JP2002134765A - Spectrum photodetector - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る分光受光器に関し、特に、高密度光波長分割多重化
(以下、DWDM:Dense Wavelength Division Multip
lexingという)された光信号を高精度に受信する技術に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectral photodetector used for optical communication, and more particularly to a high-density optical wavelength division multiplexing (hereinafter, DWDM).
The present invention relates to a technique for receiving an optical signal with high accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、一芯の光ファイバの中に複数の光
信号を伝送するWDM伝送方式が開発され、光ファイバ
を増設することなく、伝送容量を飛躍的に増大すること
ができるようになった。また更に、光ファイバ特性にお
いて低損失な帯域に非常に狭い波長間隔で多数の光信号
を多重化する高密度光波長分割多重化(DWDM)伝送
方式により、長距離伝送に適した伝送システムが実用化
されている。2. Description of the Related Art In recent years, a WDM transmission system for transmitting a plurality of optical signals in a single-core optical fiber has been developed, so that the transmission capacity can be dramatically increased without adding an optical fiber. became. Furthermore, a transmission system suitable for long-distance transmission is put into practical use by a high-density optical wavelength division multiplexing (DWDM) transmission system that multiplexes a large number of optical signals at very narrow wavelength intervals in a low-loss band in optical fiber characteristics. Has been
【0003】このような光波長分割多重化伝送において
は、中継ポイント、或いは、終端ポイント等の各装置に
て多重化された光信号の監視のためにモニタリングを行
なう必要がある。このモニタリングを行なう際に、多重
化された光信号を分光して夫々の多重波毎に監視を行な
うが、その分光機能を持つものを分光手段という。分光
手段には、回折格子、プリズム、光フィルタ等がある
が、上述のモニタリング用としては、回折格子が多用さ
れている。また、分光手段にて光スペクトラム毎に分光
された光信号を検出する光検出器は、その光信号の波長
に応じた光感度特性を有する種々のフォトダイオードが
用いられる。In such an optical wavelength division multiplexing transmission, it is necessary to perform monitoring for monitoring an optical signal multiplexed at each device such as a relay point or a termination point. When performing this monitoring, the multiplexed optical signal is spectrally separated and monitored for each multiplexed wave. A device having the spectral function is called a spectral unit. The spectroscopic means includes a diffraction grating, a prism, an optical filter, and the like, and a diffraction grating is frequently used for the above-described monitoring. Further, as a photodetector for detecting an optical signal spectrally separated for each optical spectrum by the spectral means, various photodiodes having optical sensitivity characteristics corresponding to the wavelength of the optical signal are used.
【0004】光通信にあっては、従来から700〜20
00nmの近赤外線域波長帯のうち、特に、1300〜
1600nmの波長域が使われている。この波長域は、
ゲルマニウム(Ge)・アバランシェ・フォトダイオー
ドによりカバーすることができるものの雑音が大きいと
いう欠点があり、また、小型・軽量・安価といった優れ
た特性を有するシリコン(Si)・フォトダイオード
は、この波長域の受光感度を有していないため適用する
ことができない。そこで、この波長域において高感度・
低雑音の特性を有するインジウム・ガリウムヒ素(In
GaAs)・フォトダイオードが用いられている。In the case of optical communication, 700 to 20
Of the near-infrared wavelength band of 00 nm, in particular,
A wavelength range of 1600 nm is used. This wavelength range is
Silicon (Si) photodiodes, which can be covered by germanium (Ge) avalanche photodiodes but have high noise but have excellent characteristics such as small size, light weight, and low cost, are not suitable for this wavelength range. It cannot be applied because it has no light receiving sensitivity. Therefore, high sensitivity in this wavelength range
Indium gallium arsenide (In
GaAs) photodiodes are used.
【0005】上述のような分光手段、及び光検出器を備
えた分光受光器には、大別すると、モノクロメータ方式
と、ポリクロメータ方式とがある。前記モノクロメータ
方式は、回折格子を回動して波長を走査する方式であ
り、前記ポリクロメータ方式は、分光の結像面上にアレ
イ型の検出器を配置して全波長域を一度に検出する方式
である。ポリクロメータ方式は、光信号の入力位置、回
折格子、アレイ型検出器の関係は固定されているため簡
素な構造であり、また、全波長域データを一度に取得で
きるのでリアルタイムな測定が可能である。[0005] The spectral photodetector provided with the above-mentioned spectral means and photodetector can be roughly classified into a monochromator system and a polychromator system. The monochromator method is a method of scanning a wavelength by rotating a diffraction grating, and the polychromator method is to dispose an array-type detector on an image forming plane of spectrum to detect the entire wavelength range at once. It is a method to do. The polychromator system has a simple structure because the relationship between the input position of the optical signal, the diffraction grating, and the array-type detector is fixed, and the real-time measurement is possible because all wavelength range data can be acquired at once. is there.
