JP6775024B2 - Optical wavelength measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、光波長測定装置に関する。 The present invention relates to an optical wavelength measuring device.
物理量に応じた波長を出力するファイバブラッググレーティング(FBG)の素子を有する光波長変化型センサ、その他のセンサを用いた光波長測定装置が知られている。
光波長測定装置の従来例として、波長可変光源を用いて、複数のFBGセンサの反射スペクトルを取得し、そのスペクトル中のピーク波長の値を計測する光センサ測定装置がある(特許文献1)。特許文献1の従来例では、波長可変光源は、制御クロックに同期して出力光の波長を掃引する。波長可変光源がλs〜λeの波長の光を掃引し、各FBGセンサの反射波長に到達すると、その反射光はサーキュレータを通り、光電変換回路で電圧に変換される。波長可変光源が、どの波長を出力した時に電圧波形のピークが得られたかを計測すれば、そのピークの波長を求めることができる。An optical wavelength change type sensor having a fiber Bragg grating (FBG) element that outputs a wavelength corresponding to a physical quantity, and an optical wavelength measuring device using another sensor are known.
As a conventional example of an optical wavelength measuring device, there is an optical sensor measuring device that acquires reflection spectra of a plurality of FBG sensors using a variable wavelength light source and measures a value of a peak wavelength in the spectrum (Patent Document 1). In the conventional example of
別の従来例として、FBGを有する光源と、光源から出力される基準光とセンサから出力される被測定光とが入力する音響光学波長可変フィルタと、音響光学波長フィルタから出力される出力光を受光する受光器とを備え、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演算装置で補正する光スペクトラムアナライザがある(特許文献2)。 As another conventional example, a light source having an FBG, an acoustic-optical wavelength variable filter input by a reference light output from the light source and a light to be measured output from a sensor, and an output light output from the acoustic-optical wavelength filter are used. There is an optical spectrum analyzer equipped with a light receiving receiver that corrects the wavelength of the selected light obtained from the light to be measured by a computing device based on the wavelength of the selected light and the excitation frequency when the reference light is incident (patented). Document 2).
別の従来例として、被測定光が入力される導波路型音響光学波長可変フィルタと、導波路型音響光学波長可変フィルタを加熱保温する加熱調整用ヒータと、導波路型音響光学波長可変フィルタから出力される出力光を受光する受光器とを備え、受光器からの出力信号に基づいて被測定光の光スペクトラムを演算する光スペクトラムアナライザがある(特許文献3)。 As another conventional example, from a waveguide type acoustic optical wavelength variable filter into which the light to be measured is input, a heating adjustment heater for heating and retaining the waveguide type acoustic optical wavelength variable filter, and a waveguide type acoustic optical wavelength variable filter. There is an optical spectrum analyzer that includes a receiver that receives the output light and calculates the optical spectrum of the light to be measured based on the output signal from the receiver (Patent Document 3).
特許文献1の従来例では、複数の閾値を設定する構成としたので、装置の構造が複雑化され、高価なものとなる。さらに、設定自体が煩雑となり、使い勝手の悪いものとなる。
特許文献2の従来例では、基準光自体が温度特性を持たないことが前提となっている。基準光がFBGであるため、FBGを一定温度に保つ温度調節機能やFBG自体をアサーマル化する必要があるが、それを達成するための手段の開示がない。
特許文献3の従来例では、導波路型音響光学波長可変フィルタを加熱保温する加熱調整用ヒータとして、ペルチェ素子や抵抗ヒータが用いられているので、周辺の温度変化に対する追従性が悪く、複雑かつ高価な手段が必要となる。In the conventional example of
In the conventional example of Patent Document 2, it is premised that the reference light itself does not have temperature characteristics. Since the reference light is an FBG, it is necessary to make the temperature control function for keeping the FBG at a constant temperature and the FBG itself athermal, but there is no disclosure of means for achieving this.
In the conventional example of Patent Document 3, since a Peltier element or a resistance heater is used as a heater for heating and retaining the waveguide type acoustic-optical wavelength tunable filter, it is complicated and complicated due to poor followability to ambient temperature changes. Expensive means are required.
本発明の目的は、簡易な構造で、温度変化に対する安定性が高く、広範囲な測定を精度よく行える光波長測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical wavelength measuring device having a simple structure, having high stability against temperature changes, and capable of performing a wide range of measurements with high accuracy.
本発明の光波長測定装置は、入力光から所定波長を選択的に抽出する音響光学波長可変フィルタと、前記音響光学波長可変フィルタに高周波信号を加えて励振する高周波電圧発生回路と、任意の基準波長光を出力する基準波長発生器と、被測定物に設置され物理量に応じた波長の光を出力する光波長変化型センサと、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を前記基準波長発生器と前記光波長変化型センサとにそれぞれに入力させる入力部と、前記基準波長発生器から出力された出力光を受光し、かつ、前記光波長変化型センサで出力された出力光を、前記入力部を介して受光する測定光用受光器と、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を、分離部を介して参照光として受光する参照光受光器と、前記測定光用受光器および前記参照光用受光器から出力される信号に基づいて前記光波長変化型センサの波長を演算する演算回路と、前記音響光学波長可変フィルタの温度を検知するフィルタ用温度検知部と、前記フィルタ用温度検知部から出力された温度信号に基づいて前記高周波電圧発生回路が前記音響光学波長可変フィルタに出力する周波数信号を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。 The optical wavelength measuring device of the present invention includes an acoustic-optical wavelength variable filter that selectively extracts a predetermined wavelength from input light, a high-frequency voltage generation circuit that excites the acoustic-optical wavelength variable filter by applying a high-frequency signal, and an arbitrary reference. A reference wavelength generator that outputs wavelength light, an optical wavelength change type sensor that is installed on the object to be measured and outputs light having a wavelength corresponding to a physical quantity, and output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter are used as the reference wavelength. An input unit to be input to each of the generator and the optical wavelength change type sensor, and an output light that receives the output light output from the reference wavelength generator and is output by the optical wavelength change type sensor. A light receiver for measurement light that receives light through the input unit, a reference light receiver that receives output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter as reference light via a separation unit, and a light receiver for measurement light. An arithmetic circuit that calculates the wavelength of the optical wavelength change type sensor based on signals output from the device and the reference light receiver, a filter temperature detection unit that detects the temperature of the acoustic-optical wavelength variable filter, and the above. It is characterized by including a control unit that controls a frequency signal output by the high-frequency voltage generation circuit to the acoustic-optical wavelength variable filter based on a temperature signal output from the filter temperature detection unit.
本発明では、高周波電圧発生回路を駆動すると、AOTFと称される音響光学波長可変フィルタにより、入力光から所定波長が選択的に抽出される。選択的に抽出された出力光は、入力部によって基準波長発生器と光波長変化型センサとに入力される。光波長変化型センサでは、物理量に応じた波長の光が出力され、この出力光が入力部によって測定光用受光器に送られる。基準波長発生器から出力された出力光は測定光用受光器に送られる。測定光用受光器から出力された信号は演算回路に送られ、この演算回路により、光波長型センサの物理量に応じた波長が演算される。
しかも、フィルタ用温度検知部と制御部とを備えているから、音響光学波長可変フィルタの温度をフィルタ用温度検知部で検知し、フィルタ用温度検知部からの温度信号に基づいて制御部が高周波電圧発生回路で音響光学波長可変フィルタに出力される周波数信号を制御する。これにより、音響光学波長可変フィルタから基準波長発生器と光波長変化型センサとに送られる出力光の波長範囲は、温度が補正された出力光の波長範囲となる。そのため、温度変化に影響されることなく、音響光学波長可変フィルタから特定の波長の出力光を出力することができることになり、温度変化に対する安定性が高い光波長測定装置を提供することができる。In the present invention, when the high-frequency voltage generation circuit is driven, a predetermined wavelength is selectively extracted from the input light by an acoustic-optical wavelength tunable filter called AOTF. The output light selectively extracted is input to the reference wavelength generator and the optical wavelength change type sensor by the input unit. In the optical wavelength change type sensor, light having a wavelength corresponding to a physical quantity is output, and this output light is sent to a receiver for measurement light by an input unit. The output light output from the reference wavelength generator is sent to the light receiver for measurement light. The signal output from the light receiver for measurement is sent to an arithmetic circuit, and this arithmetic circuit calculates the wavelength according to the physical quantity of the optical wavelength type sensor.
