(57)【要約】【課題】  高精度に複数の波長の光を安定化させる光源装置を提供すること。【解決手段】  本発明の光源装置は、第１の光および第２の光を合成して放射する光源装置であって、第１基準波長からの波長ずれ、第２基準波長からの波長ずれに応じて、それぞれの光の強度を変化させる波長基準素子と、それぞれの光を互いに分岐する分岐器と、前記第１の光を含む光の強度を検出する第１検出器と、前記第２の光を含む光の強度を検出する第２検出器と、前記第１の光の波長が前記第１基準波長且つ前記第２の光の波長が前記第２基準波長になるように、前記第１の光および前記第２の光の波長を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記第１検出器による検出信号に含まれる前記第２の光の強度に関係する部分を低減させ、前記第２検出器による検出信号に含まれる前記第１の光の強度に関係する部分を低減させる補正部を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2014022547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長が異なる第１の光および第２の光を合成して放射する光源装置であって、
前記合成された第１の光、第２の光が入射し、それぞれの光の第１基準波長からの波長ずれ、第２基準波長からの波長ずれに応じて、それぞれの光の強度を変化させる波長基準素子と、
前記波長基準素子からの前記第１の光を含む光と、前記第２の光を含む光とを互いに分岐する分岐器と、
前記分岐器からの前記第１の光を含む光の強度を検出する第１検出器と、
前記分岐器からの前記第２の光を含む光の強度を検出する第２検出器と、
前記第１検出器および前記第２検出器による検出信号を用いて、前記第１の光の波長が前記第１基準波長になるように且つ前記第２の光の波長が前記第２基準波長になるように、前記第１の光および前記第２の光の波長を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、
前記第１検出器による検出信号から、該検出信号に含まれる前記分岐器から前記第１検出器に入射した前記第２の光の強度に関係する部分を低減させ、前記第２検出器による検出信号から、該検出信号に含まれる前記分岐器から前記第２検出器に入射した前記第１の光の強度に関係する部分を低減させる補正部を有し、該補正部からの信号に基づいて前記第１の光の波長および前記第２の光の波長を制御することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記補正部は、
前記第１検出器による検出信号から前記第１の光の誤差信号を求める第１演算器と、
前記第２検出器による検出信号から前記第２の光の誤差信号を求める第２演算器と、
前記第１演算器が求めた前記第１の光の誤差信号の一部を減衰する第１減衰器と、
前記第２演算器が求めた前記第２の光の誤差信号の一部を減衰する第２減衰器と、
前記第１演算器が求めた前記第１の光の誤差信号から、前記第２減衰器によって減衰された第２の光の誤差信号を減算する第１減算器と
前記第２演算器が求めた前記第２の光の誤差信号から、前記第１減衰器によって減衰された第１の光の誤差信号を減算する第２減算器と、を有し、
前記制御手段は、前記第１減算器および前記第２減算器により減算された誤差信号を用いて、前記第１の光の波長および前記第２の光の波長を制御することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１の光の誤差信号は、前記第１基準波長と前記第１の光の波長との差を示す信号であり、
前記第２の光の誤差信号は、前記第２基準波長と前記第２の光の波長との差を示す信号であることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１減衰器によって前記第１の光の誤差信号が減衰される減衰率および前記第２減衰器によって前記第２の光の誤差信号が減衰される減衰率は、
前記分岐器の分光特性から求めることを特徴とする請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記分岐器の分光特性は、前記第１の光の波長および前記第２の光の波長のそれぞれに対する前記分岐器の透過率または反射率の少なくとも一方であることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１減衰器または前記第２減衰器の少なくとも一方の減衰率が可変であることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１減衰器および前記第２減衰器の減衰率は、
