WO2007083609A1 - 光スペクトラムアナライザ - Google Patents

Abstract

　導波路型音響光学波長可変フィルタを用いて構成されており、温度変化に関わらず、高精度に光スペクトラムを測定することが可能である光スペクトラムアナライザを提供する。 　被測定光中のある波長範囲の光の周波数に依存した光出力を検出するための光スペクトラムアナライザであって、圧電基板３と、光導波路４ａ，４ｂとＩＤＴ５とを有する導波路型音響光学波長可変フィルタ２と、音響光学波長可変フィルタ２に上記波長範囲外の特定の波長の基準光を与えるための光源１０と、音響光学波長可変フィルタのＩＤＴにＩＤＴを励振するための高周波信号を与えるための駆動回路６と、基準光を入射した際の選択光の波長と、励振周波数とに基づいて、被測定光から得られる選択光の波長を補正する演算装置１６とを備える、光スペクトラムアナライザ１。

Description

光スペクトラムアナライザ

技術分野

[0001] 本発明は、導波路型音響光学波長可変フィルタを用いた光スペクトラムアナライザ に関する。

背景技術

[0002] 従来、被測定光中のある波長範囲における光出力を測定するために、様々な光ス ぺクトラムアナライザが提案されている。例えば、下記の特許文献 1には、アレイ導波 路型回折格子を用いた波長可変フィルタを含む光スペクトラムアナライザが開示され ている。ここでは、アレイ導波路型回折格子を用いることにより、 目的とする波長の光 が取り出されている。また、アレイ導波路型回折格子を温度調節することにより、波長 が変化され得ると記載されて 、る。

[0003] さらに、下記の特許文献 2には、波長可変型ファイバーグレーティングを用いた光ス ぺクトラムアナライザが開示されている。波長可変型ファイバーグレーティングを用い ることにより、 目的とする波長の光が取り出される。ここでは、ファイバーグレーティン グを圧電素子で伸縮させることにより、波長が変化され得るように構成されている。 特許文献 1：特開 2002— 214459号公報

特許文献 2：特開 2001— 264167号公報

発明の開示

[0004] アレイ導波路型回折格子を用いた光スペクトラムアナライザでは、ペルチェ素子や ヒーターなどにより温度調節することにより、波長が変化されていた。そのため、機械 的な駆動部分は有しな 、が、温度が変化するまでに比較的長 、時間を必要として 、 た。よって、この光スペクトラムアナライザは、高速測定には不向きであった。

[0005] 他方、特許文献 2に記載のような波長可変型ファイバーグレーティングを用いた光 スペクトラムアナライザでは、圧電素子を用いるため、小型であり、かつ高速で測定を 行うことが可能とされている。し力しながら、波長可変範囲が狭いという問題があった [0006] 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、導波路型音響光学波長可 変フィルタ (AOTF)を用いており、従って、小型に構成でき、かつ高速測定が可能で あるだけでなぐ光スペクトラムをより高精度に測定することが可能とされている、光ス ぺクトラムアナライザを提供することにある。

[0007] 本発明は、被測定光中のある波長範囲の光の周波数に依存した光出力を検出す る光スペクトラムアナライザであって、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた光 導波路と、伝搬して 、る光のモードを前記光導波路の途中にぉ 、て変換するための I DTとを有する導波路型音響光学波長可変フィルタと、前記導波路型音響光学波長 可変フィルタに前記波長範囲外の特定の波長の基準光を与えるための光源と、前記 音響光学波長可変フィルタの IDTに高周波信号を加えて励振するための駆動回路 と、前記音響光学波長可変フィルタから出力される光を受光する受光器と、前記音響 光学波長可変フィルタに基準光を入射して IDTに所定の周波数の高周波信号を印 カロして、基準光のモードを変換させたときに出力される選択光の波長と、前記所定の 周波数とに基づいて、前記 IDTに印加される高周波信号の周波数と、被測定光から 選択された選択光の波長との関係を補正する演算装置とを備えることを特徴とする。

