JPH05133840A - 光周波数フイルタ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光周波数フィルタの正確な評価を可能にする
光周波数フィルタ測定装置を提供する。 【構成】 光周波数フィルタ測定装置は、光周波数が１
００ＧＨｚ以内の範囲で互いに近接しており、外部共振
器付きの半導体レーザであるレーザ光源１および半導体
レーザであるレーザ光源２と、局部発振光の偏波面を制
御する偏波コントローラ３と、被測定サンプルである光
周波数フィルタ７に入射し、透過した、レーザ光源２か
らの光と、レーザ光源１からの光を合波する３ｄＢカッ
プラ４と、３ｄＢカップラ４で合波された光を電気信号
に変換する光電気信号変換器５と、該電気信号を観測す
るスペクトラムアナライザ６とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光周波数フィルタの光周
波数応答特性を測定するための装置に関し、特に光ファ
イバや、基板上に配設された光導波路を用いて構成され
た光波回路の光周波数応答特性を測定するための装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】平面基板上に形成された単一モード光導
波路、特にシリコン基板上に形成された石英系単一モ−
ド光導波路は、例えば N.Takato et al.: "Guidedwave
Multi/Demultiplexer for Optical FDM Transmission",
Technical Digest of ECOC '86, p.443に記載されてい
る。このような石英系単一モード光導波路はフォトリソ
グラフィの技術により任意の形状の光波回路を自由に作
製することができ、かつ基板として熱伝導性の優れたシ
リコン基板を用いているため温度も正確に制御でき実用
的な光周波数フィルタの実現手段として期待されてい
る。

【０００３】図７および図８はこのような石英系単一モ
ード光導波路を用いた光周波数フィルタの一例としての
導波路型リング共振器の構成を説明するためのそれぞれ
平面図、図８におけるＡＡ’線に沿った断面を拡大して
示す断面図である。１１は入力ポート、１２は出力ポー
ト、１３はＳｉ基板、１４はコアガラス、１５はクラッ
ドガラスである。この光デバイスにおいて、入力ポート
１１から入射した信号光の光周波数を変化させていく
と、 ∠ｆ＝ｃ／ｎＬ ………………（１） ｃは光速、ｎは光導波路の屈折率、 Ｌはリング共振器の一周長 を周期として、出力ポート１２からある光周波数成分を
取り除いた信号光を取り出せることが知られている。そ
の光周波数応答特性を図９に示す。

【０００４】このような光周波数応答特性を測定するの
に従来以下に示すような測定方法が用いられていた。 ・従来技術１−１ 単一縦モード発振をしているＤＦＢ−ＬＤ（Distribute
d Feedback Laser Diode）においてＬＤの注入電流もし
くはＬＤ温度を変化させることによりその光周波数を変
化させ、その光を前記導波路型リング共振器に通した
後、光パワーメータで出力光を検出する方法がとられて
きた。この結果として、光周波数とその光周波数におけ
るリング共振器の応答特性が測定できる。この測定の構
成は、図１０に示すように、光源２１と、被測定サンプ
ルとしての光周波数フィルタ２２を通過した光を検出す
る光検出器２３と、光源２１の光周波数とサンプル温度
と透過率から導波路型リング共振器の周波数特性を描く
ＸＹレコーダ２４からなっている。 ・従来技術１−２ 基本的な構成は従来技術１−１と同様であるが、光源の
光周波数を変化させる代わりに被測定サンプルである導
波路型リング共振器の温度を変化させて、そのときの光
透過特性を測定することによりその光周波数フィルタ特
性を求めることができる。これはリング共振器の温度を
変化させると石英ガラスの屈折率の温度依存性により屈
折率変化が生じ、ひいてはリング共振器の一周の光路長
（ｎＬ）も変化する。その結果、（１）式で示した共振
周期も変化してリング共振器の光周波数応答特性の掃引
ができる。この結果としてリング共振器の光周波数特性
を求めることができる。 ・従来技術２−１ 構成は従来技術１−１と全く同様であるが、光源として
外部共振器付ＬＤを用いた測定法である。光周波数の掃
引方法としてはレーザの共振器長を変化させたり、レー
ザの温度を変化させたりして行なうことができる。 ・従来技術２−２ 構成は従来技術１−２と全く同様であるが、光源として
外部共振器付ＬＤを用いた測定法である。

