JP2976919B2 - 波長計測装置及び該波長計測装置を備えた波長制御装置 - Google Patents
波長計測装置及び該波長計測装置を備えた波長制御装置Info
- Publication number
- JP2976919B2 JP2976919B2 JP9088319A JP8831997A JP2976919B2 JP 2976919 B2 JP2976919 B2 JP 2976919B2 JP 9088319 A JP9088319 A JP 9088319A JP 8831997 A JP8831997 A JP 8831997A JP 2976919 B2 JP2976919 B2 JP 2976919B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- wavelength
- measured
- optical path
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信、特に波長多
重通信用の光源等の波長計測装置及びその波長計測装置
を備えた波長制御装置に関する。
重通信用の光源等の波長計測装置及びその波長計測装置
を備えた波長制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信の分野では通信の大容量
化、光波ネットワークによる機能の拡張が求められてい
る。異なる波長の光を用いて情報を多重化する波長多重
方式はこのような要求を満たすものとして検討が進めら
れている。波長多重通信を実用化するときネットワーク
内、ネットワーク間の光の波長をそろえる必要がある。
現在、1.55 μm帯で0.8 nm間隔、周波数にして100 GHz
間隔で光を多重することが提案されている。このため、
光源の周波数を1GHz程度以下の精度で制御する必要があ
る。小型で精度のよい波長計測・制御装置が必要にな
る。
化、光波ネットワークによる機能の拡張が求められてい
る。異なる波長の光を用いて情報を多重化する波長多重
方式はこのような要求を満たすものとして検討が進めら
れている。波長多重通信を実用化するときネットワーク
内、ネットワーク間の光の波長をそろえる必要がある。
現在、1.55 μm帯で0.8 nm間隔、周波数にして100 GHz
間隔で光を多重することが提案されている。このため、
光源の周波数を1GHz程度以下の精度で制御する必要があ
る。小型で精度のよい波長計測・制御装置が必要にな
る。
【０００３】従来、波長計測装置として回折格子型分光
器や干渉計によるフーリエ分光器が用いられてきた。ま
た、基準光源の波長と混合してビート信号を計測するこ
とにより光の周波数を計測することも行われている。
器や干渉計によるフーリエ分光器が用いられてきた。ま
た、基準光源の波長と混合してビート信号を計測するこ
とにより光の周波数を計測することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、以下の問題点がある。
は、以下の問題点がある。
【０００５】回折格子型分光器の問題点としては小型化
が難しいことがある。それは、高分解能を得るためには
回折格子とスリットとの間を離す必要があるからであ
る。
が難しいことがある。それは、高分解能を得るためには
回折格子とスリットとの間を離す必要があるからであ
る。
【０００６】また、フーリエ分光器は機械的なじょう乱
に弱いという問題点がある。これは干渉を得るために光
路差を光の波長程度の精度で計測する必要があり、ま
た、機械的なじょう乱によって光の位相が揺らぐと干渉
が消えてしまうためである。
に弱いという問題点がある。これは干渉を得るために光
路差を光の波長程度の精度で計測する必要があり、ま
た、機械的なじょう乱によって光の位相が揺らぐと干渉
が消えてしまうためである。
【０００７】これらの分光器の第２の問題点は基準光源
によって常に較正する必要があり、較正と波長計測を同
時に行うため計測系や制御ソフトウエアが複雑になるこ
とである。
によって常に較正する必要があり、較正と波長計測を同
時に行うため計測系や制御ソフトウエアが複雑になるこ
とである。
【０００８】また、ビート法による光周波数の計測は電
気回路の高周波特性で制限されるためGHz 以上に基準光
源から離れた光を計測することができない。
気回路の高周波特性で制限されるためGHz 以上に基準光
源から離れた光を計測することができない。
【０００９】上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目
的は、簡単な光学系によって小型で安定、かつ広い範囲
で波長を計測・制御する波長計測装置及びその波長計測
装置を備えた波長制御装置を提供することにある。
的は、簡単な光学系によって小型で安定、かつ広い範囲
で波長を計測・制御する波長計測装置及びその波長計測
装置を備えた波長制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の波長計測装置
は、波長の基準となる基準光源からの光が第１の干渉計
へ入射され、波長が不明の被計測光源からの光が第２の
干渉計へ入射され、第１の干渉計と第２の干渉計との光
路差は、光路差制御回路によって互いに等しくなるよう
に制御され、かつ、光路差は、光路差制御回路によって
雑音を導入されることによって揺らがせられ、第１の干
渉計の出力は第１の光検出器によって第１の信号として
検出され、第２の干渉計の出力は第２の光検出器によっ
て第２の信号として検出され、第１の信号と第２の信号
とが乗算回路によって積をとられて積信号として出力さ
れ、積信号が第１の干渉計と第２の干渉計との光路差に
対して変化する周期によって、基準光源と被計測光源と
の波長の差が演算装置により計測される。
