JPH0716982Y2 - 光周波数変化測定装置 - Google Patents
光周波数変化測定装置Info
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- JPH0716982Y2 JPH0716982Y2 JP10813188U JP10813188U JPH0716982Y2 JP H0716982 Y2 JPH0716982 Y2 JP H0716982Y2 JP 10813188 U JP10813188 U JP 10813188U JP 10813188 U JP10813188 U JP 10813188U JP H0716982 Y2 JPH0716982 Y2 JP H0716982Y2
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- Japan
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- optical
- output
- optical fiber
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Description
【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本考案は、半導体レーザのスペクトル変化を高精度に測
定する装置の改善に関する。
定する装置の改善に関する。
《従来の技術》 DFBレーザはチャープ幅を狭くすることができれば、波
長分散を少なくすることができるため、長距離大容量の
通信や波長多重による伝送等が可能になってくる。この
ため各種の方法でチャーピングの抑止が行なわれている
が、その評価も重要である。従来このために回折格子形
の分光器が用いられてきたが、スペクトル変化の高分解
能な測定は難しかった。
長分散を少なくすることができるため、長距離大容量の
通信や波長多重による伝送等が可能になってくる。この
ため各種の方法でチャーピングの抑止が行なわれている
が、その評価も重要である。従来このために回折格子形
の分光器が用いられてきたが、スペクトル変化の高分解
能な測定は難しかった。
第５図は回折格子形分光器とファブリペロー共振器を組
合せた従来例を示すものである。被測定光は回折格子41
で分光されて光スイッチ42を介して受光素子43に直接、
またはファブリ・ペロー共振器44を介して受光素子45に
入射する。受光素子43からは粗い分解能の周波数スペク
トラムが得られ、受光素子45からは比較的分解能の高い
周波数スペクトラムが得られる。
合せた従来例を示すものである。被測定光は回折格子41
で分光されて光スイッチ42を介して受光素子43に直接、
またはファブリ・ペロー共振器44を介して受光素子45に
入射する。受光素子43からは粗い分解能の周波数スペク
トラムが得られ、受光素子45からは比較的分解能の高い
周波数スペクトラムが得られる。
《考案が解決しようとする課題》 しかしながら、ファブリ・ペロー共振器は入射条件が難
しく、機械的な安定性も問題になる。また周波数の変化
が大きくなると光の強度と光周波数の関係が直線的でな
くなる。また光源の強度変化も測定に影響を与える。さ
らに構造も複雑である。
しく、機械的な安定性も問題になる。また周波数の変化
が大きくなると光の強度と光周波数の関係が直線的でな
くなる。また光源の強度変化も測定に影響を与える。さ
らに構造も複雑である。
本考案はこのような課題を解決するためになされたもの
で、被測定レーザのスペクトル変化を高分解能で測定す
ることのできる光周波数変化測定装置を実現することを
目的とする。
で、被測定レーザのスペクトル変化を高分解能で測定す
ることのできる光周波数変化測定装置を実現することを
目的とする。
《課題を解決するための手段》 本考案に係る光周波数変化測定装置は被測定光を入射し
て２方向に分岐する第１の光ファイバ・カプラと、この
第１の光ファイバ・カプラの２つの出力ポートに分岐し
た光をそれぞれ異なる入力ポートに入射して干渉させる
第２の光ファイバ・カプラと、前記第１の光ファイバ・
カプラの一方の出力ポートからの出力光を周波数シフト
する超音波光変調器と、前記第１の光ファイバ・カプラ
の一方または他方の出力ポートからの出力光を所定時間
遅延する遅延ファイバと、前記第２の光ファイバ・カプ
ラからの光ビート信号を検出する受光素子と、前記超音
