JP2007205951A - 光パワーメータ - Google Patents
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Abstract
【課題】光電変換素子を着脱可能な構成としたときに、種類の異なる光電変換素子が接続されても光パワーを正確かつ確実に測定する。
【解決手段】
光電変換素子22、および光電変換素子22の種類を識別可能に構成された識別部21とを備えた光センサ部2aと、電圧供給部33、および電圧供給部33によって供給されるバイアス電圧Vbの電圧値を指定する制御部32を有して光センサ部2aを着脱可能に構成されたメータ本体部3とを備えて構成されている。この場合、電圧供給部33は、光電変換素子22の種類毎にその電圧値が予め規定されているバイアス電圧Vbを供給可能に構成されると共に指定された電圧値のバイアス電圧Vbを光電変換素子22に供給する。
【選択図】図1
【解決手段】
光電変換素子22、および光電変換素子22の種類を識別可能に構成された識別部21とを備えた光センサ部2aと、電圧供給部33、および電圧供給部33によって供給されるバイアス電圧Vbの電圧値を指定する制御部32を有して光センサ部2aを着脱可能に構成されたメータ本体部3とを備えて構成されている。この場合、電圧供給部33は、光電変換素子22の種類毎にその電圧値が予め規定されているバイアス電圧Vbを供給可能に構成されると共に指定された電圧値のバイアス電圧Vbを光電変換素子22に供給する。
【選択図】図1
Description
本発明は、光電変換素子を用いて光パワーを測定する光パワーメータに関するものである。
この種の光パワーメータとして、特開平11−304586号公報に開示された光量測定装置が知られている。この光量測定装置は、入射された光線の光量に対応した電流を発生させるフォトダイオードと、フォトダイオードにバイアス電圧を印加するバイアス電源と、これらを接続するフォトモスリレーおよびアナログスイッチとを備えて構成されている。この光量測定装置では、各種強度の光線の光量を良好かつ連続に測定するために、入射する光線の強度に応じてフォトモスリレーおよびアナログスイッチをオンオフ制御することにより、フォトダイオードに印加するバイアス電圧を調整している。
特開平11−304586号公報(第7頁、第1−3図)
ところが、上記の光量測定装置には、以下の問題点がある。すなわち、この光量測定装置では、1つのフォトダイオードに印加するバイアス電圧を入射する光線の強度に応じて調整している。このため、例えば、種類の異なるフォトダイオードを接続可能な構成としたときに、あるフォトダイオードには適正なバイアス電圧を印加することができるが、それ以外のフォトダイオードには適正なバイアス電圧を印加することができない。したがって、この光量測定装置では、種類の異なるフォトダイオードを接続可能な構成としたときに、フォトダイオード毎に規定される適切なバイアス電圧を必ずしも印加することができないため、光パワーを正確かつ確実に測定することができないという問題点が存在する。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、光電変換素子を着脱可能な構成としたときに、種類の異なる光電変換素子が接続されても光パワーを正確かつ確実に測定し得る光パワーメータを提供することを主目的とする。
上記目的を達成すべく請求項1記載の光パワーメータは、光電変換素子の種類毎にその電圧値が予め規定されているバイアス電圧を供給可能に構成されると共に指定された電圧値の当該バイアス電圧を当該光電変換素子に供給する電圧供給部を備えて構成されている。なお、本明細書における「光電変換素子の種類」とは、その光電変換素子を構成する半導体の材質や構造等に応じて相違する光電変換特性に対応する種類を意味する。
また、請求項2記載の光パワーメータは、請求項1記載の光パワーメータにおいて、前記電圧供給部が、前記バイアス電圧の前記電圧値を無段階に指定可能に構成されると共に当該指定された電圧値の当該バイアス電圧を生成する。なお、本明細書における「無段階に指定可能」とは、十分に細かく指定可能なことを意味する。
また、請求項3記載の光パワーメータは、請求項1または2記載の光パワーメータにおいて、前記光電変換素子、および当該光電変換素子の種類を識別可能に構成された識別部を備えた光センサ部と、前記電圧供給部、および当該電圧供給部によって供給される前記バイアス電圧の前記電圧値を指定する制御部を有して前記光センサ部を着脱可能に構成されたメータ本体部とを備え、前記制御部は、前記光センサ部が前記メータ本体部に装着されたときに、前記識別部の構成に基づいて前記光電変換素子の種類を識別して、当該識別した種類に予め規定されている前記バイアス電圧の前記電圧値を前記電圧供給部に対して指定する。
