JPH04223232A - 光学特性測定装置及びそれを用いた光部品製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、少なくとも２つの波
長における光パワーを測定する光学特性測定装置及びそ
の光学特性測定装置を用いて構成される光部品製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ファイバカプラなどの光部
品の、いくつかの波長における損失や分離度などの特性
を知るために、それらのそれぞれの波長での光パワーを
測定して、そのパワーの差や比などから上記のような特
性を算出することが行われている。

【０００３】２つの波長における光パワーを測定する場
合、光学特性測定装置は通常図１に示すように構成され
る。光源１、２はそれぞれ異なる波長の光を発生するも
ので、それらの光が光結合器３によって結合された上で
、被測定物４に同時に入射させられる。被測定物４を通
った光は分波器５に入射して、波長ごとに分離され、そ
の分離された２つの光が光検出器６、７のそれぞれに入
射する。

【０００４】この場合、被測定物４から出力される光を
光学的に波長ごとに分離するため、分波器５としてグレ
ーティングやプリズムなどを使用したり、光ファイバカ
プラなどで構成される波長多重分割器（ＷＤＭ）などを
使用したり、あるいはフィルタなどを使用する。

【０００５】このように異なる波長の光を同時に使用し
検出側で波長ごとに光学的に分離する他、異なる波長の
光を時分割に使用して各波長ごとの測定を行う場合もあ
る。この場合は、図２のタイミングチャートで示すよう
に、光源１、２を交互にオン・オフさせ、各光源がオン
のとき、１つの光検出器からの信号をサンプリングする
。光源１、２を長い時間オフにすると、オンにした直後
は安定しないため、オンとなっている時間がある程度長
い時間Ｔ（一般には３０分ほど）経過したときのタイミ
ングｔで信号を取り込む必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同時に
複数の波長の光を入射し、その出射光を光学的に分離す
る場合、分離度を大きくとることは光学的には難しいた
め、たとえば２つの波長の光の場合、一方が他方に比べ
て大きいときに小さい方の測定ができない、という問題
がある。また、光を波長ごとに分離する光学部品は電気
部品に比べて高価であるとともに、調整が難しく、さら
に、温度の影響を受け易いので温度による測定値の変動
が大きいという問題もある。

【０００７】また、複数の波長の光を時分割的に使用す
る場合、各光源が安定するまでの時間が長いので、複数
波長の光に関する測定をすべて終了するまで時間がかか
り、被測定物の特性が時間的に変動するような場合には
それに追従して測定することができないという問題があ
る。

【０００８】そこで、このような光学測定測定装置を用
いて光部品の製造を行う場合に問題があった。すなわち
、融着延伸型光ファイバカプラやハーフミラーによる光
分岐器などを製造する際には、その光部品に光を入射し
、出射した光を監視して延伸量の調整や位置調整を行う
必要がある。前者の光学特性測定装置を用いたのでは、
それが高価であるとともに、一方の波長の光が大きいと
きの測定限界や温度特性の悪さなどから、光部品の正確
な測定に基づく製造が容易でない。また、後者の光学特
性測定装置では、時間的な応答性が悪く、刻々変化する
光パワー測定ができないため、その光パワーに応じてた
だちに調整することができず、光部品の製造効率がきわ
めて悪かった。

【０００９】この発明は、上記に鑑み、時間的な応答特
性が非常に速く、しかも正確な測定を容易に行うことが
できる、安価な光学特性測定装置を提供することを目的
とする。

【００１０】また、この発明は、この測定時間が短く且
つダイナミックレンジが広い光学特性測定装置を使用す
ることにより光部品を容易に、効率よく製造できるよう
改善した、光部品製造装置を提供することを目的とする
。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明による光学特性
測定装置では、波長の異なる複数の光発生手段をオン・
オフして、波長の異なる複数の光を時分割的に利用する
のであるが、そのオン・オフ速度を非常に速くして、実
質的に連続動作していると見なせるようにしている。つ
まり、このようにオン・オフ速度を非常に速くしたこと
により、オフしている時間が非常に短くなって、実質的
に連続動作していると見なせるようになり、光発生手段
の安定化が可能となる。そのため、複数の波長について
の測定がすべて行われる１サイクルの期間が非常に短く
なり、測定時間が短縮し、時間的な応答特性を非常に速
くできる。

