JPH02194332A - Optical spectrum analyzer - Google Patents
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- JPH02194332A JPH02194332A JP1360289A JP1360289A JPH02194332A JP H02194332 A JPH02194332 A JP H02194332A JP 1360289 A JP1360289 A JP 1360289A JP 1360289 A JP1360289 A JP 1360289A JP H02194332 A JPH02194332 A JP H02194332A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、光スペクトル分析を行なう光スペクトラムア
ナライザー、特に詳細には音響光学効果を利用して光ス
ペクトルを分析する光スペクトラムアナライザーに関す
るものである。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical spectrum analyzer that performs optical spectrum analysis, and particularly relates to an optical spectrum analyzer that analyzes optical spectrum using the acousto-optic effect. .
(従来の技術)
光スペクトルを分析する光スペクトラムアナライザーと
しては、種々のものが公知となっている。(Prior Art) Various types of optical spectrum analyzers for analyzing optical spectra are known.
従来より広く実用に供されている光スペクトラムアナラ
イザーの1つとして、例えばツエルニターナ−型と称さ
れるものが知られている。この光スペクトラムアナライ
ザーは、照射された被測定光を回折させる回折格子を回
転させ、それにより回折光をスリット上において移動さ
せ、このスリット越しに回折光を検出したときの回折格
子の回転角に基づいて光スペクトルを分析するものであ
る。As one of the optical spectrum analyzers that have been widely used in practical use, for example, there is known a so-called Zzerny-Turner type optical spectrum analyzer. This optical spectrum analyzer rotates a diffraction grating that diffracts the irradiated light to be measured, thereby moving the diffracted light on a slit, and detecting the diffracted light through the slit based on the rotation angle of the diffraction grating. This method analyzes the optical spectrum.
このような光スペクトラムアナライザーは、高分解能で
光スペクトルを分析可能となっている。Such optical spectrum analyzers are capable of analyzing optical spectra with high resolution.
しかしこのような光スペクトラムアナライザーは、大型
でかつ重いので取扱い性に難があり、例えば携帯使用等
には不向きであった。小型軽量に形成されうる光スペク
トラムアナライザーも種々考えられているが、そのよう
なものの多くは分解能が低いという問題を有している。However, such optical spectrum analyzers are large and heavy, making them difficult to handle, making them unsuitable for portable use, for example. Various optical spectrum analyzers that can be made small and lightweight have been considered, but many of these have the problem of low resolution.
そこで本出願人は先に、小型軽量に形成可能で、しかも
分解能の高い光スペクトラムアナライザーを提案した(
特願昭62−180779号)。この光スペクトラムア
ナライザーは、
表面弾性波が伝播可能な材料から形成された光導波路と
、
この光導波路内に入射されて該光導波路内を進行する被
測定光としての導波光の光路に交わる方向に進行して、
該導波光を回折、偏向させる連続的に周波数が変化する
表面弾性波を」肥太光導波路において発生させる表面弾
性波発生手段と、上記表面弾性波によって偏向されて光
導波路外に出射した」肥太被測定光を検出する光検出手
段と、この光検出手段が被測定光を検出したときの表面
弾性波の周波数を検出する周波数検出手段とから構成さ
れたことを特徴とするものである。Therefore, the applicant first proposed an optical spectrum analyzer that can be made small and lightweight and has high resolution (
(Patent Application No. 180779/1982). This optical spectrum analyzer includes an optical waveguide formed of a material that allows surface acoustic waves to propagate, and a waveguide that is arranged in a direction that intersects the optical path of guided light as measured light that is input into the optical waveguide and travels within the optical waveguide. Proceed,
A surface acoustic wave generating means for generating a surface acoustic wave whose frequency changes continuously to diffract and deflect the guided light in a thick optical waveguide; The present invention is characterized in that it is comprised of a light detection means for detecting the thick light to be measured, and a frequency detection means for detecting the frequency of the surface acoustic wave when the light detection means detects the light to be measured.
光導波路内を導波する導波光は、この光導波路を伝播す
る表面弾性波と交差すると、音響光学相互作用により回
折、偏向する。この偏向角δは、表面弾性波の進行方向
に対する導波光の入射角をθとすると、δ−2θである
。そして導波光の波長をλ、光導波路の実効屈折率をN
eとし、表面弾性波の波長、周波数、速度をそれぞれA
S f。When guided light guided in an optical waveguide intersects with a surface acoustic wave propagated in this optical waveguide, it is diffracted and deflected due to acousto-optic interaction. This deflection angle δ is δ−2θ, where θ is the incident angle of the guided light with respect to the traveling direction of the surface acoustic wave. The wavelength of the guided light is λ, and the effective refractive index of the optical waveguide is N.
Let e be the wavelength, frequency, and velocity of the surface acoustic wave, respectively.
S f.
■とすれば、
λ
である。NeおよびVは一定であるから、この式で示さ
れるブラッグ条件を満足して導波光が最も効率良く回折
するときの前記入射角θと表面弾性波周波数fが分かれ
ば、導波光すなわち被測定光の波長λが分かることにな
る。If ■, then λ. Since Ne and V are constant, if the incident angle θ and the surface acoustic wave frequency f at which the guided light is most efficiently diffracted satisfying the Bragg condition expressed by this equation are known, the guided light, that is, the light to be measured, can be determined. The wavelength λ of is known.
また導波光(被測定光)が非常に波長が近接した複数の
スペクトル成分を含む場合、各スペクトル成分を表面弾
性波の回折作用により分離させることができる。したが
って、例えば前記光検出器の前にピンホール板等を配置
して、各スペクトル成分の光がそれぞれ個別に検出され
るようにしておけば、上述のように波長が近接していて
も各スペクトル成分を正確に測定可能となる。Further, when the guided light (light to be measured) includes a plurality of spectral components having very close wavelengths, each spectral component can be separated by the diffraction effect of the surface acoustic wave. Therefore, for example, if a pinhole plate or the like is placed in front of the photodetector so that the light of each spectral component can be detected individually, each spectral component can be detected even if the wavelengths are close to each other as described above. Components can be measured accurately.
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、上述の光スペクトラムアナライザーにおいて
、被測定光を高S/Nで検出可能とすることを目的とす
るものである。(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to enable the above-mentioned optical spectrum analyzer to detect light to be measured with a high S/N ratio.
(課題を解決するための手段)
本発明による光スペクトラムアナライザーは、先に述べ
たような光導波路と、表面弾性波発生手段と、光検出手
段と、周波数構H4手段とから構成された光スペクトラ
ムアナライザーにおいて、光導波路を、電気光学効果を
示す材料から形成するとともに、
光導波路の導波光光路部分に配された電気光学へ
光スィッチと、
この電気光学光スイッチへの電圧印加を、前記表面弾性
波の周波数よりも低い変調周波数の下にON−Or’l
’制御して、光導波路の光路を、前記光検出器に向かう
光路占、そこから外れた光路とに周期的に切り換えさせ
るスイッチング回路と、」−記光検出手段から被測定光
検出信号を受け、この検出信号から上記変調周波数と同
じ周波数の成分のみを取り出すフィルター手段とを設け
、そして周波数検出手段は、上記フィルター手段から取
り出された成分に基づいて、光検出手段が被測定光を検
出したときの表面弾性波の周波数を検出するように構成
したことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The optical spectrum analyzer according to the present invention has an optical spectrum analyzer that includes an optical waveguide as described above, a surface acoustic wave generating means, a light detecting means, and a frequency configuration H4 means. In the analyzer, an optical waveguide is formed from a material exhibiting an electro-optic effect, an optical switch is provided for the electro-optic optical path in the optical waveguide portion of the optical waveguide, and voltage application to the electro-optic optical switch is controlled by the surface elasticity. ON-Or'l below the modulation frequency lower than the wave frequency
a switching circuit that controls and periodically switches the optical path of the optical waveguide between an optical path toward the photodetector and an optical path away from the photodetector; , filter means for extracting only a component of the same frequency as the modulation frequency from the detection signal, and the frequency detection means detects the light to be measured by the light detection means based on the component extracted from the filter means. The present invention is characterized in that it is configured to detect the frequency of the surface acoustic wave at the time.