前記第１の光および前記第２の光をそれぞれ照射させたときの前記第１検出器および前記第２検出器による検出信号に基づいて求められる前記分岐器の分光特性から、求めることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記互いに波長が異なる第１の光および第２の光を合成する合波器と、を有し、
前記波長基準素子は、前記合波器により合成された前記第１の光および前記第２の光に対して、それぞれの光の第１基準波長からの波長ずれ、第２基準波長からの波長ずれに応じて、それぞれの光の強度を変化させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
互いに波長が異なる第１の光および第２の光を合成して放射する光源装置を制御する制御方法であって、
前記合成された第１の光および第２の光が入射し、それぞれの光の第１基準波長からの波長ずれ、第２基準波長から波長ずれに応じて、それぞれの光の強度を変化させる工程と、
前記合成された第１の光および第２の光を互いに前記第１の光を含む光と前記第２の光を含む光に分岐する工程と、
分岐された前記第１の光を含む光の強度および前記第２の光を含む光の強度を検出する工程と、
前記検出する工程で検出された検出信号を用いて、前記第１の光の波長が前記第１基準波長になるように且つ前記第２の光の波長が前記第２基準波長になるように、前記第１の光および前記第２の光の波長を制御する工程と、を有し、
前記制御する工程は、
前記検出する工程で検出された第１の光の検出信号に含まれる前記第２の光の強度に関係する部分を低減させ、第２の光の検出信号に含まれる前記第１の光の強度に関係する部分を低減させる補正工程を有し、該補正工程での信号に基づいて前記第１の光の波長および前記第２の光の波長を制御することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の波長の光を照射する光源装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉を用いた測長計のための光源や、光通信用半導体レーザの周波数校正用の光源（光周波数標準）などに利用することを目的に、波長が安定化した光を照射する光源装置の開発が行われている。一般的に波長が安定化した光源装置は、安定化される光源と、光源の波長変化を光強度変化に転換する波長弁別器（波長基準素子）と、光強度を電気信号に変換する検出器とを有する。さらに光源装置は、検出器からの電気信号を基に波長誤差を求める演算器と、波長誤差を基に光源を制御する制御部とを有する。
【０００３】
また、測長計や干渉計、光通信などの光源に用いられる光源装置として、複数の波長の光を安定化して同時に出力する光源装置が知られている。複数の波長の光を安定化させるためには、特許文献１の光源装置のように、複数の波長の光を波長毎に安定化させた後にそれらを合波する方法が知られている。
【０００４】
特許文献１の光源装置は、波長弁別器としてファブリペロー共振器（エタロン）と波長可変レーザを用いている。予めエタロンの第１の透過ピークに波長を安定化した波長可変レーザと複数の波長の光源の光を合波し、複数の波長のうち、第１の波長の光と波長可変レーザのレーザ光とのビート信号を検出し、これをもとに光源装置の第１の波長を安定化する。
【０００５】
次に波長可変レーザのレーザ光の波長をエタロンの第２の透過ピークに安定化して、同様に光源装置の第２の波長を安定化する。この過程を全ての波長の光について行うことで光源の波長を安定化させることができる。
【０００６】
しかしながら特許文献１の光源装置は、異なる複数の波長を同時に安定化させることができず、安定化させる光源の波長の数が増えると各波長の非制御時間が増大するため安定化の精度が低下してしまっていた。
【０００７】
そこで、特許文献２の光源装置のように、波長弁別器や演算器などを共通化した、複数の波長安定化装置を用いる方法が知られている。
【０００８】
特許文献２の光源装置は、互いに直交した２つの直線偏光の光源を用い、両光源の光を同軸上に合波して波長弁別器（エタロン、ガスセル等）に導光し、偏光ビームスプリッタで分岐して各光源の光強度を光検出器で検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２７１２９６５号
【特許文献２】特公平０４−０８２１９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献２の光源装置は、合波した複数の波長の光の分離に偏光ビームスプリッタを使用しており、消光比が高い偏光ビームスプリッタを使用したとしても、分離した一方の波長の光に他方の波長の光が混入してしまう。一方の安定化制御系にもう他方の光が混入してしまうため波長の安定化の精度が低下する。
【００１１】
