JPH0620987Y2 - Optical spectrum measuring device - Google Patents

Optical spectrum measuring device

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JPH0620987Y2
JPH0620987Y2 JP16198586U JP16198586U JPH0620987Y2 JP H0620987 Y2 JPH0620987 Y2 JP H0620987Y2 JP 16198586 U JP16198586 U JP 16198586U JP 16198586 U JP16198586 U JP 16198586U JP H0620987 Y2 JPH0620987 Y2 JP H0620987Y2
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optical
light
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output light
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和生 永田
直 杉山
秀人 岩岡
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【考案の詳細な説明】 〈産業状の利用分野〉 この考案は、半導体レーザーの出力光のスペクトル分析
に用いて好適な光スペクトル測定装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an optical spectrum measuring apparatus suitable for use in spectrum analysis of output light of a semiconductor laser.

〈従来例〉 半導体レーザー等の発光素子の出力光のスペクトルを求
める手段として、局部発振光源が不要な光スペクトル測
定装置が提案されている。この様な光スペクトル測定装
置の構成を第4図に示す。第4図において、被測定光は
光分岐器1で2つに分岐される。この2つに分岐された
光の一方は音響光学変調器2でその周波数がシフトさ
れ、他方の遅延素子3で遅延され、光合流器4で合流さ
れる。この合流された光は受光部5で電気信号に変換さ
れて周波数分析器6でそのスペクトルが解析される。遅
延素子3を通過した光は局部発振光として働く。遅延素
子3の遅延時間が測定光のコーヒーレンス時間より充分
長いと、2つの光路を通った光の間には相関がなくな
り、このときの雑音の統計的性質は等しくなるので、光
合流器4のパワースペクトルから被測定光のスペクトル
を求めることができる。この様な光スペクトル測定装置
は例えば1980年に発行された刊行物である信学技報
OQE80−50に「半導体レーザーの発振スペクトル
の新しい高分解能測定法(遅延自己ヘテロダイン法)」
として記載されている。
<Prior art example> As a means for obtaining the spectrum of the output light of a light emitting element such as a semiconductor laser, an optical spectrum measuring apparatus that does not require a local oscillation light source has been proposed. The structure of such an optical spectrum measuring apparatus is shown in FIG. In FIG. 4, the light to be measured is split into two by the optical splitter 1. One of the two split lights is shifted in frequency by the acousto-optic modulator 2, delayed by the other delay element 3, and combined by the optical combiner 4. The combined light is converted into an electric signal by the light receiving section 5, and the spectrum thereof is analyzed by the frequency analyzer 6. The light that has passed through the delay element 3 acts as local oscillation light. If the delay time of the delay element 3 is sufficiently longer than the coherence time of the measuring light, there is no correlation between the light passing through the two optical paths, and the statistical properties of the noise at this time become equal, so the optical combiner 4 The spectrum of the light under measurement can be obtained from the power spectrum of. Such an optical spectrum measuring device is disclosed in, for example, a journal published in 1980 in the Technical Report OQE80-50, "A new high resolution measuring method of the oscillation spectrum of a semiconductor laser (delayed self-heterodyne method)".
It is described as.

〈考案が解決すべき問題点〉 しかしながら、この様な光スペクトル測定装置には次の
ような問題点がある。装置を構成する素子、特に周波数
シフタは入射光の波長によってその特性が大きく変化
し、異なる波長の光に対しては共用することができな
い。そのため、高精度でそのスペクトルを測定するため
には、波長毎にその波長に対応する測定装置が必要であ
り、複数の測定装置を揃えなければならないという欠点
があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, such an optical spectrum measuring device has the following problems. The characteristics of the elements constituting the device, particularly the frequency shifter, vary greatly depending on the wavelength of the incident light, and cannot be shared with light of different wavelengths. Therefore, in order to measure the spectrum with high accuracy, a measuring device corresponding to each wavelength is required for each wavelength, and there is a drawback that a plurality of measuring devices must be prepared.

