JPS6234019A - 光スペクトル幅測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光の波長のスペクトル幅を測定する光スペク
トル幅測定装置の改良に関するものである。

（従来の技術） 従来、レーザ光の波長のスペクトル幅を測定する装置と
しては、回折格子やプリズムを用いた分光器、あるいは
ファブリ・ペロー・エタロンを用いたものが知られてい
るが、前者の分解能はせいぜいＱ、１ｎｍ（約５０ＧＨ
ｚ）Ｌ、かなく、多者ではミラー間隔数１０ｃｍのもの
を使えば＠ＭＨ２の可能性はあるが、調整が非常に難し
いし波長が変動する場合はＪＲ定できない。

第５図は最近、菊池氏らにより提案され各所で採用され
た遅延自己ヘテロダイン方式に塁づくレーザスペクトル
幅測定装置を示す禍成説明図である＜Ｔｌ子通信学会技
術研究報告０ＱＥ８０−５０゜１　、／　６　）。レー
ザ光［１から出射した光はビームスプリッタ２で２つの
光路に分離され、一方の光は単一モードファイバ５に入
射する。ビームスプリッタ２から出力する他方の光は音
響光学変調器３によって周波数シフトｆｍが与えられる
。４は音響光学変調器３を励振する発振器である。ビー
ムスプリッタ２からの出力光とｇ響光学変調器３力日ら
の出力光は再びビームスプリッタ６で結合され、光検出
器７の受光面上で干渉する。単一モードファイバ５にお
ける光の遅延時間はレーザ光出力のコヒーレンス長より
充分長くとっであるので、２つの光路を通った光の間に
は相関がなくなり、しかも両者の雑音の統計的性質は等
しいので、スペクトルアナライザ８で受光素子７の出力
のパワースペクトルを測定することにより、被測定レー
ザ光のパワースペクトルを求めることができる。

この方式によれば、位相ゆらぎによって生じるレーザ光
のスペクトルの拡がりを数１０　Ｋ　ｌ−Ｉ　Ｚの分解
能で測定できる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第５図装置において高価な単一モードフ
ァイバを使用しており、分解能はその長さと対応するの
で、分解能を上げようとすると装置がコスト高となると
いう欠点がある。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、分解能に対するコストを低減した光スペク１−ル幅測
定装買を実現することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の光スペクトル幅測定装置は入力光を２方向に分
割するビームスプリッタと、このビームスプリッタで分
割された２つの出力光のいずれか一方に関連する光をそ
の一端から入射しその他端に設【プだ第１のミラーで反
Ｄｊするファイバと、前記ビームスプリッタで分割され
た２つの出力光のいずれか一方に関連する光の周波数を
シフトする光学変ｍ器と、この光学変調器からの出力光
を反射し再び前記光学変調器に戻す第２のミラーと、前
記分割光に関連する光を前記ファイバで遅延し光学変調
器で変調した後前記ビームスプリッタで再び結合して生
じる干渉光を検出する受光素子と、この受光素子出力の
周波数スペクトルを測定するスペクトル分析手段とを備
えたことを特徴とする。

（作用） 上記のような構成の装置によれば、出力光がファイバお
よび光学変調器を往復するので同一の艮ざのファイバで
２倍の分解能を得ることができ、測定レンジも２倍とな
る。

