JPH0829255A - 波形解析装置 - Google Patents

波形解析装置

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JPH0829255A
JPH0829255A JP18273594A JP18273594A JPH0829255A JP H0829255 A JPH0829255 A JP H0829255A JP 18273594 A JP18273594 A JP 18273594A JP 18273594 A JP18273594 A JP 18273594A JP H0829255 A JPH0829255 A JP H0829255A
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curve
fitting
waveform data
fitting curve
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JP18273594A
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Toru Nakanishi
徹 中西
Naoharu Niki
尚治 仁木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、中心波長に対して左右の隣接波長
のレベル関係がどのような関係にあるのかを定量的に解
析判断できる手段を追加して、より一層被測定光源10
0の特性解析を的確に簡便に比較判断の向上を計ること
を目的とする。 【構成】 入力波形データの各ピーク点を所定の関数で
カーブフィットさせるフィッティング曲線を求める演算
手段を設ける構成手段。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スペクトラムアナラ
イザやオシロスコープや光分光器等の被測定波形とこの
波形のピーク点に沿ったフィッティング曲線を求め、こ
のフィッティング曲線と被測定波形のピーク点との誤差
値あるいは偏差値を定量的数値で表すことにより、被測
定波形の解析手段の一助する波形解析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザー等においては、出力特性
の各種諸元を測定し、この測定結果をもとにして、この
素子の製造ばらつき、あるいは良否判定の解析判断をし
ている。
【0003】従来技術の例としては、干渉計を使用して
スペクトラムを測定して特性判断する手段がある。この
例について、図3と図4を参照して説明する。装置の構
成は、図3に示すように、被測定光源100と、干渉計
50と、受光器52と、AD変換器54と、ローパスフ
ィルタ(LPF)56と、FFT処理部58と、包絡線
(エンベロープ)演算処理部60と、表示部62とで構
成している。
【0004】被測定光源100である半導体レーザーで
は、所望の測定条件に設定してレーザー光線を発生さ
せ、干渉計50に入射光線100aを供給する。干渉計
50は、入射光線100aを2分岐して2光路間の光路
長を連続的に変えて干渉させて、干渉縞を発生させた
後、受光器52に出射する。受光器52は、この光の干
渉縞の強度信号を受けて電気信号に変換した後、AD変
換器54に供給する。AD変換器54は、入力アナログ
信号をサンプリングして量子化し、デジタルデータに変
換してLPF56に供給する。LPF56は、デジタル
処理によるローパスフィルタであり、AD変換器54か
らのデータ信号の内で特定の周波数領域を拡大した後F
FT処理部58に供給する。
【0005】FFT処理部58は、LPF56からの干
渉縞の時間軸データを受けて、高速フーリエ変換(FF
T)して光の波長軸データ、即ち図4に示す波長成分の
スペクトラム波形データに変換した後、包絡線演算処理
部60に供給している。包絡線演算処理部60は、FF
T処理部58からのスペクトラム波形データから、各ピ
ーク点Y1〜Y7を結ぶ包絡線72を演算により求める。そ
して、この包絡線72からスペクトラム半値幅73を計
算して半値幅データ74を表示部62に供給する。表示
部62は、前記のスペクトラム波形データや、包絡線7
2や、スペクトラムの半値幅データ74値を表示する。
使用者は、主に測定結果のスペクトラム半値幅データ7
4の値から被測定光源100である半導体レーザー素子
の製造ばらつき程度、あるいは良否判定の解析手段の判