【０００５】近年、石英系光導波路の光損失の低減が実
現され、これを用いて構成された導波路型リング共振器
のフィネス（共振の強さを表わすパラメータ、共振周期
Δｆと共振ピークのＦＷＨＭ：半値全幅との比で表わさ
れる。）は１００を越えるもものも作製されるようにな
った。しかも光周波数の共振周期は１ＧＨｚから１０Ｇ
Ｈｚという狭い周期のものまで作製されるようになって
いる。しかしながら従来技術１による測定法では光源の
半導体レーザ自体が有する光周波数揺らぎ（レーザ光源
の線幅）によってリング共振器の急峻な光周波数特性を
測定することができないという問題があった。その原因
を図１１を用いて説明する。ＤＦＢ−ＬＤはレーザが有
する温度揺らぎ、電子キャリアの濃度揺らぎなどに起因
する発振光周波数揺らぎが５０〜１００ＭＨｚある。こ
の光源を用いて共振周期１ＧＨｚ、フィネス１００のリ
ング共振器を従来技術１−１で測定した場合を考える。
リング共振器の共振のＦＷＨＭ（半値全幅： Full Widt
hHalf Maximum）は１０００ＭＨｚ／１００＝１０ＭＨ
ｚであるから光源の光周波数揺らぎの方が大きくなる。
測定結果を図１２に示す。この結果からリング共振器の
共振周期：１ＧＨｚは測定できているもののその共振の
強さ（フィネス）や共振するときとしないときとの消光
比は本来のリング共振器の特性を反映していないことが
分かる。その原因は光源が光周波数フィルタの１０ＭＨ
ｚという急峻な共振特性に比較して５０〜１００ＭＨｚ
という相対的に広い線幅を持ち、かつ第１０図に示す構
成で被測定サンプルからの透過光をその光周波数領域で
すべて積分して光検出器で受光していることによる。以
上の問題点は従来技術１−２を用いたときにも全く同様
に生じる。

【０００６】上記の問題を解決するために線幅の狭い外
部共振器付ＬＤを用いた測定である従来技術２が用いら
れることもある。しかしこの方法でもリング共振器など
の光周波数フィルタ特性を正確に評価できないという問
題があった。その原因を図１３を用いて説明する。外部
共振器付レーザ光源は共振器長が長く、その内部に存在
する光のエネルギーが大きくなるため共振の強さが強
く、その結果として線幅が非常に狭い（典型的なもので
ＦＷＨＭ＝１ＭＨｚ）という特徴がある。しかし共振器
長が長くなると隣接する縦モードとの光周波数間隔も狭
くなり半導体の有する利得の範囲でいくつかのサイドモ
ードの発振が生じる（典型的なもので共振間隔数ＧＨ
ｚ、サイドモード数本が生じる）。このためリング共振
器を従来技術２−１の方法で測定すると、図１４に示す
通り共振間隔や共振の強さは測定できるが、サイドモー
ドの影響で消光比が測定できない。つまり外部共振器付
レーザのメインモードの光がリング共振器の完全に光を
通さない光周波数になっても他のサイドモードの光が透
過してしまい光出力の消光比が本来リング共振器が有す
る値に比べて劣化してしまう。このように急峻な光周波
数フィルタの消光比が測定できない理由も従来技術１の
場合と同様に、図１０の測定装置で、被測定サンプルを
透過した光をすべての光周波数成分にわたって積分した
形で受光しているために、外部共振器付レーザのサイド
モードの影響を受けたせいである。以上の問題点は従来
技術２−２を用いたときにも全く同様に生じる。

【０００７】以上説明した通り従来技術１および２では
ＭＨｚオーダの急峻な特性を有する光周波数フィルタの
特性を正確に評価できないという問題点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光周波数フィル
タの測定法における上記問題点、すなわちＭＨｚオーダ
の急峻な特性を有する光周波数フィルタの周波数特性
が、光源のスペクトル広がりもしくはサイドモードの影
響によって正確に評価できないという欠点はリング共振
器や光周波数弁別器などの光周波数フィルタを設計およ
び製造する上で大きな障害となっていた。

