(57)【要約】【課題】一台で多芯の光ファイバや複数の光伝送路に同時に対応できるマルチポート分光器を提供する。【解決手段】複数の光入力ポート１は、被測定光をそれぞれ入力し、入力された被測定光は、複数の入力ポート１と１対１で対応している複数のコリメータ２によってコリメート光（平行光）にそれぞれ変換される。変換されたコリメート光は、回折格子３に入射し回折光として反射器４に出射される。出射された回折光は、反射器４で反射して再び回折格子３に入射する。入射した回折光は再び回折して、複数の入力ポート１と１対１で対応している複数の集光器５に入射し集光する。集光した光は、複数の集光器５に１対１で対応する受光器６で受光され、電気信号に変換され、分光器１０より出力される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被測定光を入力する複数の光入力ポートを有する光入力手段（１）と、
該光入力手段から入力した前記複数の被測定光をそれぞれコリメート光に変換する複数のコリメータを有する光変換手段（２）と、
該光変換手段から出力した前記複数のコリメート光を受光する一つの回折格子（３）であって、その刻線方向が前記複数の光入力ポートの配置方向と同一方向となるように配置された前記回折格子と、
前記回折格子の刻線方向に平行な軸で光スペクトルの掃引に応じて回動可能であって、前記回折格子から出射する回折光を前記回折格子に反射する反射器（４）と、
該反射器と前記回折格子により前記回折光を再び回折する回折光を集光する複数の集光器を有する集光手段（５）と、
該集光手段で集光した複数の光をそれぞれ受光し、電気信号に変換し出力する複数の受光器を有する受光手段（６）とを備えたマルチポート分光器。
【請求項２】
前記回折格子（３）と前記反射器（４）との間の光路上に、前記回折格子の回折効率を一定にするために偏波手段（７）を配置することを特徴とする請求項１記載のマルチポート分光器。
【請求項３】
前記集光手段（５）と前記受光手段（６）との間の光路上に、前記集光手段で集光した光のうち任意の波長の光を取り出すために光束規制手段（９）を配置することを特徴とした請求項１又は請求項２記載のマルチポート分光器。
【請求項４】
被測定光を入力し、該被測定光を分散した光を受けて電気信号に変換する受光器を持つ分光器と前記電気信号を入力して処理する信号処理部とを備えた光スペクトラムアナライザにおいて、
前記分光器は、請求項１、請求項２又は請求項３記載のマルチポート分光器（１０）であり、
前記信号処理部（１１）は、前記マルチポート分光器から出力する複数の電気信号を入力し、当該複数の電気信号を並列に信号処理をすることで並列に前記被測定光のスペクトル解析をすることを特徴とした光スペクトラムアナライザ。
【請求項５】
前記信号処理部で並列に処理したスペクトル解析の結果を表示する表示部（１２）を備えた請求項４記載の光スペクトラムアナライザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定光を分散させて電気信号に変換する分光器に係り、特に複数の被測定光をそれぞれ分散させてそれぞれ電気信号に変換するマルチポート分光器に関する。また、そのマルチポート分光器を用いて複数の被測定光の波長やパワーを測定する光スペクトラムアナライザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示すように単一の光入力ポート２１を持ち、単一のコリメータ２２と回折格子３と反射器４と単一の集光器２４と単一の受光器２５とを備えている単ポートの分光器２０とその分光器２０を用いた単ポートの光スペクトラムアナライザは既に知られていた。
【０００３】
分光器２０は単芯で一本の光ファイバから光入力ポート２１を介して被測定光を入力し、コリメータ２２によりコリメート光に変換させ、そのコリメート光を回折格子３に入射し、回折光となった光をもう一度回折格子３に入射させるために反射器４に入射する。再び回折した光を集光器２４に通した後、受光器２５に入射して電気信号に変換して出力する。
【０００４】
その分光器２０を用いた光スペクトルアナライザは、分光器２０から出力した電気信号を処理して被測定光の波長やパワー等を測定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