【0006】図5は従来の分光受光器の構成例を示す図
である。この例に示す分光受光器101は、光ファイバ
1と、凹面回折格子2と、アレイ型検出器3とを備えて
いる。光ファイバ1は、一般的な分散アンシフト・シン
グルモード・ファイバであってもよいが、ここでは、D
WDMにより長距離伝送する場合に適した分散シフト・
シングルモード・ファイバとする。また、分光手段であ
る凹面回折格子2は、例えば、ホログラフィック露光
法、或いは、エッチング法により、ブレーズ化したグレ
ーティング(格子溝)が形成されたものである。また、
アレイ型検出器3は、複数のInGaAsフォトダイオ
ード素子が横一列に配列されたものである。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a conventional spectral photodetector. The spectral light receiving device 101 shown in this example includes an optical fiber 1, a concave diffraction grating 2, and an array type detector 3. The optical fiber 1 may be a general dispersion-unshifted single-mode fiber.
Dispersion shift suitable for long-distance transmission by WDM
Single mode fiber. The concave diffraction grating 2 serving as a spectral unit has a blazed grating (grating groove) formed by, for example, a holographic exposure method or an etching method. Also,
The array type detector 3 has a plurality of InGaAs photodiode elements arranged in a row.
【0007】この図に示す分光受光器101は以下のよ
うに機能する。即ち、光ファイバ1から入力された光信
号が凹面回折格子2により波長に応じて回折光が出力さ
れるため分光されてアレイ型検出器3へ入射する。な
お、アレイ型検出器3への入射光が並行光となるように
コリメータを配置するのが一般的であるが、ここでは図
示を省略する。ここで、凹面回折格子2が固定の(回動
しない)ものとして、アレイ型検出器3が受光する回折
光の様子を、次の図6に示す。The spectral light receiving device 101 shown in FIG. 1 functions as follows. That is, the optical signal input from the optical fiber 1 is diffracted by the concave diffraction grating 2 in accordance with the wavelength, and the light is split and incident on the array type detector 3. In addition, it is common to arrange a collimator so that light incident on the array type detector 3 becomes parallel light, but illustration is omitted here. Here, assuming that the concave diffraction grating 2 is fixed (does not rotate), the state of the diffracted light received by the array type detector 3 is shown in FIG.
【0008】図6は、分光手段(凹面回折格子2)によ
って分光された光信号(回折光)がアレイ型検出器3に
入射される様子を示すイメージ図である。アレイ型検出
器3は、例えば、128個のInGaAsフォトダイオ
ード素子4を一列に並べたもので、該InGaAsフォ
トダイオード素子4の受光面の幅が15μm、ピッチ間
隔が25μmにて均等に配置されているものとする。ま
た、ここでのDWDMにおいては、1530〜1560
μmの波長域に32波長の多重がなされているものと
し、分光された後、アレイ型検出器3に入射される光ス
ペクトラム上の各多重波は、その幅が約100μm(以
下、波長幅という)である。つまり、1波当り4つのI
nGaAsフォトダイオード素子4が対応して、各ピー
クの光強度、及びピーク位置等を検出することになる
が、InGaAsフォトダイオード素子4の配列相互間
に製造上の理由から必然的に、不感帯となる隙間(以
下、デッドスペースという)が10μm幅で存在するた
め、波長ピークの照射位置がこのデッドスペースにきて
しまうと、もはや正確なピーク強度及び位置を検出する
ことができない。即ち、例えば、ピーク位置は、およそ
4つづつの隣接するフォトダイオード素子4のうち何れ
のフォトダイオード素子4が出力する強度信号が高いか
を見ることで波長ピーク位置を判定し、この波長ピーク
位置に基いて、波長確度が所定の基準以内に有るか否か
を監視しているが、正確なピーク位置を検出できなけれ
ば、当然、正確な波長確度も監視できないことになる。FIG. 6 is an image diagram showing a state in which an optical signal (diffracted light) split by the splitting means (concave diffraction grating 2) is incident on the array type detector 3. The array-type detector 3 is, for example, one in which 128 InGaAs photodiode elements 4 are arranged in a line. The width of the light receiving surface of the InGaAs photodiode elements 4 is 15 μm, and the pitch interval is 25 μm. Shall be In the DWDM here, 1530 to 1560
It is assumed that 32 wavelengths are multiplexed in the wavelength range of μm, and each multiplexed wave on the optical spectrum that is incident on the array-type detector 3 after being separated has a width of about 100 μm (hereinafter referred to as a wavelength width). ). That is, four I per wave
The nGaAs photodiode elements 4 correspond to detect the light intensity of each peak, the peak position, and the like. However, a dead zone is inevitably formed between the arrangement of the InGaAs photodiode elements 4 for manufacturing reasons. Since a gap (hereinafter, referred to as a dead space) exists with a width of 10 μm, if the irradiation position of the wavelength peak comes to this dead space, it is no longer possible to detect an accurate peak intensity and position. That is, for example, the peak position is determined by observing which photodiode element 4 out of approximately four adjacent photodiode elements 4 has a higher intensity signal, and the wavelength peak position is determined. Based on this, it is monitored whether or not the wavelength accuracy is within a predetermined standard. However, if an accurate peak position cannot be detected, it is naturally impossible to monitor the accurate wavelength accuracy.
