JPS6234020A - 光スペクトル幅測定装置 - Google Patents
光スペクトル幅測定装置Info
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- JPS6234020A JPS6234020A JP17363885A JP17363885A JPS6234020A JP S6234020 A JPS6234020 A JP S6234020A JP 17363885 A JP17363885 A JP 17363885A JP 17363885 A JP17363885 A JP 17363885A JP S6234020 A JPS6234020 A JP S6234020A
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- Japan
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- aom3
- frequency
- optical
- incident
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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。
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。
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＠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・ベロー・エタロンを用いたものが知られてい
るが３、前者の分解能はせいぜい０．１ｎｍ＜約５０Ｇ
Ｈｚ）Ｌかなく、後者ではミラー間隔数１０ｃｍのもの
を使えば数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測定できない。
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・ベロー・エタロンを用いたものが知られてい
るが３、前者の分解能はせいぜい０．１ｎｍ＜約５０Ｇ
Ｈｚ）Ｌかなく、後者ではミラー間隔数１０ｃｍのもの
を使えば数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測定できない。
第５図は最近、菊池圧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基づくレーザスペクトル
幅測定装置を示す構成説明図である（Ｎ子通信学会技術
研究報告０ＱＥ８０−５０１／６）。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＠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からの出力光と音響光学変調器３からの出力光は再び
ビームスプリッタ６で結合され、受光素子７の受光面上
で干渉する。単一モ−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。
た遅延自己ヘテロダイン方式に基づくレーザスペクトル
幅測定装置を示す構成説明図である（Ｎ子通信学会技術
研究報告０ＱＥ８０−５０１／６）。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＠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からの出力光と音響光学変調器３からの出力光は再び
ビームスプリッタ６で結合され、受光素子７の受光面上
で干渉する。単一モ−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 Ｈｚの分解能で測
定できる。
のスペクトルの拡がりを数１０ Ｋ Ｈｚ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Ｏｈ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。またビームスプリッタを２個使用し
構成が複雑である。
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Ｏｈ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。またビームスプリッタを２個使用し
構成が複雑である。
゛ 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トル幅
測定装置を簡単な構成で実現することを目的とする。
ので、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回折により
２方向に分割覆るとともに回折光の周波数をシフトする
光学変調器と、この光学変調器の一方の出力光に関連し
た光を入射して遅延するファイバと、このファイバの出
力光に関連した光と前記光学変調器の他方の出力光に関
連した光を前記光学変調器で合成した後入６４する受光
素子と、この受光素子の出力が接続してその周波数スペ
クトルを測定づる周波数分析手段とをｉＧえたことを特
徴とする。
２方向に分割覆るとともに回折光の周波数をシフトする
光学変調器と、この光学変調器の一方の出力光に関連し
た光を入射して遅延するファイバと、このファイバの出
力光に関連した光と前記光学変調器の他方の出力光に関
連した光を前記光学変調器で合成した後入６４する受光
素子と、この受光素子の出力が接続してその周波数スペ