波光変調器を駆動する発振器と、この発振器の出力に対
応する信号と前記受光素子の出力との位相差を検出する
位相比較器と、この位相比較器の出力から被測定光の周
波数変化を演算する信号処理装置とを備えたことを特徴
とする。
て２方向に分岐する第１の光ファイバ・カプラと、この
第１の光ファイバ・カプラの２つの出力ポートに分岐し
た光をそれぞれ異なる入力ポートに入射して干渉させる
第２の光ファイバ・カプラと、前記第１の光ファイバ・
カプラの一方の出力ポートからの出力光を周波数シフト
する超音波光変調器と、前記第１の光ファイバ・カプラ
の一方または他方の出力ポートからの出力光を所定時間
遅延する遅延ファイバと、前記第２の光ファイバ・カプ
ラからの光ビート信号を検出する受光素子と、前記超音
波光変調器を駆動する発振器と、この発振器の出力に対
応する信号と前記受光素子の出力との位相差を検出する
位相比較器と、この位相比較器の出力から被測定光の周
波数変化を演算する信号処理装置とを備えたことを特徴
とする。
《作用》 被測定光の周波数変化は光ビート信号の位相変化に変換
されるので、位相比較器において発振器出力との位相差
を検出した後、信号処理装置で周波数変化を演算するこ
とができる。
されるので、位相比較器において発振器出力との位相差
を検出した後、信号処理装置で周波数変化を演算するこ
とができる。
《実施例》 以下本考案を図面を用いて詳しくは説明する。
第１図は本考案に係る光周波数変化測定装置の一実施例
を示す構成ブロック図である。光源部Ａにおいて、１は
直流バイアス電圧ＶＢがインダクタンスＬを介して接続
する例えば半導体レーザ等の被測定レーザ、２はこの被
測定レーザ１にキャパシタＣを介して変調信号f inを加
えるための入力端子、３は被測定レーザ１の出射光を平
行光とするコリメータレンズ、４はレンズ３の出力光を
入射する戻り光防止用の光アイソレータ、５は光アイソ
レータ４の出射光を集光する集光用レンズ、６はレンズ
５の出力光を光ファイバへ導く光入力コネクタ、22は被
測定レーザ１を格納する恒温槽、23は恒温槽22の温度を
一定に保つ温度制御回路である。７は光入力コネクタ６
から出力される光源部Ａからの光を第１の入力ポート71
から入射し２方向に分岐させる第１の光カプラ、８は光
カプラ７の第２のポート74から出射した光を入射する偏
波保存ファイバ、９は偏液保存ファイバ８の一部で構成
される遅延ファイバ、12は第１の光カプラの第１の出力
ポート73の出射光を入射する偏波保存ファイバ、13は偏
波保存ファイバ12の出射光を平行光とするコリメータレ
ンズ、14はレンズ13の出射光に周波数シフトを加える超
音波光変調器、15は超音波光変調器14の出射光を集光す
るレンズ、16はレンズ15の出射光を入射する偏波保存フ
ァイバ、11は偏波保存ファイバ８の出射光を第１の入力
ポート111に入射し偏波保存ファイバ16の出射光を第２
の入力ポート112に入射する第２の光カプラ、17は光カ
プラ11の第２の出力ポート114から出力される光を受光
するフォトダイオード等の受光素子、18は受光素子17の
出力電気信号を電流電圧変換・増幅する受光回路、19は
超音波光変調器14を駆動する高周波発振器、20は高周波
発振器19の出力と受光回路18の出力の位相差信号を出力
する位相比較器、21は位相比較器20の出力から被測定光
の周波数変化を演算し表示する信号処理表示装置であ
る。光カプラ７の第２の入力ポート72および光カプラ11
の第１の出力ポート113は使用されない。光カプラ7,11
としては偏波保存カプラが好ましい。
を示す構成ブロック図である。光源部Ａにおいて、１は
直流バイアス電圧ＶＢがインダクタンスＬを介して接続
する例えば半導体レーザ等の被測定レーザ、２はこの被
測定レーザ１にキャパシタＣを介して変調信号f inを加
えるための入力端子、３は被測定レーザ１の出射光を平
行光とするコリメータレンズ、４はレンズ３の出力光を
入射する戻り光防止用の光アイソレータ、５は光アイソ
レータ４の出射光を集光する集光用レンズ、６はレンズ
５の出力光を光ファイバへ導く光入力コネクタ、22は被
測定レーザ１を格納する恒温槽、23は恒温槽22の温度を
一定に保つ温度制御回路である。７は光入力コネクタ６
から出力される光源部Ａからの光を第１の入力ポート71
から入射し２方向に分岐させる第１の光カプラ、８は光
カプラ７の第２のポート74から出射した光を入射する偏
波保存ファイバ、９は偏液保存ファイバ８の一部で構成
