JPH10339668A

JPH10339668A - 光波長計及び光波長調整装置

Info

Publication number: JPH10339668A
Application number: JP10108279A
Authority: JP
Inventors: Edgar Leckel; エドガー・レケル; Emmerich Mueller; エメリッヒ・ミュラー; Clemens Rueck; クレメンス・リュク
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1998-12-22
Also published as: EP0875743B1; EP0875743A1; DE69706827D1; DE69706827T2; US6043883A

Abstract

(57)【要約】【課題】実施時に精度の高い、安価な光波長計と、レー
ザ光源の光信号波長を自動調整する安価な光波長調整装
置を提供する。【解決手段】入射光ビームの光波長に依存した光学パワ
ーを発生する光学部品（エタロンや複屈折部品）を備
え、該部品の較正データを準備しておく。次に被測定光
ビーム全体またはその一部を該部品に入射させて光学パ
ワーを測定し、較正データから被測定光ビームの波長を
決定する。また、被測定光ビームをレーザ光源等の光源
の出力とし、該決定された波長を所定波長と比較して偏
差を帰還して光源の波長制御をおこなう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信ネットワー
クの分野における装置に関するものであり、とりわけ、
レーザ光源の信号波長を調整するための装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】光通信ネットワークにおける情報の伝送
は、光源（送信器）、光ファイバ、及び、受光器を基本
要素に用いて行われる。光通信に用いられる典型的な波
長は、８５０〜１６５０ｎｍの範囲にあり、とりわけ、
８５０ｎｍ、１３３０ｎｍ、及び、１５５０ｎｍの範囲
の波長のレーザ・ダイオードが光源として利用される。

【０００３】波長分割多重化（ＷＤＭ）光通信システム
の場合、情報の伝送は、それぞれ、波長（光通信チャネ
ル）の異なるコヒーレント光を発生する１組のレーザ光
源を同時に用いて行われる。光電子送信器及び受信器の
帯域幅は制限されているので、多数の通信チャネルを利
用して伝送能力を増すには、狭いチャネル間隔（一般に
１．６ｎｍ）が必要とされる。すなわち、ＷＤＭシステ
ムの場合、狭いチャネル間隔でチャネル干渉を回避する
には、各レーザ光源の波長を極めて正確に調整すること
が必要になる。

【０００４】レーザ光源の信号波長を調整するため、周
知のように、十分に調整された、複雑な機械装置からな
る、高価で、測定確度の高い光波長計が利用される。レ
ーザ光源の信号波長は、測定されて、ＰＣなどのコント
ローラによって所望の値と比較され、自動的に所望の波
長に調整される。

【０００５】ＷＯ９５／０２１７１号明細書には、従来
の計器に用いられていたマイケルソン干渉計を必要とし
ない、複屈折光学部品を含むフーリエ変換分光計が開示
されている。ウォラストン・プリズムなどの適合する複
屈折素子を利用して、２つの偏光間に光路差が導入され
る。複屈折部品の全領域が同時に照射されるように拡大
光源を利用することで、複屈折部品の異なる位置が、２
つの偏光間における異なる光路差に対応するという保証
が得られる。検出器において結果得られるインターフェ
ログラムにフーリエ変換を施すことによって、入力光の
スペクトル分布が得られる。拡大光源を用いることによ
って、可動部のないフーリエ変換分光計を実現すること
が可能になる。

【０００６】ＯＰＴＩＣＳＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯ
ＮＳ，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．４，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ
ＮＬ，ｐａｇｅｓ４３８−４４１，ＸＰ００２０４１
７６３におけるＰ．Ｊｕｎｃａｒ他による「レーザの周
波数校正と制御とをおこなうための新しい方法（Ａｎ
ｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃａ
ｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆ
ａｌａｓｅｒ）」には、単一モード同調可能レーザに
よって放出される単色光の波数の高精度な測定方法が開
示されている。開示の装置は、波数の直接測定を可能に
し、レーザ周波数の安定化及び誘導のための基準として
機能する。

【０００７】ＷＯ９５／２０１４４号明細書には、その
全幅にわたって光波長の異なる共振を示すウェッジ形状
のファブリ・ペロー・エタロンと、エタロンに生じる共
振ピークの空間配置を検出して、プロセッサに記憶され
たピーク・パターンと比較し、光ファイバからの入射光
のスペクトル内容を判定する検出器アレイから構成され
る光波長センサが開示されている。