【０００９】本発明の目的は、従来技術の上記の問題を
解消して、光周波数フィルタの正確な評価を可能にする
測定装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の光周波数
フィルタ測定装置は、光周波数が１００ＧＨｚ以内の範
囲で互いに近接しており、一方は外部共振器付きの半導
体レーザまたは気体レーザまたは固体レーザであり、他
方は半導体レーザである２つのレーザ光源と、被測定サ
ンプルである光周波数フィルタに入射し、透過した、前
記他方のレーザ光源からの光と、前記一方の光源からの
光を合波する３ｄＢカップラと、該３ｄＢカップラで合
波された光を電気信号に変換する光電気信号変換器と、
該電気信号を観測するスペクトラムアナライザとを有す
る。

【００１１】また、本発明の第２の光周波数フィルタ測
定装置は、光周波数が１００ＧＨｚ以内の範囲内で互い
に近接しており、一方は外部共振器付きの半導体レーザ
または気体レーザまたは固体レーザであり、他方は半導
体レーザである２つのレーザ光源と、該２つのレーザ光
源からの光を合波する３ｄＢカップラと、被測定サンプ
ルである光周波数フィルタに入射し、透過した、前記３
ｄＢカップラで合波された光を電気信号に変換する光電
気信号変換器と、該電気信号を観測するスペクトラムア
ナライザとを有する。

【００１２】また、本発明の第３の光周波数フィルタ測
定装置は、光周波数が１００ＧＨｚ以内の範囲内で互い
に近接しており、少なくとも一方は外部共振器付きの半
導体レーザまたは気体レーザまたは固体レーザである２
つのレーザ光源と、被測定サンプルである光周波数フィ
ルタに入射し、透過した、前記２つのレーザ光源の一方
の出力光と、前記２つのレーザ光源の他方の出力光を合
波する３ｄＢカップラと、前記３ｄＢカップラで合波さ
れた光を電気信号に変換する光電気信号変換器と、該電
気信号を観測するスペクトラムアナライザと、被測定サ
ンプルの光周波数特性を時間的に掃引するファンクショ
ンジェネレータとを有する。

【００１３】

【作用】本発明は、上述した石英系光導波路を用いて安
定なリング共振器や光周波数弁別器などの光周波数フィ
ルタが作製できるようになったという背景の元にその評
価装置の開発を目的としてなされたものであり、ＭＨｚ
オーダの急峻な特性を有する光周波数フィルタの評価が
正確に行うことができない原因が、測定に用いている光
源のスペクトル広がりやサイドモードによるものである
という新たな認識の元になされたものである。すなわち
光源のスペクトル広がりの影響を受けずに、かつサイド
モードの影響も受けないための測定法として、２つの異
なったレーザ光源を用いてヘテロダイン検波を用いその
ビート信号を電気段によって測定することを特徴とす
る。

【００１４】第１の光周波数フィルタ測定装置について
説明する。２つの異なる光源、たとえば上述のＤＦＢ−
ＬＤおよび外部共振器付ＬＤを用いて、はじめにその光
周波数間隔を光検出器で応答できる３０ＧＨｚ以内に設
定する。信号光としてのＤＦＢ−ＬＤの光を光周波数フ
ィルタに入射させ、その透過光と外部共振器付ＬＤから
の局部発振光とを３ｄＢカップラを用いて合波する。こ
の時合波された光には、もとの２つの光源の光周波数の
差周波数成分に相当するビートが生じる。このビートを
光電気信号変換器で電気信号に変換し、更にスペクトル
アナライザで測定すれば、光電気信号変換器とスペクト
ラムアナライザが観測できる２０〜３０ＧＨｚ以下の周
波数成分の信号だけを選択して測定することができる。

