JPH0431341B2 - - Google Patents
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- JPH0431341B2 JPH0431341B2 JP17363785A JP17363785A JPH0431341B2 JP H0431341 B2 JPH0431341 B2 JP H0431341B2 JP 17363785 A JP17363785 A JP 17363785A JP 17363785 A JP17363785 A JP 17363785A JP H0431341 B2 JPH0431341 B2 JP H0431341B2
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- Japan
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- light
- beam splitter
- optical
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- optical modulator
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- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 28
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 18
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
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- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/04—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by beating two waves of a same source but of different frequency and measuring the phase shift of the lower frequency obtained
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
≪産業上の利用分野≫
本発明は、光の波長のスペクトル幅を測定する
光スペクトル幅測定装置の改良に関するものであ
る。
光スペクトル幅測定装置の改良に関するものであ
る。
≪従来の技術≫
従来、レーザ光の波長のスペクトル幅を測定す
る装置としては、回析格子なプリズムを用いた分
光器、あるいはフアブリ・ベロー・エタロンを用
いたものが知られているが、前者の分解能はせい
ぜい0.1nｍ（約50GHz）しかなく、後者ではミラ
ー間隔数10cmのものを使えば数ＭHzの可能性はあ
るが、調整が非常に難しい波長が変動する場合は
測定できない。
る装置としては、回析格子なプリズムを用いた分
光器、あるいはフアブリ・ベロー・エタロンを用
いたものが知られているが、前者の分解能はせい
ぜい0.1nｍ（約50GHz）しかなく、後者ではミラ
ー間隔数10cmのものを使えば数ＭHzの可能性はあ
るが、調整が非常に難しい波長が変動する場合は
測定できない。
第５図は最近、菊池氏らにより提案され名所で
採用された遅延自己ヘテロダイン方式に基づくレ
ーザスペクトル幅測定装置を示す構成説明図であ
る（電子通信学会技術研究報告OQE80−50、1/
６）。レーザ光源１から出射した光はビームスプリ
ツタ２の光路に分離され、一方の光は単一モード
フアイバ５に入射する。ビームスプリツタ２から
出力する他方の光は音響光学変調器３によつて周
波数シフトfmが与えられる。４は音響光学変調
器３を励振する発振器である。ビームスプリツタ
２からの出力光と音響光学変調器３からの出力光
は再びビームスプリツタ６で結合され、光検出器
７の受光面上で干渉する。単一モードフアイバ５
における光の遅延時間はレーザ光出力のコヒーレ
ンス長より充分長くとつてあるので、２つの光路
を通つた光の間には相関がなくなり、しかも両者
の雑音の統計的性質は等しいので、スペクトルア
ナライザ８で受光素子７の出力のパワースペクト
ルを測定することにより、被測定レーザ光のパワ
ースペクトルを求めることができる。この方式に
よれば、位相ゆらぎによつて生じるレーザ光のス
ペクトルの拡がりを数10KHzの分解能で測定でき
る。
採用された遅延自己ヘテロダイン方式に基づくレ
ーザスペクトル幅測定装置を示す構成説明図であ
る（電子通信学会技術研究報告OQE80−50、1/
６）。レーザ光源１から出射した光はビームスプリ
ツタ２の光路に分離され、一方の光は単一モード