【０００８】ＷＯ９５／１０７５９号明細書には、放射
ビームの波長の正確な測定を可能にするスペクトル波長
弁別システム及び方法が開示されている。該システム
は、受信した放射を集めて、方向付けを行うための光学
系と、各波長のビームの所定の部分を２つの出力ビーム
のそれぞれに振り当てるための、「線形波長フィルタ」
と呼ばれる波長選択性ビーム・スプリッタと、各出力ビ
ームを受信して、各出力ビームの強度を検知するための
検出器と、受信した放射の波長を求めるためのコンピュ
ータから構成される。出力ビームの強度測定値、及び、
ビーム・スプリッタのスペクトル特性及び検出器の感度
特性を含む選択されたシステム・パラメータを用い、特
殊アルゴリズムによってフーリエ解析に基いた波長分散
解析を実施する。フーリエ解析に基く特殊解は、放射ビ
ームの波長である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、実施
時に遭遇する条件下における有害な影響にあまり左右さ
れない、安価な光波長計を提供することにある。

【００１０】本発明のもう１つの目的は、レーザ光源の
光信号の波長を自動調整するための安価な装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の光ビ
ームの波長を測定するための光波長計は、請求項１に記
載の特徴から構成される。

【００１２】光源の光学パワーは、フォトダイオードな
どの光検出器を用いて正確かつ安価に測定することが可
能である。本発明の核心は、測定される光ビーム全体ま
たはその一部が、光学部品を照射すると、該部品によっ
て、測定される入射ビームの波長に基づく光学パワーを
備えた光ビームが発生する、光波長計の提案にある。本
発明による光波長計の較正が済むと、光学部品によって
発生したビームの光学パワーが、光検出器によって測定
され、光学パワーの測定値が、光波長計の較正データの
パワー値と比較され、光学パワーの測定値に対応する較
正データの波長が求められる。従って、光学パワーを測
定することによって、レーザ光源などの光源の信号波長
の安価でかつ正確な測定を実施することができる。

【００１３】本発明の第１の実施例によれば、第１及び
／または第２の光学部品はエタロンである。エタロン
は、反射表面を備えた、ガラスまたは石英ガラスの平行
な平面板である。エタロンは、測定される光ビーム内ま
たはこのビームの一部内に配置され、エタロンは、その
光学パワーが測定される光ビームの波長によって決まる
光信号を発生する。較正が済むと、光学パワーは、光検
出器を用いて測定することが可能であり、測定された光
学パワーに対応する波長が求められる。

【００１４】エタロンが発生する光学パワーは波長に依
存し、入射光ビームの波長が増すにつれて振動する。一
般に、エタロンの発生する光学パワー対波長の依存関係
は、三角関数を利用して、すなわち、正弦曲線または余
弦曲線によって記述することができる。この依存関係
は、反射率の高い表面を備えたエタロンを用いることに
よって強められる。

【００１５】光学パワー対波長の依存関係の数学的記述
が、既知か、確定されていると、エタロンまたは複屈折
光学部品を用いた特定の光波長計の較正では少数の較正
データまたは較正曲線上の少数の点を決定すればよく、
較正に費やす労力は大幅に軽減できる。後で、これらの
較正データまたは較正曲線における少数の点を利用し、
周知の数学的補間技法を用いて、特定の光波長計に関し
て、その他の較正データまたは較正曲線の点が求められ
る。特に、光波長計のエタロン及び他の光学部品装置に
寸法公差があるために較正が必要とされる。

【００１６】提案されている光学部品によれば、１つ以
上のエタロンまたは単一複屈折光学部品によって、極め
て寸法の小さい、精密な光波長計を製作することが可能
になるので、本発明による光波長計は、動作条件下にお
いて、ペルチエ素子または任意の他の冷却装置を用い
て、いつも所定の温度に保つことが可能である。このた
め、再現性よく波長測定が可能になる。較正データは、
この所定の温度に対して決定されるのが望ましい。

【００１７】さらに、本発明による光波長計は、光波長
計の動作中に移動する部品を含んでいない。動く部品を
含む既知の光波長計と比較すると、光波長計の動作中の
このましくない機械的影響が、波長測定に大きく影響す
ることはない。

【００１８】本発明の第２の実施例の場合、データ・プ
ロセッサを用いて、検出された光学パワー値と較正デー
タまたは較正曲線のパワー・データが比較され、データ
・プロセッサによって、オペレータに表示するか、また
は、光源の光信号の波長を制御するために利用可能な、
あるいは、その両方が可能な、対応する波長が割り当て
られる。本発明による光波長計は、大きさが極めて小さ
いので、光源に組み込んでその波長の制御及び／または
安定化のために用いることが可能である。