は、波長の基準となる基準光源からの光が第１の干渉計
へ入射され、波長が不明の被計測光源からの光が第２の
干渉計へ入射され、第１の干渉計と第２の干渉計との光
路差は、光路差制御回路によって互いに等しくなるよう
に制御され、かつ、光路差は、光路差制御回路によって
雑音を導入されることによって揺らがせられ、第１の干
渉計の出力は第１の光検出器によって第１の信号として
検出され、第２の干渉計の出力は第２の光検出器によっ
て第２の信号として検出され、第１の信号と第２の信号
とが乗算回路によって積をとられて積信号として出力さ
れ、積信号が第１の干渉計と第２の干渉計との光路差に
対して変化する周期によって、基準光源と被計測光源と
の波長の差が演算装置により計測される。
【００１１】本発明の波長制御装置は、上述の波長計測
装置を備えた波長制御装置であって、波長計測装置によ
り得られた基準光源と被計測光源との波長の差を制御信
号として、被計測光源の波長を基準光源の波長に対して
所望の差を持つように制御する。
装置を備えた波長制御装置であって、波長計測装置によ
り得られた基準光源と被計測光源との波長の差を制御信
号として、被計測光源の波長を基準光源の波長に対して
所望の差を持つように制御する。
【００１２】本発明の波長計測装置は、波長の基準とな
る基準光源からの光が第１の偏光子へ入射され、波長が
不明の被計測光源からの光が第２の偏光子へ入射され、
基準光源からの偏光と被計測光源からの偏光とが、第１
の偏光子と第２の偏光子とにより直交されてから合波さ
れ、１つの干渉計へ入射され、基準光源からの偏光と被
計測光源からの偏光との光路差は、光路差制御回路によ
って互いに等しくなるように制御され、かつ、光路差
は、光路差制御回路によって雑音を導入されることによ
って揺らがせられ、干渉計の出力は、第３の偏光子によ
り基準光源からの光の干渉出力に、第４の偏光子により
被計測光源からの光の干渉出力に、分離され、基準光源
からの光の干渉出力は第１の光検出器によって第１の信
号として検出され、被計測光源からの光の干渉出力は第
２の光検出器によって第２の信号として検出され、第１
の信号と第２の信号とが乗算回路によって積をとられて
積信号として出力され、積信号が光路差に対して変化す
る周期によって、基準光源と被計測光源との波長の差が
演算装置により計測される。
る基準光源からの光が第１の偏光子へ入射され、波長が
不明の被計測光源からの光が第２の偏光子へ入射され、
基準光源からの偏光と被計測光源からの偏光とが、第１
の偏光子と第２の偏光子とにより直交されてから合波さ
れ、１つの干渉計へ入射され、基準光源からの偏光と被
計測光源からの偏光との光路差は、光路差制御回路によ
って互いに等しくなるように制御され、かつ、光路差
は、光路差制御回路によって雑音を導入されることによ
って揺らがせられ、干渉計の出力は、第３の偏光子によ
り基準光源からの光の干渉出力に、第４の偏光子により
被計測光源からの光の干渉出力に、分離され、基準光源
からの光の干渉出力は第１の光検出器によって第１の信
号として検出され、被計測光源からの光の干渉出力は第
２の光検出器によって第２の信号として検出され、第１
の信号と第２の信号とが乗算回路によって積をとられて
積信号として出力され、積信号が光路差に対して変化す
る周期によって、基準光源と被計測光源との波長の差が
演算装置により計測される。
【００１３】本発明の波長制御装置は、上述の波長計測
装置を備えた波長制御装置であって、波長計測装置によ
り得られた基準光源と被計測光源との波長の差を制御信
号として、被計測光源の波長を基準光源の波長に対して
所望の差を持つように制御する。
装置を備えた波長制御装置であって、波長計測装置によ
り得られた基準光源と被計測光源との波長の差を制御信
号として、被計測光源の波長を基準光源の波長に対して
所望の差を持つように制御する。
【００１４】本発明の波長計測装置は、基準光源の光と
被計測光源の光とをそれぞれ異なる周波数で変調し、基
準光源からの変調光と被計測光源からの変調光とが合波
され、一つの干渉計へ入射され、基準光源からの変調光
と被計測光源からの変調光との光路差は、光路差制御回
路によって互いに等しくなるように制御され、かつ、光
路差は、光路差制御回路によって雑音を導入されること
によって揺らがせられ、干渉計の出力は、１つの光検出
器によって検出され、光検出器の出力は、乗算回路に入
力され、乗算回路の出力から、１つの周波数フィルタに
より干渉計の出力の積信号が取り出され、積信号が光路
差に対して変化する周期によって、基準光源と被計測光
源との波長の差が演算装置により計測される。
被計測光源の光とをそれぞれ異なる周波数で変調し、基
準光源からの変調光と被計測光源からの変調光とが合波
され、一つの干渉計へ入射され、基準光源からの変調光
と被計測光源からの変調光との光路差は、光路差制御回
路によって互いに等しくなるように制御され、かつ、光
路差は、光路差制御回路によって雑音を導入されること
によって揺らがせられ、干渉計の出力は、１つの光検出
器によって検出され、光検出器の出力は、乗算回路に入
力され、乗算回路の出力から、１つの周波数フィルタに
より干渉計の出力の積信号が取り出され、積信号が光路
差に対して変化する周期によって、基準光源と被計測光
源との波長の差が演算装置により計測される。
【００１５】本発明の波長制御装置は、上述の波長計測
装置を備えた波長制御装置であって、波長計測装置によ
り得られた基準光源と被計測光源との波長の差を制御信
号として、被計測光源の波長を基準光源の波長に対して
所望の差を持つように制御する。
装置を備えた波長制御装置であって、波長計測装置によ
り得られた基準光源と被計測光源との波長の差を制御信
号として、被計測光源の波長を基準光源の波長に対して
所望の差を持つように制御する。