【0009】そこで従来は、図5に示した凹面回折格子
2を、図示を省略した回動駆動部により回動動作させる
ことで、アレイ型検出器3への分光到達経路をずらし、
複数のポイントにて取得した波長検出情報を合成して不
感帯を補償し、分解能(検出精度)を向上させていた。Conventionally, therefore, the concave diffraction grating 2 shown in FIG. 5 is rotated by a rotation driving unit (not shown) to shift the spectral arrival path to the array type detector 3,
The dead band is compensated by synthesizing the wavelength detection information obtained at a plurality of points to improve the resolution (detection accuracy).
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の分光受光器においては、以下に示すような問題
点があった。つまり、分光手段を回動しない(ポリクロ
メータ方式)場合には、アレイ型検出器のデッドスペー
スの影響により分解能が著しく低くなってしまう。一
方、分光手段を回動する(モノクロメータ方式との折
衷)方式とすれば分解能は向上するが、回動駆動機構
や、波長同調回路が必要となり、非常に複雑な構造とな
ってコスト高を招くだけでなく、故障率も増大してしま
う。However, the above-mentioned conventional spectral photodetector has the following problems. That is, when the spectroscopic means is not rotated (polychromator method), the resolution is significantly reduced due to the influence of the dead space of the array type detector. On the other hand, if the spectroscopic means is rotated (compensation with the monochromator method), the resolution is improved, but a rotation drive mechanism and a wavelength tuning circuit are required, and the structure becomes very complicated, resulting in high cost. Not only inviting them, but also increasing the failure rate.
【0011】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、構造が単純なポリクロメータ方
式を用いて、低コストで且つ高分解能な分光受光器を提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and has as its object to provide a low-cost and high-resolution spectral photodetector using a polychromator system having a simple structure. I do.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係わる分光受光器の請求項1の発明は、光フ
ァイバを介して到来する波長多重された光信号を分光手
段により複数の光波長毎に分光し、アレイ型検出器にて
複数の光波長を検出する分光受光器において、前記アレ
イ型検出器は、2列並行のフォトダイオードアレイを互
いに不感帯を補間し合うようずらして配置したことを特
徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a spectral photodetector according to the present invention, wherein a plurality of wavelength-division multiplexed optical signals arriving via an optical fiber are separated by a plurality of spectroscopic means. In a spectral photodetector that separates light for each light wavelength and detects a plurality of light wavelengths with an array-type detector, the array-type detector is arranged by displacing two rows of parallel photodiode arrays so as to interpolate a dead zone with each other. It is characterized by having done.
【0013】また、本発明に係わる分光受光器の請求項
2の発明は、光ファイバを介して到来する波長多重され
た光信号を分光手段により複数の光波長毎に分光し、ア
レイ型検出器にて複数の光波長を検出する分光受光器に
おいて、前記アレイ型検出器は、アレイを形成するフォ
トダイオード単体の受光面を平行四辺形として形成した
ことを特徴とする。A second aspect of the present invention is a spectral photodetector according to the present invention, wherein a wavelength-division multiplexed optical signal arriving via an optical fiber is divided into a plurality of optical wavelengths by a spectral means, and an array type detector is provided. In the spectral photodetector for detecting a plurality of light wavelengths, the array type detector is characterized in that a light receiving surface of a photodiode alone forming an array is formed as a parallelogram.
【0014】また、本発明に係わる分光受光器の請求項
3の発明は、光ファイバを介して到来する波長多重され
た光信号を分光手段により複数の光波長毎に分光し、ア
レイ型検出器にて複数の光波長を検出する分光受光器に
おいて、前記分光手段からの分光を透過光と反射光とに
分けるハーフミラーと、前記ハーフミラーの透過光を受
光する第1のアレイ型検出器と、前記ハーフミラーの反
射光を受光する第2のアレイ型検出器とを備え、第1の
アレイ型検出器と第2のアレイ型検出器とを互いに不感
帯を補間し合うようずらして配置したことを特徴とす
る。A third aspect of the present invention is a spectral photodetector according to the present invention, wherein a wavelength-division multiplexed optical signal arriving via an optical fiber is divided into a plurality of light wavelengths by a spectral means, and an array type detector is provided. In a spectral light receiver for detecting a plurality of light wavelengths, a half mirror that separates the spectrum from the spectral means into transmitted light and reflected light, and a first array-type detector that receives the transmitted light of the half mirror. A second array-type detector for receiving the reflected light of the half mirror, wherein the first array-type detector and the second array-type detector are arranged so as to be shifted from each other so as to interpolate a dead zone. It is characterized by.