【００１９】本発明による光波長計の第３の望ましい実
施例は、エタロンを照射するビームまたはその一部の光
学パワーを検出する光検出器を含んでいる。対応する波
長の測定に直接エタロンによって発生する検出パワーを
利用する代わりに、エタロンによって発生する検出パワ
ーと、エタロンを照射するビームまたはその一部の光学
パワーとの比が用いられる。本発明によるこの正規化に
よって、光源によって発生する光学パワーの変動が波長
の測定精度に影響を及ぼすのを回避することができ、較
正データまたは曲線の値に対するエタロンによって発生
する検出光学パワーの正しい割り当てを実施することが
可能になる。言うまでもないことではあるが、特に言及
しておきたいのは、この望ましい実施例を実施する場
合、エタロンによって発生する検出パワーとエタロンを
照射するビームまたはその一部の光学パワーとの上述の
比を利用して、較正が実施される。

【００２０】第２の測定チャネルを設けるための本発明
の第１の代替実施例の場合、第２の測定チャネルは、第
１の測定チャネルにおける第１のエタロンとは光学厚さ
の異なる第２のエタロンを含んでいる。第１のエタロン
と同様、第２のエタロンは、波長測定の精度を高める反
射表面を備えることが望ましい。

【００２１】光源からの光ビームの一部は、第１のエタ
ロンと同様、入射ビームの波長によって決まる光学パワ
ーの光ビームを発生する、第２のエタロンを照射する。
光源からの光ビームの他の部分は、第１のエタロンを照
射する。本発明によれば、第２のエタロンは、第１のエ
タロンによって発生する光ビームに対して遅延した光ビ
ームを発生する。本発明によれば、光学パワー強度にπ
／２の位相推移を生じさせるように、電界に関してπ／
４×Ｎ（Ｎ＝１、３、５．．．）の遅延（位相推移）を
特徴とする第２のエタロンを選択することが望ましい。

【００２２】第１のチャネルの場合と同様、第２のチャ
ネルの検出光学パワーは、第２のエタロンを照射するビ
ームまたはその一部の検出光学パワーによって正規化
し、光源のパワー変動による影響を排除することが望ま
しい。さらに、第１のチャネルの場合と同様に、較正が
実施される。両方のチャネルの光学パワー対波長の正規
化依存関係を用いて、第１のチャネルにおける光学パワ
ーと第２のチャネルにおける光学パワーの比を波長に対
して求めることができる。

【００２３】第１及び第２のチャネルにおいて、望まし
いπ／４の遅延を得るためにエタロンを用いる場合、こ
の比を正接関数によって表すことが可能であり、一方、
第１のチャネルにおける正規化光学パワーは、正弦関数
によって表すことが可能であり、第２のチャネルにおけ
る正規化光学パワーは、余弦関数によって表すことが可
能である。さらにもう１つのチャネル及びπ／４の遅延
を利用すると、正接関数を用いて、本発明による波長の
較正を行うことが可能になる。２πの自由スペクトル範
囲（ＦＲＳ）内において、逆正接関数は、急峻な直線
（換言すれば、勾配のきついライン）であり、正弦また
は余弦関数のような勾配が反転する点を有しない。従っ
て、較正は、少数の異なる波長に関する第１及び第２の
チャネルにおける光学パワーの比の測定／決定によって
実施することが可能である。この測定／決定が行われな
かった波長における光学パワー比は、周知の数学的技法
によって簡単に補間することが可能である。さらに、本
発明による波長の較正に正接関数を用いることによっ
て、両チャネルにおける測定／決定光学パワーに対する
正しい波長の割り当てをいっそう容易にすることが可能
になり、この結果、光源によって発生する光信号の波長
が極めて正確に測定されることになる。