(作 用)
光導波路の光路を上述のよう切り換えれば、光検出器に
よって検出される被測定光は、上記の変調周波数でON
−OFF変調されるようになる。そこでこの光検出器の
出力信号から上記変調周波数と同一の周波数成分を取り
出せば、それはほぼ被測定光のみに基づく成分となる。(Function) If the optical path of the optical waveguide is switched as described above, the light to be measured detected by the photodetector is turned on at the above modulation frequency.
-OFF modulation is performed. Therefore, if the same frequency component as the modulation frequency is extracted from the output signal of this photodetector, it becomes a component based almost only on the light to be measured.
したがって、光検出器の出力信号にノイズが含まれてい
ても、それをカットして、被測定光を高S/Nで検出可
能となる。Therefore, even if the output signal of the photodetector contains noise, it can be removed and the light to be measured can be detected with a high S/N ratio.
なお、導波光は上記のようにし゛rON−OFI’変調
する他、該導波光を回折させる表面弾性波への交番電圧
印加をON−OFF I、て変調することも考えられる
が、そのようにする場合は、導波光の回折効率低下を招
かないように、変調周波数は比較的低く設定せざるを得
ない。つまり、表面弾性波の変調周波数を高くし過ぎる
と、導波光のビーム幅内で表面弾性波が飛び飛びに途切
れてしまうからである。In addition to modulating the guided light as described above, it is also possible to modulate the applied alternating voltage to the surface acoustic wave that diffracts the guided light by ON-OFF I. In this case, the modulation frequency must be set relatively low so as not to reduce the diffraction efficiency of the guided light. In other words, if the modulation frequency of the surface acoustic waves is made too high, the surface acoustic waves will be interrupted at random within the beam width of the guided light.
それに対して、電気光学光スイッチにより被測定光をス
イッチングして変調する場合は、上述のような制約がな
いから、変調周波数を十分に高めることができる。On the other hand, when the light to be measured is switched and modulated using an electro-optic optical switch, the above-mentioned restrictions are not imposed, and the modulation frequency can be sufficiently increased.
(実 施 例)
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.
第1図は本発明の第1実施例による光スペクトラムアナ
ライザーを示すものである。この光スペクトラムアナラ
イザー10は、基板11上に形成された光導波路I2と
、この光導波路12に形成された導波路レンズ13と、
光ビーム出射用集光性回折格子(F ocustig
G rating Couplcr、以下FCCと
称する)14と、これらのレンズ13およびFGC14
の間を進行する導波光L1の光路に交わる方向に進行す
る表面弾性波15を発生させるチャーブ交叉くし形電極
対(Chlrped I nter −D jgit
alT ransducer 、以下チャープIDTと
称する)17と、上記表面弾性波15を発生させるため
にこのチャープIDTl7に高周波の交番電圧を印加す
る高周波アンプ19と、上記電圧の周波数を連続的に変
化(掃引)させるスィーパ−20と、導波光L1の光路
部分において光導波路12に形成された電気光学光スイ
ッチとしての電気光学グレーティング(E Iectr
ooptic G rating、以下EOGと称する
)29と、このEOG29に電圧を印加するEOG駆動
回路25と、この駆動回路25内のスイッチング素子の
作動を制御して、上記電圧の印加をON−01’Pさせ
る変調制御回路2Bとを有している。FIG. 1 shows an optical spectrum analyzer according to a first embodiment of the present invention. This optical spectrum analyzer 10 includes an optical waveguide I2 formed on a substrate 11, a waveguide lens 13 formed on this optical waveguide 12,
Focusing diffraction grating for light beam output
rating coupler (hereinafter referred to as FCC) 14, these lenses 13 and FGC 14
A pair of Chlb interdigitated electrodes generates a surface acoustic wave 15 that travels in a direction intersecting the optical path of the guided light L1 that travels between
alT transducer (hereinafter referred to as chirp IDT) 17, a high frequency amplifier 19 that applies a high frequency alternating voltage to this chirp IDT 17 in order to generate the surface acoustic wave 15, and a high frequency amplifier 19 that continuously changes (sweeps) the frequency of the voltage. an electro-optic grating (E Iectr
29 (hereinafter referred to as EOG), an EOG drive circuit 25 that applies a voltage to this EOG 29, and a switching element in this drive circuit 25 to control the operation of the voltage application to ON-01'P. The modulation control circuit 2B has a modulation control circuit 2B.
また上記光ビーム出射用F G C14から出射した光
ビームL4が照射される位置には、ピンホール板30と
、上記光ビームL&の強度を測定するフォトダイオード
等の光検出器3)が配置されている。Further, a pinhole plate 30 and a photodetector 3) such as a photodiode for measuring the intensity of the light beam L& are arranged at a position where the light beam L4 emitted from the light beam emission FGC 14 is irradiated. ing.
この光検出器31が出力する光量信号S1は後述するロ
ックインアンプ35によって増幅され、このロックイン
アンプ35の出力信号S1−゛ は演算処理回路33に
入力され、この演算処理回路33が出力する光量信号S
3は、表示装置34に入力されるようになっている。The light amount signal S1 outputted from this photodetector 31 is amplified by a lock-in amplifier 35, which will be described later, and the output signal S1-' of this lock-in amplifier 35 is inputted to an arithmetic processing circuit 33, which outputs it. Light amount signal S
3 is input to the display device 34.
本実施例においては一例として、基板l】にLiNbO
3ウェハを用い、このウェハの表面にTi拡散膜を設け
ることにより光導波路J2を形成している。なお基板1
1としてその他サファイア、81等からなる結晶性基板
が用いられてもよい。また光導波路12も上記のTi拡
散に限らず、基板11」:にその他の材料をスパッタ、
蒸着する等して形成することもできる。ただし、この光
導波路12は、上記Ti拡散膜等、後述する表面弾性波
が伝播可能で、かつ電気光学効果を示す材料から形成さ
れなければならない。また光導波路は2層以上の積層構
造を有していてもよい。In this embodiment, as an example, the substrate l] is made of LiNbO.
The optical waveguide J2 is formed by using three wafers and providing a Ti diffusion film on the surface of the wafer. Note that substrate 1
As 1, a crystalline substrate made of sapphire, 81, etc. may also be used. In addition, the optical waveguide 12 is not limited to the Ti diffusion described above, but other materials may be sputtered onto the substrate 11.
It can also be formed by vapor deposition or the like. However, this optical waveguide 12 must be formed of a material, such as the above-mentioned Ti diffusion film, that allows surface acoustic waves (described later) to propagate and exhibits an electro-optic effect. Further, the optical waveguide may have a laminated structure of two or more layers.
