JPH0755579A - 光スペクトラムアナライザ - Google Patents
光スペクトラムアナライザInfo
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- JPH0755579A JPH0755579A JP19744893A JP19744893A JPH0755579A JP H0755579 A JPH0755579 A JP H0755579A JP 19744893 A JP19744893 A JP 19744893A JP 19744893 A JP19744893 A JP 19744893A JP H0755579 A JPH0755579 A JP H0755579A
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- Japan
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- wavelength
- optical
- local light
- signal
- spectrum
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光信号のスペクトラムの観測に用いる光スペ
クトラムアナライザに関し、測定感度およびダイナミッ
クレンジを犠牲にすることなく、波長分解能および絶対
波長測定確度を向上させ、さらに高速掃引を可能にする
ことを目的とする。 【構成】 所定の掃引波長範囲で被測定光信号と同じ波
長のローカル光を出力する可変波長光源と、被測定光信
号とローカル光を結合させて差動検波するバランス光受
信回路と、バランス光受信回路の出力信号の帯域を制限
するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号
から被測定光信号のスペクトラムを測定し、可変波長光
源を制御してローカル光の波長を掃引するスペクトラム
測定手段とを備える。
クトラムアナライザに関し、測定感度およびダイナミッ
クレンジを犠牲にすることなく、波長分解能および絶対
波長測定確度を向上させ、さらに高速掃引を可能にする
ことを目的とする。 【構成】 所定の掃引波長範囲で被測定光信号と同じ波
長のローカル光を出力する可変波長光源と、被測定光信
号とローカル光を結合させて差動検波するバランス光受
信回路と、バランス光受信回路の出力信号の帯域を制限
するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号
から被測定光信号のスペクトラムを測定し、可変波長光
源を制御してローカル光の波長を掃引するスペクトラム
測定手段とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光計測あるいは光信号
処理の分野において、光信号のスペクトラムの観測に用
いる光スペクトラムアナライザに関する。特に、ホモダ
イン検波方式によりスペクトラム観測を行う光スペクト
ラムアナライザに関する。
処理の分野において、光信号のスペクトラムの観測に用
いる光スペクトラムアナライザに関する。特に、ホモダ
イン検波方式によりスペクトラム観測を行う光スペクト
ラムアナライザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光スペクトラムアナライザは、フ
ァブリペロエタロンあるいはマッハツェンダ干渉計を用
いた干渉分光方式や、回折格子等を用いた分散分光方式
によるものであった。この光スペクトラムアナライザの
特性を評価する指標として、測定波長範囲、波長分解
能、ダイナミックレンジ、測定感度その他があるが、さ
らに光スペクトラムの絶対波長の測定精度が挙げられ
る。
ァブリペロエタロンあるいはマッハツェンダ干渉計を用
いた干渉分光方式や、回折格子等を用いた分散分光方式
によるものであった。この光スペクトラムアナライザの
特性を評価する指標として、測定波長範囲、波長分解
能、ダイナミックレンジ、測定感度その他があるが、さ
らに光スペクトラムの絶対波長の測定精度が挙げられ
る。
【０００３】従来の光スペクトラムアナライザをこのよ
うな観点で比較すると、回折格子を用いた分散分光方式
では測定波長範囲が広い反面、単一のモノクロメータで
得られる波長分解能は 0.1ｎｍ程度が限界になってい
た。複数のモノクロメータを組み合わせることにより波
長分解能を向上させることができるが、逆に測定感度が
低下する問題点があった。
うな観点で比較すると、回折格子を用いた分散分光方式
では測定波長範囲が広い反面、単一のモノクロメータで
得られる波長分解能は 0.1ｎｍ程度が限界になってい
た。複数のモノクロメータを組み合わせることにより波
長分解能を向上させることができるが、逆に測定感度が
低下する問題点があった。
【０００４】一方、ファブリペロエタロンによる干渉分
光方式では波長分解能に優れているが、測定波長範囲が
狭かった。たとえば、フィネスが 100程度のエタロンで
波長分解能が 100ＭHz程度であれば、測定波長範囲は10
ＧHz程度に制限されていた。また、フィネスを一定にし
たまま測定波長範囲を拡大すると、波長分解能はそれに
応じて低下する。近年、コンフォーカルな光共振器を用
いることによりフィネスを向上させる試みもあるが、光
共振器への光結合が不安定になりやすく実用段階にはな