[0008] 本発明に係る光スペクトラムアナライザのある特定の局面では、前記光源が、様々 な波長の光を発生する光発生装置と、前記光発生装置から与えられる光の内、特定 の波長の光のみを出力することを可能とする、ファイバー ·ブラッグ ·グレーティング (F BG)とを有する。この場合には、光発生装置として、様々な波長の光を反射する比較 的広帯域の光を発生する安価な装置を用いることができる。従って、光スペクトラムァ ナライザのコストを低減することができる。

[0009] 本発明に係る光スペクトラムアナライザの他の特定の局面では、前記光源が、レー ザ一光源である。レーザー光源を用いた場合には、特定の波長の光をレーザー光源 力 得ることができるので、 FBGなどを必要とせず、光源の小型化及び構造の簡略 ィ匕を図ることができる。

[0010] 本発明に係る光スペクトラムアナライザのさらに他の特定の局面では、前記光源が 、前記基準光として、波長の異なる第 1,第 2の基準光を与えるように構成されており 、第 1,第 2の基準光により、 IDTに印加される高周波信号の周波数と、選択光の波 長との関係が補正されることになる。従って、後述するように、選択光の波長と、 IDT を励振するための高周波信号の周波数との関係を 2点で把握することができるので、 高周波信号の周波数変化 dfに対する選択光の波長変化 d λの傾き、すなわち d λ / dfの温度による変化に関わらす、より高精度に光スペクトラムを測定することができる

[0011] 本発明に係る光スペクトラムアナライザのさらに他の特定の局面では、所定の物理 量を検出するための光センサーと組み合わせて用いられる本発明の光スペクトラムァ ナライザであって、前記光センサーが、光源と、光検出部とを有し、前記光スぺクトラ ムアナライザの前記光源力 S、前記光センサーの前記光源と共用されるものであること を特徴とする。この場合には、光センサーと光源の共用化が図られるため、光センサ 一と光スペクトラムアナライザとを含む装置全体の小型化を図ることができる。

(発明の効果）

[0012] 本発明に係る光スペクトラムアナライザでは、被測定光の中のある波長範囲の光の 周波数に依存した光出力を検出するにあたり、前記導波路型音響光学波長可変フィ ルタ、光源、駆動回路、受光器、及び演算装置を備えるため、予め波長が既知であ る前記基準光を用いることにより、 IDTを励振するための信号の周波数を選択光の 波長に正確に換算することができる。

[0013] すなわち、導波路型音響光学波長可変フィルタでは、光導波路において、被測定 光は単一の偏光モードで伝搬される。この状態において、 IDTから所定の周波数の 高周波信号が印加されると、伝搬している光の偏光モードが変換され、音響光学波 長可変フィルタから、特定の波長の光のみを分離し、出力することができる。この場合 、出力される選択光の波長は、 IDTに印加される高周波信号の周波数と 1： 1で対応 している。従って、 IDTを励振するための信号の周波数を、上記ある波長範囲に応じ て変化させることにより、ある波長範囲における光の周波数に依存した光出力を検出 することができる。

[0014] し力しながら、上記 IDTを励振するための高周波信号の周波数と、選択光の波長と は 1対 1で対応しているものの、高周波信号の周波数を変化させた場合の選択光の 波長が変化する割合は温度によって変化する。つまり、 dfを、高周波信号の周波数 の変化、 を高周波信号の周波数に対する選択光の波長の変化とするとき、 ά λ / dfは温度依存性を有する。従って、使用温度によって、選択光の波長が、 IDTを励 振する際に印加された高周波信号の周波数に対応した波長力 ずれるおそれがあ る。

[0015] これに対して、本発明では、既知の特定の波長の基準光を光源力 入力し、 IDTに 所定の周波数の高周波信号を印カロした際の該高周波信号の周波数と選択光の波 長とに基づいて、被測定光から選択された選択光の波長が補正される。従って、温 度変化に関わらず、より高精度に光スペクトラムを検出することができる。

[0016] よって、本発明によれば、機械的駆動部品を必要とせず、小型化を図ることができ る導波路型音響光学波長可変フィルタを用い、高速で、かつより一層高精度に、光ス ぺクトラムを測定することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る光スペクトラムアナライザの概略構成図 である。