チャーブIDT17およびEOG29は、例えば光導波
路12の表面にポジ型電子線レジストを塗布し、さらに
その上にAu導電用薄膜を蒸着し、電極パターンを電子
線描画し、Au薄膜を剥離後現像を行ない、次いでCr
薄膜、AI薄膜を蒸着後、有機溶媒中でリフトオフを行
なうことによって形成することができる。なおチャーブ
IDT17は、基板11や光導波路12が圧電性を有す
る材料からなる場合には、直接光導波路12内あるいは
基板11上に設置しても表面弾性波15を発生させるこ
とができるが、そうでない場合には基板11あるいは光
導波路12の一部に例えばZnO等からなる圧電性薄膜
を蒸着、スパッタ等によって形成し、そこにIDT17
を設置すればよい。Charb IDT 17 and EOG 29 are manufactured by, for example, applying a positive electron beam resist to the surface of the optical waveguide 12, further depositing an Au conductive thin film thereon, drawing an electrode pattern with an electron beam, and developing after peeling off the Au thin film. , then Cr
The thin film can be formed by depositing an AI thin film and then performing lift-off in an organic solvent. Note that if the substrate 11 and the optical waveguide 12 are made of a piezoelectric material, the Charb IDT 17 can generate the surface acoustic wave 15 even if it is installed directly inside the optical waveguide 12 or on the substrate 11. If not, a piezoelectric thin film made of, for example, ZnO is formed on a part of the substrate 11 or the optical waveguide 12 by vapor deposition, sputtering, etc., and the IDT 17 is attached thereto.
All you have to do is set it up.
例えば半導体レーザ等の光源21から発せられてスペク
トル分析にかけられる光ビームLは、光源21に接続さ
れた光ファイバー22、結合器23、および光導波路1
2の端面12aに直接結合された光ファイバー24を介
して、該端面1.2aから光導波路12内に取り込まれ
る。この光ビームL(発散ビーム)は導波路レンズ13
によって平行ビームとされ、光導波路12内を導波する
。この導波光L1は、EOG29の部分に入射する。こ
のEOG29にEOG駆動回路25から所定の電圧が印
加されていると、EOG29は回折格子として作用し、
そのとき導波光L1は回折して第1図中の実線表示方向
に進行する。一方上記の電圧印加がなされないと、導波
光Llは第1図の破線表示方向に進行する。回折した導
波光L1は、前記(1)式で示されるブラッグ条件が満
たされれば、チャープIDT1.7から発せられた表面
弾性波15との音響光学相互作用により、図示のように
回折(B ragg回折)する。回折した導波光L2は
、FGCl、4の作用で、集束しつつ光導波路12外に
出射する。For example, a light beam L emitted from a light source 21 such as a semiconductor laser and subjected to spectrum analysis is transmitted through an optical fiber 22 connected to the light source 21, a coupler 23, and an optical waveguide 1.
The optical fiber 24 is introduced into the optical waveguide 12 from the end face 1.2a of the optical fiber 2 through the optical fiber 24 directly coupled to the end face 1.2a. This light beam L (divergent beam) is transmitted to the waveguide lens 13
The beam is made into a parallel beam and guided in the optical waveguide 12. This guided light L1 is incident on the EOG 29 portion. When a predetermined voltage is applied to this EOG 29 from the EOG drive circuit 25, the EOG 29 acts as a diffraction grating,
At this time, the guided light L1 is diffracted and travels in the direction indicated by the solid line in FIG. On the other hand, if the above voltage is not applied, the guided light Ll travels in the direction indicated by the broken line in FIG. If the Bragg condition expressed by the above equation (1) is satisfied, the diffracted waveguide light L1 is diffracted (Bragg diffraction). The diffracted waveguide light L2 is focused and emitted to the outside of the optical waveguide 12 by the action of FGCl,4.
以下、上記導波光L1の表面弾性波15による回折、偏
向について、第2.3図を参照して詳細に説明する。第
2図はチャープIDT1.7の部分を拡大して詳しく示
すものであり、また第3図は導波光し1と表面弾性波1
5の波数ベクトルを示している。第2図に示すように導
波光L1は、表面弾性波15の進行方向に対して一定の
角度θで入射する。Hereinafter, the diffraction and deflection of the guided light L1 by the surface acoustic wave 15 will be explained in detail with reference to FIG. 2.3. Figure 2 shows a detailed enlarged view of the chirp IDT 1.7, and Figure 3 shows the guided light 1 and surface acoustic wave 1.
The wave number vector of 5 is shown. As shown in FIG. 2, the guided light L1 is incident at a constant angle θ with respect to the traveling direction of the surface acoustic wave 15.
また、表面弾性波I5に入射する前の導波光L1および
通過した後の導波光L2の波数ベクトルをそれぞれIk
、t 、Ik2とし、表面弾性波I5の波数ベクトルを
IKl とすると、前記(1)式で示したブラッグ条件
が満たされるときは第3図に示すようにIkl +I
K1 =Ikz −・=(2Jとなっており、導波光L
2の導波光L1に対する偏向角はδ−2θである。この
入射角θが上述のように一定であれば、上記(2J式が
成立するときの偏向角δも一定である。したがって、ブ
ラッグ条件を完全に満たして光導波路12外に出射する
光ビームL6は、一定方向に出射する。光検出器31の
前のピンホール板30は、上記の一定方向に出射した光
ビームL4がピンホール30aを通過するように配設さ
れている。In addition, the wave number vectors of the guided light L1 before entering the surface acoustic wave I5 and the guided light L2 after passing through the surface acoustic wave I5 are respectively Ik
, t, Ik2, and the wave number vector of the surface acoustic wave I5 is IKl. When the Bragg condition shown in equation (1) above is satisfied, Ikl +I as shown in FIG.
K1 = Ikz −・= (2J, and the waveguide light L
The deflection angle for the guided light L1 of 2 is δ-2θ. If this incident angle θ is constant as described above, the deflection angle δ when the above (2J formula holds) is also constant. Therefore, the light beam L6 that completely satisfies the Bragg condition and exits from the optical waveguide 12 is emitted in a fixed direction.The pinhole plate 30 in front of the photodetector 31 is arranged so that the light beam L4 emitted in the fixed direction passes through the pinhole 30a.
導波光Ll (被測定光)の波長をλ、表面弾性波1
5の波長をAとすると、
Ikl l−2π/λ
であり、また導波光L2の波長もλであるから、IJ
l −11kz l −2π/λである。したがっ
て前記(2)式を満足するIIKニー2π/Aの値は、
入射角θが固定である以上、1つの11kl+に対して
1つだけ存在する。そこでこの(2式が成立するとき(
つまり光ビームL4がピンホール30aを通過して光検
出器31に検出されたとき)のIIKIIの値から、す
なわち表面弾性波15の波長への値から、波長λが求め
られうる。The wavelength of the guided light Ll (measured light) is λ, and the surface acoustic wave 1
If the wavelength of 5 is A, then Ikl l-2π/λ and the wavelength of the guided light L2 is also λ, so IJ
l −11kz l −2π/λ. Therefore, the value of IIK knee 2π/A that satisfies the above formula (2) is:
Since the incident angle θ is fixed, only one exists for each 11kl+. Therefore, when (2 equations hold) (
In other words, the wavelength λ can be determined from the value of IIKII (when the light beam L4 passes through the pinhole 30a and is detected by the photodetector 31), that is, from the value of the wavelength of the surface acoustic wave 15.
