JPS63241440A - 光学検出器の周波数応答を測定する方法および装置 - Google Patents
光学検出器の周波数応答を測定する方法および装置Info
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- JPS63241440A JPS63241440A JP63005024A JP502488A JPS63241440A JP S63241440 A JPS63241440 A JP S63241440A JP 63005024 A JP63005024 A JP 63005024A JP 502488 A JP502488 A JP 502488A JP S63241440 A JPS63241440 A JP S63241440A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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】
3、 口の言 ■なM日
−[技術分野]
本発明は、光学検出器の周波数応答を測定する方法およ
び装置に関するものである。したがって本発明の総括的
な目的は、そのための新規かつ改良された方法および装
置を提供することである。
び装置に関するものである。したがって本発明の総括的
な目的は、そのための新規かつ改良された方法および装
置を提供することである。
[従来の技術]
以下の発行物のリストへ読者の関心が向けられよう。言
及せられる文献の関連性については、それらがその関連
の記号により以下の明細書で指示されるに応じて明らか
となろう。
及せられる文献の関連性については、それらがその関連
の記号により以下の明細書で指示されるに応じて明らか
となろう。
[1]エイチ、ブローベルト(H,BlauveltJ
らによる、Appl、 Phys、 Lett、 45
(1984年)の195−196ページの ”Fab
rication andcharacterizat
ion of GaAs 5hottky barri
erphotodetectors for mic
rowave fiber opticlinks”
。
らによる、Appl、 Phys、 Lett、 45
(1984年)の195−196ページの ”Fab
rication andcharacterizat
ion of GaAs 5hottky barri
erphotodetectors for mic
rowave fiber opticlinks”
。
[2]トーブジヨム アンダーソン(TorbjomA
nderson)らによる、Appl、 0ptics
19 (1980年)の3496−3499ページの
” Temporal andfrequency
response of avalanche p
hotodiodesfrom noise me
asurements +。
nderson)らによる、Appl、 0ptics
19 (1980年)の3496−3499ページの
” Temporal andfrequency
response of avalanche p
hotodiodesfrom noise me
asurements +。
[3コシイ、エイ、バラス(C,A、 Burrus)
らによる、Elect、 Lett、 21(1985
年)の262−263ページの°’Improved
very−high−speed packaged
InGaAsPIN punchthrough ph
otodiode ” 。
らによる、Elect、 Lett、 21(1985
年)の262−263ページの°’Improved
very−high−speed packaged
InGaAsPIN punchthrough ph
otodiode ” 。
[4]エル、ピッカリ(L、 Piccari)、
ビー、スバノ(P、 5pano)による、Elect
、 Lett、 18(1981年)の116−118
ページの°’New method for meas
uringultrawide frequency
response of opticaldetect
ors ” 。
ビー、スバノ(P、 5pano)による、Elect
、 Lett、 18(1981年)の116−118
ページの°’New method for meas
uringultrawide frequency
response of opticaldetect
ors ” 。
[5]シー、エイチ、ヘンリ(C,H,l+enry)
による、IEEE JQE 18(1982年)の25
9〜264ページの”Theory of the l
inewidth of semiconductor
lasers+。
による、IEEE JQE 18(1982年)の25
9〜264ページの”Theory of the l
inewidth of semiconductor
lasers+。
[6コエス、コバヤシ(S、 Kobayashilら
による、IEEE JQE 18(1982年)の58
2−195ページの+Direct frequenc
y modulation in AIGaAssem
icAlGaAs5e 1asers”。
による、IEEE JQE 18(1982年)の58
2−195ページの+Direct frequenc
y modulation in AIGaAssem
icAlGaAs5e 1asers”。
[7]イー、エイチェン(E、 Eichen) らに
よる、Elect、 Lett、 21(1985年
)の849−850ページのIntrinsic 1
ineshape and FM respon
se ofmodulated semicondu
ctor 1asers” 。
よる、Elect、 Lett、 21(1985年
)の849−850ページのIntrinsic 1