そこで、本発明は高精度に複数の波長の光を安定化させる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光源装置は、互いに波長が異なる第１の光および第２の光を合成して放射する光源装置であって、前記合成された第１の光、第２の光が入射し、それぞれの光の第１基準波長からの波長ずれ、第２基準波長からの波長ずれに応じて、それぞれの光の強度を変化させる波長基準素子と、前記波長基準素子からの前記第１の光を含む光と、前記第２の光を含む光とを互いに分岐する分岐器と、前記分岐器からの前記第１の光を含む光の強度を検出する第１検出器と、前記分岐器からの前記第２の光を含む光の強度を検出する第２検出器と、前記第１検出器および前記第２検出器による検出信号を用いて、前記第１の光の波長が前記第１基準波長になるように且つ前記第２の光の波長が前記第２基準波長になるように、前記第１の光および前記第２の光の波長を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記第１検出器による検出信号から、該検出信号に含まれる前記分岐器から前記第１検出器に入射した前記第２の光の強度に関係する部分を低減させ、前記第２検出器による検出信号から、該検出信号に含まれる前記分岐器から前記第２検出器に入射した前記第１の光の強度に関係する部分を低減させる補正部を有し、該補正部からの信号に基づいて前記第１の光の波長および前記第２の光の波長を制御することを特徴とする光源装置。
【発明の効果】
【００１３】
高精度に複数の波長の光を安定化させる光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の光源装置を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態の波長基準素子のスペクトルを示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態の吸収線と誤差信号の関係を示した図である。
【図４】本発明の第１実施形態の分岐器の分光特性を示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態の光源装置を示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態の波長基準素子の分光特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１を用いて第１実施形態の光源装置１００について説明する。図１の光源装置１００は互いに周波数の異なる２つの光を安定化する装置を示している。図１に示すように、第１実施形態の光源装置１００は、光源１１及び光源１２、合波器２、変調器３、波長基準素子６、分岐器７、検出器８１及び検出器８２、演算器９１及び演算器９２を有する。また、光源装置１００は減衰器１１０及び減衰器１２０、減算器１５１及び減算器１５２、制御器２０１（制御部）及び制御器２０２（制御部）を有する。
【００１７】
第１実施形態の光源装置１００の構成について詳述する。光源１１及び光源１２には、大量に生産されており安価に入手可能で、１．５μｍの波長帯に中心波長を有する分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザを用いる。光源としては、その他に外部共振器型の半導体レーザやファイバレーザを用いても構わない。以下、光源１１及び光源１２から放射される互いに波長が異なる光の波長をそれぞれλ１、λ２とする。波長λ１は光源１１から照射される光のスペクトルのピークの波長を示している。同様に、波長λ２は光源１２から照射される光のスペクトルのピークの波長を示している。
【００１８】
光源１１及び光源１２の出力を合波（合成）する合波器２には、２×２分岐ポート、１対１分岐比の光ファイバカプラを用いる。合波器としては、その他に導波路型の光カプラを用いても構わない。合波器の出力端の一方は光源装置１００の射出部４００と接続され、他の一方は変調器３と接続されている。
【００１９】
変調器３には、高効率な電気光学変調器（ＥＯＭ）である導波路型ニオブ酸リチウム変調器（ＬＮ変調器）を用いる。ＬＮ変調器は光通信に用いられている素子であり、安価で高効率な周波数変調（波長変調）を実現できる。光変調器としては、その他にバルク型のＥＯＭを用いても構わない。変調器３には変調信号生成器４が接続されている。
【００２０】
変調信号生成器４は、適切な周波数及び振幅で正弦信号を生成可能な電気回路であり、変調器３を駆動させると共に、同一信号を演算器９１及び演算器９２に出力する。
【００２１】
コリメータレンズ５は、変調器３からの射出光を平行光束に変更する。平行光束に変更された射出光は、波長基準素子６（波長弁別器）に入射する。
【００２２】
波長基準素子６には、光学的に透明な密封容器にアセチレンガスが封入されたガスセルを用いる。アセチレンガスの吸収スペクトルを図２に示す。アセチレンガスは１．５μｍ波長帯に多数の強い吸収線を有し、この吸収線は光通信用の安定化光源の基準波長として広く用いられている。ガスセルに封入された気体としては、アセチレンガスの他にシアン化水素など別の気体を用いることができる。波長基準素子としては、ガスセル以外にもエタロンを用いても構わない。光源に応じて、安定化させたい波長の基準波長を有する波長基準素子を用いればよい。以下、光源１１の波長λ１（第１波長）及び光源１２の波長λ２（第２波長）を安定化する吸収線の中心波長をλ１ｃ（第１基準波長）、λ２ｃ（第２基準波長）とする。