【００１５】なお、第２の光周波数フィルタ測定装置
は、さきに信号光と局部発振光とを合成して、その後被
測定サンプルに光を透過させることにより、シングルモ
ード光ファイバ中における偏波変動によるビート信号の
揺らぎを極力減らすようにしたものである。また、第３
の光周波数フィルタ測定装置は、光源の光周波数を一定
に保ったまま被測定サンプルに設けた位相制御器を用い
て被測定サンプルの光周波数特性を掃引することによ
り、スペクトラムアナライザの掃引時間に帰引する測定
誤差を防ぐようにしたものである。

【００１６】光通信や光情報処理の分野ではＭＨｚから
ＧＨｚオーダの光周波数フィルタは信号処理を行うため
の重要なキーデバイスであり、石英系光導波路などを用
いた、安定で低損失な光周波数フィルタが供給されるよ
うになると、その社会的なニーズは大きくなるものと思
われる。

【００１７】本発明の光周波数フィルタ測定装置を用い
ると、従来測定が困難であったＭＨｚオーダの急峻な特
性を有する光周波数フィルタの測定、評価ができるよう
になり、ひいてはそのようなフィルタの作製、設計が可
能となる。

【００１８】近い将来、光通信や光情報処理の分野にお
いて、急峻な特性を有する光周波数フィルタが必要にな
ったときに、その製造を可能とするための測定装置とし
て、本測定装置が不可欠になると考えられる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２０】図１は本発明の第１の実施例の光周波数フ
ィルタ測定装置の構成図、図２は本実施例の測定装置を
用いたときの、図７、図８の導波路型リング共振器の測
定結果を示す図である。

【００２１】本実施例の光周波数フィルタ測定装置は、
光周波数が１００ＧＨｚ以内の範囲で互いに近接してお
り、外部共振器付きの半導体レーザであるレーザ光源１
および半導体レーザであるレーザ光源２と、局部発振光
の偏波面を制御する偏波コントローラ３と、被測定サン
プルである光周波数フィルタ７に入射し、透過した、レ
ーザ光源２からの光と、レーザ光源１からの光を合波す
る３ｄＢカップラ４と、３ｄＢカップラ４で合波された
光を電気信号に変換する光電気信号変換器５と、該電気
信号を観測するスペクトラムアナライザ６とから構成さ
れている。

【００２２】本光周波数フィルタ測定装置の測定原理を
説明する。２つのレーザ光源１，２の、信号光と局部発
振光とを用い、信号光を被測定サンプルである光周波数
フィルタ７を透過させた後その透過光を局部発振光と３
ｄＢカップラ４で合波する。合波された光を光電気信号
変換器５で２乗検波すると、２つのレーザ光源１，２の
差周波成分のビートが生じ、その振幅は２つのレーザ光
源１，２のパワーおよび光周波数フィルタ７の信号光周
波数における透過率との積となる。この関係を式で表す
と次のようになる。

【００２３】 信号光： Ｐ_S ・ｅｘｐ（ｊω_S ｔ） ………（２） 局部発振光： Ｐ_LO・ｅｘｐ（ｊω_LOｔ） ………（３） 光周波数フィルタ７の透過特性： Ｆ（ω） ………（４） 光周波数フィルタ７を透過した信号光と局部発振光とを合波して２乗検波する。 ｜Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ exp(ω_S ｔ）＋Ｐ_LO・exp(ω_LOｔ）｜² ………（５） ＝｛Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ COS(ω_S ｔ）＋Ｐ_LO・COS(ω_LOｔ）｝² ＋｛Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ SIN(ω_S ｔ）＋Ｐ_LO・SIN(ω_LOｔ）｝² ＝２Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ Ｐ_LO・COS(ω_S −ω_LO）ｔ ＋｛Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ COS(ω_S ｔ）}²＋｛Ｐ_LO・COS(ω_LOｔ）}² ＋｛Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ SIN(ω_S ｔ）}²＋｛Ｐ_LO・SIN(ω_LOｔ）}² …（5'） このうち光電気信号変換器５で第１項だけが周波数（ω
_S −ω_LO）のビート信号として受信され、残りの成分は
電気信号の直流成分として検出される。ビート信号の振
幅はＰ_S 、Ｐ_LOおよびＦ（ω_S ）の積に比例する。よっ
てスペクトラムアナライザ６の表示モードをＭＡＸ−Ｈ
ＯＬＤにしたまま、２つのレーザ光源１，２のパワーを
変動させずに信号光の光周波数ω_S を変化させていく
と、スペクトラムアナライザ６上に被測定サンプルの光
周波数特性を表示させることができる。本測定装置を用
いて図７、図８に示す導波路型リング共振器の光周波数
特性を測定した結果を図２に示す。