【００１２】さらに、この発明による光部品製造装置で
は、上記のような時間的応答特性の高い光学特性測定装
置を用いて光部品から出力される光を測定し、その光学
特性測定装置の出力に応じて光部品を調整することが特
徴となっており、光部品からの、刻々変化する出射光を
ただちに測定して、即座に光部品を調整することができ
、容易且つ効率的に光部品を製造することができるよう
になる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図３はこの発明の一実施例
にかかる光学特性測定装置を示すブロック図で、この図
においては波長の異なる２つの光源１、２を用いて２つ
の波長での出射光パワーを測定している。この場合、光
源１として波長１．３１μｍのレーザダイオードを用い
、光源２として波長１．５５μｍのレーザダイオードを
用いた。これらの光は光ファイバカプラなどの光結合器
３で結合されて被測定物４に入射させられる。被測定物
４から出射した光は１つの光検出器６に入射させられ、
その出力が信号処理装置８に送られる。

【００１４】光源１、２はコントローラ９により非常に
高速に、たとえばオフとなっている期間が数１００ｍ秒
以下となる程度に高速に、交互にオン・オフさせられる
。信号処理装置８ではその信号取り込みタイミングが光
源１、２のオンの期間と同期するようにコントローラ９
によって制御される。このように光源１、２はオフとな
っている期間が非常に短いため、実質的に連続動作して
いる場合と変わりなく、安定に光を発生することができ
る。その結果、光源１、２をオンした後安定するまで待
つ時間が不要となり、両方の光源１、２の２つの波長で
の測定を非常に短い時間で終わることができ、被測定物
４が時間的に変動している場合でも、それに追従した測
定を行うことができる。

【００１５】この実施例では、信号処理装置８は具体的
には図４のように構成されており、コントローラ９で発
生する各タイミング信号は図５のようになっている。こ
こでは、光源１、２がオンの時、２７０Ｈｚのパルス信
号で変調するよう構成し、その変調光のみを検出して雑
音の影響を除去するため、信号処理装置８では入射光に
対応する電気信号から２７０Ｈｚの成分のみを取り出し
ている。

【００１６】図４において、信号処理装置８には光検出
器６からの信号が入力される。この光検出器６は、入射
した光に対応する電流出力を生じるもので、たとえばＦ
Ｃコネクタ付の受光径３００μｍ、ＩｎＧａＡｓ３元系
ＰＩＮフォトダイオードなどが使用できる。

【００１７】信号処理装置８のプリアンプ８１では、光
検出器６からの電流出力が電圧出力に変換されるととも
に増幅され、４つのメインアンプ８２、８２、８２、８
２に並列的に送られる。これら４つのメインアンプ８２
はそれぞれオペアンプＩＣにより構成されており、それ
ぞれ１倍、１０倍、１００倍、１０００倍の増幅率とし
ている。これにより、各メインアンプ８２において、０
ｄＢｍ〜−１０ｄＢｍ、−１０ｄＢｍ〜−２０ｄＢｍ、
−２０ｄＢｍ〜−３０ｄＢｍ、−３０ｄＢｍ〜−４０ｄ
Ｂｍのそれぞれのレンジを並列的に受け持たせることが
できる。これら４つのメインアンプ８２の各々の出力は
バンドパスフィルタ８３に送られ、上記の通り２７０Ｈ
ｚの成分のみが取り出され、ピークホールド回路８４に
送られる。

【００１８】これらピークホールド回路８４の出力は、
切換回路８５を経てＡ／Ｄコンバータ８６に送られ、デ
ジタル信号に変換される。切換回路８５では４つの入力
が順次切り換えられ、それぞれ順にＡ／Ｄコンバータ８
６に送られ、各々デジタル信号を得る。そして、Ａ／Ｄ
コンバータ８６の後段には図示しない信号処理回路が接
続される。

【００１９】この切換回路８５としてはマルチプレクサ
を用いた。Ａ／Ｄコンバータ８６はパーソナルコンピュ
ータ内蔵用の１６ビットの分解能のものを使用している
。図示しない信号処理回路及びコントローラ９（図３）
としては市販のパーソナルコンピュータを用いることが
できる。

【００２０】コントローラ９においては図５の（１）に
示すような基本クロック（５４０Ｈｚ）が用いられ、こ
れが１／２に分周されることにより２７０Ｈｚの信号（
２）が得られる。さらに基本クロックを分周することに
よって、２０Ｈｚの信号（３）と１０Ｈｚの信号（４）
、（５）が作られる。信号（４）、（５）は相互に逆位
相となっている。この信号（４）、（５）で光源１、２
が交互にオン・オフされるというのが基本であるが、こ
こではオンの時２７０Ｈｚのパルス信号で変調するよう
にしている。そのため、信号（３）の立下りを時間Ｄ１
だけ遅延させた信号（６）を作り、この信号（６）が立
ち上がっている期間のみ信号（２）を取り出して、信号
（７）、（８）を作り、これら信号（７）、（８）を光
源１、２のデジタル外部変調入力端子に加える。

