JPH0623948Y2 - 光パワーメータ - Google Patents
光パワーメータInfo
- Publication number
- JPH0623948Y2 JPH0623948Y2 JP9222288U JP9222288U JPH0623948Y2 JP H0623948 Y2 JPH0623948 Y2 JP H0623948Y2 JP 9222288 U JP9222288 U JP 9222288U JP 9222288 U JP9222288 U JP 9222288U JP H0623948 Y2 JPH0623948 Y2 JP H0623948Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light receiving
- voltage
- optical fiber
- receiving element
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本考案は，高感度光パワーメータに関し，受光部および
検出回路の改善に関するものである。
検出回路の改善に関するものである。
《従来の技術》 第５図は従来の高感度光パワーメータの一例で光チョッ
パを用いたものを示す構成ブロック図である。被測定光
Ｐinはメカニカルチョッパ４１で断続され，測定用フォ
トダイオードＤ３に入射し，ロックインアンプ４２で復
調，増幅される。発光ダイオードＤ２から出力された光
はチョッパ４１で断続されて参照用フォトダイオードＤ
４に入射し，Ｄ４の出力がロックインアンプ４２の参照
信号となる。被測定光をチョッピングし，初段以後の回
路をＡＣ結合するため，初段増幅器のドリフトの影響を
受けないという利点があるが，被測定光がもともとチョ
ッピングされた光だと，正確な測定ができず，また，チ
ョッパ機構が高価につくという欠点があった。
パを用いたものを示す構成ブロック図である。被測定光
Ｐinはメカニカルチョッパ４１で断続され，測定用フォ
トダイオードＤ３に入射し，ロックインアンプ４２で復
調，増幅される。発光ダイオードＤ２から出力された光
はチョッパ４１で断続されて参照用フォトダイオードＤ
４に入射し，Ｄ４の出力がロックインアンプ４２の参照
信号となる。被測定光をチョッピングし，初段以後の回
路をＡＣ結合するため，初段増幅器のドリフトの影響を
受けないという利点があるが，被測定光がもともとチョ
ッピングされた光だと，正確な測定ができず，また，チ
ョッパ機構が高価につくという欠点があった。
第６図は従来の高感度光パワーメータの他の例で温度制
御したものを示す構成ブロック図である。フォトダイオ
ードＤ５，初段増幅器４２等初段の回路を恒温槽４４に
収納しサーミスタ等の温度センサを用いて温度制御する
ことにより，ドリフトを無くし，高感度化している。温
度が一定になるので，ドリフトが生じず，かつチョッピ
ングされた被測定光であっても正確に光パワーを測定で
きる。
御したものを示す構成ブロック図である。フォトダイオ
ードＤ５，初段増幅器４２等初段の回路を恒温槽４４に
収納しサーミスタ等の温度センサを用いて温度制御する
ことにより，ドリフトを無くし，高感度化している。温
度が一定になるので，ドリフトが生じず，かつチョッピ
ングされた被測定光であっても正確に光パワーを測定で
きる。
《考案が解決しようとする課題》 しかしながら，上記のような構成の光パワータメータで
は，温度制御素子（ペルチエ素子等）が高価である上，
温度制御に大きな電力が必要とされる等の欠点があっ
た。
は，温度制御素子（ペルチエ素子等）が高価である上，
温度制御に大きな電力が必要とされる等の欠点があっ
た。
本考案は上記の課題を解決する為に成されたもので，安
価，低消費電力で，高感度の光パワーメータを実現する
ことを目的とする。
価，低消費電力で，高感度の光パワーメータを実現する
ことを目的とする。
《課題を解決するための手段》 上記課題を解決するための本考案の構成は，被測定光を
出射する光ファイバと，この光ファイバに所定の距離
（Ｌ）を隔てて配置された受光部の半径Ｒを有する受光
素子と，この受光素子からの出力電流を電圧に変換する
電流電圧変換回路とを有する光パワーメータにおいて， 前記光ファイバの端部を前記受光部の中心に対向させ，
前記光ファイバの端部から前記受光部までの距離（Ｌ）
を前記受光部の半径Ｒの３倍程度とするとともに前記被