ineshape and FM respon
se ofmodulated semicondu
ctor 1asers” 。
[8]ジエイ、シュラ−ファー(J、 5chlafe
rJ らによる、Elect、 Lett、 2109
85年)の469−471ページの”20Gtlz B
andwidth InGaAs Photodete
ctorfor Long−wavelength
Microwave 0pticalLinks “
。
rJ らによる、Elect、 Lett、 2109
85年)の469−471ページの”20Gtlz B
andwidth InGaAs Photodete
ctorfor Long−wavelength
Microwave 0pticalLinks “
。
光学検出器の帯域幅が100GHzを越えるようになる
と、その周波数応答を測定するのがしだいに困難になる
。掃引周波数測定では、いずれも検出器の応答よりも大
きい知られた応答をもつ強度被変調レーザーまたは外部
変調器のいずれかが必要とされ(文献[1]参照)そし
て散弾雑音スペクトルないしショットノイズスペクトル
の測定中に得られる極端に低いレベルの信号が原因で、
増幅器の利用が必要とされる(文献[219照)。ピコ
秒光学パルスを必要とするタイムドメイン測定はサンプ
リング誤差および電算機による誤差により容易に悪影響
を受ける(文献[3コ参照)。ビート周波数方法は良好
な温度制御でそしてなんらの光学的フィードバックもな
く2つの狭い線幅(通常は、外部キャビティ)の半導体
レーザな必要とする(文献[4]参照)。掃引周波数測
定およびショットノイズ測定は、標準的には帯域幅で制
限を受け、そして他の技術は実験的に困難でありそして
/または高価なものにつく。
と、その周波数応答を測定するのがしだいに困難になる
。掃引周波数測定では、いずれも検出器の応答よりも大
きい知られた応答をもつ強度被変調レーザーまたは外部
変調器のいずれかが必要とされ(文献[1]参照)そし
て散弾雑音スペクトルないしショットノイズスペクトル
の測定中に得られる極端に低いレベルの信号が原因で、
増幅器の利用が必要とされる(文献[219照)。ピコ
秒光学パルスを必要とするタイムドメイン測定はサンプ
リング誤差および電算機による誤差により容易に悪影響
を受ける(文献[3コ参照)。ビート周波数方法は良好
な温度制御でそしてなんらの光学的フィードバックもな
く2つの狭い線幅(通常は、外部キャビティ)の半導体
レーザな必要とする(文献[4]参照)。掃引周波数測
定およびショットノイズ測定は、標準的には帯域幅で制
限を受け、そして他の技術は実験的に困難でありそして
/または高価なものにつく。
半導体レーザの電界の振幅変調部分が電流を変調するこ
とにより変調されるとき、電界の光周波数もまた変調さ
れるという副作用が生ずる(文献[5]および[6]参
照)。
とにより変調されるとき、電界の光周波数もまた変調さ
れるという副作用が生ずる(文献[5]および[6]参
照)。
干渉計がない場合、ある所与の周波数(たとえば100
ヘルツなど)での半導体レーザの電流の変調により、光
の強さもまた同じ周波数(この例では、100ヘルツ)
で変調されるということが生ずる。
ヘルツなど)での半導体レーザの電流の変調により、光
の強さもまた同じ周波数(この例では、100ヘルツ)
で変調されるということが生ずる。
[発明の概要]
本発明の他の目的は、光源(半導体レーザ)が、光学検
出器の帯域幅よりも実質的に小さい周 ′波数で変調を
行なうことのできる新規かつ改善された光学検出器の周
波数応答測定方法および装置を提供することである。
出器の帯域幅よりも実質的に小さい周 ′波数で変調を
行なうことのできる新規かつ改善された光学検出器の周
波数応答測定方法および装置を提供することである。
本発明の別の目的は、ある周波数fでレーザの変調を行
なうことにより、複数の周波数nf (ここで、nは1
よりも大きい整数である)をもっである光出力が得られ
る新規かつ改善された光学検出器の周波数応答測定方法
および装置を提供することである。
なうことにより、複数の周波数nf (ここで、nは1
よりも大きい整数である)をもっである光出力が得られ
る新規かつ改善された光学検出器の周波数応答測定方法
および装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、平坦なまたは知られた変調
周波数応答を持ったレーザが必要とされないがゆえに自
己校正式であり実験的に簡単かつ安価かつ高速であり、
製品を基礎とした自動化装置の小形の検査機器に作るこ
とが可能な3dBロ一ル周波数が100G)Izよりも
大きいところにある光学検出器の周波数応答を測定する
新規かつ改善された方法および装置を提供することであ
る。
周波数応答を持ったレーザが必要とされないがゆえに自
己校正式であり実験的に簡単かつ安価かつ高速であり、
製品を基礎とした自動化装置の小形の検査機器に作るこ
とが可能な3dBロ一ル周波数が100G)Izよりも
大きいところにある光学検出器の周波数応答を測定する
新規かつ改善された方法および装置を提供することであ
る。
本発明の一様相によれば、光学検出器の周波数応答測定
方法には、半導体レーザな直流バイアスおよび交流の和
を用いて駆動することが含まれる。レーザが上記のよう
に駆動されるので、振幅と周波数とが変調された電界を
もつ光ビームが発生する。この光を二つのビームに分離
し、一方のパスを他方のパスについて遅延させ、そして
得られる複数のパスを組み合わせる干渉計に光が与えら
れる。こうして、レーザからの電界の振幅により各パス
の振幅変調は消去し、そして残る唯一の振幅変調は、レ
ーザビームの電界の周波数変調部分によるものだけであ
る0本発明の一つの特徴によれば、交流は周波数fを有
し、そして唯一の振幅変調は複数の周波数nf(ここで
、nは1よりも大きい整数である)を有する。干渉計は
