JPS6263824A - 光スペクトル幅測定装置 - Google Patents

光スペクトル幅測定装置

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JPS6263824A
JPS6263824A JP17710085A JP17710085A JPS6263824A JP S6263824 A JPS6263824 A JP S6263824A JP 17710085 A JP17710085 A JP 17710085A JP 17710085 A JP17710085 A JP 17710085A JP S6263824 A JPS6263824 A JP S6263824A
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JP
Japan
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light
fiber
beam splitter
frequency
optical
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Pending
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JP17710085A
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English (en)
Inventor
Koji Akiyama
浩二 秋山
Muneki Ran
蘭 宗樹
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS6263824A publication Critical patent/JPS6263824A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • G01J9/04Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by beating two waves of a same source but of different frequency and measuring the phase shift of the lower frequency obtained

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

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・ベロー・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0.1nm(約50GH
z)L、かなり、侵者ではミラー間隔数10cmのもの
を使えば数M1−12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基づくレーデスペクトル
幅測定装置を示す構成説明図である(電子通信学会技術
研究報告0QE80−50゜1/6)。レーザ光源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f、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からの出力光と音響光学変[t3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。単一モードファイバ5における光の遅延
[11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10KH2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。またビームスプリッタを2個使用し構
成が複雑でアラインメントが難しい。
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
装置を小形かつ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の一
方の出力光を入力するファイバと、このファイバ内の光
の周波数をシフl−flる変調手段と、このファイバの
出力光に関連した光と前記ビームスプリッタの他方の出
力光に関連した光を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ベク1ヘルを測定する周
波数分析手段とを備えたことを特徴とする。
(作用) 上記のような構成の装置によれば、ファイバで変調を行
うことにより、ビームスプリッタを1つ用いた、簡単な
構成の光スベク1〜ル幅測定装置を実現できる。
(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17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、2は光アイソレータ13を通過した光を2方向に
分離するビームスプリッタ、14はこのビームスプリッ
タ2で反射された一方の出力光〈図の上方向の光)を集
光するレンズ、5はこのレンズ14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、31はPZTなどの電歪材料で構成され前
記ファイバ5が巻かれる円筒、41はこの円筒31の内
外面に形成された電極を介して周波数fmで励振する発
振器、21はこのビームスプリッタ2の底面に設けられ
ファイバ5がら出射してレンズ14で平行光とされた後
ビームスプリッタ2を透過した光が反射されるミラー、
15はこのミラー21およびビームスプリッタ2で反射
された光とアイソレータ13からの入射光がビームスプ
リッタ2を透過した光(図の右方向)を入射する偏光子
、7はアバランシェフォトダイオードなどから構成され
前記偏光子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(周波数分析手段)である。円筒
31および発振器41は変調手段を構成している。
第2図は上記のような構成の光スベク1〜ル幅測定装置
の動作を説明するために光路を示し!、:動作説明図で
ある。周波数fO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の反射光はレンズ
14で集光されフトイバ5に入射する。ファイバ5に入
射した光はミラー57で反射された後ファイバ5内を再
び房って遅延時間τdを与えられるとともに、ファイバ
内を往復する際に変調手段により周波数fmで2回の周
波数シフトを受は周波数がfO±2fmとなる。
ファイバ5からの出射光はレンズ14で平行光となり、
ビームスプリッタ2を透過した光がミラー21で反射さ
れてビームスプリッタ2に戻り、ビームスプリッタ2か
らの反射光が偏光子15を介して受光素子7に入射する
。一方式射光の内ビームスプリッタ2を透過した光は基
準光どして周波数fOのまま偏光子15を介して受光素
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、2fm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は等しいので、スペクトルアナラ
イザ8からは周波数2fmを中心とした被瀾定レーザ光
のパワースペクトルが得られる。
前掲論文(菊池能)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より太きいことが必要で、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=80MHz
とすると2fm=160MIlzとなり、Δν/2ta
わら測定スペクトル幅ΔしBの上限は160MHzとな
る。またファイバ5の長さは分wl能を決め、例えば1
.5Kmのファイバを用いたi合理延時間は往復で15
μs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、フ
ァイバ自身に位相変調をかけているのでビームスプリッ
タが1つで済み、構成が簡単で小形化でき、また光学系
などのアラ・インメン1−が容易となる。
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、同じ分解能を得るために必要な単
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。
また、変調手段の変調周波数の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。
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。
また偏光子15は周波数f。と周波数f◇+2fmの光
が完全に直線偏光で偏波面か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ザ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変調手段として円筒状の電歪素子
に光ファイバを巻いたものを用いたが、これに限らず、
ファイバを電歪素子ではさんだものなど、ファイバ内の
光に位相変調(または周波数変調)を与えられるものな
ら何でも使用できる。
また第1図装置において、ビームスプリッタ2における
反射と透過の関係を逆にして、反射光側に偏光子、受光
素子等を配置し、透過光側にファイバを配置してもよい
第3図は本発明に係る第2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。第1図装置と異なるのはファイバ5の端面のミラ
ーを省略して出射光を取出し、レンズ16を介してビー
ムスプリッタ2に反対側から戻すように構成した点であ
る。第4図はその動作説明図である。アイソレータ13
からの周波数foの入射光に対するビームスプリッタ2
の反射光はレンズ14で集光された後ファイバ5に入射
し第1図装置と同様の変調手段により周波数シフトf、
を与えられる。所定の遅延時間を経た後他端から出射し
て(図の点線)レンズ16で平行光となり、再びビーム
スプリッタ2で反射され周波数f0±fmで偏光子15
を介して受光素子7に入射する。一方式射光のうちビー
ムスブリツタ2で分離された透過光は周波数がf。のJ
、ま偏光子15を介して受光素子7に入射する。上記の
2つの光は受光素子7−C: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。
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、これが測定ぐきるスペクトル幅の上限
を決める。例えばf m−80M H2とすると、Δν
/2すなわち測定スペクトル幅ΔνBの上限は80 M
 Hzとなる。またファイバ5の良さは分解能を決め、
例えば1.5Kmのファイバを用いた場合遅延時間は7
.5 llsとなり分解能は約30 K l−1zとな
る。
この様な構成の光スペクトル幅測定装置によれば、ミラ
ーが不要なので構成が簡単で小形になる。
また第3図装置において、ビームスプリッタ2における
反射と透過の関係を逆にして、反射光側に偏光子、受光
素子等を配置し、透過光側にファイバ〈の入射端)を配
置してもよい。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。
(発明の効果) Lス上述べたように本発明によれば、分解能に対する1
ス[・・を低減した光スベク1−ル幅測定装置を、アラ
インメン1−が容易で小形かつ簡+1iな構成で実用す
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ベク1−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
1lllするための動作説明図、第53図は本発明に係
る光スベク1−ル幅測定装置の第2の実施例を示J”構
成説明図、第4図は第3図装置の動作を説明するための
動作説明図、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、5・・・、ファイバ、7・
・・受光素子、8・・・周波数分析手段、31.41・
・・変調手段。 窮7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
    ームスプリッタの一方の出力光を入力するファイバと、
    このファイバ内の光の周波数をシフトする変調手段と、
    このファイバの出力光に関連した光と前記ビームスプリ
    ッタの他方の出力光に関連した光を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。
JP17710085A 1985-08-12 1985-08-12 光スペクトル幅測定装置 Pending JPS6263824A (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998043068A1 (fr) * 1997-03-26 1998-10-01 Kowa Company, Ltd. Instrument de mesure optique
JP2012088174A (ja) * 2010-10-20 2012-05-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 周波数雑音測定装置及び測定方法

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