〈考案の目的〉 この考案の目的は、単一の装置で複数の波長のスペクト
ルが測定できる光スペクトル測定装置を提供することに
ある。
<Object of the Invention> An object of the present invention is to provide an optical spectrum measuring device capable of measuring spectra of a plurality of wavelengths with a single device.

〈問題点を解決するための手段〉 前記問題点を解決するために、本考案では被測定光分岐
する光分岐器と、この光分岐器の出力光の一方を遅延す
る遅延素子と、前記光分岐器の他方の出力光が入力さ
れ、波長によって光を分波する光分波器と、この光分波
器の出力光が入力される複数の周波数シフタと、これら
複数の周波数シフタの出力光を合波する光合波器と、こ
の光合波器と前記遅延素子の出力光が入力される光合流
器と、この光合流器の出力光が入力され、光を電気信号
に変換する受光部と、この受光部の出力が入力される周
波数解析器とを具備したものである。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention proposes an optical branching device for branching the measured light, a delay element for delaying one of the output lights of the optical branching device, and the optical An optical demultiplexer that receives the output light of the other side of the branching device and demultiplexes the light according to the wavelength, a plurality of frequency shifters to which the output light of this optical demultiplexer is input, and the output light of these frequency shifters An optical multiplexer that multiplexes the optical multiplexer, an optical combiner to which the output light of the optical multiplexer and the delay element is input, and a light receiving unit that receives the output light of the optical combiner and converts the light into an electrical signal, , And a frequency analyzer to which the output of the light receiving unit is input.

〈作用〉 光分波器によりその波長によって光を分波し、分波した
複数の波長にそれぞれ対応した複数の周波数シフタに入
力してその周波数をシフタした後、光合波器により合波
する。周波数シフタ以外の素子は共用することができる
ので、単一の装置で複数の波長の光のスペクトルを測定
することができる。
<Operation> Light is demultiplexed by the wavelength by the optical demultiplexer, input to a plurality of frequency shifters corresponding to the demultiplexed wavelengths, the frequencies are shifted, and then multiplexed by the optical multiplexer. Since the elements other than the frequency shifter can be shared, it is possible to measure the spectra of light of a plurality of wavelengths with a single device.

〈実施例〉 第1図に本考案に係る光スペクトル測定装置の一実施例
を示す。なお、第4図と同じ要素には同一符号を付し、
説明を省略する。第1図において、被測定光は光分岐器
1にて2つに分岐される。分岐された光の1つは光分波
器10で波長によって分波される。この実施例では1.
3μm帯の光と1.5μm帯の光の2つに分波される。
分波された1.3μm帯の光と1.5μm帯の光はレン
ズ11を介してそれぞれの光の波長に調整された周波数
シフタである音響光学変調器12、13に入力される。
これら音響光学変調器12、13はそれぞれ発振器1
4、15で駆動され、入射光を140MHzシフトする。
このシフト量は被測定光のスペクトルの幅より充分大き
い値が選ばれる。音響光学変調器12、13の出力光は
レンズ11を介して光路である光ファイバに入力され、
光合波器16に入力され、合波される。また、光分岐器
1の他方の出力光は遅延素子3に入力される。遅延素子
3は2kmの長さのシングルモード光ファイバで構成さ
れ、光を10μs程度遅延させる。この遅延量は被測定
光のコーヒレンス時間より充分長い時間に設定される。
この遅延素子3および前記光合波器16の出力光は光合
流器4に入力されて合流される。この光合流器4の出力
光の強度は受光部5で電気信号に変換され、周波数分析
器6でスペクトルが測定される。なお、光分波器10お
よび光合波器16としては例えば日本鉱業株式会社から
販売されている「シングルモードの溶融型分波、合波
器」を使用することができる。
<Embodiment> FIG. 1 shows an embodiment of the optical spectrum measuring apparatus according to the present invention. The same elements as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals,
The description is omitted. In FIG. 1, the light to be measured is split into two by an optical splitter 1. One of the branched lights is demultiplexed by the optical demultiplexer 10 according to the wavelength. In this embodiment, 1.
The light is demultiplexed into two lights of 3 μm band and 1.5 μm band.
The demultiplexed 1.3 μm band light and 1.5 μm band light are input through the lens 11 to the acousto-optic modulators 12 and 13 which are frequency shifters adjusted to the wavelengths of the respective lights.
These acousto-optic modulators 12 and 13 are oscillators 1 respectively.
It is driven by 4 and 15 and shifts incident light by 140 MHz.
A value that is sufficiently larger than the width of the spectrum of the measured light is selected as this shift amount. The output light of the acousto-optic modulators 12 and 13 is input to the optical fiber that is the optical path via the lens 11,
The signals are input to the optical multiplexer 16 and multiplexed. The other output light of the optical branching device 1 is input to the delay element 3. The delay element 3 is composed of a single mode optical fiber having a length of 2 km and delays light by about 10 μs. This delay amount is set to a time sufficiently longer than the coherence time of the measured light.
The output lights of the delay element 3 and the optical multiplexer 16 are input to the optical combiner 4 and combined. The intensity of the output light of the optical combiner 4 is converted into an electric signal by the light receiving section 5, and the spectrum is measured by the frequency analyzer 6. As the optical demultiplexer 10 and the optical multiplexer 16, for example, "single-mode fusion type demultiplexer / multiplexer" sold by Nippon Mining Co., Ltd. can be used.