い。さらに、ファブリペロエタロンによる干渉分光方式
では光スペクトラムの絶対波長の測定が困難である上、
ダイナミックレンジや測定感度が分散分光方式に比較し
て劣っていた。
光方式では波長分解能に優れているが、測定波長範囲が
狭かった。たとえば、フィネスが 100程度のエタロンで
波長分解能が 100ＭHz程度であれば、測定波長範囲は10
ＧHz程度に制限されていた。また、フィネスを一定にし
たまま測定波長範囲を拡大すると、波長分解能はそれに
応じて低下する。近年、コンフォーカルな光共振器を用
いることによりフィネスを向上させる試みもあるが、光
共振器への光結合が不安定になりやすく実用段階にはな
い。さらに、ファブリペロエタロンによる干渉分光方式
では光スペクトラムの絶対波長の測定が困難である上、
ダイナミックレンジや測定感度が分散分光方式に比較し
て劣っていた。
【０００５】以上の２つの方式と比較して、光スペクト
ラムを高い波長分解能で観測することができるヘテロダ
イン検波方式がある。これは、被測定光信号をコヒーレ
ントな光信号と合波した後に光電変換器に入力し、ビー
ト信号のスペクトラムを中間周波数（ＩＦ）帯で観測す
るものである。この方式では、ローカル光の線幅程度ま
で波長分解能を向上させることが可能であり、数ＭHzオ
ーダーの波長分解能の実現が可能になっている。
ラムを高い波長分解能で観測することができるヘテロダ
イン検波方式がある。これは、被測定光信号をコヒーレ
ントな光信号と合波した後に光電変換器に入力し、ビー
ト信号のスペクトラムを中間周波数（ＩＦ）帯で観測す
るものである。この方式では、ローカル光の線幅程度ま
で波長分解能を向上させることが可能であり、数ＭHzオ
ーダーの波長分解能の実現が可能になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ヘテロダイン
検波方式では、イメージ信号を除去するための回路が必
要となり、さらにダイナミックレンジがこのイメージ信
号の抑圧比で制限されていた。また、掃引を行う際にロ
ーカル光の波長を変化させる必要があるので、広い波長
範囲に渡って高速に掃引することが困難になっていた。
検波方式では、イメージ信号を除去するための回路が必
要となり、さらにダイナミックレンジがこのイメージ信
号の抑圧比で制限されていた。また、掃引を行う際にロ
ーカル光の波長を変化させる必要があるので、広い波長
範囲に渡って高速に掃引することが困難になっていた。
【０００７】本発明は、測定感度およびダイナミックレ
ンジを犠牲にすることなく、波長分解能および絶対波長
測定確度を向上させ、さらに高速掃引を可能にする光ス
ペクトラムアナライザを提供することを目的とする。
ンジを犠牲にすることなく、波長分解能および絶対波長
測定確度を向上させ、さらに高速掃引を可能にする光ス
ペクトラムアナライザを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光スペ
クトラムアナライザは、所定の掃引波長範囲で被測定光
信号と同じ波長のローカル光を出力する可変波長光源
と、被測定光信号とローカル光を結合させて差動検波す
るバランス光受信回路と、バランス光受信回路の出力信
号の帯域を制限するローパスフィルタと、ローパスフィ
ルタの出力信号から被測定光信号のスペクトラムを測定
し、可変波長光源を制御してローカル光の波長を掃引す
るスペクトラム測定手段とを備える。
クトラムアナライザは、所定の掃引波長範囲で被測定光
信号と同じ波長のローカル光を出力する可変波長光源
と、被測定光信号とローカル光を結合させて差動検波す
るバランス光受信回路と、バランス光受信回路の出力信
号の帯域を制限するローパスフィルタと、ローパスフィ
ルタの出力信号から被測定光信号のスペクトラムを測定
し、可変波長光源を制御してローカル光の波長を掃引す
るスペクトラム測定手段とを備える。
【０００９】請求項２に記載の光スペクトラムアナライ
ザは、所定の掃引波長範囲で被測定光信号と同じ波長の
ローカル光を出力する可変波長光源と、被測定光信号を
各偏波成分に分離する手段と、被測定光信号の２つの直
交偏波ごとにローカル光と結合させて差動検波する２つ
のバランス光受信回路と、各バランス光受信回路の出力
信号の帯域を制限する２つのローパスフィルタと、各ロ
ーパスフィルタの出力信号を加算し、その加算信号から
被測定光信号のスペクトラムを測定し、可変波長光源を
制御してローカル光の波長を掃引するスペクトラム測定
手段とを備える。
ザは、所定の掃引波長範囲で被測定光信号と同じ波長の
ローカル光を出力する可変波長光源と、被測定光信号を
各偏波成分に分離する手段と、被測定光信号の２つの直
交偏波ごとにローカル光と結合させて差動検波する２つ
のバランス光受信回路と、各バランス光受信回路の出力
信号の帯域を制限する２つのローパスフィルタと、各ロ
ーパスフィルタの出力信号を加算し、その加算信号から
被測定光信号のスペクトラムを測定し、可変波長光源を
制御してローカル光の波長を掃引するスペクトラム測定
手段とを備える。
【００１０】請求項３に記載の発明は請求項１または請
求項２に記載の光スペクトラムアナライザにおいて、可
変波長光源は、中心波長の異なる複数の半導体レーザ
と、各半導体レーザに電流を注入する複数の駆動回路
と、各半導体レーザの温度を安定化する温度制御回路
と、各半導体レーザから出力されるローカル光を順次切