Moreover, since it is equipped with a filter temperature detection unit and a control unit, the temperature of the acoustic-optical wavelength variable filter is detected by the filter temperature detection unit, and the control unit has a high frequency based on the temperature signal from the filter temperature detection unit. The voltage generation circuit controls the frequency signal output to the acoustic-optical wavelength variable filter. As a result, the wavelength range of the output light sent from the acoustic-optical wavelength variable filter to the reference wavelength generator and the optical wavelength change type sensor becomes the wavelength range of the output light whose temperature has been corrected. Therefore, it is possible to output output light having a specific wavelength from the acoustic-optical wavelength tunable filter without being affected by the temperature change, and it is possible to provide an optical wavelength measuring device having high stability against the temperature change.
本発明では、前記基準波長発生器の温度を検知する発生器用温度検知部を備え、前記演算回路は、前記発生器用温度検知部から出力された温度信号に基づいて前記基準波長発生器から出力される出力光の波長を演算する波長演算部を有する構成が好ましい。
この構成では、基準波長発生器に発生器用温度検知部を設けたから、温度変化の影響を受ける基準波長発生器を使用した場合でも、検知した基準波長発生器の温度信号を用いて基準波長発生器から出力される出力光の波長を波長演算部で演算して測定精度を向上させることができる。In the present invention, the temperature detection unit for the generator that detects the temperature of the reference wavelength generator is provided, and the arithmetic circuit is output from the reference wavelength generator based on the temperature signal output from the temperature detection unit for the generator. A configuration having a wavelength calculation unit that calculates the wavelength of the output light is preferable.
In this configuration, since the temperature detector for the generator is provided in the reference wavelength generator, even if the reference wavelength generator affected by the temperature change is used, the temperature signal of the detected reference wavelength generator is used to generate the reference wavelength generator. The wavelength of the output light output from is calculated by the wavelength calculation unit to improve the measurement accuracy.
本発明では、前記音響光学波長可変フィルタの光入力側又は光出力側に配置された光増幅器と、前記音響光学波長可変フィルタと前記光増幅器の一方から出力される出力光を前記音響光学波長可変フィルタと前記光増幅器の他方に帰還させる帰還部とを備えた構成が好ましい。
この構成では、基準波長発生器や光波長変化型センサに入力する光の強さや、掃引の波長範囲を容易に上げることが可能となる。In the present invention, the optical amplifier arranged on the optical input side or the optical output side of the acoustic-optical wavelength variable filter, and the output light output from one of the acoustic-optical wavelength variable filter and the optical amplifier are variable in the acoustic-optical wavelength. A configuration including a filter and a feedback unit that feeds back to the other side of the optical amplifier is preferable.
With this configuration, it is possible to easily increase the intensity of light input to the reference wavelength generator or the optical wavelength change type sensor and the wavelength range of sweeping.
本発明では、前記音響光学波長可変フィルタと前記フィルタ用温度検知部とは同一ケーシング内に配置される構成が好ましい。
この構成では、同一ケーシング内に配置される音響光学波長可変フィルタとフィルタ用温度検知部とは、近似した温度環境下にあるため、音響光学波長可変フィルタの温度がフィルタ用温度検知部により正しく検知されることになり、測定精度を向上させることができる。In the present invention, it is preferable that the acoustic-optical wavelength tunable filter and the filter temperature detection unit are arranged in the same casing.
In this configuration, since the acoustic-optical tunable filter and the filter temperature detector arranged in the same casing are in an approximate temperature environment, the temperature of the acoustic-optical tunable filter is correctly detected by the filter temperature detector. Therefore, the measurement accuracy can be improved.
本発明では、前記音響光学波長可変フィルタと前記基準波長発生器とは同一ケーシング内に配置されている構成が好ましい。
この構成では、同一ケーシングにある音響光学波長可変フィルタと基準波長発生器とが近似した温度環境下にあるため、フィルタ用温度検知部が発生器用温度検知部を兼ねることが可能となり、部品点数の減少を図ることができる。In the present invention, it is preferable that the acoustic-optical wavelength tunable filter and the reference wavelength generator are arranged in the same casing.
In this configuration, since the acoustic-optical tunable filter in the same casing and the reference wavelength generator are in an approximate temperature environment, the temperature detector for the filter can also serve as the temperature detector for the generator, and the number of parts can be increased. It can be reduced.
本発明では、前記測定光用受光器は、前記音響光学波長可変フィルタ及び前記基準波長発生器と同一ケーシング内に配置される構成が好ましい。
この構成では、測定光用受光器が音響光学波長可変フィルタと基準波長発生器とともに同一ケーシングに配置されるので、これらの部材を接続するための光ケーブルが不要となり、コスト低減を図ることができる。In the present invention, it is preferable that the light receiver for measurement light is arranged in the same casing as the acoustic-optical wavelength tunable filter and the reference wavelength generator.
In this configuration, since the receiver for measurement light is arranged in the same casing together with the acoustic-optical wavelength tunable filter and the reference wavelength generator, an optical cable for connecting these members becomes unnecessary, and cost can be reduced.
