modulation signal source 24A: Approximately 6.615M between 55.25 and 313.25MHz
Outputs 40 channels of sine wave signals equally spaced in Hz (n=3
9) The amplitude of each sine wave current is the same, and the degree of optical modulation m = 0.032 for each sine wave 2nd order intermodulation distortion rate -70 dB or less Temperature controller 40: A device with a setting accuracy of 0.1°C or less Bandpass filter 56: Passes only signals around 54MHz (The frequency at which the second-order intermodulation distortion rate is measured is 54MHz,
In this case, the number of secondary intermodulation distortion combinations NCSO = 29)
FIG. 8 is a graph showing actually measured values of the relationship between temperature T and second-order intermodulation distortion rate D2 under these conditions. In this case, ΔT
=1.3℃, Δλ=0.13nm, D2m=-44dB
Therefore, L=4.5 mm and R=-27 dB were obtained. This result was in good agreement with the values of L and R measured directly by other methods.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るキャビ
ティ測定方法及び装置によれば、向かい合う端面間の光
路長Lが数mmでこれら端面の実効反射率Rが1%以下
のキャビティであっても、キャビティのこれら光路長L
及び実効反射率Rを測定することができ、したがって、
各種光学系の光路中に好ましくないこのような短キャビ
ティが不用意に配置されているかどうか及びその好まし
くない程度を知得することができるという優れた効果を
奏する。
As explained above, according to the cavity measuring method and apparatus of the present invention, the optical path length L between the opposing end surfaces is several mm, and the effective reflectance R of these end surfaces is 1% or less. Also, these optical path lengths L of the cavity
and the effective reflectance R can be measured, thus:
This provides an excellent effect in that it is possible to know whether or not such an undesirable short cavity is carelessly disposed in the optical path of various optical systems, and to what extent it is undesirable.

【0046】キャビティの実効反射率を、レーザ温度を
変化させたときに得られる歪率の極大値を用いて算出れ
ば、実効反射率の測定精度が向上するという効果を奏す
る。また、変調電流を、互いに周波数が異なる複数の正
弦波電流を重畳したものにして、相互変調歪率を大きく
すれば、キャビティの実効反射率R及び光路長Lの測定
精度が向上するという効果を奏する。
If the effective reflectance of the cavity is calculated using the maximum value of the strain rate obtained when the laser temperature is changed, there is an effect that the measurement accuracy of the effective reflectance is improved. Furthermore, if the modulation current is made by superimposing multiple sinusoidal currents with different frequencies and the intermodulation distortion factor is increased, the measurement accuracy of the effective reflectance R and optical path length L of the cavity will be improved. play.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明に係るキャビティ測定装置の原理構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle configuration of a cavity measuring device according to the present invention.

【図2】第1実施例のキャビティ測定装置の構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram of a cavity measuring device according to the first embodiment.

【図3】半導体レーザの変調入出力特性図である。FIG. 3 is a modulation input/output characteristic diagram of a semiconductor laser.

【図4】スペクトラムアナライザにより得られる検出信
号スペクトル分布図である。
FIG. 4 is a detection signal spectrum distribution diagram obtained by a spectrum analyzer.

【図5】マイクロコンピュータのソフトウエア構成を示
す、キャビティ測定手順のフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart of a cavity measurement procedure showing the software configuration of the microcomputer.

【図6】第2実施例のキャビティ測定装置の構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram of a cavity measuring device according to a second embodiment.

【図7】半導体レーザの温度に対する波長の変化の実測
値を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing actual measured values of changes in wavelength with respect to temperature of a semiconductor laser.

【図8】半導体レーザの温度に対する歪率の変化の実測
値を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing actual measured values of changes in strain rate with respect to temperature of a semiconductor laser.

【図9】従来のキャビティ測定原理説明図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of conventional cavity measurement.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  キャビティ 10a、10b  端面 20  半導体レーザ 22  直流バイアス電源 24、240〜24n  正弦波変調信号源24A  
変調信号源 28  コリメータ 30  光アイソレータ 32  光検出器 34  高周波アンプ 36  スペクトラムアナライザ 38  ペルチェ素子 25  混合器 54  光アッテネータ 56  バンドパスフィルタ
10 Cavities 10a, 10b End face 20 Semiconductor laser 22 DC bias power supply 24, 240 to 24n Sine wave modulation signal source 24A
Modulation signal source 28 Collimator 30 Optical isolator 32 Photodetector 34 High frequency amplifier 36 Spectrum analyzer 38 Peltier element 25 Mixer 54 Optical attenuator 56 Bandpass filter