【００２１】信号（９）はピークホールド回路８４の制
御信号で信号（３）の立下りを時間Ｄ２だけ遅延させて
得る。ピークホールド回路８４は、この信号（９）がＨ
となっている期間で最も高い入力電圧を、信号（９）が
Ｌとなっている期間維持して出力する。信号（１０）は
Ａ／Ｄコンバータ８６の変換タイミングを定める信号で
、信号（３）の立下りを時間Ｄ３だけ遅延させて得る。

【００２２】信号（４）または（５）により２つの光源
１、２のどちらがオンになっている期間であるかが表さ
れるので、この信号によりＡ／Ｄコンバータ８６の出力
がいずれの波長の光に関するものであるかが分かること
になる。切換回路８５を経て４つのピークホールド回路
８４の出力が順次Ａ／Ｄコンバータ８６に入力され、各
々デジタル信号が得られる。そして、Ａ／Ｄコンバータ
８６の後段に接続された図示しない信号処理回路により
、Ａ／Ｄコンバータ８６の入力がオーバーフローしてい
ないもののうち、最も大きなピークホールド回路８４か
らの入力信号のデジタル値を選択し、この選択したデジ
タル値に対応する系の重み付け（増幅率）を用いて、そ
のデジタル値を光パワーに変換するための演算を行う。

【００２３】切換回路８５の切換時間＋Ａ／Ｄコンバー
タ８６の変換時間は２５μ秒程度とすることができるた
め、この実施例の場合、一方の波長の光についての０ｄ
Ｂｍ〜−４０ｄＢｍのレンジの光パワー測定を、１００
μ秒ほどで終了することができる。

【００２４】この場合、ピークホールド回路８４の出力
は、前段のバンドパスフィルタ８３の出力である正弦波
のピーク値ということになる。正弦波のピーク値はその
実効値の０．７０７…倍であるからピーク値より実効値
を求める演算が必要である。この演算も上記の信号処理
回路により行う。このようにピークホールド回路８４を
用いると、ＲＭＳ（２乗平均）／ＤＣ回路を用いる場合
よりも高速な測定が可能となり、また安価で精度も高い
。

【００２５】この実施例では、１０Ｈｚの信号（４）、
（５）がＨまたはＬとなっている５０ｍ秒の期間で１つ
の波長についての測定が終わり、２波長につきこれを行
っているので、全部の波長についての測定が１００ｍ秒
で終了することになる。そのため、２つの波長について
の０ｄＢｍ〜−４０ｄＢｍのレンジの光パワーを、表示
分解能０．０１ｄＢｍで毎秒１０回の測定ができる（測
定結果の表示器としてはＣＲＴ表示装置などを用いるこ
とができる）。

【００２６】このように、１つの波長についての測定を
行うとき、他の波長の光はオフとなっており、他の波長
の光の影響を受けることないので、他の光の大きさなど
により１つの波長についての測定限界が定まるという不
都合がなく、その１つの波長の測定を正確に行うことが
できる。また、各波長の光の切換が高速であるため、こ
の切換速度より高速な変化でなければ、被測定物４の変
化に追随できることになる。

【００２７】なお、上記では光源１、２はオフ時にはま
ったく光を出していないが、光検出側で変調光成分のみ
が検出されるため、これら光源が変調光成分を出してい
なければ実質的にオフとなっていると見ることができる
。そこで、オフ時には直流光が発生するように構成する
ことも可能である。

【００２８】図６は、これら図３〜図５で示した光学特
性測定装置を使用した融着延伸型の光ファイバカプラの
製造装置を示している。この図において、２本の石英系
ガラスの光ファイバ６１、６２が束ねられた上でクラン
パ６３、６４により把持され、延伸機６５でそれらクラ
ンパ６３、３４の間が長さ方向に延伸される。このクラ
ンパ６３、６４間において光ファイバ６１、６２が側面
よりバーナ６６によって加熱される。すなわち、２本の
光ファイバ６１、６２をその側面において融着すること
によって光ファイバカプラを製造する。バーナ６６の位
置はバーナ位置制御装置６７により制御される。

【００２９】このような光ファイバカプラ製造装置にお
いて、光の分岐比は延伸量に依存する。ここでは２つの
波長における分岐比が所望のものとなるようにして光フ
ァイバカプラを製造することとし、波長の異なる光源１
、２を用いて一方の光ファイバ６１の一端から光を入射
し、２本の光ファイバ６１、６２の他端から出射する光
のパワーをそれらの波長ごとに監視しながら延伸量を制
御する。光源１、２はコントローラ９により制御され、
交互に高速にオン・オフさせられる。光ファイバ６１、
６２の他端からの出射光は２つの光検出器６、６にそれ
ぞれ入射させられ、その出力が２つの信号処理装置８、
８に各々送られ、これら信号処理装置８、８での信号サ
ンプリングのタイミングがコントローラ９によって制御
されることにより、光源１、２のオンのタイミングに同
期させられる。その結果、２つの信号処理装置８、８か
ら、２つの波長についての測定値が同時に得られる。な
お図３の光結合器３は用いられていないが、これは被測
定物が光ファイバカプラであって２つの光源１、２から
の光が結合されるからである。