この波長λは、前記(1)式から求めることも勿論可能
であるが、入射角θや、導波光Llに対する光導波路1
2の屈折率Neが不明でも求められうる。This wavelength λ can of course be determined from the above equation (1), but it is also possible to determine the wavelength λ using the incident angle θ and the optical waveguide 1 for the guided light Ll.
Even if the refractive index Ne of 2 is unknown, it can be determined.
すなわち周波数が既知(λratとする)の基準導波光
を光導波路12内に入射させ、そのとき波長Arerの
基準表面弾性波によってこの基準導波光が回折されたと
する。第3図において基準導波光の波の波数ベクトルを
PQ、回折された基準導波光の波数ベクトルをOQとす
ると、
Δ0PQcoΔSPRであるから、
OP PQ
OP−2yr/λrerS PQ−2yr/Aref
であるから、
λ−λref (A/Aref’ )ここで表面弾性
波15の速度、周波数をそれぞれ■、f、基準表面弾性
波の速度、周波数をそれぞれ■rer、 f rer
とすると、
v −f A、 vref −frerIAref 、
v−vrerであるから、結局」1式より
λ−λref(f rer/ f ) −−(3)と
なる。つまり基準導波光の波長λrefおよび基準表面
弾性波の周波数f ref’を予め調べておけば、この
(3)式から被測定光の波長λが求められる。That is, it is assumed that a reference guided light having a known frequency (denoted as λrat) is made to enter the optical waveguide 12, and at that time, this reference guided light is diffracted by a reference surface acoustic wave having a wavelength Arer. In FIG. 3, if the wave number vector of the reference waveguide light is PQ, and the wave number vector of the diffracted reference waveguide light is OQ, then Δ0PQcoΔSPR, so OP PQ OP-2yr/λrerS PQ-2yr/Aref
Therefore, λ-λref (A/Aref') Here, the speed and frequency of the surface acoustic wave 15 are ■ and f, respectively, and the speed and frequency of the reference surface acoustic wave are ■rer and f rer, respectively.
Then, v −f A, vref −frerIAref,
Since it is v-vrer, λ-λref(frer/f) --(3) is obtained from equation 1. In other words, if the wavelength λref of the reference guided light and the frequency f ref' of the reference surface acoustic wave are checked in advance, the wavelength λ of the measured light can be determined from equation (3).
先に述べた通り、光スペクトル分析を行なうときチャー
ブIDT1.7に印加される高周波の交番電圧の周波数
は、スィーパ−20によりf winがらfIIlax
まで連続的に掃引される。またこのとき変調制御回路2
6は、EOG駆動回路25によるEOG29への電圧印
加を所定の変調周波数frで繰り返しON−OFFさせ
る。それにより、表面弾性波15に入射する導波光L1
は、変調周波数frでON−OFI)変調される。この
変調周波数frは、IDT17に印加される交番電圧の
周波数よりも低い値とされる。As mentioned above, when performing optical spectrum analysis, the frequency of the high-frequency alternating voltage applied to the Chirb IDT 1.7 is changed from fwin to fIIlax by the sweeper 20.
is continuously swept up to. Also, at this time, the modulation control circuit 2
6 repeatedly turns on and off the voltage application to the EOG 29 by the EOG drive circuit 25 at a predetermined modulation frequency fr. As a result, the guided light L1 incident on the surface acoustic wave 15
is modulated (ON-OFI) at a modulation frequency fr. This modulation frequency fr is set to a value lower than the frequency of the alternating voltage applied to the IDT 17.
上述のように交番電圧の周波数すなわち表面弾性波15
の周波数が掃引されるとき、上記fmin、fffia
Xの値が適切に設定されていれば、前記(1)式を満た
すある表面弾性波周波数f(fmin≦f≦fWaX
)において導波光L1の回折が最も効率良く行なわれる
。この際光導波路12から出射した光ビームL4は、ピ
ンホール30aを通過して光検出器31によって検出さ
れる。As mentioned above, the frequency of the alternating voltage, that is, the surface acoustic wave 15
When the frequency of is swept, the above fmin, fffia
If the value of X is appropriately set, a certain surface acoustic wave frequency f (fmin≦f≦fWaX
), the guided light L1 is diffracted most efficiently. At this time, the light beam L4 emitted from the optical waveguide 12 passes through the pinhole 30a and is detected by the photodetector 31.
ここで、表面弾性波15に入射する導波光L1は上記の
ようにON−OFF変調されているから、この表面弾性
波15によって回折した光ビームL、も変調周波数fr
で変調されており、したがって光検出器31が出力する
光量信号S1も変調周波数frで変調されるようになる
。前述した変調制御回路2Bからロックインアンプ35
には、周波数frのクロック信号Cが入力される。該ロ
ックインアンプ35は内蔵しているバンドパスフィルタ
ーにより、光量信号S1から上記周波数frと同じ周波
数の成分を取り出し、その成分を増幅し、光量信号Sl
’として出力する。一般に光量信号S1には、光ビーム
L4を検出した信号成分以外の各種ノイズが含まれるが
、上述のようなバンドパスフィルターに通すことにより
、光量信号Sl’ は各種ノイズをカットした高S/N
のものとなりうる。こうして本装置においては、回折し
た光ビームL4の強度を精度良く検出可能となる。なお
導波光11の変調周波数frは、本質的にEOG29の
容量と、該E OG 29に接続されている回路の抵抗
とによって上限値が制限されるものであり、表面弾性波
15をON−OFF変調する場合のような制約は生じな
いから、この変調周波数frを例えばIGHz程度と十
分に高くすることが可能である。Here, since the guided light L1 incident on the surface acoustic wave 15 is ON-OFF modulated as described above, the light beam L diffracted by the surface acoustic wave 15 also has a modulation frequency fr
Therefore, the light amount signal S1 output from the photodetector 31 is also modulated at the modulation frequency fr. Lock-in amplifier 35 from the above-mentioned modulation control circuit 2B
A clock signal C having a frequency fr is input to the . The lock-in amplifier 35 uses a built-in band-pass filter to extract a component of the same frequency as the frequency fr from the light amount signal S1, amplifies the component, and generates the light amount signal Sl.
' Output as '. Generally, the light amount signal S1 contains various noises other than the signal component detected by the light beam L4, but by passing it through the band pass filter as described above, the light amount signal S1' can be converted to a high S/N signal that cuts out various noises.
It can be of. In this manner, the present device can accurately detect the intensity of the diffracted light beam L4. Note that the upper limit of the modulation frequency fr of the guided light 11 is essentially limited by the capacitance of the EOG 29 and the resistance of the circuit connected to the EOG 29. Since there are no restrictions as in the case of modulation, it is possible to make this modulation frequency fr sufficiently high, for example on the order of IGHz.
スィーパ−20に接続された周波数計測回路32は、ス
ィーパ−20が高周波アンプ■9に送る高周波信号Sf
を受けて、刻々変化する交番電圧周波数、つまり表面弾
性波周波数fを求める。この連続的に変化する周波数f
を示す信号S2は、演算処理回路33に入力される。こ
の演算処理回路33には、前述した基準導波光の波長λ
refおよび基準表面弾性波の周波数f rerが予め
記憶されており、該演算処理回路33はこれらの波長λ
ref’ 、周波数frcrおよび信号S2が示す表面
弾性波周波数fから、前記(3)式に基づいて導波光L
1の波長λを演算するとともに、信号S2と同期が取ら
れた光量信号Sl’ に基づいて、検出光量対波長λの
関係を求める。A frequency measuring circuit 32 connected to the sweeper 20 receives a high frequency signal Sf that the sweeper 20 sends to the high frequency amplifier ■9.
