(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ光源部と、
この半導体レーザ光源部からの出射光を所定の反射波長で外部共振させる反射面を有する外部共振部と、
この外部共振部における反射面の位置を移動して外部共振条件を可変する駆動部と、
この駆動部における反射面の可変移動量を制御する制御部と、を備えた波長可変光源装置において、
光を特定の複数の波長で吸収する波長吸収特性を有するガスセルを備え、
前記外部共振部から出射される波長が直線的に可変される光を当該ガスセルに掃引して、当該出射光の吸収波長を検出する波長検出部を設け、
前記制御部は、この波長検出部により検出される複数の任意の吸収波長に基づいて前記外部共振部からの出射光の波長が当該任意の各吸収波長になるように前記駆動部における反射面の移動量を各々制御し、この吸収波長における反射面の各移動量に基づいて当該各吸収波長と当該各移動量との関係を補正する補正係数を所定の演算により求めることを特徴とする波長可変光源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記波長検出部により検出される任意の吸収波長に基づいて前記外部共振部からの出射光の波長が、当該任意の吸収波長になるように、前記駆動部における反射面の移動量を制御して、自己の出射光の波長を校正することを特徴とする請求項１記載の波長可変光源装置。
【請求項３】
前記ガスセルの波長吸収特性をメモリに記憶し、
前記制御部は、このメモリに記憶された波長吸収特性に基づいて各吸収波長間の差分から各吸収波長における前記反射面の各移動量を算出し、前記外部共振部からの出射光の波長が、前記任意の各吸収波長になるように、前記駆動部における反射面の移動量を各々制御し、この制御時の各移動量と対応する前記算出した各移動量との差分に基づいて、当該各吸収波長と当該各移動量との関係を補正する補正係数を所定の演算処理により求めることを特徴とする請求項１記載の波長可変光源装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記各吸収波長と前記各移動量との関係を補正する補正係数として、前記外部共振部における外部共振条件を設定する項目を前記演算処理により求めることを特徴とする請求項１あるいは３記載の波長可変光源装置。
【請求項５】
前記ガスセルの波長吸収特性をメモリに記憶し、
前記制御部は、前記メモリに記憶された波長吸収特性を参照して、前記波長検出部により検出される吸収波長を確認しながら前記駆動部における反射面の移動量を制御することを特徴とする請求項１、２、３あるいは４記載の波長可変光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己の出射光の波長校正機能を備えた波長可変光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、波長可変光源には、通常、外部共振器型の半導体レーザ（以下、ＬＤという）が使用され、その外部共振器内に、波長選択素子である光学フィルタを挿入し、単一モード発振を得ている。この光学フィルタの透過（あるいは反射）波長を機械的に可変することにより、広範囲の波長掃引を可能としている。
【０００３】
そして、このような波長可変光源は、光学フィルタや通信用光ファイバ等の光学特性を測定する際に利用されており、その測定条件を設定する前には、測定環境（周囲温度等）に応じて波長可変光源から現在発振されている光の波長を校正する必要があり、例えば、ファブリペロー干渉計を用いた波長計等の波長確度が確認されている測定器を用いて波長可変光源の波長校正が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の波長可変光源を利用した光学フィルタや通信用光ファイバ等の光学特性を測定する際には、波長計等の波長確度が確認されている測定器を用いて波長可変光源の波長校正を行なう必要があったため、その波長校正の作業に手間がかかるとともに、高価な波長計を用意しなければならず、可変波長光源の有効利用を妨げるという問題があった。
【０００５】
また、波長可変光源の主要部に対して波長計は大型であるため、波長可変光源に波長計を内蔵させることは、波長可変光源の大型化と高コスト化を招くという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ガスセルを利用した波長校正機能を波長可変光源に内蔵して、波長校正作業を簡略化して波長校正機能を低コストで実現する波長可変光源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の波長可変光源装置は、半導体レーザ光源部と、この半導体レーザ光源部からの出射光を所定の反射波長で外部共振させる反射面を有する外部共振部と、この外部共振部における反射面の位置を移動して外部共振条件を可変する駆動部と、この駆動部における反射面の可変移動量を制御する制御部と、を備えた波長可変光源装置において、光を特定の複数の波長で吸収する波長吸収特性を有するガスセルを備え、前記外部共振部から出射される波長が直線的に可変される光を当該ガスセルに掃引して、当該出射光の吸収波長を検出する波長検出部を設け、前記制御部は、この波長検出部により検出される複数の任意の吸収波長に基づいて前記外部共振部からの出射光の波長が当該任意の各吸収波長になるように前記駆動部における反射面の移動量を各々制御し、この吸収波長における反射面の各移動量に基づいて当該各吸収波長と当該各移動量との関係を補正する補正係数を所定の演算により求めることを特徴としている。
【０００８】
したがって、波長可変光源装置において現在の出射光の波長を校正しながら所望の波長に移動させる制御機能を付加することができ、波長を計測するための大型で高価な波長計等を不要にして、波長校正作業を簡略化して波長校正機能を低コストで実現することができる。また、波長検出部を波長可変光源装置に内蔵することができ、波長可変光源装置の持ち運びを容易にして、その利用性を向上させることができる。
【０００９】
この場合、上記目的は、例えば、請求項２に記載する発明のように、請求項１記載の波長可変光源装置において、前記制御部は、前記波長検出部により検出される任意の吸収波長に基づいて前記外部共振部からの出射光の波長が、当該任意の吸収波長になるように、前記駆動部における反射面の移動量を制御して、自己の出射光の波長を校正することが有効である。
【００１０】
したがって、波長校正機能を実行する際に、まず、任意の吸収波長を初期の基準波長として特定することができる。
【００１２】
また、請求項１記載の発明は、波長検出部で検出される出射光の波長と、外部共振部における反射面の移動量との制御関係を精度良く設定することができ、可変される出射光の波長精度を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載する発明のように、請求項１記載の波長可変光源装置において、前記ガスセルの波長吸収特性をメモリに記憶し、前記制御部は、このメモリに記憶された波長吸収特性に基づいて各吸収波長間の差分から各吸収波長における前記反射面の各移動量を算出し、前記外部共振部からの出射光の波長が、前記任意の各吸収波長になるように、前記駆動部における反射面の移動量を各々制御し、この制御時の各移動量と対応する前記算出した各移動量との差分に基づいて、当該各吸収波長と当該各移動量との関係を補正する補正係数を所定の演算処理により求めることが有効である。
【００１４】
したがって、反射面の移動量から出射光の波長値を精度良く算出することができ、波長検出部により検出される吸収波長から反射面の移動量を精度良く算出することができ、出射光の波長と反射面の移動量との対応関係を精度良く求めることができる。その結果、波長可変光源装置における波長校正処理機能の精度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項４に記載する発明のように、請求項１あるいは３記載の波長可変光源装置において、前記制御部は、前記各吸収波長と前記各移動量との関係を補正する補正係数として、前記外部共振部における外部共振条件を設定する項目を前記演算処理により求めることが有効である。
【００１６】
したがって、検出される各吸収波長と反射面の各移動量との関係を補正する補正係数とする項目を所定の外部共振条件内で求めることができ、上記演算処理の精度を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項５に記載する発明のように、請求項１、２、３、あるいは４記載の波長可変光源装置において、前記ガスセルの波長吸収特性をメモリに記憶し、前記制御部は、前記メモリに記憶された波長吸収特性を参照して、前記波長検出部により検出される吸収波長を確認しながら前記駆動部における反射面の移動量を制御することが有効である。
【００１８】
したがって、駆動部において移動される反射面の波長に対する移動精度を向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１〜図７は、本発明を適用した波長可変光源システムの一実施の形態を示す図である。
【００２１】
まず、構成を説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態における波長可変光源システム１のシステム構成を示すブロック図である。この図１において、波長可変光源システム１は、波長可変光源部２、波長可変駆動部３、駆動制御部４、制御部５、ＣＰＵ６、メモリ７、波長検出部８、及び増幅・Ａ／Ｄ変換部９により構成され、波長可変光源部２からの出射光は、光ファイバ１１により外部に出力光として出力されるとともに、光ファイバ１２により波長検出部８に参照光として出力される。
【００２３】
なお、光ファイバ１１、１２の各出力端には、出力光と参照光とを外部光学機器及び波長検出部８にそれぞれ掃引するためのオプティカル接続端子１３、１４が一体化して取り付けられている。
【００２４】
波長可変光源（ＴＬＳ）部２は、その内部構成を図２に示すように、光源であるＬＤ２１と、ＬＤ２１からの出力光を平行光とするレンズ２２と、仮想反射面Ｈからの反射光を平行光とするレンズ２３と、レンズ２２からの平行光を波長に応じて回折してミラー２５に反射する回折格子２４と、回折格子２４からの回折光を反射するミラー２５と、一端部にミラー２５の端部が固定され他端部が回転軸２７に固定されてミラー２５を回転軸２７を中心に回転移動させるミラー移動部材２６と、から構成されている。
【００２５】
また、図中の３１は、ミラー移動部材２６を回転軸２７を中心に回転移動させるパルスモータであり、このパルスモータ３１は、図１の波長可変駆動部３を構成する。
【００２６】
この図２に示した波長可変光源部２内の各部材の配置は、リットマン（Ｌｉｔｔｍｏｎ）方式により出力光に波長のモードホッピングが発生しないように構成されている。従って、波長可変光源部２内では、ＬＤ２１からの出力光はレンズ２２により平行光にされて、回折格子２４の回折面の垂線に対して入射角αで回折面に入射し、その回折面で波長に応じて回折された回折光はミラー２５に入射される。そして、その回折面の垂線に対して角度βでミラー２５の反射面に入射された回折光は、ミラー２５の反射面に対して垂直に入射された光となるため、その反射面に対して垂直に反射された反射光は入射角βで再度回折面に入射し、回折面の垂線に対して角度αで再度レンズ２２に戻される。
【００２７】
そして、レンズ２２に戻された回折光は、ＬＤ２１の端面（仮想反射面Ｈ：屈折率１とする面）で一部は反射して同一経路で回折格子２４からミラー２５の反射面に戻り、一部は透過してレンズ２３により平行光にされて光ファイバ１１、１２に入射されて、光ファイバ１１、１２により所定波長λの上記出力光及び参照光として出力される。光ファイバ１１、１２への光の入射は、レンズ２３からの光をビームスプリッタやファイバカプラのような光分岐器を使用して行われる。
【００２８】
このように波長可変光源部２の内部では、ＬＤ２１の端面（仮想反射面Ｈ）とミラー２５の端面（反射面）との間で共振器を構成しており、ＬＤ２１に所定の駆動電力を印加することになより、ＬＤ２１から光を出力させてその内部の共振条件に基づく波長の光を出力させるように構成されている。
【００２９】
なお、回折格子２４の回折面には、例えば、９００本／ｍｍの回折格子（Ｍ）が形成されている。また、ミラー２５の回折光に対する反射位置（反射面の回転角β）は、回転軸２７に他端部が固定されたミラー移動部材２６の回転角度に対応して設定される。このミラー移動部材２６の回転角度は、その図中の底面部に螺合するパルスモータ３１の回転軸３１ａが回転して図中上下方向に移動することにより変更される。
【００３０】
従って、パルスモータ３１の回転軸３１ａの回転数を制御することにより、その回転軸３１ａの上下移動距離を連続的に変更して、ミラー移動部材２６の回転角度を連続的に変更することにより、回折光に対するミラー２５の反射位置である反射面の回転角βを連続的に変更し、その反射面から垂直に反射して回折格子２４に戻る回折光の波長λを直線的に変化させることを可能にしている。
【００３１】
なお、波長可変駆動部３を構成するパルスモータ３１は、図１の駆動制御部４から入力されるモータ駆動制御信号によりその回転数が制御されており、モータ駆動制御信号に設定されるパルス信号の入力数に応じて回転数（上下移動距離）が制御される。この実施の形態の場合、パルスモータ３１の回転軸３１ａの１パルスに応じた回転角度と上下移動距離との関係は、例えば、１パルス回転角度当たり１５ｎｍ（ナノメーター）／パルスの分解能を有するものとする。
【００３２】
次いで、図１の駆動制御部４は、制御部５から入力されるミラー回転制御信号に応じて上記パルスモータ３１の回転数を決定するモータ駆動制御信号を生成して波長可変駆動部３内のパルスモータ３１に出力する。
【００３３】
さらに、波長可変駆動部３には、図示しないが波長可変光源部２内のＬＤ２１に駆動電力を印加するための駆動電源部が内蔵されている。
【００３４】
制御部５は、ＣＰＵ６から入力されるミラー回転指示信号に応じてミラー回転制御信号を生成して駆動制御部４に出力する。
【００３５】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６は、メモリ７に格納された波長校正処理１プログラムに従って後述する波長校正処理１を実行して、波長可変光源部２から出力される出力光（参照光）の基準波長λ０  を設定するとともに、メモリ７に格納された波長校正処理２プログラムに従って後述する波長校正処理２を実行して、波長可変光源部２から出力される出力光（参照光）の波長とパルスモータ３１におけるパルス数との関係を示す数式の定数を決定する。
【００３６】
すなわち、ＣＰＵ６は、波長校正処理１、２に際して、制御部５にミラー回転指示信号を出力して、制御部５及び駆動制御部４により波長可変駆動部３内のパルスモータ３１の回転駆動を制御させて、そのパルスモータ３１における回転軸３１ａの移動量を示すパルス数と、増幅・Ａ／Ｄ変換部９から入力される光検出デジタル信号とをモニタし、メモリ７に記憶されたガスセル８ｂの吸収波長特性表を参照して、波長可変光源部２から波長検出部８に出射される参照光の波長λを検出し、そのモニタしたパルス数と検出した波長λをパラメータの一部としてメモリ７に格納された数式を利用して波長間隔を計算することにより、波長可変光源部２から出力される出力光の基準波長λ０  を設定するとともに、出力光（参照光）の波長とパルスモータ３１におけるパルス数（回転角度）との関係を示す数式の定数を決定する。そして、ＣＰＵ６は、これらの波長校正処理１、２により得られるパルスモータ３１における回転移動量を示すパルス数と波長可変光源部２から出力される光の波長との関係をプロットしたテーブルの作成を可能とする。
【００３７】
メモリ７は、フラッシュＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ  ）等から構成されており、上記波長校正処理１プログラム、波長校正処理２プログラムを格納するとともに、各波長校正処理１、２において利用する各種数式やこの各種数式に適用するパラメータ（定数、変数等）を格納する。また、メモリ７は、波長検出部８に内蔵されるガスセル８ｂに封入されたアセチレンガスの波長吸収特性表（図３参照）を格納する。
【００３８】
波長検出部８は、図１に示すように、レンズ８ａ、ガスセル８ｂ及び光検出素子８ｃから構成されている。レンズ８ａは、波長可変光源２から光ファイバ１２を介してオプティカル接続端子１４により入力される参照光を平行光としてガスセル８ｂの入射端面に出射する。
【００３９】
ガスセル８ｂは、そのガラスケース内部に光の波長λを所定間隔で吸収するガスとして、例えば、アセチレンガスが封入されており、そのアセチレンガスの種類は、１２アセチレンあるいはその同位体である１３アセチレンである。この１２アセチレンと１３アセチレンの各波長吸収特性表を図３に示す。この図３に示す１２アセチレンと１３アセチレンの各波長吸収特性表では、各アセチレンの波長吸収位置を定義するライン名称「Ｐ２１，Ｐ２０，・・・，Ｒ２，Ｒ３，・・・，Ｒ１０，・・・Ｒ１８」を格納した“ＬＩＮＥ”欄と、そのライン名称毎の波長λの周波数を格納した“Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＭＨｚ）”欄と、そのライン毎の周波数を波長λに換算した波長値を格納した“波長（ｎｍ）”欄と、が設定されている。図３に示すように、１２アセチレンでは波長吸収ラインが３６本あり、１３アセチレンでは波長吸収ラインが５４本ある。
【００４０】
ガスセル８ｂは、封入されたアセチレンガスの波長吸収特性により、レンズ８ａから入射される光の波長λを所定間隔で所定ライン数吸収して、その吸収波長以外の光を透過させて光検出素子８ｃに出射する。なお、ガスセル８ｂの入射端面及び出射端面は、光の干渉を回避するように傾斜して形成されている。
【００４１】
光検出素子８ｃは、ガスセル８ｂを透過した透過光を受光して、その波長に応じた受光感度で受光した透過光の光強度に応じて、所定電圧レベルの光検出信号に変換して検出端子１５からケーブル１６を介して増幅・Ａ／Ｄ変換部９に出力する。
【００４２】
増幅・Ａ／Ｄ変換部９は、光検出素子８ｃから入力される光検出信号を増幅しＡ／Ｄ変換することにより、光検出信号の電圧レベルに応じた光検出デジタル信号に変換してＣＰＵ６に出力する。
【００４３】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
【００４４】
まず、上記ＣＰＵ６により実行される波長校正処理１について図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
ＣＰＵ６は、波長可変駆動部３内のパルスモータ３１を機械的基準位置へ移動させるようにミラー回転指示信号を制御部５に出力して（ステップＳ１）、制御部５によりミラー回転制御信号を生成させて駆動制御部４に出力させ、駆動制御部４によりモータ駆動制御信号を生成させて波長可変駆動部３内のパルスモータ３１に出力させて、パルスモータ３１の回転位置を機械的基準位置に移動させる。パルスモータ３１が機械的基準位置に移動されると、ＣＰＵ６は、そのパルスモータ３１の回転位置を管理するパラメータＭＰを“０”としてメモリ７にセット（ＭＰ＝０）する（ステップＳ２）。
【００４６】
次いで、ＣＰＵ６は、パルスモータ３１を機械的基準位置から移動させるようにミラー回転指示信号を制御部５に更に出力して、制御部５によりミラー回転制御信号を生成させて駆動制御部４に出力させ、駆動制御部４によりモータ駆動制御信号を生成させてパルスモータ３１に出力させて、パルスモータ３１の回転位置を機械的基準位置から移動させ、波長可変光源部２から波長検出部８に出射される参照光の波長をガスセル８ｂの任意の吸収ライン（図３に示したライン）に合わせる（ステップＳ３）。
【００４７】
すなわち、上記構成説明において図２に示した波長可変光源部２内では、パルスモータ３１が駆動制御部４から入力されるモータ駆動制御信号に設定されるパルス信号により、機械的基準位置（回転数＝０の位置）から入力パルス信号数に応じて回転軸３１ａが回転して、その回転軸３１ａが上方への移動（１５ｎｍ／パルス）を開始すると、その回転軸３１ａと螺合するミラー移動部材２６の底面部が押圧されて、そのミラー移動部材２６が固定された回転軸２７が回転し、ミラー移動部材２６に固定されたミラー２５の位置が上方に移動される。
【００４８】
このミラー２５の回転移動に伴って回折格子２４からの回折光に対するミラー２５の反射面の回転角βを連続的に変更し、その反射面から垂直に反射して回折格子２４に角度βで戻る回折光の波長λを任意の波長から直線的に可変させて、波長検出部８に出射する参照光の波長λを直線的に可変させる。
【００４９】
この時、波長検出部８では、光ファイバ１２からレンズ８ａを介してガスセル８ｂに入射される参照光の波長λが直線的に可変されるが、そのガスセル８ｂ内に封入されたアセチレンガスの上記図３に示した波長吸収特性により、その吸収ライン（波長）と一致する波長λの参照光が吸収される。このため、ガスセル８ｂから光検出素子８ｃに入射される透過光のうち、任意の吸収ライン（波長）と一致する波長λの参照光の光検出レベル（電圧レベル）は、吸収ラインと一致しない場合に比べて低くなる。
【００５０】
このため、ＣＰＵ６では、増幅・Ａ／Ｄ変換部９から入力される光検出デジタル信号により光検出レベルの谷間をチェックすることで、波長可変光源部２から出射される参照光の波長λが、ガスセル８ｂにおける吸収ラインと同一の最初の波長λになったことが検出される。この時、ＣＰＵ６は、吸収ラインと同一になった最初の波長λを“λ１”とし、モニタしているパルスモータ３１のパルス数と対応させて、そのモータ位置ＭＰに対応する吸収波長であることを示すパラメータとして“ＭＰ（λ１）”をメモリ７に記憶する（ステップＳ４）。
【００５１】
次いで、ＣＰＵ６は、パルスモータ３１を更に移動させるようにミラー回転指示信号を制御部５に更に出力して、制御部５によりミラー回転制御信号を生成させて駆動制御部４に出力させ、駆動制御部４によりモータ駆動制御信号を生成させてパルスモータ３１に出力させて、パルスモータ３１の回転位置をステップＳ４で記憶したモータ位置から更に移動させ、波長可変光源部２から波長検出部８に出射される参照光の波長を、ステップＳ４で記憶した波長λ１からガスセル８ｂの次の近傍にある吸収ラインに合わせる（ステップＳ５）。
【００５２】
この時、波長検出部８では、光ファイバ１２からレンズ８ａを介してガスセル８ｂに入射される参照光の波長λが直線的に可変されて、そのガスセル８ｂ内に封入されたアセチレンガスの上記図３に示した波長吸収特性により、その最初の波長λ１の次の近傍にある吸収ライン（波長）と一致する波長λの参照光が吸収され、この参照光の光検出レベル（電圧レベル）は、吸収ラインと一致しない場合に比べて低くなるため、ＣＰＵ６では、増幅・Ａ／Ｄ変換部９から入力される光検出デジタル信号の谷間をチェックすることにより、波長可変光源部２から出射される参照光の波長λが、ガスセル８ｂにおける吸収ラインと同一の次の波長λになったことが検出される。この時、ＣＰＵ６は、その次の近傍にある吸収ラインと同一になった次の波長λを“λ２”とし、モニタしているパルスモータ３１のパルス数と対応させて、そのモータ位置ＭＰに対応する吸収波長であることを示すパラメータとして“ＭＰ（λ２）”をメモリ７に記憶する（ステップＳ６）。
【００５３】
次いで、ＣＰＵ６は、パルスモータ３１の分解能（１５ｎｍ／パルス）と、メモリ７に記憶したモータ位置ＭＰに対応する吸収波長を示すパラメータＭＰ（λ１）とＭＰ（λ２）との差から、確認した２つの吸収波長λ１とλ２の波長間隔を、その各吸収波長λ１、λ２におけるモータ移動量との関係から求めるため、以下に示す数式（１）により各吸収波長λ１、λ２におけるモータ移動量を計算する（ステップＳ７）。
【００５４】
Δ＝Ｐ＊ｄ・・・（１）
但し、Δ：モータ移動量，Ｐ：パルス数，ｄ：モータの単位移動量
そして、ＣＰＵ６は、ステップＳ７で数式（１）により求めた各吸収波長λ１、λ２のモータ移動量Δ１、Δ２の差分から波長間隔（ｎｍ）を求め、ガスセル８ｂに封入されたアセチレンガスの図３に示した波長吸収特性表における全吸収ラインの波長値の間隔（ｎｍ）とを比較して、今回の波長校正処理１で合わせた吸収波長λ１と吸収波長λ２の各波長値を決定する（ステップＳ８）。この決定した吸収波長値λ１あるいはλ２に対応する吸収線位置へ波長可変光源部２から出力される光の波長λを一致させるように、ＣＰＵ６はモータ位置ＭＰを移動させるミラー回転指示信号を制御部５に再度出力する（ステップＳ９）。
【００５５】
すなわち、ＣＰＵ６は、メモリ７に記憶したパラメータＭＰ（λ１）あるいはＭＰ（λ２）に基づいて制御部５によりミラー回転制御信号を生成させて駆動制御部４に出力させ、駆動制御部４によりモータ駆動制御信号を生成させてパルスモータ３１に出力させて、パルスモータ３１の回転位置を移動させ、波長可変光源部２から波長検出部８に出射される参照光の波長λを、吸収波長λ１あるいは吸収波長λ２に合わせる。
【００５６】
次いで、ＣＰＵ６は、ステップＳ９で合わせた吸収波長λ１あるいは吸収波長λ２に対応するモータ位置ＭＰ（パルス数）を初期値とするため、その合わせた波長λ１あるいはλ２を基準波長λ０とし、そのモータ位置をモータ基準位置Ｐ０におけるパルス数の初期値を、例えば“０”とするとともに、基準波長λ０の光を出力する状態にある波長可変光源部２内の回折格子２４からミラー２５への回折光の出射角度βを、以下に示す数式（２）に基づいて数式（３）により計算して求める（ステップＳ１０）。
【００５７】
ｓｉｎ（α）＋ｓｉｎ（β０）＝ｎ＊Ｍ＊λ０・・・（２）
β０＝Ａｓｉｎ（（ｎ＊Ｍ＊λ０）−ｓｉｎ（α））・・・（３）
但し、ｎ：回折格子２４の回折次数
Ｍ：回折格子２４の回折格子溝本数
λ０：基準波長
α：ＬＤ２１から回折格子２４へ出射される光の入射角
β０：λ０における回折格子２４からミラー２５への回折光の出射角度
そして、ＣＰＵ６は、このステップＳ１０においてメモリ７に設定した基準波長λ０のパルス数の初期値（λ０＝１．４５５Ｅ−０６（ｍ））、パルス数（Ｐ０＝０）、及び回折格子からミラーに対する回折光の入射角β０（ＤＥＧ）等をメモり７に設定して（ステップＳ１１）、本波長校正処理１を終了する。
【００５８】
以上の波長校正処理１を実行することにより、波長可変光源システム１では、波長可変光源部２から現在出力されている光の基準波長λ０の確認を終了したことになる。次に、ＣＰＵ６により実行される波長校正処理２について図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５９】
この波長校正処理２では、波長可変光源部２から出力される出力光（参照光）の波長とパルスモータ３１におけるパルス数との関係を示す数式（４）の定数を決定するが、この数式（４）と数式（４）に係る数式（３）、（５）を以下に示す。
【００６０】
0003608366.tif 000002
この数式（４）における左辺の数式は、以下の回折格子における光の入射角度α、βとその光の波長λとの関係を示す上記数式（３）である。また、数式（４）における右辺の数式は、以下の回折格子における光の入射角度βとモータ移動量との関係を示す数式（５）である。
β＝β０＋Ａｔａｎ（Ｐ＊ｄ／Ｌ）・・・（５）
以上の各数式（３）〜（５）におけるパラメータは以下のように定義され、上記説明と重複するパラメータも記載する。
【００６１】
β０、λ０、及びＰ０は、上記波長校正処理１で求められた初期値である。
β０：基準波長における回折格子２４からミラー２５への回折光の出射角度
（例えば、β０＝０．３２４９２（ＲＡＤ），１８．６１６４８（ＤＥＧ））
λ０：基準波長（例えば、λ０＝１．４５５Ｅ−０６（ｍ））
Ｐ０：基準波長におけるパルスモータ３１のパルス数（モータ位置ＭＰ）
（例えば、Ｐ０＝０）
【００６２】
また、α、Ｍ、ｎ、Ｌ、及びｄは、本波長校正処理２で決定する定数である。α：ＬＤ２１から回折格子２４に出射される光の入射角度
（例えば、α＝１．４３１（ＲＡＤ），８２．００（ＤＥＧ））
Ｍ：回折格子２４における回折格子溝本数（例えば、９０００００本／ｍ）
ｎ：回折格子２４における回折次数（例えば、ｎ＝１）
Ｌ：パルスモータ３１の回転中心とミラー２６の回転中心間距離（図２参照）
（例えば、Ｌ＝５．００Ｅ−０２）
【００６３】
さらに、λ、及びＰは、波長可変光源部２からの出力光（参照光）に係る変数である。
λ：波長可変光源部２からの出力光（参照光）の波長
Ｐ：パルスモータ３１におけるパルス数
【００６４】
ＣＰＵ６は、図５に示す波長校正処理２において、まず、上記波長校正処理１によりメモリ７に設定した初期値β０（０．３２４９２（ＲＡＤ），１８．６１６４８（ＤＥＧ））、λ０（１．４５５Ｅ−０６（ｍ））、及びＰ０（０）を上記数式（４）に設定し（ステップＳ２１）、波長校正処理１において合わせた吸収波長λ１あるいは吸収波長λ２からガスセル８ｂの任意の吸収波長λａに、波長可変光源部２から出射される光の波長が合うようにパルスモータ３１を移動させるため、そのモータ移動量Δを上記図３の吸収波長特性表に設定されたアセチレンガスの全ラインの各吸収波長値に基づいて決定し、この決定したモータ移動量Δと、上記数式（１）との関係から移動させるパルス数を以下に示す数式（６）により計算して求めて、メモリ７に記憶する（ステップＳ２２）。
【００６５】
Ｐ＝Δ／ｄ・・・（６）  （ｄ：モータの単位移動量：１５ｎｍ／パルス）
すなわち、ＣＰＵ６は、図３の吸収波長特性表に設定されたアセチレンガスの全ラインの各吸収波長値に基づいて、吸収波長値λ１あるいは吸収波長値λ２から移動させる任意の吸収波長値λａ、例えば、波長可変光源部２から出射される光の波長可変範囲の最小波長に対応する波長までの波長差分に相当するモータ移動量Δを求め、このΔと既値であるｄとを数式（６）に代入して移動すべきモータパルス数の計算値ＭＰＣ（λａ）を計算し、このモータパルス数の計算値ＭＰＣ（λａ）をメモリ７に記憶する。
【００６６】
次いで、ＣＰＵ６は、ガスセル８ｂの上記吸収波長値λａに波長可変光源部２から出射される光の波長が合うようにパルスモータ３１を移動させるようにミラー回転指示信号を制御部５に更に出力して、制御部５によりミラー回転制御信号を生成させて駆動制御部４に出力させ、駆動制御部４によりモータ駆動制御信号をパルスモータ３１に出力させてパルスモータ３１を回転移動させ、波長可変光源部２から波長検出部８に出射される参照光の波長をガスセル８ｂの吸収波長λａに合わせ、この時のパルスモータ３１の移動量を示すモータパルス数をＭＰ（λａ）としてメモリ７に記憶する（ステップＳ２３）。
【００６７】
次いで、ＣＰＵ６は、ガスセル８ｂの上記吸収波長値λａ以外の任意の吸収波長値λｂ、例えば、波長可変光源部２から出射される光の波長可変範囲の最大波長に対応する波長までの波長差分に相当するモータ移動量Δを求め、このΔと既値であるｄとを上記数式（６）に代入して移動すべきモータパルス数の計算値ＭＰＣ（λｂ）を計算し、このモータパルス数の計算値ＭＰＣ（λｂ）をメモリ７に記憶する（ステップＳ２４）。
【００６８】
次いで、ＣＰＵ６は、ガスセル８ｂの上記吸収波長値λｂに波長可変光源部２から出射される光の波長が合うようにパルスモータ３１を移動させるようにミラー回転指示信号を制御部５に更に出力して、制御部５によりミラー回転制御信号を生成させて駆動制御部４に出力させ、駆動制御部４によりモータ駆動制御信号をパルスモータ３１に出力させてパルスモータ３１を回転移動させ、波長可変光源部２から波長検出部８に出射される参照光の波長をガスセル８ｂの吸収波長λｂに合わせ、この時のパルスモータ３１の移動量を示すモータパルス数をＭＰ（λｂ）としてメモリ７に記憶する（ステップＳ２５）。
【００６９】
そして、ＣＰＵ６は、上記ステップＳ２２及びステップＳ２４においてメモリ７に記憶したモータパルス数の計算値ＭＰＣ（λａ）、ＭＰＣ（λｂ）と、上記ステップＳ２３及びステップＳ２５においてメモリ７に記憶したモータパルス数の実測値ＭＰ（λａ）、ＭＰ（λｂ）との各差分より、上記数式（４）を使用して上記ステップＳ２１で定義した定数である入射角度α、回折格子溝本数Ｍ、ミラー回転中心間距離Ｌのいづれかを調整して計算して、上記数式（６）に基づく計算値ＭＰＣ（λａ）、ＭＰＣ（λｂ）を実測値ＭＰ（λａ）、ＭＰ（λｂ）に近づける処理を行う（ステップＳ２６）。
【００７０】
すなわち、上記ステップＳ２１で定義した定数のうち回折次数ｎ（ｎ＝１）とモータの単位移動量ｄ（ｄ＝１５ｎｍ／パルス）は固定であり、その他の定数であるα、Ｍ、Ｌが調整可能であるとすると、数式（４）においてこれらの定数α、ＭあるいはＬのいづれか一つを調整して計算して、上記数式（６）に基づく計算値ＭＰＣ（λａ）、ＭＰＣ（λｂ）が上記実測値ＭＰ（λａ）、ＭＰ（λｂ）に近づくように、定数を調整する。
【００７１】
次いで、ＣＰＵ６は、ステップＳ２６で求めた計算値ＭＰＣ（λａ）、ＭＰＣ（λｂ）と実測値ＭＰ（λａ）、ＭＰ（λｂ）との各差が許容範囲内か否かを判別し（ステップＳ２７）、許容範囲内でなければ再度ステップＳ２２に戻って、上記ステップＳ２２〜ステップＳ２６の各処理を繰り返し実行して、計算値ＭＰＣ（λａ）、ＭＰＣ（λｂ）と実測値ＭＰ（λａ）、ＭＰ（λｂ）との各差が許容範囲内になるようにする。
【００７２】
そして、ＣＰＵ６は、計算値ＭＰＣ（λａ）、ＭＰＣ（λｂ）と実測値ＭＰ（λａ）、ＭＰ（λｂ）との各差が許容範囲内になったことを確認すると、波長可変光源部２から出力される出力光（参照光）の波長とパルスモータ３１における移動量を示すパルス数との関係を示す数式（４）における定数α、Ｍ、ｎ、Ｌ、ｄを決定し（ステップＳ２８）、本波長校正処理２を終了する。
【００７３】
以上の波長校正処理２において波長可変光源部２から出射される出力光（参照光）の波長とパルスモータ３１における移動量を示すパルス数との関係を示す数式（４）における定数α、Ｍ、ｎ、Ｌ、ｄを決定したことにより、ＣＰＵ６ではパルスモータ３１のパルス数をモニタして数式（４）で波長値λを計算することにより、その計算した波長値λと波長検出部２から検出される参照光の吸収波長値λを、許容誤差の範囲内で求めることが可能となる。
【００７４】
また、数式（４）における定数α、Ｍ、ｎ、Ｌ、ｄを決定したことにより、図６に示す縦軸を波長（ｍ）、横軸をモータパルス数としたテーブルにおいて、波長とモータパルス数の関係を数式（４）に基づいてプロットする際に、その関係を決定したことになる。従って、ＣＰＵ６では、随時モニタするパルスモータ３１のパルス数を数式（４）に代入して計算することにより、波長可変光源部２から出射される吸収波長λをリアルタイムに求めることが可能となり、図６に示すテーブルを持つ必要はない。
【００７５】
以上のように本実施の形態における波長可変光源システム１では、波長可変光源部２から出射される光の波長を検出するガスセル８ｂを含んで構成された波長検出部８を内蔵するとともに、ＣＰＵ６において波長校正処理１と波長校正処理２を実行する機能を有することにより、波長可変光源部２からの出射光の波長をリアルタイムに校正する波長校正機能を低コストで付加することができ、その波長校正の作業の手間を大幅に省略することができる。また、本実施の形態における波長可変光源システム１では、大型で高価な波長計を用意する必要がなくなり、可変波長光源システム１の持ち運びを容易にして、その利用性を向上させることができる。
【００７６】
また、本実施の形態における波長可変光源システム１では、上記数式（４）を使用することにより、波長可変光源部２からの出力光の波長とパルスモータ３１のパルス数の対応関係が求められることを示したが、数式（４）に基づいてパルス数から波長への計算過程と、波長からパルス数への計算過程とを示す一例を、図７においてその計算項目毎に一覧表として示す。
【００７７】
図７において計算方向を示すように、まず左端の項目「パルス数」が与えられると、次の項目「モータ移動量Δ（ｍ）」を上記数式（１）により計算し、このモータ移動量Δから次の項目「角度β（ＲＡＤ）」を上記数式（５）により計算し、この角度βから次の項目「波長λ（ｍ）」を上記数式（２）から導き出される数式（７）により計算する。
λ＝（ｓｉｎ（α）＋ｓｉｎ（β））／（ｎ＊Ｍ）・・・（７）
【００７８】
以上のように、パルス数が与えられると、モータ移動量Δ→角度β→波長λの順に各数式により計算して求めることができる。
【００７９】
次いで、図７において、数式（７）により求めた波長λから次の項目「角度β（ＲＡＤ）」を上記数式（３）により計算し、この角度βから次の項目「モータ移動量Δ（ｍ）」を上記数式（５）から導き出せる数式（８）により計算する。
Δ＝（ｔａｎ（β−β０））＊Ｌ・・・（８）
【００８０】
そして、このモータ移動量Δから次の項目「パルス数」を上記数式（６）により計算する。従って、計算により波長λが求められると、波長λ→角度β→モータ移動量Δ→パルス数の順に画数式により計算して求めることができる。
【００８１】
なお、上記実施の形態において、各数式に設定されたパラメータの数値等は、上記図２に示した波長可変光源部２内の各構成部材の配置関係を変更させない範囲内で変更可能であり、上記波長校正処理１及び波長校正処理２が適用可能であることは勿論である。また、上記実施の形態において、図２に示した波長可変光源部２に限らず、その他の構成の波長可変光源に対しては、各構成部材の配置関係を考慮したパラメータにより上記各数式の演算内容を適宜変更することにより、上記波長校正処理１及び波長校正処理２が適用可能である。また、上記実施の形態では、パルスモータ３１を使用した場合を説明したが、移動量をモニタ可能なモータであれば、その他の形式のモータを使用しても良い。
【００８２】
また、上記実施の形態において、ＣＰＵ６により実行される波長校正処理２では、波長可変光源部２から出射される出力光（参照光）の波長とパルスモータ３１における移動量を示すパルス数との関係を示す数式（４）における定数α、Ｍ、ｎ、Ｌ、ｄを決定して、計算した波長値λと波長検出部２から検出される参照光の吸収波長値λとを、許容誤差の範囲内で求めることが可能であるため、パルスモータ３１のパルス数から出射光の波長値を精度良く算出することができ、波長検出部８により検出される吸収波長からパルス数を精度良く算出することができ、出射光の波長とパルスモータ３１のパルス数との対応関係を精度良く求めることができる。その結果、波長可変光源システム１における波長校正処理機能の精度を向上させることができる。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の波長可変光源装置によれば、波長可変光源装置において現在の出射光の波長を校正しながら所望の波長に移動させる制御機能を付加することができ、波長を計測するための大型で高価な波長計等を不要にして、波長校正作業を簡略化して波長校正機能を低コストで実現することができる。また、波長検出部を波長可変光源装置に内蔵することができ、波長可変光源装置の持ち運びを容易にして、そり利用性を向上させることができる。
【００８４】
請求項２記載の発明の波長可変光源装置によれば、波長校正機能を実行する際に、まず、任意の吸収波長を初期の基準波長として特定することができる。
【００８５】
また、請求項１記載の発明の波長可変光源装置によれば、波長検出部で検出される出射光の波長と、外部共振部における反射面の移動量との制御関係を精度良く設定することができ、可変される出射光の波長精度を向上させることができる。
【００８６】
請求項３記載の発明の波長可変光源装置によれば、反射面の移動量から出射光の波長値を精度良く算出することができ、波長検出部により検出される吸収波長から反射面の移動量を精度良く算出することができ、出射光の波長と反射面の移動量との対応関係を精度良く求めることができる。その結果、波長可変光源装置における波長校正処理機能の精度を向上させることができる。
【００８７】
請求項４記載の発明の波長可変光源装置によれば、検出される各吸収波長と反射面の各移動量との関係を補正する補正係数とする項目を所定の外部共振条件内で求めることができ、上記演算処理の精度を向上させることができる。
【００８８】
請求項５記載の発明の波長可変光源装置によれば、駆動部において移動される反射面の波長に対する移動精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施の形態における波長可変光源システム１のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】図１の波長可変光源部２及び波長可変駆動部３の各内部構成を示す図である。
【図３】図１のガスセル８ｂに封入されたアセチレンガスの波長吸収特性表を示す図である。
【図４】図１のＣＰＵ６により実行される波長校正処理１を示すフローチャートである。
【図５】図１のＣＰＵ６により実行される波長校正処理２を示すフローチャートである。
【図６】図５の波長校正処理２により定数が決定された数式（４）により波長とモータパルス数との関係がプロットされたテーブルの一例を示す図である。
【図７】数式（４）に基づいてパルス数から波長への計算過程と、波長からパルス数への計算過程とを示す計算項目の一例を示す図である。
【符号の説明】
１        波長可変光源システム
２        波長可変光源部
３        波長可変駆動部
４        駆動制御部
５        制御部
６        ＣＰＵ
７        メモリ
８        波長検出部
９        増幅・Ａ／Ｄ変換部
１１、１２  光ファイバ
１３、１４  オプティカル接続端子
１５        検出端子
１６        ケーブル
２１        ＬＤ
２２、２３  レンズ
２４        回折格子
２５        ミラー
２６        ミラー移動部材
２７        回転軸
３１        パルスモータ
【図１】
0003608366.tif 000003
【図２】
0003608366.tif 000004
【図３】
0003608366.tif 000005
【図４】
0003608366.tif 000006
【図５】
0003608366.tif 000007
【図６】
0003608366.tif 000008
【図７】
0003608366.tif 000009