[図 2]図 2は、第 1の実施形態で用いられている FBGの構造を説明するための略図的 斜視図である。

[図 3]図 3 (a)及び (b)は、第 1の実施形態において、測定された光出力と、 SAW励 振周波数との関係及び選択光の波長と光出力との関係を示す図である。

[図 4]図 4 (a)は、 d Zdfの温度による変化を示す図であり、（b)は、第 1の実施形態 で測定された光スペクトラムアナライザの補正前の結果及び補正後の結果を示す図 である。

[図 5]図 5は、第 1の実施形態の変形例に係る光スペクトラムアナライザを示す概略構 成図である。

[図 6]図 6は、本発明の第 2の実施形態に係る光スペクトラムアナライザを説明するた めの概略構成図である。

[図 7]図 7は、本発明の第 3の実施形態に係る光スペクトラムアナライザを説明するた めの概略構成図である。

[図 8]図 8 (a)及び (b)は、第 3の実施形態における SAW励振周波数と光出力との関 係及び選択光の波長と光出力との関係を示す図である。

[図 9]図 9は、第 3の実施形態の変形例に係る光スペクトラムアナライザの概略構成図 である。

符号の説明

1…光スペクトラムアナライザ

2· ··音響光学波長可変フィルタ

3…圧電基板

4a, 4b…光導波路

5- --IDT

6…駆動回路

7, 8…偏光スプリツター

7a…入射端

8a…出射端

9…入力用光ファイバ一

10…光源

11…広帯域光源

12…光サーキユレータ

13- --FBG

13a…コア層

13b…クラッド層

13c…異屈折率層

14…出力用光ファイバ一

15…受光器

16· ··演算装置

21 - ··光スペクトラムアナライザ

22· ··レーザー光源

31· ··光スペクトラムアナライザ

32· ··温度検出センサ 33· ··温度補正装置

41 · ··光スペクトラムアナライザ

42…光源

43, 44- --FBG

45…光ファイバ一

50…広帯域光源

51· ··光センサー

52〜54"-FBG

55…光ファイバ一

61 · ··光スペクトラムアナライザ

62, 63· ··レーザー光源

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発 明を明らかにする。

[0020] 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る光スペクトラムアナライザの概略構成図で ある。

[0021] 本発明の光スペクトラムアナライザ 1は、被測定光が入力され、選択光が出力される 導波路型音響光学波長可変フィルタ 2を有する。導波路型音響光学波長可変フィル タ 2は、圧電基板 3を用いて構成されている。本発明では、圧電基板 3は、 LiNbO圧

3 電単結晶基板力 なる。もっとも、圧電基板 3は、他の圧電単結晶、あるいは圧電セラ ミックスにより構成されて 、てもよ 、。

[0022] 上記圧電基板 3には、光導波路 4a, 4bが設けられている。光導波路 4a, 4bの一部 に、 IDT5が配置されている。 IDT5は、駆動回路 6に電気的に接続されている。 IDT 5は、互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対のくし歯電極力もなる。そして、 IDT5に、駆動回路 6から高周波信号が与えられると、 IDT5が励振され、弾性表面 波が励振される。この弾性表面波の励振により、光導波路 4a, 4bを単一偏光モード で変換している光の偏光モードが変換されることになる。

[0023] また、上記 IDT5よりも入力側に、交差導波路型の偏光スプリツター 7が配置されて おり、同様に、光導波路 4a, 4bの出力側に、交差導波路型の偏光スプリツター 8が配 置されている。

[0024] このような光導波路 4a, 4b、 IDT5及び偏光スプリツター 7, 8を有する導波路型音 響光学波長可変フィルタ 2は、従来より、無依存型 AOTFとして周知である。

[0025] 偏波無依存型 AOTFである導波路型音響光学波長可変フィルタ 2では、入射側に 配置された交差導波路型偏光スプリツター 7の一方入射端 7aに被測定光及び後述 する基準光が入射されることになる。そして、後述するように、選択された光が、第 2の 交差導波路型偏光スプリツター 8の一方出射端 8aから出射されることになる。