断資料として得ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように、ス
ペクトラム波形データと、包絡線72と、スペクトラム
半値幅データ74からのみでは、半導体レーザー素子の
製造ばらつきの程度、あるいは良否判定の解析、判断用
資料として不十分な場合が多く、より高度な解析手段が
切望されていた。
【0007】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、中心波長に対して左右の隣接波長のレベル関係がど
のような関係にあるのかを定量的に解析判断できる手段
を追加して、より一層被測定光源100の特性解析を的
確に簡便に比較判断でき、測定業務の向上を計ることを
目的とする。
【0008】
【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成では、入力波形データの各ピーク点を
所定の関数でカーブフィットさせるフィッティング曲線
を求める演算手段を設ける構成手段にする。これによ
り、複数のピーク点を有する入力波形データの定量的解
析をおこなう波形解析装置を実現する。また、入力波形
データとして、スペクトラムアナライザやオシロスコー
プの入力波形データを入力手段とした場合がある。
【0009】また、前記の構成手段に加えて、フィッテ
ィング曲線と入力波形データとの偏差を求める演算手段
を追加して設ける構成手段にする。この偏差値データに
より、定量的な解析結果が得られる。また、この追加演
算手段として最小2乗法による演算手段がある。
【0010】また、分光器からの干渉信号を受けて、F
FT処理部(58)で高速フーリエ変換してスペクトラ
ムデータに変換した信号を受ける干渉波形の解析装置の
場合においても、入力波形データの各ピーク点を所定の
関数でカーブフィットさせるフィッティング曲線を求め
る演算手段と、フィッティング曲線と入力波形データと
の偏差を求める演算手段とを設ける構成手段がある。ま
た、このフィッティング曲線として、ハイパブリックセ
カント二乗演算、あるいはガウス演算手段で実現する演
算手段がある。また、分光器の例として、マイケルソン
干渉計(50)あるいは回折格子を使用した構成手段が
ある。
【0011】
【作用】フィッティング曲線/誤差値演算部12の、第
1のハイパブリックセカント二乗演算手段により、入力
スペクトル信号の複数ピーク波形から理想フィッティン
グ曲線82を求めて、2乗平均の誤差84a数値と、ス
ペクトル半値幅85aとを演算出力する作用がある。同
様に、第2のガウス演算手段により、理想フィッティン
グ曲線82と2乗平均の誤差84b数値と、スペクトル
半値幅85bとを演算出力する作用がある。これらの結
果データから、被測定光源100の新たな特性解析手段
を提供できる役割をもつ。
【0012】
【実施例】本発明の実施例は、干渉計を使用してスペク
トラムを測定し、この複数の標本データから誤差が最小
となる理想曲線を演算した結果の理想エンベロープ曲線
(これをフィッティング曲線と称す)を求め、これから
スペクトル半値幅と、2乗平均の誤差を求める場合であ
る。これについて、図1と図2を参照して説明する。装
置の構成は、図1に示すように、被測定光源100と、
干渉計50と、受光器52と、AD変換器54と、LP
F56と、FFT処理部58と、フィッティング曲線/
誤差値演算部12と、表示部20で構成している。
【0013】本発明の装置構成において、被測定光源1
00からFFT処理部58迄は、従来説明と同様であ
る。フィッティング曲線/誤差値演算部12は、2種類
の理想フィッティング曲線の演算手段があり、一方の何
れか、あるいは両方の演算を実施する。第1の演算手段
は、双曲線関数であるハイパブリックセカント二乗の曲
線計算手段である。計算式は、Y = A sech2(B(X−
C)) ..... 21式で示される。図2の例に示すよう
に、この式において、Yは各測定値ピーク点Y1〜Y7と
し、Aは最大値のピークレベルY4とし、Bは後で説明する
2乗平均の誤差が最小となる値を使用し、Xは波長であ
り、Cは最大値のピークレベルY4の波長とする。
【0014】この計算式21により、最初は仮のBのパ
ラメータを使用して得られたハイパブリックセカント二
乗理想フィッティング曲線82を得る。この曲線から各
測定値ピーク点Y1〜Y7と理想フィッティング曲線82と
の誤差値を2乗平均の計算式、即ち ERROR = √( Σ(Fi
