JPH10253452A - レーザ光源の波長モニタ装置 - Google Patents
レーザ光源の波長モニタ装置Info
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- JPH10253452A JPH10253452A JP5312797A JP5312797A JPH10253452A JP H10253452 A JPH10253452 A JP H10253452A JP 5312797 A JP5312797 A JP 5312797A JP 5312797 A JP5312797 A JP 5312797A JP H10253452 A JPH10253452 A JP H10253452A
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 極めて簡単な構成で正確にレーザ光の波長を
モニタできるようにすること。 【解決手段】 入射光を干渉光フィルタ３に入射する。
この干渉光フィルタ３を透過した光と反射した光を夫々
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２で受光する。そしてそ
の出力比を加算器１３と減算器１４及び割算器１５によ
って算出する。割算出力に基づいてＲＯＭ２２のテーブ
ルを読出して波長モニタ信号とする。
モニタできるようにすること。 【解決手段】 入射光を干渉光フィルタ３に入射する。
この干渉光フィルタ３を透過した光と反射した光を夫々
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２で受光する。そしてそ
の出力比を加算器１３と減算器１４及び割算器１５によ
って算出する。割算出力に基づいてＲＯＭ２２のテーブ
ルを読出して波長モニタ信号とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信等に使用され
る半導体レーザ等のレーザ光源の波長をモニタするため
の波長モニタ装置に関するものである。
る半導体レーザ等のレーザ光源の波長をモニタするため
の波長モニタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在光通信においては、光ファイバに多
数の波長の光を多重化して通信することにより、伝送量
を単一波長の光を用いた場合に比べて大幅に増加させる
波長多重通信方式が検討されている。波長多重通信を実
現するためには、光信号をそのまま増幅できる比較的狭
い波長の帯域内に、例えば１nm以下の間隔で多数の波長
のレーザ光を伝送するため、レーザ光源の波長を簡単に
モニタする必要がある。又、光情報処理，光計測におい
てもレーザ光源の波長を正確に認識することは重要な課
題である。
数の波長の光を多重化して通信することにより、伝送量
を単一波長の光を用いた場合に比べて大幅に増加させる
波長多重通信方式が検討されている。波長多重通信を実
現するためには、光信号をそのまま増幅できる比較的狭
い波長の帯域内に、例えば１nm以下の間隔で多数の波長
のレーザ光を伝送するため、レーザ光源の波長を簡単に
モニタする必要がある。又、光情報処理，光計測におい
てもレーザ光源の波長を正確に認識することは重要な課
題である。
【０００３】レーザ光源の波長を識別するために、光干
渉計を用いて基準となる波長との差を電気信号に変換し
て算出することにより、波長をモニタするようにした光
波長計が用いられている。又光分光のための光スペクト
ラアナライザ等も用いられ、グレーティングや可変フィ
ルタを用いた分光装置が用いられている。
渉計を用いて基準となる波長との差を電気信号に変換し
て算出することにより、波長をモニタするようにした光
波長計が用いられている。又光分光のための光スペクト
ラアナライザ等も用いられ、グレーティングや可変フィ
ルタを用いた分光装置が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の干渉計による方法では、高精度が得られるが、
可動部があり、高価で、小型化することは難しいという
欠点があった。更に光スペクトラムアナライザも応用範
囲が広いが、グレーティングやフィルタを用いたもので
は高価で小型化することが難しいという欠点があった。
又フォトダイオードアレイで受光するようにした分光装
置では、可動部がないという特徴があるが、分解能が低
く、高精度の波長検出特性が得られないという欠点があ
った。
な従来の干渉計による方法では、高精度が得られるが、
可動部があり、高価で、小型化することは難しいという
欠点があった。更に光スペクトラムアナライザも応用範
囲が広いが、グレーティングやフィルタを用いたもので
は高価で小型化することが難しいという欠点があった。
又フォトダイオードアレイで受光するようにした分光装
置では、可動部がないという特徴があるが、分解能が低
く、高精度の波長検出特性が得られないという欠点があ
った。
【０００５】特に波長多重通信方式においては、使用さ
れる光源の波長の範囲は数十ｎｍと狭いことが多いが、
その範囲内で例えば１ｍｍ以下の分解能で波長を正確に
モニタできるようにすることが好ましい。しかしこのよ
うな波長モニタ装置は実現されていなかった。
れる光源の波長の範囲は数十ｎｍと狭いことが多いが、
その範囲内で例えば１ｍｍ以下の分解能で波長を正確に
モニタできるようにすることが好ましい。しかしこのよ
うな波長モニタ装置は実現されていなかった。
【０００６】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、極めて簡単な構成で正確に入
射した波長をモニタすることができるレーザ光源の波長
モニタ装置を提供することを目的とする。
てなされたものであって、極めて簡単な構成で正確に入
射した波長をモニタすることができるレーザ光源の波長