、電界の複数の振幅被変調部分を消去するよう調節でき
るが、複数の周波数被変調部分についてはそうではない
。
方法には、半導体レーザな直流バイアスおよび交流の和
を用いて駆動することが含まれる。レーザが上記のよう
に駆動されるので、振幅と周波数とが変調された電界を
もつ光ビームが発生する。この光を二つのビームに分離
し、一方のパスを他方のパスについて遅延させ、そして
得られる複数のパスを組み合わせる干渉計に光が与えら
れる。こうして、レーザからの電界の振幅により各パス
の振幅変調は消去し、そして残る唯一の振幅変調は、レ
ーザビームの電界の周波数変調部分によるものだけであ
る0本発明の一つの特徴によれば、交流は周波数fを有
し、そして唯一の振幅変調は複数の周波数nf(ここで
、nは1よりも大きい整数である)を有する。干渉計は
、電界の複数の振幅被変調部分を消去するよう調節でき
るが、複数の周波数被変調部分についてはそうではない
。
本発明の別の様相によれば、光学検出器の周波数応答を
測定する装置は、半導体レーザとこれに直流バイアスを
提供する手段とを備える。振幅と周波数とが変調される
電界を有する光のビームを発生するようこの半導体レー
ザが駆動できるよう交流手段が用意される。複数の干渉
手段が、ビームを受容して、光を2つのパスに分離し、
一方のパスを他方のパスについて遅延させ、そして得ら
れるパスが組み合わされるよう結合される。こうして、
レーザからの電界の振幅により各パスの振幅変調は消去
され、そして残る唯一の振幅変調は、レーザビームの電
界の周波数変調部分によるものだけである。残る唯一の
振幅変調を分析する手段が用意される。本発明の一つの
特徴によれば、干渉手段は、 一対のコーナキューブと、一方のコーナキューブを他方
のコーナキューブに関して並進動作させる手段とを有す
るマイケルソン干渉計を備えることができる。干渉手段
は、直流バイアスを制御する低周波と、分析のための一
組の複数の高周波が提供可能なマツハツエンダ干渉計を
備えることもできる。低周波は周波数f1を有し、交流
手段は周波数f2を有しそしてここでflはf2よりも
小さい。
測定する装置は、半導体レーザとこれに直流バイアスを
提供する手段とを備える。振幅と周波数とが変調される
電界を有する光のビームを発生するようこの半導体レー
ザが駆動できるよう交流手段が用意される。複数の干渉
手段が、ビームを受容して、光を2つのパスに分離し、
一方のパスを他方のパスについて遅延させ、そして得ら
れるパスが組み合わされるよう結合される。こうして、
レーザからの電界の振幅により各パスの振幅変調は消去
され、そして残る唯一の振幅変調は、レーザビームの電
界の周波数変調部分によるものだけである。残る唯一の
振幅変調を分析する手段が用意される。本発明の一つの
特徴によれば、干渉手段は、 一対のコーナキューブと、一方のコーナキューブを他方
のコーナキューブに関して並進動作させる手段とを有す
るマイケルソン干渉計を備えることができる。干渉手段
は、直流バイアスを制御する低周波と、分析のための一
組の複数の高周波が提供可能なマツハツエンダ干渉計を
備えることもできる。低周波は周波数f1を有し、交流
手段は周波数f2を有しそしてここでflはf2よりも
小さい。
[好ましい実施例の説明]
以下に開示される周波数変調側波帯技術によリ、光学検
出器の周波数応答の測定が可能である。実屈折率および
複素屈折率間の強いカップリングにより、半導体レーザ
のバイアス電流の小さな変化は光周波数の相当大きな変
化を伴う(文献[5] [6]参照)。かくして、半
導体レーザの小さな電流変調から相当のパワーを包含す
る高次の複数の周波数被変調側波帯が発生可能である。
出器の周波数応答の測定が可能である。実屈折率および
複素屈折率間の強いカップリングにより、半導体レーザ
のバイアス電流の小さな変化は光周波数の相当大きな変
化を伴う(文献[5] [6]参照)。かくして、半
導体レーザの小さな電流変調から相当のパワーを包含す
る高次の複数の周波数被変調側波帯が発生可能である。
このような変調により発生する複数のFM周波数成分は
、干渉計を使用してAMに変換可能である。レーザと干
渉計とのこの組合せは、変調周波数の各調波で指定され
た量のパワーと一緒に、極端に高い増大した周波数振幅
変調のソースとして振る舞う。これらの複数の調波の各
々のパワーを測定しそして第1図に図示されるような知
られている結果と比較することにより、干渉計の出力に
配置される検出器のレスポンス(応答)が得られる。
、干渉計を使用してAMに変換可能である。レーザと干
渉計とのこの組合せは、変調周波数の各調波で指定され
た量のパワーと一緒に、極端に高い増大した周波数振幅
変調のソースとして振る舞う。これらの複数の調波の各
々のパワーを測定しそして第1図に図示されるような知
られている結果と比較することにより、干渉計の出力に
配置される検出器のレスポンス(応答)が得られる。
第1図は、ある電界を線12に発生する光スペクトルを
発生する被変調半導体レーザを図示し、これは、干渉計
13に結合される。干渉計13は線14に沿っである強
度スペクトルを発生し、また光学検出器16に結合され
る。光学検出器16は、線17に沿って光−電流スペク
トルを発生する。
発生する被変調半導体レーザを図示し、これは、干渉計
13に結合される。干渉計13は線14に沿っである強
度スペクトルを発生し、また光学検出器16に結合され
る。光学検出器16は、線17に沿って光−電流スペク
トルを発生する。
線12に沿った光スペクトルによる電界の表示が、すぐ
その上のチャート図に図示されており、電界を、正の周
波数成分および負の周波数成分の両方を持つものとして
図示する。線14に沿う強度スペクトルのすぐ上のフィ
ールドチャート図は、干渉計13の出力を指示するのに
、複数の種種の光周波数での強度の変化を図示する。同
様に、線17に沿う光電流スペクトルの上に図示される
波形は、検出器16の出力を図示する。