【0015】また、本発明に係わる分光受光器の請求項
4の発明は、光ファイバを介して到来する波長多重され
た光信号を分光手段により複数の光波長毎に分光し、ア
レイ型検出器にて複数の光波長を検出する分光受光器に
おいて、前記分光手段からの分光を集光するマイクロレ
ンズシートを備え、マイクロレンズシートにて集光した
光が前記アレイ型検出器の有効受光面に対応するよう配
置したことを特徴とする。In a fourth aspect of the present invention, a wavelength division multiplexed optical signal arriving via an optical fiber is divided into a plurality of light wavelengths by a spectroscopic means. A spectroscopic light receiver for detecting a plurality of light wavelengths at a micro lens sheet for condensing the spectrum from the spectroscopic means, and the light condensed by the micro lens sheet is applied to an effective light receiving surface of the array type detector. It is characterized by being arranged correspondingly.
【0016】また、本発明に係わる分光受光器の請求項
5の発明は、前記請求項1乃至4に記載の分光受光器に
おいて、前記アレイ型検出器は、InGaAsフォトダ
イオードにより形成されることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the spectral photodetector according to any one of the first to fourth aspects, wherein the array type detector is formed of an InGaAs photodiode. Features.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図示した実施の形態例に基
づいて本発明を詳細に説明する。図1は、本発明に係わ
る分光受光器の第1の実施の形態例におけるアレイ型検
出器を示す図であって、当該アレイ型検出器に入射する
入射光光軸から見た平面図である。なお、分光受光器の
構成は図5に示した従来の配置構成と同様であり、凹面
回折格子2は固定されているものとする。即ち、図5の
アレイ型検出器3を、図1に示すアレイ型検出器5に置
き換えた構成である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments. FIG. 1 is a diagram showing an array-type detector in a first embodiment of a spectral photodetector according to the present invention, and is a plan view seen from an optical axis of incident light incident on the array-type detector. . The configuration of the spectral photodetector is the same as that of the conventional arrangement shown in FIG. 5, and the concave diffraction grating 2 is assumed to be fixed. That is, the configuration is such that the array type detector 3 of FIG. 5 is replaced with the array type detector 5 shown in FIG.
【0018】この図に示すアレイ型検出器5は、複数の
フォトダイオード素子からなるPD列6a、6bをアレ
イ型検出器に入射する光の光軸とほぼ直交する方向にず
らして配置したものであり、PD列6aを構成するフォ
トダイオード素子の受光面がPD列6bを構成するフォ
トダイオード素子の受光面と互い違いになるよう構成し
ている。具体的には、PD列6aにInGaAsフォト
ダイオード素子6a1〜6anを配置し、PD列6bに
InGaAsフォトダイオード素子6b1〜6bnを配
置する。そして、各InGaAsフォトダイオード素子
6は、上述した従来のものと同様の大きさであり、横方
向に互いに隣接する素子間のデッドスペース幅も同様で
ある。In the array type detector 5 shown in FIG. 1, PD rows 6a and 6b each composed of a plurality of photodiode elements are arranged so as to be shifted in a direction substantially orthogonal to the optical axis of light incident on the array type detector. In addition, the light receiving surface of the photodiode element forming the PD row 6a is configured to be alternate with the light receiving surface of the photodiode element forming the PD row 6b. Specifically, InGaAs photodiode elements 6a1 to 6an are arranged in the PD row 6a, and InGaAs photodiode elements 6b1 to 6bn are arranged in the PD row 6b. Each of the InGaAs photodiode elements 6 has the same size as the above-described conventional one, and the same applies to the dead space width between elements adjacent to each other in the lateral direction.