【００２４】第１と第２の測定チャネルを設けるための
本発明の第２の望ましい代替実施例では、第１の偏光軸
を備えた光に対する「高速軸」と第２の偏光軸を備えた
光に対する「低速軸」を有する、遅延板または波長板な
どの単一複屈折光学部品のみが利用される。波長が測定
／決定される光ビームまたはその一部が、単一複屈折光
学部品を通過すると、単一複屈折光学部品の後に配置さ
れた偏光ビーム・スプリッタによって、前記偏光に従っ
て、単一複屈折光学部品からの光が２つのビームに分割
される。２つの物理的に分離したエタロンによる解決策
の代わりに、高速軸と低速軸を備えた単一複屈折光学部
品を利用することによって、本発明による光波長計の寸
法をさらに縮小することが可能になる。さらに、波長板
または遅延板などの、前記単一複屈折光学部品は、妥当
な値段で入手可能であり、単一部品を使えば、光波長計
の部品量を減少できるというもう１つの利点がある。こ
れらによって、より調整容易な構成が可能になる。２つ
の分離したエタロンを含む本発明の実施例のように、単
一複屈折光学部品は、第２の偏光軸を備えた光（第２の
測定チャネルにおける）に対して、第１の偏光軸を備え
た光（第１の測定チャネルにおける）がπ／４またはπ
／４×Ｎ（Ｎ＝１、３、５．．．）の遅延（位相推移）
を生じさせるように選択される。こうした複屈折光学部
品は、λ／８波長板としても知られている。広い波長範
囲にわたってπ／４の位相推移を実現するには、Ｎ＝１
を選択することが望ましい。この場合、複屈折光学部品
は、零次波長板としても知られている。

【００２５】言うまでもないことではあるが、物理的に
分離した２つのエタロンを利用する場合における、第１
の代替実施態様に関して既述の正接関数と逆正接関数を
用いた正規化及び較正は、第２の測定チャネルを設ける
ための第２の望ましい代替実施態様における単一複屈折
光学部品の利用にも当てはまるということである。前述
のように、複屈折光学部品の表面は、波長感度を高める
ため、反射率の高いコーティングを施すことが望まし
い。

【００２６】本発明では、さらに、本発明による光波長
計、コンパレータ、及び、同調装置から構成される、レ
ーザ光源の波長を調整するための装置が提案される。レ
ーザ光源などの光源の信号の当該波形が、光波長計によ
って測定され、コンパレータによって事前調整波長また
は所望の波長と比較される。波長の偏差が一定の量を超
えると、コンパレータは、同調装置に、レーザ光源の調
整を変更させ、所望の波長または事前調整波長を備える
光ビームを発生するようにしむける。

【００２７】レーザ・ダイオードが用いられる本発明の
実施態様の１つによれば、コンパレータは、レーザ・ダ
イオードの駆動電流を変化させるか、あるいは、できれ
ば、レーザ・ダイオードの温度及び／またはレーザ・ダ
イオードの別の適正なパラメータを変化させる制御信号
を発生する。レーザ・ダイオードの温度を変化させる場
合には、ペルチエ素子を用いることが可能である。

【００２８】外部空洞レーザ（ＥＣＬ）の波長が本発明
による装置によって制御される、本発明のもう１つの実
施態様によれば、同調装置が、空洞の寸法及び／または
レーザ空洞内における波長検知フィルタの位置の調整を
トリガし、これによって、レーザ光源の信号波長が所望
の値または事前調整値に合わせて調整される。

【００２９】言うまでもないことではあるが、本発明
は、単独であるか、他の任意の組み合わせであるかにか
かわらず、上述の特徴の有用で、新規な組み合わせのい
ずれにも関するものである。さらに、言及した全ての利
点は、そっくりそのまま、本発明によって解決される目
的とみなすことが可能である。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１に示す光波長計は、ハウジン
グ８、入射窓１５、ビーム・スプリッタ７（５％）、ビ
ーム・スプリッタ６（５０％）、複屈折遅延板１、偏光
ビーム・スプリッタ２、フォトダイオード３、フォトダ
イオード４、フォトダイオード５、電気回路９、データ
・プロセッサ（不図示）に対するコネクタ１０、出射窓
１６から構成される。

【００３１】光源（不図示）からのコヒーレント光ビー
ムが、ビーム・スプリッタ７に導かれ、入射コヒーレン
ト光の約５％が入射ビームの波長を測定するため光波長
計に送り込まれる。ビーム・スプリッタ７に向かう途中
で、ビームは、光ファイバ１１、マイクロ対物レンズ１
３、偏光子１４、及び、入射窓１５を通過する。光波長
計に隣接した光ファイバ１１の端部は、マイクロ対物レ
ンズ１３の焦点に位置しており、マイクロ対物レンズに
よって、ビーム・スプリッタ７に送られる平行ビームが
発生する。ビーム・スプリッタ７によって、入射ビーム
の約５％がビーム・スプリッタ６に送られ、ビーム・ス
プリッタ６によって、該ビームの約５０％がフォトダイ
オード５に送られ、波長測定のため該装置に入射する光
学パワーが検出される。