【００２４】本実施例の測定装置を用いると、従来技術
のように光周波数フィルタ７を透過した光を光周波数軸
上ですべて積分した形で検出していないため、信号光の
スペクトル広がりは測定精度の劣化要因とはならない。
本測定装置のように、信号光の光周波数を掃引しながら
そのビート信号のピーク値の軌跡をスペクトラムアナラ
イザ６で測定する場合、スペクトラムアナライザ６の掃
引時間約２０ｍｓｅｃを考えると、むしろ信号光の線幅
はある程度広いことが望まれる。このため信号光の光源
としてＤＦＢ−ＬＤ２を用いた。また、局部発振光のス
ペクトル広がりは測定精度の劣化要因となるため、局部
発振光には線幅の狭い外部共振器付ＬＤ１を用いた。こ
の場合、局部発振光には５ＧＨｚ間隔でサイドモードが
存在するためにビート信号も同じ５ＧＨｚ間隔で同じ波
形が現れる。よってクロストークの非常に少ない測定を
するためには信号光の掃引幅を局部発振光のサイドモー
ド間隔（たとえば５ＧＨｚ）以下にする必要がある。た
だし、同じ外部共振器付レーザでも、共振器長が短くサ
イドモード間隔が数十ＧＨｚと広いものを用いれば、測
定可能な光周波数のダイナミックレンジを十分広く（数
十ＧＨｚ）取ることができる。

【００２５】上記の理由により第１の実施例としては信
号光の光源としてＤＦＢ−ＬＤ２を用い、局部発振光の
光源として外部共振器付ＬＤ１を用いたが、局部発振光
の光源として線幅の狭い気体レーザや固体レーザを用い
ることはもちろん可能である。

【００２６】なお、図１において偏波コントローラ３は
信号光と局部発振光との干渉が最も強く生じるようその
偏波面を制御するために挿入しているのであって、この
偏波コントローラ３は信号光の光ファイバ中に挿入され
ていてもかまわない。また、図１において、光電気信号
変換器５は、入力光レベルが大きくとれて、かつ高速の
応答を示す逆バイアスをかけたＰＩＮ−ＰＤと、その交
流出力信号だけを増幅するためのプリアンプが組み合わ
されたものが望ましい。光周波数フィルタ測定における
主な雑音源はスペクトラムアナライザの雑音である。Ｓ
Ｎ比を高くとり、高精度な測定を行なうためには、信号
源である光信号の入力を大きくとる方が有利である。以
上の理由により、大きな光信号の入力が可能なＰＩＮ−
ＰＤが望ましい。

【００２７】本測定装置において、信号光の光周波数掃
引法としては、その光出力強度の変化が小さいという意
味で、ＤＦＢ−ＬＤ温度を変化させることによる光周波
数掃引が適当であると思われる。本測定装置において、
スペクトラムアナライザ６の分解能は、局部発振光に用
いた外部共振器付ＬＤ１の光周波数揺らぎに匹敵する１
ＭＨｚが適当である。