その上のチャート図に図示されており、電界を、正の周
波数成分および負の周波数成分の両方を持つものとして
図示する。線14に沿う強度スペクトルのすぐ上のフィ
ールドチャート図は、干渉計13の出力を指示するのに
、複数の種種の光周波数での強度の変化を図示する。同
様に、線17に沿う光電流スペクトルの上に図示される
波形は、検出器16の出力を図示する。
第1図に図示される先の装置および測定技術は、3 G
Hz 〜20 GHz ニ3 dBo −ルオフ周波数
を有する InGaAs PIN検出器の特性を明らか
にするのに使用されている(文献[8]参照)。このよ
うな機器の使用はファイバオプチック検査機器の製造に
また光半導体の製造にとって興味があろう。
Hz 〜20 GHz ニ3 dBo −ルオフ周波数
を有する InGaAs PIN検出器の特性を明らか
にするのに使用されている(文献[8]参照)。このよ
うな機器の使用はファイバオプチック検査機器の製造に
また光半導体の製造にとって興味があろう。
第2図を参照すると、マイケルソン干渉計を利用する本
発明の一つの実施例のブロック図が図示されている。こ
こに図示されるように、半導体レーザ2oは、直流(D
C)バイアス21および正弦波発生器22の両方により
駆動される。半導体レーザ2oからのコヒーレント光が
ビームスプリッタ−23へ導かれる。ビームスプリッタ
−23により、光の一部がここを通過し、そして同時に
残りの光を反射するのが許可される。ビームスプリッタ
−23を通過する光はコーナキューブ24の一方の反射
側部に導かれる。コーナキューブ24の一方の反射側部
に当たった光は、一方の反射側部と垂直なコーナキュー
ブ24の他方の側部へ反射され、それにより、光は、最
初の光のパスに並行ではあるがこのパスから隔たった(
すなわち同一直線上にない)パスに沿って戻り反射され
る。ビームスプリッタ−23へと戻り反射された光は部
分的に通過するが(これは無視できる)、残りの部分が
検出器25に向かう垂直パスに沿って反射される。
発明の一つの実施例のブロック図が図示されている。こ
こに図示されるように、半導体レーザ2oは、直流(D
C)バイアス21および正弦波発生器22の両方により
駆動される。半導体レーザ2oからのコヒーレント光が
ビームスプリッタ−23へ導かれる。ビームスプリッタ
−23により、光の一部がここを通過し、そして同時に
残りの光を反射するのが許可される。ビームスプリッタ
−23を通過する光はコーナキューブ24の一方の反射
側部に導かれる。コーナキューブ24の一方の反射側部
に当たった光は、一方の反射側部と垂直なコーナキュー
ブ24の他方の側部へ反射され、それにより、光は、最
初の光のパスに並行ではあるがこのパスから隔たった(
すなわち同一直線上にない)パスに沿って戻り反射され
る。ビームスプリッタ−23へと戻り反射された光は部
分的に通過するが(これは無視できる)、残りの部分が
検出器25に向かう垂直パスに沿って反射される。
ビームスプリッタ−23により部分的に反射された半導
体レーザ20からの光は、別のコーナキューブ26の一
方の側部に導かれ、それによりその別の反射側へ反射さ
れる。かくして、コーナキューブ26に入射する光は、
最初この光に付与されていた方向とは反対の方向へ、こ
の光と並行ではあるが同一直線上にないよう反射される
。後者の反射光はビームスプリッタ−23へ導かれ、あ
る光はここから反射され(これは無視できる)そして残
りの光は、コーナキューブ24から検出器25へと反射
される光と同一直線上のパスに沿ってビームスプリッタ
−23を通過する。
体レーザ20からの光は、別のコーナキューブ26の一
方の側部に導かれ、それによりその別の反射側へ反射さ
れる。かくして、コーナキューブ26に入射する光は、
最初この光に付与されていた方向とは反対の方向へ、こ
の光と並行ではあるが同一直線上にないよう反射される
。後者の反射光はビームスプリッタ−23へ導かれ、あ
る光はここから反射され(これは無視できる)そして残
りの光は、コーナキューブ24から検出器25へと反射
される光と同一直線上のパスに沿ってビームスプリッタ
−23を通過する。
ここで使用されるコーナキューブは、レーザビームをそ
のソースの方向にこれと並行にしかし同一直線上になく
戻す反射装置であり、3つの相互に垂直な反射面から構
成される。
のソースの方向にこれと並行にしかし同一直線上になく
戻す反射装置であり、3つの相互に垂直な反射面から構
成される。
コーナキューブ24.26は互いに矢印により指示され
る方向に沿って移動できる。標準的には、コーナキュー
ブ24のような一方を固定し他方のコーナキューブ26
が、圧電性並進駆動装置27(図面ではPZT駆動装置
として図示している)のような適当な駆動源により上下
に移動される。検出器25の出力はスペクトルアナライ
ザ28により分析でき、その出力は、検出器25により
表示される種々の細目を表示する。
る方向に沿って移動できる。標準的には、コーナキュー
ブ24のような一方を固定し他方のコーナキューブ26
が、圧電性並進駆動装置27(図面ではPZT駆動装置
として図示している)のような適当な駆動源により上下
に移動される。検出器25の出力はスペクトルアナライ
ザ28により分析でき、その出力は、検出器25により
表示される種々の細目を表示する。
必須のものではないが、もし、所望ならば、スペクトル
アナライザの出力は、正弦波発生器22を制御するよう
結合されるコンピュータ29に結合できる。マイケルソ
ン干渉計23の出力ボートに配置される検出器25から
の光電流のスペクトルは、D(ω) S(ω)であり、
ここで、D(ω)は光学検出器25の周波数応答であり
そしてS(ω)はIcc(l+mcos ω、t+mc
os(ωs(t+ テ)] +■(て)r(τ))
(1’1により与えられる信号■
の(干渉計の出力での)強度スペクトルである。
アナライザの出力は、正弦波発生器22を制御するよう