【００３２】第１と第２の偏光を備えた光からなるビー
ムの光パワーの残りの５０％が、ビーム・スプリッタ６
を通り、遅延板１に到達する。遅延板は、第２の偏光を
備えた光に関して、第１の偏光を備えた光のπ／４の位
相推移に対応するλ／８の遅延を生じさせるように選択
される。「高速軸」と「低速軸」を備えた遅延板１は、
偏光が高速軸と平行な光に対して、偏光が低速軸と平行
な光をπ／４だけ遅延させる。

【００３３】遅延板１を通過するビームが、偏光ビーム
・スプリッタ２に到達すると、遅延板１からの再結合ビ
ームは、それぞれ、遅延板の前記偏光に対応する異なる
偏光状態を備えた、２つのビームに分割される。偏光ビ
ーム・スプリッタ２からの第１のビームは、フォトダイ
オード４に焦点を合わせられ、偏光ビーム・スプリッタ
からの第２のビームは、フォトダイオード３に焦点を合
わせられる。フォトダイオード３及び４は、ビームの存
在を検出し、それぞれ、フォトダイオード３及び４に到
達した光の光学パワーによって決まる電流を発生する。
各フォトダイオード３、４、及び、５の電流は、電気回
路９に加えられる。電気回路９は、演算増幅器によって
構成されており、フォトダイオードによって発生した電
流を増幅する。電気回路９は、電気回路９の出力をデー
タ・プロセッサ（不図示）に接続するコネクタ１０に対
する電気接続部を備えている。

【００３４】遅延板１からの光ビームの波長は、図４、
５、６、及び、７によってより詳細に説明されているよ
うに、フォトダイオード３、４、及び、５によって測定
されるビームの光学パワーによって決まる。

【００３５】図２には、レーザ光源の波長を調整するた
めの本発明による装置が概略図で示されている。該装置
は、レーザ光源３０、そのハウジング８で指示された図
１の較正光波長計ＷＭ、コンパレータ３２、及び、コン
トローラ３３から構成される。レーザ光源３０の出力信
号は、図１における光波長計のビーム・スプリッタ７を
通過し、出力信号の光パワーの約５％が、図１に関して
解説のように、本発明による光波長計に到達する。デー
タ・プロセッサ（不図示）による当該波長の計算が済む
と、コンパレータ３２によって、当該波長とレーザ光源
３０の事前調整波長の比較が行われる。事前調整波長と
当該波長の偏差が所定の量を超える場合には、コンパレ
ータ３２は、当該波長が事前調整波長に比べて長すぎる
か、短すぎるかによって決めることが可能なエラー信号
を発生する。エラー信号は、当該波長と事前調整波長の
偏差に基づいて、レーザ光源によって発生する出力の波
長を増減させる制御信号を発生するコントローラ３３を
トリガする。

【００３６】本発明による光波長計を利用することが可
能な環境の温度変化によって生じる、好ましくない熱的
影響を回避するため、図１による光波長計は、ペルチエ
冷却器（不図示）などの温度安定化対策が施されてい
る。ペルチエ冷却器は、鋼製が望ましい光波長計のハウ
ジング８と熱的につながっており、冷却器によって、事
前調整温度の約±０．１゜Ｃの範囲内で温度が安定化す
る。

【００３７】図３には、図１に示す単一複屈折光学部品
の代わりに、物理的に分離した２つのエタロンＥ１及び
Ｅ２を利用した場合の、本発明による光波長計の原理が
示されている。図１に示す単一遅延板１を備えた光波長
計のより複雑な原理については、後で図４によって明ら
かになる。その波長が測定される光ビームＩ_inは、ビー
ム・スプリッタＢＳによって２つのビームに分割され
る。第１のビームｋ₁は、エタロンＥ１を照射し、エタ
ロンＥ１内において複数回にわたって反射される。Ｅ１
からの光ビームはＩ₁で表示されている。第２のビーム
ｋ₂は、エタロンＥ２を照射し、エタロンＥ２内におい
て複数回にわたって反射される。Ｅ２からの光ビームは
Ｉ₂で表示されている。ビームＩ₁及びＩ₂の光強度また
は光学パワーは、ビームＩ_inの波長によって決まる。図
１に示すフォトダイオード３及び４を用いたビームＩ₁
及びＩ₂の変換結果は、電流であり、該電流は、図５に
おける２つの図に示すようなビームの波長によって決ま
る。フォトダイオード３及び４によって発生する電流
は、波長の増大につれて振動し、ビームの波長に対する
電流の依存関係は、正弦関数または余弦関数によって記
述することが可能である。