【００２８】本測定の誤差要因としては以下のものが想
定される。 ［１］局部発振光の光周波数ω_LOの揺らぎ ［２］信号光出力Ｐ_S 及び局部発振光出力Ｐ_LOの変動 ［３］被測定サンプルの温度揺らぎ ［４］ファイバ中の偏波揺らぎにより生じるビートの振
幅変動以上の誤差を低減するために必要に応じて次のよ
うな工夫を行なうこともできる。 ［１］局部発振光の光源に絶対光周波数安定化装置を設
ける。一例として、絶対光周波数の安定な気体レーザを
基準にして外部共振器付ＬＤ１の光周波数をフィードバ
ック制御して、ω_LOを安定化する。 ［２］信号光出力Ｐ_S および局部発振光出力Ｐ_LOはそれ
ぞれモニターによってその変動を測定し、注入電流等に
フィードバック制御をかけて安定化することができる。
ただし、局部発振光の光周波数変化は本測定装置にとっ
て大きな誤差要因となるため、Ｐ_LOの変動分も含めて
Ｐ_LO×Ｐ_S ＝一定 となるようにＰ_S にフィードバック
制御をかけることが望ましい。 ［３］被測定サンプルの温度揺らぎは、サンプルをペル
チェ素子に接触させて温度安定化制御を行ったり、また
は恒温層にいれて温度安定させることも可能である。 ［４］ファイバ中の偏波変動を低減するためにシングル
モード光ファイバの代わりに偏波保持ファイバを使うこ
とも可能である。

【００２９】図３は本発明の第２の実施例の光周波数フ
ィルタ測定装置の構成図である。

【００３０】本実施例の光周波数フィルタ測定装置は、
光周波数が１００ＧＨｚ以内の範囲内で互いに近接して
おり、外部共振器付きの半導体レーザからなるレーザ光
源１および半導体レーザからなるレーザ光源２と、信号
光の偏波面を制御する偏波コントローラ３と、２つのレ
ーザ光源１，２からの光を合波する３ｄＢカップラ４
と、被測定サンプルである光周波数フィルタ７に入射
し、透過した、３ｄＢカップラ４で合波された光を電気
信号に変換する光電気信号変換器５と、電気信号を観測
するスペクトラムアナライザ６とで構成されている。

【００３１】本実施例の測定原理は第１の実施例とほぼ
同じであるが、シングルモード光ファイバ中における偏
波変動によるビート信号の揺らぎを極力減らすため、さ
きに信号光と局部発振光とを合波して、その後被測定サ
ンプルである光周波数フィルタ７に光を透過させる方法
である。この時第１の実施例の（５）式は次式で置き換
えられる。 ｜Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ exp(ω_St）＋Ｆ（ω_LO）・Ｐ_LO・exp(ω_LOt)｜² …(6) ＝｛Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ COS(ω_St）＋Ｆ（ω_LO）・Ｐ_LO・COS(ω_LOt) }² ＋｛Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ SIN(ω_St）＋Ｆ（ω_LO）・Ｐ_LO・SIN(ω_LOt) }² ＝２Ｆ（ω_S)・Ｆ（ω_LO）・Ｐ_S ・ Ｐ_LO・COS(ω_S −ω_LO）ｔ ＋｛Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ COS(ω_St）}²＋｛Ｆ（ω_LO）・Ｐ_LO・COS(ω_LOt) }² ＋｛Ｆ（ω_S)・Ｐ_S ・ SIN(ω_St）}²＋｛Ｆ（ω_LO）・Ｐ_LO・SIN(ω_LOt) }² ………（6'） ここで、ω_LOは変化しないため、Ｆ（ω_LO）は定数とな
る。よってω_LOが Ｆ（ω_LO）＝０ とならない光周波数であれば、第１の実施例と同様にし
て被測定サンプルである光周波数フィルタ７の光周波数
特性Ｆ（ω）がヘテロダイン検出によりビート信号に変
換された後、電気段のスペクトラムアナライザ６で測定
できる。本装置を用いて図７、図８に示す導波路型リン
グ共振器の光周波数特性を測定した結果は、第１の実施
例の測定結果である図２とまったく同じになった。

【００３２】図４は本発明の第３の実施例の光周波数フ
ィルタ測定装置の構成図である。

【００３３】本実施例の光周波数フィルタ測定装置は、
光周波数が１００ＧＨｚ以内の範囲内で互いに近接して
おり、外部共振器付きの半導体レーザであるレーザ光源
１および半導体レーザであるレーザ光源２と、被測定サ
ンプルである光周波数フィルタ７に入射し、透過した、
レーザ光源２の出力光と、レーザ光源１の出力光を合波
する３ｄＢカップラ４と、３ｄＢカップラ４で合波され
た光を電気信号に変換する光電気信号変換器５と、光周
波数フィルタ７の光周波数特性を時間的に掃引するファ
ンクションジェネレータ８と、該電気信号を観測するス
ペクトラムアナライザ６とから構成されている。