第2図に本考案の他の実施例を示す。第1図に示した光
スペクトル測定装置は極度に安定な局部発振光源が不要
であるという特徴があるが、光合流器4に入力される光
の偏波面が一致していないと受光部5に入力する干渉光
の強度が低下し、信号のS/N比が劣化するという欠点
がある。この実施例はこの様な欠点を改善したものであ
る。なお、第1図実施例と同じ要素には同一符号を付
し、説明を省略する。第2図において20、21は偏波
面コントローラであり、それぞれ光合波器16、遅延素
子3の出力光が入力され、それらの偏波面を変化させ
る。この偏波面コントローラ20、21の出力光は光合
流・分岐器22で合波され、再び分岐される。この分岐
された光の1つは第1図実施例のように受光部5で電気
信号に変換されて周波数分析器6でそのスペクトルが分
析される。光合流・分岐器22の他方の出力光は受光部
23に入力される。受光部23は偏向プリズム、フォト
ダイオードから構成され、入力光の特定の偏波成分のみ
受光して電気信号に変換する。この電気信号は制御部2
4に入力され、この制御部24は受光部23からの入力
信号が極値をとるように偏波面コントローラ20、21
を制御する。この様にすると、光合流・分岐器22の2
つの入力光の偏波面が一致するので、信号の強度が強く
なり、S/N比の良い測定ができる。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. The optical spectrum measuring device shown in FIG. 1 is characterized in that an extremely stable local oscillation light source is not required, but if the polarization planes of the light input to the optical combiner 4 do not match, the light receiving unit 5 There is a drawback that the intensity of the interference light that is input decreases and the S / N ratio of the signal deteriorates. This embodiment is an improvement over these drawbacks. The same elements as those in the embodiment of FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 2, reference numerals 20 and 21 denote polarization plane controllers, which input the output lights of the optical multiplexer 16 and the delay element 3, respectively, and change their polarization planes. The output lights from the polarization plane controllers 20 and 21 are combined by the optical combiner / splitter 22 and split again. One of the branched lights is converted into an electric signal by the light receiving section 5 as in the embodiment of FIG. 1 and its spectrum is analyzed by the frequency analyzer 6. The other output light from the optical combiner / splitter 22 is input to the light receiving unit 23. The light receiving unit 23 is composed of a deflection prism and a photodiode, and receives only a specific polarized component of the input light and converts it into an electric signal. This electric signal is sent to the control unit 2
4 is input to the polarization plane controllers 20, 21 so that the input signal from the light receiving unit 23 has an extreme value.
To control. By doing this, the optical merging / branching device 22
Since the polarization planes of the two input lights coincide with each other, the intensity of the signal becomes strong, and the measurement with a good S / N ratio can be performed.