【００２３】
分岐器７には光源１１の波長λ１を選択的に透過するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いる。分岐器としては、その他にエッジの波長が（λ１＋λ２）／２であるエッジパスフィルタ、ノッチフィルタ、アレイ導波路回折格子型のファイバカプラを用いても構わない。
【００２４】
検出器８１及び検出器８２には１．５μｍ波長帯のＩｎＧａＡｓ型フォトダイオード（ＰＤ）を使用する。検出器としては、その他にアバランシェフォトダイオード等、光源１１及び光源１２の波長に感度を有する検出器を用いても構わない。
【００２５】
演算器９１（第１演算器）は同期検波器、位相調整器などの電気回路からなる。演算器９１は変調信号生成器４からの参照信号と、検出器８１（第１検出器）からの出力信号とを基に、光源１１の波長λ１と吸収線の中心波長λ１ｃとの差に比例する電圧信号（誤差信号）を出力する。演算器９２（第２演算器）は、演算器９１と同様の構成及び機能を有し、変調信号生成器４からの参照信号と、検出器８２（第２検出器）からの出力信号とを元に、光源１２の波長λ２と吸収線の中心波長λ２ｃの差に比例する電圧信号（誤差信号）を出力する。
【００２６】
誤差信号の生成について具体的に説明する。演算器９１は、位相シフト回路、ミキシング回路、ローパスフィルタなどから構成されている。まず、位相シフト回路で変調信号生成器４の信号と検出器８１からの信号の位相を合わせる。次に、ミキシング回路で位相を合わせた変調信号生成器４の信号と検出器８１からの信号の積を出力する。そして、フィルタ（ローパスフィルタ）でミキシング回路の出力信号の直流成分を取り出す。このフィルタの出力が誤差信号となる。変調信号生成器や検出器の伝送系に遅れがなければ、位相シフト回路はなくても良い。演算器９２も同様の方法で誤差信号を出力することができる。
【００２７】
分配器１０１及び分配器１０２は同軸分配器であり、演算器９１及び演算器９２の出力をそれぞれ２つの経路に分岐する。分配器によって分岐された信号の一部は減衰器１１０（第１減衰器）、減衰器１２０（第２減衰器）に入射する。
【００２８】
減衰器１１０及び減衰器１２０は一般的なオペアンプであり、演算器９１及び演算器９２から出力される信号の一部を適切な減衰率で減衰させることができる。
【００２９】
減算器１５１及び減算器１５２は差動増幅器である。減算器１５１（第１減算器）は演算器９１から出力される信号から、減衰器１２０により減衰した信号を減算する。同様に、減算器１５２（第２減算器）は演算器９２から出力される信号から、減衰器１１０により減衰した信号を減算する。
【００３０】
なお、第１実施形態では演算器９１、演算器９２、分配器１０１、分配器１０２、減衰器１１０、減衰器１２０及び減算器１５１、減算器１５２をまとめて補正部８とする。補正部８の演算器、分配器、減衰器、減算器は、同一基板上に実装されていても構わない。また第１実施形態においては各々の演算機能を独立した素子として説明しているが、同一の素子に複数の演算機能を実装しても構わない。
【００３１】
減算器１５１、減算器１５２を透過した信号は、それぞれ制御器２０１と制御器２０２に入射する。制御器２０１及び制御器２０２は、ＰＣやＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の集積回路が実装された計算機であり、制御信号をＬＤドライバ３０１及びＬＤドライバ３０２にフィードバックする。演算器から制御器のその他の構成としては、検出器８１及び検出器８２の信号をＡＤ変換し、演算器、分配器、減衰器、減算器、及び制御器をデジタル制御系としてＰＣやＦＰＧＡ上に実装しても構わない。
【００３２】
ＬＤドライバ３０１及びＬＤドライバ３０２には、ＤＦＢ半導体レーザの駆動電流と動作温度を任意に設定可能なＬＤドライバを用いる。ＤＦＢ半導体レーザは駆動電流又は動作温度を変更することにより波長を変更することが出来る。第１実施形態においては、光源１１及び光源１２の温度を一定に制御した状態で、駆動電流を変更することで波長変更を行う。
【００３３】
（波長の安定化）
次に第１実施形態における複数の波長の光を安定化させる動作原理について説明する。波長を安定化させる開始時において、光源１１及び光源１２は、ＬＤドライバ３０１、ＬＤドライバ３０２により動作温度に温度調整されており、初期駆動電流で立ち上げられる。動作温度及び初期駆動電流は、予め計測された光源１１及び光源１２の波長温度特性及び波長電流特性に基づいて、発振波長がアセチレンガス吸収線の中心波長λ１ｃ及び中心波長λ２ｃと概略一致するように設定される。
