JP2008145104A - 波長特性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 波長可変光源の波長を変化させ、この波長可変光源の出力光を被測定デバイスに入射し、この被測定デバイスの透過光強度を光検出器で測定して前記被測定デバイスの波長特性を測定する波長特性測定装置では、光検出器が波長可変光源の自然放出光を含む全波長の光強度を測定するために、測定ダイナミックレンジを広くすることができなかったという課題を解決する。
【解決手段】 波長可変光源を直接変調し、光検出器の出力をフィルタに入力して自然放出光成分を除去して、直接変調分のみを取り出して波長特性を測定するようにした。自然放出光は直接変調で変調されないので、フィルタで除去することができる。自然放出光の影響を受けないので、自然放出光成分を有する光源を用いても、測定ダイナミックレンジを拡大することができる。

【選択図】 図１

Description

本発明は、光学フィルタ等の被測定デバイスの波長特性を測定する装置に関し、ダイナミックレンジを広く取ることができる波長特性測定装置に関するものである。

図３に、光学フィルタに代表される被測定デバイスの波長特性を測定する装置の構成を示す（例えば、特許文献１参照）。図３において、波長特性測定装置１０は出力光の波長を可変することができる波長可変光源１２、この波長可変光源１２の出力光波長を制御する波長制御部１１、入射した光の強度（パワー）を測定する光検出器１３、この光検出器１３が検出した光強度および波長可変光源１２の出力光の波長が入力され、波長特性を演算する波長特性演算部１４で構成されている。波長可変光源１２は通常レーザーが用いられる。

波長可変光源１２の出力光は被測定デバイス２０に入射され、この被測定デバイス２０の透過光は光検出器１３に入射されて、その光強度が測定される。被測定デバイス２０は光学フィルタ等の光受動デバイスである。波長制御部１１は波長可変光源１２を制御してその出力光の波長を変化させる。波長特性演算部１４は、波長可変光源１２の出力光波長と光検出器１３の出力から、被測定デバイス２０の波長特性を演算する。なお、図３では省略しているが、波長可変光源１２の出力光を、被測定デバイス２０を介さないで直接光検出器１３に入力できるようになっている。

次に、図４を用いてこの波長特性測定装置１０の動作を説明する。図４において、３０は波長可変光源１２の出力光のスペクトルであり、特定の波長にピークを有する特性を示す。波長可変光源１２は３０ａ〜３０ｅに示すように、ピーク波長が異なった光を順次出力する。

３１は被測定デバイス２０の波長特性であり、特定の波長で透過率が低くなる特性を示す。３２は被測定デバイス２０を透過した光のスペクトルであり、スペクトル３２ａ〜３２ｅはそれぞれスペクトル３０ａ〜３０ｅに対応する。被測定デバイス２０の波長特性３１の減衰部分に対応する３２ｂ〜３２ｄでピークの高さが低くなっている。

３３は測定された波長特性である。波長特性を測定するために、先ず波長可変光源１２の出力光を被測定デバイス２０を通さず、直接光検出器１３に入射してその強度Ｐ０を測定し、次に被測定デバイス２０の透過光を光検出器１３に入射してその強度ｐｍを測定する。測定する全波長についてこの操作を行い、横軸に波長、縦軸に光強度の比Ｐｍ／Ｐ０を取ったグラフを作成すると、波長特性３３を得ることができる。

特開２００６−８６４３１号公報

しかしながら、このような波長特性測定装置には、次のような課題があった。レーザーに代表される波長可変光源１２の出力光には、測定に使用する波長の光だけでなく、広い波長範囲に分布している自然放出光が含まれている。光検出器１３に波長選択性はないので、光検出器１３は自然放出光を含む全波長の光強度を測定する。自然放出光は測定に寄与しないだけでなくノイズとなるので、損失測定のダイナミックレンジが低下し、高精度な損失測定ができなくなる。被測定デバイス２０には、波長によって損失が大きく変化する光学フィルタ等があり、ダイナミックレンジの拡大が要求されているが、このような要求に応じることができないという課題があった。