[0026] IDT5は、 Al、 Cuまたは適宜の金属もしくは合金により形成され得る。

[0027] さらに、上記光導波路 4a, 4b、交差導波路型偏光スプリツター 7, 8は、圧電基板の 一部に Tiなどを拡散させる公知の手法に従って形成され得る。

[0028] 本実施形態では、上記導波路型音響光学波長可変フィルタ 2の一方入射端 7aに、 入射用光ファイバ一 9が接続されている。入射用光ファイバ一 9には、被測定光また は基準光が入射されることになる。ここでは、基準光は、光源 10から入射用光フアイ バー 9に入射される。光源 10は、比較的帯域の広い広帯域光源 11、すなわち様々 な波長の光を発生する光発生装置としての広帯域光源 11と、光サーキユレータ 12と 、 FBG13とを有する。 FBGとは、ファイバ一'ブラッグ 'グレーティングであり、所定の 波長の光のみを反射し、出射する機能を有する。なお、基準光の波長は、上記被測 定光にお 、てスペクトラムを測定する波長範囲外で、 AOTFでモニタ可能な波長範 囲内とされている。

[0029] 図 2は、 FBG13の機能を説明するための模式的斜視図である。 FBG13は、光ファ ィバーの一部に、あるいは連結して設けられる。 FBG13は、光ファイバ一と同様に、 コア層 13aとコア層 13aの周囲に配置されたクラッド層 13bとを有する。光ファイバ一 と同様に、コア層 13aとクラッド層 13bとの間に屈折率差が設けられている。加えて、 クラッド層 13bの一部において、屈折率が周期的に変化するように、コア層 13aと屈 折率が異なる異屈折率層 13cが所定のピッチで設けられて 、る。この異屈折率層 13 cが所定のピッチで設けられているため、矢印 Aで示すように、入射してきた光の内、 上記異屈折率層 13cのピッチに応じた波長の光のみが矢印 Bで示すように反射され る。すなわち、特定の波長の光のみが矢印 Bで示すように反射され、他の波長の光が 透過されることとなる。

[0030] 図 1に戻り、本実施形態では、様々な波長成分の光を含む広帯域光源 11から光サ ーキユレータ 12に入射された光の内、特定の波長の光のみが、 FBG13により反射さ れ、基準光として入力用光ファイバ一 9に与えられることになる。

[0031] 従って、 FBG13を用いて、特定の波長の光のみを取り出すことができるので、光源 11としては、例えば ASE光源などの広帯域の光源を用いることができる。

[0032] 他方、上記導波路型音響光学波長可変フィルタ 2の出射端 8aには、光ファイバ一 1 4が接続されている。この光ファイバ一 14の出力側には、受光器 15が接続されてい る。受光器 15は、例えばフォトダイオードなどの適宜の光電変換素子力 なり、入力 された光の強度に応じた電気信号を出力する。

[0033] 本実施形態では、演算装置 16が、上記受光器 15に電気的に接続されている。ま た、演算装置 16は、上記駆動回路 6にも電気的に接続されている。

[0034] 演算装置 16は、受光器 15から与えられる電気信号に応じて出力された光の出力 を演算する。また、演算装置 16は、後述するように、 IDT5を励振するために加えら れる高周波信号の周波数と、予め既知の基準光の波長との関係に基づき、上記高 周波信号の周波数と被測定光力 選択された選択光の波長との関係を補正し、精度 の高 、光スペクトラムを与える。

[0035] 本実施形態の光スペクトラムアナライザ 1の動作を説明する。光スペクトラムアナライ ザ 1では、被測定光が入力用光ファイバ一 9から一方入射端 7aに入射される。この場 合、被測定光は、様々な波長成分の光を含んでおり、光スペクトラムアナライザ 1によ りある波長範囲における光の波長に依存した出力変化すなわちある波長範囲におけ る光の周波数に依存した光出力が測定される。