クトルを測定づる周波数分析手段とをｉＧ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、光学変調器における
回折を利用して入力光の分割・合成および変調を行うこ
とにより、ビームスプリッタを用いずに簡単な構成の光
スペクトル幅測定Ｖ装置を実現できる。
回折を利用して入力光の分割・合成および変調を行うこ
とにより、ビームスプリッタを用いずに簡単な構成の光
スペクトル幅測定Ｖ装置を実現できる。
（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（Ａ）は本発明に係わる光スベク１〜ル幅測定装
置の一実施例を示す構成説明図である。第図と同一の部
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−１
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る一方逆方向の光を阻止する光ア
イソレータ、３は光アイソレータ１３を通過した光を２
方向に分離するとともに変ＩＩする音響光学変調器（、
Ａ、ｃｏｕｓｔｏ ｏｐｔｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏ
ｒ、以下ＡＯＭと呼ぶ）、４はこのＡＯＭ３を励振する
発振器、９は前記ＡＯＭ３にＪ″３いて回折で生じる一
方の出力光（図の左下方向）の光を集光するレンズ、５
はこのレンズ９で集光された尤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属を蒸着してミラ
ーを構成した前記単一モードファイバ５の端面、１０は
アイソレータ１３から入射してＡＯＭ３を透過した他方
の出力光を反射して前記ＡＯＭ３に戻すミラー、７はこ
のミラー１０からの反射光と航記端面５１で反射しファ
イバ５．レンズ９を介して入射する光をＡＯＭ３で合成
した後入射する受光素子、８はこの受光索子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。前記単一モードファイバ５の端面５１の部分
を拡大したものを第１図（［３）に示す。
置の一実施例を示す構成説明図である。第図と同一の部
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−１
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る一方逆方向の光を阻止する光ア
イソレータ、３は光アイソレータ１３を通過した光を２
方向に分離するとともに変ＩＩする音響光学変調器（、
Ａ、ｃｏｕｓｔｏ ｏｐｔｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏ
ｒ、以下ＡＯＭと呼ぶ）、４はこのＡＯＭ３を励振する
発振器、９は前記ＡＯＭ３にＪ″３いて回折で生じる一
方の出力光（図の左下方向）の光を集光するレンズ、５
はこのレンズ９で集光された尤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属を蒸着してミラ
ーを構成した前記単一モードファイバ５の端面、１０は
アイソレータ１３から入射してＡＯＭ３を透過した他方
の出力光を反射して前記ＡＯＭ３に戻すミラー、７はこ
のミラー１０からの反射光と航記端面５１で反射しファ
イバ５．レンズ９を介して入射する光をＡＯＭ３で合成
した後入射する受光素子、８はこの受光索子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。前記単一モードファイバ５の端面５１の部分
を拡大したものを第１図（［３）に示す。
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に光路を示した動作説明図である。
動作を説明するために光路を示した動作説明図である。
周波数ｆｏの入射光は音響光学変調器（ＡＯＭ）３で２
方向に分離される。矢印へ方尚の進行波の作用によりＡ
ＯＭ３の１次回折光（図の左下方向に進む実線）はＡＯ
Ｍ３で回折される際にドツプラシフトを受けて変調され
、周波数がｆｏ＋ｆｍとなる（ｆｍはＡＯＭ３の変調周
波数）。この１次回折光はＡＯＭ３からの一方の出射光
となり、レンズって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を戻って遅延時間
τｄを与えられ、再びレンズ９を通過した後ＡＯＭ３を
透過（０次回折光）して受光素子７に入ｔＡする（図の
点線）。アイソレ−夕１３からの入射光のうちＡＯＭ３
を透過する光〈０次回折光）はドツプラシフトを受けず
に周波数ｆＯのまま進み、ミラー１０で反射されて再び
八〇Ｍ３に戻り、逆方向のドラブラシ月−を受けて周波
数ｆＯｆｍの１次回折光を生じ、受光素子７に入射する
。２つの光路を経由した光は受光素子７で干渉し、２ｆ
ｍ成分がスペクトルアナライザ８で表示される。
方向に分離される。矢印へ方尚の進行波の作用によりＡ
ＯＭ３の１次回折光（図の左下方向に進む実線）はＡＯ
Ｍ３で回折される際にドツプラシフトを受けて変調され
、周波数がｆｏ＋ｆｍとなる（ｆｍはＡＯＭ３の変調周
波数）。この１次回折光はＡＯＭ３からの一方の出射光
となり、レンズって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を戻って遅延時間
τｄを与えられ、再びレンズ９を通過した後ＡＯＭ３を
透過（０次回折光）して受光素子７に入ｔＡする（図の
点線）。アイソレ−夕１３からの入射光のうちＡＯＭ３
を透過する光〈０次回折光）はドツプラシフトを受けず