モニタ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、レーザ光源の光が入射され所定波長の光を透過さ
せ、他を反射させる光フィルタと、前記光フィルタを透
過する光及び前記光フィルタに反射される光を夫々受光
する第１，第２の受光素子と、前記第１，第２の受光素
子の出力比を算出する出力比算出手段と、前記出力比算
出手段によって算出された出力比に基づいてレーザ光源
の波長を出力する波長出力手段と、を具備することを特
徴とするものである。
は、レーザ光源の光が入射され所定波長の光を透過さ
せ、他を反射させる光フィルタと、前記光フィルタを透
過する光及び前記光フィルタに反射される光を夫々受光
する第１，第２の受光素子と、前記第１，第２の受光素
子の出力比を算出する出力比算出手段と、前記出力比算
出手段によって算出された出力比に基づいてレーザ光源
の波長を出力する波長出力手段と、を具備することを特
徴とするものである。
【０００８】本願の請求項２の発明では、前記光フィル
タは、透過波長λに対してλ／４の光学厚さを有する低
屈折率膜及び高屈折率膜を交互に多重に積層して構成さ
れた干渉光フィルタであることを特徴とするものであ
る。
タは、透過波長λに対してλ／４の光学厚さを有する低
屈折率膜及び高屈折率膜を交互に多重に積層して構成さ
れた干渉光フィルタであることを特徴とするものであ
る。
【０００９】本願の請求項３の発明では、前記干渉光フ
ィルタは、透過波長λが基板の所定方向に対して連続的
に変化するようにその光学厚さを連続的に変化させたも
のであり、前記波長モニタ装置は、前記レーザ光源から
前記干渉光フィルタへの入射光の入射位置をその所定方
向に対して連続的に変化させるスライド調整機構を更に
有することを特徴とするものである。
ィルタは、透過波長λが基板の所定方向に対して連続的
に変化するようにその光学厚さを連続的に変化させたも
のであり、前記波長モニタ装置は、前記レーザ光源から
前記干渉光フィルタへの入射光の入射位置をその所定方
向に対して連続的に変化させるスライド調整機構を更に
有することを特徴とするものである。
【００１０】本願の請求項４の発明は、前記レーザ光源
と光フィルタとの間に前記光フィルタの透過波長をカッ
トオフ波長とするカットフィルタを更に設けたことを特
徴とするものである。
と光フィルタとの間に前記光フィルタの透過波長をカッ
トオフ波長とするカットフィルタを更に設けたことを特
徴とするものである。
【００１１】このような特徴を有する本発明によれば、
測定可能範囲内で未知の波長のレーザ光を光フィルタに
入射する。このフィルタは所定波長の光を透過し他を反
射させるため、透過した光と反射した光を夫々第１，第
２の受光素子によって受光し、その出力比を出力比算出
手段によって算出する。そして出力比を波長出力手段に
与え、波長データに変換することによりレーザ光源の発
光波長をモニタすることができる。請求項２の発明は、
このような光フィルタを多層膜による干渉光フィルタに
よって実現したものである。又多層膜干渉光フィルタを
請求項３に示すように、所定の方向に対して透過波長が
連続的に変化するように構成した波長可変型の干渉光フ
ィルタを用い、その受光位置を変更するようにすれば、
レーザ光のモニタ可能な波長範囲を変化させることがで
きる。又請求項４の発明では、光源と光フィルタとの間
にカットフィルタを設けることにより、光フィルタの特
性のうち一方のスロープ部分のみを波長モニタ範囲とし
て規定するようにしたものである。
測定可能範囲内で未知の波長のレーザ光を光フィルタに
入射する。このフィルタは所定波長の光を透過し他を反
射させるため、透過した光と反射した光を夫々第１，第
２の受光素子によって受光し、その出力比を出力比算出
手段によって算出する。そして出力比を波長出力手段に
与え、波長データに変換することによりレーザ光源の発
光波長をモニタすることができる。請求項２の発明は、
このような光フィルタを多層膜による干渉光フィルタに
よって実現したものである。又多層膜干渉光フィルタを
請求項３に示すように、所定の方向に対して透過波長が
連続的に変化するように構成した波長可変型の干渉光フ
ィルタを用い、その受光位置を変更するようにすれば、
レーザ光のモニタ可能な波長範囲を変化させることがで
きる。又請求項４の発明では、光源と光フィルタとの間
にカットフィルタを設けることにより、光フィルタの特
性のうち一方のスロープ部分のみを波長モニタ範囲とし
て規定するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
による波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図であ
る。この波長モニタ装置は入射された光を分岐する光分
岐手段１を有しており、入射光はまず図示のようにカッ
トフィルタ２に与えられる。カットフィルタ２は所定の
波長以下又は波長以上の光を遮光するものであり、この
カットフィルタ２を通過した光は干渉光フィルタ３に与
えられる。この干渉光フィルタ３は入射位置に応じて透
過する波長が連続的に変化するように構成したものであ
る。そしてこの干渉光フィルタ３を機械的にＸ軸方向に
微小距離スライドさせるためのスライド調整機構４を有
しており、スライド調整機構４によってフィルタを透過
する光の波長を連続的に変化させることができる。
による波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図であ
る。この波長モニタ装置は入射された光を分岐する光分
岐手段１を有しており、入射光はまず図示のようにカッ
トフィルタ２に与えられる。カットフィルタ２は所定の
波長以下又は波長以上の光を遮光するものであり、この
カットフィルタ２を通過した光は干渉光フィルタ３に与