請求項1記載の光パワーメータによれば、光電変換素子の種類毎にその電圧値が予め規定されているバイアス電圧を供給可能に構成されると共に指定された電圧値のバイアス電圧を光電変換素子に供給する電圧供給部を備えて構成したことにより、光パワーを測定するための適切なバイアス電圧を各種の光電変換素子に供給することができる。したがって、光電変換素子を着脱可能な構成を採用したときに、光電変換素子の種類に応じて適切なバイアス電圧を供給することができるため、種類の異なる光電変換素子が接続されても光パワーを正確かつ確実に測定することができる。
また、請求項2記載の光パワーメータによれば、バイアス電圧の電圧値を無段階に指定可能な電圧供給部を備えたことにより、既に用いている光電変換素子とは種類が異なる新たな光電変換素子を用いるときであっても、その新たな光電変換素子にとって適切な電圧値を指定することで適切なバイアス電圧を供給することができる結果、光パワーを正確かつ確実に測定することができる。
さらに、請求項3記載の光パワーメータによれば、光センサ部をメータ本体部に装着したときに、制御部が、識別部の構成に基づいて光電変換素子の種類を識別して、識別した光電変換素子の種類に予め規定されている電圧値を電圧供給部に対して指定することにより、光センサ部をメータ本体部に装着するだけで、作業者がバイアス電圧の電圧値を設定することなく、適切な電圧値のバイアス電圧を光電変換素子に自動的に供給させることができる。したがって、適切なバイアス電圧を確実に供給することができる結果、光パワーを一層正確かつ確実に測定することができる。
以下、本発明に係る光パワーメータの最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
最初に、光パワーメータ1の構成について、図面を参照して説明する。
光パワーメータ1は、光ピックアップ用レーザや光通信用のレーザーパワー(光パワー)等を測定するのに用いられ、図1に示すように、複数(本例では2つ)の光センサ部2a,2bおよびメータ本体部3を備えて構成されている。光センサ部2aは、識別部21、光電変換素子22および可変抵抗23を備えて構成されている。識別部21は、光電変換素子22の種類を識別可能に構成され、例えば、メータ本体部3に接続可能なコネクタに一端がそれぞれ接続された3本の信号線L1〜L3を備えて構成されている。この場合、1本の信号線L1の他端は開放されて、残りの2本の信号線L2,L3の他端は接地(グランドGNDに接続)されている。
光電変換素子22は、例えばシリコンフォトダイオードを用いて構成され、そのアノードおよびカソードがメータ本体部3に接続可能なコネクタにそれぞれ接続されている。この場合、光電変換素子22は、アノード側に0V以下のバイアス電圧Vbが供給されており、受光した測定光の光パワーに応じたレベルの電流をカソード側に発生させて、この電流を測定信号S3としてメータ本体部3に出力する。なお、測定する測定光の光パワーと測定信号S3との直線性を確保するためには、光電変換素子22の種類毎にその電圧値が予め規定されている適切なバイアス電圧Vbを光電変換素子22に供給する必要がある。また、バイアス電圧Vbが高いほど光電変換素子22の接合容量が小さくなるため、高速応答が望まれる用途においても、光電変換素子22に適切なバイアス電圧Vbを供給する必要がある。可変抵抗23は、ゲイン調整用のボリュームであって、その一端、可動端子および他端がメータ本体部3に接続可能なコネクタにそれぞれ接続されると共に、その他端が接地されている。この場合、可変抵抗23の他端が光センサ部2aおよびメータ本体部3の各コネクタを介してメータ本体部3のグランドGNDに接続されるため、光センサ部2aをメータ本体部3に装着した状態では光センサ部2aおよびメータ本体部3の各グランドGNDが同電位となる。なお、可変抵抗23については、光電変換素子22毎の光電変換特性のバラツキに起因する誤差を補正して較正すべく、例えば工場出荷時においてその減衰量が予め調整されている。