【００３８】従って、較正後、ビームＩ₁またはＩ₂内に
配置されたフォトダイオードによって発生する電流を測
定し、較正データ（波長の関数としての電流）と測定電
流の比較を行い、較正データに基づいて対応する波長を
割り当てることによって、フォトダイオードを照射する
ビームの波長を決定することができる。ビームの波長に
対する電流の依存関係の周期性のため（図５から明らか
になる）、測定電流に対応する波長の正しい割り当て
は、測定波長がいわゆる自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）
内にあり、どの波長範囲（ＦＳＲ）において測定波長が
期待できるかが分かっている場合に限って実施可能であ
る。

【００３９】波長測定の正確度を高めるため、２つの測
定チャネルが得られるように、２つのエタロンＥ１及び
Ｅ２が利用される。エタロンＥ２は、ビームＩ₁の強度
に対して、ビームＩ₂の強度のπ／２の位相推移を生じ
させる。従って、ビームＩ₂の光強度を変換するフォト
ダイオードによって生じる電流対ビームＩ₂の波長の曲
線は、ビームＩ₁の光強度に関するこうした曲線に対す
るπ／２の位相推移をなしている。両チャネルの電流対
波長の２つの曲線間における位相推移π／２は、図５か
ら明らかである（図５において、ビームＩ₁及びＩ₂の光
強度を変換するそれぞれのフォトダイオードによって発
生する電流の曲線は、正規化曲線である、すなわち、レ
ーザ光源の光学パワーの時間依存変動に左右されない曲
線が得られるように、測定電流と図１のフォトダイオー
ド５によって発生する電流の比を示すものである）。

【００４０】第２の測定チャネルの利用及び電界のπ／
４の遅延によって、単一複屈折光学部品を利用する図１
の光波長計に関して図７に示すような逆正接関数を用い
て、本発明による２つの物理的に分離したエタロンを備
えた光波長計の較正が可能になる。図７の曲線には、第
１の測定チャネルのフォトダイオードによって発生した
電流及び第２の測定チャネルのもう１つのフォトダイオ
ードによって発生した電流対波長の、図５及び６に関し
て解説したいくつかの数学的変換を施した後の比の逆正
接関数が示されている。２πの自由スペクトル範囲（Ｆ
ＳＲ）内において、比の正接関数は、測定チャネルのフ
ォトダイオードによって発生した電流対波長特性を記述
する勾配のきついラインである。０〜＋１の範囲内の光
パワーの正規化表現で図５に示された正弦関数または余
弦関数のように、反転点を含まない。図６には、オフセ
ットを考慮することによって図５から得られる、−１〜
＋１の光パワー範囲内における図５の２つの測定チャネ
ルに関する曲線が示されている。

【００４１】各エタロン内における２つの光ビームの複
数反射によって、π／２の強度の位相差を実現すること
が可能である。この場合、エタロンは、プリズムによっ
て構成しなければならないし、ビームは、プリズムの反
射表面に対応するｐ偏光及びｓ偏光を施さなければなら
ない。内部入射角は、一往復毎にπ／２の位相推移を実
現するのに適した値でなければならない。

【００４２】代替案として、エタロン２は、下記の公式
により、エタロン１に対してλ_e／８だけ増大した光学
厚さを備えることが可能である：ｄ₂＝ｄ₁＋λ_e／８ここで、ｄ₁ は、エタロン１の幾何学的厚さであり、
ｄ₂ は、エタロン２の幾何学的厚さであり、λ_e
は、光源の光信号の期待波長である。

【００４３】さらに、エタロン２については、下記の公
式によって示される屈折率を備えた、異なる材料を選択
することが可能である：ｎ₂＝ｎ₁−λ_e／（８ｄ₂）ここで、ｎ₂ は、エタロン２の屈折率であり、λ_e
は、光源の光信号の期待波長であり、ｄ₂ は、エタロ
ン２の幾何学的厚さである。

【００４４】図４には、図１に示す光波長計の望ましい
実施態様におけるように、単一複屈折遅延板１を用いた
場合の、本発明の原理が示されている。規定条件を実現
するため、光波長計の入射部に、４５゜といった所定の
角度だけ入射ビームＩ_inを偏光させる偏光子１４が利用
される。ビーム・スプリッタ６によって、入射ビームは
分割され、該ビームの一部Ｉ_monitorがフォトダイオー
ド５（図１参照）を照射し、入射ビームの他の部分は、
高速光学軸及び低速光学軸を備えた単一遅延板ＲＰを照
射することになる。