Then, the ever-changing alternating voltage frequency, that is, the surface acoustic wave frequency f, is determined. This continuously changing frequency f
A signal S2 indicating this is input to the arithmetic processing circuit 33. This arithmetic processing circuit 33 has the wavelength λ of the reference waveguide light mentioned above.
ref and the frequency f rer of the reference surface acoustic wave are stored in advance, and the arithmetic processing circuit 33 uses these wavelengths λ
From the surface acoustic wave frequency f indicated by ref', frequency frcr, and signal S2, guided light L is calculated based on equation (3) above.
In addition to calculating the wavelength λ of 1, the relationship between the detected light amount and the wavelength λ is determined based on the light amount signal Sl' synchronized with the signal S2.
こうして求めら4zた導波光L1すなわち被測定光の波
長λと検出e、’−itとの関係を示す信号s3は演算
処理回路33から出力され、例えば液晶表示装置、光電
管表示装置等の表示装置34に入力され、この信号S3
に基づいて、上記光量対波長λの関係が一例としてグラ
フ状に表示される。したがってこの表示から、光ビーム
L4が検出されたとき、つまりブラッグ条件が成立した
ときの波長λを見出せば、それが求める被測定光りの波
長となる。A signal s3 indicating the relationship between the guided light L1, that is, the wavelength λ of the light to be measured, and the detection e,'-it obtained in this way is output from the arithmetic processing circuit 33, and is sent to a display device such as a liquid crystal display device or a phototube display device. 34, and this signal S3
Based on this, the relationship between the amount of light and the wavelength λ is displayed in a graph as an example. Therefore, if the wavelength λ at the time when the light beam L4 is detected, that is, when the Bragg condition is satisfied, is found from this display, it becomes the wavelength of the light to be measured.
なお上記表示装置34は、適当な記録装置等に置き換え
られてもよい。また本実施例においては、表面弾性波周
波数fに対応する被測定光の波長λを演算処理回路33
が演算して求めるようになっているが、このような演算
は別途人手によって行なうようにしてもよい。つまり少
なくとも、光検出器31が光ビームL4を検出したとき
の表面弾性波周波数fが検出されるようになっていれば
、被測定光の波長λを求めることができる。Note that the display device 34 may be replaced with a suitable recording device or the like. Further, in this embodiment, the wavelength λ of the light to be measured corresponding to the surface acoustic wave frequency f is calculated by the arithmetic processing circuit 33.
is calculated and determined, but such calculations may be performed separately manually. That is, if at least the surface acoustic wave frequency f when the photodetector 31 detects the light beam L4 is detected, the wavelength λ of the light to be measured can be determined.
また上述した実施例におけるように、光検出器31が光
ビームL4を検出したときのみならず、表面弾性波15
を周波数掃引している間はずっとその周波数fを求め、
またその開光ビームL4の検出の白゛無に係らず光量信
号Sl’ を連続的に演算処理回路33に送ってもよい
ことは勿論である。そうすれば表示装置34においては
、光ビームL4が全く検出されない波長領域(つまりス
ペクトル成分が存在しない領域)が明確に示されること
になる。Furthermore, as in the embodiment described above, not only when the photodetector 31 detects the light beam L4, but also when the surface acoustic wave 15
While sweeping the frequency, find the frequency f,
It goes without saying that the light amount signal Sl' may be continuously sent to the arithmetic processing circuit 33 regardless of whether the open beam L4 is detected or not. In this way, the display device 34 clearly shows a wavelength range in which the light beam L4 is not detected at all (that is, a range in which no spectral component exists).
そのような場合、一般には光量信号S1−゛ 等にノイ
ズ成分が含まれるので、上記光ビームL4が検出されな
い波長領域においても、検出光量表示はO(ゼロ)とな
らないことが多い。そうなっても、光量表示のあるレベ
ルまではノイズ成分であるということが予め分かってい
れば何ら問題はない。In such a case, since noise components are generally included in the light amount signal S1-' etc., the detected light amount display is often not O (zero) even in the wavelength region where the light beam L4 is not detected. Even if this happens, there is no problem as long as it is known in advance that up to a certain level of the light amount display is a noise component.
またこのようなことを回避するため、」肥太ノイズ成分
よりもやや高い所定レベルを光ff1O(ゼロ)レベル
として表示するようにしてもよい。さらにこの所定レベ
ルを上記よりもさらに高く設定すれば、スペクトラム(
縦モードは1つでも複数でもよい)の中心波長近辺の波
長のみを表示することも可能である。Furthermore, in order to avoid such a situation, a predetermined level slightly higher than the thick noise component may be displayed as the light ff1O (zero) level. Furthermore, if this predetermined level is set even higher than above, the spectrum (
It is also possible to display only wavelengths near the center wavelength of the longitudinal mode (one or more longitudinal modes may be used).
また上記の実施例においては、アナログ処理によって被
測定光の検出光量と波長λとの関係を求めるようにして
いるが、光検出器31が出力する光量信号をディジタル
化して、ディジタル処理によって上記関係を求めること
もできる。Furthermore, in the above embodiment, the relationship between the detected light amount of the light to be measured and the wavelength λ is determined by analog processing, but the light amount signal output from the photodetector 31 is digitized, and the above relationship is determined by digital processing. You can also ask for
また光導波路12への光ビームLの入力は、上記実施例
におけるようにする他、例えば光ファイバ−24から空
気中に出射させた光ビームLを、シリンドリカルレンズ
によって偏平に絞って光導波路端面1.2aに照射する
、あるいは光導波路】2の表面に形成した回折格子に光
ビームLを照射してそこで回折させる、等によって行な
うことも可能である。In addition to inputting the light beam L into the optical waveguide 12 as in the above embodiment, for example, the light beam L emitted into the air from the optical fiber 24 is narrowed to a flat shape by a cylindrical lens, and the end face of the optical waveguide is It is also possible to perform this by irradiating the light beam L onto a diffraction grating formed on the surface of the optical waveguide 2a and causing it to be diffracted there.
ここで、本発明の光スペクトラムアナライザーは、被測
定光が互いに波長が極めて近接した複数のスペクトル成
分からなる場合でも、各スペクトル成分を高分解能で測
定可能となっている。以下、この点について詳述する。Here, the optical spectrum analyzer of the present invention is capable of measuring each spectral component with high resolution even when the light to be measured is composed of a plurality of spectral components whose wavelengths are very close to each other. This point will be explained in detail below.
例えば被測定光が、互いに近接した波長λ1、λ2、λ
3 (λ1くλ2〈λ3)のスペクトル成分からなるも
のとする。For example, the light to be measured has wavelengths λ1, λ2, λ that are close to each other.
3 (λ1 × λ2<λ3).
そして第4図に示すように、中間の波長λ2の導波光と
表面弾性波15との間でブラッグ条件が満たされ、ベク
トルlk2の方向に回折光が出射するものとする。この
とき波長λ1およびλ3の導波光も、表面弾性波15に
対して、完全では無いがほぼブラッグ条件を満たす状態
となる。したがってこれらの波長λ】およびλ3の導波
光も表面弾性波15によって回折され、光導波路12か
ら出射する。As shown in FIG. 4, it is assumed that the Bragg condition is satisfied between the guided light having the intermediate wavelength λ2 and the surface acoustic wave 15, and the diffracted light is emitted in the direction of the vector lk2. At this time, the guided lights of wavelengths λ1 and λ3 also almost satisfy the Bragg condition, although not completely, with respect to the surface acoustic wave 15. Therefore, the guided lights of these wavelengths λ] and λ3 are also diffracted by the surface acoustic wave 15 and exit from the optical waveguide 12.