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  直流バイアス電流(Iop)と変調電
流(Im)とを重畳した電流を半導体レーザ(2)に供
給し、該半導体レーザから放射された光を光検出器(3
)で検出し、該光検出器の出力信号の高調波歪率(D)
を測定し、該半導体レーザの温度(T)を変化させて該
歪率の周期に相当する温度変化(ΔT)を測定し、該温
度変化に相当するレーザ光の波長変化(Δλ)を実質的
に求め、該レーザ光の光路中に存在するキャビティ(1
0)の光路長(L)及び実効反射率(R)を該歪率及び
該波長変化に基づいて算出することを特徴とするキャビ
ティ測定方法。
1. A current in which a DC bias current (Iop) and a modulation current (Im) are superimposed is supplied to a semiconductor laser (2), and the light emitted from the semiconductor laser is transmitted to a photodetector (3).
), and the harmonic distortion rate (D) of the output signal of the photodetector
is measured, the temperature (T) of the semiconductor laser is changed, the temperature change (ΔT) corresponding to the period of the strain rate is measured, and the wavelength change (Δλ) of the laser light corresponding to the temperature change is substantially calculated. cavity (1) existing in the optical path of the laser beam.
A cavity measuring method characterized in that the optical path length (L) and effective reflectance (R) of 0) are calculated based on the distortion rate and the wavelength change.
【請求項2】  前記実効反射率(R)を、前記レーザ
温度(T)を変化させたときに得られる前記歪率(D)
の極大値(Dm)を用いて算出することを特徴とする請
求項1記載のキャビティ測定方法。
2. The effective reflectance (R) is determined by the distortion rate (D) obtained when the laser temperature (T) is changed.
2. The cavity measuring method according to claim 1, wherein the calculation is performed using a maximum value (Dm) of .
【請求項3】  前記変調電流(Im)は、相互変調歪
率(D)を大きくするために、互いに周波数(f)が異
なる複数の正弦波電流を重畳したものであることを特徴
とする請求項1又は2に記載のキャビティ測定方法。
3. The modulation current (Im) is characterized in that a plurality of sinusoidal currents having different frequencies (f) are superimposed to increase the intermodulation distortion rate (D). The cavity measuring method according to item 1 or 2.
【請求項4】  直流バイアス電流(Iop)と変調電
流(Im)とを重畳した電流を出力する電流源(1)と
、該電流源の出力が供給されてレーザ光を放射する半導
体レーザ(2)と、該レーザ光を検出する光検出器(3
)と、該光検出器の出力信号のスペクトル分布を測定す
るスペクトラムアナライザ(4)と、該スペクトラムア
ナライザの出力に基づいて高調波歪率(D)を算出する
歪率算出手段(4)と、該半導体レーザの温度(T)を
変化させる温度制御手段(5)と、該温度を変化させた
ときの該歪率の周期に相当する温度変化(ΔT)を測定
する周期測定手段(6)と、該温度変化に相当するレー
ザ光の波長変化(Δλ)を実質的に求める変換手段(7
)と、該レーザ光の光路中に存在するキャビティ(10
)の光路長(L)を該波長変化に基づいて算出するキャ
ビティ光路長算出手段(8)と、該レーザ光の光路中に
存在するキャビティの実効反射率(R)を実質的に該光
路長及び該歪率に基づいて算出する反射率算出手段(9
)と、を有することを特徴とするキャビティ測定装置。
4. A current source (1) that outputs a current obtained by superimposing a DC bias current (Iop) and a modulation current (Im), and a semiconductor laser (2) that is supplied with the output of the current source and emits laser light. ) and a photodetector (3) that detects the laser beam.
), a spectrum analyzer (4) that measures the spectral distribution of the output signal of the photodetector, and a distortion factor calculation means (4) that calculates a harmonic distortion factor (D) based on the output of the spectrum analyzer. a temperature control means (5) for changing the temperature (T) of the semiconductor laser; and a period measuring means (6) for measuring a temperature change (ΔT) corresponding to the period of the strain rate when the temperature is changed. , conversion means (7
), and a cavity (10
) for calculating the optical path length (L) of the laser beam based on the wavelength change; and reflectance calculation means (9) that calculates based on the distortion factor.
) A cavity measuring device characterized by having the following.
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