【００３４】本測定装置は第１の実施例の測定装置とほ
ぼ同じであるが、第１の実施例では信号光の光周波数を
掃引したのに対して、本実施例では光源の光周波数を一
定に保ったまま、被測定サンプルである光周波数フィル
タ７に設けた位相器をファンクションジェネレータ８を
用いて制御することにより、その光周波数特性を時間的
に掃引することにより求める装置である。

【００３５】まず、信号光と局部発振光とを例えば３Ｇ
Ｈｚ間隔で発振させる。信号光を被測定サンプルである
光周波数フィルタ７を透過させた後、３ｄＢカップラ４
を用いて信号光と局部発振光とを合波する。この光を光
電気信号変換器５で電気信号に変換し、これに含まれる
３ＧＨｚのビート信号を時間的に連続して測定する。こ
の電気信号には、局部発振光に用いている外部共振器付
ＬＤ１のサイドモードと信号光とのビート信号も重畳さ
れている（図５参照）ため、これを除外する目的で３Ｇ
Ｈｚの電気のフィルタをかける。この操作はスペクトラ
ムアナライザ６のゼロスパンモードを使うことによって
実現できる。この時スペクトラムアナライザ６の表示は
横軸に時間、縦軸は電気信号に含まれる３ＧＨｚの成分
となる。この状態で被測定サンプルである光周波数フィ
ルタ７の光周波数特性を掃引すれば、スペクトラムアナ
ライザ６でその透過率の変化を時間的に連続して観測す
ることができる。

【００３６】被測定サンプル７の光周波数特性を掃引す
る方法としては、例えば石英系光導波路を用いた回路に
は石英ガラスの熱光学効果を利用した位相制御器があ
る。これは光導波路の表面に設けた薄膜ヒータで、その
応答速度は数ｍｓｅｃであるから、その薄膜ヒータにフ
ァンクションジェネレータ８を用いて数十Ｈｚの変調を
かけて光周波数フィルタ７の特性を掃引させることがで
きる。この方法を用いて図７、図８に示す導波路型リン
グ共振器の光周波数特性を測定した結果を図６に示す。
この測定結果は第１の実施例で測定した結果とほとんど
同じ特性を示している。

【００３７】本測定装置の特徴は、第１および第２の実
施例におけるスペクトラムアナライザ６の掃引時間（数
十ｍｓｅｃ）に起因する測定誤差を、ビート信号を時間
的に連続にモニターすることで防ぐことができる点にあ
る。また、信号光の光周波数を掃引する必要がないため
にその強度変動を避けることも容易である。また、信号
光の光源として、局部発振光に用いた外部共振器付ＬＤ
１と異なる共振器長を有する外部共振器付ＬＤを用いる
ことも可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、以下に示
すような効果がある。 （１）請求項１の発明は、２つの異なったレーザ光源を
用いてヘテロダイン検波を用いそのビート信号を電気段
によって測定することにより、ＭＨｚオーダの急峻な特
性を有する光周波数フィルタの測定が可能である。 （２）請求項２の発明は、さきに信号光と局部発振光と
を合成して、その後被測定サンプルに光を透過させるこ
とにより、上記（１）の効果に加え、シングルモード光
ファイバ中における偏波変動によるビート信号の揺らぎ
を極力減らすことができる。 （３）請求項３の発明は、光源の光周波数を一定に保っ
たまま被測定サンプルに設けた位相制御器を用いて被測
定サンプルの光周波数特性を掃引することにより、上記
（１）の効果に加え、スペクトラムアナライザの掃引時
間に帰引する測定誤差を防ぐことができる。 （４）請求項４の発明は、上記（１）または（２）の効
果に加え、局部発振光の光周波数の揺らぎ等による誤差
を減らすことができる。 （５）請求項５の発明は、上記（１）〜（４）の効果に
加え、ＳＮ比を高くとり、高精度な測定を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光周波数フィルタ測定
装置の構成図である。