えられる。この干渉光フィルタ３は入射位置に応じて透
過する波長が連続的に変化するように構成したものであ
る。そしてこの干渉光フィルタ３を機械的にＸ軸方向に
微小距離スライドさせるためのスライド調整機構４を有
しており、スライド調整機構４によってフィルタを透過
する光の波長を連続的に変化させることができる。
【００１３】そして干渉光フィルタ３を通過する位置に
第１の受光素子、例えばフォトダイオードＰＤ１を配置
し、干渉光フィルタ３から反射された光を受光する位置
に第２の受光素子であるフォトダイオードＰＤ２を配置
する。これらのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の出力
は出力比算出手段５に与えられる。出力比算出手段５は
第１，第２の受光素子であるフォトダイオードＰＤ１，
ＰＤ２の出力比を算出するものである。入射したレーザ
光の波長はこの出力比算出手段５による出力比に基づい
て認識することができる。出力比算出手段５によって算
出された出力比は波長出力手段６により波長データに変
換されて出力される。
第１の受光素子、例えばフォトダイオードＰＤ１を配置
し、干渉光フィルタ３から反射された光を受光する位置
に第２の受光素子であるフォトダイオードＰＤ２を配置
する。これらのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の出力
は出力比算出手段５に与えられる。出力比算出手段５は
第１，第２の受光素子であるフォトダイオードＰＤ１，
ＰＤ２の出力比を算出するものである。入射したレーザ
光の波長はこの出力比算出手段５による出力比に基づい
て認識することができる。出力比算出手段５によって算
出された出力比は波長出力手段６により波長データに変
換されて出力される。
【００１４】次に出力比算出手段５及び波長出力手段６
についてより具体的に説明する。光分岐手段１の第１，
第２のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２からの出力は出
力比算出手段５内のＩ／Ｖ変換器１１，１２に与えら
れ、電圧信号に変換される。Ｉ／Ｖ変換器１１，１２の
出力は加算器１３及び減算器１４に与えられ、夫々の出
力は加算及び減算されて割算器１５に与えられる。割算
器１５は光分岐手段１で分岐された光を正規化し、これ
らの出力比に基づいて入力光の波長に対応した信号を出
力するものである。
についてより具体的に説明する。光分岐手段１の第１，
第２のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２からの出力は出
力比算出手段５内のＩ／Ｖ変換器１１，１２に与えら
れ、電圧信号に変換される。Ｉ／Ｖ変換器１１，１２の
出力は加算器１３及び減算器１４に与えられ、夫々の出
力は加算及び減算されて割算器１５に与えられる。割算
器１５は光分岐手段１で分岐された光を正規化し、これ
らの出力比に基づいて入力光の波長に対応した信号を出
力するものである。
【００１５】波長出力手段６は図１に示すように割算器
１５の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２１とＡ／Ｄ
変換出力を波長データに変換するための変換テーブルを
保持したＲＯＭ２２、ＣＰＵ２３、メモリ２４、ＲＯＭ
２２の波長データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換
器２５及び波長データを表示する表示器２６を有してい
る。Ｄ／Ａ変換器２５は波長データをアナログ信号に変
換して出力するものであり、表示器２６は波長データを
そのまま表示するものである。又ＣＰＵ２３はＡ／Ｄ変
換出力に基づいてＲＯＭ２２の変換テーブルを読出すた
めに用いられる。ＲＯＭ２２は既知の波長のレーザ光を
入射したときの割算器１５の出力に基づいてあらかじめ
作成しておくものとする。
１５の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２１とＡ／Ｄ
変換出力を波長データに変換するための変換テーブルを
保持したＲＯＭ２２、ＣＰＵ２３、メモリ２４、ＲＯＭ
２２の波長データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換
器２５及び波長データを表示する表示器２６を有してい
る。Ｄ／Ａ変換器２５は波長データをアナログ信号に変
換して出力するものであり、表示器２６は波長データを
そのまま表示するものである。又ＣＰＵ２３はＡ／Ｄ変
換出力に基づいてＲＯＭ２２の変換テーブルを読出すた
めに用いられる。ＲＯＭ２２は既知の波長のレーザ光を
入射したときの割算器１５の出力に基づいてあらかじめ
作成しておくものとする。
【００１６】この干渉光フィルタ３は特公平７-92530号
に示されるように、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に
積層し、積層した波長の光学厚さを連続的に変化させる
ようにしたものである。次にこの干渉光フィルタについ
て図２を用いて説明する。本実施の形態による波長可変
型の干渉光フィルタ３は、例えばガラス，シリコン等の
サブストレート３１上に物質を多層蒸着させて構成して
いる。このサブストレート３１は使用する波長の範囲で
光の透過率が高い材質を用いて構成するものとし、誘電
体や半導体が用いられる。本実施の形態では石英ガラス
を用いている。そしてこのサブストレート３１の上部に
は、使用する波長での光の透過率の高い蒸着物質、誘電
体，半導体等の多層膜３２を蒸着する。ここで多層膜３
２は図示のように下部多層膜３３，キャビティ層３４及
び上部多層膜３５から形成されるものとする。又サブス
トレート３１の下面には反射防止膜３６を蒸着によって
形成する。