測定光の光軸に対して前記受光部を戻り光の影響がない
程度の角度に傾けて配置し， 前記電流電圧変換回路は，前記受光素子からの出力電流
を反転入力端子に入力しオフセット調整端子を有する差
動増幅器と，前記オフセット調整端子を利用してオフセ
ット電圧を調整する可変抵抗器と，前記差動増幅器の非
反転入力端子に可変抵抗器により調整された電圧を加え
る手段と，を備えたことを特徴とするものである。
出射する光ファイバと，この光ファイバに所定の距離
（Ｌ）を隔てて配置された受光部の半径Ｒを有する受光
素子と，この受光素子からの出力電流を電圧に変換する
電流電圧変換回路とを有する光パワーメータにおいて， 前記光ファイバの端部を前記受光部の中心に対向させ，
前記光ファイバの端部から前記受光部までの距離（Ｌ）
を前記受光部の半径Ｒの３倍程度とするとともに前記被
測定光の光軸に対して前記受光部を戻り光の影響がない
程度の角度に傾けて配置し， 前記電流電圧変換回路は，前記受光素子からの出力電流
を反転入力端子に入力しオフセット調整端子を有する差
動増幅器と，前記オフセット調整端子を利用してオフセ
ット電圧を調整する可変抵抗器と，前記差動増幅器の非
反転入力端子に可変抵抗器により調整された電圧を加え
る手段と，を備えたことを特徴とするものである。
《実施例》 以下，本考案を図面を用いて詳しく説明する。
第１図（ａ），（ｂ）は本考案に係る光パワーメータの
一実施例を示すもので，（ａ）図は光ファイバと受光素
子の取付け位置の関係を示す構成図，（ｂ）図は電流電
圧変換回路の構成ブロック図である。
一実施例を示すもので，（ａ）図は光ファイバと受光素
子の取付け位置の関係を示す構成図，（ｂ）図は電流電
圧変換回路の構成ブロック図である。
始めに（ａ）図を用いて光ファイバと受光素子の関係に
ついて説明する。図において２０は光ファイバ，Ｄ１は
受光素子であり，この光ファイバ２０から出射する光は
シングルモード，マルチモードによる他固体差による固
有の開口数（ＮＡ）を有している。従って，受光素子Ｄ
１を一定の距離以上に離して配置すると出射光は受光素
子の受光部より大きくなり正確な測定が出来ない。ま
た，受光部に近すぎても受光素子の一部が局部的に照射
されるので正確な測定が出来ない。そこで本考案では光
ファイバ２０の端部を受光素子Ｄ１の受光部の中心付近
に向け，かつ，受光部から光ファイバ２０の端部までの
距離をＬ，受光部の半径をＲとしたときＬ＝３Ｒ程度の
位置に配置する。さらに本考案では受光素子Ｄ１の受光
面が光ファイバ２０からの出射光の光軸に対して３〜１
３°傾けて配置されている。
ついて説明する。図において２０は光ファイバ，Ｄ１は
受光素子であり，この光ファイバ２０から出射する光は
シングルモード，マルチモードによる他固体差による固
有の開口数（ＮＡ）を有している。従って，受光素子Ｄ
１を一定の距離以上に離して配置すると出射光は受光素
子の受光部より大きくなり正確な測定が出来ない。ま
た，受光部に近すぎても受光素子の一部が局部的に照射
されるので正確な測定が出来ない。そこで本考案では光
ファイバ２０の端部を受光素子Ｄ１の受光部の中心付近
に向け，かつ，受光部から光ファイバ２０の端部までの
距離をＬ，受光部の半径をＲとしたときＬ＝３Ｒ程度の
位置に配置する。さらに本考案では受光素子Ｄ１の受光
面が光ファイバ２０からの出射光の光軸に対して３〜１
３°傾けて配置されている。
第２図は光ファイバのコア径を５０μｍ，ガウス分布の
ビーム半径を２ω0（ω0は光パワーの１／ｅ２のビーム
半径…ｅは自然対数…一点鎖線内はガウス分布の様子を
示す）とし，受光素子の半径Ｒと光ファイバとの距離Ｌ
の関係を最大理論ＮＡを０．２６として計算し，その結
果をＮＡをパラメータとして示すものである。図によれ
ばＮＡ＝０．２６のとき受光素子の半径が１で，Ｌを３
mm程度とすればビーム直径は１．６mm程度となり，受光
部内で捕らえることが出来る。また，ＮＡ＝０．１６の
ものは受光素子の半径が１mmであればビーム直径を１mm
程度として捕らえることが出来る。
ビーム半径を２ω0（ω0は光パワーの１／ｅ２のビーム
半径…ｅは自然対数…一点鎖線内はガウス分布の様子を
示す）とし，受光素子の半径Ｒと光ファイバとの距離Ｌ
の関係を最大理論ＮＡを０．２６として計算し，その結
果をＮＡをパラメータとして示すものである。図によれ
ばＮＡ＝０．２６のとき受光素子の半径が１で，Ｌを３