結合されるコンピュータ29に結合できる。マイケルソ
ン干渉計23の出力ボートに配置される検出器25から
の光電流のスペクトルは、D(ω) S(ω)であり、
ここで、D(ω)は光学検出器25の周波数応答であり
そしてS(ω)はIcc(l+mcos ω、t+mc
os(ωs(t+ テ)] +■(て)r(τ))
(1’1により与えられる信号■
の(干渉計の出力での)強度スペクトルである。
上記で、■(て)は確率的位相ゆらぎ(文献[7]参照
)による縞鮮明度関数であり、そして電界自己相関関数
への決定論的寄与r(て)は「(て)・E (t) E
″(t−で) +c、c。
)による縞鮮明度関数であり、そして電界自己相関関数
への決定論的寄与r(て)は「(て)・E (t) E
″(t−で) +c、c。
” ” m CO8ωJ l ” m CO3(
IJII t+て+ C,C。
IJII t+て+ C,C。
と書くことができる。
もし干渉計のパス長さの差が
ωヨで= π
のように選択されるならば、干渉計の二つの腕でmに比
例する振幅変調のフィールド成分はπだけ位相がずれ、
消去される。てについて最適の値についてのこの条件が
満足されるとき、そしてもしm2(1 ならば、偶数高調波と奇数高調波のパワーはそれぞれ、 4 cas”ωorJ%(zβ) と 4 sin”ωo 1:J、2(2β)となる。これら
の高調波のパワーはレーザの変調指数mに依存しない。
例する振幅変調のフィールド成分はπだけ位相がずれ、
消去される。てについて最適の値についてのこの条件が
満足されるとき、そしてもしm2(1 ならば、偶数高調波と奇数高調波のパワーはそれぞれ、 4 cas”ωorJ%(zβ) と 4 sin”ωo 1:J、2(2β)となる。これら
の高調波のパワーはレーザの変調指数mに依存しない。
明線(cosω。て・1)に調整される干渉計について
、(βに直線的に比例する)変調電流の関数として最初
の3つの偶数側波帯の絶対値が第3図に図示されている
。νの最適値はまたベッセル関数の項(2βsinφ、
)を最大にする。
、(βに直線的に比例する)変調電流の関数として最初
の3つの偶数側波帯の絶対値が第3図に図示されている
。νの最適値はまたベッセル関数の項(2βsinφ、
)を最大にする。
もし、変調電流が、m2およびそれ以上の幕に比例する
項が無視できないよう十分大きいならば、すべての調波
は、AM項 −sin2(ω、1+φ、) とFM調波との間のうなりから生ずるAMおよびFMの
混合によるものである追加の項を包含する。この場合、
各調波のパワーは、電界のFM酸成分AM成分との間の
位相遅れおよびmの両方に依存し、そして、検出器の応
答を、被測定光電流パワースペクトルから明らかにする
ことは一層困難である。
項が無視できないよう十分大きいならば、すべての調波
は、AM項 −sin2(ω、1+φ、) とFM調波との間のうなりから生ずるAMおよびFMの
混合によるものである追加の項を包含する。この場合、
各調波のパワーは、電界のFM酸成分AM成分との間の
位相遅れおよびmの両方に依存し、そして、検出器の応
答を、被測定光電流パワースペクトルから明らかにする
ことは一層困難である。
検出器の応答を測定する好ましい方法が、ある所与の側
波帯でのパワーをできるだけ最大にするよう変調電流の
振幅を変えることである。k次のベッセル関数Jk(2
β。□)の最大値は、その項の唯一つの値について生ず
るので、この変調電流で周波数kvmでの光電流のパワ
ー、 D(kVffi) J2(2β11K)は唯一つである
。検出器の応答が2ν1でまだロールオフをはじめない
[D(kvffi)= 1 ]であるよう十分低い変調
周波数を選択すると、周波数ky+eでの検出器の応答
は、周波数2ν□での最大パワーに対するkymでの光
電流の最大パワーの比を比較することにより見出される
。もし、周波数νでの被測定光電流がS (ν)である
ならば、検出器のkv、での応答は、 この手続きの利益は、レーザのAMおよびFM応答が知
られる必要はなくそしてなんら自由パラメータがないこ
とである。
波帯でのパワーをできるだけ最大にするよう変調電流の
振幅を変えることである。k次のベッセル関数Jk(2
β。□)の最大値は、その項の唯一つの値について生ず
るので、この変調電流で周波数kvmでの光電流のパワ
ー、 D(kVffi) J2(2β11K)は唯一つである
。検出器の応答が2ν1でまだロールオフをはじめない
[D(kvffi)= 1 ]であるよう十分低い変調
周波数を選択すると、周波数ky+eでの検出器の応答
は、周波数2ν□での最大パワーに対するkymでの光
電流の最大パワーの比を比較することにより見出される
。もし、周波数νでの被測定光電流がS (ν)である
ならば、検出器のkv、での応答は、 この手続きの利益は、レーザのAMおよびFM応答が知
られる必要はなくそしてなんら自由パラメータがないこ
とである。
ミラーの代りにコーナキューブ24.26を付帯したマ
イケルソン干渉計を使用するここに開示される(第2図
に図示されるような)測定では、レーザ20への帰還が
回避される。低周波検出器25およびコーナキューブ2
6のような一方のコーナキューブに装着される圧電性並
進装置27は、干渉計24.23.26を安定化する帰
還ループにて使用できる。代替え的に、圧電性並進装置
27は走査できそしてスペクトルアナライザ28は、必
要とされるピーク保持信号にセットされる。干渉計での
アーム(腕)間の時間遅延、τ、パス長さのミスマツチ
は、ベッセル関数の項(2β5in(ω、て/2)を、
妥当な縞コントラストという制約内で最大にするよう選
択される。ソースは分布帰還形レーザである必要性は全
くないが、レーザ20の線幅またはサイドモード圧縮比
が、変調電流が変化しても、変化しないということが必
要である。これらのパラメータが変化するとき、結果的
に生ずるコヒーレンス機能の変化は、検出器20の応答