に示されるように、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に
積層し、積層した波長の光学厚さを連続的に変化させる
ようにしたものである。次にこの干渉光フィルタについ
て図２を用いて説明する。本実施の形態による波長可変
型の干渉光フィルタ３は、例えばガラス，シリコン等の
サブストレート３１上に物質を多層蒸着させて構成して
いる。このサブストレート３１は使用する波長の範囲で
光の透過率が高い材質を用いて構成するものとし、誘電
体や半導体が用いられる。本実施の形態では石英ガラス
を用いている。そしてこのサブストレート３１の上部に
は、使用する波長での光の透過率の高い蒸着物質、誘電
体，半導体等の多層膜３２を蒸着する。ここで多層膜３
２は図示のように下部多層膜３３，キャビティ層３４及
び上部多層膜３５から形成されるものとする。又サブス
トレート３１の下面には反射防止膜３６を蒸着によって
形成する。
【００１７】ここで多層膜３２，反射防止膜３６の蒸着
材料として用いられる物質は、例えばＳi Ｏ2 （屈折率
ｎ＝1.46），Ｔa2Ｏ5 （ｎ＝2.15），Ｓi （ｎ＝3.46）
やＡl2Ｏ3 ，Ｓi2Ｎ4 ，Ｍg Ｆ等が用いられる。又本実
施の形態では多層膜３３，３５は低屈折率膜と高屈折率
膜とを交互に積層して蒸着させている。ここで膜厚ｄと
透過波長λ，屈折率ｎとは以下の関係となるようにす
る。 λ＝４ｎｄ ・・・（１） 即ち各層はその光学厚さｎｄをλ／４とする。そして低
屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積み重ねることによっ
て透過率のピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）を小さくして
いる。又キャビティ層３４の膜厚ｄc とは透過波長λ，
屈折率ｎとは以下の関係になるようにする。 λ＝２ｎｄc ・・・（２） 即ちキャビティ層３４の光学厚さｎｄc はλ／２とす
る。
材料として用いられる物質は、例えばＳi Ｏ2 （屈折率
ｎ＝1.46），Ｔa2Ｏ5 （ｎ＝2.15），Ｓi （ｎ＝3.46）
やＡl2Ｏ3 ，Ｓi2Ｎ4 ，Ｍg Ｆ等が用いられる。又本実
施の形態では多層膜３３，３５は低屈折率膜と高屈折率
膜とを交互に積層して蒸着させている。ここで膜厚ｄと
透過波長λ，屈折率ｎとは以下の関係となるようにす
る。 λ＝４ｎｄ ・・・（１） 即ち各層はその光学厚さｎｄをλ／４とする。そして低
屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積み重ねることによっ
て透過率のピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）を小さくして
いる。又キャビティ層３４の膜厚ｄc とは透過波長λ，
屈折率ｎとは以下の関係になるようにする。 λ＝２ｎｄc ・・・（２） 即ちキャビティ層３４の光学厚さｎｄc はλ／２とす
る。
【００１８】さて本実施の形態による干渉光フィルタ３
は、透過波長と膜厚とが式（１），（２）の関係を有す
ることから、サブストレート３１を細長い板状の基板と
し、多層膜３２の屈折率を一定とし、膜厚を連続的に変
化させて透過波長λを異ならせるようにしている。そし
てこの波長可変型干渉光フィルタ３の透過波長をλa〜
λc （λa ＜λc ）とし、その中心点（ｘ＝ｘb ）での
透過波長をλb とする。上下の多層膜３３，３５は、夫
々第１の屈折率ｎ1 の第１の蒸着物質膜とこれより屈折
率の低い第２の屈折率ｎ2 の第２の蒸着物質膜とを、交
互に積層して構成する。即ち図２（ａ）の円形部分の拡
大図を図２（ｃ）に示すように、夫々の膜厚を連続的に
変化させている。図２（ｃ）において、下部多層膜３３
の低屈折率膜を３３Ｌ，高屈折率膜を３３Ｈとし、上部
多層膜３５の高屈折率膜を３５Ｈ，低屈折率膜を３５Ｌ
とする。そして図２（ａ）のフィルタのＸ軸上での端部
ｘa の透過波長λa に対して、夫々低屈折率膜及び高屈
折率膜で上記の式（１），（２）が成り立つように設定
する。又ｘb ，ｘc での透過波長λb ，λc に対して
も、その波長λb ，λc で式（１），（２）が成り立つ
ようにその膜厚を設定する。そしてその間の膜厚も波長
の変化が直線的に変化するように設定する。従って層の
各膜厚は図示のようにｘ軸上の位置ｘa 〜ｘc につれて
連続的に変化し、Ｘ軸の正方向に向かって膜厚が大きく
なる。
は、透過波長と膜厚とが式（１），（２）の関係を有す
ることから、サブストレート３１を細長い板状の基板と
し、多層膜３２の屈折率を一定とし、膜厚を連続的に変
化させて透過波長λを異ならせるようにしている。そし
てこの波長可変型干渉光フィルタ３の透過波長をλa〜
λc （λa ＜λc ）とし、その中心点（ｘ＝ｘb ）での
透過波長をλb とする。上下の多層膜３３，３５は、夫
々第１の屈折率ｎ1 の第１の蒸着物質膜とこれより屈折
率の低い第２の屈折率ｎ2 の第２の蒸着物質膜とを、交
互に積層して構成する。即ち図２（ａ）の円形部分の拡
大図を図２（ｃ）に示すように、夫々の膜厚を連続的に
変化させている。図２（ｃ）において、下部多層膜３３
の低屈折率膜を３３Ｌ，高屈折率膜を３３Ｈとし、上部
多層膜３５の高屈折率膜を３５Ｈ，低屈折率膜を３５Ｌ
とする。そして図２（ａ）のフィルタのＸ軸上での端部
ｘa の透過波長λa に対して、夫々低屈折率膜及び高屈
折率膜で上記の式（１），（２）が成り立つように設定
する。又ｘb ，ｘc での透過波長λb ，λc に対して
も、その波長λb ，λc で式（１），（２）が成り立つ
ようにその膜厚を設定する。そしてその間の膜厚も波長
の変化が直線的に変化するように設定する。従って層の
各膜厚は図示のようにｘ軸上の位置ｘa 〜ｘc につれて
連続的に変化し、Ｘ軸の正方向に向かって膜厚が大きく
なる。