しかしこれらの光の回折角は、波長λ2の光の回折角と
は異なり、第4図に示すようにそれぞれベクトル1に4
、ベクトルlk、の方向となる(なお第4図において0
1 、G 3がそれぞれ、波長λ1、λ3の導波光の波
数ベクトルの始点である)。したがって光導波路12か
ら出射した光ビームは、各スペクトル成分毎に分離する
。このようにしてピンホール板30上で各スペクトル成
分が完全に分離されれば、前記交番電圧の周波数が掃引
されるとき、ピンホール板30上を3つのビームスポッ
トが移動し、各波長の光は順次個別にピンホール30a
を通過する。However, the diffraction angles of these lights are different from the diffraction angles of light with wavelength λ2, and as shown in Figure 4, the diffraction angles of these lights are
, the direction of the vector lk (in Fig. 4, 0
1 and G3 are the starting points of the wave number vector of the guided light with wavelengths λ1 and λ3, respectively). Therefore, the light beam emitted from the optical waveguide 12 is separated into each spectral component. If each spectral component is completely separated on the pinhole plate 30 in this way, when the frequency of the alternating voltage is swept, three beam spots move on the pinhole plate 30, and light of each wavelength is are sequentially individually pinholes 30a
pass through.
したがって、光検出器31が検出する光量と、上記交番
電圧周波数すなわち表面弾性波周波数の関係は、第5図
図示のようなものとなる。つまり、波長λ1、λ2、λ
3の各スペクトル成分は、それぞれ表面弾性波周波数が
f□、fZ、f3のときに個別に検出される。これらの
表面弾性波周波数f、 、fZ、f3が検出されれば、
波長λ1、ス2、λ3は前述と同様にして求められうる
。Therefore, the relationship between the amount of light detected by the photodetector 31 and the alternating voltage frequency, that is, the surface acoustic wave frequency is as shown in FIG. In other words, the wavelengths λ1, λ2, λ
The three spectral components are individually detected when the surface acoustic wave frequencies are f□, fZ, and f3, respectively. If these surface acoustic wave frequencies f, , fZ, f3 are detected,
The wavelengths λ1, S2, and λ3 can be determined in the same manner as described above.
次に第6.7および8図を参照して本発明の第2実施例
について説明する。なおこれら第6〜8図において、既
に説明したものと同じ要素等については同符号を付して
あり、それらについての説明は特に必要の無い限り省略
する。第6図および第7図に示されるように本実施例の
光スペクトラムアナライザー50においては光導波路1
2に、前記チャーブIDTl7に加えて第2のチャーブ
IDT18が設けられている。このチャーブlDT1g
は第2の表面弾性波16を発生させるものであり、この
表面弾性波16は、第1の表面弾性波15によって回折
、偏向した導波光Lzを、該偏向をさらに増幅させる方
向に回折、偏向させる。本例において第1および第2の
チャーブIDT17.18には、高周波アンプ19から
互いに等しい周波数の掃引交番電圧が印加されるように
なっている。したがって第1および第2の表面弾性波1
5.16の周波数は、常に互いに等しい値を保って連続
的に変化する。またこれも第1実施例と同様であるが、
導波光1.1は、チャーブIDT17.18に印加され
る交番電圧の周波数よりも低い変調周波数frでON−
OFF変調される。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6.7 and 8. In FIGS. 6 to 8, the same elements as those already explained are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted unless particularly necessary. As shown in FIGS. 6 and 7, in the optical spectrum analyzer 50 of this embodiment, the optical waveguide 1
2 is provided with a second chirb IDT 18 in addition to the chirb IDT 17. This Charb lDT 1g
generates a second surface acoustic wave 16, which diffracts and deflects the guided light Lz that has been diffracted and deflected by the first surface acoustic wave 15 in a direction that further amplifies the deflection. let In this example, sweep alternating voltages having the same frequency are applied from the high frequency amplifier 19 to the first and second chirped IDTs 17 and 18. Therefore, the first and second surface acoustic waves 1
The frequencies of 5.16 change continuously, always keeping the same value. This is also similar to the first embodiment, but
The guided light 1.1 is turned on at a modulation frequency fr lower than the frequency of the alternating voltage applied to the Chirb IDT 17.18.
OFF modulated.
この場合、導波光L1、第1の表面弾性波15によって
回折した後の導波光L2、第2の表面弾性波1Gによっ
て回折した後の導波光L3の波数ベクトルを各々lkl
、lk2、lk3とし、第1、第2の表面弾性波15
.16の波数ベクトルを”’I S lk2とすると、
上記2回の回折が行なわれるときは、lkl +lJ
−tic2
1k 2 +IK 2 = lk 3
である。そして第1の表面弾性波15に対する導波光L
1の入射角と、第2の表面弾性波1Gに対する導波光L
2の入射角とが互いにθで等しくなるようにチャーブI
DT17.18を配置しておけば、この場合も第1およ
び第2の表面弾性波I5.1Bの周波数f1すなわちI
DTl7、】8に印加される交番電圧の周波数の値に基
づいて被1i111定光りの波長λを求めることができ
る。また本実施例においても、光検出器31が出力する
光量信号S1をロックインアンプ35に通しているので
、光ビームL4の強度を高S/Nで正確に検出可能とな
る。In this case, the wave number vectors of the guided light L1, the guided light L2 after being diffracted by the first surface acoustic wave 15, and the guided light L3 after being diffracted by the second surface acoustic wave 1G are lkl, respectively.
, lk2, lk3, and the first and second surface acoustic waves 15
.. If the wave number vector of 16 is "'I S lk2,"
When the above two diffraction times are performed, lkl +lJ
−tic2 1k 2 +IK 2 = lk 3 . And the guided light L for the first surface acoustic wave 15
1 and the guided light L for the second surface acoustic wave 1G.
Chilb I so that the incident angles of 2 and 2 are equal to each other at θ
If DT17.18 is placed, the frequency f1 of the first and second surface acoustic waves I5.1B, that is, I
Based on the value of the frequency of the alternating voltage applied to DT17, ]8, the wavelength λ of the constant light of 1i111 can be determined. Also in this embodiment, since the light amount signal S1 output from the photodetector 31 is passed through the lock-in amplifier 35, the intensity of the light beam L4 can be accurately detected with a high S/N.
本例においても前述したような基準導波光と基準表面弾
性波(本例では互いに等しい周波数の第1、第2の2つ
の基準表面弾性波を用いる)を用いるのであれば、前記
(3)式に基づいて被測定光の波長λを求めることがで
きる。つまり第8図において、基準導波光の波数ベクト
ルをOP、第1の基準表面弾性波の波数ベクトルをPQ
、この第1の基準表面弾性波により回折された基準導波
光の波数ベクトルをOQ、第2の基準表面弾性波の波よ
り回折された基準導波光の波数ベクトルを61とすると
、この場合も
Δ0PQcoΔSPR
であるから、結局前記(3)式が成立する。In this example, if the reference guided light and the reference surface acoustic wave (in this example, the first and second reference surface acoustic waves having the same frequency are used) as described above, the above equation (3) is used. The wavelength λ of the light to be measured can be determined based on . In other words, in Fig. 8, the wave number vector of the reference waveguide light is OP, and the wave number vector of the first reference surface acoustic wave is PQ.
