(57)【要約】【課題】広い波長範囲にわたって高い波長分解能が得られるようにする。【解決手段】所定範囲の波長の単調変化に対して出射光から得られる強度比が単調変化するように形成された第１の偏光変換素子２３と、所定範囲の波長の単調変化に対して出射光から得られる強度比が周期変化するように形成された第２の偏光変換素子２４とを用い、被測定光が入射されたときに第２の偏光変換素子２４の出射光から高い波長分解能で得られた複数の候補波長のうち、第１の偏光変換素子２４の出射光から得られた波長に等しいか最も近い波長を被測定光の波長として選択するように構成している。【選択図】        図１
2005003495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光を入射するための入射端子（２０ａ）と、
前記入射端子を介して入射された被測定光を、偏光面が互いに直交する第１の光と第２の光に分ける第１の分離素子（２２）と、
前記第１の光の偏光状態を該光の波長に応じて変換させて第３の光として出射する第１の偏光変換素子（２３）と、
前記第２の光の偏光状態を該光の波長に応じて変換させて第４の光として出射する第２の偏光変換素子（２４）と、
前記第３の光を、偏光面が互いに直交する第５の光と第６の光に分ける第２の分離素子（２５）と、
前記第４の光を、偏光面が互いに直交する第７の光と第８の光に分ける第３の分離素子（２６）と、
前記第５の光の強度を検出する第１の強度検出部（３１）と、
前記第６の光の強度を検出する第２の強度検出部（３２）と、
前記第７の光の強度を検出する第３の強度検出部（３３）と、
前記第８の光の強度を検出する第４の強度検出部（３４）と、
前記第１の強度検出部によって検出された強度と前記第２の強度検出部によって検出された強度との比を求める第１の強度比算出手段（４２）と、
前記第３の強度検出部によって検出された強度と前記第４の強度検出部によって検出された強度との比を求める第２の強度比算出手段（４３）と、
光の波長と前記第１の強度比算出手段によって算出される強度比との関係および光の波長と前記第２の強度比算出手段によって算出される強度比との関係を予め記憶している波長強度比記憶手段（４４）と、
前記第１の強度比算出手段および第２の強度比算出手段によって算出された強度比と、前記波長強度比記憶手段に記憶されている波長と強度比との関係に基づいて、前記被測定光の波長を検出する波長検出手段（４５）とを備え、
前記第１の偏光変換素子は、所定範囲の波長の単調変化に対して前記第１の強度比算出手段によって算出される強度比が単調変化するように形成され、
前記第２の偏光変換素子は、前記所定範囲の波長の単調変化に対して前記第２の強度比算出手段によって算出される強度比が周期変化するように形成され、
前記波長検出手段は、前記第２の強度比算出手段によって算出された強度比に対応する複数の候補波長のうち、前記第１の強度比算出手段によって算出された強度比に対応する波長に等しいか最も近い波長を被測定光の波長として選択するように構成されていることを特徴とする光波長測定装置。
【請求項２】
前記第１の偏光変換素子および第２の偏光変換素子の少なくとも一方が旋光子であることを特徴とする請求項１記載の光波長測定装置。
【請求項３】
前記第１の偏光変換素子および第２の偏光変換素子の少なくとも一方が波長板であることを特徴とする請求項１記載の光波長測定装置。
【請求項４】
前記第２の偏光変換素子は、その複屈折率を可変制御できるように構成されているとともに、
前記第２の強度比算出手段が算出する強度比が所定範囲内となるように前記第２の偏光変換素子の複屈折率を変化させる制御手段（５０）を設けたことを特徴とする請求項１記載の光波長測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の波長を測定する装置において、特にその光の波長の変化を高い波長分解能で測定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバの広帯域化により、一本の光ファイバで異なる波長の光を用いてパケットデータ等を伝送する波長多重ネットワークが実用化されている。