【００４５】より理解しやすくするため、図４の遅延板
ＲＰの図式表現によって、図３におけるような２つのエ
タロンＥ１及びＥ２の組み合わせが示されている。実際
のところ、該遅延板は、第２の偏光を備えた光に対して
第１の偏光を備えた光を遅延させるので、２つのエタロ
ンを備えた本発明の実施態様と同様の光学作用を示す。
遅延板ＲＰの図式表現に示された矢印と円内のドットに
よって、異なる偏光が示されている。従って、遅延板
は、異なる偏光を備えた光に対する高速軸及び低速軸の
ために、第１の偏光を備えた光の場合には、屈折率ｎ₁
を示すが、第２の偏光の場合には、屈折率ｎ₂を示す。
図３におけるように、ビームの強度に従って、第２の偏
光を備えた光に対して第１の偏光を備えた光をπ／４ま
たはπ／２だけ位相推移させるのが望ましい、遅延板が
選択される。

【００４６】高速及び低速軸を備えた遅延板１を出たビ
ームは、偏光ビーム・スプリッタ２によって、遅延板の
前記偏光に対応する異なる偏光を備えた２つのビームＩ
₁及びＩ₂に分割される。第１の偏光を備えるビームＩ₁
は、レーザ・ダイオード３（図１参照）を照射し、第２
の偏光を備えるビームＩ₂は、図１のレーザ・ダイオー
ド４を照射する。

【００４７】図５、６、及び、７には、図１による光波
長計の較正中に得られる測定／決定データが描かれてい
る。もちろん、較正プロセスを変更することなく、図３
に示す本発明の原理を利用することも可能である。少数
の波長に関して、フォトダイオード３、４、及び、５に
よって発生する電流が、電気回路９の演算増幅器によっ
て増幅された後、測定される。フォトダイオード３によ
って発生する電流とフォトダイオード５によって発生す
る電流の比、並びに、フォトダイオード４によって発生
する電流とフォトダイオード５によって発生する電流の
比が、求められる。この計算結果が、いくつかの波長に
関して、２つの測定チャネルについて、図５に示されて
いる。１／υ₁は、ビームＩ₁によって生じる、チャネル
１のフォトダイオード３によって発生する電流の比であ
り、１／υ₂は、ビームＩ₂によって生じる、チャネル２
のフォトダイオード４によって発生する電流の比であ
り、０〜＋１の範囲内でそれぞれのチャネルの光パワー
に対して正規化される。

【００４８】図５に示す計算結果について、遅延板の低
速軸及び高速軸におけるビーム強度のオフセット補正が
なされ、図６のとおりとなる。１／υ₁と１／υ₂はそれ
ぞれμ₁及びμ₂となる。最後に、測定されるビームのμ
₂とμ₁の比の逆正接関数δが波長λに対して−π〜＋π
の範囲で求められ、図７に示されている。

【００４９】異なる波長の光に関する数回の測定及び計
算から、数学的補間技法を用いて、図７に示す較正曲線
または１組の較正データを求めることが可能である。

【００５０】光ビームの波長を測定する場合、較正に関
連して解説のものと同じ測定及び較正が実施され、逆正
接関数δの値が、図７に示す較正曲線のデータまたは求
められた１組の較正データと比較される。正接関数δの
値に対応する波長が割り当てられ、図２に関連して解説
の光源の波長を制御するために利用される。

【００５１】以上、本発明の実施態様について説明した
が、本発明の広範囲にわたる実施の便宜をはかるため、
以下に本発明の実施態様を例示する。（実施態様１）第１の光ビームの波長を測定するための
光波長計であって、前記第１の光ビーム内またはその一
部内に配置されて、前記第１の光ビームの波長によって
決まる第１の光学パワーを備えた第２の光ビームを発生
する第１の光学部品（１；Ｅ１）と、前記第２の光ビー
ムの光学パワーを検出する第１のパワー検出器（３）
と、測定される前記第１の光ビームの波長に対する、前
記第１の光学部品（１；Ｅ１）によって発生する前記第
２の光ビームの光学パワーの依存関係に基づいて、前記
検出された第１の光学パワーに対して波長の割り当てを
行う第１の割り当て器が含まれている、光波長計。