mm程度とすればビーム直径は１．６mm程度となり，受光
部内で捕らえることが出来る。また，ＮＡ＝０．１６の
ものは受光素子の半径が１mmであればビーム直径を１mm
程度として捕らえることが出来る。
また，本考案では受光素子Ｄ１を光ファイバ２０の光軸
に対して５〜１３°傾けているので受光素子からの戻り
光が光ファイバに入射することがなく，安定した光を正
確に受光することが出来る。
に対して５〜１３°傾けているので受光素子からの戻り
光が光ファイバに入射することがなく，安定した光を正
確に受光することが出来る。
第１図（ｂ）はこの考案の電流電圧変換回路の実施例を
示す構成図である。図において，Ｄ１はそのカソード端
子がコモンに接続し被測定光Ｐinを入射する受光素子を
構成するフォトダイオード，１はフォトダイオードＤ１
の出力電流を電圧に変換する電流電圧変換回路である。
示す構成図である。図において，Ｄ１はそのカソード端
子がコモンに接続し被測定光Ｐinを入射する受光素子を
構成するフォトダイオード，１はフォトダイオードＤ１
の出力電流を電圧に変換する電流電圧変換回路である。
電流電圧変換回路１において，１１は受光素子Ｄ１のア
ノード端子がその反転入力端子に接続する差動増幅器を
入力段とする演算増幅器（以下，単に演算増幅器とい
う），Ｒ1，Ｒ2は演算増幅器１１の帰還抵抗，ＳＷ１，
ＳＷ２は測定レベルに応じて帰還抵抗Ｒ1，Ｒ2を切換え
るスイッチである。１２は電流電圧変換回路１のオフセ
ット電圧の温度係数を０にする第１の調整手段，第１の
調整手段１２におけるＲ5はその中間端子に負のバイア
ス電圧が接続する前記演算増幅器１１のオフセット調整
用可変抵抗である。１３は受光素子Ｄ１のバイアス電圧
を０にする第２の調整手段で，この第２の調整手段１３
においてＥ１，Ｅ２は直列に接続されその中点がコモン
に接続する安定化電源，Ｒ3はこの安定化電源Ｅ１，Ｅ
２に直列に接続しその分圧が差動増幅器１１の非反転入
力端子に加わるオフセット電圧調整用可変抵抗である。
ノード端子がその反転入力端子に接続する差動増幅器を
入力段とする演算増幅器（以下，単に演算増幅器とい
う），Ｒ1，Ｒ2は演算増幅器１１の帰還抵抗，ＳＷ１，
ＳＷ２は測定レベルに応じて帰還抵抗Ｒ1，Ｒ2を切換え
るスイッチである。１２は電流電圧変換回路１のオフセ
ット電圧の温度係数を０にする第１の調整手段，第１の
調整手段１２におけるＲ5はその中間端子に負のバイア
ス電圧が接続する前記演算増幅器１１のオフセット調整
用可変抵抗である。１３は受光素子Ｄ１のバイアス電圧
を０にする第２の調整手段で，この第２の調整手段１３
においてＥ１，Ｅ２は直列に接続されその中点がコモン
に接続する安定化電源，Ｒ3はこの安定化電源Ｅ１，Ｅ
２に直列に接続しその分圧が差動増幅器１１の非反転入
力端子に加わるオフセット電圧調整用可変抵抗である。
上記のような構成の光パワーメータの動作を次に説明す
る。被測定光ＰinがフォトダイオードＤ１に入射する
と，光パワーに応じた電流ｉpが流れ，これが電流電圧
変換器１により電圧に変換される。スイッチＳＷ１がオ
ン，スイッチＳＷ２がオフの場合は出力に−ｉp×Ｒ
1（Ｖ）の電圧が現れる。この場合，測定感度を左右す
る要素としては，フォトダイオードＤ１を流れる暗電流
（無入力時に流れる電流）と，演算増幅器１１の温度ド
リフトがある。第３図は演算増幅器の入力換算オフセッ
ト電圧とオフセット電圧のドリフト係数（温度係数）の
関係の一例を示した特性図である。この特性を利用し
て，オフセット調整用抵抗Ｒ5を調整して演算増幅器の
オフセット電圧Ｖ0ｓを変え，∂Ｖ0ｓ／∂Ｔが０μＶ／
℃となるようにする。らさにオフセット電圧Ｖ0ｓを補
償するようにフオセット電圧調整用抵抗Ｒ3を調整し，
フォトダイオードＤ１に加わるバイアス電圧が０（Ｖ）
となるようにする。フォトダイオードＤ１にバイアス電
圧が加わらければ暗電流は流れず，また前述のようにド
リフトも生じないので，広い温度範囲で微弱な光を測定
することができる。
る。被測定光ＰinがフォトダイオードＤ１に入射する
と，光パワーに応じた電流ｉpが流れ，これが電流電圧
変換器１により電圧に変換される。スイッチＳＷ１がオ
ン，スイッチＳＷ２がオフの場合は出力に−ｉp×Ｒ
1（Ｖ）の電圧が現れる。この場合，測定感度を左右す
る要素としては，フォトダイオードＤ１を流れる暗電流
（無入力時に流れる電流）と，演算増幅器１１の温度ド