【００１６】本発明の波長計測装置は、基準光源の光と
被計測光源の光とをそれぞれ異なる周波数で変調し、基
準光源からの変調光と被計測光源からの変調光とが合波
され、一つの干渉計へ入射され、基準光源からの変調光
と被計測光源からの変調光との光路差は、光路差制御回
路によって互いに等しくなるように制御され、かつ、光
路差は、光路差制御回路によって雑音を導入されること
によって揺らがせられ、干渉計の出力は、１つの光検出
器によって検出され、光検出器の出力は、第１の周波数
フィルタにより基準光源からの光の干渉出力に、第２の
周波数フィルタにより被計測光源からの光の干渉出力
に、分離され、乗算回路に入力され、乗算回路の出力か
ら、第３の周波数フィルタにより干渉計の出力の積信号
が取り出され、積信号が光路差に対して変化する周期に
よって、基準光源と被計測光源との波長の差が演算装置
により計測される。
被計測光源の光とをそれぞれ異なる周波数で変調し、基
準光源からの変調光と被計測光源からの変調光とが合波
され、一つの干渉計へ入射され、基準光源からの変調光
と被計測光源からの変調光との光路差は、光路差制御回
路によって互いに等しくなるように制御され、かつ、光
路差は、光路差制御回路によって雑音を導入されること
によって揺らがせられ、干渉計の出力は、１つの光検出
器によって検出され、光検出器の出力は、第１の周波数
フィルタにより基準光源からの光の干渉出力に、第２の
周波数フィルタにより被計測光源からの光の干渉出力
に、分離され、乗算回路に入力され、乗算回路の出力か
ら、第３の周波数フィルタにより干渉計の出力の積信号
が取り出され、積信号が光路差に対して変化する周期に
よって、基準光源と被計測光源との波長の差が演算装置
により計測される。
【００１７】本発明の波長制御装置は、上述の波長計測
装置を備えた波長制御装置であって、波長計測装置によ
り得られた基準光源と被計測光源との波長の差を制御信
号として、被計測光源の波長を基準光源の波長に対して
所望の差を持つように制御する。
装置を備えた波長制御装置であって、波長計測装置によ
り得られた基準光源と被計測光源との波長の差を制御信
号として、被計測光源の波長を基準光源の波長に対して
所望の差を持つように制御する。
【００１８】従って、本発明の波長計測装置は、干渉計
の利用により、小型に作成可能でありながら高い精度で
周波数差が計測できる。基準光源との周波数差を計測し
ているので他の光源による較正は不要である。２つの干
渉計の出力の積を信号としているため、従来の干渉計で
は動作しないような光路差の揺らぎがあっても光の周波
数差が求められる。また、周波数の差は光路差に対する
変化として求められるので検出器や電気回路に速い応答
は要求されずビート法では計測できないような大きな周
波数差まで計ることができる。
の利用により、小型に作成可能でありながら高い精度で
周波数差が計測できる。基準光源との周波数差を計測し
ているので他の光源による較正は不要である。２つの干
渉計の出力の積を信号としているため、従来の干渉計で
は動作しないような光路差の揺らぎがあっても光の周波
数差が求められる。また、周波数の差は光路差に対する
変化として求められるので検出器や電気回路に速い応答
は要求されずビート法では計測できないような大きな周
波数差まで計ることができる。
【００１９】また、本発明の波長制御装置は、この波長
差信号を用いて基準光源との周波数の差が所望の値にな
るように被計測光源に制御信号を与えることで波長制御
された光源を得ることができる。
差信号を用いて基準光源との周波数の差が所望の値にな
るように被計測光源に制御信号を与えることで波長制御
された光源を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。
て説明する。
【００２１】図１は、本発明の第１の実施の形態である
波長計測装置を示す構成図である。波長の基準となる基
準光源１と波長を計測すべき被計測光源２からの光をお
のおの干渉計３と干渉計４に入射する。ここで、干渉計
３と干渉計４の光路差は光路差制御回路８によって互い
に等しくなるように制御されている。さらに、光路差は
光路差制御回路８で意図的に雑音を導入することによっ
て揺らがせている。干渉計の出力を光検出器５と光検出
器６で検出し乗算回路７で２つの信号の積をとる。この
積信号と光路差の関係から基準光源１と被計測光源２か
らの光の周波数(波長)の差が求められる。
波長計測装置を示す構成図である。波長の基準となる基
準光源１と波長を計測すべき被計測光源２からの光をお
のおの干渉計３と干渉計４に入射する。ここで、干渉計
３と干渉計４の光路差は光路差制御回路８によって互い
に等しくなるように制御されている。さらに、光路差は
光路差制御回路８で意図的に雑音を導入することによっ
て揺らがせている。干渉計の出力を光検出器５と光検出
器６で検出し乗算回路７で２つの信号の積をとる。この
積信号と光路差の関係から基準光源１と被計測光源２か
らの光の周波数(波長)の差が求められる。
【００２２】本発明の第１の実施の形態の動作は以下の
ようである。基準光源からの光の電界がcos(2πF1t) に
比例し、被計測光源からの光の電界がcos(2πF2t) に比
例とする。光路差がL であったとき、光速をc とすると
干渉計３と干渉計４を出て光検出器で検出される信号は
それぞれ、1+ cos(2πF1L/c)と1+ cos(2πF2L/c)に比例
する。これらの積を取ると、1+ cos(2πF1L/c)+ cos(2
πF2L/c)+ (1/2)cos(2π(F1+F2)L/c)+ (1/2)cos(2π(F1
-F2)L/c) という信号が得られる。ここで、光路差に揺
らぎがあると平均を取ったとき周波数がF1, F2, F1+F2
の各項は消えてしまい周波数の低い信号である1+ (1/2)