【００１９】このように膜厚を連続的に変化させること
は、サブストレート３１上に多層膜３２を蒸着して形成
する際に、蒸着源との間隔を連続的に変化するようにサ
ブストレートを傾けて配置しておくことにより、実現す
ることができる。
は、サブストレート３１上に多層膜３２を蒸着して形成
する際に、蒸着源との間隔を連続的に変化するようにサ
ブストレートを傾けて配置しておくことにより、実現す
ることができる。
【００２０】又干渉光フィルタ３の膜厚自体を連続して
変化させるようにしているが、各膜厚は一定とし、多層
膜３２の屈折率ｎ1 ，ｎ2 をＸ軸方向に連続的に変化さ
せるようにして光学厚さを連続的に可変するようにして
もよい。
変化させるようにしているが、各膜厚は一定とし、多層
膜３２の屈折率ｎ1 ，ｎ2 をＸ軸方向に連続的に変化さ
せるようにして光学厚さを連続的に可変するようにして
もよい。
【００２１】このようにして構成した干渉光フィルタ３
は狭帯域特性を有し、しかも温度変化等に対して十分安
定した特性を有している。従って干渉光フィルタ３へ光
が入射する位置をスライド調整機構４を用いて機械的に
Ｘ軸方向に移動させることによって、透過波長自体を連
続的に変化させることができる。
は狭帯域特性を有し、しかも温度変化等に対して十分安
定した特性を有している。従って干渉光フィルタ３へ光
が入射する位置をスライド調整機構４を用いて機械的に
Ｘ軸方向に移動させることによって、透過波長自体を連
続的に変化させることができる。
【００２２】図５はこの実施の形態による波長モニタ装
置の斜視図である。この実施の形態では、入射光の波長
をモニタして表示するための表示器２６が表面パネルに
設けられた波長モニタ装置を示している。
置の斜視図である。この実施の形態では、入射光の波長
をモニタして表示するための表示器２６が表面パネルに
設けられた波長モニタ装置を示している。
【００２３】次にこの実施の形態による波長モニタ装置
の動作について説明する。図３（ａ）はカットフィルタ
２の特性を示すグラフであり、図３（ｂ），（ｃ）は干
渉光フィルタ３の透過率，反射率の特性を示すグラフで
ある。これらの図より明らかなようにカットフィルタ２
は干渉光フィルタ３の中心周波数をカットオフ周波数と
してこれより長い波長の周波数を透過し、波長の短い光
を遮断するような特性を選択する。又干渉光フィルタ３
は所定の波長λ１の光を透過させ、図３（ｃ）に示すよ
うにその他の光を反射させる特性を有している。このと
き入射したレーザ光の波長λに対してフォトダイオード
ＰＤ１，ＰＤ２に得られる光出力は夫々図３（ｄ），
（ｅ）に示すものとなる。このときフォトダイオードＰ
Ｄ１，ＰＤ２で得られる出力は夫々図３（ｂ）の透過率
及び図３（ｃ）の反射率に対応している。
の動作について説明する。図３（ａ）はカットフィルタ
２の特性を示すグラフであり、図３（ｂ），（ｃ）は干
渉光フィルタ３の透過率，反射率の特性を示すグラフで
ある。これらの図より明らかなようにカットフィルタ２
は干渉光フィルタ３の中心周波数をカットオフ周波数と
してこれより長い波長の周波数を透過し、波長の短い光
を遮断するような特性を選択する。又干渉光フィルタ３
は所定の波長λ１の光を透過させ、図３（ｃ）に示すよ
うにその他の光を反射させる特性を有している。このと
き入射したレーザ光の波長λに対してフォトダイオード
ＰＤ１，ＰＤ２に得られる光出力は夫々図３（ｄ），
（ｅ）に示すものとなる。このときフォトダイオードＰ
Ｄ１，ＰＤ２で得られる出力は夫々図３（ｂ）の透過率
及び図３（ｃ）の反射率に対応している。
【００２４】従ってフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の
Ｉ／Ｖ変換出力をＡ，Ｂとすると、これらを加算及び減
算し、割算器１５により割算し、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋
Ｂ）を算出する。割算することにより正規化したレベル
は図４に示すものとなる。このように波長λ１〜λ３の
範囲では入射レーザ光の波長に応じたレベルの信号が得
られる。この割算器１５の出力はＡ／Ｄ変換器２１によ
ってデジタル信号に変換される。ＣＰＵ２３は割算出力
に基づき変換テーブルが記憶されたＲＯＭ２２から波長
データを読出す。そしてＤ／Ａ変換器２５より出力する
と共に、表示器２６に表示する。こうすれば入射光の波
長をモニタすることができる。又ＣＰＵ２３はＲＯＭ２
２のテーブルに保持されているＡ／Ｄ変換値の中間の値
が入力されたときには、比例配分等の補間処理をするよ
うにしてもよい。
Ｉ／Ｖ変換出力をＡ，Ｂとすると、これらを加算及び減
算し、割算器１５により割算し、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋
Ｂ）を算出する。割算することにより正規化したレベル
は図４に示すものとなる。このように波長λ１〜λ３の
範囲では入射レーザ光の波長に応じたレベルの信号が得
られる。この割算器１５の出力はＡ／Ｄ変換器２１によ
ってデジタル信号に変換される。ＣＰＵ２３は割算出力
に基づき変換テーブルが記憶されたＲＯＭ２２から波長
データを読出す。そしてＤ／Ａ変換器２５より出力する
と共に、表示器２６に表示する。こうすれば入射光の波
長をモニタすることができる。又ＣＰＵ２３はＲＯＭ２
２のテーブルに保持されているＡ／Ｄ変換値の中間の値
が入力されたときには、比例配分等の補間処理をするよ
うにしてもよい。
【００２５】ここでモニタする波長範囲はλ１〜λ３の
範囲であり、図３より明らかなように干渉光フィルタ３
の特性に依存する。モニタ範囲を大きくするには特性の
ブロードな干渉光フィルタを用いればよい。又モニタ範
囲を小さくすれば分解能を向上させることができるが、
この場合は急峻な特性の干渉光フィルタを用いればよ
い。更にこの干渉光フィルタのままでモニタ範囲を大き