リフトがある。第３図は演算増幅器の入力換算オフセッ
ト電圧とオフセット電圧のドリフト係数（温度係数）の
関係の一例を示した特性図である。この特性を利用し
て，オフセット調整用抵抗Ｒ5を調整して演算増幅器の
オフセット電圧Ｖ0ｓを変え，∂Ｖ0ｓ／∂Ｔが０μＶ／
℃となるようにする。らさにオフセット電圧Ｖ0ｓを補
償するようにフオセット電圧調整用抵抗Ｒ3を調整し，
フォトダイオードＤ１に加わるバイアス電圧が０（Ｖ）
となるようにする。フォトダイオードＤ１にバイアス電
圧が加わらければ暗電流は流れず，また前述のようにド
リフトも生じないので，広い温度範囲で微弱な光を測定
することができる。
このような構成の光パワーメータによれば，暗電流が流
れず，温度ドリフトもないので，高感度の光パワーメー
タを実現できる。
れず，温度ドリフトもないので，高感度の光パワーメー
タを実現できる。
また光チョッパや温度制御素子を必要としないので，安
価かつ低消費電力となる。
価かつ低消費電力となる。
第４図は本考案に係る電流電圧変換器の第２の実施例で
超微弱光測定を目的とするものを示す構成ブロック図で
ある。第１図装置と同じ部分は同一の記号を付して説明
を省略する。演算増幅器１５の前段に入力段としてペア
ーのＰＭＯＳ ＦＥＴ１４からなる差動増幅回路１４を
使用して入力バイアス電流を減らし，温度センサＳ１で
フォトダイオードＤ１の温度を測定してその感度特性を
補正することにより，光パワーの測定確度の向上を図っ
ている。第１の調整手段１２の直列抵抗の両端はＰＭＯ
Ｓ ＦＥＴペアー１４の各ドレイン端子に接続し，第２
の調整手段１３の調整抵抗Ｒの分圧端子はＰＭＯＳ Ｆ
ＥＴペアー１４の一方のゲート入力端子に接続する。帰
還抵抗Ｒ5およびフォトダイオードＤ１のアノード端子
はＰＭＯＳ ＦＥＴペアー１４の他方のゲート入力端子
に接続する。
超微弱光測定を目的とするものを示す構成ブロック図で
ある。第１図装置と同じ部分は同一の記号を付して説明
を省略する。演算増幅器１５の前段に入力段としてペア
ーのＰＭＯＳ ＦＥＴ１４からなる差動増幅回路１４を
使用して入力バイアス電流を減らし，温度センサＳ１で
フォトダイオードＤ１の温度を測定してその感度特性を
補正することにより，光パワーの測定確度の向上を図っ
ている。第１の調整手段１２の直列抵抗の両端はＰＭＯ
Ｓ ＦＥＴペアー１４の各ドレイン端子に接続し，第２
の調整手段１３の調整抵抗Ｒの分圧端子はＰＭＯＳ Ｆ
ＥＴペアー１４の一方のゲート入力端子に接続する。帰
還抵抗Ｒ5およびフォトダイオードＤ１のアノード端子
はＰＭＯＳ ＦＥＴペアー１４の他方のゲート入力端子
に接続する。
《考案の効果》 以上述べたように本考案によれば，電流電圧変換回路を
高感度なものとしたので，第１の従来例で必要としたチ
ョッパを不要にすることが出来る。従って構成が簡単と
なり安価となる。また，他の従来例で示すような高価で
電力消費が大きい温度制御素子（ペルチエ素子等）が不
要となるので低消費電力で，高感度となる。また，光フ
ァイバとの距離をＬ，受光部の半径をＲとしたときＬ＝
３Ｒ程度の位置に受光部を配置したのでＮＡの異なる光
ファイバに対しても適用可能である。さらに，受光素子
の受光面を被測定光の光軸に対して５〜１３°傾けて配
置したので戻り光の影響のない光パワーメータを簡単な
構成で実現することができる。
高感度なものとしたので，第１の従来例で必要としたチ
ョッパを不要にすることが出来る。従って構成が簡単と
なり安価となる。また，他の従来例で示すような高価で
電力消費が大きい温度制御素子（ペルチエ素子等）が不
要となるので低消費電力で，高感度となる。また，光フ
ァイバとの距離をＬ，受光部の半径をＲとしたときＬ＝
３Ｒ程度の位置に受光部を配置したのでＮＡの異なる光
ファイバに対しても適用可能である。さらに，受光素子
の受光面を被測定光の光軸に対して５〜１３°傾けて配
置したので戻り光の影響のない光パワーメータを簡単な
構成で実現することができる。
第１図（（ａ），（ｂ）は本考案に係る光パワーメータ
の一実施例を示す構成ブロック図，第２図は光ファイバ
と受光素子の距離（Ｌ）と受光系（Ｒ）およびＮＡとの
関係を示す図，第３図は差動増幅器のオフセット電圧と
その温度係数の関係を示す特性図，第４図は電流電圧変
換器の第２の実施例を示す構成ブロック図，第５図およ
び第６図は従来の光パワーメータの例を示す構成ブロッ