【００３４】
光源１１及び光源１２から照射される光は合波器２で合波され、変調器３を介して変調信号生成器４の変調周波数ｆで波長変調される。
【００３５】
波長基準素子６であるアセチレンガスセルの吸収線は図３（ａ）に模式的に示す吸収スペクトルを有し、波長変調された光源１１及び光源１２の光はガスセルを透過することによりそれぞれの光の強度を変化（強度変調）される。図３（ａ）はアセチレンガスセル複数の吸収線から、光源１１から照射される波長λ１の光を制御するための、中心波長λ１ｃの吸収スペクトルを模式的に示す図である。
【００３６】
まず、光源１１が放射する光（第１の光）の波長を安定化させる場合について説明する。ガスセルを透過した光源１１の光は、分岐器７により光源１２から照射される光と分岐（分離）され、検出器８１により検出される。検出器８１が検出した検出信号は、演算器９１で変調信号生成器４の変調周波数ｆに対して同期検波され、吸収線の中心波長λ１ｃと光源１１の波長λ１の差に比例した誤差信号に変換される。
【００３７】
図３（ｂ）は第１実施形態における誤差信号の模式図であり、図３（ａ）に示す吸収線の一次微分値に相当するプロファイルを有している。演算器９１から出力された誤差信号は、減算器１５１を経由し制御器２０１に入力する。制御器２０１及びＬＤドライバ３０１により誤差信号がゼロとなるように光源１１の駆動電流に対してフィードバック制御を行い、光源１１が放射する第１の光の波長が吸収線の中心波長λ１ｃになるように波長を安定化制御する。
【００３８】
次に、光源１２から照射される光（第２の光）の光の波長を安定化させる場合について説明する。光源１１と同様に、アセチレンガスセルの吸収線には、波長中心λ２ｃの吸収スペクトルを有している。光源１２が放射する第２の光は、分岐器７により光源１１の光と分離され、検出器８２、演算器９２、減算器１５２、制御器２０２及びＬＤドライバ３０２を用いて光源１１と同様の方法で波長中心λ２ｃになるように波長を安定化制御する。
【００３９】
本実施形態では２つの波長で波長基準素子６が共通化された構成となっており、光源装置の簡易化が図られている。また２波長同時に安定化制御するため、従来の光源装置と比較して高精度な波長の安定化を行うことが可能となっている。
【００４０】
（安定化のしくみ）
次に第１実施形態における減衰器１１０、減衰器１２０、減算器１５１及び減算器１５２の動作と作用について詳述する。合波器２で合波された光源１１と光源１２との光は、分岐器７で波長λ１と波長λ２との光に分離される。分岐器７はＢＰＦであり、図４（ａ）及び図４（ｂ）は分岐器７の分光特性を示している。図４（ａ）は分岐器７の透過率（Ｔ）を示し、図４（ｂ）は分岐器７の反射率（Ｒ）を示している。以下、波長λ１における分岐器７の透過率Ｔ１、反射率Ｒ１とし、波長λ２における分岐器７の透過率Ｔ２、反射率Ｒ２とする。
【００４１】
第１実施形態において誤差信号は光の変調周波数ｆの振幅に比例し、光強度に比例して減衰する。また、光源１１と光源１２とで変調器３を共有しているため、２つの光源の変調周波数ｆは同じである。このため、検出器８１を介して演算器９１で検出される誤差信号Ｅ９１および検出器８２を介して演算器９２で検出される誤差信号Ｅ９２は次の式（１）、式（２）で表わされる。
Ｅ９１＝Ｅ１×Ｔ１＋Ｅ２×Ｔ２  式（１）
Ｅ９２＝Ｅ１×Ｒ１＋Ｅ２×Ｒ２  式（２）
ここでＥ１は分岐器７の前の光源１１の誤差信号を示し、Ｅ２は分岐器７の前の光源１２の誤差信号を示している。式（１）により、誤差信号Ｅ９１には、制御対象となる光源１１の誤差信号Ｅ１の他に、光源１２の誤差信号Ｅ２の項が含まれていることが分かる。同様に式（２）により、誤差信号Ｅ９２にも制御対象となる光源１２の誤差信号Ｅ２の他に、光源１１の誤差信号Ｅ１の項が含まれていることが分かる。従って、誤差信号Ｅ９１に基づいて光源１１を制御した場合、式（１）第２項が安定化の精度を阻害する。誤差信号Ｅ９２に基づいて光源１２を制御した場合、式（２）の第１項が安定化の精度を阻害する。
【００４２】
分岐器７（ＢＰＦ）の分光特性が示す裾の幅（図４のＷ）は狭帯域なＢＰＦであっても数ｎｍ程度である。そのため、特に波長λ１と波長λ２との波長間隔が１ｎｍ以下の場合は、反射率Ｒ１と透過率Ｔ２とが大きくなり、式（１）、式（２）の第１項に対する第２項の比率が大きくなるため安定性が大きく阻害される。
【００４３】
演算器９１の出力は分配器１０１により２経路に分配され、一方は減算器１５１へ入力し、もう一方は減衰器１１０を介して減算器１５２へ入力する。同様に演算器９２の出力は分配器１０２により２経路に分配され、一方は減算器１５２へ入力し、もう一方は減衰器１２０を介して減算器１５１へ入力する。それぞれの演算器が求めた誤差信号は、その一部を減衰器によって減衰される。ここで減衰器１１０の減衰率Ｃ１０と減衰器１２０の減衰率Ｃ２０とは次の式（３）、式（４）で表される。