第3図に偏波面コントローラ20、21の構成の1例を
示す。第3図において、30はシングルモード光ファイ
バのループで構成されたひねりファイバ偏光素子であ
り、2個直列に接続されている。光ファイバは、小径に
巻くことで光ファイバ内に応力が加わるため、光弾性効
果による屈折率の異方性が生じ、波長板と同様の効果を
持たせることができる。32は固定具であり、ひねりフ
ァイバ偏光素子30に固定されている。31はステッピ
ングモータであり、その軸が固定具32に接続されてい
る。第3図(A)をX方向からみた同図(B)からわか
るように、ステッピングモータ31が回転すると固定具
32と共に、ひねりファイバ偏光素子30が回転して入
射光の偏波面を変化させる。制御部24で受光部23の
出力が極値をとるようにステッピングモータ31を制御
すれば、光合流・分岐器22の入力光の偏波面を一致さ
せることができる。光の偏光面を変化させる手段として
は、前記のひねりファイバ偏光素子だけでなく、ファイ
バに圧力を加えたときに生じる圧力複屈折を利用する素
子、ニオブ酸リチウム(L)のような電気光
学結晶を用いる素子、λ/4波長板のような位相補償板
を回転させる素子、シングルモードファイバの磁界によ
るファラデー効果を用いる素子等が利用できる。
FIG. 3 shows an example of the configuration of the polarization plane controllers 20 and 21. In FIG. 3, reference numeral 30 is a twisted fiber polarization element composed of a loop of a single mode optical fiber, and two twisted fiber polarization elements are connected in series. When the optical fiber is wound into a small diameter, stress is applied to the inside of the optical fiber, so that the anisotropy of the refractive index is caused by the photoelastic effect, and the same effect as the wave plate can be provided. A fixture 32 is fixed to the twist fiber polarization element 30. Reference numeral 31 is a stepping motor, the shaft of which is connected to the fixture 32. As can be seen from FIG. 3A viewed from the X direction, when the stepping motor 31 rotates, the twist fiber polarization element 30 rotates together with the fixture 32 to change the polarization plane of the incident light. If the control unit 24 controls the stepping motor 31 so that the output of the light receiving unit 23 takes the extreme value, the polarization planes of the input light of the optical merging / branching device 22 can be matched. The means for changing the polarization plane of the light, not only the twisting fiber polarization element, element utilizing pressure birefringence generated when a pressure is applied to the fiber, the lithium niobate (L i N b O 3) An element that uses such an electro-optic crystal, an element that rotates a phase compensation plate such as a λ / 4 wavelength plate, an element that uses the Faraday effect by the magnetic field of a single mode fiber, and the like can be used.

なお、この実施例では光分岐器10によって1.3μm
と1.5μm帯の2つの波長域に分岐したが、3つ以上
の波長域に分岐してもよく、また1.3μm、1.5μ
mに限定されず任意の波長に分岐してもよい。
In addition, in this embodiment, the optical branching device 10 is used to obtain 1.3 μm.
And 1.5 μm band into two wavelength bands, but may branch into three or more wavelength bands, 1.3 μm and 1.5 μm.
The wavelength is not limited to m and may be branched to any wavelength.

また、音響光学変調器12、13に入力する光を分岐し
たが、遅延素子3に入力する光も分岐するようにしても
よい。
Further, although the light input to the acousto-optic modulators 12 and 13 is branched, the light input to the delay element 3 may also be branched.

また、第2図実施例で偏波面コントローラ20、21を
光合波器16、遅延素子3の後ろに挿入したが、前に挿
入するようにしてもよい。
Further, although the polarization plane controllers 20 and 21 are inserted after the optical multiplexer 16 and the delay element 3 in the embodiment of FIG. 2, they may be inserted before.

また、偏波面コントローラ20、21を光分岐器1で分
岐された光路の双方に設置したが、どちらか一方だけに
設置するようにしてもよい。この場合、受光部5の音響
光学変調器12、13でシフトした周波数成分のパワー
スペクトルが最大になるように制御部24にて偏波面コ
ントローラ20、21を制御する。
Further, although the polarization plane controllers 20 and 21 are installed on both of the optical paths branched by the optical branching device 1, they may be installed on only one of them. In this case, the control unit 24 controls the polarization plane controllers 20 and 21 so that the power spectrum of the frequency components shifted by the acousto-optic modulators 12 and 13 of the light receiving unit 5 becomes maximum.