【０００３】
このような光ネットワークを伝送する光信号は、数ナノ〜数１０ナノ秒の長さのパケットデータや光バーストを異なる波長で切り換えながら送られるため、データ送信側での波長切換時の波長変化特性が通信品質や効率を決定する要素となり、ネットワークを構築する場合あるいはメンテナンスを行なう場合に、重要な評価対象となる。
【０００４】
このような光の波長の変化特性を測定するためには、高速応答の光波長測定装置が必要となり、可動部を有するような干渉計型の波長計は使用できない。
【０００５】
このような高速応答の光波長測定装置（光波長計）としては、次の特許文献１に開示されているように、入射光を偏光子に入射して、その偏光子から出射された直線偏光を旋光子に入射して、その光の偏光面を波長に応じた角度回転させて検光子に入射し、偏光面が互いに直交する２つの光に分け、それぞれの光の強度を求め、その強度の比から波長を検出するものがあった。
【０００６】
この光波長計は、図８に示すように、検光子から出射される２つの光の強度の比Ｒ（ｄＢ換算で表している）が光の波長λに対して、ある波長範囲Ｗで単調変化する特性Ｆを示すことを利用したものであり、予め、光の波長に対する比Ｒの変化特性Ｆを求めておき、被測定光を入射しているときに得られる比Ｒｘをこの特性Ｆにより波長換算することができる。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭６１−１４７９４０公報
【０００８】
また、次の非特許文献１には、図９に示すように、旋光子の代わりに、λ／４型の波長板を用いた波長計が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
アンリツテクニカル４９号  第６２〜７０頁  「光波長計」  昭和６０年５月３１日発行
【００１０】
この非特許文献１の波長計の場合、偏光子を通過し直線偏光となった光Ｐ０が、波長板によってその波長に応じて直線偏光→楕円偏光→円偏光と円偏光度の変換を受け、検光子で２つの直交偏光成分に分離される。
【００１１】
ここで、直交した偏光状態の２つの光の位相差をδとすると、図９に示しているように波長板の光学軸を直線偏光の方向に対して４５度に設定した場合、出力光Ｐ１、Ｐ２は、次式で表される。
【００１２】
Ｐ２＝［Ｉ０・ｓｉｎ（δ／２）］２…………（１）
Ｐ１＝［Ｉ０・ｃｏｓ（δ／２）］２…………（２）
【００１３】
したがって、２つの光の強度の対数比Ｒは、
2005003495.tif 000003
となり、比Ｒは入力光の電力に依存しない。
【００１４】
また、Δｎを波長板の複屈折率、ｄをその厚さとすると、
δ／２＝π・Δｎ・ｄ／λ…………（４）
と表され、δ／２は波長λの関数となり、Ｐ１、Ｐ２から波長λを求めることができる。
【００１５】
なお、前記した旋光子を用いた特許文献１の場合も、比Ｒをｔａｎ（δ／２）の対数で表すことができ、その比Ｒから波長λを求めることができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように旋光子や波長板を用いて、光の波長による偏光状態の変化を検出する波長測定装置の場合、図８に示しているように、広い測定波長範囲Ｗを得ようとすれば、特性Ｆの傾きが緩慢となり、強度比Ｒの僅かな変化に対して検出できる波長の変化も小さく、波長分解能が低くなってしまう。
【００１７】
逆に、波長分解能を高くするために、傾きが急な特性をもつ旋光子や波長板を用いると測定波長範囲が狭くなってしまい、測定波長範囲と波長分解能とを両立させることはできないという問題があった。
【００１８】
本発明は、この課題を解決し、広い波長範囲にわたって高い波長分解能が得られる光波長測定装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の光波長測定装置は、