り替えて出力する光スイッチとにより構成され、スペク
トラム測定手段は、各半導体レーザに掃引波長範囲を分
担させる波長制御を行う構成である。
求項２に記載の光スペクトラムアナライザにおいて、可
変波長光源は、中心波長の異なる複数の半導体レーザ
と、各半導体レーザに電流を注入する複数の駆動回路
と、各半導体レーザの温度を安定化する温度制御回路
と、各半導体レーザから出力されるローカル光を順次切
り替えて出力する光スイッチとにより構成され、スペク
トラム測定手段は、各半導体レーザに掃引波長範囲を分
担させる波長制御を行う構成である。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ
において、周期が異なる２つの光共振器を有し、可変波
長光源から出力されるローカル光を各光共振器に入力さ
せ、絶対波長校正用の光共振器の透過光のピーク波長を
確定し、これを基準として波長スケール校正用の光共振
器の透過光のピーク波長を同定してローカル光の絶対波
長を測定するローカル光波長測定手段を備える。
請求項３のいずれかに記載の光スペクトラムアナライザ
において、周期が異なる２つの光共振器を有し、可変波
長光源から出力されるローカル光を各光共振器に入力さ
せ、絶対波長校正用の光共振器の透過光のピーク波長を
確定し、これを基準として波長スケール校正用の光共振
器の透過光のピーク波長を同定してローカル光の絶対波
長を測定するローカル光波長測定手段を備える。
【００１２】
【作用】本発明の光スペクトラムアナライザは、被測定
光信号と、被測定光信号と同じ波長のローカル光をバラ
ンス光受信回路によりミキシングして差動検波し、さら
にローパスフィルタで帯域制限する。スペクトラム測定
手段では、このようにホモダイン検波された信号からス
ペクトラムを測定し、ローカル光の波長を掃引すること
により、被測定光信号のスペクトラム観測を行うことが
できる。
光信号と、被測定光信号と同じ波長のローカル光をバラ
ンス光受信回路によりミキシングして差動検波し、さら
にローパスフィルタで帯域制限する。スペクトラム測定
手段では、このようにホモダイン検波された信号からス
ペクトラムを測定し、ローカル光の波長を掃引すること
により、被測定光信号のスペクトラム観測を行うことが
できる。
【００１３】また、ホモダイン検波に偏波ダイバーシチ
方式をとることにより、被測定光信号の偏波状態に依存
しないスペクトラム観測を行うことができる。また、可
変波長光源において、中心波長の異なる複数の半導体レ
ーザに掃引波長範囲を分担させる波長制御を行うことに
より、広範囲な連続波長掃引が可能となる。
方式をとることにより、被測定光信号の偏波状態に依存
しないスペクトラム観測を行うことができる。また、可
変波長光源において、中心波長の異なる複数の半導体レ
ーザに掃引波長範囲を分担させる波長制御を行うことに
より、広範囲な連続波長掃引が可能となる。
【００１４】また、本発明の光スペクトラムアナライザ
はホモダイン検波方式をとるので、周期が異なる２つの
光共振器を用いてローカル光掃引時の発振波長を測定す
ることにより、光スペクトラムの絶対波長を高確度で測
定することができる。
はホモダイン検波方式をとるので、周期が異なる２つの
光共振器を用いてローカル光掃引時の発振波長を測定す
ることにより、光スペクトラムの絶対波長を高確度で測
定することができる。
【００１５】
【実施例】図１は、請求項１に記載の光スペクトラムア
ナライザの実施例構成を示す。図において、ローカル光
の光源となる可変波長光源１１は、外部共振器として回
折格子を用いた半導体レーザ、ＤＢＲレーザが好適であ
る。被測定光信号と、可変波長光源１１から出力された
ローカル光は、方向性結合器１２で合波されて差動検波
回路１３に入力される。差動検波回路１３は、互いに逆
向きの極性で接続された光電変換器で構成される。な
お、方向性結合器１２と差動検波回路１３によりバラン
ス光受信回路が構成される。
ナライザの実施例構成を示す。図において、ローカル光
の光源となる可変波長光源１１は、外部共振器として回
折格子を用いた半導体レーザ、ＤＢＲレーザが好適であ
る。被測定光信号と、可変波長光源１１から出力された
ローカル光は、方向性結合器１２で合波されて差動検波
回路１３に入力される。差動検波回路１３は、互いに逆
向きの極性で接続された光電変換器で構成される。な
お、方向性結合器１２と差動検波回路１３によりバラン
ス光受信回路が構成される。
【００１６】差動検波回路１３の出力信号は、増幅回路
１４，ローパスフィルタ１５を介して検波回路１６に入
力され、信号強度が測定される。検波回路１６の出力信
号は演算回路１７に入力される。演算回路１７は、可変
波長光源１１の発振波長（ローカル光の波長）を制御す
るとともに、処理結果を表示手段１８に表示する。な
お、検波回路１６，演算回路１７および表示手段１８に
よりスペクトラム測定手段が構成される。
１４，ローパスフィルタ１５を介して検波回路１６に入
力され、信号強度が測定される。検波回路１６の出力信
号は演算回路１７に入力される。演算回路１７は、可変
波長光源１１の発振波長（ローカル光の波長）を制御す
るとともに、処理結果を表示手段１８に表示する。な
お、検波回路１６，演算回路１７および表示手段１８に
よりスペクトラム測定手段が構成される。
【００１７】ここで、ローカル光の中心周波数をｆ0 と