ク図である。 １……電流電圧変換回路，１１……演算増幅器，１２…
…第１の調整手段，１３……第２の調整手段，１５……
演算増幅器，２０……光ファイバ，２２……取付部材，
Ｐin……被測定光，Ｄ１……受光素子，ｉp……出力電
流。
の一実施例を示す構成ブロック図，第２図は光ファイバ
と受光素子の距離（Ｌ）と受光系（Ｒ）およびＮＡとの
関係を示す図，第３図は差動増幅器のオフセット電圧と
その温度係数の関係を示す特性図，第４図は電流電圧変
換器の第２の実施例を示す構成ブロック図，第５図およ
び第６図は従来の光パワーメータの例を示す構成ブロッ
ク図である。 １……電流電圧変換回路，１１……演算増幅器，１２…
…第１の調整手段，１３……第２の調整手段，１５……
演算増幅器，２０……光ファイバ，２２……取付部材，
Ｐin……被測定光，Ｄ１……受光素子，ｉp……出力電
流。
フロントページの続き (72)考案者 上下 泰造 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (56)参考文献 実開 昭64−50329（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】被測定光を出射する光ファイバと，この光
ファイバに所定の距離（Ｌ）を隔てて配置された受光部
の半径Ｒを有する受光素子と，この受光素子からの出力
電流を電圧に変換する電流電圧変換回路とを有する光パ
ワーメータにおいて， 前記光ファイバの端部を前記受光部の中心付近に対向さ
せ，前記光ファイバの端部から前記受光部までの距離
（Ｌ）を前記受光部の半径Ｒの３倍程度とするとともに
前記被測定光の光軸に対して前記受光部を戻り光の影響
がない程度の角度に傾けて配置し， 前記電流電圧変換回路は，前記受光素子からの出力電流
を反転入力端子に入力しオフセット調整端子を有する差
動増幅器と，前記オフセット調整端子を利用してオフセ
ット電圧を調整する可変抵抗器と，前記差動増幅器の非
反転入力端子に可変抵抗器により調整された電圧を加え
る手段と，を備えたことを特徴とする光パワーメータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9222288U JPH0623948Y2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 光パワーメータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9222288U JPH0623948Y2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 光パワーメータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0214044U JPH0214044U (ja) | 1990-01-29 |
| JPH0623948Y2 true JPH0623948Y2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=31316675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9222288U Expired - Lifetime JPH0623948Y2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 光パワーメータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0623948Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7516240B2 (ja) * | 2020-12-24 | 2024-07-16 | 横河電機株式会社 | 光測定装置 |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP9222288U patent/JPH0623948Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0214044U (ja) | 1990-01-29 |
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