本発明の光波長測定装置は、入力光から所定波長を選択的に抽出する音響光学波長可変フィルタと、前記音響光学波長可変フィルタに高周波信号を加えて励振する高周波電圧発生回路と、任意の基準波長光を出力する基準波長発生器と、被測定物に設置され物理量に応じた波長の光を出力する光波長変化型センサと、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を前記基準波長発生器と前記光波長変化型センサとにそれぞれに入力させる入力部と、前記基準波長発生器から出力された出力光を受光し、かつ、前記光波長変化型センサで出力された出力光を、前記入力部を介して受光する測定光用受光器と、前記測定光用受光器から出力される信号に基づいて前記光波長変化型センサの波長を演算する演算回路と、前記音響光学波長可変フィルタの温度を検知するフィルタ用温度検知部と、前記フィルタ用温度検知部から出力された温度信号に基づいて前記高周波電圧発生回路が前記音響光学波長可変フィルタに出力する周波数信号を制御する制御部と、を備え、前記入力部は、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を前記基準波長発生器に入力させる第一入力部と、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を前記光波長変化型センサに入力させる第二入力部とを有し、前記測定光用受光器は、前記基準波長発生器から出力された出力光を受光する第一受光器と、前記光波長変化型センサで出力された出力光を、前記第二入力部を介して受光する第二受光器とを有し、さらに、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を受光する参照光用受光器と、前記音響光学波長可変フィルタから出力される出力光を前記第二入力部と前記参照光用受光器とに分離する分離部と、前記参照光用受光器から出力される信号の出力値で、前記第一受光器と前記第二受光器との少なくとも一方から出力される信号の出力値を除算する除算器と、を備えたことを特徴とする。
この構成では、音響光学波長可変フィルタから出力される出力光は、第一入力部により基準波長発生器に送られ、基準波長発生器から基準波長光が第一受光器に送られる。音響光学波長可変フィルタから出力される出力光は、分離部によって、第二入力部と参照光用受光器とに分離される。第二入力部に送られる出力光は光波長変化型センサに送られ、光波長変化型センサで反射された反射光が測定光として第二入力部を介して第二受光器に送られる。分離部から送られる出力光は参照光として参照光用受光器に送られる。第一受光器、第二受光器及び参照光用受光器から出力信号が除算器に送られ、除算器によって、参照光の出力値で、基準波長光の出力値と測定光の出力値との除算が実施される。
音響光学波長可変フィルタに入力光を入力させる光源の種類や個体差、さらには、音響光学波長可変フィルタ自体の種類や個体差、温度変化や経時変化等によって、基準波長発生器と光波長変化型センサに入力する光スペクトルプロファイルの変動が生じるが、前述の構成により、光スペクトルプロファイルの変動影響を安価で容易に低減できる。しかも、複数の閾値を設定する構成を採用することを要せず、光波長測定装置の構造を簡易なものにできる。
さらに、測定光用受光器を第一受光器と第二受光器とに分けて構成しているから、基準光と光波長変化型センサから出力される出力光とを同じ光波長帯にすることが可能となり、簡易な構造で、広範囲な測定を精度よく行うことができる。
The optical wavelength measuring device of the present invention includes an acoustic-optical wavelength variable filter that selectively extracts a predetermined wavelength from input light , a high-frequency voltage generation circuit that excites the acoustic-optical wavelength variable filter by applying a high-frequency signal, and an arbitrary reference. A reference wavelength generator that outputs wavelength light, an optical wavelength change type sensor that is installed on an object to be measured and outputs light having a wavelength corresponding to a physical quantity, and an output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter are used as the reference wavelength. An input unit to be input to the generator and the optical wavelength change type sensor, and an output light that receives the output light output from the reference wavelength generator and is output by the optical wavelength change type sensor. A light receiver for measurement light that receives light via the input unit, an arithmetic circuit that calculates the wavelength of the optical wavelength change type sensor based on a signal output from the light receiver for measurement light, and an acoustic-optical wavelength variable filter. A filter temperature detection unit that detects the temperature of the filter, and a control unit that controls a frequency signal output by the high-frequency voltage generation circuit to the acoustic-optical wavelength variable filter based on the temperature signal output from the filter temperature detection unit. The input unit includes a first input unit that inputs the output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter to the reference wavelength generator, and the input unit that outputs the output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter. The measurement light receiver has a second input unit for inputting to an optical wavelength change type sensor, and the measurement light receiver includes a first receiver that receives output light output from the reference wavelength generator and the optical wavelength change type. A reference light receiver that has a second receiver that receives the output light output by the sensor via the second input unit, and further receives the output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter. The output value of the signal output from the reference light receiver and the separation unit that separates the output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter into the second input unit and the reference light receiver. characterized in that and a divider for dividing an output value of the signal output from at least one of said first photodetector and said second photodetector.
In this configuration, the output light output from the acoustic-optical tunable filter is sent to the reference wavelength generator by the first input unit, and the reference wavelength light is sent from the reference wavelength generator to the first receiver. The output light output from the acoustic-optical tunable filter is separated into a second input unit and a reference light receiver by a separation unit. The output light sent to the second input unit is sent to the optical wavelength change type sensor, and the reflected light reflected by the optical wavelength change type sensor is sent to the second receiver as measurement light via the second input unit. The output light sent from the separation unit is sent to the reference light receiver as reference light. Output signals are sent from the first receiver, the second receiver, and the reference light receiver to the divider, and the divider determines the output value of the reference light, which is the output value of the reference wavelength light and the output value of the measurement light. Division is carried out.
The reference wavelength generator and the optical wavelength change type depending on the type and individual difference of the light source that inputs the input light to the acoustic-optical wavelength variable filter, the type and individual difference of the acoustic-optical wavelength variable filter itself, the temperature change, the time change, etc. Although the optical spectrum profile input to the sensor fluctuates, the influence of the fluctuation of the optical spectrum profile can be easily reduced by the above configuration at low cost. Moreover, it is not necessary to adopt a configuration in which a plurality of threshold values are set, and the structure of the optical wavelength measuring device can be simplified.