今までの光通信を行っている光ファイバは、単芯の光ファイバ一本で事が足りていたが、現在では多容量が望まれており、多芯の光ファイバが使用されるようになり、それら多芯の光ファイバの測定も同時に行う必要が生じてきた。
【０００６】
その方法として単芯の光ファイバ一本に対して一台の光スペクトルアナライザを使用していた。すなわち、同時に測定しようとするとｎ芯の光ファイバの場合、ｎ台の光スペクトルアナライザが必要となっていた。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、一台で多芯の光ファイバや複数の光伝送路に同時に対応できるマルチポート分光器とそのマルチポート分光器を用いた多芯の光ファイバや複数の光伝送路を測定できるマルチポート光スペクトルアナライザを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、複数の被測定光を入力する複数の光入力ポートを有する光入力手段と、該光入力手段から入力した前記複数の被測定光をそれぞれコリメート光に変換する複数のコリメータを有する光変換手段と、該光変換手段から出力した前記複数のコリメート光を受光する一つの回折格子であって、その刻線方向が前記複数の光入力ポートの配置方向と同一方向となるように配置された前記回折格子と、前記回折格子の刻線方向に平行な軸で光スペクトルの掃引に応じて回動可能であって、前記回折格子から出射する回折光を前記回折格子に反射する反射器と、該反射器と前記回折格子により前記回折光を再び回折する回折光を集光する複数の集光器を有する集光手段と、該集光手段で集光した複数の光をそれぞれ受光し、電気信号に変換し出力する複数の受光器を有する受光手段とを備えた。
【０００９】
請求項２では、請求項１に記載のマルチポート分光器において、前記回折格子と前記反射器との間の光路上に、前記回折格子の回折効率を一定にするために偏波手段を配置した。
【００１０】
請求項３では、請求項１又は請求項２記載のマルチポート分光器において、前記集光手段と前記受光手段との間の光路上に、前記集光手段で集光した光のうち任意の波長の光を取り出すために光束規制手段を配置した。
【００１１】
請求項４では、被測定光を入力し、該被測定光を分散した光を受けて電気信号に変換する受光器を持つ分光器と前記電気信号を入力して処理する信号処理部を備えた光スペクトラムアナライザにおいて、前記分光器を請求項１、請求項２又は請求項３記載のマルチポート分光器とし、前記信号処理部を前記マルチポート分光器から出力する複数の電気信号を入力し当該複数の電気信号を並列に信号処理をすることで並列に前記被測定光のスペクトル解析をする信号処理部とした。
【００１２】
請求項５では、請求項４記載の光スペクトラムアナライザに前記信号処理部で並列に処理したスペクトル解析の結果を表示する表示部を備えた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるマルチポート分光器の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係わるマルチポート分光器の第１の実施の形態の構成を示したものである。本発明に係わるマルチポート分光器１０は、複数の光入力ポートを有する光入力手段１と複数のコリメータを有する光変換手段２と回折格子３と反射器４と複数の集光器を有する集光手段５と複数の受光器を有する受光手段６とで構成されている。
【００１５】
複数の光入力ポート１は、複数の光ファイバから被測定光をそれぞれ入力する。入力した被測定光は、複数の入力ポート１と１対１で対応している複数のコリメータ２によってコリメート光（平行光）にそれぞれ変換される。変換されたコリメート光は、回折格子３に入射し回折光として反射器４に出射される。出射された回折光は、反射器４で反射して再び回折格子３に入射する。入射した回折光は再び回折して出射し、複数入力ポート１と１対１で対応している複数の集光器５に入射し集光する。集光した光は、光入力ポート１に１対１で対応する受光器６で受光され、電気信号に変換され、分光器１０より出力される。
【００１６】