【0019】ここで、各PD列のInGaAsフォトダ
イオード素子6の位置関係を説明すると、PD列6aの
InGaAsフォトダイオード素子6a1〜6anの受
光面位置は、PD列6bのデッドスペースを補うよう配
置し、逆に、PD列6bのInGaAsフォトダイオー
ド素子6b1〜6bnの受光面位置は、PD列6aのデ
ッドスペースを補うよう配置する。即ち、凹面回折格子
2からの分光は、アレイ型検出器5の長手方向に対し垂
直に入射されるので、各多重波長のピークは必ず、PD
列6a或いはPD列6bのInGaAsフォトダイオー
ド素子6に照射されるので、正確にピーク強度及びピー
ク位置を検出することができる。Here, the positional relationship between the InGaAs photodiode elements 6 in each PD row will be described. The light receiving surface positions of the InGaAs photodiode elements 6a1 to 6an in the PD row 6a are arranged so as to compensate for the dead space in the PD row 6b. Conversely, the light receiving surface positions of the InGaAs photodiode elements 6b1 to 6bn in the PD row 6b are arranged so as to compensate for the dead space in the PD row 6a. That is, since the spectrum from the concave diffraction grating 2 is incident perpendicularly to the longitudinal direction of the array type detector 5, the peak of each multiplexed wavelength must be PD
Since the light is applied to the InGaAs photodiode elements 6 in the row 6a or the PD row 6b, the peak intensity and the peak position can be accurately detected.
【0020】以上のようにアレイ型検出器5を用いて分
光受光器を構成すれば、アレイ型検出器5は2列並行の
フォトダイオードアレイを、互いに不感帯を補間し合う
ようにずらして配置されているので、不感帯がなくな
り、検出精度(分解能)を向上することができる。If a spectral photodetector is constructed using the array-type detector 5 as described above, the array-type detector 5 is arranged such that photodiode arrays arranged in two rows are shifted from each other so as to interpolate the dead zone. Therefore, the dead zone is eliminated, and the detection accuracy (resolution) can be improved.
【0021】次に、図2は、本発明に係わる分光受光器
の第2の実施の形態例におけるアレイ型検出器を示す図
である。なお、分光受光器の構成は図1と同様の配置構
成であり、アレイ型検出器のみ置き換えている。この図
に示すアレイ型検出器7は、横1列に複数のInGaA
sフォトダイオード素子8を配列したもので、該InG
aAsフォトダイオード素子8の受光面の形状が並行四
辺形であるところに特徴がある。ここで注目すべきは、
凹面回折格子2からの分光が、該即アレイ型検出器7の
長手方向に対し垂直に入射された際に、必ず何れかのI
nGaAsフォトダイオード素子8に照射されるよう、
隣り合うInGaAsフォトダイオード素子8が入射光
光軸にほぼ直交する方向で重なるよう配置することが必
要である。Next, FIG. 2 is a view showing an array type detector in a second embodiment of the spectral photodetector according to the present invention. The configuration of the spectral photodetector is the same as that of FIG. 1, and only the array type detector is replaced. The array type detector 7 shown in FIG.
s photodiode elements 8 are arranged, and the InG
It is characterized in that the shape of the light receiving surface of the aAs photodiode element 8 is a parallelogram. What should be noted here is
When the spectrum from the concave diffraction grating 2 is immediately incident on the array type detector 7 perpendicularly to the longitudinal direction, any one of I
In order to irradiate the nGaAs photodiode element 8,
It is necessary to arrange the adjacent InGaAs photodiode elements 8 so as to overlap in a direction substantially orthogonal to the optical axis of the incident light.
【0022】このように受光面を形成したInGaAs
フォトダイオード素子8を配列することにより、各多重
波長のピークは必ず何れかのInGaAsフォトダイオ
ード素子8に照射されるので、正確にピーク強度及びピ
ーク位置を検出することができる。InGaAs having the light receiving surface formed as described above
By arranging the photodiode elements 8, the peak of each multiplexed wavelength is always irradiated to any of the InGaAs photodiode elements 8, so that the peak intensity and the peak position can be detected accurately.
【0023】以上のようにアレイ型検出器7を用いて分
光受光器を構成すれば、アレイ型検出器7は、受光面を
平行四辺形に形成した隣り合うInGaAsフォトダイ
オード素子8が入射光光軸にほぼ直交する方向で互いに
重なるよう配置されているので、不感帯がなくなり、極
めて簡単な構造により検出精度(分解能)を向上するこ
とができる。なお、アレイ型検出器7に用いるInGa
Asフォトダイオード素子8の受光面を、三角形、或い
は台形とし、交互に向きを180度反転して配列しても
同様の効果を得られることは言うまでもない。When a spectral photodetector is constructed using the array type detector 7 as described above, the adjacent type InGaAs photodiode element 8 having a light receiving surface formed in a parallelogram has an incident light beam. Since they are arranged so as to overlap each other in a direction substantially perpendicular to the axis, there is no dead zone, and the detection accuracy (resolution) can be improved with an extremely simple structure. The InGa used for the array type detector 7
It is needless to say that the same effect can be obtained even if the light receiving surface of the As photodiode element 8 is made triangular or trapezoidal and the direction is alternately inverted by 180 degrees.