従って本発明の目的は、自然放出光成分を有する光源を使用し、かつ測定ダイナミックレンジを拡大することができる波長特性測定装置を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
波長を可変できる波長可変光源の出力光を被測定デバイスに入射し、この被測定デバイスの出力光の強度を光検出器で測定して、前記波長可変光源の出力光の波長および前記光検出器の出力から、前記被測定デバイスの波長特性を求める波長特性測定装置において、
前記波長可変光源の出力光強度を直接変調する直接変調部と、
前記光検出器の出力が入力され、この入力信号の振幅および前記波長可変光源の出力光の波長から、前記被測定デバイスの波長特性を演算する波長特性演算部と、
を具備したものである。自然放出光の影響を除去することができるので、測定ダイナミックレンジを拡大することができる。

請求項２記載の発明は、
波長を可変できる波長可変光源の出力光を被測定デバイスに入射し、この被測定デバイスの出力光の強度を光検出器で測定して、前記波長可変光源の出力光の波長および前記光検出器の出力から、前記被測定デバイスの波長特性を求める波長特性測定装置において、
前記波長可変光源の出力光強度を直接変調する直接変調部と、
前記光検出器の出力が入力され、入力された信号の直流成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力が入力され、この入力信号の振幅および前記波長可変光源の出力光の波長から、前記被測定デバイスの波長特性を演算する波長特性演算部と、
を具備したものである。自然放出光の影響を除去することができるので、測定ダイナミックレンジを拡大することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、
前記波長可変光源として、半導体レーザーを用いたものである。装置を小型化することができる。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２および３の発明によれば、可変波長光源を直接変調してその出力光強度を変化させて被測定デバイスに入射し、被測定デバイスの出力光強度の振幅を測定して、この振幅および前記波長可変光源の出力光の波長から、前記被測定デバイスの波長特性を求めるようにした。

自然放出光は直接変調で変調されないので、振幅を測定することにより自然放出光の影響を除去することができる。そのため、測定ダイナミックレンジを広く取ることができ、損失の大きな光学フィルタでも正確に波長特性を測定することができるという効果がある。

また、被測定デバイスの出力光強度を測定する光検出器の出力を直流成分を除去するフィルタに入力することにより、このフィルタで自然放出光成分を除去することができる。そのため、簡単に振幅を求めることができるという効果もある。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係る波長特性測定装置の一実施例を示す構成図である。なお、図３と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。

図１において、４０は波長特性測定装置であり、波長可変光源１２、波長制御部１１、光検出器１３、直接変調部４１、フィルタ４２および波長特性演算部４３で構成されている。波長可変光源１２には半導体レーザーを用いる。波長制御部１１は波長可変光源１２を制御し、その出力光の波長を変化させる。直接変調部４１は、所定の信号、例えば一定周波数の正弦波信号で波長可変光源１２の出力光を直接変調し、その光強度を一定周期で変化させる。

レーザー等の光源の出力光強度を変調する手法として、外部変調と直接変調がある。外部変調は一定強度の出力光を外部変調器に入射し、この外部変調器の透過率を変化させることにより、その光強度を変調する手法である。それに対して直接変調は、変調信号を光源に入力し、この変調信号でレーザー発振の発振閾値を超えた範囲で変調を加えてその出力光強度を変化させる手法である。外部変調では自然放出光の強度も変調されるのに対して、直接変調では測定に用いる波長の光強度は変調されるが、自然放出光の強度は変調されず、一定値を維持するという違いがある。

直接変調部４１で変調された波長可変光源１２の出力光は被測定デバイス２０に入射され、この被測定デバイス２０の透過光は光検出器１３に入射され、その透過光強度が電気信号に変換される。

この光検出器１３の出力はフィルタ４２に入力される。フィルタ４２はハイパスフィルタであり、入力信号の直流成分を除去する。前述したように、測定に用いる波長の光は直接変調でその強度が変調されるが、自然放出光は直接変調で変調されず、その強度は一定値になる。そのため、光検出器１３の出力のうち、自然放出光に起因する部分はフィルタ４２でカットされ、変調された光に起因する出力のみ波長特性演算部４３に入力される。