被測定光を入射するための入射端子（２０ａ）と、
前記入射端子を介して入射された被測定光を、偏光面が互いに直交する第１の光と第２の光に分ける第１の分離素子（２２）と、
前記第１の光の偏光状態を該光の波長に応じて変換させて第３の光として出射する第１の偏光変換素子（２３）と、
前記第２の光の偏光状態を該光の波長に応じて変換させて第４の光として出射する第２の偏光変換素子（２４）と、
前記第３の光を、偏光面が互いに直交する第５の光と第６の光に分ける第２の分離素子（２５）と、
前記第４の光を、偏光面が互いに直交する第７の光と第８の光に分ける第３の分離素子（２６）と、
前記第５の光の強度を検出する第１の強度検出部（３１）と、
前記第６の光の強度を検出する第２の強度検出部（３２）と、
前記第７の光の強度を検出する第３の強度検出部（３３）と、
前記第８の光の強度を検出する第４の強度検出部（３４）と、
前記第１の強度検出部によって検出された強度と前記第２の強度検出部によって検出された強度との比を求める第１の強度比算出手段（４２）と、
前記第３の強度検出部によって検出された強度と前記第４の強度検出部によって検出された強度との比を求める第２の強度比算出手段（４３）と、
光の波長と前記第１の強度比算出手段によって算出される強度比との関係および光の波長と前記第２の強度比算出手段によって算出される強度比との関係を予め記憶している波長強度比記憶手段（４４）と、
前記第１の強度比算出手段および第２の強度比算出手段によって算出された強度比と、前記波長強度比記憶手段に記憶されている波長と強度比との関係に基づいて、前記被測定光の波長を検出する波長検出手段（４５）とを備え、
前記第１の偏光変換素子は、所定範囲の波長の単調変化に対して前記第１の強度比算出手段によって算出される強度比が単調変化するように形成され、
前記第２の偏光変換素子は、前記所定範囲の波長の単調変化に対して前記第２の強度比算出手段によって算出される強度比が周期変化するように形成され、
前記波長検出手段は、前記第２の強度比算出手段によって算出された強度比に対応する複数の候補波長のうち、前記第１の強度比算出手段によって算出された強度比に対応する波長に等しいか最も近い波長を被測定光の波長として選択するように構成されている。
【００２０】
また、本発明の請求項２の光波長測定装置は、請求項１の光波長測定装置において、
前記第１の偏光変換素子および第２の偏光変換素子の少なくとも一方が旋光子であることを特徴としている。
【００２１】
また、本発明の請求項３の光波長測定装置は、請求項１の光波長測定装置において、
前記第１の偏光変換素子および第２の偏光変換素子の少なくとも一方が波長板であることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明の請求項４の光波長測定装置は、請求項１の光波長測定装置において、
前記第２の偏光変換素子は、その複屈折率を可変制御できるように構成されているとともに、
前記第２の強度比算出手段が算出する強度比が所定範囲内となるように前記第２の偏光変換素子の複屈折率を変化させる制御手段（５０）を設けたことを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した光波長測定装置２０の構成を示している。
【００２４】
なお、本発明の偏光変換素子は、前記特許文献１の旋光子または非特許文献１の波長板のいずれでもよいが、ここでは２つの偏光変換素子として波長板を用いた例について説明する。
【００２５】
図１に示しているように、この光波長測定装置２０は、入射端子２０ａから入射された被測定光Ｐを、コリメートレンズ２１によって平行なビーム光Ｐ′に変換して第１の分離素子２２に入射する。なお、被測定光Ｐが平行ビームであればコリメートレンズ２１を省略することができる。
【００２６】