Further, since the light receiver for measurement light is divided into a first light receiver and a second light receiver, the reference light and the output light output from the light wavelength change type sensor should be in the same light wavelength band. With a simple structure, a wide range of measurements can be performed with high accuracy.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において、同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
[第1実施形態]
図1に基づいて、第1実施形態にかかる光波長測定装置1を説明する。
図1には光波長測定装置1の概略構成が示されている。
図1において、光波長測定装置1は、光学モジュール10と、光学モジュール10にそれぞれ接続される光波長変化型センサ20、受光部3A、制御部40及び高周波電圧発生回路50と、受光部3Aに接続される演算回路60と、演算回路60に接続される出力部70と、光源80とを備えている。
受光部3Aは測定光用受光器30及び参照光用受光器33を備える。
光源80は広帯域光源から構成されている。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, in the description of each embodiment, the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
[First Embodiment]
The light
FIG. 1 shows a schematic configuration of the light
In FIG. 1, the optical
The
The
光学モジュール10は、ケーシング11にそれぞれ設けられた音響光学波長可変フィルタ12、基準波長発生器13、入力部140及び分離部151を備えている。入力部140は、ビームスプリッタやサーキュレータで構成される。
これらの音響光学波長可変フィルタ12、基準波長発生器13、入力部140、分離部151のうち隣り合う部材は光ファイバで接続されている。さらに、分離部151と参照光用受光器33との間、入力部140と測定光用受光器30との間は、それぞれ光ファイバで接続され、もしくは、空間を介して接続されている。
音響光学波長可変フィルタ12は、入力光から所定波長を選択的に抽出する素子であって、AOTF(Acoustro Optical Tunable Filter)と称される。
音響光学波長可変フィルタ12は、光源80から入力光と、高周波電圧発生回路50から高周波信号とを受けるIDT120を有する導波路型フィルタである。IDT120は、Inter Digital Transducer(櫛歯電極)である。基準波長発生器13は、エタロン、ガスセル(シアン化水素(Hydrogen CiaNyde;HCN))、ファイバブラッググレーティング(FBG)、誘電体多層膜フィルタ、等の素子から構成される。
基準波長発生器13は、音響光学波長可変フィルタ12で出力された出力光を光波長変化型センサ20に出力し、光波長変化型センサ20からの出力光を任意の基準波長光として入力部140に送る。The
Adjacent members of the acoustic-optical wavelength
The acoustic optical
The acoustic-optical wavelength
The
入力部140は、光波長変化型センサ20から光波長変化型センサ20の物理量に応じた出力光(測定光)と基準波長発生器13から出力される基準波長光とを測定光用受光器30に入力させるものである。
分離部151は、音響光学波長可変フィルタ12と入力部140との間に配置されるものであり、音響光学波長可変フィルタ12から出力される出力光を入力部140に向かう出力光と、参照光用受光器33に向かう参照光とに分離するものである。The
The
光波長変化型センサ20は、光ファイバに単一もしくは複数のセンサから構成されており、図示しない被測定物に設置されている。ここで、センサには、誘導体多層膜フィルタタイプ、FBGタイプ、ファブリペロー干渉タイプが含まれる。
光波長変化型センサ20は、音響光学波長可変フィルタ12の出力光を、入力部140を経由して入力するとともに、入力部140に向けて反射光を出射する。ここで、光波長変化型センサ20で出力される反射光は、光波長変化型センサ20が設置される被測定物の物理量変化に応じたものである。
演算回路60は、測定光用受光器30と参照光用受光器33とからそれぞれ出力される信号を受ける除算器600と、除算器600からの出力信号を受けて光波長変化型センサ20の波長を演算する波長演算部63とを備えて構成されている。The optical wavelength
The optical wavelength
The
図2に基づいて、波長演算部63を用いて光波長変化型センサ20で検出される物理量を演算する方法を説明する。図2には、時間と受光部3Aから出力される受光強度との関係が示されている。
図2において、測定光用受光器30から出力される基準波長光の受光強度は、波長λr1、λr2、λr3、λr4、λr5の時にピークとなる。λr1の時の時間がtr1であり、λr2の時の時間がtr2であり、λr3の時の時間がtr3であり、λr4の時の時間がtr4であり、λr5の時の時間がtr5である。
仮に、光波長変化型センサ20を2つ用いた場合、測定光用受光器30から出力される測定光の受光強度は、波長λf1、λf2の時にピークとなる。λf1の時の時間がtf1であり、λf2の時の時間がtf2である。
波長演算部63は、例えば、次の演算式により光波長変化型センサ20の波長λf1と波長λf2とを求める。
λf1={(λr3−λr2)/(tr3−tr2)}・tf1+λr2
λf2={(λr5−λr4)/(tr5−tr4)}・tf2+λr4
波長演算部63で演算された波長は、出力部70に出力される。波長の演算方法は、λrnとλfnとの相対的な時間差から求められるものであり、前述の演算式による方法に限定されない。
出力部70は、波長演算部63で演算された波長の値を表示する表示部であってもよく、Lan、ハードディスク(HD)、SDカード等のメモリであってもよい。A method of calculating the physical quantity detected by the optical wavelength
In FIG. 2, the light receiving intensity of the reference wavelength light output from the
If two light wavelength
For example, the
λ f1 = {(λ r3 −λ r2 ) / ( tr r3- t r2 )} · t f1 + λ r2
λ f2 = {(λ r5- λ r4 ) / (t r5- t r4 )} · t f2 + λ r4
The wavelength calculated by the
The
図1において、測定光用受光器30及び参照光用受光器33は、それぞれアンプを有するものであり、光電変換回路を構成する。
音響光学波長可変フィルタ12から出力された出力光は、分離部151により2分岐される。分離部151で2分岐された出力光のうち一方は、入力部140を経由して、光波長変化型センサ20に送られる。光波長変化型センサ20からの出力、すなわち、反射光(λ1、λ2、・・・λn)は、測定光として測定光用受光器30で受光される。測定光は測定光用受光器30によりスペクトル波形の信号に変換される。このスペクトルが図3Bに示されている。図3Bで示されるスペクトル波形は、波長が1545nm付近で電圧が高く、山形となっていることがわかる。In FIG. 1, each of the
The output light output from the acoustic-optical wavelength tunable filter 12 is branched into two by the
分離部151で2分岐された出力光のうち他方は、参照光として参照光用受光器33で受光される。参照光は参照光用受光器33によりスペクトル波形の信号に変換される。このスペクトルが図3Aに示される。
参照光用受光器33では、音響光学波長可変フィルタ12で出力される出力光のスペクトル形状と経時的な変化が示されている。図3B、図3Cにおいて、Thは閾値を示す。閾値Thは、0.6Vである。
図3Bで示されるスペクトル波形の信号は、光波長変化型センサ20の反射スペクトルに音響光学波長可変フィルタ12のスペクトルが掛け合わされたものである。The other of the output light branched into two by the
In the
The signal of the spectrum waveform shown in FIG. 3B is obtained by multiplying the reflection spectrum of the optical wavelength
測定光用受光器30と参照光用受光器33とから出力される信号は除算器600に送られる。
除算器600は、測定光用受光器30から出力される信号の出力値を、参照光用受光器33から出力される信号の出力値で除算する。図3Cで示される通り、除算後のスペクトル波形の信号は、音響光学波長可変フィルタ12のスペクトルの影響が少ないことがわかる。The signals output from the
The
図1において、高周波電圧発生回路50は、音響光学波長可変フィルタ12に高周波信号を加えて励振するものであり、高周波信号発生素子51と、高周波信号発生素子51から出力される高周波信号を増幅してIDT120に送る増幅器52とを有する。
高周波信号発生素子51は、電圧制御発振子(VCO:Voltage Control Oscillator)や、DAコンバータを用いて波形を生成するデジタルIC(Direct Digital Synthesizer)から構成される。
ケーシング11には、音響光学波長可変フィルタ12の温度を検知するフィルタ用温度検知部91が設けられている。
フィルタ用温度検知部91は、熱電対、サーミスタ、白金測温抵抗体等の温度を検知する素子から構成される。
フィルタ用温度検知部91で検知される音響光学波長可変フィルタ12の温度信号は、制御部40に送られ、制御部40によって高周波信号発生素子51が制御される。In FIG. 1, the high-frequency
The high
The
The filter
The temperature signal of the acoustic-optical wavelength tunable filter 12 detected by the filter
図4には、高周波電圧発生回路50から音響光学波長可変フィルタ12に入力する掃引周波数と温度との関係が示されている。
図4において、高周波電圧発生回路50から音響光学波長可変フィルタ12に入力する掃引周波数領域が斜線で示されている。
掃引開始位置がfaで示され、掃引終了がfbで示されている。Cを定数とすると、
fa−fb=Cである。
Cを、例えば、10MHzとし、faを、例えば、180MHzとすると、fbは、170MHzである。FIG. 4 shows the relationship between the sweep frequency and the temperature input from the high-frequency
In FIG. 4, the sweep frequency region input from the high-frequency
The sweep start position is indicated by fa and the sweep end is indicated by fb. If C is a constant
fa−fb = C.
If C is, for example, 10 MHz and fa is, for example, 180 MHz, fb is 170 MHz.
掃引開始位置faは、温度tを変数として表す次式で示される。
fa=fr+α(t―tr)
ここで、αは、周波数温度係数で、音響光学波長可変フィルタ12の固有の値であり、通常、0.1MHz/℃である。
trは基準温度(例えば、25℃)、frは基準温度の時の掃引開始周波数である。
この式により、掃引開始周波数が決定される。
つまり、フィルタ用温度検知部91で検知される温度trの信号を受領した制御部40は、前述の式や図4のグラフに基づいて掃引開始の周波数frを決定し、この周波数frから定数値C(例えば、10MHz)の範囲で、掃引するように高周波信号発生素子51に信号を送る。The sweep start position fa is represented by the following equation expressing the temperature t as a variable.
fa = fr + α (t-tr)
Here, α is a frequency temperature coefficient, which is a unique value of the acoustic-optical wavelength
tr is the reference temperature (for example, 25 ° C.), and fr is the sweep start frequency at the reference temperature.
This equation determines the sweep start frequency.