くするためには、カットフィルタ２をなくするようにし
てもよい。この場合には図４において波長λ４〜λ３の
範囲内で入射した波長をモニタすることができる。この
場合には図３のλ１〜λ３までの範囲とλ１〜λ４まで
の範囲で出力レベルが同一になるため、その出力変化の
方向に基づいていずれの範囲の波長かを識別することが
必要となる。
範囲であり、図３より明らかなように干渉光フィルタ３
の特性に依存する。モニタ範囲を大きくするには特性の
ブロードな干渉光フィルタを用いればよい。又モニタ範
囲を小さくすれば分解能を向上させることができるが、
この場合は急峻な特性の干渉光フィルタを用いればよ
い。更にこの干渉光フィルタのままでモニタ範囲を大き
くするためには、カットフィルタ２をなくするようにし
てもよい。この場合には図４において波長λ４〜λ３の
範囲内で入射した波長をモニタすることができる。この
場合には図３のλ１〜λ３までの範囲とλ１〜λ４まで
の範囲で出力レベルが同一になるため、その出力変化の
方向に基づいていずれの範囲の波長かを識別することが
必要となる。
【００２６】一方、モニタする波長範囲を変化させるた
めには、スライド調整機構４を用いて干渉光フィルタ３
への入射光の入射位置を変えれば、図４（ｂ），（ｃ）
に示す干渉光フィルタ３の透過波長λ１を変化させるこ
とができる。この場合には変換テーブルを記憶している
ＲＯＭ２２の内容を変更する必要がある。従って製造時
にスライド調整機構４を用いて必要な波長に設定してお
き、スライド調整機構４の操作部分をケース外部に露出
させず、使用者側ではモニタ範囲を調整できないように
することが好ましい。こうすれば気密封止も容易とな
り、使用者がモニタ範囲を調整する必要はなく、極めて
簡単な構成で小型，軽量のレーザ光源のモニタ装置を実
現することができる。
めには、スライド調整機構４を用いて干渉光フィルタ３
への入射光の入射位置を変えれば、図４（ｂ），（ｃ）
に示す干渉光フィルタ３の透過波長λ１を変化させるこ
とができる。この場合には変換テーブルを記憶している
ＲＯＭ２２の内容を変更する必要がある。従って製造時
にスライド調整機構４を用いて必要な波長に設定してお
き、スライド調整機構４の操作部分をケース外部に露出
させず、使用者側ではモニタ範囲を調整できないように
することが好ましい。こうすれば気密封止も容易とな
り、使用者がモニタ範囲を調整する必要はなく、極めて
簡単な構成で小型，軽量のレーザ光源のモニタ装置を実
現することができる。
【００２７】次に本発明の第２の実施の形態について図
６を用いて説明する。第２の実施の形態においては、入
射位置によって透過光を連続的に変化させることができ
る干渉光フィルタ３に代えて、一定の波長の光を透過さ
せる通常の干渉光フィルタを用いたものである。図６は
第２の実施の形態によるレーザ光源の波長モニタ装置の
全体構成を示すブロック図であり、前述した第１の実施
の形態と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略
する。この実施の形態では干渉光フィルタ３に代えて、
光分岐手段１Ａ内に一定の波長の光を透過させる干渉光
フィルタ４１を設ける。この場合にはスライド調整機構
４は不要となる。波長のモニタ範囲が例えば２〜３nm以
内であればこれだけでもよいが、更に広い範囲に渡って
波長をモニタできるようにする場合には、干渉光フィル
タ４１とフォトダイオードＰＤ２の角度を調整する角度
調整機構４２を設ける。角度調整機構４２はカットフィ
ルタ４を通過して干渉光フィルタ４１に入射する光の入
射角度をわずかに変化させることによって透過波長λを
入射角に応じて連続して変化させるものである。この場
合には反射光を正確に受光できるように、角度調整機構
４２によって第２の受光素子ＰＤ２の位置を干渉光フィ
ルタ３の角度に応じて変化させる必要がある。又この角
度をあまり大きくするとＰ偏光とＳ偏光とで透過レベル
が変化するため、例えば５°以内とすることが必要とな
る。又入射光の入射角度を０付近にすれば偏光成分によ
る光強度の変化の影響を少なくすることができるが、反
射光を受光するため光学系の形状が大きくなる。従って
角度調整機構４２は５°以内の範囲内に入射角度を設定
し、各入射角度に応じて反射光を受光できるようにフォ
トダイオードＰＤ２の位置と方向を調整できるようにす
ることが好ましい。
６を用いて説明する。第２の実施の形態においては、入
射位置によって透過光を連続的に変化させることができ
る干渉光フィルタ３に代えて、一定の波長の光を透過さ
せる通常の干渉光フィルタを用いたものである。図６は
第２の実施の形態によるレーザ光源の波長モニタ装置の
全体構成を示すブロック図であり、前述した第１の実施
の形態と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略
する。この実施の形態では干渉光フィルタ３に代えて、
光分岐手段１Ａ内に一定の波長の光を透過させる干渉光
フィルタ４１を設ける。この場合にはスライド調整機構
４は不要となる。波長のモニタ範囲が例えば２〜３nm以
内であればこれだけでもよいが、更に広い範囲に渡って
波長をモニタできるようにする場合には、干渉光フィル
タ４１とフォトダイオードＰＤ２の角度を調整する角度
調整機構４２を設ける。角度調整機構４２はカットフィ
ルタ４を通過して干渉光フィルタ４１に入射する光の入
射角度をわずかに変化させることによって透過波長λを
入射角に応じて連続して変化させるものである。この場
合には反射光を正確に受光できるように、角度調整機構
４２によって第２の受光素子ＰＤ２の位置を干渉光フィ
ルタ３の角度に応じて変化させる必要がある。又この角
度をあまり大きくするとＰ偏光とＳ偏光とで透過レベル
が変化するため、例えば５°以内とすることが必要とな
る。又入射光の入射角度を０付近にすれば偏光成分によ