-Yi)2/ΣYi2 )として求め、この値が最小になるよう
にBの値を収束させる。この誤差計算式で、ここの例で
はi=1〜7であり、図2に示すように、Fiは各ピーク点に
おける理想フィッティング曲線のレベル値であり、Yiは
各測定データのピーク点におけるレベル値である。スペ
クトル半値幅83は、前記理想フィッティング曲線のピ
ーク点から3dB降下点の波長幅として求まる。これに
より求めた理想フィッティング曲線82と2乗平均の誤
差(ERROR)84aとスペクトル半値幅85aを表示部
20に供給する。
【0015】第2の演算手段は、ガウス(gauss)曲線
計算手段である。計算式は、Y = e(A(X-B)+C) ..... 2
2式で示される。この計算式22で前記と同様に、ガウ
ス曲線との2乗平均誤差値ERRORが最小となるBを求め
て、理想フィッティング曲線82と2乗平均の誤差84
bとスペクトル半値幅85bを表示部20に供給する。
【0016】表示部20は、前記フィッティング曲線/
誤差値演算部12からのデータを受けて、図2に示すよ
うに理想フィッティング曲線82と、2乗平均の誤差8
4a、84b数値と、スペクトル半値幅85a、85b
とを表示出力する。使用者は、前記第1、第2演算手段
の結果データの何れかあるいは両方を選択して表示する
ことができ、被測定光源100の特性解析を的確に簡便
に判断するデータを得ることができる。上記説明の2種
類の理想曲線によって得られる2乗平均の誤差84a、
84b数値と、スペクトル半値幅85a、85bは、異
なる値が得られるので、両方のデータを参照利用して、
より一層的確な判断資料とすることも可能である。
【0017】上記実施例の説明では、干渉計50の場合
で説明したが、フーリエ変換分光光度計(FTIR)で
も同様に波形解析に利用できる。また、他にスペクトラ
ムアナライザやオシロスコープ、周波数解析装置等、干
渉計以外の波形解析装置でも同様にして波形解析の一助
として利用できる。また、上記実施例の説明では、フィ
ッティング曲線/誤差値演算部12からの出力データを
表示部20に供給する説明であるが、所望により、RS
232CやGPIBやLAN等のインターフェースを設
けて外部に測定データを出力するようにしても良い。ま
た、上記実施例の説明では、光の干渉の例で説明した
が、フィッティング曲線/誤差値演算部12の演算手段
は、オシロスコープ、周波数解析装置等、干渉計以外の
波形解析装置で測定された信号についても解析手段とし
て適用可能である。
【0018】上記実施例の説明では、理想フィッティン
グ曲線82として説明していたが、応用実施例として、
未知の複数ピークを有する波形信号に対してピーク点の
包絡線が最小となる仮想フィッティング曲線82a即
ち、ハイパブリックセカント二乗曲線、ガウス曲線ある
いは、ハイパブリックセカント二乗曲線、ガウス曲線を
級数展開して得られた多項式を利用した曲線等の所望の
関数を当てはめ、この仮想フィッティング曲線82aと
数ピークとの偏差を求め、2乗平均の偏差を表示部20
で表示する実施形態がある。この場合では、被測定信号
の仮想フィッティング曲線82aに対する偏差が数値デ
ータとして定量的に得られる。これにより、有効な波形
解析手段の一助として、様々な波形解析のアプリケーシ
ョンにおいて有効な判断データとして利用できる。
【0019】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記に記載されるような効果を奏する。フ
ィッティング曲線/誤差値演算部12は、FFT処理部
58からのスペクトラム波形データから、理想フィッテ
ィング曲線82と、2乗平均の誤差84a、84b数値
と、スペクトル半値幅85a、85bとを演算出力する
効果がある。この結果、使用者は、被測定光源100の
新たな特性解析手段を得ることができ、特性解析をより
一層的確にかつ容易に判断するデータを得ることができ
る利点が得られる。理想フィッティング曲線82の演算
結果により、各入力スペクトラムのピーク点のばらつき
を誤差値として得ることができ、この誤差を計算した2
乗平均誤差84a、84b数値は、本発明による新たな
評価データを提供する効果がある。フィッティング曲線
/誤差値演算部12でハイパブリックセカント二乗演算
とガウス演算の2種類の理想フィッティング曲線82を
求め、これからデータを表示することにより、両者のデ
ータを比較することにより、より細かい判断資料として