一方、光センサ部2bは、光電変換素子22の種類が光センサ部2aとは異なり、それに応じて識別部21の回路構成も光センサ部2aとは異なっている。また、光センサ部2bは、それ以外の構成要素は光センサ部2aと同一に構成されている。したがって、光センサ部2aの構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、以下、光センサ部2a,2bを区別しないときには、光センサ部2ともいう。光センサ部2bの識別部21は、光センサ部2aの識別部21と比較して、3本の信号線L1〜L3を備える点で同一であり、各信号線L1〜L3の他端における接続状態が異なっている。例えば、2本の信号線L1,L2が開放されて、残りの1本の信号線L3が接地されている。したがって、メータ本体部3では、この接続状態を判別することで光電変換素子22の種類を識別することが可能となる。光電変換素子22は、例えばインジウムガリウムヒ素(InGaAs)フォトダイオードを用いて構成されている。
メータ本体部3は、光センサ部2a,2bを着脱可能に構成されて、識別部31、制御部32、電圧供給部33、ゲイン調整部34、アンプ35、A/Dコンバータ36および表示部37を備えて構成されている。識別部31は、プルアップ抵抗を介して電源電圧Vccに接続された3本の信号線L4〜L6を備えて構成されている。この場合、各信号線L4〜L6は、光センサ部2a,2bの識別部21における信号線L1〜L3に接続可能なコネクタにそれぞれ接続されている。この場合、識別部31は、光センサ部2がメータ本体部3に装着されたときには、光センサ部2における識別部21の回路構成に応じた3ビットの識別信号S1を生成して制御部32に出力する。
制御部32は、識別部31から出力される識別信号S1に基づいて信号出力部2における光電変換素子22の種類を判別する。また、制御部32は、光電変換素子22の種類を判別したときには、その種類に予め規定されている電圧値のバイアス電圧Vbを電圧供給部33に対して指定するための制御信号S2を電圧供給部33に出力する。電圧供給部33は、図2に示すように、D/Aコンバータ33aおよびドライバ33bを備え、光電変換素子22のアノードが接続されるコネクタに供給するバイアス電圧Vbの電圧値を無段階に指定可能に構成されると共に、指定された電圧値のバイアス電圧Vbを生成する。この場合、D/Aコンバータ33aは、制御部32から出力された制御信号S2をデジタル−アナログ(D/A)変換し、ドライバ33bは、変換されたアナログ信号を増幅して出力する。したがって、電圧供給部33は、制御部32から出力される制御信号S2に基づいて、光電変換素子22の種類毎に予め規定されている複数種類のバイアス電圧Vbを光センサ部2に供給する。
ゲイン調整部34は、オペアンプ、抵抗およびスイッチ回路を備えて構成され、光センサ部2の光電変換素子22から出力される測定信号S3を電流−電圧(I/V)変換すると共にゲインを調整して、ゲイン調整した出力信号S4を光センサ部2の可変抵抗23に接続されるコネクタに出力する。アンプ35は、光センサ部2の可変抵抗23から出力される出力信号S5を増幅して出力信号S6を生成すると共に、その出力信号S6をA/Dコンバータ36に出力する。A/Dコンバータ36は、出力信号S6をアナログ−デジタル変換して出力信号S7を生成すると共に、その出力信号S7を制御部32に出力する。表示部37は、一例としてLCDで構成されて、制御部32の制御に従って測定光の光パワー(光パワーを示す数値)を表示する
次に、光パワーメータ1の全体的な動作について、図面を参照して説明する。
この光パワーメータ1を用いて測定光の光パワーを測定するときには、まず、測定する測定光の波長などから光パワーを測定するのに適切な光センサ部2を選択する。例えば、シリコンフォトダイオードで構成された光電変換素子22を用いることによって良好に光パワーを測定することができるときには、光センサ部2aのコネクタとメータ本体部3のコネクタとを接続して、光センサ部2aをメータ本体部3に装着する。この際に、識別部21の信号線L1〜L3と識別部31の信号線L4〜L6とがそれぞれ互いに接続されることにより、識別部31が、信号線L1〜L3のグランドGNDへの接続状態に応じた識別信号S1を制御部32に出力する。具体的には、信号線L4のレベルは、信号線L1が開放されているため、プルアップ抵抗を介して電源電圧Vccが印加されて「H」となる。一方、信号線L5,L6のレベルは、信号線L2,L3が接地されているため、「L」となる。したがって、光センサ部2aの識別部21の回路構成に応じた「HLL」の3ビットの識別信号S1が制御部32に出力される。