cos(2π(F1-F2)L/c)が出力として得られる。この信号は
光路差に対して周期的に変化し、その周期L0は光の周波
数の差F1-F2によってL0=c/(F1-F2) と与えられる。この
ようにして光路差を変化させ、乗算回路７の出力の変化
の周期を計測することで基準光源１と被計測光源２から
の光の周波数(波長)の差が求められる。
ようである。基準光源からの光の電界がcos(2πF1t) に
比例し、被計測光源からの光の電界がcos(2πF2t) に比
例とする。光路差がL であったとき、光速をc とすると
干渉計３と干渉計４を出て光検出器で検出される信号は
それぞれ、1+ cos(2πF1L/c)と1+ cos(2πF2L/c)に比例
する。これらの積を取ると、1+ cos(2πF1L/c)+ cos(2
πF2L/c)+ (1/2)cos(2π(F1+F2)L/c)+ (1/2)cos(2π(F1
-F2)L/c) という信号が得られる。ここで、光路差に揺
らぎがあると平均を取ったとき周波数がF1, F2, F1+F2
の各項は消えてしまい周波数の低い信号である1+ (1/2)
cos(2π(F1-F2)L/c)が出力として得られる。この信号は
光路差に対して周期的に変化し、その周期L0は光の周波
数の差F1-F2によってL0=c/(F1-F2) と与えられる。この
ようにして光路差を変化させ、乗算回路７の出力の変化
の周期を計測することで基準光源１と被計測光源２から
の光の周波数(波長)の差が求められる。
【００２３】以上の動作から分かるように従来の干渉計
では動作しないような光路差の揺らぎがあっても光の周
波数差が求められる。これは、差周波数で積信号が変化
するからである。つまり、光路差の揺らぎδLが2π(F1-
F2)δL/c<<1 であればよい。一方、従来の干渉計では2
πF2δL/c<<1 が必要である。光の周波数が193 THz
で、求める周波数差が200 GHz 程度だとすると本発明は
従来の1000倍じょう乱に強いことになる。また、周波数
の差は光路差に対する変化として求められるので検出器
や電気回路に速い応答は要求されずビート法では計測で
きないような大きな周波数差まで計ることができる。計
測できる周波数差の最小値は光路差の最大値で決まり、
例えば求める周波数差が100 GHz のとき光路差制御装置
は3 mm変化すればよい。このことから、本発明の主要部
分は1 cm以下の大きさで作成可能である。また、精度は
光路差制御装置で決まり、通常の微動台で得られる精度
として±1μmを仮定すると100 GHz の周波数差に対して
誤差は±33 MHzであり十分な精度を持つ。
では動作しないような光路差の揺らぎがあっても光の周
波数差が求められる。これは、差周波数で積信号が変化
するからである。つまり、光路差の揺らぎδLが2π(F1-
F2)δL/c<<1 であればよい。一方、従来の干渉計では2
πF2δL/c<<1 が必要である。光の周波数が193 THz
で、求める周波数差が200 GHz 程度だとすると本発明は
従来の1000倍じょう乱に強いことになる。また、周波数
の差は光路差に対する変化として求められるので検出器
や電気回路に速い応答は要求されずビート法では計測で
きないような大きな周波数差まで計ることができる。計
測できる周波数差の最小値は光路差の最大値で決まり、
例えば求める周波数差が100 GHz のとき光路差制御装置
は3 mm変化すればよい。このことから、本発明の主要部
分は1 cm以下の大きさで作成可能である。また、精度は
光路差制御装置で決まり、通常の微動台で得られる精度
として±1μmを仮定すると100 GHz の周波数差に対して
誤差は±33 MHzであり十分な精度を持つ。
【００２４】図２は、本発明の第２の実施の形態である
波長制御装置を示す構成図である。上述のようにして周
波数の差が求められるから、図２の構成図に示すよう
に、この差の信号を利用して基準光源１との周波数の差
が所望の値になるように被制御光源２に制御信号を与え
ることで波長制御された光源を得ることができる。本発
明は基準光源との周波数の差が大きくてもよく、いわゆ
るオフセットロック（基準光源との周波数の差を一定値
に保つこと）がたやすく実現できる。また、基準光源は
強い必要はなく、また可干渉性もそれほど必要では無い
ため他のネットワークからの変調光を用いることもでき
る。
波長制御装置を示す構成図である。上述のようにして周
波数の差が求められるから、図２の構成図に示すよう
に、この差の信号を利用して基準光源１との周波数の差
が所望の値になるように被制御光源２に制御信号を与え
ることで波長制御された光源を得ることができる。本発
明は基準光源との周波数の差が大きくてもよく、いわゆ
るオフセットロック（基準光源との周波数の差を一定値
に保つこと）がたやすく実現できる。また、基準光源は
強い必要はなく、また可干渉性もそれほど必要では無い
ため他のネットワークからの変調光を用いることもでき
る。
【００２５】図３は本発明の第３の実施の形態である波
長計測装置を示す構成図である。図１に示したような２
つの干渉計を用いる構成では光路差を等しくなるように
制御するのが難しい。これを解決するために本実施例で
は基準光源１と被計測光源２の偏光を偏光子１０、１１
によって直交させてから合波し、同一の干渉計３に入射
する。干渉計３の出力は偏光子１２、１３によって基準
光源１からの光の干渉出力と被計測光源２からの光の干
渉出力に分離される。基準光源の光と被計測光源の光は
波長も偏光も異なるため互いに干渉することはない。分
離された光はそれぞれ光検出器５と光検出器６で検出し
乗算回路７で２つの信号の積をとる。光路差を変化させ
て乗算回路７の出力変化の周期を計測することで基準光
源１と被計測光源２からの光の周波数(波長)の差が求め
られる。