[0036] より具体的には、入射された光力 偏光スプリツター 7により、 TEモードの光と、 TM モードの光に分光される。一方の光導波路 4aに、 TEモードまたは TMモードの光が 、他方の光導波路 4bに、 TMモードまたは TEモードの光が導波されることになる。他 方、 IDT5に、駆動回路 6から高周波信号を印加すると、 IDT5が励振され、弾性表 面波が伝搬することになる。この弾性表面波の伝搬により、圧電基板 3の結晶構造が 歪み、光導波路 4a, 4bを単一モードの偏光モードで伝搬している偏光モードの内、 I DTを駆動する高周波信号の周波数に応じた特定の波長の偏光の偏光モードが変 換されること〖こなる。

[0037] すなわち、駆動回路 6から周波数 faの高周波信号を IDT5に印加した場合、例えば TEモードの偏光が光導波路 4aを伝搬されているとき、該 TEモードの偏光の内、特 定の波長 λ aの波長の偏光モードのみが ΤΜモードに変換されることになる。そして、 このようにしてモード変化された光が、偏光スプリツター 8により他の波長の光と分離さ れ、出射端 8aから選択光として出力され、受光器 15に与えられる。

[0038] この場合、 IDT5にカ卩えられる高周波信号の周波数と、選択光の波長とには、 1対 1 の関係が存在する。

[0039] よって、駆動回路 6から、ある波長範囲に応じた周波数範囲の高周波信号を IDT5 に掃引しつつ印加し、測定を行えば、ある波長範囲における波長に依存した光出力 変化を得ることができる。

[0040] し力しながら、上記 IDT5に印加される高周波信号の周波数と、選択光の波長とに は 1対 1の関係はあるものの、温度により、周波数に対する選択光の波長の傾き

Zdfが変化する。ここで、 は、選択光の波長の変化を示し、 dfは、高周波信号の 変化分を示す。すなわち、選択光の波長の IDT5に印加される高周波信号の周波数 との関係は、温度依存性を有する。

[0041] 従って、周囲温度が変化すると、得られた光スペクトラムにおける選択光の波長が、 正確な波長力もずれるおそれがある。

[0042] これに対して、本実施形態では、上記光源 10から基準光を入射し、基準光の結果 に基づ!/ヽて、上記被測定光から得られた選択光の波長が補正される。

[0043] すなわち、基準光は、上記 FBG13により定められた予め既知の特定の波長を有す る。図 1に矢印で示すように、被測定光と基準光とを同時に入力用光ファイバ一 9から 音響光学波長可変フィルタ 2に導く。導かれた被測定光及び基準光は、偏光スプリツ ター 7で TEモード光及び TMモード光に偏光される。そして、この場合、例えば、駆 動回路 6から IDT5に、所定の周波数範囲の高周波信号をステップ掃引するように印 加する。例えば、 25°Cの温度で、 1545nmの波長の基準光を用い、 1550nm近傍 の波長を有する被測定光を測定する場合を例にとる。この場合、例えば、 IDTを励振 する高周波信号を、 171MHz〜173MHzでステップ掃引する。受光器 15から得ら れる出力波形の一例は、図 3 (a)に示す通りとなる。図 3 (a)の横軸は、高周波信号の 周波数であり、縦軸は、光出力である。図 3 (a)から明らかなように、光出力において 、 2つのピークが表れる力 矢印 Cが波長 1545nmの基準光に応答するピークであり 、矢印 Dは、被測定光に基づくピークである。

[0044] 周知のように、音響光学波長可変フィルタにおける選択光の波長は、 IDTを励振す る高周波信号の逆数に比例することになる。従って、基準光と被測定光とを測定する 場合、上記のように、基準光の波長の方が低い場合、高周波信号の周波数が低い側 に基準光のピークが表れることになる。従って、図 3 (a)において、矢印 Cが基準光に 基づくピークであることがわかる。もっとも、特定の波長の基準光を用いる場合、該基 準光の特定波長に応じた高周波信号の周波数をある温度において予め測定してお けば、図 3 (a)における 2つのピークの内、いずれが基準光によるピークであるかは直 ちに判別することができる。

[0045] 他方、上記高周波信号の周波数と、選択光の波長とは 1対 1の関係を有するが、前 述したように、温度が変化すると、 d Zdfが変化する。本実施形態では、この ( Z dfの温度による変化に関わらず、光スペクトラムを高精度に測定することができる。こ れを、図 3 (b)及び図 4 (a) , (b)を参照して説明する。