このとき反射器４は回動可能であり、その回転軸が回折格子３の刻線方向に平行になるように配置されている。これは、回折格子３の刻線方向に平行な軸を中心軸として、図示しない回動機構で回転することにより、回折格子３による回折光の分散する面を一定にすることができる。従って、回折格子３の刻線方向と同方向に複数の光入力ポート１を配置した場合、各ポート毎に回折光の分散する面を分離することができる。
【００１７】
これまでのことを具体的に説明すると、３本の光ファイバがあるとし、それぞれの光ファイバから分光器１０に光が同時に入力される場合を説明する。例えば、それぞれの光の波長をλ１、λ２及びλ３とする（λ１、λ２及びλ３はそれぞれ互いに同じ波長の場合もある）。
【００１８】
分光器１０は、光を掃引するために反射器４を予め設定されている初期位置角度θ０まで回転する。そのときの波長はλ０を示すとする。そして、反射器４を角度θ１回転したときはλ１、角度θ２回転したときはλ２及び角度θｎ回転したときはλｎの波長の光を受光器６で検出するように被測定光の波長に応じた回転角を回転できるような図示しない回動機構を持っている。
【００１９】
すなわち、分光器１０でスタート波長をλ１及びストップ波長をλ３とすると、反射器４をまず初期位置角度θ０から角度θ１まで回転する。そこから測定範囲となる角度θ１から角度θ３まで回転し、それぞれ波長λ１、λ２及びλ３の光を受光器６で検出することで光スペクトルを掃引することができる。
【００２０】
上記説明したように図１では、反射器４を回動したが、図２に示すように反射器４ではなく回折格子３を図示しない回動機構で回転させてもよい。
【００２１】
また、図３で示すように図１の構造の回折格子３と反射器４との配置場所を入れ替えてもよい。しかし、この場合光は回折格子３によって回折することが一回となるため分解能が図１の構造に比べて悪くなるが使用条件によっては、問題なく使用できる。
【００２２】
図４は、反射器４をコーナーミラー４ａにすることで、光が回折格子３から出射しコーナーミラー４ａに入射するときの光路Ｂとその光がコーナーミラー４ａで反射し回折格子３に入射するときの光路Ｃとをずらすことができる。光路Ｂ及び光路Ｃがずれるために、光路Ｂまたは光路Ｃ上にλ／２板７ａを配置することができる。
【００２３】
一般に回折格子は、入射してくる光のＰ偏光及びＳ偏光に対してそれぞれの回折効率が異なる。そのために、入射光の偏光状態の変化によって分光器の出力が変化してしまう。すなわち、入射光の偏波状態が変化しても分光器の出力が変化しないために回折格子の回折効率を一定にする必要がある。その方法として上記のように光路Ｂまたは光路Ｃ上に偏波手段７としてλ／２板７ａを配置すればよい。
【００２４】
また、図５のように光路Ｂ及び光路Ｃに偏波手段７としてλ／４板７ｂをそれぞれ配置することで図４の構造と同じ効果を得ることができる。
【００２５】
更に、図６のようにコリメータ２と回折格子３の間の光路Ａ上に偏波手段７としてファラデー素子７ｃを配置しても図４及び図５と同じ効果を得ることができる。
【００２６】
ファラデー素子７ｃは、図示しない磁界印加手段よって磁界が発生するとファラデー素子７ｃを透過する光の偏波を回転させることができる。これにより回折格子３の回折効率を一定にすることができ、分光器１０からの出力が安定する。
【００２７】
図７は、集光器５と受光器６との間の光路Ｄ上に光束規制手段９として出射スリット９ａを配置したものである。尚、集光器５で集光した光は、出射スリット９ａを通過するときに最も集光するが、その後は再び広がっていく。そのため受光器６へ受光するためには、再び集光させる必要がある。そこで第２の集光器５ａが光束規制手段９と受光器６の光路上に配置されている。
【００２８】
図８は出射スリット９ａを示す。出射スリット９ａは、一つの光の所望の波長の光のみを通過させるのと同時に、複数の集光器５毎に１対１で対応するようにスリットが複数設けられているので、そのスリットを通過するとき、それと対応している一つの集光器５で集光した光のみを通過することができるようになっており、隣接する他の集光器で集光した光を取り除く。
【００２９】