Ｃ１０＝Ｒ１／Ｔ１  式（３）
Ｃ２０＝Ｔ２／Ｒ２  式（４）
第１実施形態では、分岐器７の分光特性の測定値から透過率Ｔ１及びＴ２、反射率Ｒ１及びＲ２を求めて、減衰器の減衰率Ｃ１０及びＣ２０を決めている。分岐器７の分光特性が異なるものに変えることで減衰器の減衰率を可変にすることができる。減衰率Ｃ１０及びＣ２０を決める他の方法として、複数の波長の光を安定化させる光源装置を用いて、次の手順Ａ１から手順Ａ４により検出器８１と検出器８２の出力値を測定し、測定結果に基づいて減衰率Ｃ１０及びＣ２０を決めることもできる。
手順Ａ１：光源１１と光源１２との電源を切った状態で検出器８１の出力Ｉｄ８１と、検出器８２の出力Ｉｄ８２とを測定する。
手順Ａ２：光源１１を立ち上げて（動作させて）安定化制御を行った状態（λ１のみが放射されている状態）で検出器８１の出力Ｉ１８１と、検出器８２の出力Ｉ１８２とを測定する。
手順Ａ３：光源１１の電源を切り、光源１２を立ち上げて（動作させて）安定化制御を行った状態（λ２のみが放射されている状態）で検出器８１の出力Ｉ２８１と、検出器８２の出力Ｉ２８２とを測定する。
手順Ａ４：手順Ａ１から手順Ａ３で得られた測定結果から、次の式（５）、式（６）に基づいて減衰率Ｃ１０、減衰率Ｃ２０を求める。
Ｃ１０＝（Ｉ１８２−Ｉｄ８２）／（Ｉ１８１−Ｉｄ８１）  式（５）
Ｃ２０＝（Ｉ２８１−Ｉｄ８１）／（Ｉ２８２−Ｉｄ８２）  式（６）
【００４４】
さらに、減衰器の減衰率Ｃ１０及びＣ２０を決める他の方法として、複数の波長の光を安定化させる光源装置を用いて、次の手順Ｂ１から手順Ｂ５により決めることができる。具体的には、制御器２０１及び２０２に入力される誤差信号を測定し、測定結果に基づいて減衰率Ｃ１０及びＣ２０を決める。
手順Ｂ１：光源１１のみを立ち上げて（動作させて）誤差信号目標値Ｅｔ＝０に安定化制御した状態で制御器２０１に入力される誤差信号Ｅ２０１ｄ１と、制御器２０２に入力される誤差信号Ｅ２０２ｄ１とを測定する。
手順Ｂ２：光源１１の誤差信号目標値Ｅｔを０からＥｈ１に変更し、安定化制御した状態で制御器２０１に入力される誤差信号Ｅ２０１ｈ１と、制御器２０２に入力される誤差信号Ｅ２０２ｈ１とを測定する。ここでＥｈ１は図３（ｂ）に示す誤差信号プロファイルにおいて、線形領域の片端に相当する誤差信号値Ｅｍに近く、かつ安定化制御可能な値とする。
手順Ｂ３：光源１１の電源を切り、光源１２を立ち上げて（動作させて）誤差信号目標値Ｅｔ＝０に安定化制御した状態で制御器２０１に入力される誤差信号Ｅ２０１ｄ２と、制御器２０２に入力される誤差信号Ｅ２０２ｄ２とを測定する。
手順Ｂ４：光源１２の誤差信号目標値Ｅｔを０からＥｈ２に変更し、安定化制御した状態で制御器２０１に入力される誤差信号Ｅ２０１ｈ２と、制御器２０２に入力される誤差信号Ｅ２０２ｈ２とを測定する。Ｅｈ２はＥｈ１と同様にして決定する。
手順Ｂ５：手順Ｂ１から手順Ｂ４で得られた測定結果から、次の式（７）、式（８）に基づいて減衰率Ｃ１０、減衰率Ｃ２０を求める。
Ｃ１０＝（Ｅ２０２ｈ１−Ｅ２０２ｄ１）／（Ｅ２０１ｈ１−Ｅ２０１ｄ１）  式（７）
Ｃ２０＝（Ｅ２０１ｈ２−Ｅ２０１ｄ２）／（Ｅ２０２ｈ２−Ｅ２０２ｄ２）  式（８）
式（５）、式（６）あるいは式（７）、式（８）により減衰率Ｃ１０及びＣ２０を求める場合は制御系から減衰器への減衰率更新手段を設け、一定期間ごとに上記測定を行って減衰率を更新することが好ましい。異なる複数の波長の光毎に光源を発光させて（立ち上げて）、分岐器の分光特性を求めることができる。このように、減衰器の減衰率は、分岐器の分光特性に応じて設定される。
【００４５】
減算器１５１は誤差信号Ｅ９１と減衰器１２０で減衰された誤差信号Ｅ９２との差を出力し、減算器１５２は誤差信号Ｅ９２と減衰器１１０で減衰された誤差信号Ｅ９１との差を出力する。従って光源１１の制御器２０１に入力される誤差信号Ｅ２０１と、光源１２の制御器２０２に入力される誤差信号Ｅ２０２とはそれぞれ次の式（９）、式（１０）で表わすことが出来る。
Ｅ２０１＝Ｅ９１−Ｅ９２×Ｃ２０  式（９）
Ｅ２０２＝Ｅ９２−Ｅ９１×Ｃ１０  式（１０）
式（９）、式（１０）及び式（１）から式（４）により、誤差信号Ｅ２０１、誤差信号Ｅ２０２は次の式（１１）、式（１２）で表される。
Ｅ２０１＝（Ｔ１−Ｔ２×Ｒ１／Ｒ２）×Ｅ１  式（１１）
Ｅ２０２＝（Ｒ２−Ｒ１×Ｔ２／Ｔ１）×Ｅ２  式（１２）
式（１１）から分かるように、減衰器及び減算器による補正後の誤差信号Ｅ２０１は、補正前の誤差信号Ｅ９１に含まれていた他波長光の誤差信号Ｅ２×Ｔ２が除去されている。同様に、式（１２）から分かるように、補正後の誤差信号Ｅ２０２は、補正前の誤差信号Ｅ９２に含まれていた他波長光の誤差信号Ｅ１×Ｒ１が除去されている。第１の光の検出信号から第２の光の強度に関係する部分が低減されている。つまり、分岐器７（ＢＰＦ）により混入する他波長光の影響が補正されていることが分かる。第１波長を含む第１の光を制御する場合、第１波長以外の波長の検出信号を低減するように第１の光の検出信号（誤差信号）を補正する。この補正された誤差信号を用いて光源を制御する。このように、互いに波長が異なる複数の光のそれぞれを検出器で検出し、検出信号を補正部８で補正することにより、高精度に光源を制御することができる。
