(57)【要約】【課題】受信部に要求される帯域を広げることなく、簡易かつ低コストで距離分解能を向上させる。【解決手段】コヒーレント光源１から出力された信号光を、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０に入力し、当該マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０にて（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次または（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次の変調側帯波を生成し、この変調側帯波による信号光を２分岐して、一方を参照光４とし、他方を被測定信号光として被測定物７に入射し、その反射波または後方散乱された信号光５を参照光４と合波し、受信器８にて検波する。その検波出力に現れる参照光４と信号光５との干渉ビート信号を周波数解析装置９において周波数解析することで、被測定物７の内部の各位置からの反射光および後方散乱光強度分布を測定する。このようにＡＯＭを用いることなく、測定に高次の変調側帯波を用いて、距離分解能を向上させる。【選択図】      図３
2008089515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を変調して単側帯波のみの変調側帯波による信号光を生成し、
前記信号光の変調側帯波を掃引し、
前記信号光を第１及び第２の系統に分岐し、
前記第１の系統の信号光を被測定物に入射してその内部で反射されまたは後方散乱された信号光を被測定光として取得し、
前記被測定光と前記第２の系統の信号光による参照光とを合波して干渉ビート信号光を生成し、
前記干渉ビート信号光を受光して周波数解析することで前記被測定物の特性を測定することを特徴とする光周波数領域反射測定方法。
【請求項２】
前記単側帯波の変調側帯波は、Ｍを０を含まない自然数とした場合、前記コヒーレント光の周波数に対して（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次の変調側帯波であることを特徴とする請求項１に記載の光周波数領域反射測定方法。
【請求項３】
前記単側帯波の変調側帯波は、Ｍを０を含まない自然数とした場合、前記コヒーレント光の周波数に対して（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次の変調側帯波であることを特徴とする請求項１に記載の光周波数領域反射測定方法。
【請求項４】
コヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射されるコヒーレント光を変調して単側帯波のみの変調側帯波による信号光を生成する変調手段と、
前記信号光の変調側帯波を掃引する掃引手段と、
前記信号光を第１及び第２の系統に分岐する分岐手段と、
前記第１の系統の信号光を被測定物に入射してその内部で反射または後方散乱された信号光を被測定光として取得する被測定光取得手段と、
前記被測定光と前記第２の系統の信号光による参照光とを合波して干渉ビート信号光を生成する合波手段と、
前記干渉ビート信号光を受光して周波数解析することで前記被測定物の特性を測定する測定手段と
を具備することを特徴とする光周波数領域反射測定装置。
【請求項５】
前記単側帯波の変調側帯波は、Ｍを０を含まない自然数とした場合、前記コヒーレント光の周波数に対して（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次の変調側帯波であることを特徴とする請求項４に記載の光周波数領域反射測定装置。
【請求項６】
前記単側帯波の変調側帯波は、Ｍを０を含まない自然数とした場合、前記コヒーレント光の周波数に対して（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次の変調側帯波であることを特徴とする請求項４に記載の光周波数領域反射測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光部品や光伝送路等の被測定物に対して反射光や後方散乱光の測定に用いられる光周波数領域反射測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光部品や光伝送路からの反射光および後方散乱光を、高い距離分解能で測定する手法として、コヒーレント光を用いた光周波数領域反射測定法（Ｃ−ＯＦＤＲ）がある。光周波数領域反射測定方法は、被測定物に周波数掃引されたコヒーレント光を入射し、その入射時に分岐された参照光を用いて被測定物からの反射光および後方散乱光をコヒーレント検波し、これによって得られたビート信号光を受光して周波数解析する。このようにして、被測定物内の任意の位置での反射光および後方散乱光強度を得ることで、被測定物の損失分布や故障点の特定を可能にする技術である。
【０００３】
上記方法に関する従来技術として、特許文献１、非特許文献１に示されるように、コヒーレント光源の周波数掃引を外部変調器によって生じる１次変調側帯波を用いて実現し、その際に生じる高次変調側帯波によるビート信号と１次変調側帯波によるビート信号とを遅延手段の挿入によって周波数軸上で分離する方法がある。また、非特許文献２に示されるように、二電極型のマッハツェンダ変調器を用いることで２次以上および−２次以下の変調側帯波を抑制し高次変調側帯波の影響を無視できる程度まで低減させる方法がある。
【０００４】