【0024】次に、図3は、本発明に係わる分光受光器
の第3の実施の形態例を示す図である。この図に示す分
光受光器20は、固定配置された凹面回折格子9からの
分光を透過光と反射光に分けるハーフミラー10と、ハ
ーフミラー10を透過した分光を受光するアレイ型検出
器3a(第1のアレイ型検出器)と、ハーフミラー10
により反射した分光を受光するアレイ型検出器3b(第
2のアレイ型検出器)とを備えて構成する。前記ハーフ
ミラー10と、二つのアレイ型検出器3a、3bは、何
れも固定配置されており、アレイ型検出器3a、3b
は、図6に示したアレイ型検出器3と同様のものであ
る。ここで注意すべきは、アレイ型検出器3a、3bの
配置関係であり、互いのデッドスペースを補間しあうよ
う配置することである。Next, FIG. 3 is a view showing a third embodiment of the spectral photodetector according to the present invention. The spectroscopic light receiver 20 shown in FIG. 1 includes a half mirror 10 for dividing the spectrum from the fixedly arranged concave diffraction grating 9 into transmitted light and reflected light, and an array-type detector 3a for receiving the spectrum transmitted through the half mirror 10 ( A first array type detector) and a half mirror 10
And an array-type detector 3b (second array-type detector) that receives the spectrum reflected by the light source. The half mirror 10 and the two array-type detectors 3a and 3b are both fixedly arranged, and the array-type detectors 3a and 3b
Is similar to the array type detector 3 shown in FIG. What should be noted here is the arrangement relationship of the array type detectors 3a and 3b, and the arrangement is such that the mutual dead spaces are interpolated.
【0025】つまり、光ファイバ1から入射される多重
化された光信号は凹面回折格子9により分光されてハー
フミラー10に入射される。ハーフミラー10は透過光
と反射光とに分光を分離する。このとき透過光と反射光
が同等の光強度レベルになることが好ましい。そして、
ハーフミラー10を透過した分光はアレイ型検出器3a
により検出されるが、デッドスペースが存在するので、
このデッドスペースを補間するために、ハーフミラー1
0にて反射した分光をアレイ型検出器3bにより検出
し、アレイ型検出器3aとアレイ型検出器3bにより取
得した検出結果を合成処理することで、分解能を向上す
るのである。That is, the multiplexed optical signal incident from the optical fiber 1 is split by the concave diffraction grating 9 and is incident on the half mirror 10. The half mirror 10 splits the light into transmitted light and reflected light. At this time, it is preferable that the transmitted light and the reflected light have the same light intensity level. And
The spectrum transmitted through the half mirror 10 is transmitted to the array type detector 3a.
However, since there is a dead space,
In order to interpolate this dead space, half mirror 1
The resolution is improved by detecting the spectrum reflected at 0 by the array-type detector 3b and synthesizing the detection results obtained by the array-type detector 3a and the array-type detector 3b.
【0026】即ち、この例に示した分光受光器20は、
図1に示した分光受光器と同様の検出感度を実現するも
のであり、図1に示した分光受光器に比べて部品点数は
増えるが、安価な既製のアレイ型検出器を用いても、高
分解能な分光受光器を実現することができる。That is, the spectroscopic light receiver 20 shown in this example is
It realizes the same detection sensitivity as the spectral photodetector shown in FIG. 1, and the number of components is increased as compared with the spectral photodetector shown in FIG. 1. However, even if an inexpensive off-the-shelf array type detector is used, A high-resolution spectral photodetector can be realized.
【0027】次に、図4は、本発明に係わる分光受光器
の第4の実施の形態例におけるアレイ型検出器を示す図
である。なお、分光受光器の構成は図1のものと同様の
配置構成であり、アレイ型検出器のみを置き換えてい
る。この図に示す分光受光器は、アレイ型検出器3の受
光面の手前にマイクロレンズシート11を配置して構成
したところに特徴がある。マイクロレンズシート11
は、集光機能を有しており、アレイ型検出器3のフォト
ダイオード素子の夫々にマイクロレンズが対応するよう
配置する。Next, FIG. 4 is a view showing an array type detector in a fourth embodiment of the spectral photodetector according to the present invention. Note that the configuration of the spectral photodetector is the same as that of FIG. 1, and only the array type detector is replaced. The spectral photodetector shown in this figure is characterized in that a microlens sheet 11 is arranged in front of the light receiving surface of the array type detector 3. Micro lens sheet 11
Has a light-condensing function, and is arranged such that a microlens corresponds to each of the photodiode elements of the array-type detector 3.