【００５２】（実施態様２）前記第１の光学部品が、エ
タロン（Ｅ１）、または、遅延板または波長板などの複
屈折部品（１）であることを特徴とする、実施態様１に
記載の光波長計。（実施態様３）前記第１の光学部品（１）によって発生
する前記光学パワーが、前記第１の光ビームの波長の増
大に応じて周期的に振動することを特徴とする、実施態
様１または２に記載の光波長計。（実施態様４）前記第２の光ビームの光学パワーを検出
する前記第１のパワー検出器が、フォトダイオード
（３）などの光検出器であることを特徴とする、実施態
様１に記載の光波長計。（実施態様５）前記第１の割り当て器が、前記第２の光
ビームの検出された光学パワーを前記第１の光学部品
（１）の波長に対する光学パワーの特定の依存関係に照
らして、検出された光学パワーに対応する波長を割り当
てる、データ・プロセッサであることを特徴とする、実
施態様１に記載の光波長計。

【００５３】（実施態様６）さらに、前記光ビーム内ま
たはその一部内に配置されて、第３の光ビームの波長に
よって決まる第２の光学パワーを備えた、前記第３の光
ビームを発生する第２の光学部品（１；Ｅ２）と、前記
第３の光ビームの前記第２の光学パワーを検出する第２
のパワー検出器（４）と、測定される前記第１の光ビー
ムの波長に対する、前記第２の光学部品（１；Ｅ２）に
よって発生する前記第３の光ビームの前記第２の光学パ
ワーの依存関係に基づいて、前記検出された第２の光学
パワーに対して波長の割り当てを行う第２の割り当て器
が含まれていることを特徴とする、実施態様１〜５に記
載の光波長計。

【００５４】（実施態様７）前記第１の光学部品及び第
２の光学部品が、前記第１の極性を備えた前記第２の光
ビームに対して第２の極性を備えた前記第３の光ビーム
を遅延させる、遅延板（１）または波長板などの単一複
屈折光学部品で実施されることを特徴とする、実施態様
６に記載の光波長計。（実施態様８）前記第２の光学部品が、第１のエタロン
（Ｅ１）であり、前記第２の光学部品が、前記第２の光
ビームに対して前記第３の光ビームを遅延させる、第２
のエタロン（Ｅ２）であることを特徴とする、実施態様
６に記載の光波長計。（実施態様９）前記遅延が、前記第３の光ビームに関し
て、前記第２の光ビームの電界のπ／４の位相推移に対
応することを特徴とする、実施態様７または８に記載の
光波長計。

【００５５】（実施態様１０）光源の波長を調整するた
めの装置であって、実施態様１〜９の１つに記載の光波
長計と、前記第１の光ビームの測定波長と所定の波長を
比較するコンパレータ（３２）と、前記光源（３０）を
制御して、前記コンパレータ（３２）によって実施され
た比較結果に基づいて、前記所定の波長の光ビームを発
生するコントローラ（３３）が含まれている、光波長調
整装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光波長計のブロック図である。

【図２】レーザ光源の光信号の波長を制御するための装
置のブロック図である。

【図３】２つの物理的に分離したエタロンＥ１及びＥ２
を利用する場合の、本発明の原理を示すための図であ
る。

【図４】図１に示す光波長計におけるように、単一複屈
折光学部品を用いた場合の、本発明の原理を示すための
図である。

【図５】図１に示す光波長計に備えられたフォトダイオ
ードの出力電流の入力光波長に対する変化を示す図であ
る。

【図６】図５の出力電流からオフセットを除いた変化を
示す図である。

【図７】図１に示す光波長計を較正するための較正デー
タを示す図である。

【符号の説明】

１複屈折遅延板２偏光ビーム・スプリッタ３フォトダイオード４フォトダイオード５フォトダイオード６ビーム・スプリッタ７ビーム・スプリッタ８ハウジング９電気回路１０コネクタ１１光ファイバ１３マイクロ対物レンズ１４偏光子１５入射窓１６出射窓３０レーザ光源３２コンパレータ３３コントローラＥ１エタロンＥ２エタロンＩ₁ ビームＩ₂ ビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の光ビームの波長を測定するための光
波長計であって、前記第１の光ビーム内またはその一部内に配置されて、
前記第１の光ビームの波長によって決まる第１の光学パ
ワーを備えた第２の光ビームを発生する第１の光学部品
と、前記第２の光ビームの光学パワーを検出する第１のパワ
ー検出器と、測定される前記第１の光ビームの波長に対する、前記第
１の光学部品によって発生する前記第２の光ビームの光
学パワーの依存関係に基づいて、前記検出された第１の
光学パワーに対して波長の割り当てを行う第１の割り当
て器が含まれている、光波長計。