ところで、従来の測定では、コヒーレント光を変調するための外部変調器として、位相変調器、マッハツェンダ型強度変調器、または二電極マッハツェンダ型強度変調器がよく用いられる。これらの外部変調器を用いた場合には、光源の光周波数である搬送波周波数を中心として、外部変調器を駆動する無線周波数（Radio frequency：ＲＦ）信号の変調周波数を整数（ゼロを除く）倍だけシフトした周波数を持つ上側変調側帯波および下側変調側帯波が生じる。このため、当該変調側帯波のうち同次数の変調側帯波によって生じるそれぞれの干渉ビート信号が周波数軸上で若干ずれて測定されることになる。このような干渉ビート信号の周波数軸上のずれは、距離分解能の劣化要因となる。このような問題に対して、従来では音響光学周波数シフタ（ＡＯＭ）を用いて干渉ビート信号を周波数軸上で分離する方法が用いられている。しかしながら、この方法では、距離分解能の維持が図れるものの、ＡＯＭによってビート周波数をシフトさせなければならないため、受信部に要求される帯域がＡＯＭのシフト量分だけ広がってしまうという問題がある。
【０００５】
一方、距離分解能を高める方法として、外部変調器を駆動するＲＦ信号の変調周波数掃引幅を拡大させるという方法も考えられている。ところが、多くの外部変調器において、いずれも掃引幅は３０ＧＨｚ程度が限界であり、それ以上の掃引幅拡大には高価かつ複雑な装置構成が必要となる。また、変調周波数における周波数掃引幅を拡大させるため、より高次の変調側帯波を用いて測定を実施する場合もあるが、従来の方法では変調側帯波が高次であるほど、ビート信号を周波数軸上で分離するための遅延時間が長くなり、測定系が大掛かりになるという問題がある。さらに、二電極型のマッハツェンダ変調器を用いる方法においては、２次以上および−２次以下の変調側帯波が抑圧されてしまうため、高次の変調側帯波を測定用光源として用いることができない。結局、高い距離分解能を実現するために周波数掃引幅の拡大することは困難である。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２４３７７４号公報
【０００７】
【非特許文献１】「外部変調器を用いた光周波数掃引光源によるコヒーレント光周波数領域反射測定」、辻  幸嗣、清水  薫、堀口  常雄、小山田  弥平、信学技報、TECHNICAL REPORT OF IEICE．OPE94-117，LQE94-96(1995-02)。
【０００８】
【非特許文献２】「Coherent Optical Frequency Domain Reflectometry using a Dual-Drive Mach-Zehnder Modulator」，K. Tsuji, K. Shimizu, T. Horiguchi and Y. Koyamada，Technical digest of 4thOpticalFibre Measurement Conference，1997．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上述べたように、従来の光周波数領域反射測定方法では、変調側帯波の周波数シフトが要因で生じる干渉ビート信号のずれをＡＯＭにて対応し、距離分解能の維持を図っているが、受信部に要求される帯域がＡＯＭのシフト量だけ広がってしまう。また、距離分解能を高めるために周波数掃引幅の拡大する方法があるが、高価かつ複雑な装置構成が必要となる。
【００１０】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、受信部に要求される帯域を広げることなく、簡易かつ低コストで距離分解能を向上させることのできる光周波数領域反射測定方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る光周波数領域反射測定方法および光周波数領域反射測定装置は、コヒーレント光を出射する光源と、前記光源から出射されるコヒーレント光を変調して単側帯波のみの変調側帯波による信号光を生成する変調手段と、前記信号光の変調側帯波を掃引する掃引手段と、前記信号光を第１及び第２の系統に分岐する分岐手段と、前記第１の系統の信号光を被測定物に入射してその内部で反射または後方散乱された信号光を被測定光として取得する被測定光取得手段と、前記被測定光と前記第２の系統の信号光による参照光とを合波して干渉ビート信号光を生成する合波手段と、前記干渉ビート信号光を受光して周波数解析することで前記被測定物の特性を測定する測定手段とを具備する。
【００１２】
このようにして、単側帯波のみの変調側帯波を参照光および信号光として利用し、両光の干渉ビート信号光を周波数解析することで被測定物の特性を測定している。
また、前記単側帯波の変調側帯波は、Ｍを０を含まない自然数とした場合、前記コヒーレント光の周波数に対して（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次の変調側帯波であることを特徴とする。
【００１３】
このようにして、発生する変調側帯波を（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次のみ（具体的には…−７次、−３次、１次、５次…）とし、次数毎に上側または下側のどちらか一方しか存在しないようにしている。
また、前記単側帯波の変調側帯波は、Ｍを０を含まない自然数とした場合、前記コヒーレント光の周波数に対して（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次の変調側帯波であることを特徴とする。
【００１４】