第１の分離素子２２は、入射光Ｐ′を偏光面が互いに直交する直線偏光の第１の光Ｐ１と第２の光Ｐ２に分けて出射するものであり、例えば、図２の（ａ）のように、２つの光Ｐ１、Ｐ２を入射光Ｐ′に平行に出射するビームディスプレーサ（複屈折素子）２２ａ、あるいは図２の（ｂ）のように、２つの光Ｐ１、Ｐ２を互いに直交する方向に出射する偏光ビームスプリッタ２２ｂ等で構成することができる。なお、前記特許文献１の偏光子、検光子もこの分離素子に含まれるものとする。
【００２７】
第１の分離素子２２から出射された第１の光Ｐ１は、第１の偏光変換素子（波長板）２３に入射される。
【００２８】
第１の偏光変換素子２３は、光の通過方向に沿った厚さが所定値Ｄａで、入射光Ｐ１を、その光Ｐ１の波長と素子厚さＤａに応じた円偏光度の光に変換して第３の光Ｐ３として後述する第２の分離素子２５に出射する。
【００２９】
また、第１の分離素子２２から出射された第２の光Ｐ２は、第２の偏光変換素子（波長板）２４に入射される。
【００３０】
第２の偏光変換素子２４は、第１の偏光変換素子２３より大きな厚さＤｂを有し、入射光Ｐ２を、その光Ｐ２の波長と素子厚さＤｂに応じた円偏光度の光に変換して第４の光Ｐ４として後述する第３の分離素子２６に出射する。
【００３１】
上記第１の偏光変換素子２３の厚さＤａ、第２の偏光変換素子２４の厚さＤｂは、以下のように設定される。
【００３２】
即ち、例えば、装置として要求される測定波長範囲を１．４２〜１．５８μｍ、測定波長の最小分解能を０．１ｎｍとする。
【００３３】
ここで、使用する波長板について通過帯域や価格等を考慮して種類や材質を決定すると、複屈折率Δｎが決定される。
【００３４】
決定された複屈折率がΔｎ＝０．００４とした場合、任意の素子長（厚さ）Ｄにおいて、前記式（３）、（４）から、波長λ対強度比Ｒを計算することができる。
【００３５】
次に、後述する強度検出部３１〜３４に用いるフォトダイオードやＡ／Ｄ変換器３５〜３８の性能等から、第１の強度比算出手段４２に出力することができる強度比Ｒの適正な範囲やその最小分解能が定まる。
【００３６】
ここでは、強度比Ｒの適正な範囲を−２０ｄＢ〜２０ｄＢ、最小分解能を０．１ｄＢとすると、この出力範囲に波長λ対強度比Ｒの特性が入るような厚さＤを式（３）、（４）から求める。
【００３７】
その結果、図３に実線で示すように、Ｄ＝１．４０１ｍｍのとき前記測定波長範囲を満たす特性曲線Ｇａが得られ、これを第１の偏光変換素子（波長板）２３の素子厚Ｄａとする。
【００３８】
ただし、この特性曲線Ｇａにおいて０．１ｄＢ当りの波長変位量は、１．５μｍ付近で０．７３ｎｍであり、要求される測定波長の最小分解能０．１ｎｍに対して不足する。
【００３９】
このため、素子厚Ｄを変えて同様の計算を行なった結果、Ｄ＝１４．００５ｍｍで、図３に一点鎖線で示す特性曲線Ｇｂが得られた。この特性曲線Ｇｂにおける０．１ｄＢ当りの波長変位量は１．５μｍ付近において０．０５１ｎｍとなり、要求される測定波長の最小分解能０．１ｎｍを満たすので、この値を第２の偏光変換素子（波長板）２４の厚さＤｂとする。
【００４０】
以上は、第１の偏光変換素子２３、第２の偏光変換素子２４として波長板を用いた例であるが、両方の偏光変換素子の少なくとも一方に前記特許文献１で述べた旋光子を用いてもよい。ただしこの場合には、強度比Ｒと波長との関係式が変わる。
【００４１】
また、上記波長板は、入射光の直交する直線偏光間に位相差を与える複屈折素子であり、水晶または雲母等で容易に構成できるものとして知られており、特にフレネルムロ波長板と呼ぶ方式を取ることにより通常のガラスで構成することもできる。
【００４２】
また、旋光子については右旋光定数と左旋光定数の異なる結晶で構成され、主に水晶が用いられる。
【００４３】
第２の分離素子２５は、前記第１の分離素子２２と同様に、ビームディスプレーサ２２ａあるいは偏光ビームスプリッタ２２ｂからなり、第１の偏光変換素子２３から出射された第３の光Ｐ３を、偏光面が互いに直交する第５の光Ｐ５と第６の光Ｐ６に分けて出射する。
【００４４】