される遅延ファイバ、12は第１の光カプラの第１の出力
ポート73の出射光を入射する偏波保存ファイバ、13は偏
波保存ファイバ12の出射光を平行光とするコリメータレ
ンズ、14はレンズ13の出射光に周波数シフトを加える超
音波光変調器、15は超音波光変調器14の出射光を集光す
るレンズ、16はレンズ15の出射光を入射する偏波保存フ
ァイバ、11は偏波保存ファイバ８の出射光を第１の入力
ポート111に入射し偏波保存ファイバ16の出射光を第２
の入力ポート112に入射する第２の光カプラ、17は光カ
プラ11の第２の出力ポート114から出力される光を受光
するフォトダイオード等の受光素子、18は受光素子17の
出力電気信号を電流電圧変換・増幅する受光回路、19は
超音波光変調器14を駆動する高周波発振器、20は高周波
発振器19の出力と受光回路18の出力の位相差信号を出力
する位相比較器、21は位相比較器20の出力から被測定光
の周波数変化を演算し表示する信号処理表示装置であ
る。光カプラ７の第２の入力ポート72および光カプラ11
の第１の出力ポート113は使用されない。光カプラ7,11
としては偏波保存カプラが好ましい。
上記のような構成の光周波数変化測定装置の動作を次に
説明する。光源部Ａから出射した被測定光は周波数が時
間的に変化し、その複素振幅は次式で表される。
説明する。光源部Ａから出射した被測定光は周波数が時
間的に変化し、その複素振幅は次式で表される。
E1＝E10exp［j2π｛f0ｔ＋∫Ｆ（ｔ）dt｝］ …（１） ここで、Ｅは光の振幅，f0は光周波数の初期値、Ｆ
（ｔ）は光の周波数変化分である。この光は光カプラ７
で２つの光路に分岐し、一方の光路では遅延ファイバ９
により所定時間の遅延を生じ、他方の光路では超音波光
変調器14でf1だけ周波数シフトされた後、光カプラ11で
混合され、光ビート信号が受光素子17で検出される。２
つの光路の光路差をＬ、それによる時間遅れをτとする
と、遅延された光の複素振幅は下式の如く表される。即
ち、遅延ファイバ９によって遅延された光の複素振幅を
E2とすると、 E2＝E20exp［j2π｛f0（ｔ−τ）＋∫Ｆ（ｔ−τ）d
t｝］ …（２） 一方、超音波光変調器14で周波数シフトされた光の複素
振幅をE2′とすると、 E2′＝E20′exp［j2π｛f0ｔ＋f1ｔ＋∫Ｆ（ｔ）dt｝］
…（２）′ E2とE2′の光が光カプラ11で重ね合わされる。その合波
された光の強度Ｉは次式で表される。
（ｔ）は光の周波数変化分である。この光は光カプラ７
で２つの光路に分岐し、一方の光路では遅延ファイバ９
により所定時間の遅延を生じ、他方の光路では超音波光
変調器14でf1だけ周波数シフトされた後、光カプラ11で
混合され、光ビート信号が受光素子17で検出される。２
つの光路の光路差をＬ、それによる時間遅れをτとする
と、遅延された光の複素振幅は下式の如く表される。即
ち、遅延ファイバ９によって遅延された光の複素振幅を
E2とすると、 E2＝E20exp［j2π｛f0（ｔ−τ）＋∫Ｆ（ｔ−τ）d
t｝］ …（２） 一方、超音波光変調器14で周波数シフトされた光の複素
振幅をE2′とすると、 E2′＝E20′exp［j2π｛f0ｔ＋f1ｔ＋∫Ｆ（ｔ）dt｝］
…（２）′ E2とE2′の光が光カプラ11で重ね合わされる。その合波
された光の強度Ｉは次式で表される。
Ｉ∝｜E2＋E2′｜2＝E20 2＋E20′2＋2E20・E20′cos
［２π｛∫（Ｆ（ｔ）−Ｆ（ｔ−τ））dt＋f1ｔ＋f
0τ｝］ …（３） Ｆ（ｔ）が時間τの間にあまり変化しない場合、 Ｆ（ｔ）−Ｆ（ｔ−τ）≒τdF（ｔ）/dt …（４） と近似できるので、（３）式は次式のようになる。Ｉ∝
E10 2＋E20 2＋2E10E20cos［２π｛τＦ（ｔ）＋f1ｔ＋f0
τ｝］ …（５） したがって、（５）式の光ビート信号の位相は２πτ
｛Ｆ（ｔ）＋f0｝である。光周波数の初期値f0は一定な
ので、遅延時間τが一定である場合、光ビート信号の位
相変化は、光の周波数変化Ｆ（ｔ）のみに依存する。こ
のような条件下で、遅延時間τが既知であれば、光ビー
ト信号を受光素子17で光電変換し、その位相変化を位相
比較器20で発振器19の出力信号と比較することにより電
気的に検出する。このとき、光周波数変化量と位相角の
関係は第２図に示すように２πの位相変化内でリニアに
変化するので、信号処理表示装置21で演算により光周波
数変化量Ｆ（ｔ）を求め、表示する。周波数変化量に対