長計測装置を示す構成図である。図１に示したような２
つの干渉計を用いる構成では光路差を等しくなるように
制御するのが難しい。これを解決するために本実施例で
は基準光源１と被計測光源２の偏光を偏光子１０、１１
によって直交させてから合波し、同一の干渉計３に入射
する。干渉計３の出力は偏光子１２、１３によって基準
光源１からの光の干渉出力と被計測光源２からの光の干
渉出力に分離される。基準光源の光と被計測光源の光は
波長も偏光も異なるため互いに干渉することはない。分
離された光はそれぞれ光検出器５と光検出器６で検出し
乗算回路７で２つの信号の積をとる。光路差を変化させ
て乗算回路７の出力変化の周期を計測することで基準光
源１と被計測光源２からの光の周波数(波長)の差が求め
られる。
【００２６】図４は本発明の第４の実施の形態である波
長計測装置を示す構成図である。基準光源１を周波数f1
で、被計測光源２を周波数f2で変調する。変調方法は
半導体レーザの場合は直接変調によってもよく、もちろ
ん外部変調器を用いることもできる。基準光源１からの
光と被計測光源２からの光を合波し、同一の干渉計３に
入射する。干渉計３の出力は光検出器５で検出された後
で周波数フィルタ１４、１５によって基準光源１からの
光の干渉出力と被計測光源２からの光の干渉出力に分離
され、さらに乗算回路７の出力から周波数フィルタ１６
でf1＋f2又はf1−f2の周波数成分を取り出して２つの信
号の積を得る。このとき、周波数フィルタ１６の代わり
にロックインアンプを用いてもよい。光路差を変化させ
て乗算回路７の出力変化の周期を計測することで基準光
源１と被計測光源２からの光の周波数(波長)の差が求め
られる。光源の変調周波数は周波数フィルタで分離でき
る範囲であれば特に制限はない。この方法によれば干渉
計と光検出器が１つでよいので構成が簡単になり、安価
に作成できる。また、光検出器５で検出された干渉計３
の出力を周波数フィルタで分離せずに乗算回路７に入力
して、その出力（この場合信号の二乗が得られる)から
周波数フィルタ１６でf1＋f2又はf1−f2 の周波数成分
を取り出してもよい。
長計測装置を示す構成図である。基準光源１を周波数f1
で、被計測光源２を周波数f2で変調する。変調方法は
半導体レーザの場合は直接変調によってもよく、もちろ
ん外部変調器を用いることもできる。基準光源１からの
光と被計測光源２からの光を合波し、同一の干渉計３に
入射する。干渉計３の出力は光検出器５で検出された後
で周波数フィルタ１４、１５によって基準光源１からの
光の干渉出力と被計測光源２からの光の干渉出力に分離
され、さらに乗算回路７の出力から周波数フィルタ１６
でf1＋f2又はf1−f2の周波数成分を取り出して２つの信
号の積を得る。このとき、周波数フィルタ１６の代わり
にロックインアンプを用いてもよい。光路差を変化させ
て乗算回路７の出力変化の周期を計測することで基準光
源１と被計測光源２からの光の周波数(波長)の差が求め
られる。光源の変調周波数は周波数フィルタで分離でき
る範囲であれば特に制限はない。この方法によれば干渉
計と光検出器が１つでよいので構成が簡単になり、安価
に作成できる。また、光検出器５で検出された干渉計３
の出力を周波数フィルタで分離せずに乗算回路７に入力
して、その出力（この場合信号の二乗が得られる)から
周波数フィルタ１６でf1＋f2又はf1−f2 の周波数成分
を取り出してもよい。
【００２７】図５は本発明の実施の形態である波長計測
装置の一部である干渉計を示す構成図である。入射ポー
ト３１、３２から入射した光はファイバカップラ３３に
よってそれぞれ２つに分けられる。ファイバカップラ３
３の分配比は１：１である。ファイバカップラ３３の出
力はそれぞれレンズ３４で平行光となる。一方の光は空
間を伝播した後ふたたびレンズ３４で集光されて第２の
ファイバカップラ３６に入射する。もう一方の光も空間
を伝播するが集光するレンズ３４とファイバカップラ３
６の入射部は光の進行方向に位置を変えられる微動台３
５の上におかれている。微動台３５の位置は制御端子３
９に入力される信号によって制御される。これによりフ
ァイバカップラ３３を出てから第２のファイバカップラ
３６に入射するまでに２つの光を異なる距離だけ伝播さ
せることができる。ファイバカップラ３６で２つの光は
合波され干渉する。干渉した光は出射ポート３７および
３８から出力される。光路差は制御端子３９に入力され
る信号によって微動台３５を動かすことで変えられる。
この干渉計はマッハツェンダー型だが例えばマイケルソ
ン型の干渉計を構成してもよい。
装置の一部である干渉計を示す構成図である。入射ポー
ト３１、３２から入射した光はファイバカップラ３３に
よってそれぞれ２つに分けられる。ファイバカップラ３
３の分配比は１：１である。ファイバカップラ３３の出
力はそれぞれレンズ３４で平行光となる。一方の光は空
間を伝播した後ふたたびレンズ３４で集光されて第２の
ファイバカップラ３６に入射する。もう一方の光も空間
を伝播するが集光するレンズ３４とファイバカップラ３
６の入射部は光の進行方向に位置を変えられる微動台３
５の上におかれている。微動台３５の位置は制御端子３
９に入力される信号によって制御される。これによりフ
ァイバカップラ３３を出てから第２のファイバカップラ
３６に入射するまでに２つの光を異なる距離だけ伝播さ
せることができる。ファイバカップラ３６で２つの光は
合波され干渉する。干渉した光は出射ポート３７および
３８から出力される。光路差は制御端子３９に入力され
る信号によって微動台３５を動かすことで変えられる。
この干渉計はマッハツェンダー型だが例えばマイケルソ
ン型の干渉計を構成してもよい。
【００２８】図６は本発明の実施の形態である波長計測
装置の一部である別の干渉計を示す構成図である。入射