That is, the
図1において、ケーシング11の内部には、基準波長発生器13の温度を検知する発生器用温度検知部92が配置されている。
発生器用温度検知部92で検知される基準波長発生器13の温度信号は、波長演算部63に送られる。波長演算部63では、後述する通り、発生器用温度検知部92から出力された温度信号に基づいて基準波長発生器13が出力する出力光の波長を補正する。In FIG. 1, a generator
The temperature signal of the
図5には、基準波長発生器13から出力される出力光の波長と透過率との関係が示されている。
図5に示される通り、波長λrm-1、波長λrm、波長λrm+1の透過率は、それぞれ、温度30℃の場合を中心として、温度0℃では、波長が小さく、温度60℃では、波長が大きい。このように、基準波長発生器13から出力される出力光は、温度の影響を受けて波長が変化する。例えば、基準波長発生器13として石英製のソリッドエタロンを用いた場合には、変化量は30℃と60℃との間での変化、0℃と30℃との間での変化で、それぞれ約5pm/℃である。FIG. 5 shows the relationship between the wavelength of the output light output from the
As shown in FIG. 5, the transmittances of the wavelength λrm-1, the wavelength λrm, and the wavelength λrm + 1 are small at a temperature of 0 ° C. and are small at a temperature of 60 ° C., respectively, mainly when the temperature is 30 ° C. Is big. In this way, the wavelength of the output light output from the
図6には、基準波長発生器13から出力される出力光の温度と波長との関係が示されている。
図6において、温度が上がると、波長λrm-1、波長λrm、波長λrm+1の波長がそれぞれ大きくなる。ここで、基準波長発生器13の波長λrmは、温度tを変数として次の式で表される。
λrm=λtr+β(t−tr)
ここで、βは波長温度係数で、基準波長発生器13の固有の値である。tは発生器用温度検知部92で求められた温度であり、trは基準温度、λtrは基準温度trの時の基準波長発生器13で出力される出力光の波長である。FIG. 6 shows the relationship between the temperature and wavelength of the output light output from the
In FIG. 6, as the temperature rises, the wavelengths of wavelength λrm-1, wavelength λrm, and wavelength λrm + 1 become larger, respectively. Here, the wavelength λrm of the
λrm = λtr + β (t-tr)
Here, β is a wavelength temperature coefficient, which is a unique value of the
従って、第1実施形態では、次の効果を奏することができる。
(1)音響光学波長可変フィルタ12の温度をフィルタ用温度検知部91で検知し、フィルタ用温度検知部91からの温度信号に基づいて制御部40が高周波電圧発生回路50で音響光学波長可変フィルタ12に出力される周波数信号を制御する。そのため、音響光学波長可変フィルタ12から基準波長発生器13と光波長変化型センサ20とに送られる出力光を温度補正された出力光とすることができ、温度変化に対する安定性が高い光波長測定装置を提供することができる。Therefore, in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The temperature of the acoustic-optical wavelength
(2)基準波長発生器13に発生器用温度検知部92を設けたから、検知した基準波長発生器13の温度信号を用いて基準波長発生器13から出力される基準波長の演算結果を波長演算部63で補正し、測定精度を向上させることができる。
(2) Since the
(3)音響光学波長可変フィルタ12とフィルタ用温度検知部91とは同一のケーシング11の内部に配置されるから、これらの部材は、近似した温度環境下にあることになる。そのため、音響光学波長可変フィルタ12の温度がフィルタ用温度検知部91により正確に検知されることになり、測定精度を向上させることができる。
(4)基準波長発生器13と発生器用温度検知部92とは同一のケーシング11の内部に配置されるから、これらの部材は、近似した温度環境下にあることになる。そのため、基準波長発生器13の温度が発生器用温度検知部92により正確に検知されることになり、測定精度をより向上させることができる。(3) Since the acoustic-optical wavelength tunable filter 12 and the filter
(4) Since the
(5)音響光学波長可変フィルタ12と基準波長発生器13とは同一のケーシング11の内部に配置されているから、これらの部材は近似した温度環境下にあることになる。そのため、フィルタ用温度検知部91が発生器用温度検知部92を兼ねることが可能となり、部品点数の減少を図ることができる。フィルタ用温度検知部91が発生器用温度検知部92を兼ねる場合では、図1のフィルタ用温度検知部91からの温度信号Sを波長演算部63に送る。
(5) Since the acoustic-optical wavelength tunable filter 12 and the
(6)音響光学波長可変フィルタ12から出力された出力光を受光する参照光用受光器33と、音響光学波長可変フィルタ12から出力される出力光を入力部140と参照光用受光器33とに分離する分離部151と、測定光用受光器30から出力される信号の出力値を、参照光用受光器33から出力される信号の出力値で除算する除算器600を備えたから、音響光学波長可変フィルタ12の種類や個体差、温度変化や経時変化等によって生じる基準波長発生器13と光波長変化型センサ20に入力する光スペクトルプロファイルの変動影響を安価で容易に低減できる。
(6) A
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図7に基づいて説明する。
第2実施形態は、受光部3Aがケーシング11の内部に配置されている点が第1実施形態と異なるものであり、他の構成は第1実施形態と同じである。
図7には第2実施形態にかかる光波長測定装置2の概略構成が示されている。
図7において、光波長測定装置2は、ケーシング11と、ケーシング11の内部にそれぞれ配置された音響光学波長可変フィルタ12、フィルタ用温度検知部91、入力部140、分離部151、基準波長発生器13、発生器用温度検知部92及び受光部3Aとを備えている。[Second Embodiment]
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The second embodiment is different from the first embodiment in that the
FIG. 7 shows a schematic configuration of the light wavelength measuring device 2 according to the second embodiment.
In FIG. 7, the optical wavelength measuring device 2 includes a
音響光学波長可変フィルタ12、分離部151、入力部140、基準波長発生器13、測定光用受光器30及び参照光用受光器33は、それぞれ所定の隙間をもって直線上に配置されているが、第1実施形態とは異なり、これらの間は、光ファイバが配置されるものではなく、空間とされる。なお、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、音響光学波長可変フィルタ12、分離部151、入力部140、基準波長発生器13、測定光用受光器30及び参照光用受光器33の間をそれぞれ光ファイバで接続するものでもよい。
The acoustic-optical wavelength
第2実施形態では、第1実施形態の(1)〜(6)と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
(7)測定光用受光器30と参照光用受光器33とは、音響光学波長可変フィルタ12及び基準波長発生器13と同一のケーシング11の内部に配置されている。そのため、これらの部材の間を空間とすることで、これらを接続するための光ケーブルが不要となり、コスト低減を図ることができる。In the second embodiment, the same effects as those in (1) to (6) of the first embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
(7) The
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を図8に基づいて説明する。
第3実施形態は、入力部140、測定光用受光器30、除算器600がそれぞれ2つから構成されている点が第1実施形態と異なるものであり、他の構成は第1実施形態と同じである。
図8には第3実施形態にかかる光波長測定装置3の概略構成が示されている。
図8において、光波長測定装置3は、ケーシング11と、ケーシング11の内部にそれぞれ配置された、音響光学波長可変フィルタ12、フィルタ用温度検知部91、入力部140、分離部151、基準波長発生器13、発生器用温度検知部92及び受光部3Aと、受光部3Aに接続される演算回路60と、を備えている。[Third Embodiment]
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The third embodiment is different from the first embodiment in that the
FIG. 8 shows a schematic configuration of the light wavelength measuring device 3 according to the third embodiment.