【0028】即ち、図6において説明した通り、アレイ
型検出器3にはデッドスペースが存在するが、凹面回折
格子2からの分光を該マイクロレンズシート11にて集
光し、このデッドスペースを避けるようにInGaAs
フォトダイオード素子4の受光面のみに照射されるよう
にしている。そのため、InGaAsフォトダイオード
素子4の相互間に位置する分光も、マイクロレンズシー
ト11により必ず何れかの受光面に照射されるので不感
帯がなくなり、正確にピーク強度を検出することができ
る。なお、この例において、ピーク位置の検出を行なう
には、図示を省略した演算処理部により、隣接するIn
GaAsフォトダイオード素子4の光強度検出出力を相
対的に比較し、その比較結果に基づいてピーク位置を割
り出す処理を行なえばよい。例えば、光強度を高いレベ
ルで検出している隣り合う二つのInGaAsフォトダ
イオード素子4が、互いに同一の検出レベルである場合
には、当該二つの素子の中間位置にピークが存在すると
割り出すのである。That is, as described with reference to FIG. 6, there is a dead space in the array type detector 3, but the light from the concave diffraction grating 2 is condensed by the microlens sheet 11 to avoid this dead space. Like InGaAs
Irradiation is performed only on the light receiving surface of the photodiode element 4. For this reason, the spectrum located between the InGaAs photodiode elements 4 is always irradiated to any of the light receiving surfaces by the microlens sheet 11, so that the dead zone is eliminated and the peak intensity can be accurately detected. In this example, in order to detect the peak position, the adjacent In
What is necessary is just to perform a process of relatively comparing the light intensity detection outputs of the GaAs photodiode elements 4 and determining the peak position based on the comparison result. For example, when two adjacent InGaAs photodiode elements 4 detecting light intensity at a high level have the same detection level, it is determined that a peak exists at an intermediate position between the two elements.
【0029】以上のようにアレイ型検出器3のInGa
Asフォトダイオード素子4の受光面毎に分光を集光す
るマイクロレンズシート11を備えて分光受光器を構成
すれば、安価な既製のアレイ型検出器を用いても、不感
帯がなくなり検出精度(分解能)を向上することができ
る。As described above, the InGa of the array type detector 3
If the spectral photodetector is provided with the microlens sheet 11 for condensing the spectrum for each light receiving surface of the As photodiode element 4, even if an inexpensive off-the-shelf array type detector is used, there is no dead zone and the detection accuracy (resolution) ) Can be improved.
【0030】以上のように、本発明に係わる分光受光器
は、光ファイバ1などからの波長多重された光信号の入
射位置と凹面回折格子2などの分光手段と第1乃至第4
の実施例に示したアレイ型検出器とを固定配置した簡素
な構造のポリクロメータ方式とすることでリアルタイム
な監視を可能としつつ、アレイ型検出器の不感帯(素子
間のデッドスペース)を補間するよう構成したので高分
解能な分光受光器を実現することができる。As described above, the spectral photodetector according to the present invention includes the incident position of the wavelength-multiplexed optical signal from the optical fiber 1 and the like, the spectral means such as the concave diffraction grating 2 and the first to fourth spectral receivers.
The dead zone (dead space between elements) of the array-type detector is interpolated while real-time monitoring is enabled by using a simple structure polychromator system in which the array-type detector shown in the embodiment is fixedly arranged. With such a configuration, a high-resolution spectral photodetector can be realized.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上のように本発明に係わる分光受光器
は、波長多重された光信号の入射位置と分光手段とアレ
イ型検出器とを固定配置して構成し、分光手段により分
光された光信号がもれなくアレイ型検出器の受光面に照
射されるようにしたので、低コストで且つ高分解能な分
光受光器が実現できる。As described above, the spectral photodetector according to the present invention is constructed by fixedly arranging the incident position of the wavelength-division multiplexed optical signal, the spectroscopic means and the array type detector, and performing spectroscopy by the spectroscopic means. Since the light signal is irradiated onto the light-receiving surface of the array-type detector without any leakage, a low-cost and high-resolution spectral light-receiving device can be realized.
【図1】本発明に係る分光受光器の第1の実施の形態例
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a spectral photodetector according to the present invention.
【図2】本発明に係る分光受光器の第2の実施の形態例
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the spectral light receiving device according to the present invention.
【図3】本発明に係る分光受光器の第3の実施の形態例
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the spectral photodetector according to the present invention.
【図4】本発明に係る分光受光器の第4の実施の形態例
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the spectral photodetector according to the present invention.
【図5】従来技術における分光受光器の構成例を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional spectral light receiving device.
【図6】従来のアレイ型検出器の構成例を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a conventional array type detector.