【００３０】そして、その測定値のデータが制御装置６
８に送られ、延伸機６５及びバーナ位置制御装置６７が
コントロールされる。２つの光源１、２、光検出器６及
び信号処理装置８による２系統の受光系、コントローラ
９により構成される光学特性測定装置は上記の通り応答
性が速く、非常に短い時間で２つの波長についての測定
を行うことができる。そこで、光ファイバ６１、６２の
各々から出射される光の２つの波長でのパワー変動に追
従して測定することができるため、バーナ６６の位置を
最適なものとすることができるとともに、徐々に延伸し
ていったときの、その時々刻々変化する２つの波長での
分岐比を直ちに捉えて延伸量に反映させることができる
。こうして、２つの波長の光に関する分岐比が所望のも
のとなったところで、延伸機６５を停止させ、且つバー
ナ６６を後退させることにより、所望の波長特性の光フ
ァイバカプラを得ることができる。

【００３１】たとえばハーフミラーを用いた光分岐器を
製造する場合にも、上記の本発明による光学特性測定装
置を使用することができる。この場合、ハーフミラーを
使用した光分岐器に異なる波長の複数の光源から光を入
力しておいて、ハーフミラーを経て分岐された光をそれ
ぞれ光検出器に導く。こうして複数波長についての出射
光パワーを監視し、その複数の波長での分岐比に応じて
ハーフミラーの位置制御を行う。そうすると、複数の波
長での分岐比の変化に即応してただちにハーフミラーの
位置を調整できるため、容易に、かつ効率よく光分岐器
を製造することができる。

【００３２】このように、この発明の光学特性測定装置
は融着延伸型光ファイバカプラを製造する製造装置だけ
でなく、たとえばハーフミラーを用いた光分岐器を製造
する製造装置など、他の光部品の製造装置に適用できる
。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の光学特
性測定装置によれば、複数波長の光に関する光パワーの
測定を、時間的応答特性良好に行うことができる。その
ため測定すべき光のパワーが変動したとしても、それに
時間的に遅れることなくただちに追従して測定データを
得ることができる。

【００３４】また、この発明の光部品製造装置によれば
、このように、複数波長の光に関する特性を測定できる
、応答性の良好な光学特性測定装置を用いているため、
所望の特性の光部品を容易にかつ効率よく製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例のブロック図。

【図２】他の従来例のタイミングチャート。

【図３】この発明による光学特性測定装置の実施例のブ
ロック図。

【図４】上記光学特性測定装置の実施例の一部を具体的
に示すブロック図。

【図５】上記光学特性測定装置の実施例のタイミングチ
ャート。

【図６】この発明による光部品製造装置の実施例のブロ
ック図。

【符号の説明】

１、２　　　　　　　　　　　　光源 ３　　　　　　　　　　　　　　　　光結合器４　　　
　　　　　　　　　　　　　被測定物５　　　　　　　
　　　　　　　　　分波器６、７　　　　　　　　　　
　　光検出器８　　　　　　　　　　　　　　　　信号
処理装置９　　　　　　　　　　　　　　　　コントロ
ーラ８１　　　　　　　　　　　　　　プリアンプ８２
　　　　　　　　　　　　　　メインアンプ８３　　　
　　　　　　　　　　　バンドパスフィルタ８４　　　
　　　　　　　　　　　ピークホールド回路８５　　　
　　　　　　　　　　　切換回路８６　　　　　　　　
　　　　　　Ａ／Ｄコンバータ６１、６２　　　　　　
　　光ファイバ６３、３４　　　　　　　　クランパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　異なる波長の光を発生する複数の光発
   生手段と、該複数の光発生手段を、それらが実質的に連
   続動作していると見なせる程度の速度で順次にオン・オ
   フさせる制御手段と、該複数の光発生手段からの複数の
   光を被測定物に入射させる手段と、被測定物を経て入射
   するこれらの光を電気信号に変換する光電変換手段と、
   該電気信号を、上記の複数の光発生手段のそれぞれがオ
   ンとなっているタイミングでサンプリングする手段とを
   備えることを特徴とする光学特性測定装置。
2. 【請求項２】　　複数の光発生手段からの光を光部品に
   入力し、その光部品から出力される光を測定する請求項
   １記載の光学特性測定装置と、該光学特性測定装置の出
   力に応じて該光部品を調整する手段とを備えることを特
   徴とする光部品製造装置。