さらに、周波数シフタとして音響光学変調器を用いた
が、他の構成の周波数シフタ、例えば、高周波電圧を印
加した回折させる構成の素子を用いても良い。要は必要
な周波数をシフトできるものであればよい。
Further, although the acousto-optic modulator is used as the frequency shifter, a frequency shifter having another structure, for example, an element having a structure for diffracting by applying a high frequency voltage may be used. The point is that it can shift the required frequency.

〈考案の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
考案では周波数シフタに入力する光をその波長によって
分岐し、再び合波するようにした。そのため、1台の装
置で複数の波長の光のスペクトルを求めることができ
る。各々の波長に対応する複数の測定装置を用意する必
要がなくなるという効果がある。
<Effect of Device> As described above in detail with reference to the embodiments, in this device, the light input to the frequency shifter is branched according to its wavelength and then combined again. Therefore, it is possible to obtain the spectra of light having a plurality of wavelengths with one device. This has the effect of eliminating the need to prepare a plurality of measuring devices corresponding to the respective wavelengths.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図、第2図は本考案に係る光スペクトル測定装置の
一実施例を示すブロック図、第3図は偏波面コントロー
ラの構成を示す構成図、第4図は従来の光スペクトル測
定装置の構成を示すブロック図である。 1……光分岐器、2,12,13……音響光学変調器、
3……遅延素子、4……光合流器、5,23……受光
部、6……周波数分析器、10……光分波器、16……
光合波器、20,21……偏波面コントローラ、22…
…光合流・分岐器、24……制御部、30……ひねりフ
ァイバ偏光素子、31……ステッピングモータ、32…
…固定具。
1 and 2 are block diagrams showing an embodiment of an optical spectrum measuring apparatus according to the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a polarization plane controller, and FIG. 4 is a conventional optical spectrum measuring apparatus. It is a block diagram which shows a structure. 1 ... Optical branching device, 2, 12, 13 ... Acousto-optic modulator,
3 ... Delay element, 4 ... Optical combiner, 5, 23 ... Light receiving part, 6 ... Frequency analyzer, 10 ... Optical demultiplexer, 16 ...
Optical multiplexer, 20, 21 ... Polarization plane controller, 22 ...
... Optical merging / branching device, 24 ... Control unit, 30 ... Twist fiber polarization element, 31 ... Stepping motor, 32 ...
…Fixture.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】被測定光を2つに分岐する光分岐器と、こ
の光分岐器の出力光の一方を遅延する遅延素子と、前記
光分岐器の他方の出力光が入力され、その波長によって
入射光を分波する光分波器と、この光分波器の出力光が
入力される複数の周波数シフタと、これら複数の周波数
シフタの出力光が入力される光合波器と、この光合波器
の出力光および前記遅延素子の出力光が入力される光合
流器と、この光合流器の出力光が入力される受光部と、
この受光部の出力が入力される周波数解析器とを有する
ことを特徴とする光スペクトル測定装置。
1. An optical branching device for branching a light to be measured into two, a delay element for delaying one of the output lights of the optical branching device, and the other output light of the optical branching device are inputted, and their wavelengths are inputted. An optical demultiplexer that demultiplexes the incident light, a plurality of frequency shifters to which the output light of this optical demultiplexer is input, an optical multiplexer that receives the output light of these multiple frequency shifters, and this optical multiplexer. An optical combiner to which the output light of the wave multiplexer and the output light of the delay element are input, and a light receiving unit to which the output light of the optical combiner is input,
An optical spectrum measuring apparatus, comprising: a frequency analyzer to which the output of the light receiving section is input.
JP16198586U 1986-10-22 1986-10-22 Optical spectrum measuring device Expired - Lifetime JPH0620987Y2 (en)

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