[0046] 図 4 (a)は、上記高周波信号の周波数変化 dfに対する選択光の波長変化 d λの傾 き、すなわち d Zdfの温度による変化を示す。図 4 (a)から明らかなように、 ά λ /άί は、 25°Cにおいて— 8. 55nmZMHzである。また、基準光である 1545nmの波長 に対応する上記周波数は既知である。従って、演算装置 16において、被測定光から 選択された選択光の波長を、上記基準光の波長に対する高周波信号の周波数との 関係に基づいて高周波信号の周波数力も求めることができる。すなわち、被測定光 から選択された選択光の波長を、上記基準光を入射した場合の基準光の波長と、高 周波信号との関係に基づいて補正することができる。図 3 (b)は、このようにして基準 光を入射した際の結果に基づく上記 d Zdfを用いて光の波長を補正した結果に基 づいて、図 3 (a)に示す光スペクトラムを書き換えた図である。 [0047] 例えば温度 35°Cにおいて、 1545nmの基準光を用い、 1550nm近傍の被測定光 を測定した場合を想定する。この場合、上記 ( /dfで補正しなカゝつた場合には、図 4 (b)の破線 Eで示す結果が得られることになる。これに対して、上記 d Zdfによる 補正を行った場合には、図 4 (b)に実線 Fで示すように補正されることになる。

[0048] 従って、周囲の温度が変化したとしても、より一層高精度に光スペクトラムを測定す ることがでさる。

[0049] 基準光は、上記のように、励振周波数と選択光との波長との関係を補正するために 用いられるものであるため、基準光の波長は、被測定光の波長範囲外に存在するこ とが必要である。

[0050] 図 5は、第 1の実施形態の変形例に係る光スペクトラムアナライザの概略構成図で ある。本変形例の光スペクトラムアナライザ 21は、光源 10に代えて、単一の波長の光 を発するレーザー光源 22を用いたことを除いては、第 1の実施形態と同様とされてい る。このように、広帯域の光源 11及び FBG13を有する構成に代えて、単一波長の光 を出射し得るレーザー光源 22を用いて、基準光を音響光学波長可変フィルタ 2に与 えてもよい。すなわち、本発明において、基準光を与える光源については、 FBG13 を用いた光源装置の他、レーザー光源 22などの様々な単一波長の光を出射し得る 光源を適宜用いることができる。

[0051] 図 6は、本発明の第 2の実施形態に係る光スペクトラムアナライザ 31の概略構成図 である。

[0052] 光スペクトラムアナライザ 31は、 FBG13と、 FBG13が設けられている部分の温度 を検出する温度センサ 32と、温度センサ 32に電気的に接続されさた温度補正装置 3 3とを有することを除いては、第 1の実施形態の光スペクトラムアナライザと同様に構 成されている。

[0053] FBG13は、前述したように、特定の光の波長のみを反射し、出力する。しかしなが ら、 FBG13における上記特定の波長もまた、温度依存性を有する。すなわち、 FBG 13においては、入力された光の内、特定の波長の光のみが反射され、出射されるが 、この特定の波長が、温度によって変化する。第 2の実施形態の光スペクトラムアナラ ィザ 31では、温度検出装置としての温度センサ 32により、 FBG13の温度が検出さ れ、該温度に基づく FBG13の反射する光の波長、すなわち基準光の波長の変動が 、温度補正装置 33により補正され、演算装置 16に与えられる。従って、本実施形態 では、温度変化による基準光の波長の変化も補償されるため、より一層高精度に光 スペクトラムを測定することができる。

[0054] なお、第 2の実施形態では、温度検出装置としての温度センサ 32及び温度補正装 置 33を用いたが、例えば、 FBG13の温度を一定温度に調節するために、温度調節 装置を設けてもよい。すなわち、 FBG13の温度を一定とするように、温度調節装置を 用いてもよい。その場合には、補正を行ずとも、常に一定の波長の基準光を音響光 学波長可変フィルタ 2に与えることができる。