の変化として解釈されよう。この条件は分布帰還型レー
ザを使用することによりもっとも容易に実現される。極
端に安定な(周波数合成される)正弦波発生器22によ
り、より高い側波帯指数でより明瞭な周波数ジッタ(す
なわち、(J、 = 250 MHzについて、20
G)Iz −Jao(Z)で観察される周波数ジッタは
発信器のジッタの80倍である)による種々の問題を減
する。
イケルソン干渉計を使用するここに開示される(第2図
に図示されるような)測定では、レーザ20への帰還が
回避される。低周波検出器25およびコーナキューブ2
6のような一方のコーナキューブに装着される圧電性並
進装置27は、干渉計24.23.26を安定化する帰
還ループにて使用できる。代替え的に、圧電性並進装置
27は走査できそしてスペクトルアナライザ28は、必
要とされるピーク保持信号にセットされる。干渉計での
アーム(腕)間の時間遅延、τ、パス長さのミスマツチ
は、ベッセル関数の項(2β5in(ω、て/2)を、
妥当な縞コントラストという制約内で最大にするよう選
択される。ソースは分布帰還形レーザである必要性は全
くないが、レーザ20の線幅またはサイドモード圧縮比
が、変調電流が変化しても、変化しないということが必
要である。これらのパラメータが変化するとき、結果的
に生ずるコヒーレンス機能の変化は、検出器20の応答
の変化として解釈されよう。この条件は分布帰還型レー
ザを使用することによりもっとも容易に実現される。極
端に安定な(周波数合成される)正弦波発生器22によ
り、より高い側波帯指数でより明瞭な周波数ジッタ(す
なわち、(J、 = 250 MHzについて、20
G)Iz −Jao(Z)で観察される周波数ジッタは
発信器のジッタの80倍である)による種々の問題を減
する。
コンピュータ29は、適当な割出しないし指示側波帯に
ついて、変調電流およびスペクトルアナライザ28中央
周波数を変化させる。
ついて、変調電流およびスペクトルアナライザ28中央
周波数を変化させる。
第4図を参照すると、マツハツエンダ−干渉計を利用す
る本発明の別の実施例が図示されている。半導体レーザ
40が、周波数f2で正弦波を発生する正弦波発信器4
2およびDCバイアス源41の両方により駆動される。
る本発明の別の実施例が図示されている。半導体レーザ
40が、周波数f2で正弦波を発生する正弦波発信器4
2およびDCバイアス源41の両方により駆動される。
半導体レーザ40の出力は、光アイソレータ43を通じ
ファイバカップラ45の一方の入力ファイバ44へ導か
れる。光アイソレータ43は、半導体レーザ40への光
の帰還を回避するよう、半導体レーザ40とファイバカ
ップラ45の入力ファイバとの間のパスに挿入される。
ファイバカップラ45の一方の入力ファイバ44へ導か
れる。光アイソレータ43は、半導体レーザ40への光
の帰還を回避するよう、半導体レーザ40とファイバカ
ップラ45の入力ファイバとの間のパスに挿入される。
光アイソレータ43は、たとえばファラデー旋光器とす
ることができる。別の入力ファイバ46が標準的にはフ
ァイバカップラ45へ結合され、この入力ファイバは4
6には何らの信号も付与されない。ファイバカップラ4
5の入力ファイバ44に沿う光は、光の一部が一方のパ
ス47を移動しそして残りの光がパス48を通ずるよう
分離される。パス47.48の一方のパス48は、偏光
制御器49を通じて、別のファイバカップラ50へ通ず
る。他方のライン47は、ファイバカップラ50へ直接
結合される。ライン48に沿う光は、ファイバカップラ
5oにより、パス51に沿うのとパス52に沿う別のも
のの2つのパスへと分離される。同様に、パス27から
の光はファイバカップラ50によりパス51.52へと
分離される。ライン51は、たとえば5001(zに等
しいかそれ以上のある一定のレベル以上の周波数を感知
する高周波検出器53に結合される。同様に、ライン5
2に沿う信号を受容すべく結合される低周波検出器54
は、50011zのようなある一定の周波数よりも低い
信号を感知する。ライン51に沿って感知される周波数
はflと表示でき、ここに、f+はf2よりも低い。
ることができる。別の入力ファイバ46が標準的にはフ
ァイバカップラ45へ結合され、この入力ファイバは4
6には何らの信号も付与されない。ファイバカップラ4
5の入力ファイバ44に沿う光は、光の一部が一方のパ
ス47を移動しそして残りの光がパス48を通ずるよう
分離される。パス47.48の一方のパス48は、偏光
制御器49を通じて、別のファイバカップラ50へ通ず
る。他方のライン47は、ファイバカップラ50へ直接
結合される。ライン48に沿う光は、ファイバカップラ
5oにより、パス51に沿うのとパス52に沿う別のも
のの2つのパスへと分離される。同様に、パス27から
の光はファイバカップラ50によりパス51.52へと
分離される。ライン51は、たとえば5001(zに等
しいかそれ以上のある一定のレベル以上の周波数を感知
する高周波検出器53に結合される。同様に、ライン5
2に沿う信号を受容すべく結合される低周波検出器54
は、50011zのようなある一定の周波数よりも低い
信号を感知する。ライン51に沿って感知される周波数
はflと表示でき、ここに、f+はf2よりも低い。
高周波検出器53の出力は、コンピュータ56の制御を
行なうスペクトルアナライザ55へ結合される。コンピ
ュータ56は、正弦波発信器42を制御するのに使用で
きる。低周波検出器54の出力は、直流(DC)バイア
ス41の制御を行なうべくフィードバック電子回路系5
7を介して結合される。二つのファイバカップラ47.
48は、ファイバを基礎としたマツハツエンダ干渉計を
形成するのに使用される。ファラデー旋光器43により
、レーザダイオード40へのフィードバック(帰還)が
回避される。偏光制御器49は二つの長さの等しくない
ファイバ47.48からの偏光を整合させる。帰還が、
