JPWO2007083609A1 - 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

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。

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、様々な光スペ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いる。

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ペ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。
特開２００２−２１４４５９号公報 特開２００１−２６４１６７号公報

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いが、温度が変化するまでに比較的長い時間を必要としていた。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。

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。しかしながら、波長可変範囲が狭いという問題があった。

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く、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、光スペクトラムアナライザを提供することにある。

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、伝搬している光のモードを前記光導波路の途中において変換するための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てＩＤＴに所定の周波数の高周波信号を印加して、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。

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（ＦＢＧ）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、光スペクトラムアナライザのコストを低減することができる。

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、レーザー光源である。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から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化を図ることができる。

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ｄλの傾き、すなわちｄλ／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。

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。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、光センサー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）

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。

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。

しかしながら、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、ｄλ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、ｄλ／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からずれるおそれがある。

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から入力し、ＩＤＴに所定の周波数の高周波信号を印加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。

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、光スペクトラムを測定することが可能となる。

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（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（ａ）は、ｄλ／ｄｆ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（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…偏光スプリッター
７ａ…入射端
８ａ…出射端
９…入力用光ファイバー
１０…光源
１１…広帯域光源
１２…光サーキュレータ
１３…ＦＢＧ
１３ａ…コア層
１３ｂ…クラッド層
１３ｃ…異屈折率層
１４…出力用光ファイバー
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…光ファイバー
５０…広帯域光源
５１…光センサー
５２〜５４…ＦＢＧ
５５…光ファイバー
６１…光スペクトラムアナライザ
６２，６３…レーザー光源

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。

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。

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_３圧電単結晶基板からなる。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いてもよい。

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。ＩＤＴ５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からなる。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。

また、上記ＩＤＴ５よりも入力側に、交差導波路型の偏光スプリッター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ッター８が配置されている。

このような光導波路４ａ，４ｂ、ＩＤＴ５及び偏光スプリッター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。

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ッター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ッター８の一方出射端８ａから出射されることになる。

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。

さらに、上記光導波路４ａ，４ｂ、交差導波路型偏光スプリッター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。

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、入射用光ファイバー９が接続されている。入射用光ファイバー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から入射用光ファイバー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、光サーキュレータ１２と、ＦＢＧ１３とを有する。ＦＢＧとは、ファイバー・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、上記被測定光におい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。

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、光ファイバーの一部に、あるいは連結して設けられる。ＦＢＧ１３は、光ファイバーと同様に、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。光ファイバーと同様に、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いる。この異屈折率層１３ｃ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。

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から光サーキュレータ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ー９に与えられることになる。

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。

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、光ファイバー１４が接続されている。この光ファイバー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からなり、入力された光の強度に応じた電気信号を出力する。

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。

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から選択された選択光の波長との関係を補正し、精度の高い光スペクトラムを与える。

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ー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。

より具体的には、入射された光が、偏光スプリッター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、ＩＤＴ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になる。

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λａの波長の偏光モードのみがＴＭ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、偏光スプリッター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。

この場合、ＩＤＴ５に加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。

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。

しかしながら、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ｄλ／ｄｆが変化する。ここで、ｄλ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。

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、正確な波長からずれるおそれがある。

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いて、上記被測定光から得られた選択光の波長が補正される。

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ー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、偏光スプリッター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℃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が、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。

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。

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、ｄλ／ｄｆが変化する。本実施形態では、このｄλ／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。

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ｄλの傾き、すなわちｄλ／ｄｆの温度による変化を示す。図４（ａ）から明らかなように、ｄλ／ｄｆは、２５℃において−８．５５ｎｍ／ＭＨｚ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から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ｄλ／ｄｆ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。

例えば温度３５℃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ｄλ／ｄｆで補正しなかった場合には、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ｄλ／ｄｆ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。

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きる。

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。

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。

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。

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３３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。

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、ＦＢＧ１３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イザ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。

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。

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。

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い光センサー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。従って、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。

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。

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λ_１，λ_２及びλ_３の波長の光を反射させるように構成されており、かつ互いに直列に接続されている。

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_１，λ_２，λ_３の光、すなわち３種類の波長の光が、光センサー５１で用いられ得ることになる。

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λ_ａ、及びλ_ｂの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λ_ａ及びλ_ｂ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ィルタ２に与えられることになる。

本実施形態では、上記のように、第１の波長λ_ａ及び第２の波長λ_ｂの２種類の特定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。

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_ａ＝１５４５ｎｍ、第２の基準光の波長λ_ｂ＝１５５５ｎｍとして、第１の実施形態の場合と同様に、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λ_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が、被測定光のピークであることがわかる。

ところで、前述したように、ｄλ／ｄｆ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ｄλ／ｄｆ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。しかしながら、ｄλ／ｄｆ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からない。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ｄλ／ｄｆの変化を求めることが望ましい。

これに対して、本実施形態では、波長λ_ａ，λ_ｂの第１，第２の基準光を用いるため、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ｄλ／ｄｆ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。

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λ_ａと、波長λ_ｂとが分散されていることが望ましい。それによって、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。

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。

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６１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ー光源を光源として用いてもよい。

Claims (5)

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、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加して、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いて、前記ＩＤＴに印加する高周波の周波数と、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、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項に記載の光スペクトラムアナライザ。
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のいずれか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。

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