また、第３の分離素子２６は、前記第１の分離素子２２と同様に、ビームディスプレーサ２２ａあるいは偏光ビームスプリッタ２２ｂからなり、第２の偏光変換素子２４から出射された第４の光Ｐ４を、偏光面が互いに直交する第７の光Ｐ７と第８の光Ｐ８に分けて出射する。
【００４５】
第１の強度検出部３１は、第２の分離素子２５から出射された第５の光Ｐ５をフォトダイオード等の光電変換素子で受け、入射光Ｐ５の強度に対応した電圧の信号ｅ１を出力する。
【００４６】
第２の強度検出部３２は、第２の分離素子２５から出射された第６の光Ｐ６を光電変換素子で受け、入射光Ｐ６の強度に対応した電圧の信号ｅ２を出力する。
【００４７】
また、第３の強度検出部３３は、第３の分離素子２６から出射された第７の光Ｐ７を光電変換素子で受け、入射光Ｐ７の強度に対応した電圧の信号ｅ３を出力し、第４の強度検出部３４は、第３の分離素子２６から出射された第８の光Ｐ８を光電変換素子で受け、入射光Ｐ８の強度に対応した電圧の信号ｅ４を出力する。
【００４８】
これら各信号ｅ１〜ｅ４は、それぞれＡ／Ｄ変換器３５〜３８に入力され、所定周期でサンプリングされ、そのサンプル値列Ｅ１〜Ｅ４がディジタル化されてコンピュータ構成の信号処理部４０に入力される。
【００４９】
信号処理部４０は、強度データ取得手段４１、第１の強度比算出手段４２、第２の強度比算出手段４３、波長強度比記憶手段４４、波長検出手段４５および強度検出手段４６を有している。
【００５０】
強度データ取得手段４１は、測定の開始タイミング（例えば波長の切換が行なわれるタイミング）を示すタイミング信号Ｓｓを受けたときから所定時間の間にＡ／Ｄ変換器３５〜３８から出力されるサンプル値列Ｅ１〜Ｅ４をそれぞれ内部メモリに記憶する。
【００５１】
第１の強度比算出手段４２は、強度データ取得手段４１によって取得されたサンプル値列Ｅ１、Ｅ２の比を算出する。
【００５２】
即ち、Ｎ個のサンプル値からなるサンプル値列Ｅ１（ｋ）、Ｅ２（ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）に対して、次の演算でその強度比Ｒａｘを時系列に求める。
【００５３】
Ｒａｘ（ｋ）＝１０・ｌｏｇ［Ｅ１（ｋ）／Ｅ２（ｋ）］
【００５４】
また、第２の強度比算出手段４３は、強度データ取得手段４１によって取得されたサンプル値列Ｅ３、Ｅ４の比を算出する。
【００５５】
即ち、Ｎ個のサンプル値からなるサンプル値列Ｅ３（ｋ）、Ｅ４（ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）に対して、次の演算でその強度比Ｒｂｘを時系列に求める。
【００５６】
Ｒｂｘ（ｋ）＝１０・ｌｏｇ［Ｅ３（ｋ）／Ｅ４（ｋ）］
【００５７】
一方、波長強度比記憶手段４４には、予め、入射する光の波長と上記強度比Ｒａ、Ｒｂとの関係を示す情報がそれぞれ記憶されている。
【００５８】
即ち、前記したように、第１の偏光変換素子２３の厚さＤａは、測定波長範囲全域において第１の強度比算出手段４２の動作範囲となり、且つ一義的となる値が出力されるように設定されている。このため波長の変化に対する強度比の変化は小さい場合もあり得る。
【００５９】
つまり、強度比Ｒａは、例えば図４の（ａ）に示すように、装置に要求される測定波長範囲Ｗで、波長の単調変化に対して緩慢に単調変化する特性Ｇａとなる。この特性Ｇａは、前記したように波長分解能は低いが、強度比Ｒａから波長を一義的に決めることができる。
【００６０】
一方、第２の偏光変換素子２４の厚さＤｂは、前記したように要求される波長分解能と使用する第２の強度比算出手段４３の出力分解能で決定されている。
【００６１】
したがって、波長変化に対する強度比の変化は、第１の偏光変換素子２３から得られた特性Ｇａの場合に比べて大きい。しかし、これを満足する厚さＤｂを決定した場合には、その長さゆえに、測定波長領域全域で見ると周期的特性を呈することになり、強度比から一義的に波長を決定することができなくなる。
【００６２】