ファイバ44の端部で、屈折率整合レンズ58により別
途に減ぜられる。干渉計は、直流の強さに比例するある
信号を、複数の出力ボートの一つ(たとえば52)から
レーザバイアス41へとフィードバックすることにより
安定化でき、明線または暗縞に同調すべく光周波数に依
存したバイアスを使用し、こうして装置は極端に小型化
されそして安定なものとされる。
行なうスペクトルアナライザ55へ結合される。コンピ
ュータ56は、正弦波発信器42を制御するのに使用で
きる。低周波検出器54の出力は、直流(DC)バイア
ス41の制御を行なうべくフィードバック電子回路系5
7を介して結合される。二つのファイバカップラ47.
48は、ファイバを基礎としたマツハツエンダ干渉計を
形成するのに使用される。ファラデー旋光器43により
、レーザダイオード40へのフィードバック(帰還)が
回避される。偏光制御器49は二つの長さの等しくない
ファイバ47.48からの偏光を整合させる。帰還が、
ファイバ44の端部で、屈折率整合レンズ58により別
途に減ぜられる。干渉計は、直流の強さに比例するある
信号を、複数の出力ボートの一つ(たとえば52)から
レーザバイアス41へとフィードバックすることにより
安定化でき、明線または暗縞に同調すべく光周波数に依
存したバイアスを使用し、こうして装置は極端に小型化
されそして安定なものとされる。
本発明の技術思想から逸脱することなく種々の応用およ
び変更が可能である。
び変更が可能である。
4・ の□ な1口
第1図は、検出器に結合する干渉計へ結合の行なわれる
被変調半導体レーザの出力を図示し、レーザからの光ス
ペクトルの電界と干渉計からの強度スペクトルと検出器
からの光電流スペクトルとがその関連の波形により図示
されている。
被変調半導体レーザの出力を図示し、レーザからの光ス
ペクトルの電界と干渉計からの強度スペクトルと検出器
からの光電流スペクトルとがその関連の波形により図示
されている。
第2図は、マイケルソン干渉計を利用する本発明の一つ
の実施例のブロック図である。
の実施例のブロック図である。
第3図は、干渉計からの光出力の3つの偶数側波帯に関
する側波帯振幅対変調電流のグラフ図である。
する側波帯振幅対変調電流のグラフ図である。
第4図は、マツハツエンダ干渉計を利用する本発明の別
の実施例のブロック図である。
の実施例のブロック図である。
図中の各参照番号が示す主な名称を以下に挙げる。
11: 被変調半導体レーザ
13: 干渉計
16: 検出器
2o: 半導体レーザ
22: 正弦波発生器
23: ビームスプリッタ−
24: コーナキューブ
25: 検出器(低周波検出器)
26: コーナキューブ
27: 圧電性並進駆動装置
28: スペクトルアナライザ
29: コンピュータ
40: 半導体レーザ(レーザダイオード)41: 直
流バイアス(レーザバイアス)42: 正弦波発信器 43: 光アイソレータ(ファラデー旋光器)44:
入力ファイバ 45: ファイバカップラ 46二 入力ファイバ 47: ファイバ 48: ファイバ 49: 偏光制御器 50・ ファイバカップラ 52: 出力ボート 53: 高周波検出器 54・ 低周波検出器 55z スペクトルアナライザ 56: コンピュータ 58: 屈折率整合レンズ
流バイアス(レーザバイアス)42: 正弦波発信器 43: 光アイソレータ(ファラデー旋光器)44:
入力ファイバ 45: ファイバカップラ 46二 入力ファイバ 47: ファイバ 48: ファイバ 49: 偏光制御器 50・ ファイバカップラ 52: 出力ボート 53: 高周波検出器 54・ 低周波検出器 55z スペクトルアナライザ 56: コンピュータ 58: 屈折率整合レンズ
Claims (6)
- (1)光学検出器の周波数応答を測定する方法において
、 半導体レーザを、直流バイアスおよび交流の和を用いて
駆動して、振幅と周波数とが変調される電界を有する光
ビームを発生させ、 前記光を2つのパスに分離し、一方のパスを他方のパス
に関して遅延させ、そして得られる複数のパスを組み合
わせる干渉計にこの光を付加し、それにより、各パスの
振幅変調が前記レーザからの電界の振幅により消去され
、そして残る唯一の振幅変調が、前記レーザビームによ
る前記電界の周波数変調部分によるもののみである方法
。 - (2)前記交流は周波数fを有し、そして前記唯一の振
幅変調は複数の周波数nfを有し、ここで、nは1より
も大きい整数である特許請求の範囲第1項記載の方法。 - (3)前記干渉計は、前記電界の振幅被変調部分を消去
するが、その周波数被変調部分はそうでないよう調節さ
れる特許請求の範囲第1項記の方法。 - (4)光学検出器の周波数応答を測定する装置において
、 半導体レーザと、 直流バイアスを該半導体レーザに提供する手段と、 交流を該半導体レーザへ提供する手段とを備え、 それにより、半導体レーザは、振幅と周波数とが変調さ
れる電界を有する光ビームを発生するよう駆動でき、さ
らに 該光を2つのパスへ分離し、一方のパスを他方のパスに
関して遅延させ、そして得られるパスを組み合わせるた
めに、前記光ビームを受容するよう結合される干渉計手
段を備え、 それにより、各パスの振幅変調が前記レーザからの電界
の振幅により消去され、そして残る唯一の振幅変調は、
このレーザの前記電界の周波数変調部分によるもののみ
であり、そしてさらに残る唯一の前記振幅変調を分析す
る手段とを備えて成る装置。 - (5)前記干渉計手段は、 一対のコーナキューブと、一方のコーナキューブを他方
のコーナキューブに関して並進動作を行なう手段とを有
するマイケルソン干渉計を備える特許請求の範囲第4項
記載の装置。 - (6)前記干渉計手段は、前記直流バイアスを制御する
低周波と、分析のための一組の複数の高周波が提供可能
なマッハツェンダ干渉計を備え、前記低周波は周波数f
_1を有し、前記交流は周波数f_2を有しそしてここ