, if the wave number vector of the reference guided light diffracted by the first reference surface acoustic wave is OQ, and the wave number vector of the reference guided light diffracted from the second reference surface acoustic wave is 61, then Δ0PQcoΔSPR is also obtained in this case. Therefore, the above formula (3) holds true after all.
ただし本例では、導波光L1に対する2回回折後の導波
光L3の偏向角δは、導波光り工の第1の表面弾性波1
5への入射角をθとすると4θとなる。これは前記第1
実施例における偏向角δ−2θの2倍であり、そのため
本実施例においては、スペクトル分析の分解能が第1実
施例におけるよりも高められうる。以下、この点につい
て詳述する。However, in this example, the deflection angle δ of the guided light L3 after the second diffraction with respect to the guided light L1 is the first surface acoustic wave 1 of the guided light beam.
If the angle of incidence on 5 is θ, it becomes 4θ. This is the first
This is twice the deflection angle δ-2θ in the example, and therefore, in this example, the resolution of spectrum analysis can be higher than in the first example. This point will be explained in detail below.
例えば第4図において、ベクトルlk2と、ベクトルI
k、あるいはlk5とがなす角度は、ベクトルlk1に
対してベクトルlk2がなす角度が大きいほど、つまり
表面弾性波による導波光の回折角が大きいほど大となる
。すなわち、光導波路12から同時に出射する何本かの
光ビームの出射角の差は、導波光の偏向角δが大きいほ
ど大となり、各光ビームは前述のピンホール板30上で
、より大きな間隔をおいて分離するようになる。そのよ
うになれば、より近接した波長のスペクトル成分を分離
可能となるので、結局偏向角δが大きいほどスペクトル
分析の分解能が向上することになる。以下、具体的に数
値例を挙げて説明する。2回回折の場合の偏向角δは前
述の通り4θであるから、前記(1)式より、
である。したがって微小な波長の変化量Δλに対する偏
向角の変化量Δδは大略、
となる。ここでXカットのLiNbO3からなる光導波
路12を考えてN c −2,2、v −3483m
/ s sまたf−1,5GHz、そして回折点から前
記ピンホール板30までの距離9J−90m mとする
と、入射光ビーム径D −15m mのときピンホール
上で10μmのビームスポットを形成し、ピンホール板
30上でのビームスポットの分離量は大略見・Δδで、
交・Δδ−35,400xΔλ
となり、空気中では
免・Δδ−2,2×35.400xΔλ−77,880
XΔλ
となる。このビームスポット分離iu、−Δδは、最小
でビームスポット径だけ確保されれば、2つの光ビーム
を分離して検出可能となる。したがって、前記光ビーム
出射用FGC14により光ビームL4が例えば光通信用
光ファイバーのコア径と等しい10μmのスポット径に
絞られるとすると、77.880XΔλ−10μm
であれば、波長差がΔλの2つの光ビームを分離して検
出可能となる。上記式を解くと、Δλは約0.13n
mとなる。つまりこの第2実施例装置は、約0.1nm
単位でスペクトル分析を行なうことができる。For example, in FIG. 4, vector lk2 and vector I
The angle formed by k or lk5 becomes larger as the angle formed by the vector lk2 with respect to the vector lk1 becomes larger, that is, as the diffraction angle of the guided light by the surface acoustic wave becomes larger. That is, the difference in the emission angles of several light beams simultaneously emitted from the optical waveguide 12 increases as the deflection angle δ of the guided light increases, and each light beam is spaced at a larger interval on the pinhole plate 30 described above. It becomes separated after a while. If this happens, it will be possible to separate spectral components with closer wavelengths, so that the larger the deflection angle δ is, the better the resolution of spectrum analysis will be. This will be explained below using specific numerical examples. Since the deflection angle δ in the case of second diffraction is 4θ as described above, from the above equation (1), the following is obtained. Therefore, the amount of change Δδ in the deflection angle with respect to the minute amount of change Δλ in wavelength is approximately as follows. Here, considering the optical waveguide 12 made of X-cut LiNbO3, N c -2,2, v -3483m
/ss Also, assuming f-1.5GHz and the distance from the diffraction point to the pinhole plate 30 to be 9J-90mm, a beam spot of 10 μm will be formed on the pinhole when the incident light beam diameter is D-15mm. , the separation amount of the beam spot on the pinhole plate 30 is approximately Δδ,
In air, it becomes Δδ-2,2×35.400xΔλ-77,880.
It becomes XΔλ. If the beam spot separation iu, -Δδ is secured by the beam spot diameter at the minimum, it becomes possible to separate and detect the two light beams. Therefore, if the light beam L4 is focused by the light beam output FGC 14 to a spot diameter of 10 μm, which is equal to the core diameter of an optical fiber for optical communication, then if 77.880XΔλ−10 μm, two lights with a wavelength difference of Δλ The beams can be separated and detected. Solving the above equation, Δλ is approximately 0.13n
m. In other words, this second embodiment device has a thickness of approximately 0.1 nm.
Spectral analysis can be performed in units.
またこの光スペクトラムアナライザーを、例えば半導体
レーザの光スペクトル分析用に形成する場合は、上記Δ
λは通常数nrn程度であり、Δλ−1oontnを想
定すれば十分であるから、上述のように表面弾性波周波
数を1..5GHz程度とするならば、その帯域は50
〜1.00MHz程度確保すればよい。In addition, when forming this optical spectrum analyzer for, for example, optical spectrum analysis of a semiconductor laser, the above Δ
λ is usually about several nrn, and it is sufficient to assume Δλ−1oontn, so as mentioned above, the surface acoustic wave frequency is set to 1. .. If it is about 5 GHz, the band is 50
It is sufficient to secure a frequency of about 1.00 MHz.
なお以上説明した第2実施例装置においては、第1およ
び第2の表面弾性波15、I6の周波数が常に等しくな
るようにされているが、これら第1および第2の表面弾
性波15.16の周波数は、常に等しい比を保って相異
なる値をとるようにされてもよい。In the device of the second embodiment described above, the frequencies of the first and second surface acoustic waves 15 and I6 are always made equal; The frequencies of may be set to take different values while always maintaining an equal ratio.
また被測定光である導波光を、3つ以上の表面弾性波に
よって3回以上回折させるようにしても構わない。先に
述べた通り、導波光の偏向角δが大きいほどスペクトル
分析の分解能が向上するから、このように多数回の回折
を行なえば、表面弾性波の周波数をさほど上げずにスペ
クトル分析の分解能を高めることができて好ましい。Further, the guided light, which is the light to be measured, may be diffracted three or more times by three or more surface acoustic waves. As mentioned earlier, the resolution of spectral analysis improves as the deflection angle δ of the guided light increases, so if diffraction is performed multiple times in this way, the resolution of spectral analysis can be improved without significantly increasing the frequency of the surface acoustic wave. It is preferable because it can be improved.
(発明の効果)
以上詳細に説明した通り、本発明の光スペクトラムアナ
ライザーによれば、高分解能で光スペクトルを分析可能
となる。しかも本発明の光スペクトラムアナライザーは
、光導波路に被測定光を入射させ、表面弾性波によって
被測定光を回折させる構造となっているので、小型軽量
に形成され、その」二機械的な作動部分を備えないので
、耐久性、信頼性も高いものとなる。(Effects of the Invention) As described in detail above, the optical spectrum analyzer of the present invention enables optical spectrum analysis with high resolution. Furthermore, the optical spectrum analyzer of the present invention has a structure in which the light to be measured enters the optical waveguide and is diffracted by surface acoustic waves, so it is small and lightweight, and has two mechanical operating parts. Since it is not equipped with, durability and reliability are also high.