つまり、強度比Ｒｂは、図４の（ｂ）に示すように、測定波長範囲Ｗで、波長の単調変化に対して、特性Ｇａより大きな変化率で単調変化と単調減少を周期的に繰り返す特性Ｇｂとなる。この特性Ｇｂは、強度比Ｒｂから波長を一義的に決めることができないが、強度比の変化に対する波長変化が大きく波長分解能は極めて高い。
【００６３】
なお、この波長強度比記憶手段４４に記憶されている情報は、既知波長の光を入射端子２０ａから入射したときに、第１の強度比算出手段４２および第２の強度比算出手段４３がそれぞれ算出した強度比を既知波長に対応づけて記憶するという処理を、異なる複数の既知波長について行なって得ることができ、また、前記した演算によって求めておくこともできる。
【００６４】
波長検出手段４５は、被測定光が入射端子２０ａに入射されているときに第１の強度比算出手段４２および第２の強度比算出手段４３によって算出された比Ｒａｘ、Ｒｂｘと、波長強度比記憶手段４４に記憶されている特性Ｇａ、Ｇｂとに基づいて、被測定光の波長を検出する。
【００６５】
即ち、被測定光が入射されているときに得られる強度比Ｒａｘと図４の（ａ）の特性Ｇａとから被測定光の波長の概略値λｘ０がわかる。
【００６６】
また、被測定光が入射されているときに得られる強度比Ｒｂｘと図４の（ｂ）の特性Ｇｂとから被測定光の波長の複数の候補波長λｘ１〜λｘ４が高い分解能で得られるので、この候補波長のうち、前記概略波長λｘ０に等しいか最も近いもの（図４の例では波長λｘ２）を被測定光の波長として選択する。
【００６７】
この処理を強度比Ｒａｘ、Ｒｂｘに対して時系列に行なうことで、波長測定範囲Ｗ内における被測定光の波長λｘの変化を高い波長分解で求めることができる。
【００６８】
また、強度検出手段４６は、被測定光が入射しているときに強度データ取得手段４１によって取得された各サンプル値列Ｅ１〜Ｅ４に対して、次の加算演算を時系列に行い、被測定光の強度Ｑの変化特性を求める。
【００６９】
Ｑ（ｋ）＝Ｅ１（ｋ）＋Ｅ２（ｋ）＋Ｅ３（ｋ）＋Ｅ４（ｋ）
【００７０】
このようにして被測定光について得られた波長λｘの変化特性と、強度Ｑの変化特性は、図示しない表示手段によって例えば図５に示すように表示され、この表示から、被測定光の過渡的な波長変化を高い波長分解能で把握でき、また、被測定光の波長切換時等の過渡的な強度変化を把握できる。
【００７１】
以上のように、実施形態の光波長測定装置２０は、装置に要求される測定波長範囲における波長の単調変化に対して出射光から得られる強度比が単調変化するような特性（この場合、素子厚）の第１の偏光変換素子２３と、測定波長範囲における波長の単調変化に対して出射光から得られる強度比が、第１の偏光変換素子２３より大きな変化率で周期変化するような特性（この場合、素子厚）をもつ第２の偏光変換素子２４とを用い、被測定光が入射されたときに第２の偏光変換素子２４の出射光から高い波長分解能で得られた複数の候補波長のうち、第１の偏光変換素子２３の出射光から得られた波長に等しいか最も近い波長を被測定光の波長として選択するように構成している。
【００７２】
このため、広い範囲の光の波長を高い分解能で検出することができ、広い波長範囲における光の波長変化の特性を正確に把握することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、第１の偏光変換素子２３と第２の偏光変換素子２４の素子厚を変えることで、第１の強度比算出手段４２によって算出される強度比が波長の単調変化に対して単調変化し、第２の強度比算出手段４３によって算出される強度比が波長の単調変化に対してより大きな変化率で周期変化するようにしていたが、前記した式（４）から明らかなように、波長板が与える直交２光の位相差δは、素子厚ｄと屈折率Δｎの積に依存しているので、その積の値を変えることで上記同様の特性を得ることができる。
【００７４】
また、偏光変換素子として旋光子を用いた場合には、右旋光定数と左旋光定数の差と素子厚との積に依存しているので、その積の値を変えることで上記同様の特性を得ることができる。
【００７５】