次いで、制御部32は、識別信号S1に基づいて光センサ部2aの光電変換素子22の種類を判別した後に、制御信号S2を電圧供給部33に出力して、その種類毎に予め規定されているバイアス電圧Vbの電圧値を電圧供給部33に対して指定する。この際に、電圧供給部33では、D/Aコンバータ33aが制御信号S2をアナログ信号にD/A変換すると共にドライバ33bがそのアナログ信号を増幅することにより、指定された電圧値のバイアス電圧Vbを光電変換素子22のアノードに供給する。これにより、シリコンフォトダイオードで構成された光電変換素子22によって光パワーを測定するのに適切なバイアス電圧Vbが供給される。
次に、光センサ部2aの光電変換素子22に測定光を入射させて、その測定光の光パワーを測定する。この際に、光電変換素子22は、入射された測定光の光パワーに応じたレベルの電流を測定信号S3としてゲイン調整部34に出力する。次いで、ゲイン調整部34は、測定信号S3をI/V変換すると共に所定のレベルに増幅して、出力信号S4を光センサ部2aの可変抵抗23に出力する。この場合、可変抵抗23によって出力信号S4が所定の減衰量で減衰させられて、可変抵抗23の可動端子から出力信号S5が出力される。続いて、アンプ35が出力信号S5を増幅して出力信号S6をA/Dコンバータ36に出力し、A/Dコンバータ36が出力信号S6をアナログ−デジタル変換してデジタル信号の出力信号S7を制御部32に出力する。次いで、制御部32は、出力信号S7の示す測定光の光パワーの値に対して、識別信号S1に基づいて判別した光電変換素子22の種類に応じた分光感度補正を行って、その補正値を表示部37に表示させる。
一方、InGaAsフォトダイオードで構成された光電変換素子22を用いることによって良好に光パワーを測定することができるときには、光センサ部2bをメータ本体部3に装着する。この際に、識別部21の信号線L1〜L3と識別部31の信号線L4〜L6とがそれぞれ互いに接続されることにより、識別部31が、信号線L1〜L3のグランドへの接続状態に応じた識別信号S1を制御部32に出力する。具体的には、信号線L4,L5のレベルは、信号線L1,L2が開放されているため、プルアップ抵抗を介して電源電圧Vccが印加されて「H」となる。一方、信号線L6のレベルは、信号線L3が接地されているため、「L」となる。したがって、光センサ部2bの識別部21の回路構成に応じた「HHL」の3ビットの識別信号S1が制御部32に出力される。
次いで、制御部32は、識別信号S1に基づいて光センサ部2bの光電変換素子22の種類を判別した後に、制御信号S2を電圧供給部33に出力して、その種類毎に予め規定されているバイアス電圧Vbの電圧値を電圧供給部33に対して指定する。この際に、電圧供給部33では、D/Aコンバータ33aが制御信号S2をアナログ信号にD/A変換すると共にドライバ33bがそのアナログ信号を増幅することにより、指定された電圧値のバイアス電圧Vbを光電変換素子22のアノードに供給する。これにより、InGaAsフォトダイオードで構成された光電変換素子22によって光パワーを測定するのに適切なバイアス電圧Vbが供給される。
次に、光センサ部2bの光電変換素子22に測定光を入射させて、その測定光の光パワーを測定する。この際に、光電変換素子22は、入射された測定光の光パワーに応じたレベルの電流を測定信号S3としてゲイン調整部34に出力する。次いで、ゲイン調整部34は、測定信号S3をI/V変換すると共に所定のレベルに増幅して、出力信号S4を光センサ部2bの可変抵抗23に出力する。この場合、可変抵抗23によって出力信号S4が所定の減衰量で減衰させられて、可変抵抗23の可動端子から出力信号S5が出力される。続いて、アンプ35が出力信号S5を増幅して出力信号S6をA/Dコンバータ36に出力し、A/Dコンバータ36が出力信号S6をアナログ−デジタル変換してデジタル信号の出力信号S7を制御部32に出力する。次いで、制御部32は、出力信号S7の示す測定光の光パワーの値に対して、識別信号S1に基づいて判別した光電変換素子22の種類に応じた分光感度補正を行って、その補正値を表示部37に表示させる。
このように、この光パワーメータ1によれば、光電変換素子22の種類毎にその電圧値が予め規定されているバイアス電圧Vbを供給可能に構成されると共に指定された電圧値のバイアス電圧Vbを光電変換素子22に供給する電圧供給部33を備えて構成したことにより、光パワーを測定するための適切なバイアス電圧Vbを各種の光電変換素子22に供給することができる。したがって、光電変換素子22を有する光センサ部2を着脱可能な構成を採用したときに、光電変換素子22の種類に応じて適切なバイアス電圧Vbを供給することができるため、種類の異なる光電変換素子22が接続されても光パワーを正確かつ確実に測定することができる。