し、ローパスフィルタ１５の広域遮断周波数をｆL とす
れば、検波回路１６ではｆ0 ±ｆL の周波数のスペクト
ラム強度を測定することになる。すなわち、図２に示す
ローカル光の中心周波数から±ｆL の周波数範囲（２ｆ
L ）のスペクトラム強度を測定することになる。したが
って、ローカル光を掃引すれば被測定光信号のスペクト
ラムを観測することができる。また、ローカル光として
線幅が十分に狭いものを用いれば、波長分解能は基本的
にはローパスフィルタ１５の帯域とローカル光の波長掃
引の際の掃引ステップ幅で制限され、 100ＭHz以下の波
長分解能を容易に実現することができる。
し、ローパスフィルタ１５の広域遮断周波数をｆL とす
れば、検波回路１６ではｆ0 ±ｆL の周波数のスペクト
ラム強度を測定することになる。すなわち、図２に示す
ローカル光の中心周波数から±ｆL の周波数範囲（２ｆ
L ）のスペクトラム強度を測定することになる。したが
って、ローカル光を掃引すれば被測定光信号のスペクト
ラムを観測することができる。また、ローカル光として
線幅が十分に狭いものを用いれば、波長分解能は基本的
にはローパスフィルタ１５の帯域とローカル光の波長掃
引の際の掃引ステップ幅で制限され、 100ＭHz以下の波
長分解能を容易に実現することができる。
【００１８】本発明のホモダイン検波方式では、実信号
とイメージ信号を同時に受信し、受信回路で波長分解能
程度の狭帯域なローパスフィルタ１５を透過させている
ので、ヘテロダイン検波方式のようにイメージ信号を除
去するための回路は必要ない。また、受信回路に差動検
波回路１３を用いているので、ローカル光の強度雑音の
影響を抑圧することができ、測定感度を向上させること
ができる。
とイメージ信号を同時に受信し、受信回路で波長分解能
程度の狭帯域なローパスフィルタ１５を透過させている
ので、ヘテロダイン検波方式のようにイメージ信号を除
去するための回路は必要ない。また、受信回路に差動検
波回路１３を用いているので、ローカル光の強度雑音の
影響を抑圧することができ、測定感度を向上させること
ができる。
【００１９】なお、図１に示す構成では、被測定光信号
の偏波状態によって測定結果が変動することがある。そ
れを抑制するには、図３に示す偏波ダイバーシチ受信回
路が有効である（請求項２）。
の偏波状態によって測定結果が変動することがある。そ
れを抑制するには、図３に示す偏波ダイバーシチ受信回
路が有効である（請求項２）。
【００２０】図３において、方向性結合器１２，差動検
波回路１３，増幅回路１４，ローパスフィルタ１５およ
び検波回路１６を２系統備える。なお、それぞれに添字
１，２を付して区別する。被測定光信号は偏波ビームス
プリッタ３１で各偏波成分に分離され、可変波長光源１
１から出力されたローカル光は光分岐器（方向性結合
器）３２で２分岐され、それぞれ偏波保持ファイバ３３
を介して方向性結合器１２1 ，１２2 に入力されて合波
される。なお、ローカル光の偏波状態は、各方向性結合
器１２1 ，１２2 で合波される被測定光信号の偏波成分
と平行になるように設定される。各系統のローパスフィ
ルタ１５1 ，１５2 から出力されるホモダイン差動検波
信号は加算回路３４で加算される。
波回路１３，増幅回路１４，ローパスフィルタ１５およ
び検波回路１６を２系統備える。なお、それぞれに添字
１，２を付して区別する。被測定光信号は偏波ビームス
プリッタ３１で各偏波成分に分離され、可変波長光源１
１から出力されたローカル光は光分岐器（方向性結合
器）３２で２分岐され、それぞれ偏波保持ファイバ３３
を介して方向性結合器１２1 ，１２2 に入力されて合波
される。なお、ローカル光の偏波状態は、各方向性結合
器１２1 ，１２2 で合波される被測定光信号の偏波成分
と平行になるように設定される。各系統のローパスフィ
ルタ１５1 ，１５2 から出力されるホモダイン差動検波
信号は加算回路３４で加算される。
【００２１】以上、被測定光信号の偏波状態変動を抑制
する偏波ダイバーシチ受信回路が構成される。演算回路
１７は、加算回路３４の出力信号に応じて、同様に可変
波長光源１１の発振波長（ローカル光の波長）を制御
し、処理結果を表示手段１８に表示する。
する偏波ダイバーシチ受信回路が構成される。演算回路
１７は、加算回路３４の出力信号に応じて、同様に可変
波長光源１１の発振波長（ローカル光の波長）を制御
し、処理結果を表示手段１８に表示する。
【００２２】ところで、ローカル光を出力する可変波長
光源１１では、波長を連続的に高速で掃引することが要
求される。ＤＢＲレーザで波長掃引を行う場合は、外部
共振器として回折格子を用いた半導体レーザに比べて掃
引速度が速いが、掃引に際してモードホップやヒステリ
シスを生じる。したがって、十分に速い掃引速度で連続
波長掃引を行うことは困難である。そこで、位相調整領
域付きＤＢＲレーザを用い、活性領域，位相調整領域，
ＤＢＲ領域に独立に信号を印加することにより、波長と
びのない連続波長掃引を実現する。
光源１１では、波長を連続的に高速で掃引することが要
求される。ＤＢＲレーザで波長掃引を行う場合は、外部
共振器として回折格子を用いた半導体レーザに比べて掃
引速度が速いが、掃引に際してモードホップやヒステリ
シスを生じる。したがって、十分に速い掃引速度で連続
波長掃引を行うことは困難である。そこで、位相調整領