図９の構成でも図７と同様の効果を得ることができる。図９の構成は、図７の出射スリット９ａの代わりに光路Ｄ上に光束規制手段９として光ファイバ９ｂを配置したものである。集光器５で集光した光のみをそれに対応している光ファイバ９ｂに入力し、隣接する波長の光を除去する。ここで、光ファイバ９ｂを用いると引き回すことが可能なので、受光器６の配置場所が限定されない。
【００３０】
図１０は、上記説明したマルチポート分光器を用いた光スペクトラムアナライザの構成を示す。本発明に係わる光スペクトラムアナライザは、上記説明したマルチポート分光器１０と信号処理部１１と表示部１２と制御部１３と操作部１４とで構成されている。
【００３１】
本発明に係わる光スペクトラムアナライザは、例えば操作部１４で測定波長としてスタート波長、ストップ波長を入力される。入力されたスタート波長とストップ波長は、制御部１３でそれぞれ演算処理され、その処理信号をマルチポート分光器１０へ出力させる。マルチポート分光器１０に入力した処理信号は、マルチポート分光器１０に持つ反射器４を回転させるための図示しない回動機構の回転角度を制御する。
【００３２】
複数の被測定光を入力したマルチポート分光器１０は、分散した光を受けて複数の電気信号を信号処理部１１へ入力させる。信号処理部１１は、複数の電気信号をレベル補正や波長補正をして並列処理をし、合わせて並列にスペクトル解析を行う。
【００３３】
その並列に処理したスペクトル解析の結果を表示部１２に表示する。表示部１２は、例えばＣＲＴや液晶パネル等画像として表示してもよいが、プリンタ等に出力させてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のマルチポート分光器は、複数の入力ポートとそれらそれぞれの１対１で対応した複数の受光器を持ち、そして光スペクトルの掃引に応じて回折格子が回動可能であるので、一台で多芯の光ファイバや複数の光伝送路からの複数の被測定光を同時に分光できる。前記複数の被測定光からそれぞれに応じた電気信号が同時に得られる。
【００３５】
また、偏波手段を備えたことにより回折格子の回折効率を一定化にし、分光器の出力を変化させない。
【００３６】
そして、出射スリットを備えたことにより分光器から出力する電気信号の分解能を向上させることができる。
【００３７】
本発明の光スペクトルアナライザは、本発明のマルチポート分光器を用いることしたから、一台で多芯の光ファイバや複数の光伝送路を同時にスぺクトラム解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わるマルチポート分光器の構成を示す図
【図２】本発明の第２の実施例に係わるマルチポート分光器の構成を示す図
【図３】本発明の第３の実施例に係わるマルチポート分光器の構成を示す図
【図４】本発明の第４の実施例に係わるマルチポート分光器の構成を示す図
【図５】本発明の第５の実施例に係わるマルチポート分光器の構成を示す図
【図６】本発明の第６の実施例に係わるマルチポート分光器の構成を示す図
【図７】本発明の第７の実施例に係わるマルチポート分光器の構成を示す図
【図８】第７の実施例に使用する出射スリットを示す図
【図９】本発明の第８の実施例に係わるマルチポート分光器の構成を示す図
【図１０】本発明に係わるマルチポート分光器を用いたマルチポート光スペクトラムアナライザの構成を示すブロック図
【図１１】従来の分光器の構成を示す図
【符号の説明】
１…光入力ポート（光入力手段）、２…コリメータ（光変換手段）、３…回折格子、４…反射器、４ａ…コーナーミラー、５，５ａ…集光器（集光手段）、６…受光器（受光手段）、７…偏波手段、７ａ…λ／２板、７ｂ…λ／４板、７ｃ…ファラデー素子、９…光束規制手段、９ａ…出射スリット、９ｂ…光ファイバ、１０…分光器、１１…信号処理部、１２…表示部、１３…制御部、１４…操作部、２０…分光器、２１…光入力ポート、２２…コリメータ、２４…集光器、２５…受光器
【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】
2004226257.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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