【００４６】
第１実施形態は、高消光比の偏光ビームスプリッタや複数のＢＰＦを使用することなく、一つの波長基準素子６（エタロン）を用いた安価な構成で高精度な２波長の光を安定化させる光源装置を実現することが出来る。
【００４７】
（第２実施形態）
図５を用いて第２実施形態の光源装置５００について説明する。図５の光源装置５００は互いに周波数の異なる３つの光を安定化する装置を示している。第２実施形態の装置構成は基本的には第１実施形態と同様である。第１実施形態の２波長の光を安定化させる光源装置１００に、波長λ３の第３の光源１３、第３の光源の光を検出する検出器８３、演算器９３、制御器２０３（制御部）、ＬＤドライバ３０３を加えた構成となっている。さらに、減衰器及び減算器を３波長に対応したものに変更した構成となっている。
【００４８】
分岐器７にアレイ導波路回折格子型の光ファイバカプラを用い、検出器８１、検出器８２及び検出器８３にはファイバ結合タイプのフォトダイオード（ＰＤ）を使用する。
【００４９】
波長基準素子６の射出光を光ファイバカプラへ導光するためにコリメータレンズ１０を用いている。第２実施形態の波長の異なる光を安定化する基本的な方法は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５０】
次に第２実施形態における減衰器１１２、１１３、１２１、１２３、１３１、１３２及び減算器１６１、１６２、１６３の動作と作用について説明する。
【００５１】
合波器２で合波された光源１１、光源１２及び光源１３の光は、分岐器７で波長λ１、波長λ２、波長λ３に分離される。分岐器７は図６の分光特性を有する光ファイバカプラである。図６のｐ８１、ｐ８２、ｐ８３はそれぞれ検出器８１、検出器８２及び検出器８３に接続される光ファイバカプラの出力ポートの透過率を示している。以下において出力ポートｐ８１へのλ１、λ２、λ３の透過率をそれぞれＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３。出力ポートｐ８２へのλ１、λ２、λ３の透過率をそれぞれＴ２１、Ｔ２２、Ｔ２３。出力ポートｐ８３へのλ１、λ２、λ３の透過率をそれぞれＴ３１、Ｔ３２、Ｔ３３とする。
【００５２】
なお、第２実施形態では演算器９１、９２、９３、分配器１０１、１０２、１０３、減衰器１１２、１１３、１２１、１２３、１３１、１３２及び減算器１６１、１６２、１６３をまとめて補正部８とする。補正部８の演算器、分配器、減衰器、減算器は、同一基板上に実装されていても構わない。また第２実施形態においては各々の演算機能を独立した素子として説明しているが、同一の素子に複数の演算機能を実装しても構わない。
【００５３】
第１実施形態と同様に、第２実施形態における演算器９１で出力される誤差信号Ｅ９１、演算器９２で出力される誤差信号Ｅ９２及び演算器９３で出力される誤差信号Ｅ９３はそれぞれ次の式（１３）、式（１４）、式（１５）で表わされる。
Ｅ９１＝Ｅ１×Ｔ１１＋Ｅ２×Ｔ１２＋Ｅ３×Ｔ１３  式（１３）
Ｅ９２＝Ｅ１×Ｔ２１＋Ｅ２×Ｔ２２＋Ｅ３×Ｔ２３  式（１４）
Ｅ９３＝Ｅ１×Ｔ３１＋Ｅ２×Ｔ３２＋Ｅ３×Ｔ３３  式（１５）
ここで、分岐器７（光ファイバカプラ）に入射する前の光源１１、光源１２及び光源１３の誤差信号をそれぞれ誤差信号Ｅ１、Ｅ２及びＥ３とする。
【００５４】
演算器９１で出力された誤差信号Ｅ９１は、分配器１０１により３経路に分岐され、ひとつは減算器１６１へ、他の２つはそれぞれ減衰器１１２を介して減算器１６２、減衰器１１３を介して減算器１６３に入力される。同様に演算器９２で出力された誤差信号Ｅ９２は、分配器１０２により３経路に分岐され、ひとつは減算器１６２へ、他の２つはそれぞれ減衰器１２１を介して減算器１６１、減衰器１２３を介して減算器１６３に入力される。同様に演算器９３で出力された誤差信号Ｅ９３は、分配器１０３により３経路に分岐され、ひとつは減算器１６３へ、他の２つはそれぞれ減衰器１３１を介して減算器１６１、減衰器１３２を介して減算器１６２に入力される。
【００５５】
減衰器１１２、１１３は誤差信号Ｅ９１の一部を減衰し、減衰器１２１、１２３は誤差信号Ｅ９２の一部を減衰し、減衰器１３１、１３２は誤差信号Ｅ９３の一部を減衰する。ここで減衰器１１２、１１３、１２１、１２３、１３１、１３２の減衰率Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２は次の式（１６）から式（２１）の値に設定されているものとする。
Ｃ１２＝（Ｔ２１×Ｔ３３−Ｔ２３×Ｔ３１）／（Ｔ１１×Ｔ３３−Ｔ１３×Ｔ３１）  式（１６）