（実施例） 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。

第１図は本発明に係わる光スペクトル幅測定装置の一実
施例を示す構成説明図である。第５図と同一の部分には
同じ記号を付しである。１１は被測定光を光ファイバで
入力する光コネクタ、１２はこの光コネクタ１１からの
入射光を平行光にするレンズ、１３はレンズ１２を通っ
た光を通過させ逆方向の光を阻止する光アイソレータ、
２は光アイソレータ１３を通過した光を互いに直角の２
方向に分離するビームスプリッタ、９はこのビームスプ
リッタ２で分離された２つの出力光の一方（図の上方向
）の光を集光するレンズ、５はこのレンズ９で集光され
た光を入射する単一モードファイバ、５１はアルミニウ
ムなどの金屑を蒸着してミラーを構成した前記単一モー
ドファイバ５の端面、３はこの端面５１で反射した後再
びファイバ５を戻りレンズ９．ビームスプリッタ２を通
過した光を入射する音響光学変調Ｖａ（ＡｃＯｕＳｔｏ
　　ｏｐｔｉｃ　　ｍｏｄｕｌａｔｏｒ１以下ＡＯＭと
呼ぶ）、４はこのＡＯＭ３を励振する発振器、１０は前
記ＡＯＭ３を通った光を反射して前記へ〇Ｍに戻すミラ
ー、１４は前記アイソレータ１３からビームスプリッタ
２を透過する光と前記ＡＯＭ３からビームスプリッタ２
で反ｔＪＪされる光を入射する原光子、７はこの偏光子
１４を通過した光を入射する受光素子、８はこの受光素
子７の出力を入力して光のスペクトルを測定するスペク
トルアナライザである。

第２図は上記のような構成の光スペクトル幅測定装置の
動作を説明するための動作説明図である。

周波数ｆ０の入射光はビームスプリッタ２で２方向に分
離される。ビームスプリッタ２で反射された光（図の上
方向に進む実線）はレンズ９で集光された後ファイバ５
に入射しミラー５１で反射された後ファイバ５を戻り再
びレンズ９を通過した後ビームスプリッタ２を透過して
（ビームスブリツタ２で反射された光はアイソレータ１
３で阻止される＞ＡＯＭ３で矢印六方向の進行波の作用
により回折（例えば１次回折）される際にドツプラシフ
トを受（ブ、変調される。ドツプラシフトを受けた光は
ミラー１０で反射され再びＡＯＭ３を通過する際変調さ
れてドツプラシフトを受け、ビームスプリッタ２で反射
された後、アイソレータ１３から出力されビームスプリ
ッタ２をそのまま透過した基準光く図の右方向に進む実
線）とともに偏光子１４に入射する。偏光子１４を通過
して干渉した２つの光が受光素子で検出され、その出力
のスペクトルがスペクトルアナライザ８で表示される。

単一モードファイバ５を往復する際に光は長さの２倍に
対応する遅延を受け、さらに八〇Ｍ３で２回変調されて
２倍の周波数シフトを受りる。したがって入射光の周波
数をｆｏ、ＡＯＭ３の変調周波数をｆｍとすると、八〇
Ｍ３からビームスプリッタ２へ戻る光の周波数はｆｏ＋
２ｆｍとなる。

この光が周波数ｆｏの基準光と受光素子７で干渉すると
スペクトルアノ−ライザ８からは２ｆｍ成分が観測され
る。単一モードファイバ５におりる光の遅延時間はレー
ザ光出力のコヒーレンス長より充分長くとっであるので
、２つの光路を通った光の間には相関がなく、しかも両
者の雑音のＩｌｉ訂的性的性質しいので、スペクトルア
ナライザ８からは周波数２ｆ’ｍを中心とした被測定レ
ーザ光のパワースペクトルが得られる。

前掲論文（菊池他）より明らかなようにスペクトルアナ
ライザ８で観測される半固全幅をΔνとすると入力光の
スペクトル幅（半値全幅）ΔνＢはΔν／２と等しくな
る。変調周波数２ｆｍはΔνの１／２すなわちΔνＢよ
り大きいことが必要で、これが測定できるスペクトル幅
の１限を決める。例えばｆ　ｍ−８０Ｍ　ｔ−１ｚとづ
ると２ｆｍ＝１６０ＭＨｚとなり、Δν／２すなわら測
定スペクトル幅ΔνＢの上限は１６０ＭＨｚとなる。ま
たファイバ５の長さは分解能を決め、例えば１．５１（
ｍのファイバを用いた場合遅延時間は往復で１５μｓと
なり分解能は約１５ＫＨｚとなる。

このような構成の光スペクトル幅測定装置によれば、遅
延時間を与える際に単一モードファイバ内で光を往復さ
せているので、同じ分解能を得るために必要な単一モー
ドファイバの長さを１７７２にでき、コストを安くする
とともに小形化できる。