1・・・光ファイバ 2・・・回折格子 3、3a、3b・・・アレイ型検出器 4・・・PD(フォトダイオード) 5・・・アレイ型検出器 6a1〜6an・・・PD(フォトダイオード) 6b1〜6bn・・・PD(フォトダイオード) 7・・・アレイ型検出器 8・・・PD(フォトダイオード) 9・・・回折格子 10・・・ハーフミラー 11・・・マイクロレンズシート 20・・・分光受光器 101・・・分光受光器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber 2 ... Diffraction grating 3, 3a, 3b ... Array type detector 4 ... PD (photodiode) 5 ... Array type detector 6a1-6an ... PD (Photo Diode) 6b1 to 6bn PD (photodiode) 7 Array detector 8 PD (photodiode) 9 Diffraction grating 10 Half mirror 11 Microlens sheet 20 ... Spectral light receiver 101 ... Spectral light receiver
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/10 10/22 Fターム(参考) 5F049 MA01 MB07 NA09 NA10 NB01 NB10 RA02 TA12 TA14 TA20 5F088 AA01 AB07 BA16 BB01 BB10 EA03 JA14 JA20 5K002 AA07 BA05 BA15 BA21 CA12 DA31 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H04B 10/10 10/22 F term (Reference) 5F049 MA01 MB07 NA09 NA10 NB01 NB10 RA02 TA12 TA14 TA20 5F088 AA01 AB07 BA16 BB01 BB10 EA03 JA14 JA20 5K002 AA07 BA05 BA15 BA21 CA12 DA31 FA01
Claims (5)
た光信号を分光手段により複数の光波長毎に分光し、ア
レイ型検出器にて複数の光波長を検出する分光受光器に
おいて、 前記アレイ型検出器は、2列並行のフォトダイオードア
レイを互いに不感帯を補間し合うようずらして配置した
ことを特徴とする分光受光器。1. A spectral photodetector, wherein a wavelength-division multiplexed optical signal arriving via an optical fiber is divided into a plurality of light wavelengths by a spectral means, and a plurality of light wavelengths are detected by an array type detector. The array-type detector is a spectral photodetector characterized by disposing two rows of parallel photodiode arrays so as to interpolate a dead zone with each other.
た光信号を分光手段により複数の光波長毎に分光し、ア
レイ型検出器にて複数の光波長を検出する分光受光器に
おいて、 前記アレイ型検出器は、アレイを形成するフォトダイオ
ード単体の受光面を平行四辺形として形成したことを特
徴とする分光受光器。2. A spectral photodetector, wherein a wavelength multiplexed optical signal arriving via an optical fiber is divided into a plurality of light wavelengths by a spectral means, and a plurality of light wavelengths are detected by an array type detector. An array type detector, wherein the light receiving surface of the photodiode alone forming the array is formed as a parallelogram.
た光信号を分光手段により複数の光波長毎に分光し、ア
レイ型検出器にて複数の光波長を検出する分光受光器に
おいて、 前記分光手段からの分光を透過光と反射光とに分けるハ
ーフミラーと、 前記ハーフミラーの透過光を受光する第1のアレイ型検
出器と、 前記ハーフミラーの反射光を受光する第2のアレイ型検
出器とを備え、 第1のアレイ型検出器と第2のアレイ型検出器とを互い
に不感帯を補間し合うようずらして配置したことを特徴
とする分光受光器。3. A spectral photodetector, wherein wavelength-division multiplexed optical signals arriving via an optical fiber are divided into a plurality of light wavelengths by a spectral means, and a plurality of light wavelengths are detected by an array type detector. A half mirror that divides the spectrum from the spectral means into transmitted light and reflected light, a first array-type detector that receives the transmitted light of the half mirror, and a second array-type that receives the reflected light of the half mirror A spectral receiver comprising a detector, wherein the first array-type detector and the second array-type detector are arranged so as to be shifted from each other so as to interpolate a dead zone.
た光信号を分光手段により複数の光波長毎に分光し、ア
レイ型検出器にて複数の光波長を検出する分光受光器に
おいて、 前記分光手段からの分光を集光するマイクロレンズシー
トを備え、 マイクロレンズシートにて集光した光が前記アレイ型検
出器の有効受光面に対応するよう配置したことを特徴と
する分光受光器。4. A spectral photodetector, wherein a wavelength multiplexed optical signal arriving via an optical fiber is divided into a plurality of light wavelengths by a spectral means, and a plurality of light wavelengths are detected by an array type detector. A spectral photodetector, comprising: a microlens sheet for condensing the spectrum from the spectroscopic means, wherein the light condensed by the microlens sheet is arranged so as to correspond to an effective light receiving surface of the array type detector.
トダイオードにより形成されることを特徴とする前記請
求項1乃至4記載の分光受光器。5. The spectral photodetector according to claim 1, wherein said array type detector is formed of an InGaAs photodiode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (3)
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- 2000-10-25 JP JP2000325234A patent/JP2002134765A/en active Pending
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