その上、本発明の光スペクトラムアナライザーにおいて
は、回折される被測定光をON−OFF変調させ、被測
定光検出手段の出力信号から上記変調の周波数と同じ周
波数の成分を取り出して被測定光の検出に供するように
しているから、該被測定光を高S/Nで精度良く検出可
能となる。よって本装置によれば、光スペクトル分析を
極めて正確に行なうことができる。また上記被測定光の
変調は電気的に行なわれるので、この変調を機械的なチ
ョッパーを用いて行なう場合と異なり、被測定光を高S
/Nで精度良く検出可能とするために装置が著しく大型
化してしまうようなこともない。Furthermore, in the optical spectrum analyzer of the present invention, the diffracted light to be measured is subjected to ON-OFF modulation, and a component of the same frequency as the modulation frequency is extracted from the output signal of the light to be measured detection means to generate the light to be measured. Since the light is used for detection, the light to be measured can be detected with high S/N and high accuracy. Therefore, according to this apparatus, optical spectrum analysis can be performed extremely accurately. Furthermore, since the above-mentioned modulation of the light to be measured is performed electrically, unlike the case where this modulation is performed using a mechanical chopper, the light to be measured is
/N, there is no need to significantly increase the size of the device in order to enable accurate detection.
さらに、上記被測定光のON−OFF変調は、電気光学
光スイッチにより被測定光をスイッチングして行なうよ
うにしているから、表面弾性波への交番電圧印加をON
−OFF して被測定光を変調する場合に比べれば、変
調周波数を十分に高めることができ、よって表面弾性波
に印加される交番電圧の掃引速度を高めて、光スペクト
ル分析を短時間内に行なうことができる。Furthermore, since the ON-OFF modulation of the light to be measured is performed by switching the light to be measured using an electro-optic optical switch, the application of an alternating voltage to the surface acoustic wave is turned ON.
Compared to the case where the measured light is modulated with -OFF, the modulation frequency can be sufficiently increased, and the sweep speed of the alternating voltage applied to the surface acoustic wave can be increased, allowing optical spectrum analysis to be performed within a short time. can be done.
第1図は本発明の第1実施例装置を示す概略斜視図、
第2図は上記第1実施例装置の一部を拡大して示す平面
図、
第3図はL先箱1実施例装置における光ビーム偏向を説
明する説明図、
第4図は本発明装置における光スペクトルの分離を説明
する説明図、
第5図は本発明装置における検出光量と、表面弾性波周
波数の関係を示すグラフ、
第6図は本発明の第2実施例装置を示す概略斜視図、
第7図は上記第2実施例装置の一部を拡大して示す平面
図、
第8図は上記第2実施例装置における光ビーム偏向を説
明する説明図である。
1.0.50・・・光スペクトラムアナライザー11・
・・基 板 12・・・光導波路13・・・
導波路ンズ 14・・・先ビーム出射用FCC15
・・・第1の表面弾性波 1G・・・第2の表面弾性波
I7・・・第1のチャープIDT
18・・・第2のチャープIDT
19・・・高周波アンプ 20・・・スィーパ21
・・・光 源 25・・・EOG駆動回路2
6・・・変調制御回路 29・・・EOG30・・
・ピンホール板 30a・・・ピンホール31・・
・光検出器 32・・・周波数計測回路33・
・・演算処理回路 34・・・表示装置35・・・
ロックインアンプFig. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment of the device of the present invention, Fig. 2 is a plan view showing an enlarged part of the first embodiment of the device, and Fig. 3 is an L-end box 1 embodiment device. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the separation of optical spectra in the device of the present invention; FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of light detected in the device of the present invention and the surface acoustic wave frequency; FIG. 6 is a schematic perspective view showing the device of the second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a plan view showing an enlarged part of the device of the second embodiment, and FIG. 8 is the device of the second embodiment of the invention. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating light beam deflection. 1.0.50... Optical spectrum analyzer 11.
...Substrate 12...Optical waveguide 13...
Waveguide lenses 14... FCC15 for forward beam output
...First surface acoustic wave 1G...Second surface acoustic wave I7...First chirp IDT 18...Second chirp IDT 19...High frequency amplifier 20...Sweeper 21
...Light source 25...EOG drive circuit 2
6... Modulation control circuit 29... EOG30...
・Pinhole plate 30a...Pinhole 31...
・Photodetector 32...Frequency measurement circuit 33・
...Arithmetic processing circuit 34...Display device 35...
lock-in amplifier
Claims (1)
ら形成された光導波路と、 この光導波路内に入射されて該光導波路内を進行する被
測定光としての導波光の光路に交わる方向に進行して、
該導波光を回折、偏向させる連続的に周波数が変化する
表面弾性波をこの光導波路において発生させる表面弾性
波発生手段と、前記表面弾性波によって偏向されて光導
波路外に出射した前記被測定光を検出する光検出手段と
、前記光導波路の導波光光路部分に配された電気光学光
スイッチと、 この電気光学光スイッチへの電圧印加を、前記表面弾性
波の周波数よりも低い変調周波数の下にON−OFF制
御して、光導波路の光路を、前記光検出器に向かう光路
と、そこから外れた光路とに周期的に切り換えさせるス
イッチング回路と、 前記光検出手段から被測定光検出信号を受け、この検出
信号から前記変調周波数と同じ周波数の成分のみを取り
出すフィルター手段と、 このフィルター手段から取り出された前記成分に基づい
て、前記光検出手段が前記被測定光を検出したときの前
記表面弾性波の周波数を検出する周波数検出手段とから
なる光スペクトラムアナライザー。[Scope of Claims] An optical waveguide formed of a material that allows surface acoustic waves to propagate and exhibits an electro-optic effect, and guided light as measured light that is incident on the optical waveguide and travels within the optical waveguide. Proceeding in a direction intersecting the optical path of
a surface acoustic wave generating means for generating in the optical waveguide a surface acoustic wave whose frequency changes continuously to diffract and deflect the guided light; and the measured light that is deflected by the surface acoustic wave and emitted out of the optical waveguide. an electro-optic optical switch disposed in the guided optical path portion of the optical waveguide; and a voltage applied to the electro-optic optical switch at a modulation frequency lower than the frequency of the surface acoustic wave. a switching circuit that performs ON-OFF control to periodically switch the optical path of the optical waveguide between an optical path toward the photodetector and an optical path away from the photodetector; and a filter means for extracting only a component of the same frequency as the modulation frequency from the detection signal; An optical spectrum analyzer consisting of frequency detection means for detecting the frequency of elastic waves.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1360289A JPH02194332A (en) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | Optical spectrum analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1360289A JPH02194332A (en) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | Optical spectrum analyzer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02194332A true JPH02194332A (en) | 1990-07-31 |
Family
ID=11837766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1360289A Pending JPH02194332A (en) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | Optical spectrum analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02194332A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100381007B1 (en) * | 2000-12-26 | 2003-04-26 | 주식회사 케이티 | Method for Detecting Light And Optical Spectrometer Using Acoustic Wave |
-
1989
- 1989-01-23 JP JP1360289A patent/JPH02194332A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100381007B1 (en) * | 2000-12-26 | 2003-04-26 | 주식회사 케이티 | Method for Detecting Light And Optical Spectrometer Using Acoustic Wave |
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