フアイバ５に入射する。ビームスプリツタ２から
出力する他方の光は音響光学変調器３によつて周
波数シフトfmが与えられる。４は音響光学変調
器３を励振する発振器である。ビームスプリツタ
２からの出力光と音響光学変調器３からの出力光
は再びビームスプリツタ６で結合され、光検出器
７の受光面上で干渉する。単一モードフアイバ５
における光の遅延時間はレーザ光出力のコヒーレ
ンス長より充分長くとつてあるので、２つの光路
を通つた光の間には相関がなくなり、しかも両者
の雑音の統計的性質は等しいので、スペクトルア
ナライザ８で受光素子７の出力のパワースペクト
ルを測定することにより、被測定レーザ光のパワ
ースペクトルを求めることができる。この方式に
よれば、位相ゆらぎによつて生じるレーザ光のス
ペクトルの拡がりを数10KHzの分解能で測定でき
る。
≪発明が解決しようとする問題点≫
しかしながら、第５図装置において高価な単一
モードフアイバを使用しており、分解能はその長
さと対応するので、分解能を上げようとすると装
置がコスト高となるという欠点がある。
モードフアイバを使用しており、分解能はその長
さと対応するので、分解能を上げようとすると装
置がコスト高となるという欠点がある。
本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、分解能に対するコストを低減した光ス
ペクトル幅測定装置を実現することを目的とす
る。
たもので、分解能に対するコストを低減した光ス
ペクトル幅測定装置を実現することを目的とす
る。
≪問題点を解決するための手段≫
本発明の光スペクトル幅測定装置は入力光を２
方向に分割するビームスプリツタと、このビーム
スプリツタで分割された２つの出力光のいずれか
一方に関連する光をその一端から入射しその他端
に設けた第１のミラーで反射するフアイバと、前
記ビームスプリツタで分割された２つの出力光の
いずれか一方に関連する光の周波数をシフトする
光学変調器と、この光学変調器からの出力光を反
射し再び前記光学変調器に戻す第２のミラーと、
前記分割光に関連する光を前記フアイバで遅延し
光学変調器で変調した後前記ビームスプリツタで
再び結合して生じる干渉光を検出する受光素子
と、この受光素子出力の周波数スペクトルを測定
するスペクトル分析手段とを備えたことを特徴す
る。
方向に分割するビームスプリツタと、このビーム
スプリツタで分割された２つの出力光のいずれか
一方に関連する光をその一端から入射しその他端
に設けた第１のミラーで反射するフアイバと、前
記ビームスプリツタで分割された２つの出力光の
いずれか一方に関連する光の周波数をシフトする
光学変調器と、この光学変調器からの出力光を反
射し再び前記光学変調器に戻す第２のミラーと、
前記分割光に関連する光を前記フアイバで遅延し
光学変調器で変調した後前記ビームスプリツタで
再び結合して生じる干渉光を検出する受光素子
と、この受光素子出力の周波数スペクトルを測定
するスペクトル分析手段とを備えたことを特徴す
る。
≪作用≫
上記のような構成の装置によれば、出力光がフ
アイバおよび光学変調器を往復するので同一の長
さのフアイバで２倍の分解能を得ることができ、
測定レンジも２倍となる。
アイバおよび光学変調器を往復するので同一の長
さのフアイバで２倍の分解能を得ることができ、
測定レンジも２倍となる。
≪実施例≫
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明に係わる光スペクトル幅測定装
置の一実施例を示す構成説明図である。第５図と
同一の部分には同じ記号を付してある。１１は被
測定光を光フアイバで入力する光コネクタ、１２
はこの光コネクタ１１からの入射光を平行光にす
るレンズ、１３はレンズ１２を通つた光を通過さ
せ逆方向の光を阻止する光アイソレータ、２は光
アイソレータ１３を通過した光を互いに直角の２
方向に分離するビームスプリツタ、９はこのビー
ムスプリツタ２で分離された２つの出力光の一方
（図の上方向）の光を集光するレンズ、５はこの
レンズ９で集光された光を入射する単一モードフ
アイバ、５１はアルミニウムなどの金属を蒸着し
てミラーを構成した前記単一モードフアイバ５の
端面、３はこの端面５１で反射した後再びフアイ
バ５を戻りレンズ９、ビームスプリツタ２を透過
した光を入射する音響光学変調器（Acousto
optic modulator、以下AOMと呼ぶ）、４はこの
AOM３を励振する発振器、１０は前記AOM３
を通つた光を反射して前記AOMに戻すミラー、
１４は前記アイソレータ１３からビームスプリツ
タ２を透過する光と前記AOM３からビームスプ
リツタ２で反射される光を入射する偏光子、７は
この偏光子１４を通過した光を入射する受光素
子、８はこの受光素子７の出力を入力して光のス
ペクトルを測定するスペクトルアナライザであ
る。
置の一実施例を示す構成説明図である。第５図と