に周波数ｆＯのまま進み、ミラー１０で反射されて再び
八〇Ｍ３に戻り、逆方向のドラブラシ月−を受けて周波
数ｆＯｆｍの１次回折光を生じ、受光素子７に入射する
。２つの光路を経由した光は受光素子７で干渉し、２ｆ
ｍ成分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における光の遅延時間τｄ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
者の雑音の統計的性質重よ等しいので、スペクトルアナ
ライザ８からは周波数２ ｆ ｍを中心とした被測定レ
ーザ光の！（ワースペクｌ−ルが１ｑられる。
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
者の雑音の統計的性質重よ等しいので、スペクトルアナ
ライザ８からは周波数２ ｆ ｍを中心とした被測定レ
ーザ光の！（ワースペクｌ−ルが１ｑ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で観測されるスペクトルの半値全幅をΔνとづ
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２ｆＴ１１はΔνの１／２
すなわちΔνＢより太きいことが必蟹で、これが測定で
きるスペクトル幅の上限を決める。
ライザ８で観測されるスペクトルの半値全幅をΔνとづ
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２ｆＴ１１はΔνの１／２
すなわちΔνＢより太きいことが必蟹で、これが測定で
きるスペクトル幅の上限を決める。
例えばｆ ｍ ＝ ８０ Ｍ Ｉ−Ｉ Ｚとすると２ｆ
ｍ−１６０ＭＨｚとなり、Δν／２すなわち測定スペク
トル幅ΔνＢの上限は１６０ Ｍ ｌ−Ｉ Ｚとなる。
ｍ−１６０ＭＨｚとなり、Δν／２すなわち測定スペク
トル幅ΔνＢの上限は１６０ Ｍ ｌ−Ｉ Ｚとなる。
またファイバ５の長さは分解能を決め、例えば１．５Ｋ
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１５ＫＨ２となる。
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１５ＫＨ２となる。
このような構成の光スペクトル幅測定ＩＩによれば、光
学変調器で光の分岐を兼ねているので構成が簡単で小形
化できる。
学変調器で光の分岐を兼ねているので構成が簡単で小形
化できる。
また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１りるために必要な
単一モードファイバの長さを１／２にでき、コストを安
くするとともに小形化できる。
往復させているので、同じ分解能を１りるために必要な
単一モードファイバの長さを１／２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。
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、光学変調
器の変調周波数の２倍の周波数シフトを与えることがで
きるので、測定できるスペクトル幅の範囲が２倍に拡が
る。
器の変調周波数の２倍の周波数シフトを与えることがで
きるので、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に光が戻ることを
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。
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。
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ｍ器、導波路形光変調器などを任意に
用いることができる。
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ｍ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（０次）の回折光を
利用すればさらに周波数シフトｍが逓倍（２ｎｆｍ）さ
れるので、測定できるスペクトル幅レンジが広がる。
利用すればさらに周波数シフトｍが逓倍（２ｎｆｍ）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ＡＯＭの回折・透過の関係を逆にしたちのを示す構
成説明図である。第１図と同じ部分には同一の記号を付
して説明を省略する。第１図装置と異なるのは入射光に
対する光学変調器３からのＯ次回折光をファイバ５に入
射し、１次回折光（透過光）をミラー１０に入射するよ
うに構成した点にある。動作原理・効果・変形例などは
第１図の場合と同様である。
けるＡＯＭの回折・透過の関係を逆にしたちのを示す構
成説明図である。第１図と同じ部分には同一の記号を付
して説明を省略する。第１図装置と異なるのは入射光に
対する光学変調器３からのＯ次回折光をファイバ５に入
射し、１次回折光（透過光）をミラー１０に入射するよ
うに構成した点にある。動作原理・効果・変形例などは
第１図の場合と同様である。
第４図は本発明に係る第３の実施例を示す構成説明図で
、第１図と同じ部分には同一の記号を付して説明を省略
する。アイソレータ１３からの周波数「０の入射光に対
するＡＯＭ３のＯ次回折光はレンズ９１で集光された後
ファイバ５に入射し所定の遅延時間を経た後他端から出
射してレンズ９２で平行光となり、再びＡＯＭ３を透過
し周波数ｆＯで受光素子７に入射する。一方ＡＯＭ３で
分離された１次回折光はドツプラシフトを受は周波数が
ｆｏ＋ｆｍとなる。上記の２つの光は受光素子７で干渉