ポート３１、３２から入射した光はファイバカップラ３
３によってそれぞれ２つに分けられる。ファイバカップ
ラ３３の分配比は１：１である。ファイバカップラ３３
の出力はそれぞれ円筒形レンズ４０で線状に広げられ
る。２つの出力がある角度をもって出射され交わるとこ
ろにフォトダイオードアレイ５１からなる光検出器５を
おく。フォトダイオードアレイの各画素には光路差の異
なる２つの光が入射するから、光検出器の出力は光路差
の異なる干渉光の強度が得られる。この干渉計はヤング
のダブルスリットである。このほか知られている種々の
干渉計を用いることができる。第２の実施例で述べたよ
うに異なる周波数で変調した基準光源と被計測光源を用
いて周波数フィルタと乗算回路を通すことにより２つの
干渉計出力の積信号を得ることができる。ここで述べた
構成では可動部分無しで干渉計が得られるため機械的な
安定性にすぐれている。また、光路差をスキャンする必
要も無いので短時間に周波数差を計測できる。
装置の一部である別の干渉計を示す構成図である。入射
ポート３１、３２から入射した光はファイバカップラ３
３によってそれぞれ２つに分けられる。ファイバカップ
ラ３３の分配比は１：１である。ファイバカップラ３３
の出力はそれぞれ円筒形レンズ４０で線状に広げられ
る。２つの出力がある角度をもって出射され交わるとこ
ろにフォトダイオードアレイ５１からなる光検出器５を
おく。フォトダイオードアレイの各画素には光路差の異
なる２つの光が入射するから、光検出器の出力は光路差
の異なる干渉光の強度が得られる。この干渉計はヤング
のダブルスリットである。このほか知られている種々の
干渉計を用いることができる。第２の実施例で述べたよ
うに異なる周波数で変調した基準光源と被計測光源を用
いて周波数フィルタと乗算回路を通すことにより２つの
干渉計出力の積信号を得ることができる。ここで述べた
構成では可動部分無しで干渉計が得られるため機械的な
安定性にすぐれている。また、光路差をスキャンする必
要も無いので短時間に周波数差を計測できる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の波長計測装
置は、干渉計の利用により、小型に作成可能でありなが
ら高い精度で周波数差が計測できる。具体的には光路差
3 mmで100 GHz の周波数差を±33 MHzの誤差で計測でき
る。基準光源との周波数差を計測しているので他の光源
による較正は不要である。２つの干渉計の出力の積を信
号としているため、従来の干渉計では動作しないような
光路差の揺らぎがあっても光の周波数差が求められる。
また、周波数の差は光路差に対する変化として求められ
るので検出器や電気回路に速い応答は要求されずビート
法では計測できないような大きな周波数差まで計ること
ができる。
置は、干渉計の利用により、小型に作成可能でありなが
ら高い精度で周波数差が計測できる。具体的には光路差
3 mmで100 GHz の周波数差を±33 MHzの誤差で計測でき
る。基準光源との周波数差を計測しているので他の光源
による較正は不要である。２つの干渉計の出力の積を信
号としているため、従来の干渉計では動作しないような
光路差の揺らぎがあっても光の周波数差が求められる。
また、周波数の差は光路差に対する変化として求められ
るので検出器や電気回路に速い応答は要求されずビート
法では計測できないような大きな周波数差まで計ること
ができる。
【００３０】また、本発明の波長制御装置は、この波長
差信号を用いて基準光源との周波数の差が所望の値にな
るように被計測光源に制御信号を与えることで波長制御
された光源を得ることができる。
差信号を用いて基準光源との周波数の差が所望の値にな
るように被計測光源に制御信号を与えることで波長制御
された光源を得ることができる。
【００３１】本発明は基準光源との周波数の差が大きく
てもよく、いわゆるオフセットロックがたやすく実現で
きる。また、基準光源は強い必要はなく、また可干渉性
もそれほど必要では無いため他のネットワークからの変
調光を用いることもできる。
てもよく、いわゆるオフセットロックがたやすく実現で
きる。また、基準光源は強い必要はなく、また可干渉性
もそれほど必要では無いため他のネットワークからの変
調光を用いることもできる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である波長計測装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である波長制御装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である波長計測装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態である波長計測装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態である波長計測装置の一部
である干渉計を示す構成図である。
である干渉計を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態である波長計測装置の一部
である別の干渉計を示す構成図である。
である別の干渉計を示す構成図である。
１ 基準光源 ２ 被計測光源 ３、４ 干渉計 ５、６ 光検出器 ７ 乗算回路 ８ 光路差制御回路 ９ 演算装置 １０、１１、１２、１３ 偏光子 １４、１５、１６ 周波数フィルタ ３１、３２ 入射ポート ３３、３６ ファイバカップラ ３４ レンズ ３５ 微動台 ３７、３８ 出射ポート ３９ 制御端子 ４０ 円筒形レンズ ５１ フォトダイオードアレイ
Claims (8)
- 【請求項１】 波長の基準となる基準光源からの光が第
１の干渉計へ入射され、波長が不明の被計測光源からの