同一の部分には同じ記号を付してある。１１は被
測定光を光フアイバで入力する光コネクタ、１２
はこの光コネクタ１１からの入射光を平行光にす
るレンズ、１３はレンズ１２を通つた光を通過さ
せ逆方向の光を阻止する光アイソレータ、２は光
アイソレータ１３を通過した光を互いに直角の２
方向に分離するビームスプリツタ、９はこのビー
ムスプリツタ２で分離された２つの出力光の一方
（図の上方向）の光を集光するレンズ、５はこの
レンズ９で集光された光を入射する単一モードフ
アイバ、５１はアルミニウムなどの金属を蒸着し
てミラーを構成した前記単一モードフアイバ５の
端面、３はこの端面５１で反射した後再びフアイ
バ５を戻りレンズ９、ビームスプリツタ２を透過
した光を入射する音響光学変調器（Acousto
optic modulator、以下AOMと呼ぶ）、４はこの
AOM３を励振する発振器、１０は前記AOM３
を通つた光を反射して前記AOMに戻すミラー、
１４は前記アイソレータ１３からビームスプリツ
タ２を透過する光と前記AOM３からビームスプ
リツタ２で反射される光を入射する偏光子、７は
この偏光子１４を通過した光を入射する受光素
子、８はこの受光素子７の出力を入力して光のス
ペクトルを測定するスペクトルアナライザであ
る。
第２図は上記のような構成の光スペクトル幅測
定装置の動作を説明するための動作説明図であ
る。周波数foの入射光はビームスプリツタ２で２
方向に分離される。ビームスプリツタ２で反射さ
れた光（図の上方向に進む実線）はレンズ９で集
光された後フアイバ５に入射しミラー５１で反射
された後フアイバ５を戻り再びレンズ９を通過し
た後ビームスプリツタ２を透過して（ビームスプ
リツタ２で反射された光はアイソレータ１３で阻
止される）AOM３で矢印Ａ方向の進行波の作用
により回折（例えば１次回折）される際にドツプ
ラシフトを受け、変調される。ドツプラシフトを
受けた光はミラー１０で反射され再びAOM３を
通過する際変調されてドツプラシフトを受け、ビ
ームスプリツタ２で反射された後、アイソレータ
１３から出力されビームスプリツタ２をそのまま
透過した基準光（図の右方向に進む実線）ととも
に偏光子１４に入射する。偏光子１４を通過した
干渉した２つの光が受光素子で検出され、その出
力のスペクトルがスペクトルアナライザ８で表示
される。
定装置の動作を説明するための動作説明図であ
る。周波数foの入射光はビームスプリツタ２で２
方向に分離される。ビームスプリツタ２で反射さ
れた光（図の上方向に進む実線）はレンズ９で集
光された後フアイバ５に入射しミラー５１で反射
された後フアイバ５を戻り再びレンズ９を通過し
た後ビームスプリツタ２を透過して（ビームスプ
リツタ２で反射された光はアイソレータ１３で阻
止される）AOM３で矢印Ａ方向の進行波の作用
により回折（例えば１次回折）される際にドツプ
ラシフトを受け、変調される。ドツプラシフトを
受けた光はミラー１０で反射され再びAOM３を
通過する際変調されてドツプラシフトを受け、ビ
ームスプリツタ２で反射された後、アイソレータ
１３から出力されビームスプリツタ２をそのまま
透過した基準光（図の右方向に進む実線）ととも
に偏光子１４に入射する。偏光子１４を通過した
干渉した２つの光が受光素子で検出され、その出
力のスペクトルがスペクトルアナライザ８で表示
される。
単一モードフアイバ５を往復する際に光は長さ
の２倍に対応する遅延を受け、さらにAOM３で
２回変調されて２倍の周波数シフトを受ける。し
たがつて入射光の周波数をfp、AOM３の変調周
波数をfnとすると、AOM３からビームスプリツ
タ２へ戻る光の周波数はfp＋2fnとなる。この光
が周波数foの基準光と受光素子７で干渉するとス
ペクトルアナライザ８からは2fm成分が観測され
る。単一モードフアイバ５における光の遅延時間
はレーザ光出力のコヒーレンス長より充分長くと
つてあるので、２つの光路を通つた光の間には相
関がなく、しかも両者の雑音の統計的性質は等し
いので、スペクトルアナライザ８からは周波数
2fnを中心とした被測定レーザ光のパワースペク
トルが得られる。
の２倍に対応する遅延を受け、さらにAOM３で
２回変調されて２倍の周波数シフトを受ける。し
たがつて入射光の周波数をfp、AOM３の変調周
波数をfnとすると、AOM３からビームスプリツ
タ２へ戻る光の周波数はfp＋2fnとなる。この光
が周波数foの基準光と受光素子７で干渉するとス
ペクトルアナライザ８からは2fm成分が観測され
る。単一モードフアイバ５における光の遅延時間
はレーザ光出力のコヒーレンス長より充分長くと
つてあるので、２つの光路を通つた光の間には相
関がなく、しかも両者の雑音の統計的性質は等し
いので、スペクトルアナライザ８からは周波数
2fnを中心とした被測定レーザ光のパワースペク
トルが得られる。
前掲論文（菊池他）より明らかなようにスペク