In FIG. 8, the optical wavelength measuring device 3 includes a
受光部3Aは、測定光用受光器と参照光用受光器33とを備え、測定光用受光器30は、第一受光器31及び第二受光器32を有する。
入力部140は、音響光学波長可変フィルタ12と分離部151との間に配置された第一入力部141と、分離部151と光波長変化型センサ20との間に配置された第二入力部142とを備える。
第一入力部141は、音響光学波長可変フィルタ12から出力された出力光を基準波長発生器13に入力させるものである。
第二入力部142は、音響光学波長可変フィルタ12から分離部151を経由した出力光を光波長変化型センサ20に送り、光波長変化型センサ20の物理量に応じた出力光を測定光として第二受光器32に出力するものである。The
The
The
The
基準波長発生器13は、音響光学波長可変フィルタ12で出力された出力光を、第一入力部141を介して入力し、任意の基準波長光を第一受光器31に出力するものである。
分離部151は、音響光学波長可変フィルタ12から出力される出力光を第二入力部142に向かう出力光と、参照光用受光器33に向かう参照光とに分離するものである。ここで、分離部151から参照光用受光器33に向かう参照光と、分離部151から第二入力部142へ向かう出力光とは、所定割合、例えば、1:9〜1:19の割合で分割される。
第一入力部141、第二入力部142及び分離部151は、それぞれビームスプリッタから構成される。なお、第一入力部141、第二入力部142及び分離部151が光ファイバで構成される光学系に含まれる場合には、これらの素子は、光カプラーから構成される。さらに、第二入力部142はサーキュレータから構成されるものでもよい。The
The
The
光波長変化型センサ20は、第二入力部142を経由して音響光学波長可変フィルタ12の出力光を入力するとともに、第二入力部142に向けて反射光を出射する。ここで、光波長変化型センサ20で出力される反射光は、光波長変化型センサ20が設置される被測定物の物理量変化に応じたものである。被測定物の物理量として、変位、加速度、傾斜、歪み、温度等を例示できる。
除算器600は、第一受光器31と参照光用受光器33とからそれぞれ出力される信号を受ける第一除算器61と、第二受光器32と参照光用受光器33とからそれぞれ出力される信号を受ける第二除算器62とを備えている。The optical
The
第3実施形態における測定方法は第1実施形態と同じである。
つまり、音響光学波長可変フィルタ12から出力された出力光は、分離部151により2分岐される。2分岐された出力光のうち、一方は、第二入力部142を経由して、光波長変化型センサ20に送られる。光波長変化型センサ20からの反射光(λ1、λ2、・・・λn)は、再び、第二入力部142を通り、測定光として第二受光器32で受光される。測定光は第二受光器32によりスペクトル波形の信号に変換される。
2分岐された出力光のうち他方は、参照光として参照光用受光器33で受光される。
第二受光器32と参照光用受光器33とから出力される信号は第二除算器62に送られる。第二除算器62は参照光用受光器33から出力される信号の出力値を、第二受光器32から出力される信号の出力値で除算する。つまり、第二除算器62は、差動アンプとして機能するものであり、参照光用受光器33で得られた音響光学波長可変フィルタ12のスペクトル波形で、第二受光器32で得られた光波長変化型センサ20からの反射光のスペクトルを除算する(測定光/参照光)。なお、第一受光器31、参照光用受光器33及び第一除算器61の原理も図3A〜図3Cの例と同じである。第一除算器61は、参照光用受光器33から出力される信号の出力値で、第一受光器31から出力される信号の出力値を除算する構成である。The measurement method in the third embodiment is the same as that in the first embodiment.
That is, the output light output from the acoustic-optical wavelength tunable filter 12 is branched into two by the
The other of the bifurcated output light is received by the
The signal output from the
第3実施形態では、第1実施形態の(1)〜(6)と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
(8)測定光用受光器30を、基準波長発生器13から出力される基準光を受光する第一受光器31と、光波長変化型センサ20から出力される出力光を受光する第二受光器32とに分けて構成しているから、基準波長光と光波長変化型センサから出力される出力光とを同じ光波長帯にすることが可能となり、広範囲な測定を精度よく簡易な構造で行うことができる。In the third embodiment, the same effects as those in (1) to (6) of the first embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
(8) The
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態を図9に基づいて説明する。
第4実施形態は、音響光学波長可変フィルタ12に入力光を入力させる構成が第3実施形態とは相違するものであり、他の構成は第3実施形態と同じである。
図9は光波長測定装置4の概略構成が示されている。
図9において、光波長測定装置4では、入力部は、光増幅器81と、音響光学波長可変フィルタ12から出力される出力光を光増幅器81に帰還させる帰還部152とを備えている。[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fourth embodiment, the configuration in which the input light is input to the acoustic-optical wavelength tunable filter 12 is different from that in the third embodiment, and the other configurations are the same as those in the third embodiment.
FIG. 9 shows a schematic configuration of the light wavelength measuring device 4.
In FIG. 9, in the optical wavelength measuring device 4, the input unit includes an
光増幅器81は、エルビウムドープファイバーアンプ(EDFA)や、半導体光アンプ(SOA)から構成される。
帰還部152は、第一入力部141や第二入力部142と同じ素子から構成され、音響光学波長可変フィルタ12から出力される出力光を光増幅器81に帰還させるとともに、第一入力部141に送る。
帰還部152は、図9では、音響光学波長可変フィルタ12と第一入力部141との間に配置されているが、本実施形態では、帰還部152の配置位置は限定されるものではない。例えば、帰還部152は、第一入力部141と分離部151との間、分離部151と第二入力部142との間、あるいは、第二入力部142と光波長変化型センサ20との間に配置されるものであってもよい。The
The
In FIG. 9, the
第4実施形態では、第3実施形態の(1)〜(6)(8)と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
(9)音響光学波長可変フィルタ12に入力光を入力させる入力部を、光増幅器81と、音響光学波長可変フィルタ12から出力される出力光を光増幅器81に帰還させる帰還部152とを備えて構成したから、基準波長発生器13や光波長変化型センサ20に入力する光の強さを容易に上げることが可能となり、さらに、波長の掃引範囲を拡大することができる。In the fourth embodiment, the same effects as those in (1) to (6) and (8) of the third embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
(9) An input unit for inputting input light to the acoustic-optical wavelength
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態を図10に基づいて説明する。
第5実施形態は、光増幅器81の配置位置が第4実施形態とは異なるもので、他の構成は第4実施形態と同じである。
図10は光波長測定装置5の概略構成が示されている。
図10において、光波長測定装置5では、入力部を構成する光増幅器81は、音響光学波長可変フィルタ12と帰還部152との間に配置されている。
帰還部152は、音響光学波長可変フィルタ12から出力される出力光を光増幅器81に帰還させる。
第5実施形態では第4実施形態の(1)〜(6)(8)(9)と同様の効果を奏することができる。[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fifth embodiment, the arrangement position of the
FIG. 10 shows a schematic configuration of the light
In FIG. 10, in the optical
The
In the fifth embodiment, the same effects as in (1) to (6) (8) and (9) of the fourth embodiment can be obtained.
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態を図11に基づいて説明する。
第6実施形態は、分離部151、参照光用受光器33及び除算器600が省略されている点が第1実施形態とは異なるものであり、他の構成は第1実施形態と同じである。
図11には光波長測定装置6の概略構成が示されている。
図11において、光波長測定装置6では、音響光学波長可変フィルタ12と基準波長発生器13との間に入力部140が配置され、入力部140から送られる基準波長光と測定光とが測定光用受光器30に送られる。測定光用受光器30からの出力信号が波長演算部63に送られて、波長演算部63で測定波長が演算される。
第6実施形態では第1実施形態の(1)〜(5)と同様の効果を奏することができる。[Sixth Embodiment]
Next, the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The sixth embodiment is different from the first embodiment in that the
FIG. 11 shows a schematic configuration of the light wavelength measuring device 6.
In FIG. 11, in the optical wavelength measuring device 6, the
In the sixth embodiment, the same effects as those in (1) to (5) of the first embodiment can be obtained.