波長特性演算部４３は、波長可変光源１２の出力光を直接光検出器１３に入射したときのフィルタ４２の出力振幅と、被測定デバイス２０の透過光を光検出器１３に入射したときのフィルタ４２の出力振幅の比から被測定デバイス２０の損失を演算する。すなわち、波長可変光源１２の出力光を直接光検出器１３に入射したときのフィルタ４２出力振幅をＡ０、被測定デバイス２０の透過光を光検出器１３に入射したときのフィルタ４２の出力振幅をＡｍとすると、損失はＡｍ／Ａ０で求められる。複数の波長についてこの損失を測定することにより、被測定デバイス２０の波長特性を得ることができる。

次に、図２に基づいて、本実施例を更に説明する。図２は波長可変光源１２の出力光のスペクトルであり、横軸は波長、縦軸は出力光強度である。５０は自然放出光であり、なだらかなスペクトルを有しており、かつ直接変調で変動しない。５１、５２は測定に使用する波長のピークである。波長可変光源１２は直接変調部４１で直接変調されているので、このピークの高さは変動する。５１は最大高さのピーク、５２は最小高さのピークである。この差が変調された振幅である。

自然放出光５０は直接変調で変動しないのでフィルタ４２でカットされ、変調された振幅のみ波長特性演算部４３に入力される。波長特性演算部４３は入力された信号の振幅Ａ０およびＡｍを演算して、被測定デバイス２０の波長特性を求める。

波長可変光源１２の出力光に自然放出光が含まれていても、この自然放出光成分はフィルタ４２でカットされ、損失測定には影響しない。従って、測定ダイナミックレンジを広げることができる。自然放出光の強度が低い波長可変光源は構成が複雑なので高価であり、かつ信頼性が低い。本発明によると、自然放出光強度が高い、安価かつ高信頼性の波長可変光源を使用して、広い測定ダイナミックレンジを得ることができる。

なお、フィルタ４２は変調された振幅の部分のみ通過させるので、この部分の波形が一定なら、入力信号を半端あるいは両波整流することにより、振幅を求めることができる。このようにすると、処理を簡単にすることができる。

また、フィルタ４２を用いないで光検出器１３の出力を直接波長特性演算部４３に入力し、この波長特性演算部４３で入力信号の最大値と最小値を求めて振幅を演算するようにしてもよい。このようにすると、波長特性演算部４３の処理は若干複雑になるが、全体の構成を簡単にすることができる。

さらに、この実施例では被測定デバイス２０の透過光を用いて損失特性を求めるようにしたが、反射光を用いて反射特性を測定するなど、種々応用することができる。

本発明の一実施例を示す構成図である。 本発明の一実施例の動作を説明するための特性図である。 従来の波長特性測定装置の構成図である。 従来の波長特性測定装置の動作を説明するための特性図である。

符号の説明

１１ 波長制御部
１２ 波長可変光源
１３ 光検出器
２０ 被測定デバイス
４０ 波長特性測定装置
４１ 直接変調部
４２ フィルタ
４３ 波長特性演算部
５０ 自然放出光
５１、５２ 変調された出力光のピーク

Claims (3)

1. 波長を可変できる波長可変光源の出力光を被測定デバイスに入射し、この被測定デバイスの出力光の強度を光検出器で測定して、前記波長可変光源の出力光の波長および前記光検出器の出力から、前記被測定デバイスの波長特性を求める波長特性測定装置において、
   前記波長可変光源の出力光強度を直接変調する直接変調部と、
   前記光検出器の出力が入力され、この入力信号の振幅および前記波長可変光源の出力光の波長から、前記被測定デバイスの波長特性を演算する波長特性演算部と、
   を具備したことを特徴とする波長特性測定装置。
2. 波長を可変できる波長可変光源の出力光を被測定デバイスに入射し、この被測定デバイスの出力光の強度を光検出器で測定して、前記波長可変光源の出力光の波長および前記光検出器の出力から、前記被測定デバイスの波長特性を求める波長特性測定装置において、
   前記波長可変光源の出力光強度を直接変調する直接変調部と、
   前記光検出器の出力が入力され、入力された信号の直流成分を除去するフィルタと、
   前記フィルタの出力が入力され、この入力信号の振幅および前記波長可変光源の出力光の波長から、前記被測定デバイスの波長特性を演算する波長特性演算部と、
   を具備したことを特徴とする波長特性測定装置。
3. 前記波長可変光源は、半導体レーザーであることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の波長特性測定装置。

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