でf_1<f_2である特許請求の範囲第4項記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US004504 | 1987-01-20 | ||
US07/004,504 US4749277A (en) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | Methods of and apparatus for measuring the frequency response of optical detectors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63241440A true JPS63241440A (ja) | 1988-10-06 |
Family
ID=21711108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63005024A Pending JPS63241440A (ja) | 1987-01-20 | 1988-01-14 | 光学検出器の周波数応答を測定する方法および装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4749277A (ja) |
EP (1) | EP0275974A3 (ja) |
JP (1) | JPS63241440A (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5025487A (en) * | 1987-01-20 | 1991-06-18 | Gte Laboratories Incorporated | System for transmitting information on interferometrically generated optical carriers |
DE3820170A1 (de) * | 1988-06-14 | 1989-12-21 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Messgeber zur messung physikalischer groessen |
US4886363A (en) * | 1988-09-06 | 1989-12-12 | Eastman Kodak Company | Quadratic frequency modulated absolute distance measuring interferometry |
US5042086A (en) * | 1988-11-16 | 1991-08-20 | Dylor Corporation | Method and means for transmitting large dynamic analog signals in optical fiber systems |
SE519081C3 (sv) * | 1998-01-21 | 2003-02-19 | Altitun Ab | Förfarande och anordning för optimering av lasrars operationspunkt, jämte anordning |
SE518827C2 (sv) | 1999-02-17 | 2002-11-26 | Altitun Ab | Metod för karakterisering av en avstämbar laser |
GB2426404B (en) * | 2005-05-21 | 2009-01-14 | Signal Conversion Ltd | Apparatus and methods for the measurement of non linear distortion of transducer devices |
CN101688834A (zh) * | 2007-06-21 | 2010-03-31 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有光源和光检测器的微电子传感器设备 |
US11705692B2 (en) * | 2020-07-28 | 2023-07-18 | Cisco Technology, Inc. | Laser side mode suppression ratio control |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3503012A (en) * | 1967-11-13 | 1970-03-24 | Lockheed Aircraft Corp | Optical differential interferometer discriminator for fm to am conversion |
FR2203974B1 (ja) * | 1972-10-23 | 1977-01-14 | Commissariat Energie Atomique |
-
1987
- 1987-01-20 US US07/004,504 patent/US4749277A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63005024A patent/JPS63241440A/ja active Pending
- 1988-01-19 EP EP88100687A patent/EP0275974A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0275974A3 (en) | 1990-05-02 |
EP0275974A2 (en) | 1988-07-27 |
US4749277A (en) | 1988-06-07 |
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