このようにして、発生する変調側帯波を（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次のみ（具体的には…−５次、−１次、３次、７次…）とし、次数毎に上側または下側のどちらか一方しか存在しないようにしている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、単側帯波のみの変調側帯波を利用することにより、高い距離分解能を実現しつつ、装置の高価格化および複雑化を回避することが可能な光周波数領域反射測定方法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して詳しい説明を行う。先ず、この発明の実施形態の説明の前に、既存の技術について詳しく述べる。
図１は、従来の方法による光周波数領域反射測定装置の概略構成例を示すブロック図である。図１において、コヒーレント光源１から出力された出力光は、外部変調器２へ入射され、外部変調器２を駆動する駆動回路３のＲＦ信号により変調されて変調側帯波となる。またＲＦ信号の周波数掃引により、変調側帯波は、時間に対して線形に周波数掃引されて光方向性結合器Ａへ出力される。外部変調器２から出力される変調側帯波の信号光は、光方向性結合器Ａにより２分岐され、一方は参照光４として用いられ、他方は被測定信号光５として遅延器６に入射される。遅延器６を通過した被測定信号光５は、光伝送媒体等の被測定物７へ照射される。当該被測定物７の内部で反射または後方散乱された被測定信号光５は光方向性結合器Ｂにより取り出され、光方向性結合器Ｃにより参照光４と合波される。この合波光は受信器８により受光検波されて周波数解析装置９に送られる。このとき、検波信号には、信号光５と参照光４の干渉によって干渉ビート信号が生じている。周波数解析装置９は、干渉ビート信号を周波数解析することで、被測定物７の内部の各位置からの反射光および後方散乱光強度分布を測定する。
【００１７】
ここで、駆動回路３から発せられる外部変調器２を駆動するためのＲＦ信号の変調周波数をｆｍとすると、外部変調器２にて発生する変調側帯波成分は、図２のように示される。Ｎがゼロを含まない自然数であるとすると、Ｎ次上側変調側帯波は、光源１の光周波数である搬送波周波数を中心としてＮｆｍだけシフトした周波数を持つ。同様に、Ｎ次下側変調側帯波は、搬送波周波数を中心として−Ｎｆｍだけシフトした周波数を持つ。
【００１８】
次に数式を用いて定量的に説明する。
図１における光周波数領域反射測定装置の距離分解能Δｚｍｉｎは、被測定物内での光速ｖｇと、コヒーレント光源１の周波数掃引幅ΔＦとを用いて次式（１）により与えられる。
【００１９】
【数１】
2008089515.tif 000003
このとき、より高い距離分解能を実現するためにはコヒーレント光源１の周波数掃引幅ΔＦを大きくする必要がある。
外部変調器２を用いた場合の±Ｎ次の変調側帯波における周波数掃引幅ΔＦＮは、ＲＦ信号の変調周波数掃引幅Δｆｍを用いて次式（２）により与えられる。
【００２０】
【数２】
2008089515.tif 000004
したがって、周波数掃引幅ΔＦＮを大きくするためにはＲＦ信号の変調周波数掃引幅Δｆｍを大きくし、より高次の変調側帯波を用いて測定を実施する方法が考えられる。
また、図１のように、遅延器６を用いる場合においては、Ｋを３以上の整数すると、（Ｋ−１）次以下の変調側帯波に起因する各ビート信号を全て周波数軸上で分離するのに必要となる遅延器長Ｌｄは、被測定物長Ｌｔを用いて次式（１）により与えられる。
【００２１】
【数３】
2008089515.tif 000005
なお、このとき、測定用光源として、（Ｋ−２）次の変調側帯波が使用される。
つまり、高い距離分解能を実現するためには、高次の変調側帯波を使用する必要があるが、より高次の変調側帯波を使用すると、それに伴い、ビート信号を分離するための遅延長が大きくなり、装置の大型化、複雑化が余儀なくされる。
【００２２】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図３において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
図３に示す光周波数領域反射測定装置では、図１に示す外部変調器２に代えて、マッハツェンダ型搬送波抑圧光単側帯波変調器（マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器）１０が設置される。
【００２３】
図３において、コヒーレント光源１から出力されたコヒーレント光は、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０に入力される。マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０は駆動回路３から出力されるＲＦ信号周波数によって制御される。このことから、駆動回路３でＲＦ信号の周波数を掃引することで、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０の出力光の変調側帯波は周波数掃引される。
【００２４】
図４は、図３におけるマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０にて発生する変調側帯波成分である。このとき、Ｍが０を含まない自然数であるとすると、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０は、発生する変調側帯波が（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次のみ（具体的には…−７次、−３次、１次、５次…）または（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次のみ（具体的には…−５次、−１次、３次、７次…）となるように制御される。つまり、変調側帯波は、次数毎に上側または下側のどちらか一方しか存在しない。