する位相変化量をあらかじめ校正しておくことにより、
正確な表示値が得られる。
［２π｛∫（Ｆ（ｔ）−Ｆ（ｔ−τ））dt＋f1ｔ＋f
0τ｝］ …（３） Ｆ（ｔ）が時間τの間にあまり変化しない場合、 Ｆ（ｔ）−Ｆ（ｔ−τ）≒τdF（ｔ）/dt …（４） と近似できるので、（３）式は次式のようになる。Ｉ∝
E10 2＋E20 2＋2E10E20cos［２π｛τＦ（ｔ）＋f1ｔ＋f0
τ｝］ …（５） したがって、（５）式の光ビート信号の位相は２πτ
｛Ｆ（ｔ）＋f0｝である。光周波数の初期値f0は一定な
ので、遅延時間τが一定である場合、光ビート信号の位
相変化は、光の周波数変化Ｆ（ｔ）のみに依存する。こ
のような条件下で、遅延時間τが既知であれば、光ビー
ト信号を受光素子17で光電変換し、その位相変化を位相
比較器20で発振器19の出力信号と比較することにより電
気的に検出する。このとき、光周波数変化量と位相角の
関係は第２図に示すように２πの位相変化内でリニアに
変化するので、信号処理表示装置21で演算により光周波
数変化量Ｆ（ｔ）を求め、表示する。周波数変化量に対
する位相変化量をあらかじめ校正しておくことにより、
正確な表示値が得られる。
このような構成の光周波数変化測定装置によれば、光周
波数の変化が高い分解能で測定できる。また変調された
光の一定変調周波数からのずれも同様に測定可能であ
る。
波数の変化が高い分解能で測定できる。また変調された
光の一定変調周波数からのずれも同様に測定可能であ
る。
また光ファイバや光カプラを用いて光学系を構成してい
るので、安定な測定系が実現できる。
るので、安定な測定系が実現できる。
また光周波数変化量信号を用いてチャープ抑制フィード
バック・ループを構成することも容易である。
バック・ループを構成することも容易である。
なお光源部Ａの光アイソレータ４を含む光入力部は、レ
ーザと光ファイバを結合させた同様の機能を有する通信
用のレーザモジュールであってもよい。
ーザと光ファイバを結合させた同様の機能を有する通信
用のレーザモジュールであってもよい。
第３図は本考案に係る光周波数変化測定装置の第２の実
施例を示す部分構成ブロック図である。周波数変化の測
定範囲が遅延ファイバ長によって決まることを利用し、
第１図装置の遅延ファイバ９に代えて、異なる遅延ファ
イバ長を有する複数の遅延ファイバ25〜27を光スイッチ
24,28によって光路を切換え、測定範囲が広く選べるよ
うにしたものである。
施例を示す部分構成ブロック図である。周波数変化の測
定範囲が遅延ファイバ長によって決まることを利用し、
第１図装置の遅延ファイバ９に代えて、異なる遅延ファ
イバ長を有する複数の遅延ファイバ25〜27を光スイッチ
24,28によって光路を切換え、測定範囲が広く選べるよ
うにしたものである。
第４図は本考案に係る光周波数変化測定装置の第３の実
施例を示す構成ブロック図である。第１図と同じ部分は
同一の記号を付して説明を省略する。光ファイバ８の途
中に遅延ファイバ９の代りに超音波光変調器30を挿入し
て周波数シフトf2を起こさせ、全体として｜f1−f2｜の
周波数シフトが生じるように構成したものである。この
構成により、位相比較器の基準周波数を低周波とするこ
とができる。なお10は光ファイバ16の途中に設けられた
遅延ファイバ、29はファイバ８の光を平行光として超音
波光変調器30に入射するレンズ、31は超音波光変調器30
から出射される周波数シフト光を集光して光ファイバ８
に入射するレンズ、33は発振器19と第２の超音波光変調
器30を周波数f2で駆動する第２の発振器32の出力を入力
して差の周波数信号を位相比較器20に出力するミキサで
ある。
施例を示す構成ブロック図である。第１図と同じ部分は
同一の記号を付して説明を省略する。光ファイバ８の途
中に遅延ファイバ９の代りに超音波光変調器30を挿入し
て周波数シフトf2を起こさせ、全体として｜f1−f2｜の
周波数シフトが生じるように構成したものである。この
構成により、位相比較器の基準周波数を低周波とするこ
とができる。なお10は光ファイバ16の途中に設けられた
遅延ファイバ、29はファイバ８の光を平行光として超音
波光変調器30に入射するレンズ、31は超音波光変調器30
から出射される周波数シフト光を集光して光ファイバ８
に入射するレンズ、33は発振器19と第２の超音波光変調
器30を周波数f2で駆動する第２の発振器32の出力を入力
して差の周波数信号を位相比較器20に出力するミキサで