利用でき、利便性が向上する効果がある。
【0020】上記に示した効果内容で、ハイパブリック
セカント二乗曲線、ガウス曲線以外にも他のフィッティ
ング曲線、あるいは、ハイパブリックセカント二乗曲
線、ガウス曲線を級数展開して得られた多項式を利用し
た曲線等を所望の関数として仮想フィッティング曲線8
2aを適用しても良く、被測定信号の偏差を数値データ
として定量的に得られる。このことは、波形解析手段の
一助として、様々な波形解析のアプリケーションにおい
て有効な判断データとして利用できる効果がある。
【0021】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、干渉計を使用してスペクトラムを測
定し、これから理想フィッティング曲線を求め、スペク
トル半値幅と、2乗平均の誤差を求める装置構成図であ
る。
【図2】本発明の、測定スペクトラム波形と、理想フィ
ッティング曲線82と、2乗平均の誤差84a、84b
値と、スペクトル半値幅85a、85bとを示す表示画
面の例である。
【図3】従来の、干渉計を使用してスペクトラムを測定
表示する装置構成図である。
【図4】従来の、測定スペクトラム波形と包絡線を示す
表示画面の例である。
【符号の説明】
12 フィッティング曲線/誤差値演算部 20、62 表示部 50 干渉計 52 受光器 54 AD変換器 56 ローパスフィルタ(LPF) 58 FFT処理部 60 演算処理部 72 包絡線 73 スペクトラム半値幅 74 半値幅データ 82 理想フィッティング曲線(Ideal fi
tting curve) 83、85a、85b スペクトル半値幅 84a、84b 誤差(ERROR) 100 被測定光源 100a 入射光線

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力波形データの定量的解析において、 入力波形データを所定の関数でカーブフィット(curve
    fit)させるフィッティング曲線を求める演算手段と、 以上を具備していることを特徴とした波形解析装置。
  2. 【請求項2】 複数のピーク点を有するスペクトラムア
    ナライザの入力波形データの定量的解析において、 入力波形データの各ピーク点を所定の関数でカーブフィ
    ットさせるフィッティング曲線を求める演算手段と、 以上を具備していることを特徴とした波形解析装置。
  3. 【請求項3】 複数のピーク点を有するオシロスコープ
    の入力波形データの定量的解析において、 入力波形データの各ピーク点を所定の関数でカーブフィ
    ットさせるフィッティング曲線を求める演算手段と、 以上を具備していることを特徴とした波形解析装置。
  4. 【請求項4】 請求項1、2、3、記載の構成手段に加
    えて、 当該フィッティング曲線と入力波形データとの偏差を求
    める演算手段と、 以上を具備していることを特徴とした波形解析装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の偏差を求める演算手段と
    して、 最小2乗法による演算手段とし、 以上を具備していることを特徴とした波形解析装置。
  6. 【請求項6】 マイケルソン干渉計(50)の干渉信号
    の解析装置において、 入力波形データの各ピーク点を所定の関数でカーブフィ
    ットさせるフィッティング曲線を求める演算手段と、 当該フィッティング曲線と入力波形データとの偏差を求
    める演算手段と、 以上を具備していることを特徴とした波形解析装置。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の入力波形データの各ピー
    ク点を所定の関数でカーブフィットさせるフィッティン
    グ曲線を求める演算手段として、 ハイパブリックセカント二乗演算、あるいはガウス演算
    手段で演算し、 以上を具備していることを特徴とした波形解析装置。
  8. 【請求項8】 回折格子からの干渉信号の解析装置にお
    いて、 入力波形データの各ピーク点を所定の関数でカーブフィ
    ットさせるフィッティング曲線を求める演算手段と、 当該フィッティング曲線と入力波形データとの偏差を求
    める演算手段と、 以上を具備していることを特徴とした波形解析装置。
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