【図２】第１の実施例の測定装置を用いたときの図７〜
図８に示す導波路型リング共振器の測定結果を示す図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施例の光周波数フィルタ測定
装置の構成図である。

【図４】本発明の第３の実施例の光周波数フィルタ測定
装置の構成図である。

【図５】図４の装置における光電気信号変換器５の電気
出力信号のスペクトラムを示す図である。

【図６】図４の測定装置を用いたときの図７〜図８に示
す導波路型リング共振器の測定結果を示す図である。

【図７】被測定サンプルとしての石英系導波路型リング
共振器の平面図である。

【図８】図７のＡＡ’線に沿った拡大断面図である。

【図９】図７に示す石英系導波路型リング共振器の周波
数特性を示す図である。

【図１０】従来技術１または２による光周波数フィルタ
測定装置を示す図である。

【図１１】従来技術１によって、図７〜図８に示すリン
グ共振器の光周波数特性を正確に測定できない原因を測
定するための図である。

【図１２】従来技術１によって、図７〜図８に示すリン
グ共振器の光周波数特性を測定した結果を示す図であ
る。

【図１３】従来技術２によって、図７〜図８に示すリン
グ共振器の光周波数特性を正確に測定できない原因を説
明するための図である。

【図１４】従来技術２−１によって、図７〜図８に示す
リング共振器の光周波数特性を測定した結果を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 外部共振器付レーザ光源 ２ レーザ光源 ３ 偏波コントローラ ４ ３ｄＢカップラ ５ 光電気信号変換器 ６ スペクトラムアナライザ ７ 光周波数フィルタ ８ ファンクションジェネレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河内 正夫 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光周波数が１００ＧＨｚ以内の範囲で互
   いに近接しており、一方は外部共振器付きの半導体レー
   ザまたは気体レーザまたは固体レーザであり、他方は半
   導体レーザである２つのレーザ光源と、 被測定サンプルである光周波数フィルタに入射し、透過
   した、前記他方のレーザ光源からの光と、前記一方の光
   源からの光を合波する３ｄＢカップラと、 該３ｄＢカップラで合波された光を電気信号に変換する
   光電気信号変換器と、該電気信号を観測するスペクトラ
   ムアナライザとを有する光周波数フィルタ測定装置。
2. 【請求項２】 光周波数が１００ＧＨｚ以内の範囲内で
   互いに近接しており、一方は外部共振器付きの半導体レ
   ーザまたは気体レーザまたは固体レーザであり、他方は
   半導体レーザである２つのレーザ光源と、 該２つのレーザ光源からの光を合波する３ｄＢカップラ
   と、 被測定サンプルである光周波数フィルタに入射し、透過
   した、前記３ｄＢカップラで合波された光を電気信号に
   変換する光電気信号変換器と、 該電気信号を観測するスペクトラムアナライザとを有す
   る光周波数フィルタ測定装置。
3. 【請求項３】 光周波数が１００ＧＨｚ以内の範囲内で
   互いに近接しており、少なくとも一方は外部共振器付き
   の半導体レーザまたは気体レーザまたは固体レーザであ
   る２つのレーザ光源と、 被測定サンプルである光周波数フィルタに入射し、透過
   した、前記２つのレーザ光源の一方の出力光と、前記２
   つのレーザ光源の他方の出力光を合波する３ｄＢカップ
   ラと、 前記３ｄＢカップラで合波された光を電気信号に変換す
   る光電気信号変換器と、 該電気信号を観測するスペクトラムアナライザと、 前記被測定サンプルの光周波数特性を時間的に掃引する
   ファンクションジェネレータとを有する光周波数フィル
   タ測定装置。
4. 【請求項４】 前記一方のレーザ光源には絶対光周波数
   安定化装置が、前記他方のレーザ光源には光出力制御装
   置が備わっている請求項１または２に記載の光周波数フ
   ィルタ測定装置。
5. 【請求項５】 光電気信号変換器として逆バイアスを印
   加したＰＩＮフォトダイオードを用いている請求項１か
   ら４のいずれか１項に記載の光周波数フィルタ測定装
   置。