ある。
《考案の効果》 以上述べたように本考案によれば、被測定レーザのスペ
クトル変化を高分解能で測定することのできる光周波数
変化測定装置を簡単な構成で実現することができる。
クトル変化を高分解能で測定することのできる光周波数
変化測定装置を簡単な構成で実現することができる。
第１図は本考案に係る光周波数変化測定装置の一実施例
を示す構成ブロック図、第２図は第１図装置の動作を説
明するための図、第３図は本考案に係る光周波数変化測
定装置の第２の実施例を示す部分構成ブロック図、第４
図は本考案に係る光周波数変化測定装置の第３の実施例
を示す構成ブロック図、第５図は従来の光周波数変化測
定装置の一例を示す構成ブロック図である。 ７……第１の光ファイバ・カプラ、9,10,25,26,27……
遅延ファイバ、11……第２の光ファイバ・カプラ、14…
…超音波光変調器、17……受光素子、19……発振器、20
……位相比較器、21……信号処理装置、73,74……出力
ポート、111,112……入力ポート。
を示す構成ブロック図、第２図は第１図装置の動作を説
明するための図、第３図は本考案に係る光周波数変化測
定装置の第２の実施例を示す部分構成ブロック図、第４
図は本考案に係る光周波数変化測定装置の第３の実施例
を示す構成ブロック図、第５図は従来の光周波数変化測
定装置の一例を示す構成ブロック図である。 ７……第１の光ファイバ・カプラ、9,10,25,26,27……
遅延ファイバ、11……第２の光ファイバ・カプラ、14…
…超音波光変調器、17……受光素子、19……発振器、20
……位相比較器、21……信号処理装置、73,74……出力
ポート、111,112……入力ポート。
Claims (1)
- 【請求項１】被測定光を入射して２方向に分岐する第１
の光ファイバ・カプラと、この第１の光ファイバ・カプ
ラの２つの出力ポートに分岐した光をそれぞれ異なる入
力ポートに入射して干渉させる第２の光ファイバ・カプ
ラと、前記第１の光ファイバ・カプラの一方の出力ポー
トからの出力光を周波数シフトする超音波光変調器と、
前記第１の光ファイバ・カプラの一方または他方の出力
ポートからの出力光を所定時間遅延する遅延ファイバ
と、前記第２の光ファイバ・カプラからの光ビート信号
を検出する受光素子と、前記超音波光変調器を駆動する
発振器と、この発振器の出力に対応する信号と前記受光
素子の出力との位相差を検出する位相比較器と、この位
相比較器の出力から被測定光の周波数変化を演算する信
号処理装置とを備えたことを特徴とする光周波数変化測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10813188U JPH0716982Y2 (ja) | 1988-08-17 | 1988-08-17 | 光周波数変化測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10813188U JPH0716982Y2 (ja) | 1988-08-17 | 1988-08-17 | 光周波数変化測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230030U JPH0230030U (ja) | 1990-02-26 |
| JPH0716982Y2 true JPH0716982Y2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=31343176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10813188U Expired - Lifetime JPH0716982Y2 (ja) | 1988-08-17 | 1988-08-17 | 光周波数変化測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716982Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-08-17 JP JP10813188U patent/JPH0716982Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0230030U (ja) | 1990-02-26 |
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