また逆に同じ長さのファイバを用いて分解能を２倍にす
ることもできる 音響光学変調器を２回通過させることにより、変調周波
数の２倍の周波数シフトを与えることができ、測定でき
るスペクトル幅の範囲が２倍に拡がる。

なお上記の実施例では光コネクタ１１に光が房ることを
防ぐために光アイソレータ１３を用いているが、測定対
象が戻り光があってもよい場合は省略できる。また入力
光が空間伝搬で平行光の場合は光コネクタ１１およびレ
ンズ１２も省略できる。

また偏光子１４はｆｏと周波数ｆ０＋２ｆイの光が完全
に直線偏光で偏波面が直交したときに干渉しなくなるの
を防ぐために用いるが、楕円偏光で受光素子７およびス
ペクトルアナライナ８に十分ゲインがあれば省略できる
。

また上記の実施例ではファイバ端面５１に金属を蒸着し
てミラーを構成しているが、別のミラーをファイバ端面
に接してもよい。

また上記の実施例では光学変調器として音響光学変調器
を用いているが、光に周波数シフトが与えられる変調器
ならば電気光学変調器、導波路形光変調器などを任意に
用いることができる。

また音響光学変調器３において高次の回折光を利用すれ
ばさらに周波数シフト量が逓倍されるので、測定できる
スペクトル幅レンジが広がる。

第３図は本発明に係る第２の実施例で、第１図装置にお
けるビームスプリッタの反射・透過の関係を逆にしたも
のを示を構成説明図である。第１図と同じ部分には同一
の記号を付している。入射光がビームスプリッタ２で反
射した光を基準光とし、透過した光を単一モードファイ
バ５に送るようにし、ファイバ５を往復した光をビーム
スプリッタ２で反射し、ＡＯＭ３を往復２回通過した後
ビームスプリッタ２を透過させ、前記基準光とともに受
光素子７で検出するようにしたもので、動作原理・効果
などは第１図の場合と同様である。

第４図は本発明に係る第３の実施例で、第１図装置にお
いて単一モードファイバで遅延しな（為方の光路を音響
光学変調したものを示す構成説明図である。入射光がビ
ームスプリッタ２を透過しファイバ５を往復した俊ビー
ムスプリッタ２で反射した光と、入射光がビームスプリ
ッタ２を反射しＡＯＭ３を往復２回通過した後ビームス
ブリック２を透過した光を、ともに受光素子７で干渉・
検出するようにしたもので、これも動作原理・効果など
は第１図の場合と同様である。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、分解能に対するコス
トを低減した光スペクトル幅測定装置を簡単な構成で実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光スペクトル幅測定装置の一実施
例を示す構成説明図、第２図は第１図装置の動作を説明
するｌζめの動作説明図、第３図および第４図はそれぞ
れ本発明に係る光スペクトル幅測定装置の第２および第
３の実施例を示す構成説明図、第５図は従来の光スペク
トル幅測定装置を示す構成説明図である。 ２・・・ビームスプリッタ、３・・・光学変調器、５・
・・単一モードファイバ、７・・・受光素子、８・・・
スペクトル分析手段、１０・・・第２のミラー、５１・
・・第１のミラー。 第１図 ／。 ｌθ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力光を２方向に分割するビームスプリッタと、このビ
   ームスプリッタで分割された２つの出力光のいずれか一
   方に関連する光をその一端から入射しその他端に設けた
   第１のミラーで反射するファイバと、前記ビームスプリ
   ッタで分割された２つの出力光のいずれか一方に関連す
   る光の周波数をシフトする光学変調器と、この光学変調
   器からの出力光を反射し再び前記光学変調器に戻す第２
   のミラーと、前記分割光に関連する光を前記ファイバで
   遅延し光学変調器で変調した後前記ビームスプリッタで
   再び結合して生じる干渉光を検出する受光素子と、この
   受光素子出力の周波数スペクトルを測定するスペクトル
   分析手段とを備えたことを特徴とする光スペクトル幅測
   定装置。