光が第２の干渉計へ入射され、 前記第１の干渉計と前記第２の干渉計との光路差は、光
路差制御回路によって互いに等しくなるように制御さ
れ、かつ、前記光路差は、前記光路差制御回路によって
雑音を導入されることによって揺らがせられ、 前記第１の干渉計の出力は第１の光検出器によって第１
の信号として検出され、前記第２の干渉計の出力は第２
の光検出器によって第２の信号として検出され、前記第
１の信号と前記第２の信号とが乗算回路によって積をと
られて積信号として出力され、 該積信号が前記第１の干渉計と前記第２の干渉計との光
路差に対して変化する周期によって、前記基準光源と前
記被計測光源との波長の差が演算装置により計測される
ことを特徴とする波長計測装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の波長計測装置を備えた
波長制御装置であって、 前記波長計測装置により得られた基準光源と被計測光源
との波長の差を制御信号として、前記被計測光源の波長
を前記基準光源の波長に対して所望の差を持つように制
御することを特徴とする波長制御装置。 - 【請求項３】 波長の基準となる基準光源からの光が第
１の偏光子へ入射され、波長が不明の被計測光源からの
光が第２の偏光子へ入射され、 前記基準光源からの偏光と前記被計測光源からの偏光と
が、前記第１の偏光子と前記第２の偏光子とにより直交
されてから合波され、１つの干渉計へ入射され、 前記基準光源からの偏光と前記被計測光源からの偏光と
の光路差は、光路差制御回路によって互いに等しくなる
ように制御され、かつ、前記光路差は、前記光路差制御
回路によって雑音を導入されることによって揺らがせら
れ、 前記干渉計の出力は、第３の偏光子により前記基準光源
からの光の干渉出力に、第４の偏光子により前記被計測
光源からの光の干渉出力に、分離され、 前記基準光源からの光の干渉出力は第１の光検出器によ
って第１の信号として検出され、前記被計測光源からの
光の干渉出力は第２の光検出器によって第２の信号とし
て検出され、 前記第１の信号と前記第２の信号とが乗算回路によって
積をとられて積信号として出力され、 該積信号が前記光路差に対して変化する周期によって、
前記基準光源と前記被計測光源との波長の差が演算装置
により計測されることを特徴とする波長計測装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の波長計測装置を備えた
波長制御装置であって、 前記波長計測装置により得られた基準光源と被計測光源
との波長の差を制御信号として、前記被計測光源の波長
を前記基準光源の波長に対して所望の差を持つように制
御することを特徴とする波長制御装置。 - 【請求項５】 基準光源の光と被計測光源の光とをそれ
ぞれ異なる周波数で変調し、 前記基準光源からの変調光と前記被計測光源からの変調
光とが合波され、一つの干渉計へ入射され、 前記基準光源からの変調光と前記被計測光源からの変調
光との光路差は、光路差制御回路によって互いに等しく
なるように制御され、かつ、前記光路差は、前記光路差
制御回路によって雑音を導入されることによって揺らが
せられ、 前記干渉計の出力は、１つの光検出器によって検出さ
れ、 該光検出器の出力は、乗算回路に入力され、 該乗算回路の出力から、１つの周波数フィルタにより前
記干渉計の出力の積信号が取り出され、 該積信号が前記光路差に対して変化する周期によって、
前記基準光源と前記被計測光源との波長の差が演算装置
により計測されることを特徴とする波長計測装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の波長計測装置を備えた
波長制御装置であって、 前記波長計測装置により得られた基準光源と被計測光源
との波長の差を制御信号として、前記被計測光源の波長
を前記基準光源の波長に対して所望の差を持つように制
御することを特徴とする波長制御装置。 - 【請求項７】 基準光源の光と被計測光源の光とをそれ
ぞれ異なる周波数で変調し、 前記基準光源からの変調光と前記被計測光源からの変調
光とが合波され、一つの干渉計へ入射され、 前記基準光源からの変調光と前記被計測光源からの変調
光との光路差は、光路差制御回路によって互いに等しく
なるように制御され、かつ、前記光路差は、前記光路差
制御回路によって雑音を導入されることによって揺らが
せられ、 前記干渉計の出力は、１つの光検出器によって検出さ
れ、 該光検出器の出力は、第１の周波数フィルタにより前記
基準光源からの光の干渉出力に、第２の周波数フィルタ
により前記被計測光源からの光の干渉出力に、分離さ
れ、乗算回路に入力され、 該乗算回路の出力から、第３の周波数フィルタにより前
記干渉計の出力の積信号が取り出され、 該積信号が前記光路差に対して変化する周期によって、
前記基準光源と前記被計測光源との波長の差が演算装置
により計測されることを特徴とする波長計測装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の波長計測装置を備えた
波長制御装置であって、 前記波長計測装置により得られた基準光源と被計測光源
との波長の差を制御信号として、前記被計測光源の波長
を前記基準光源の波長に対して所望の差を持つように制
御することを特徴とする波長制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088319A JP2976919B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 波長計測装置及び該波長計測装置を備えた波長制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088319A JP2976919B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 波長計測装置及び該波長計測装置を備えた波長制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281884A JPH10281884A (ja) | 1998-10-23 |