【００２５】
マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０から出力される信号光は光方向性結合器Ａによって２分岐され、一方は信号光５として遅延手段６に入射され、他方は参照光４として用いられる。  
マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０から出力される（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次または（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次の変調側帯波を測定用光源として使用する場合、被測定信号光５として用いる変調側帯波に起因する干渉ビート信号を他の変調側帯波に起因する干渉ビート信号から周波数軸上で分離するのに必要な遅延器６の長さＬｄは次式（４）により与えられる。  
【００２６】
【数４】
2008089515.tif 000006
なお、上記他の変調側帯波とは、被測定信号光５として用いる変調側帯波と比較し、１次上および１次下の変調側帯波のことを示す。
具体例として、１次の変調側帯波を測定用光源として用いる場合を考える。従来では、式（３）より、隣接変調側帯波の干渉ビート信号を分離するために、遅延器長Ｌｄを被測定物長Ｌｔより３倍以上長くする必要があった。これに対し、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０を使用する本実施形態では、式（４）から明らかなように、遅延器長Ｌｄは被測定物長Ｌｔより長ければ十分である。したがって、本発明に係る光周波数領域反射測定装置は、従来よりも短い遅延器長で干渉ビート信号を周波数軸上で分離することが可能となる。また、１次以外の変調側帯波を測定用光源として使用する場合も、１次のときと同様に遅延器長Ｌｄが従来と比べて短くなることは明らかである。
【００２７】
高次の変調側帯波が、測定用光源として使用する次数の変調側帯波よりも十分小さく、無視できるレベルの場合は、遅延器長Ｌｄは次式（５）で与えられるので、その遅延器長Ｌｄをより短くすることができる。  
【００２８】
【数５】
2008089515.tif 000007
また、測定用光源として１次よりも高次の変調側帯波を用いる場合（Ｍ＝２以上の場合）の周波数掃引幅ΔＦ２Ｍ−１は次式（６）で与えられる。  
【００２９】
【数６】
2008089515.tif 000008
また、図３における光周波数領域反射測定装置の距離分解能Δｚｍｉｎは次式（７）で与えられる。  
【００３０】
【数７】
2008089515.tif 000009
上式から明らかなように、距離分解能Δｚｍｉｎは、１次または−１次の変調側帯波を測定用光源として利用する場合と比較して（２Ｍ−１）倍向上することになる。
以上のように、図１に示す従来方法による光周波数領域反射測定装置では、高次の変調側帯波が抑圧されている、変調側帯波が存在していても比較的長い遅延手段が必要、上側および下側変調側帯波の分離に使用するＡＯＭの帯域を測定用光源として使用する変調側帯波の次数倍だけ大きくする必要がある、との理由から、高次の変調側帯波を測定用光源として用いることは困難であった。これに対し、上記第１の実施形態では、コヒーレント光源１から出力されるコヒーレント光をマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０に入力し、このマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０から（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次または（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次の変調側帯波として出力するようにしているので、上記の課題を解決することが可能である。つまり、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０を用いることにより、高次の変調側帯波の抑圧が回避される。また、従来に比べ、より短い遅延器長にて隣接変調側帯波の干渉ビート信号を分離することができるため、測定に高次の変調側帯波を用いることが可能となる。さらに、各次数の変調側帯波は上側もしくは下側の周波数成分のみとなるので、同次数の変調側帯波に起因するビート信号を分離するためのＡＯＭを必要としない。
【００３１】
したがって、第１の実施形態の構成によれば、ＡＯＭを必要とせず、また、測定に高次の変調側帯波を用いることができるため、装置の高額化および複雑化を回避することができ、より高い距離分解能でＣ−ＯＦＤＲによる測定を実行することが可能となる。さらに、得られる干渉ビート信号は、ベースバンドでの測定が可能となるため、受信器８に要求される帯域はＡＯＭを用いた場合と比較してＡＯＭの帯域分小さくてよい。
【００３２】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図５において、図３と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
図５に示す光周波数領域反射測定装置は、図３に示す光方向性結合器Ａ、光方向性結合器Ｂ、及び遅延器６に代えて、光方向性結合器Ｄを用いた点に特徴がある。
【００３３】
図５において、コヒーレント光源１から出力されたコヒーレント光は、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０に入力される。マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０から出力される信号光は光方向性結合器Ｄによって２分岐され、一方は被測定信号光５として被測定物７に入射され、他方は参照光４として用いられる。被測定物７の内部で反射または後方散乱された被測定信号光５は光方向性結合器Ｄにより取り出され、光方向性結合器Ｃにより参照光４と合波されて、受信器８によって検波される。なお、本実施形態では、１次または−１次変調側帯波を測定用光源として使用する場合について説明する。
【００３４】
図６は、図５におけるマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０にて発生する変調側帯波成分を示す図である。マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０は、駆動装置３からの入力ＲＦ信号の強度に伴って、１次または−１次の変調側帯波とそれ以外の変調側帯波間の消光比を変化させることができ、図６に示すように、４０ｄＢ以上の消光比を実現することができる。
【００３５】
以上のように、上記第２の実施形態では、コヒーレント光源１から出力されたコヒーレント光を、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０に入力し、このマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０から（−１）Ｍ−１（２Ｍ−１）次または（−１）Ｍ（２Ｍ−１）次の変調側帯波として出力するようにしている。またこのとき、駆動装置３を操作することで、１次または−１次の変調側帯波の強度に対して、それ以外の変調側帯波の強度を無視できる強度にまで十分小さくなるようにしている。
【００３６】
したがって、第２の実施形態の構成によれば、１次または−１次変調側帯波に起因する干渉ビート信号に対して、他の変調側帯波に起因する干渉ビート信号を無視できるレベルまで十分小さくすることができ、これによって干渉ビート信号を分離する必要が無くなり、図３における遅延器６が必要無くなり、装置の構成がより簡易になる。
【００３７】
また、駆動回路３にて、高次のＲＦ信号を基本ＲＦ信号に重畳してマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０に供給することでも高次の変調側帯波を抑圧可能である。
さらに、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０の利用により、参照光４および信号光５中の変調側帯波は上側または下側のどちらか一方にのみ存在する。このため、干渉ビート信号を周波数軸上で分離するためのＡＯＭが必要無くなるので、構成がより簡易になり、受信器８の帯域も小さくてすむ。
【００３８】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図７において、図５と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
図７に示す光周波数領域反射測定装置は、図５に示す光方向性結合器Ｄと光方向性結合器Ｃの間にＡＯＭ１１を配置した点に特徴がある。
【００３９】
図７において、コヒーレント光源１から出力されたコヒーレント光はマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０に入力される。マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０から出力される信号光は光方向性結合器Ｄによって２分岐され、一方は参照光４としてＡＯＭ１１に入射され、他方は被測定信号光５として被測定物７に入射される。
【００４０】
被測定物７の内部で反射または後方散乱された被測定信号光５は、光方向性結合器Ｄにより取り出され、光方向性結合器Ｃにより参照光４と合波されて、受信器８によって検波される。なお、本実施形態では、１次または−１次変調側帯波を測定用光源として使用する場合について説明する。
【００４１】
図８は、図７におけるマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０にて発生する変調側帯波成分を示す図である。図７に示すように、マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０は、入力ＲＦ信号の強度変化に伴って、５次以上の変調側帯波を１次および−３次の変調側帯波と比較して無視できる強度まで小さくすることができる。同様に、−５次以下の変調側帯波を−１次および３次の変調側帯波と比較して無視できる強度まで小さくすることができる。すなわち、−１次および３次の変調側帯波のみが発生している状態、または−３次および１次の変調側帯波のみが発生している状態を実現できる。
【００４２】
図９は、参照光４および信号光５の周波数の時間特性例を示す図である。図９から、光周波数掃引速度γは、１次変調側帯波の周波数掃引幅ΔＦと、掃引時間Ｔとを用いて次式（８）により与えられる。  
【００４３】
【数８】
2008089515.tif 000010
図１０（ａ）は、ＡＯＭ１１を測定系に挿入しない場合の１次および−３次の変調側帯波による干渉ビート信号が占める周波数領域を示した図である。このとき、１次の変調側帯波による干渉ビート信号ｆｂは次式（９）により与えられる。  
【００４４】
【数９】
2008089515.tif 000011
また同様に、−３次の変調側帯波による干渉ビート信号ｆｂは次式（１０）により与えられる。  
【００４５】
【数１０】
2008089515.tif 000012
それぞれの変調側帯波における干渉ビート信号ｆｂは光路長差ΔＬが０から被測定物長Ｌｔの２倍となるまでの周波数範囲で発生する。このとき、図１０（ａ）に示される−３次の変調側帯波の干渉ビート信号は負であるが、当該−３次の変調側帯波は、受信器８で受光されるときにその周波数領域が絶対値を取るように処理されるため、図１０（ｂ）のように表される。この結果、１次と−３次の干渉ビート信号は周波数軸上で重なってしまうため、正しい周波数波形が得られない。
【００４６】
一方、参照光４がＡＯＭ１１にて周波数シフトを受ける場合の干渉ビート信号が占める周波数領域は図１１（ａ）のようになる。１次の変調側帯波による干渉ビート信号ｆｂは、ＡＯＭ１１による周波数シフト−ＦＡＯＭを用いて次式（１１）により与えられる。  
【００４７】
【数１１】
2008089515.tif 000013
また同様に、−３次の変調側帯波による干渉ビート信号ｆｂは次式（１２）により与えられる。  
【００４８】
【数１２】
2008089515.tif 000014
このとき、図１０（ｂ）の場合と同様に、図１１（ａ）に示す負のビート信号は、図１１（ｂ）に示すように絶対値で検出される。このため、測定用光源として使用しない−３次の干渉ビート信号を、測定用光源として利用する１次の干渉ビート信号から分離するためには、上記−３次の直線の式が（ΔＬ，Ｆｂ）＝（Ｌｔ，０）を通るように−ＦＡＯＭの値を決定すればよい。したがって、ＡＯＭ１１による周波数シフト−ＦＡＯＭの最適値は次式（１３）により与えられる。  
【００４９】
【数１３】
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なお、ＡＯＭ１１による干渉ビート信号の分離は−３次または３次変調側帯波を測定用光源として使用する場合においても同様の考え方にて実現可能である。
以上のように、上記第３の実施形態では、５次以上の変調側帯波が１次および−３次の変調側帯波よりも無視できる強度まで縮小された変調側帯波を、参照光５の光路に設置されたＡＯＭ１１へ通過させることにより、変調側帯波の干渉ビート信号がシフトし、１次の干渉ビート信号と−３次の干渉ビート信号を分離することが可能となる。また、−５次以下の変調側帯波が−１次および３次の変調側帯波よりも無視できる強度まで縮小された変調側帯波も、ＡＯＭ１１を通過させることにより、−１次の干渉ビート信号と３次の干渉ビート信号を分離することが可能となる。
【００５０】
したがって、第３の実施形態の構成によれば、外部変調器としてマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器１０を用いた場合、式（１３）に従いＡＯＭの１１シフト量を決定することで、測定用光源による干渉ビート信号とそれ以外の変調側帯波による干渉ビート信号とを周波数軸上で分離することが可能となる。このように本実施形態では構成がより簡易になり、受信器８の帯域を小さくすることが可能である。また、測定用光源による干渉ビート信号とそれ以外の変調側帯波による干渉ビート信号を分離するために必要な遅延手段６が必要無いため、構成が簡易になる。
【００５１】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来の方法による光周波数領域反射測定装置の概略構成例を示すブロック図。
【図２】従来の外部変調器にて発生する変調側帯波成分を示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置のマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器にて発生する変調側帯波成分を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置のマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器にて発生する変調側帯波成分を示す図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光周波数領域反射測定装置のマッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器にて発生する変調側帯波成分を示す図。
【図９】参照光および信号光の周波数の時間特性例を示す図。
【図１０】１次変調側帯波および−３次変調側帯波による干渉ビート信号が占める周波数領域を示した図。
【図１１】ＡＯＭを参照光が通過する場合の、１次変調側帯波および−３次変調側帯波による干渉ビート信号が占める周波数領域を示した図。
【符号の説明】
【００５３】
１…コヒーレント光源、２…外部変調器、３…駆動回路、４…参照光、５…信号光、６…遅延器、７…被測定物、８…受信器、９…周波数解析装置、１０…マッハツェンダ型ＳＳＢ−ＳＣ変調器、１１…ＡＯＭ、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…光方向性接合器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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