Ｃ１３＝（Ｔ３１×Ｔ２２−Ｔ３２×Ｔ２１）／（Ｔ１１×Ｔ２２−Ｔ１２×Ｔ２１）  式（１７）
Ｃ２１＝（Ｔ１２×Ｔ３３−Ｔ１３×Ｔ３２）／（Ｔ２２×Ｔ３３−Ｔ２３×Ｔ３２）  式（１８）
Ｃ２３＝（Ｔ３２×Ｔ１１−Ｔ３１×Ｔ１２）／（Ｔ１１×Ｔ２２−Ｔ１２×Ｔ２１）  式（１９）
Ｃ３１＝（Ｔ１３×Ｔ２２−Ｔ１２×Ｔ２３）／（Ｔ２２×Ｔ３３−Ｔ２３×Ｔ３２）  式（２０）
Ｃ３２＝（Ｔ２３×Ｔ１１−Ｔ２１×Ｔ１３）／（Ｔ１１×Ｔ３３−Ｔ１３×Ｔ３１）  式（２１）
第２実施形態においては分岐器７（光ファイバカプラ）の分光特性の設計値より透過率Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３、Ｔ３１、Ｔ３２及びＴ３３をそれぞれ求めている。それぞれ求めた透過率から減衰率Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２３、Ｃ３１及びＣ３２を設定している。
【００５６】
減算器１６１は誤差信号Ｅ９１から減衰器１２１で減衰された誤差信号Ｅ９２と減衰器１３１で減衰された誤差信号Ｅ９３とを減算した誤差信号Ｅ２０１を出力する。同様に減算器１６２は誤差信号Ｅ９２から減衰器１１２で減衰された誤差信号Ｅ９１と減衰器１３２で減衰された誤差信号Ｅ９３とを減算した誤差信号Ｅ２０１を出力する。同様に減算器１６３は誤差信号Ｅ９３から減衰器１１３で減衰された誤差信号Ｅ９１と減衰器１２３で減衰された誤差信号Ｅ９２とを減算した誤差信号Ｅ２０３を出力する。
【００５７】
従って制御器２０１に入力される誤差信号Ｅ２０１、制御器２０２に入力される誤差信号Ｅ２０２、制御器２０３に入力される誤差信号Ｅ２０３はそれぞれ次の式（２２）、式（２３）、式（２４）で表わすことが出来る。
Ｅ２０１＝Ｅ９１−Ｅ９２×Ｃ２１−Ｅ９３×Ｃ３１  式（２２）
Ｅ２０２＝Ｅ９２−Ｅ９１×Ｃ１２−Ｅ９３×Ｃ３２  式（２３）
Ｅ２０３＝Ｅ９３−Ｅ９１×Ｃ１３−Ｅ９２×Ｃ２３  式（２４）
上記の式（１３）から式（２４）より、誤差信号Ｅ２０１、Ｅ２０２及びＥ２０３はそれぞれ、次の式（２５）、式（２６）、式（２７）で表される。
Ｅ２０１＝Ｅ１×Ｃ／（Ｔ２２×Ｔ３３−Ｔ２３×Ｔ３２）  式（２５）
Ｅ２０２＝Ｅ２×Ｃ／（Ｔ１１×Ｔ３３−Ｔ１３×Ｔ３１）  式（２６）
Ｅ２０３＝Ｅ３×Ｃ／（Ｔ１１×Ｔ２２−Ｔ１２×Ｔ２１）  式（２７）
ここで、Ｃは次の式（２８）で表わされる定数である。
Ｃ＝（Ｔ１１×Ｔ２２×Ｔ３３−Ｔ１１×Ｔ２３×Ｔ３２−Ｔ１２×Ｔ２１×Ｔ３３＋Ｔ１２×Ｔ２３×Ｔ３１＋Ｔ１３×Ｔ２１×Ｔ３２−Ｔ１３×Ｔ２２×Ｔ３１）  式（２８）
上記の式（２５）から式（２８）から分かるように、減衰器及び減算器による補正後の誤差信号Ｅ２０１（式（２５））は補正前の誤差信号Ｅ９１（式（１３））に含まれていた誤差信号Ｅ２、Ｅ３の項が除去されている。同様に補正後の誤差信号Ｅ２０２（式（２６））は補正前の誤差信号Ｅ９２（式（１４））に含まれていた誤差信号Ｅ１、Ｅ３の項が除去されている。補正後の誤差信号Ｅ２０３（式（２７））は補正前の誤差信号Ｅ９３（式（１５））に含まれていた誤差信号Ｅ１、Ｅ２の項が除去されている。つまり、分岐器７（光ファイバカプラ）により混入する他波長光の影響が補正されていることが分かる。このため第２実施形態は、複数の干渉フィルタを使用した３波長分岐系を構成することなく、簡易で安価な構成で高精度な３波長の光を安定化させる光源装置を実現することが出来る。
【００５８】
３波長以上の光源に対して安定化の制御を行うためには、分岐器７を波長の数に応じた特性を持つものを用いる。また、波長の数に応じて検出器を用意する。さらに波長の数に応じて演算器、分配器、減衰器、減算器、制御器を補正部８に配置することで、簡易に複数の波長の光を安定化の制御を行うことができる。
【００５９】
上記で説明した複数の波長の光を射出する光源装置は、測長計や干渉計、形状測定器の光源として用いることができる。上記で説明した光源装置を用いることにより、複数の波長の光を安定化させることができるため、測長計や干渉計、形状測定器の計測精度を向上させることができる。また、複数の波長の光を同時に安定化させることができるため、複数の波長の光を同時に用いることが可能になる。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１１  光源
１２  光源
２  合波器
３  変調器
６  波長基準素子
７  分岐器
８１  検出器
８２  検出器
２０１  制御器
２０２  制御器
【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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【図６】
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