| JP2976919B2 true JP2976919B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=13939613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9088319A Expired - Fee Related JP2976919B2 (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 波長計測装置及び該波長計測装置を備えた波長制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2976919B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102445279B (zh) * | 2010-10-14 | 2013-11-13 | 上海微电子装备有限公司 | 一种测量干涉仪波长的装置及方法 |
-
1997
- 1997-04-07 JP JP9088319A patent/JP2976919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10281884A (ja) | 1998-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6043883A (en) | Wavemeter and an arrangement for the adjustment of the wavelength of the signals of an optical source | |
| US5361130A (en) | Fiber grating-based sensing system with interferometric wavelength-shift detection | |
| US5841536A (en) | Polarization interferometer apparatus using the polarization dependent phase lag in a birefringent retarder | |
| US6549548B2 (en) | Interferometric filter wavelength meter and controller | |
| US20050078317A1 (en) | Synchronizing the filter wavelength of an optical filter with the wavelength of a swept local oscillator signal | |
| EP0512450B1 (en) | Wavelength variation measuring apparatus | |
| JP2004191349A (ja) | 大まかな測定および細密な測定から波長を決定する装置および方法 | |
| US6590666B2 (en) | Method and system for optical spectrum analysis with non-uniform sweep rate correction | |
| JP2976919B2 (ja) | 波長計測装置及び該波長計測装置を備えた波長制御装置 | |
| US7280216B2 (en) | Method and apparatus for determining the wavelength of an input light beam | |
| JP3346595B2 (ja) | 光ファイバの波長分散測定方法 | |
| US7333210B2 (en) | Method and apparatus for feedback control of tunable laser wavelength | |
| JP2012513617A (ja) | 周波数サーボが設けられたレーザーシステム | |
| JPH01205486A (ja) | 半導体レ−ザの波長安定化装置 | |
| JP2746354B2 (ja) | 固定検光子を用いた偏波モード分散測定方法及び装置 | |
| Yao et al. | Sine-Cosine Techniques for Detecting Fast Optical Frequency Variations With Ultra-High Resolution | |
| JPH0658817A (ja) | 光波長計 | |
| JPH01210804A (ja) | 面間隔測定方法 | |
| JPH0716982Y2 (ja) | 光周波数変化測定装置 | |
| KR100947731B1 (ko) | 스펙트럴 간섭계를 이용한 광섬유 및 광도파로의 색분산측정장치 및 색분산 측정방법 | |
| JPH05264687A (ja) | 光式磁界センサ | |
| JPH02307027A (ja) | 光周波数測定装置 | |
| JPH067100B2 (ja) | チューナブルエタロンを用いたガス濃度圧力検出方法 | |
| JPH0210785A (ja) | 可変周波数光源 | |
| JP2001345511A (ja) | 波長モニター |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |