(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸を規定し光信号を放射する光源の周波数を制御する方法であって：
（ａ）前記光軸に沿ってファブリ−ペロ・エタロンを設けるステップであって、前記エタロンは、前記光信号が入射する入射面と、射出光信号が射出する射出面とを有し；
（ｂ）前記エタロンの前記射出面において、前記光軸に対して様々な位置に、複数の光検出器を設けるステップと；
（ｃ）前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する射出光信号を検出するステップと；
（ｄ）前記光信号の所望の位相特性を検出する、選択される光検出器を、前記複数の光検出器の中から選択するステップと；を備え、該選択は前記検出ステップの検出結果に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、更に：
（ｅ）光信号電力レベルを検出するステッと；
（ｆ）射出光信号電力レベルを検出するステップと；
（ｇ）前記光信号電力レベルおよび前記射出光信号電力レベルを比較するステップと；
（ｈ）前記ステップ（ｇ）の比較によって前記光信号の周波数の変化が示される場合、前記光源を調節するステップと；を備えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記エタロンの前記射出面において、前記光軸に対して様々な位置に、少なくとも３つの光検出器を設けるステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記エタロンの前記射出面において、前記光軸にほぼ直交する様々な位置に、３つの光検出器を設けるステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記射出光信号は、前記射出光信号の傾きの一部によって規定される有用部分を含み、前記傾きは最大かつ比較的一定の値を有し、前記ステップ（ｃ）は、前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する射出光信号の前記有用部分を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記射出光信号は、最大振幅を有し、前記射出光信号の前記最大振幅の約１０％ないし９０％間に位置する前記射出光信号の一部として規定される有用部分を含み、前記ステップ（ｃ）は、前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する射出光信号の前記有用部分を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記光信号は自由スペクトル・レンジを規定し、前記ステップ（ｂ）は、前記エタロンの前記射出面において前記光軸に対して様々な位置に複数の光検出器を設け、この設ける光検出器の数によって前記自由スペクトル・レンジをほぼ等しいサイズの周波数範囲に分割するようにするステップを備え、前記ステップ（ｃ）は、前記複数の光検出器の各々によって、ほぼ同等のサイズの周波数範囲内で異なる位相特性を有する射出光信号を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記等しいサイズの周波数範囲は互いに重複することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、前記等しいサイズの周波数範囲は互いに重複しないことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記ステップ（ｄ）は、所望の位相特性を検出する２つ以上の光検出器を選択するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
光軸を規定し光信号を放射する光源の周波数を制御する方法であって：
（ａ）前記光軸に沿ってファブリ−ペロ・エタロンを設けるステップであって、前記エタロンは、前記光信号が入射する入射面と、射出光信号が射出する射出面とを有する、ステップと；
（ｂ）前記ファブリ−ペロ・エタロンの射出面に複数の光検出器を配置するステップと；
（ｃ）前記複数の検出器の各々が波長の関数として検出するスペクトルを決定するステップと；
（ｄ）前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する射出光信号を検出するステップと；
（ｅ）前記光信号の所望の位相特性を検出する、選択される光検出器を、前記複数の光検出器の中から選択するステップと；を備え、該選択は前記検出ステップの検出結果に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記ステップ（ｅ）は、所望の位相特性を検出する２つ以上の光検出器を選択するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、更に：
（ｆ）光信号電力レベルを検出するステッと；
（ｇ）射出光信号電力レベルを検出するステップと；
（ｈ）前記光信号電力レベルおよび射出光信号電力レベルを比較するステップと；
（ｉ）前記ステップ（ｈ）の比較によって前記光信号の周波数の変化が示される場合、前記光源を調節するステップと；を備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記ファブリ−ペロ・エタロンの射出面において、前記光軸にほぼ直交する位置に、複数の光検出器を配置するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法において、前記射出光信号は、前記射出光信号の傾きの一部によって規定される有用部分を含み、前記傾きは最大値を有し、前記ステップ（ｄ）は、前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する射出光信号の前記有用部分を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法において、前記射出光信号は、最大振幅を有し、前記光信号の前記最大振幅の約１０％ないし９０％間に位置する前記射出光信号の一部として規定される有用部分を含み、前記ステップ（ｄ）は、前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する射出光信号を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法において、前記光信号は自由スペクトル・レンジを規定し、前記ステップ（ｂ）は、前記ファブリ−ペロ・エタロンの前記射出面において前記光軸に対して様々な位置に複数の光検出器を配置し、光検出器の数によって前記自由スペクトル・レンジをほぼ等しいサイズの周波数範囲に分割するようにするステップを備え、前記ステップ（ｄ）は、前記複数の光検出器の各々によって、ほぼ同等のサイズの周波数範囲内で異なる位相特性を有する射出光信号を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記等しいサイズの周波数範囲は互いに重複することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、前記等しいサイズの周波数範囲は互いに重複しないことを特徴とする方法。
【請求項２０】
閉ループ周波数弁別システムであって：
光軸に沿って所定の周波数の光信号を放射する光源と；
前記光源が放射する前記光信号を検出するための周波数弁別器であって、前記光信号が入射する入射面と射出光信号が射出する射出面とを有するファブリ−ペロ・エタロンと、前記光軸に対して様々な位置で前記エタロンの前記射出面に配置された複数の光検出器を有する光検出器アレイとを備え、前記複数の光検出器の各々は、前記射出光信号の異なる位相特性を検出する、前記弁別器と；
前記光源に接続され、前記光源が放射した前記光信号の周波数を制御するためのコントローラと；を備え、該コントローラは、前記光信号の所望の位相特性を検出する、選択される光検出器を前記複数の光検出器の中から選択することによって、前記射出光信号の周波数を制御することを特徴とする閉ループ周波数弁別システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の閉ループ周波数弁別システムであって、更に、前記光信号の電力レベルおよびある電力レベルを有する前記射出光信号を検出する光電力検出器を備え、前記光電力検出器によって検出された前記光信号の電力レベルを前記射出光信号の電力レベルと比較して、前記光源によって放射した前記光信号の周波数の変化を検出することを特徴とする閉ループ周波数弁別システム。
【請求項２２】
請求項２０に記載の閉ループ周波数弁別システムにおいて、前記複数の光検出器を、前記光軸にほぼ直交する様々な位置に配置することを特徴とする閉ループ周波数弁別システム。
【請求項２３】
開ループ光伝送システムであって：
光軸に沿って所定の周波数の光信号を放射する光源と；
前記光源が放射する前記光信号を検出するための周波数弁別器であって、前記光信号が入射する入射面と射出光信号が射出する射出面とを有するファブリ−ペロ・エタロンと、前記光軸に対して様々な位置で前記エタロンの前記射出面に配置された複数の光検出器を有する光検出器アレイと；
前記複数の光検出器の各々は、前記射出光信号の異なる位相特性を検出する、前記弁別器と；
前記光信号の所望の位相特性を検出する、選択される光検出器を前記複数の光検出器の中から選択するためのコントローラと；
前記周波数弁別器に接続され、光信号を検出するための検出器と；を備えることを特徴とする開ループ光伝送システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載の開ループ光伝送システムにおいて、前記複数の光検出器を、前記光軸にほぼ直交する様々な位置に配置することを特徴とする開ループ光伝送システム。
【請求項２５】
光軸に沿って光源が放射する多周波数光信号内の所定の周波数を検出する方法であって：
（ａ）前記多周波数光信号が入射する入射面と、単一周波数光信号が射出する射出面とを有するファブリ−ペロ・エタロンによって、前記多周波数光信号を受信するステップと；
（ｂ）前記エタロンの前記射出面に複数の光検出器を設けるステップと；
（ｃ）前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する前記所定の周波数の射出光信号を検出するステップと；
（ｄ）前記光信号の所望の位相特性を検出する、選択される光検出器を前記複数の光検出器の中から選択するステップと；を備え、該選択は前記検出ステップの検出結果に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、前記ステップ（ｄ）は、所望の位相特性を検出する２つ以上の光検出器を選択するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記エタロンの前記射出面において、前記光軸に対して様々な位置に、３つの光検出器を設けるステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記エタロンの前記射出面において、前記光軸にほぼ直交する様々な位置に、３つの光検出器を設けるステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２５に記載の方法において、前記射出光信号は、前記射出光信号の傾きの一部によって規定される有用部分を含み、前記傾きは最大値を有し、前記ステップ（ｃ）は、前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する前記所定周波数の射出光信号の前記有用部分を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２５に記載の方法において、前記射出光信号は、最大振幅を有し、前記射出光信号の前記最大振幅の約１０％ないし９０％間に位置する前記射出光信号の一部として規定される有用部分を含み、前記ステップ（ｃ）は、前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相特性を有する前記所定周波数の射出光信号の前記有用部分を検出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項３１】
ファブリ−ペロ・エタロンの光学特性の所望の位相を得る方法であって：
（ａ）前記エタロンの射出面に複数の光検出器を有する光学アレイを設けるステップと；
（ｂ）前記エタロンの入射面に向けて光軸に沿って光信号を送出するステップと；
（ｃ）前記複数の光検出器の各々によって、異なる位相の光学特性を有する射出光信号を検出するステップと；
（ｄ）前記所望の位相の光学特性を検出する、前記複数の光検出器の中から選択する光検出器を選択するステップと；を備え,
該選択は前記検出ステップの検出結果に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法において、前記ステップ（ｄ）は、前記所望の位相の光学特性を検出する２つ以上の光検出器を選択するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３１に記載の方法において、前記ステップ（ａ）は、前記エタロンの射出面において、前記光軸にほぼ直交する様々な位置に、複数の光検出器を有する光学アレイを設けるステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３１に記載の方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記エタロンの入射面に向けて光軸に沿って多周波数光信号を送出するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３１に記載の方法において、前記ステップ（ｂ）は、前記エタロンの入射面に向けて光軸に沿って所定の周波数の光信号を送出するステップを備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファブリ−ペロ・エタロンに関し、更に特定すれば、複数の光検出器を用いてファブリ−ペロ・エタロンの光学特性の所望の位相を得るための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】
ファブリ−ペロ（ＦＰ）・エタロンは、半導体レーザ・デバイス等の光源の光周波数を監視および制御するデバイスにおいて、光周波数弁別器として用いられる（ここでは、光源および光線源という語を同義で用いる）。ＦＰエタロンの魅力的な特徴は、それらの伝送および反射（すなわち光学）特性の周期的な性質である。エタロン光学特性の周期性または自由スペクトル・レンジ（ＦＳＲ）は、エタロンの物理的な厚さおよびその屈折率の積によって規定される特定の光学的厚さを有するエタロンを選択することによって、エタロンを採用する光学システムの特性に適合させることができる。例えば、エタロンのＦＳＲは、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システムのチャネル間隔に適合させることができる。
【０００３】
精密に規定されたＦＲＳを有するエタロンを製造するには、エタロンの物理的厚さの厳密な制御が必要である。通常、ＦＰエタロンのＦＳＲは、約１００ＧＨｚのＦＳＲレンジ、および約１，５５０ナノメートル（ｎｍ）の波長に対して、０．５％よりも良好に制御することができる。しかしながら、ＦＰ光学特性の最高点、最低点、および側部の絶対周波数は、エタロン内の光信号の干渉の位相によって決定され、製造において制御することがはるかに難しい。困ったことに、ＦＰエタロンを周波数弁別器として動作可能とするのは、この光学特性の位相である。結果として、周波数弁別器としてＦＰエタロンを用いるためには、この特性の制御が不可欠である。
【０００４】
エタロンの物理的厚さが変動すると、エタロンの光学特性の位相がシフトする。エタロン内のある光波長の１／２に等しい光学厚さの変化が生じる度に、ＦＰエタロンの光学特性の位相は、２Ｂラジアン（３６０度）の範囲に渡って変化する。例えば、１５５０ｎｍの波長および約１．５の屈折率の１ｍｍ厚さのエタロンでは、物理的厚さが約５２０ｎｍだけ変化すると、エタロンの光学特性の位相は２Ｂの変化を生じる。エタロンの位相特性を特定の値すなわち０±Ｂ／１０ラジアンに設定するために、エタロンの厚さは、その全体の表面積に渡って±２６ｎｍよりも多く変化することはできない。かかる制約された製造公差は、今日存在する機能を大きく超えるものである。換言すると、予め設定された光学特性の位相を達成するようにＦＰエタロンを製造することは全く実行不可能である。むしろ、製造においては、エタロンのバッチの位相をランダムに配分し、各エタロンを手作業で調整して所望の光学特性を提供しなければならない。
【０００５】
実際には、ＦＰエタロンと組み合わせて単一の光検出器を用い、所望のＦＰ光学特性の位相を得るために、入射する光ビームに対してエタロンの位置または角度を機械的に回転または調整する。エタロンの回転によって、入射光ビームによって見た場合の厚さを効果的に変化させる。例えば、所望の結果が得られるまで、伝送または反射ビームの光学特性を監視しながら、入射ビームに対してエタロンを回転させることができる。この動作は、連続的および反復的な調整および監視を伴うものであり、能動的な整合と呼ばれ、時間および費用がかかる。一方、試験前にエタロンを所定の位置に固定する受動的な整合は、より経済性に優れていると考えられ、エタロンの光学特性の位相を設定するために好適な代替案である。しかしながら、エタロンの厚さの製造公差のために、受動的な整合は、単一の検出器を用いる場合、許容可能な解決策を提供しない。
【０００６】
従って、当技術分野では、エタロンの物理的な寸法を現在実施されているよりも厳しい公差に規定することなく、更に、エタロンを調整するために能動的な整合を必要とすることなく、ＦＰエタロンの光学特性の所望の位相を得るための方法が要望されている。
【０００７】
本発明は、ファブリ−ペロ・エタロンの光学特性の所望の位相を得るための方法および装置を対象とする。
【０００８】
本発明は、光軸を規定し光信号を放射する光源の周波数を制御する方法を対象とする。本方法は、光軸に沿ってファブリ−ペロ・エタロンを設けるステップを備える。このエタロンは、光信号が入射する入射面と、射出光信号が射出する射出面とを有する。エタロンの射出面において、光軸に対して様々な位置に、複数の光検出器を設ける。複数の光検出器の各々が、異なる位相特性を有する射出光信号を検出する。このため、所望の位相特性を検出する光検出器を選択することができる。
【０００９】
また、本発明は、光軸を規定し光信号を放射する光源の周波数を制御する方法を対象とする。本方法は、光軸に沿ってファブリ−ペロ・エタロンを設けるステップを備える。このエタロンは、光信号が入射する入射面と、射出光信号が射出する射出面とを有する。ファブリ−ペロ・エタロンの射出面に複数の光検出器を配置し、これら複数の検出器の各々が波長の関数として検出するスペクトルを決定する。複数の光検出器の各々が、異なる位相特性を有する射出光信号を検出し、所望の位相特性を検出する光検出器が選択される。
【００１０】
複数の光検出器のうち２つ以上が、所望の位相特性を検出することができる。マイクロプロセッサおよび適切なアルゴリズムを用いて、本発明は、どの光検出器が所望の位相特性を検出しているかを判定し、所望の位相特性を検出する光検出器を全て選択することができる。
【００１１】
本発明は、光軸に沿って所定の周波数の光信号を放射する光源を含む閉ループ周波数弁別システムの一部として用いることができる。このシステムは、光源が放射する光信号を検出する周波数弁別器も含む。周波数弁別器は、ファブリ−ペロ・エタロンを備え、このエタロンは、光信号が入射する入射面と、射出光信号が射出する射出面とを有する。弁別器は、更に、エタロンの射出面において光軸に対して様々な位置で配置された複数の光検出器を有する光検出器アレイを備える。複数の光検出器の各々が、異なる位相特性の射出光信号を検出する。また、閉ループ・システムは、光源を調節してこの光源から放射される光信号の周波数を制御するための、光源に接続されたコントローラも含む。
【００１２】
また、本発明は、光軸に沿って所定の周波数の光信号を放射する光源を含む開ループ光伝送システムにおいて用いることができる。この開ループ・システムは、光源が放射する光信号を検出するための周波数弁別器も含む。周波数弁別器は、ファブリ−ペロ・エタロンを備え、このエタロンは、光信号が入射する入射面と、射出光信号が射出する射出面とを有する。弁別器は、更に、エタロンの射出面において光軸に対して様々な位置で配置された複数の光検出器を有する光検出器アレイを備える。複数の光検出器の各々が、異なる位相特性の射出光信号を検出する。また、開ループ・システムは、光信号を検出するための、周波数弁別器に接続された検出器を含む。
【００１３】
本発明は、更に、光軸に沿って光源が放射する多周波数光信号内の所定の周波数を検出する方法を対象とする。本方法は、多周波数光信号が入射する入射面と、単一周波数光信号が射出する射出面とを有するファブリ−ペロ・エタロンによって、多周波数光信号を受信するステップを備える。エタロンの射出面に複数の光検出器が設けられており、これら複数の光検出器の各々が、異なる位相特性を有する所定の周波数の射出光信号を検出する。このため、所望の位相特性を検出する光検出器が選択される。
【００１４】
また、本発明は、ファブリ−ペロ・エタロンの光学特性の所望の位相を得る方法を対象とする。本方法は、エタロンの射出面に複数の光検出器を有する光学アレイを設けるステップと、エタロンの入射面に向けて光軸に沿って光信号を送出するステップとを備える。複数の光検出器の各々が、異なる位相の光学特性を有する射出光信号を検出し、所望の位相の光学特性を検出する光検出器が選択される。
【００１５】
本発明の他の目的および特徴は、以下の詳細な説明を添付図面と共に考慮することによって明らかとなろう。しかしながら、図面は、一定の縮尺で描かれたものではなく、例示の目的のためにのみ意図されたものであり、本発明の限定の規定として意図するものではないことは理解されよう。本発明の対しては、添付の請求の範囲を参照する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、多数の光検出器を用いてファブリ−ペロ（ＦＰ）・エタロンの光学特性の所望の位相を得るための方法および装置を提供する。多数の光検出器は、入射光ビームに対して様々な位置に受動的に整合されると共に、ＦＰエタロンから送出される異なる位相の光線信号を検出する。本発明に従って構成したＦＰエタロンおよび光検出器アレイは、ＦＰエタロンの光学特性が特定の位相を有する必要がある光学システムにおいて、周波数弁別器として用いることができる。
【００１７】
ここでは、「周波数」および「波長」という語を同義で用い、式ｆHz＝ｃ／λnmによって関連付ける。ここで、ｃは３×１０17ｎｍ／ｓに等しい。
【００１８】
ここで図面を詳細に参照すると、図１は、ファブリ−ペロ（ＦＰ）・エタロン１１０を示し、このエタロン１１０は、光線がエタロン１１０に入射することができる入射面１１２と、光線がエタロン１１０から射出することができる射出面１１４とを有する。エタロンの光学的な厚さは、物理的な厚さ１１６（入射面１１２と射出面１１４との差）および群屈折率ｎg（材料によっては、屈折率ｎとほぼ同じである）の積として規定され、エタロン１１０の自由スペクトル・レンジ（ＦＳＲ）を決定する。物理的厚さ１１６の小さな変動によって、エタロン１１０の伝送または反射特性すなわち光学特性の位相が変化する。例えば、エタロン１１０内の光波長の半分に等しい光学厚さの変化に対して、エタロン１１０の光学特性の位相は、約２πラジアン（３６０度）の範囲に渡って変動し得る。均一な物理厚さ１１６を有するエタロン１１０を提供することは実質的に不可能なので、所望の位相特性を有するエタロン１１０を提供することは実質的に不可能である。