域付きＤＢＲレーザを用い、活性領域，位相調整領域，
ＤＢＲ領域に独立に信号を印加することにより、波長と
びのない連続波長掃引を実現する。
【００２３】また、ＤＢＲレーザ単体の掃引波長範囲は
８ｎｍ程度と狭く、光スペクトラムアナライザの測定波
長範囲としては不十分である。そこで、中心波長の異な
る複数のＤＢＲレーザを用い、それぞれのＤＢＲレーザ
が測定波長範囲を分担し、その出力を光スイッチで切り
替えることにより広範囲の波長掃引を実現する。
８ｎｍ程度と狭く、光スペクトラムアナライザの測定波
長範囲としては不十分である。そこで、中心波長の異な
る複数のＤＢＲレーザを用い、それぞれのＤＢＲレーザ
が測定波長範囲を分担し、その出力を光スイッチで切り
替えることにより広範囲の波長掃引を実現する。
【００２４】また、光スペクトラムアナライザでは、波
長分解能の向上とともに、絶対波長の測定確度を高める
ことが重要である。本発明構成では、ホモダイン検波方
式によってスペクトラムの測定を行うので、ローカル光
の波長を正確に測定することにより絶対波長を測定する
ことができる。
長分解能の向上とともに、絶対波長の測定確度を高める
ことが重要である。本発明構成では、ホモダイン検波方
式によってスペクトラムの測定を行うので、ローカル光
の波長を正確に測定することにより絶対波長を測定する
ことができる。
【００２５】しかし、一般に、波長計を用いてローカル
光の波長を 100ＭHzのオーダーで測定するには１秒程度
の時間を要する。したがって、波長計では波長掃引時に
ローカル光の波長を測定することはできない。また、半
導体レーザに注入する電流を変化させて波長の掃引を行
う場合に、注入電流の変化に伴うキャリア密度の変化に
よる速い応答と、熱の効果によるこれより遅い時定数で
変化する応答がある。これにより、同一電流値に対する
発振波長は、注入電流を一定にした場合と掃引した場合
とでは異なる。また、掃引速度，掃引の履歴その他にも
依存することから、予め印加電流値に対する発振波長を
正確に測定し、これをプリセット値として用いても十分
な精度は期待できない。そこで、光共振器を用いてロー
カル光掃引時の波長を正確に測定し、絶対波長の測定確
度を向上させる。
光の波長を 100ＭHzのオーダーで測定するには１秒程度
の時間を要する。したがって、波長計では波長掃引時に
ローカル光の波長を測定することはできない。また、半
導体レーザに注入する電流を変化させて波長の掃引を行
う場合に、注入電流の変化に伴うキャリア密度の変化に
よる速い応答と、熱の効果によるこれより遅い時定数で
変化する応答がある。これにより、同一電流値に対する
発振波長は、注入電流を一定にした場合と掃引した場合
とでは異なる。また、掃引速度，掃引の履歴その他にも
依存することから、予め印加電流値に対する発振波長を
正確に測定し、これをプリセット値として用いても十分
な精度は期待できない。そこで、光共振器を用いてロー
カル光掃引時の波長を正確に測定し、絶対波長の測定確
度を向上させる。
【００２６】以上の要求に対応する光スペクトラムアナ
ライザの構成例を図４に示す。なお、本実施例は、請求
項３および請求項４に対応する。図において、位相調整
領域付きＤＢＲレーザ４１1 〜４１3 、駆動回路４２1
〜４２3 、温度制御回路４３1 〜４３3 、低周波信号源
４４、光スイッチ４５により、可変波長光源が構成され
る。位相調整領域付きＤＢＲレーザ４１1〜４１3は、駆
動回路４２1 〜４２3 により活性領域，位相調整領域，
ＤＢＲ領域ごとに駆動制御され、温度制御回路４３1 〜
４３3 により温度制御され、それぞれ掃引波長範囲を分
担する構成になっている。光スイッチ４５は各レーザ出
力を切り替え、広範囲に渡る連続波長掃引を可能にして
いる。光スイッチ４５の出力は、光分岐器４６，３２を
介して偏波ダイバーシチ構成のホモダイン検波回路に入
力され、その出力が演算回路１７で処理される。演算回
路１７は、駆動回路４２1 〜４２3 および温度制御回路
４３1 〜４３3 を制御してローカル光の波長を連続制御
し、処理結果を表示手段１８に表示する。
ライザの構成例を図４に示す。なお、本実施例は、請求
項３および請求項４に対応する。図において、位相調整
領域付きＤＢＲレーザ４１1 〜４１3 、駆動回路４２1
〜４２3 、温度制御回路４３1 〜４３3 、低周波信号源
４４、光スイッチ４５により、可変波長光源が構成され
る。位相調整領域付きＤＢＲレーザ４１1〜４１3は、駆
動回路４２1 〜４２3 により活性領域，位相調整領域，
ＤＢＲ領域ごとに駆動制御され、温度制御回路４３1 〜
４３3 により温度制御され、それぞれ掃引波長範囲を分
担する構成になっている。光スイッチ４５は各レーザ出
力を切り替え、広範囲に渡る連続波長掃引を可能にして
いる。光スイッチ４５の出力は、光分岐器４６，３２を
介して偏波ダイバーシチ構成のホモダイン検波回路に入
力され、その出力が演算回路１７で処理される。演算回
路１７は、駆動回路４２1 〜４２3 および温度制御回路
４３1 〜４３3 を制御してローカル光の波長を連続制御
し、処理結果を表示手段１８に表示する。
【００２７】なお、位相調整領域付きＤＢＲレーザ４１
1 〜４１3 の各電極に印加する電流の変化率を最適化す
ることにより、時間に対する波長の変化率を線形に近づ
けることができる。また、位相調整領域に印加する電流
を変化させて強制的にモードの切り替えを行うことによ