トルアナライザ８で観測される半値全幅をΔνと
すると入力光のスペクトル幅（半値全幅）ΔνBは
Δν／２と等しくなる。変調周波数2fnはΔμの1/2
すなわちΔνBより大きいことが必要で、これが測
定できるスペクトル幅の上限を決める。例えばfn
＝80MHzとすると2fm＝160MHzとななり、Δν／
２すなわち測定スペクトル幅ΔνBの上限は160M
Hzとなる。またフアイバ５の長さは分解能を決
め、例えば1.5Kmのフアイバを用いた場合遅延時
間は往復で15μsとなり分解能は約15KHzとなる。
トルアナライザ８で観測される半値全幅をΔνと
すると入力光のスペクトル幅（半値全幅）ΔνBは
Δν／２と等しくなる。変調周波数2fnはΔμの1/2
すなわちΔνBより大きいことが必要で、これが測
定できるスペクトル幅の上限を決める。例えばfn
＝80MHzとすると2fm＝160MHzとななり、Δν／
２すなわち測定スペクトル幅ΔνBの上限は160M
Hzとなる。またフアイバ５の長さは分解能を決
め、例えば1.5Kmのフアイバを用いた場合遅延時
間は往復で15μsとなり分解能は約15KHzとなる。
このような構成の光スペクトル幅測定装置によ
れば、遅延時間を与える際に単一モードフアイバ
内で光を往復させているので、同じ分解能を得る
ために必要な単一モードフアイバの長さを1/2に
でき、コストを安くするととともに小形化でき
る。また逆に同じ長さのフアイバを用いて分解能
を２倍にすることもできる。
れば、遅延時間を与える際に単一モードフアイバ
内で光を往復させているので、同じ分解能を得る
ために必要な単一モードフアイバの長さを1/2に
でき、コストを安くするととともに小形化でき
る。また逆に同じ長さのフアイバを用いて分解能
を２倍にすることもできる。
音響光学変調器を２回通過させることにより、
変調周波数の２倍の周波数シフトを与えることが
でき、測定できるスペクトル幅の範囲が２倍に拡
がる。
変調周波数の２倍の周波数シフトを与えることが
でき、測定できるスペクトル幅の範囲が２倍に拡
がる。
なお上記の実施例では光コネクタ１１に光が戻
ることを防ぐために光アイソレータ１３を用いて
いるが、測定対象が戻り光があつてもよい場合は
省略できる。また入力光が空間伝搬で平行光の場
合は光コネクタ１１およびレンズ１２も省略でき
る。
ることを防ぐために光アイソレータ１３を用いて
いるが、測定対象が戻り光があつてもよい場合は
省略できる。また入力光が空間伝搬で平行光の場
合は光コネクタ１１およびレンズ１２も省略でき
る。
また偏光子１４はfpと周波数fp＋2fnの光が完全
に直線偏光で周波面が直交したときに干渉しなく
なるのを防ぐために用いるが、楕円偏光で受光素
子７およびスペクトルアナライザ８に十分ゲイン
があれば省略できる。
に直線偏光で周波面が直交したときに干渉しなく
なるのを防ぐために用いるが、楕円偏光で受光素
子７およびスペクトルアナライザ８に十分ゲイン
があれば省略できる。
また上記の実施例ではフアイバ端面５１に金属
を蒸着してミラーを構成しているが、別のミラー
をフアイバ端面に接してもよい。
を蒸着してミラーを構成しているが、別のミラー
をフアイバ端面に接してもよい。
また上記の実施例では光学変調器として音響光
学変調器を用いているが、光に周波数シフトが与
えられる変調器ならば電気光学変調器、導波路形
光変調器などを任意に用いることができる。
学変調器を用いているが、光に周波数シフトが与
えられる変調器ならば電気光学変調器、導波路形
光変調器などを任意に用いることができる。
また音響光学変調器３において高次の回折光を
利用すればさらに周波数シフト量が逓倍されるの
で、測定できるスペクトル幅レンジが広がる。
利用すればさらに周波数シフト量が逓倍されるの
で、測定できるスペクトル幅レンジが広がる。
第３図は本発明に係る第２の実施例で、第１図
装置におけるビームスプリツタの反射・透過の関
係を逆にしたものを示す構成説明図である。第１
図と同じ部分には同一の記号を付している。入射
光がビームスプリツタ２で反射した光を基準光と
し、透過した光を単一モードフアイバ５に送るよ
うにし、フアイバ５を往復した光をビームスプリ
ツタ２で反射し、AOM３を往復２回通過した後
ビームスプリツタ２を透過させ、前記基準光とと
もに受光素子７で検出するようにしたもので、動
作原理・効果などは第１図の場合と同様である。
装置におけるビームスプリツタの反射・透過の関
係を逆にしたものを示す構成説明図である。第１
図と同じ部分には同一の記号を付している。入射
光がビームスプリツタ２で反射した光を基準光と
し、透過した光を単一モードフアイバ５に送るよ
うにし、フアイバ５を往復した光をビームスプリ
ツタ２で反射し、AOM３を往復２回通過した後
ビームスプリツタ２を透過させ、前記基準光とと
もに受光素子７で検出するようにしたもので、動
作原理・効果などは第１図の場合と同様である。
第４図は本発明に係る第３の実施例で、第１図