【００１９】
エタロン１１０の射出面１１４に、基板１２２に取り付けられた複数の光検出器１３０を有する光アレイ１２０が設けられている。検出器１３０は、好ましくは、射出面１１４と接触し、互いに対して、および光軸２１０に対して離間して配置する。検出器１３０は、射出面１１４にほぼ平行であると共に光軸２１０に対してほぼ垂直な検出器の軸１３２に沿って配される。隣接する検出器１３０間の垂直な空間は、部分的に、検出器アレイ１２０に設けられる検出器１３０の数および検出器１３０が必要とする弁別の量に左右される。
【００２０】
図１を引き続き参照すると、点光源２００（例えば半導体ダイオード・レーザ）が、ＦＰエタロン１１０の入射面１１２にほぼ垂直な光軸２１０に沿って、所定の周波数（および波長）を有する概ね単色の光信号または光線信号２３０を放射する。光信号２３０の周波数分散（または波長分散）は、信号自体の周波数（または波長）に対して小さい。光信号２３０は、コリメーティング・レンズ３００を介して送出される。コリメーティング・レンズ３００は、部分的に光信号２３０を平行光化して、検出器アレイ１２０内の最も外側の光検出器１３０間の距離にほぼ等しい直径を有するようにする。
【００２１】
光信号２３０は、エタロン１１０の入射面１１２に入射し、射出面１１４から射出する。エタロン１１０の物理的厚さが様々であるということは、個々のエタロン１１０が異なる位相の光学特性を有し得ることを意味する。光検出器１３０は光軸２１０に対して（ほぼ直交して）ずれているので、光信号２３０がエタロン１１０を介して各検出器１３０に至るまでの距離は異なる。結果として、各検出器１３０は、エタロン１１０の光学特性の異なる位相を提示し、所望の位相を提供する光検出器１３０を選択することによって所望の位相を得ることができる。
【００２２】
所望の位相のための基準の１つでは、光信号２３０の所定部分のみが考慮される。次に図２を参照すると、光信号２３０の伝達関数が示されている。信号２３０は、信号２３０の立ち上がり端２５０の一部として示され、信号の最大部分および最小部分（すなわち山および谷）を除いた有用部分２４８を含む。あるいは、特定の用途に応じて、有用部分２４８は、立ち下がり端２６０の部分から成ることも可能である。有用部分２４８は、光検出器１３０が異なる位相の光信号間の弁別を行うことを可能とする光信号２３０の部分である。例えば、有用部分２４８は、参照番号２５２および２５４でそれぞれ示すように、信号２３０の最大振幅の１０％ないし９０％間の立ち上がり端２５０の部分から成ることができる。あるいは、有用部分２４８は、光信号の振幅の変動が既知である所定範囲の振幅から成るものとしても良い（例えば０．９および４．１ボルトの間）。好適な実施形態において、光信号２３０の有用部分２４８は、更に、正または負の傾きおよび比較的一定の微分値によって特徴付けられる。微分値が小さい最高点および最低点、並びに傾きが負である立ち下がり端２６０は、好適な実施形態では光信号２３０の有用部分と見なされないが、別の構成では使用可能である。これらの２つの特性を用いて有用部分２４８を特徴付け、適切な検出器１３０を選択することで、所与の方向の微分を有し上限と下限との間にあるＦＰ伝送特性上の点を、光検出器１３０によって検出することができる。この手順に従うことによって、極値に近すぎる、または不要な方向の微分を有する望ましくない特徴を有する伝送特性部分は、検出器１３０による考慮の対象とされない。
【００２３】
図３に示すスペクトルは、光軸２１０から約２．８ｍｍ、３．４ｍｍ、および４．０ｍｍの位置にある３つの光検出器１３０の各々によって検出可能なスペクトルを計算したものである。この例示的な、限定でない例では、光信号２３０は約２度広がっており、３６％のパワー反射率のコーティングを有する比較的洗練度が低いエタロン１１０を提供する。有用部分２４８は、各スペクトルの太線部分によって示され、スペクトル間で重複する場合もしない場合もある。しかしながら、有用部分２４８がスペクトル間で重複して、２つ以上の光検出器１３０が有用部分２４８を検出できるようにし、これによって所望の位相特性を得るための光検出器の選択肢を２つ以上与えることが望ましい。所定の周波数（または波長）を有する光信号について、および所望のＦＳＲについて、３つの光検出器１３０が、ＦＰエタロン１１０の光学特性の所望の位相を得る能力を提供する。
【００２４】