また、この光パワーメータ1によれば、バイアス電圧Vbの電圧値を無段階に指定可能な電圧供給部33を備えたことにより、既に用いている光電変換素子22とは種類が異なる新たな光電変換素子を有する光センサ部2を装着するときであっても、その新たな光電変換素子にとって適切な電圧値を指定することで適切なバイアス電圧Vbを供給することができる結果、光パワーを正確かつ確実に測定することができる。
また、この光パワーメータ1によれば、光センサ部2a,2bをメータ本体部3に装着したときに、制御部32が、識別部21の構成に基づいて光電変換素子22の種類を識別して、識別した光電変換素子22の種類に予め規定されている電圧値を電圧供給部33に対して指定することにより、光センサ部2a,2bをメータ本体部3に装着するだけで、作業者がバイアス電圧Vbの電圧値を設定することなく、適切な電圧値のバイアス電圧Vbを光電変換素子22に自動的に供給させることができる。したがって、適切なバイアス電圧Vbを確実に供給することができる結果、光パワーを一層正確かつ確実に測定することができる。
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、D/Aコンバータ33aおよびドライバ33bを用いてバイアス電圧Vbを無段階に指定可能とする構成について説明したが、これに限定されない。例えば、図3に示すように、段階的に設定された4種類の電圧(0V,−5V,−10V,−50)を同数のスイッチ回路(例えばリレー)38a〜38dで切り換えてバイアス電圧Vbとして供給する構成を採用することもできる。この構成によれば、電圧供給部38に入力される制御信号S2によってリレー38a〜38dのいずれかを択一的にオン状態に制御することにより、4種類の電圧のいずれかをバイアス電圧Vbとして供給させることができる。したがって、簡易な構成でありながら、上記した光パワーメータ1と同様の効果を奏することができる。
また、光センサ部2a,2bをメータ本体部3に装着することによって識別部31が識別信号S1を出力する構成について説明したが、光センサ部2自体が識別信号S1を出力可能な構成を採用することもできる。さらに、制御部32が識別信号S1に応じたバイアス電圧Vbを電圧供給部33に出力させる構成について説明したが、これに限定されない。例えば、メータ本体部3に操作部を設け、作業者が光電変換素子22の種類に応じてバイアス電圧Vbを指定可能な構成を採用することができる。
1 光パワーメータ
2a,2b 光センサ部
3 メータ本体部
21,31 識別部
22 光電変換素子
23 可変抵抗
32 制御部
33,38 電圧供給部
37 表示部
L1〜L6 信号線
S1 識別信号
S2 制御信号
S3 測定信号
Vb バイアス電圧
2a,2b 光センサ部
3 メータ本体部
21,31 識別部
22 光電変換素子
23 可変抵抗
32 制御部
33,38 電圧供給部
37 表示部
L1〜L6 信号線
S1 識別信号
S2 制御信号
S3 測定信号
Vb バイアス電圧
Claims (3)
- 光電変換素子の種類毎にその電圧値が予め規定されているバイアス電圧を供給可能に構成されると共に指定された電圧値の当該バイアス電圧を当該光電変換素子に供給する電圧供給部を備えて構成されている光パワーメータ。
- 前記電圧供給部は、前記バイアス電圧の前記電圧値を無段階に指定可能に構成されると共に当該指定された電圧値の当該バイアス電圧を生成する請求項1記載の光パワーメータ。
- 前記光電変換素子、および当該光電変換素子の種類を識別可能に構成された識別部を備えた光センサ部と、
前記電圧供給部、および当該電圧供給部によって供給される前記バイアス電圧の前記電圧値を指定する制御部を有して前記光センサ部を着脱可能に構成されたメータ本体部とを備え、
前記制御部は、前記光センサ部が前記メータ本体部に装着されたときに、前記識別部の構成に基づいて前記光電変換素子の種類を識別して、当該識別した種類に予め規定されている前記バイアス電圧の前記電圧値を前記電圧供給部に対して指定する請求項1または2記載の光パワーメータ。
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