装置において単一モードフアイバで遅延しない方
の光路を音響光学変調したものを示す構成説明図
である。入射光がビームスプリツタ２を透過しフ
アイバ５を往復した後ビームスプリツタ２で反射
した光と、入射光がビームスプリツタ２を反射し
AOM３を往復２回通過した後ビームスプリツタ
２を透過した光を、ともに受光素子７で干渉・検
出するようにしたもので、これも動作原理・効果
などは第１図の場合と同様である。
装置において単一モードフアイバで遅延しない方
の光路を音響光学変調したものを示す構成説明図
である。入射光がビームスプリツタ２を透過しフ
アイバ５を往復した後ビームスプリツタ２で反射
した光と、入射光がビームスプリツタ２を反射し
AOM３を往復２回通過した後ビームスプリツタ
２を透過した光を、ともに受光素子７で干渉・検
出するようにしたもので、これも動作原理・効果
などは第１図の場合と同様である。
≪発明の効果≫
以上述べたように本発明によれば、分解能に対
するコストを低減した光スペクトル幅測定装置を
簡単な構成で実現することができる。
するコストを低減した光スペクトル幅測定装置を
簡単な構成で実現することができる。
第１図は本発明に係る光スペクトル幅測定装置
の一実施例を示す構成説明図、第２図は第１図装
置の動作を説明するための動作説明図、第３図お
よび第４図はそれぞれ本発明に係る光スペクトル
幅測定装置の第２および第３の実施例を示す構成
説明図、第５図は従来の光スペクトル幅測定装置
を示す構成説明図である。 ２……ビームスプリツタ、３……光学変調器、
５……単一モードフアイバ、７……受光素子、８
……スペクトル分析手段、１０……第２のミラ
ー、５１……第１のミラー。
の一実施例を示す構成説明図、第２図は第１図装
置の動作を説明するための動作説明図、第３図お
よび第４図はそれぞれ本発明に係る光スペクトル
幅測定装置の第２および第３の実施例を示す構成
説明図、第５図は従来の光スペクトル幅測定装置
を示す構成説明図である。 ２……ビームスプリツタ、３……光学変調器、
５……単一モードフアイバ、７……受光素子、８
……スペクトル分析手段、１０……第２のミラ
ー、５１……第１のミラー。
Claims (1)
- １ 入力光を２方向に分割するビームスプリツタ
と、このビームスプリツタで分割された２つの出
力光のいずれか一方に関連する光をその一端から
入射しその他端に設けた第１ミラーで反射するフ
アイバと、前記ビームスプリツタで分割された２
つの出力光のいずれか一方に関連する光の周波数
をシフトする光学変調器と、この光学変調器から
の出力光を反射し再び前記光学変調器に戻す第２
のミラーと、前記分割光に関連する光を前記フア
イバで遅延し光学変調器で変調した後前記ビーム
スプリツタで再び結合して生じる干渉光を検出す
る受光素子と、この受光素子出力の周波数スペク
トルを測定するスペクトル分析手段とを備えたこ
とを特徴とする光スペクトル幅測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17363785A JPS6234019A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 光スペクトル幅測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17363785A JPS6234019A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 光スペクトル幅測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6234019A JPS6234019A (ja) | 1987-02-14 |
| JPH0431341B2 true JPH0431341B2 (ja) | 1992-05-26 |
Family
ID=15964297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17363785A Granted JPS6234019A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 光スペクトル幅測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6234019A (ja) |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP17363785A patent/JPS6234019A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6234019A (ja) | 1987-02-14 |
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