し、スペクトルアナライザ８で周波数ｆｍ成分が観測さ
れる。
、第１図と同じ部分には同一の記号を付して説明を省略
する。アイソレータ１３からの周波数「０の入射光に対
するＡＯＭ３のＯ次回折光はレンズ９１で集光された後
ファイバ５に入射し所定の遅延時間を経た後他端から出
射してレンズ９２で平行光となり、再びＡＯＭ３を透過
し周波数ｆＯで受光素子７に入射する。一方ＡＯＭ３で
分離された１次回折光はドツプラシフトを受は周波数が
ｆｏ＋ｆｍとなる。上記の２つの光は受光素子７で干渉
し、スペクトルアナライザ８で周波数ｆｍ成分が観測さ
れる。
この様な構成の光スペクトル幅測定装置によれば、ビー
ムスプリッタＪ３よびミラーが不要なので構成が簡単で
小形になり、光学系などのアラインメントが容易となる
。
ムスプリッタＪ３よびミラーが不要なので構成が簡単で
小形になり、光学系などのアラインメントが容易となる
。
変調周波数ｆ、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上限
を決める。例えばｆｍ＝８０ＭＨ２とすると、Δν／２
すなわち測定スペクトル幅ΔνＢの上限は８０ＭＨｚと
なる。またファイバ５の長さは分解能を決め、例えば１
．５Ｋｍのファイバを用いた場合遅延時間は７．５μｓ
となり分解能は約３０ＫＨｚとなる。
いことが必要で、これが測定できるスペクトル幅の上限
を決める。例えばｆｍ＝８０ＭＨ２とすると、Δν／２
すなわち測定スペクトル幅ΔνＢの上限は８０ＭＨｚと
なる。またファイバ５の長さは分解能を決め、例えば１
．５Ｋｍのファイバを用いた場合遅延時間は７．５μｓ
となり分解能は約３０ＫＨｚとなる。
また、ＡＯＭ３の１次回折光の代りにｎ次回折光を用い
れば、周波数シフトはｎｆＢとなる。
れば、周波数シフトはｎｆＢとなる。
その他の変形例・効果などは第１図装置の場合と同様で
ある。
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。
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。
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
作を説明するための動作説明図、第３図Ｊ５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
光スベク１〜ル幅測定装置を示す構成説明図である。 ３・・・光学変調器、５・・・ファイバ、７・・・受光
素子、８・・・周波数分析手段。 第１図 （Ａ） 第４図 第５図
作を説明するための動作説明図、第３図Ｊ５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
光スベク１〜ル幅測定装置を示す構成説明図である。 ３・・・光学変調器、５・・・ファイバ、７・・・受光
素子、８・・・周波数分析手段。 第１図 （Ａ） 第４図 第５図
Claims (1)
- 入力光を回折により２方向に分割するとともに回折光の
周波数をシフトする光学変調器と、この光学変調器の一
方の出力光に関連した光を入射して遅延するファイバと
、このファイバの出力光に関連した光と前記光学変調器
の他方の出力光に関連した光を前記光学変調器で合成し
た後入射する受光素子と、この受光素子の出力が接続し
てその周波数スペクトルを測定する周波数分析手段とを
備えたことを特徴とする光スペクトル幅測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17363885A JPS6234020A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 光スペクトル幅測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17363885A JPS6234020A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 光スペクトル幅測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6234020A true JPS6234020A (ja) | 1987-02-14 |
| JPH0431342B2 JPH0431342B2 (ja) | 1992-05-26 |
Family
ID=15964315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17363885A Granted JPS6234020A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 光スペクトル幅測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6234020A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62141731U (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP17363885A patent/JPS6234020A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62141731U (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0431342B2 (ja) | 1992-05-26 |
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