り、モードホップによる波長とびのない掃引特性を得る
ことができる。
1 〜４１3 の各電極に印加する電流の変化率を最適化す
ることにより、時間に対する波長の変化率を線形に近づ
けることができる。また、位相調整領域に印加する電流
を変化させて強制的にモードの切り替えを行うことによ
り、モードホップによる波長とびのない掃引特性を得る
ことができる。
【００２８】一方、光分岐器４６〜４９、光共振器５
０，５１、温度制御回路５２，５３、光電変換器５４，
５５、増幅回路５６，５７、検波回路５８，５９、波長
計６０、光強度測定器６１により、ローカル光波長測定
手段が構成される。演算回路１７は、温度制御回路５
２，５３を制御し、検波回路５８，５９、波長計６０、
光強度測定器６１の各出力信号を処理してローカル光波
長を測定する。光共振器５０，５１は、互いに周期（Ｆ
ＳＲ）の異なるもので一方を絶対波長校正用として用
い、他方を波長スケール校正用として用いる。前者の周
期として、位相調整領域付きＤＢＲレーザ４１の連続波
長掃引の範囲、すなわち１〜２ｎｍ程度とし、後者の周
期として所要波長分解能の10倍程度に選ぶ。
０，５１、温度制御回路５２，５３、光電変換器５４，
５５、増幅回路５６，５７、検波回路５８，５９、波長
計６０、光強度測定器６１により、ローカル光波長測定
手段が構成される。演算回路１７は、温度制御回路５
２，５３を制御し、検波回路５８，５９、波長計６０、
光強度測定器６１の各出力信号を処理してローカル光波
長を測定する。光共振器５０，５１は、互いに周期（Ｆ
ＳＲ）の異なるもので一方を絶対波長校正用として用
い、他方を波長スケール校正用として用いる。前者の周
期として、位相調整領域付きＤＢＲレーザ４１の連続波
長掃引の範囲、すなわち１〜２ｎｍ程度とし、後者の周
期として所要波長分解能の10倍程度に選ぶ。
【００２９】このような構成により、ローカル光掃引時
の波長を正確に測定する手順を以下に説明する。光共振
器５０のピーク波長を予め測定する。立ち上げ時に、１
台の位相調整領域付きＤＢＲレーザ４１1 に低周波信号
源４４から低周波信号を印加し、その発振波長を光共振
器５０のピーク波長の一つにロックする。このときの波
長を波長計６０により測定する。続いて、ＤＢＲレーザ
に注入するバイアス電流を変化させ、光共振器５０の他
のピーク波長にロックし、同様に波長を特定する。これ
らの波長の測定値とその間のピーク数から光共振器５０
のピーク波長を算出する。光共振器５１についても同様
の処理を行う。このようにして、立ち上げ時に２つの光
共振器５０，５１のピーク波長を高い精度で測定してお
く。このピーク波長は、光共振器の温度変動を0.01度程
度に制御することにより、100 ＭHz程度に安定化するこ
とができる。
の波長を正確に測定する手順を以下に説明する。光共振
器５０のピーク波長を予め測定する。立ち上げ時に、１
台の位相調整領域付きＤＢＲレーザ４１1 に低周波信号
源４４から低周波信号を印加し、その発振波長を光共振
器５０のピーク波長の一つにロックする。このときの波
長を波長計６０により測定する。続いて、ＤＢＲレーザ
に注入するバイアス電流を変化させ、光共振器５０の他
のピーク波長にロックし、同様に波長を特定する。これ
らの波長の測定値とその間のピーク数から光共振器５０
のピーク波長を算出する。光共振器５１についても同様
の処理を行う。このようにして、立ち上げ時に２つの光
共振器５０，５１のピーク波長を高い精度で測定してお
く。このピーク波長は、光共振器の温度変動を0.01度程
度に制御することにより、100 ＭHz程度に安定化するこ
とができる。
【００３０】スペクトラム測定時には、光分岐器４６，
４７，４９でローカル光の一部を順次分岐し、各光共振
器５０，５１に入力する。ローカル光の掃引に伴う各光
共振器５０，５１の出力は、図５に示すようになる。こ
こで、周期の短い光共振器５１のピーク波長の位置から
ローカル光掃引時の波長を測定することができるが、Ｄ
ＢＲレーザの掃引時にモード間あるいは異なるＤＢＲレ
ーザをまたいで波長の掃引を行うので、ピーク波長を同
定することは容易ではない。一方、長い周期の光共振器
５０のピーク波長を同定することは容易である。そこ
で、絶対波長校正用の長い周期の光共振器５０のピーク
波長を基準として、波長スケール校正用の短い周期の光
共振器５１のピーク波長を同定する。このピーク波長
は、直線的に補間することにより近似することができ
る。波長スケール校正用の光共振器５１の周期を10ＧHz
とした場合の絶対波長測定確度は１ＧHz程度となる。こ
のような手順を踏むことにより、測定波長範囲が複数の
ＤＢＲレーザの掃引波長範囲にまたがり、光スイッチ４
５によって切り替えられる構成であっても、高い精度で
ローカル光の絶対波長を測定することができる。
４７，４９でローカル光の一部を順次分岐し、各光共振
器５０，５１に入力する。ローカル光の掃引に伴う各光
共振器５０，５１の出力は、図５に示すようになる。こ
こで、周期の短い光共振器５１のピーク波長の位置から
ローカル光掃引時の波長を測定することができるが、Ｄ
ＢＲレーザの掃引時にモード間あるいは異なるＤＢＲレ
ーザをまたいで波長の掃引を行うので、ピーク波長を同
定することは容易ではない。一方、長い周期の光共振器
５０のピーク波長を同定することは容易である。そこ
で、絶対波長校正用の長い周期の光共振器５０のピーク