[第7実施形態]
次に、本発明の第7実施形態を図12に基づいて説明する。
第7実施形態は、発生器用温度検知部92が省略されている点が第6実施形態とは異なるものであり、他の構成は第6実施形態と同じである。
図12には光波長測定装置7の概略構成が示されている。
図12において、光波長測定装置7では、基準波長発生器13の温度情報が波長演算部63に送られることがない。
第7実施形態では、第1実施形態の(1)(3)(5)と同様の効果を奏することができる。[7th Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The seventh embodiment is different from the sixth embodiment in that the
FIG. 12 shows a schematic configuration of the light wavelength measuring device 7.
In FIG. 12, in the optical wavelength measuring device 7, the temperature information of the
In the seventh embodiment, the same effects as in (1), (3), and (5) of the first embodiment can be obtained.
[第8実施形態]
次に、本発明の第8実施形態を図13に基づいて説明する。
第8実施形態は、測定光と基準波長光とが測定光用受光器30に入光する経路が第7実施形態とは異なるものであり、他の構成は第7実施形態と同じである。
図13には光波長測定装置8の概略構成が示されている。
図13において、光波長測定装置8では、基準波長発生器13が入力部140と測定光用受光器30との間に配置され、入力部140から基準波長発生器13に入力される光は基準波長光として測定光用受光器30に送られる。
入力部140と光波長変化型センサ20との間にはビームスプリッタ153がケーシング11の内部に配置され、基準波長発生器13と測定光用受光器30との間にはビームスプリッタ154がケーシング11の内部に配置される。入力部140からの光はビームスプリッタ153を通って光波長変化型センサ20に送られ、光波長変化型センサ20から反射された光はビームスプリッタ153で反射され、ケーシング11の内部に配置されたミラー155とビームスプリッタ154とを介して測定光用受光器30に測定光として送られる。
第8実施形態では、第1実施形態の(1)(3)(5)と同様の効果を奏することができる。[8th Embodiment]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the eighth embodiment, the path through which the measurement light and the reference wavelength light enter the
FIG. 13 shows a schematic configuration of the light wavelength measuring device 8.
In FIG. 13, in the light wavelength measuring device 8, the
A
In the eighth embodiment, the same effects as in (1), (3) and (5) of the first embodiment can be obtained.
[第9実施形態]
次に、本発明の第9実施形態を図14に基づいて説明する。
第9実施形態は、発生器用温度検知部92、分離部151及び参照光用受光器33をそれぞれ省略した点、及び基準波長発生器13の位置が第1実施形態とは異なるものであり、他の構成は第1実施形態と同じである。
図14には光波長測定装置9の概略構成が示されている。
図14において、光波長測定装置9では、音響光学波長可変フィルタ12と光波長変化型センサ20との間であってケーシング11の内部に入力部140が配置されている。入力部140は、音響光学波長可変フィルタ12側に配置された第一入力部141と、光波長変化型センサ20側に配置された第二入力部142とを有する。第一入力部141と測定光用受光器30との間には基準波長発生器13が配置されている。測定光用受光器30は、基準波長発生器13と除算器600との間に配置された第一受光器31と、第二入力部142と除算器600との間に配置された第二受光器32とを有する。
第9実施形態では、第1実施形態の(1)(3)(5)と第3実施形態の(8)と同様の効果を奏することができる。[9th Embodiment]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the ninth embodiment, the
FIG. 14 shows a schematic configuration of the light wavelength measuring device 9.
In FIG. 14, in the optical wavelength measuring device 9, the
In the ninth embodiment, the same effects as those of (1), (3), (5) of the first embodiment and (8) of the third embodiment can be obtained.
[第10実施形態]
次に、本発明の第10実施形態を図15に基づいて説明する。
第10実施形態は、第9実施形態の基準波長発生器13に発生器用温度検知部92を設けた点が第9実施形態とは異なるものであり、他の構成は第9実施形態と同じである。
図15には光波長測定装置1Aの概略構成が示されている。
図15において、光波長測定装置1Aでは、基準波長発生器13の温度を検知する発生器用温度検知部92がケーシング11の内部に配置されている。
発生器用温度検知部92で検知される基準波長発生器13の温度信号は、波長演算部63に送られる。
第10実施形態では、第1実施形態の(1)〜(6)と第3実施形態の(8)と同様の効果を奏することができる。[10th Embodiment]
Next, the tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The tenth embodiment is different from the ninth embodiment in that the
FIG. 15 shows a schematic configuration of the light wavelength measuring device 1A.
In FIG. 15, in the optical wavelength measuring device 1A, a generator
The temperature signal of the
In the tenth embodiment, the same effects as those of (1) to (6) of the first embodiment and (8) of the third embodiment can be obtained.
[第11実施形態]
次に、本発明の第11実施形態を図16に基づいて説明する。
第11実施形態は、第1実施形態の基準波長発生器13から発生器用温度検知部92を省略した点が第1実施形態とは異なるものであり、他の構成は第1実施形態と同じである。
図16には光波長測定装置1Bの概略構成が示されている。
図16において、光波長測定装置1Bでは、基準波長発生器13の温度を検知する発生器用温度検知部92が省略されており、波長演算部63では、温度の補正がされない状態で、波長が測定される。
第11実施形態では、第1実施形態の(1)(3)〜(6)と同様の効果を奏することができる。[11th Embodiment]
Next, the eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The eleventh embodiment is different from the first embodiment in that the
FIG. 16 shows a schematic configuration of the light
In FIG. 16, in the optical
In the eleventh embodiment, the same effects as in (1), (3) to (6) of the first embodiment can be obtained.
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明の音響光学波長可変フィルタ12は、導波路型に限定されるものではない。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
For example, the acoustic-optical wavelength tunable filter 12 of the present invention is not limited to the waveguide type.
1,2,3,4,5,6,7,8,9,1A,1B…光波長測定装置、12…音響光学波長可変フィルタ、13…基準波長発生器、140…入力部、141…第一入力部、142…第二入力部、151…分離部、152…帰還部、20…光波長変化型センサ、3A…受光部、30…測定光用受光器、31…第一受光器、32…第二受光器、33…参照光用受光器、40…制御部、50…高周波電圧発生回路、51…高周波信号発生素子、52…増幅器、60…演算回路、600…除算器、61…第一除算器、62…第二除算器、63…波長演算部、80…広帯域光源、81…光増幅器、91…フィルタ用温度検知部、92…発生器用温度検知部 1,2,3,4,5,6,7,8,9,1A, 1B ... Optical wavelength measuring device, 12 ... Acoustic and optical wavelength variable filter, 13 ... Reference wavelength generator, 140 ... Input unit, 141 ... One input unit, 142 ... second input unit, 151 ... separation unit, 152 ... feedback unit, 20 ... optical wavelength change type sensor, 3A ... light receiving unit, 30 ... light receiver for measurement light, 31 ... first receiver, 32 ... Second receiver, 33 ... Reference optical receiver, 40 ... Control unit, 50 ... High frequency voltage generation circuit, 51 ... High frequency signal generator, 52 ... Amplifier, 60 ... Arithmetic circuit, 600 ... Divider, 61 ... No. One divider, 62 ... second divider, 63 ... wavelength calculation unit, 80 ... wideband light source, 81 ... optical amplifier, 91 ... filter temperature detector, 92 ... generator temperature detector
Claims (7)
前記音響光学波長可変フィルタに高周波信号を加えて励振する高周波電圧発生回路と、
任意の基準波長光を出力する基準波長発生器と、
被測定物に設置され物理量に応じた波長の光を出力する光波長変化型センサと、
前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を前記基準波長発生器と前記光波長変化型センサとにそれぞれに入力させる入力部と、
前記基準波長発生器から出力された出力光を受光し、かつ、前記光波長変化型センサで出力された出力光を、前記入力部を介して受光する測定光用受光器と、
前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を、分離部を介して参照光として受光する参照光用受光器と、
前記測定光用受光器および前記参照光用受光器から出力される信号に基づいて前記光波長変化型センサの波長を演算する演算回路と、
前記音響光学波長可変フィルタの温度を検知するフィルタ用温度検知部と、
前記フィルタ用温度検知部から出力された温度信号に基づいて前記高周波電圧発生回路が前記音響光学波長可変フィルタに出力する周波数信号を制御する制御部と、を備えた
ことを特徴とする光波長測定装置。 An acoustic optic tunable filter that selectively extracts a predetermined wavelength from the input light,
A high-frequency voltage generation circuit that excites by applying a high-frequency signal to the acoustic-optical tunable filter,
A reference wavelength generator that outputs arbitrary reference wavelength light,
An optical wavelength change type sensor installed on the object to be measured and outputting light with a wavelength according to the physical quantity,
An input unit for inputting output light output from the acoustic-optical wavelength tunable filter to the reference wavelength generator and the optical wavelength tunable sensor, respectively.