[0055] このような温度調節装置としては、特に限定されず、ヒーターと、温度センサと、温度 センサにより測定された温度によりヒーターをオン'オフする制御装置とを含む適宜の 温度調節装置を用いることができる。

[0056] 図 7は、本発明の第 3の実施形態に係る光スペクトラムアナライザの概略構成図で ある。光スペクトラムアナライザ 41は、第 1の実施形態の光源 10に代えて、図 7に示 す光源 50を有し、かつ光スペクトラムアナライザと共に用いられることが多 、光センサ 一 51に接続されていることを除いては、光スペクトラムアナライザと同様である。従つ て、同一部分については、同一の参照番号を付することにより、その詳細な説明を省 略する。

[0057] 本実施形態では、様々な波長の光を発生させる光発生装置として比較的広帯域の 光源 50が備えられている。光源 50は、光スペクトラムアナライザ 41において、基準光 を与えるための光源であるとともに、光センサー 51の光源を兼ねている。すなわち、 光源 50は、光スペクトラムアナライザ 41及び光センサー 51で共用されている。

[0058] 光センサー 51は、例えば、地盤における歪みに基づく変位を検出するセンサのよう に、様々な物理量を光の波長や強度の変化に基づいて検出するセンサである。光セ ンサー 51では、対象物理量の変化に基づいた光の変化が検出される。ところで、光 センサー 51では、複数の FBG52〜54が配置されている。 FBG52〜54は、それぞ れ、波長え , λ 及びえ の波長の光を反射させるように構成されており、かつ互いに

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直列に接続されている。 [0059] よって、広帯域の光源 50から、 FBG52〜54に入射されてきた光の内、波長 λ ^ λ , λ の光、すなわち 3種類の波長の光力 光センサー 51で用いられ得ることにな

2 3

る。

[0060] 他方、本実施形態では、音響光学波長可変フィルタ 2に与えられる基準光として、 2 種類の波長の基準光が用いられる。そのため、 FBG42, 43が直列に接続されてい る。 FBG42, 43は、それぞれ、光源 50から与えられる光の内、波長え 、及びえ の a b 光のみを反射するように構成されている。よって、光源 50から入射された光の内、波 長え及び λ の 2種類の波長の光が、第 1,第 2の基準光として音響光学波長可変フ a b

ィルタ 2に与えられることになる。

[0061] 本実施形態では、上記のように、第 1の波長え及び第 2の波長え の 2種類の特定 a b

の波長の基準光が音響光学波長可変フィルタ 2に与えられることになる。このように、 複数種類の基準光を用いて補正することにより、より一層高精度に、光スペクトラムを 測定することができる。これを、図 8 (a)及び (b)を参照して説明する。

[0062] 本実施形態の光スペクトラムアナライザ 41に、被測定光として、 1550nm付近の光 を入射し、光スペクトラムを測定する場合を例にとる。この場合、第 1の基準光の波長 λ = 1545nm、第 2の基準光の波長え = 1555nmとして、第 1の実施形態の場合 a b

と同様に、光スペクトラムを測定する。図 8 (a)に示すように、横軸を IDT5を励振する 高周波信号の周波数とした場合、 3つのピーク G〜Iが表れる。ここで、第 1,第 2の基 準光の波長え a， λ bと、励振周波数との関係は、予め求められている。また、選択光 の波長と、対応する高周波信号の周波数とは逆比例との関係にある。従って、ピーク Gが 1545nmの基準光であり、ピーク Iが 1555nmの波長の基準光であることがわか る。そして、ピーク H力 被測定光のピークであることがわかる。

[0063] ところで、前述したように、 d λ Zdfは温度依存性を有する。第 1の実施形態の場合 のように、単一の基準光を用いて上記 Zdfの補正を行った場合、基準光の波長 と、励振周波数との対応は 1点のみで把握することができる。し力しながら、 ά λ /άϊ 自体が不明であるため、高周波信号の周波数の掃引範囲がどの光波長範囲に対応 するかはわ力もない。そのため、第 1の実施形態の場合には、事前に音響光学波長 可変フィルタの温度特性を把握した上で、測定時に温度をモニタリングしつつ、対応 する d λ Zdfの変化を求めることが望まし 、。