る光強度の変化の影響を少なくすることができるが、反
射光を受光するため光学系の形状が大きくなる。従って
角度調整機構４２は５°以内の範囲内に入射角度を設定
し、各入射角度に応じて反射光を受光できるようにフォ
トダイオードＰＤ２の位置と方向を調整できるようにす
ることが好ましい。
【００２８】尚第２の実施の形態においても、角度調整
機構４２によって干渉光フィルタ４１とフォトダイオー
ドＰＤ２の角度を変化させるようにしているが、これら
を同時に調整し、しかもＲＯＭ２２のデータをこれと対
応づけることは難しいため、製造時にモニタ範囲の波長
を設定する為に所定の角度に調整した後、これを固定し
ておくことが好ましい。
機構４２によって干渉光フィルタ４１とフォトダイオー
ドＰＤ２の角度を変化させるようにしているが、これら
を同時に調整し、しかもＲＯＭ２２のデータをこれと対
応づけることは難しいため、製造時にモニタ範囲の波長
を設定する為に所定の角度に調整した後、これを固定し
ておくことが好ましい。
【００２９】尚前述した第１，第２の実施の形態では、
出力比算出手段として加算器と減算器及びその出力比を
算出する割算器を設けているが、２つのＩ／Ｖ変換器の
比を直接算出するようにしてもよいことはいうまでもな
い。
出力比算出手段として加算器と減算器及びその出力比を
算出する割算器を設けているが、２つのＩ／Ｖ変換器の
比を直接算出するようにしてもよいことはいうまでもな
い。
【００３０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜４の発明によれば、干渉光フィルタを用いることに
より入射光と反射光との比率から光源の発光波長をモニ
タするようにしている。そのため従来の分光器を用いた
波長モニタ装置のような可動機構を用いることがなく、
極めて簡単な構成で実現でき、小型，軽量化が可能とな
る。しかも測定範囲内で入射光の波長を高精度にモニタ
することができるという効果が得られる。又請求項３の
発明では、干渉光フィルタへの入射位置を制御すること
によってモニタする波長範囲を広い範囲内で制御するこ
とができるという効果が得られる。
１〜４の発明によれば、干渉光フィルタを用いることに
より入射光と反射光との比率から光源の発光波長をモニ
タするようにしている。そのため従来の分光器を用いた
波長モニタ装置のような可動機構を用いることがなく、
極めて簡単な構成で実現でき、小型，軽量化が可能とな
る。しかも測定範囲内で入射光の波長を高精度にモニタ
することができるという効果が得られる。又請求項３の
発明では、干渉光フィルタへの入射位置を制御すること
によってモニタする波長範囲を広い範囲内で制御するこ
とができるという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザ光源の
波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図である。
波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施の形態によるシン
グルキャビティ構造の干渉光フィルタの構成を示す断面
図、（ｂ）はそのＸ軸上で透過率の変化を示すグラフ、
（ｃ）は（ａ）の円形部分の拡大断面図である。
グルキャビティ構造の干渉光フィルタの構成を示す断面
図、（ｂ）はそのＸ軸上で透過率の変化を示すグラフ、
（ｃ）は（ａ）の円形部分の拡大断面図である。
【図３】カットフィルタと干渉光フィルタ及びフォトダ
イオードＰＤ１，ＰＤ２の発光波長に対する特性変化を
示すグラフである。
イオードＰＤ１，ＰＤ２の発光波長に対する特性変化を
示すグラフである。
【図４】波長に対する誤差信号の変化を示すグラフであ
る。
る。
【図５】第２の実施の形態による波長制御装置の構成を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態によるレーザ光源の
波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図である。
波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図である。
１ 光分岐手段 ２ カットフィルタ ３，４１ 干渉光フィルタ ４ スライド調整機構 ５ 出力比算出手段 ６ 波長出力手段 １１，１２ Ｉ／Ｖ変換器 １３ 加算器 １４ 減算器 １５ 割算器 ２１ Ａ／Ｄ変換器 ２２ ＲＯＭ ２３ ＣＰＵ ２５ Ｄ／Ａ変換器 ２６ 表示器 ４２ 角度調整機構 ＰＤ１，ＰＤ２ フォトダイオード
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ光源の光が入射され所定波長の光
を透過させ、他を反射させる光フィルタと、 前記光フィルタを透過する光及び前記光フィルタに反射
される光を夫々受光する第１，第２の受光素子と、 前記第１，第２の受光素子の出力比を算出する出力比算
出手段と、 前記出力比算出手段によって算出された出力比に基づい
てレーザ光源の波長を出力する波長出力手段と、を具備
することを特徴とするレーザ光源の波長モニタ装置。 - 【請求項２】 前記光フィルタは、透過波長λに対して
λ／４の光学厚さを有する低屈折率膜及び高屈折率膜を
交互に多重に積層して構成された干渉光フィルタである
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ光源の波長モニ
タ装置。 - 【請求項３】 前記干渉光フィルタは、透過波長λが基
板の所定方向に対して連続的に変化するようにその光学
厚さを連続的に変化させたものであり、 前記波長モニタ装置は、前記レーザ光源から前記干渉光
フィルタへの入射光の入射位置をその所定方向に対して
連続的に変化させるスライド調整機構を更に有するもの