A light receiver for measurement light that receives the output light output from the reference wavelength generator and also receives the output light output by the optical wavelength change type sensor via the input unit.
A reference light receiver that receives the output light output from the acoustic-optical tunable filter as reference light via a separation unit.
An arithmetic circuit that calculates the wavelength of the optical wavelength change type sensor based on the signals output from the measurement light receiver and the reference light receiver, and
A filter temperature detection unit that detects the temperature of the acoustic-optical tunable filter,
Optical wavelength measurement including a control unit that controls a frequency signal output by the high-frequency voltage generation circuit to the acoustic-optical wavelength variable filter based on a temperature signal output from the filter temperature detection unit. apparatus.
前記基準波長発生器の温度を検知する発生器用温度検知部を備え、
前記演算回路は、前記発生器用温度検知部から出力された温度信号に基づいて前記基準波長発生器から出力される出力光の波長を演算する波長演算部を有する
ことを特徴とする光波長測定装置。 In the light wavelength measuring apparatus according to claim 1,
A generator temperature detector for detecting the temperature of the reference wavelength generator is provided.
The arithmetic circuit includes an optical wavelength measuring unit that calculates the wavelength of output light output from the reference wavelength generator based on a temperature signal output from the generator temperature detecting unit. ..
前記音響光学波長可変フィルタの光入力側又は光出力側に配置された光増幅器と、前記音響光学波長可変フィルタと前記光増幅器の一方から出力される出力光を前記音響光学波長可変フィルタと前記光増幅器の他方に帰還させる帰還部とを備えた
ことを特徴とする光波長測定装置。 In the light wavelength measuring apparatus according to claim 1 or 2.
The optical amplifier arranged on the optical input side or the optical output side of the acoustic-optical wavelength variable filter, and the output light output from one of the acoustic optical wavelength variable filter and the optical amplifier are combined with the acoustic optical wavelength variable filter and the light. An optical wavelength measuring device characterized by having a feedback unit that feeds back to the other side of the amplifier.
前記音響光学波長可変フィルタと前記フィルタ用温度検知部とは同一ケーシング内に配置される
ことを特徴とする光波長測定装置。 In the optical wavelength measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3.
An optical wavelength measuring device characterized in that the acoustic-optical wavelength tunable filter and the filter temperature detecting unit are arranged in the same casing.
前記音響光学波長可変フィルタと前記基準波長発生器とは同一ケーシング内に配置されている
ことを特徴とする光波長測定装置。 In the light wavelength measuring apparatus according to any one of claims 2 to 4.
An optical wavelength measuring device characterized in that the acoustic-optical wavelength tunable filter and the reference wavelength generator are arranged in the same casing.
前記測定光用受光器は、前記音響光学波長可変フィルタ及び前記基準波長発生器と同一ケーシング内に配置される
ことを特徴とする光波長測定装置。 In light wavelength measuring apparatus according to claim 5,
The optical wavelength measuring device is characterized in that the light receiver for measurement light is arranged in the same casing as the acoustic-optical wavelength tunable filter and the reference wavelength generator.
前記音響光学波長可変フィルタに高周波信号を加えて励振する高周波電圧発生回路と、
任意の基準波長光を出力する基準波長発生器と、
被測定物に設置され物理量に応じた波長の光を出力する光波長変化型センサと、
前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を前記基準波長発生器と前記光波長変化型センサとにそれぞれに入力させる入力部と、
前記基準波長発生器から出力された出力光を受光し、かつ、前記光波長変化型センサで出力された出力光を、前記入力部を介して受光する測定光用受光器と、
前記測定光用受光器から出力される信号に基づいて前記光波長変化型センサの波長を演算する演算回路と、
前記音響光学波長可変フィルタの温度を検知するフィルタ用温度検知部と、
前記フィルタ用温度検知部から出力された温度信号に基づいて前記高周波電圧発生回路が前記音響光学波長可変フィルタに出力する周波数信号を制御する制御部と、を備え、
前記入力部は、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を前記基準波長発生器に入力させる第一入力部と、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を前記光波長変化型センサに入力させる第二入力部とを有し、
前記測定光用受光器は、前記基準波長発生器から出力された出力光を受光する第一受光器と、前記光波長変化型センサで出力された出力光を、前記第二入力部を介して受光する第二受光器とを有し、
さらに、前記音響光学波長可変フィルタから出力された出力光を受光する参照光用受光器と、前記音響光学波長可変フィルタから出力される出力光を前記第二入力部と前記参照光用受光器とに分離する分離部と、前記参照光用受光器から出力される信号の出力値で、前記第一受光器と前記第二受光器との少なくとも一方から出力される信号の出力値を除算する除算器と、を備えた
ことを特徴とする光波長測定装置。 An acoustic optic tunable filter that selectively extracts a predetermined wavelength from the input light,
A high-frequency voltage generation circuit that excites by applying a high-frequency signal to the acoustic-optical tunable filter,
A reference wavelength generator that outputs arbitrary reference wavelength light,
An optical wavelength change type sensor installed on the object to be measured and outputting light with a wavelength according to the physical quantity,
An input unit for inputting output light output from the acoustic-optical wavelength tunable filter to the reference wavelength generator and the optical wavelength tunable sensor, respectively.
A light receiver for measurement light that receives the output light output from the reference wavelength generator and also receives the output light output by the optical wavelength change type sensor via the input unit.
An arithmetic circuit that calculates the wavelength of the optical wavelength change type sensor based on the signal output from the measurement light receiver, and
A filter temperature detection unit that detects the temperature of the acoustic-optical tunable filter,
A control unit that controls a frequency signal output by the high-frequency voltage generation circuit to the acoustic-optical wavelength variable filter based on a temperature signal output from the filter temperature detection unit is provided.
The input unit is a first input unit that inputs the output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter to the reference wavelength generator, and the optical wavelength change type that outputs the output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter. It has a second input unit that allows the sensor to input.
The measurement light receiver receives the output light output from the reference wavelength generator and the output light output by the optical wavelength change type sensor via the second input unit. It has a second receiver that receives light,
Further, a reference light receiver that receives the output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter, and the second input unit and the reference light receiver that receive the output light output from the acoustic-optical wavelength variable filter. Divide by dividing the output value of the signal output from at least one of the first receiver and the second receiver by the output value of the signal output from the separation unit and the reference optical receiver. An optical wavelength measuring device characterized by being equipped with a device.
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