波長を基準として、波長スケール校正用の短い周期の光
共振器５１のピーク波長を同定する。このピーク波長
は、直線的に補間することにより近似することができ
る。波長スケール校正用の光共振器５１の周期を10ＧHz
とした場合の絶対波長測定確度は１ＧHz程度となる。こ
のような手順を踏むことにより、測定波長範囲が複数の
ＤＢＲレーザの掃引波長範囲にまたがり、光スイッチ４
５によって切り替えられる構成であっても、高い精度で
ローカル光の絶対波長を測定することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スペク
トラムアナライザはホモダイン検波方式をとるので、高
波長分解能、高感度、広ダイナミックレンジなスペクト
ラムの測定が可能となる。また、偏波ダイバーシチ受信
回路を用いることにより、被測定光信号の偏波状態変動
の影響が少ないスペクトラム測定が可能となる。
トラムアナライザはホモダイン検波方式をとるので、高
波長分解能、高感度、広ダイナミックレンジなスペクト
ラムの測定が可能となる。また、偏波ダイバーシチ受信
回路を用いることにより、被測定光信号の偏波状態変動
の影響が少ないスペクトラム測定が可能となる。
【００３２】また、ローカル光の光源として半導体レー
ザを用い、注入電流の制御によって波長掃引を行うの
で、高速掃引および連続波長掃引が可能となり、波長分
解能を向上させることができる。また、中心波長の異な
る複数の半導体レーザに掃引波長範囲を分担させる波長
制御を行うことにより、広範囲な連続波長掃引が可能と
なる。
ザを用い、注入電流の制御によって波長掃引を行うの
で、高速掃引および連続波長掃引が可能となり、波長分
解能を向上させることができる。また、中心波長の異な
る複数の半導体レーザに掃引波長範囲を分担させる波長
制御を行うことにより、広範囲な連続波長掃引が可能と
なる。
【００３３】また、本発明の光スペクトラムアナライザ
はホモダイン検波方式をとるので、ローカル光掃引時の
発振波長を光共振器を用いて測定することにより、高確
度で光スペクトラムの絶対波長を測定することができ
る。
はホモダイン検波方式をとるので、ローカル光掃引時の
発振波長を光共振器を用いて測定することにより、高確
度で光スペクトラムの絶対波長を測定することができ
る。
【図１】請求項１に記載の光スペクトラムアナライザの
実施例構成を示すブロック図。
実施例構成を示すブロック図。
【図２】請求項１に記載の光スペクトラムアナライザの
動作原理を説明する図。
動作原理を説明する図。
【図３】請求項２に記載の光スペクトラムアナライザの
実施例構成を示すブロック図。
実施例構成を示すブロック図。
【図４】請求項３および請求項４に記載の光スペクトラ
ムアナライザの実施例構成を示すブロック図。
ムアナライザの実施例構成を示すブロック図。
【図５】請求項３および請求項４に対応する実施例のロ
ーカル光波長測定法を説明する図。
ーカル光波長測定法を説明する図。
１１ 可変波長光源 １２ 方向性結合器 １３ 差動検波回路 １４ 増幅回路 １５ ローパスフィルタ １６ 検波回路 １７ 演算回路 １８ 表示手段 ３１ 偏波ビームスプリッタ ３２ 光分岐器 ３３ 偏波保持ファイバ ３４ 加算回路 ４１ 位相調整領域付きＤＢＲレーザ ４２ 駆動回路 ４３ 温度制御回路 ４４ 低周波信号源 ４５ 光スイッチ ４６〜４９ 光分岐器 ５０，５１ 光共振器 ５２，５３ 温度制御回路 ５４，５５ 光電変換器 ５６，５７ 増幅回路 ５８，５９ 検波回路 ６０ 波長計 ６１ 光強度測定器
Claims (4)
- 【請求項１】 所定の掃引波長範囲で被測定光信号と同
じ波長のローカル光を出力する可変波長光源と、 前記被測定光信号と前記ローカル光を結合させて差動検
波するバランス光受信回路と、 前記バランス光受信回路の出力信号の帯域を制限するロ
ーパスフィルタと、 前記ローパスフィルタの出力信号から前記被測定光信号
のスペクトラムを測定し、前記可変波長光源を制御して
前記ローカル光の波長を掃引するスペクトラム測定手段
とを備えたことを特徴とする光スペクトラムアナライ
ザ。 - 【請求項２】 所定の掃引波長範囲で被測定光信号と同
じ波長のローカル光を出力する可変波長光源と、 前記被測定光信号を各偏波成分に分離する手段と、 前記被測定光信号の２つの直交偏波ごとに前記ローカル
光と結合させて差動検波する２つのバランス光受信回路
と、 前記各バランス光受信回路の出力信号の帯域を制限する
２つのローパスフィルタと、 前記各ローパスフィルタの出力信号を加算し、その加算
信号から前記被測定光信号のスペクトラムを測定し、前
記可変波長光源を制御して前記ローカル光の波長を掃引
するスペクトラム測定手段とを備えたことを特徴とする
光スペクトラムアナライザ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の光スペ
クトラムアナライザにおいて、 可変波長光源は、中心波長の異なる複数の半導体レーザ
と、各半導体レーザに電流を注入する複数の駆動回路
と、各半導体レーザの温度を安定化する温度制御回路
と、各半導体レーザから出力されるローカル光を順次切
り替えて出力する光スイッチとにより構成され、 スペクトラム測定手段は、前記各半導体レーザに掃引波
長範囲を分担させる波長制御を行う構成であることを特