であることを特徴とする請求項２記載のレーザ光源の波
長モニタ装置。 - 【請求項４】 前記レーザ光源と光フィルタとの間に前
記光フィルタの透過波長をカットオフ波長とするカット
フィルタを更に設けたことを特徴とする請求項１〜３の
いずれか１項記載のレーザ光源の波長モニタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05312797A JP3512974B2 (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | レーザ光源の波長モニタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05312797A JP3512974B2 (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | レーザ光源の波長モニタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253452A true JPH10253452A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3512974B2 JP3512974B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=12934153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05312797A Expired - Fee Related JP3512974B2 (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | レーザ光源の波長モニタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512974B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384947B1 (en) * | 1999-03-09 | 2002-05-07 | Agere Systems Guardian Corp. | Two path digital wavelength stabilization |
| JP2003532102A (ja) * | 2000-05-01 | 2003-10-28 | ネイダーランゼ、オルガニザティー、ボー、トゥーゲパストナトゥールウェテンシャッペルーク、オンダーツォーク、ティーエヌオー | 波長変化の測定 |
| US7595886B2 (en) | 2005-06-27 | 2009-09-29 | Yokogawa Electric Corporation | Wavelength monitor using interference signals |
| WO2013118666A1 (ja) * | 2012-02-06 | 2013-08-15 | 株式会社ニコン | 分光器及び顕微分光システム |
-
1997
- 1997-03-07 JP JP05312797A patent/JP3512974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384947B1 (en) * | 1999-03-09 | 2002-05-07 | Agere Systems Guardian Corp. | Two path digital wavelength stabilization |
| JP2003532102A (ja) * | 2000-05-01 | 2003-10-28 | ネイダーランゼ、オルガニザティー、ボー、トゥーゲパストナトゥールウェテンシャッペルーク、オンダーツォーク、ティーエヌオー | 波長変化の測定 |
| US7595886B2 (en) | 2005-06-27 | 2009-09-29 | Yokogawa Electric Corporation | Wavelength monitor using interference signals |
| DE102006028953B4 (de) * | 2005-06-27 | 2011-01-27 | Yokogawa Electric Corp., Musashino | Wellenlängenmonitor |
| WO2013118666A1 (ja) * | 2012-02-06 | 2013-08-15 | 株式会社ニコン | 分光器及び顕微分光システム |
| JPWO2013118666A1 (ja) * | 2012-02-06 | 2015-05-11 | 株式会社ニコン | 分光器及び顕微分光システム |
| US9243955B2 (en) | 2012-02-06 | 2016-01-26 | Nikon Corporation | Spectroscope and microspectroscopic system |
| JP2016128811A (ja) * | 2012-02-06 | 2016-07-14 | 株式会社ニコン | 分光器及び顕微分光システム |
| US9612156B2 (en) | 2012-02-06 | 2017-04-04 | Nikon Corporation | Spectroscope and microspectroscopic system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3512974B2 (ja) | 2004-03-31 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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