図４に示す、例示的であり、限定でない用途において、閉ループ周波数安定化回路４００のフィードバック・ループ４２０に、周波数弁別器１００（ＦＰエタロン１１０および光検出器アレイ１２０を含む）が設けられている。回路４００は、所定の電力レベルで所定の周波数を有する光信号２３０を伝送する光源２００を含む。弁別器１００は、一定の電力での周波数変化と一定の周波数での電力変化とを判別することができない。従って、弁別器１００と並列に電力検出器１５０を配置し、弁別器１００および検出器１５０の各々からの電力出力を考慮する。更に具体的には、弁別器の電力および検出器の電力の比率の変化が光信号周波数の変化を表すように、この比率を導き出す。例えば、弁別器１００が検出した電力が０．５ｍＷであり、検出器が検出した電力が１ｍＷである場合、光信号２３０の電力が変化すると、弁別器および検出器の双方の電力レベルが変化し、結果としてその比率は変化しない。一方、光信号２３０の周波数が変化した場合、弁別器１００が検出する電力のみが変化するので、比率が変化する。このため、本発明の弁別器１００と共に、既知の比較器ならびに制御回路およびデバイスを含むコントローラ２５０を用いて、光信号２３０の周波数の変化を検出し、光源２００の制御を行って、かかる変化を相殺することができる。
【００２５】
また、本発明は、光信号２３０の波長を検出するための開ループ光学システムの一部としても使用可能である。図５に示すように、光源２００および光検出回路３００を含む開ループ光伝送システム５００に、本発明に従って構成した弁別器１００（例えば図１を参照）を設ける。かかるシステムでは、信号の波長に関係なく、光信号を連続的に検出することが望ましい場合がある。光検出回路３００は、検出器アレイ１２０の複数の光検出器１３０を連続的にポーリングし、どの検出器１３０が光信号２３０の有用部分２４８を受信しているかを判定するように構成することができる。このシステム５００では、光信号２３０の波長または周波数は重要でなく、本発明の弁別器１００に必要なのは、いずれかの光信号２３０の有用部分２４８を検出し、光源２００からの光信号を連続的に検出または受信していることを示す出力光または電気信号を生成することだけである。
【００２６】
図５の開ループ・システム５００では、検出器アレイ１２０の検出器１３０は全て、同時にアクティブであり、検出回路３００と並列に接続されている。このように用いる場合、本発明の弁別器１００は、光信号２３０の周波数または波長が経時的に変動し得るという事実にも関わらず、光源からの光信号２３０を連続的に検出することができる。また、検出回路３００は、各検出器１３０が光信号２３０の有用部分２４８を検出した回数、および、検出器アレイ１２０の様々な検出器が光信号２３０によって活性化される波長または周波数を検出した回数も、検出および記録（すなわちカウント）する。換言すると、本発明の弁別器１００は、適切な電子回路と組み合わせると、光源の周波数および／または波長の変化ならびにかかる変化の率および持続時間を検出し記録することができる。このため、光線源についての履歴性能データを記録することができる。この代替的な実施形態では、例えば光源波長のかかる変化は、数百ナノメートルの範囲とすることができる。
【００２７】
また、本発明に従って構成した周波数弁別器１００は、異なる周波数の複数の信号すなわち多周波数光信号から成る光信号内の周波数を検出することができる。ＦＰエタロン１１０は、所望のＦＳＲを達成するために特定の厚さに製造する。このＦＳＲは、多周波数信号内の特定周波数のＦＳＲに適合させる。次いで、先に説明したように、光検出器アレイ１２０を用いて、ＦＰエタロン１００の光特性の所望の位相を得て、エタロンを特定の周波数に同調させる。周波数弁別器１００は、多周波数光信号の伝送経路に配置した場合、特定の周波数を検出することができる。
【００２８】
このように、本発明の好適な実施形態に適用した場合の本発明の基本的な新規の特徴を図示し、説明し、指摘してきたが、本発明の精神から逸脱することなく、当業者によって、開示した本発明の形態および詳細において様々な省略および置換および変更を行うことが可能であることは理解されよう。従って、本発明は、添付の請求の範囲によって示されるようにのみ限定されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成したファブリ−ペロ（ＦＰ）・エタロンおよび光検出器アレイの概略図である。
【図２】点光源が放射する光信号の伝達関数のグラフである。
【図３】図１に示すように配置した３つの光検出器によって検出可能な計算されたスペクトルのグラフである。
【図４】本発明に従って構成したファブリ−ペロ・エタロンおよび光検出器アレイを含む閉ループ周波数安定化回路のブロック図である。
【図５】本発明に従って構成したファブリ−ペロ・エタロンおよび光検出器アレイを含む開ループ光信号検出器のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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