徴とする光スペクトラムアナライザ。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の光スペクトラムアナライザにおいて、 周期が異なる２つの光共振器を有し、可変波長光源から
出力されるローカル光を各光共振器に入力させ、絶対波
長校正用の光共振器の透過光のピーク波長を確定し、こ
れを基準として波長スケール校正用の光共振器の透過光
のピーク波長を同定してローカル光の絶対波長を測定す
るローカル光波長測定手段を備えたことを特徴とする光
スペクトラムアナライザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19744893A JPH0755579A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 光スペクトラムアナライザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19744893A JPH0755579A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 光スペクトラムアナライザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0755579A true JPH0755579A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16374681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19744893A Pending JPH0755579A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 光スペクトラムアナライザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755579A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002228521A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光装置および分光方法 |
| WO2004068093A1 (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-12 | Fujitsu Limited | 波長検出方法及び波長検出回路及びそれを用いた装置 |
| US7064840B2 (en) | 2002-10-08 | 2006-06-20 | Nippon Telegraph And Telephone Corp. | Optical sampling system for simultaneously monitoring intensity modulation and frequency modulation |
| JP2009052941A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Anritsu Corp | 光スペクトルモニタ |
| JP2011249389A (ja) * | 2010-05-24 | 2011-12-08 | Nec Corp | 波長制御装置及び制御方法 |
-
1993
- 1993-08-09 JP JP19744893A patent/JPH0755579A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002228521A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光装置および分光方法 |
| JP4592969B2 (ja) * | 2001-02-01 | 2010-12-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光装置および分光方法 |
| US7064840B2 (en) | 2002-10-08 | 2006-06-20 | Nippon Telegraph And Telephone Corp. | Optical sampling system for simultaneously monitoring intensity modulation and frequency modulation |
| WO2004068093A1 (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-12 | Fujitsu Limited | 波長検出方法及び波長検出回路及びそれを用いた装置 |
| JP2009052941A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Anritsu Corp | 光スペクトルモニタ |
| JP4608528B2 (ja) * | 2007-08-24 | 2011-01-12 | アンリツ株式会社 | 光スペクトルモニタ |
| JP2011249389A (ja) * | 2010-05-24 | 2011-12-08 | Nec Corp | 波長制御装置及び制御方法 |
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