[0064] これに対して、本実施形態では、波長え , λ の第 1,第 2の基準光を用いるため、

a b

選択光の波長と、励振周波数との関係を 2点で把握することができる。従って、測定と 同時に、この 2点間の傾きにより c Zdf自体を求めることができる。すなわち、図 8 (b )に励振周波数を選択光の波長に換算した結果を示すように、 2本の基準光の対応 波長がわかるため、他の波長域における波長も正確に把握することができる。よって 、複雑な温度調節装置や温度モニター装置を設けずとも、高精度に、光スペクトラム を検出することができる。

[0065] なお、複数種、特に 2種の基準光を用いる場合、望ましくは、被測定光の波長範囲 の低域側及び高域側とに基準光の波長え aと、波長え bとが分散されていることが望ま しい。それによつて、被測定光の波長範囲の温度補正をより高精度に行うことができ る。

[0066] また、本実施形態では、光スペクトラムアナライザ 41が、光センサー 51と、光源を共 用しているため、光センサー装置と共に用いられる光スペクトラムアナライザでは、部 品点数の低減及びコストの節減並びに小型化を図ることが可能となる。なお、本発明 における光スペクトラムアナライザの光源については、上記のように、光センサー 51と 共用することかできるが、装置の光源と共用することも可能である。

[0067] 図 9は、第 3の実施形態の光スペクトラムアナライザの変形図を示す概略構成図で ある。上記実施形態では、光源 50が、光センサー 51と共用されていたが、本変形例 では、発光波長が異なる 2種類のレーザー光源 62, 63を用いて 2種類の基準光が音 響光学波長可変フィルタ 2に与えられている。本変形例の光スペクトラムアナライザ 6 1のように、複数種の基準光を与えるに際し、それぞれの基準光の波長に応じたレー ザ一光源を光源として用いてもょ ヽ。

Claims

請求の範囲

[1] 被測定光中のある波長範囲の光の周波数に依存した光出力を検出する光スぺタト ラムアナライザであって、

圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた光導波路と、前記光導波路の途中にお いて伝搬している光のモードを変換するための IDTとを有する導波路型音響光学波 長可変フィルタと、

前記導波路型音響光学波長可変フィルタに前記波長範囲外の特定の波長の基準 光を与えるための光源と、

前記音響光学波長可変フィルタの IDTに高周波信号を加えて励振するための駆 動回路と、

前記音響光学波長可変フィルタから出力される光を受光する受光器と、 前記音響光学波長可変フィルタに基準光を入射し、かつ IDTに所定の周波数の高 周波を印カロして、基準光のモードを変換させたときに出力される選択光の波長と、前 記 IDTを励振させた所定の周波数とに基づ 、て、前記 IDTに印加する高周波の周 波数と、被測定光力 選択された選択光の波長との関係を補正する演算装置とを備 えることを特徴とする、光スペクトラムアナライザ。

[2] 前記光源が、様々な波長の光を発生する光発生装置と、前記光発生装置から与え られる光の内、特定の波長の光のみを出力することを可能とする、ファイバー ·ブラッ グ ·グレーティングとを有する、請求項 1に記載の光スペクトラムアナライザ。

[3] 前記光源が、レーザー光源である、請求項 1に記載の光スペクトラムアナライザ。

[4] 前記光源が、前記基準光として、波長が異なる第 1,第 2の基準光を与えるように構 成されており、第 1,第 2の基準光により、前記 IDTに印加される高周波の周波数と選 択光の波長との関係が補正される、請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の光スぺタト ラムアナライザ。

[5] 所定の物理量を検出するための光センサーと組み合わせて用いられる請求項 1, 2 , 4の!、ずれ力 1項に記載の光スペクトラムアナライザであって、

前記光センサーが、光源と、光検出部とを有し、前記光スペクトラムアナライザの前 記光源が、前記光センサーの前記光源と共用されるものであることを特徴とする、光 スペクトラムアナライザ,