また、上記実施形態では、第１の強度比算出手段４２によって算出される強度比が単調変化する範囲を測定波長範囲としていた。つまり、この実施形態では、測定波長範囲が本発明の請求項１記載の「所定範囲」となるが、本発明の波長の「所定範囲」は、測定波長範囲と等しい場合だけでなく測定波長範囲より狭くてもよい。
【００７６】
ただし、この場合、測定波長範囲にわたる波長の単調変化に対して第１の強度算出手段４２によって算出される強度比も周期変化することになり、被測定光を入射したときに得られる概略波長が複数となるが、この複数の概略波長と複数の候補波長とから未知波長を確定できるように、第１の強度比算出手段４２によって算出される強度比の変化特性Ｇａと第２の強度比算出手段４３によって検出される変化特性Ｇｂを設定しておけばよい。
【００７７】
また、上記した光波長測定装置２０では、各強度検出部３１〜３４によって検出したアナログの強度信号ｅ１〜ｅ４を、ディジタル値に変換して処理していたが、アナログ演算器を用いて各強度比Ｒａｘ、Ｒｂｘを求め、その強度比Ｒａｘ、Ｒｂｘを前記特性Ｇａ、Ｇｂと等しい入出力特性をもつ回路にそれぞれ入力して概略波長と候補波長を求め、コンパレータによって各候補波長と概略波長を比較して、候補波長のうち、概略波長に等しいか最も近い波長を選択するように構成してもよい。このように構成した場合、リアルタイムに波長の変化を監視することができる。
【００７８】
また、前記した光波長測定装置２０において、波長λと強度比Ｒｂとはｔａｎの関数で関係付けされているので、測定波長範囲内で周期的で且つ不連続となり、理論的に強度比Ｒｂが無限大や無限小となり得るが、第２の強度比算出手段４３の算出範囲は有限であるので、その強度比を正しく算出できなくなり、波長によって低分解能検出しか行なえない場合が生じる。
【００７９】
図６は、上記の点をさらに改善した光波長測定装置２０′の構成を示している。この光波長測定装置２０′では、第２の偏光変換素子２４として、その複屈折率の可変制御が可能な波長板が用いられている。このような素子としては、リチウムナイオブレード（ＬｉＮｂＯ３）素子が知られている。
【００８０】
また、制御手段５０は、第２の強度比算出手段４３が算出する強度比Ｒｂｘが適正な所定範囲（−２０ｄＢ〜２０ｄＢの範囲）内となるように第２の偏光変換素子４３の複屈折率Δｎを変化させて、第２の強度比算出手段４３が算出する強度比Ｒｂｘを所定範囲（−２０ｄＢ〜２０ｄＢの範囲）にする。
【００８１】
図７は、同一素子長（厚さ）で複屈折率Δｎが変化したときの波長λ対強度比Ｒの変化特性を示す図である。図中の実線は複屈折率Δｎ＝０．００４の特性Ｇｂであり、一点鎖線は、第２の偏光変換素子４３に対する電圧の印加によって複屈折率Δｎ＝０．００５に設定したときの特性Ｇｂ′である。
【００８２】
このように第２の偏光変換素子４３の複屈折率を可変して、波長対強度比の特性を変化させることで、第２の強度比算出手段４３が算出する強度比Ｒｂｘを適正範囲にすることができ、全ての波長領域において高い波長分解能で波長測定が行なえる。
【００８３】
また、第２の偏光変換素子４３の複屈折率を可変して、波長対強度比の特性を変化する場合には、波長強度比記憶手段４４に変化した特性Ｇｂ′も予め記憶しておき、複屈折率の可変時にこの特性Ｇｂ′に基づいて候補波長を求める。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光波長測定装置は、所定範囲における波長の単調変化に対して出射光から得られる強度比が単調変化するように形成された第１の偏光変換素子と、その所定範囲における波長の単調変化に対して出射光から得られる強度比がより大きな変化率で周期変化するように形成された第２の偏光変換素子とを用い、被測定光が入射されたときに第２の偏光変換素子の出射光から高い波長分解能で得られた複数の候補波長のうち、第１の偏光変換素子の出射光から得られた波長に等しいか最も近い波長を被測定光の波長として選択するように構成している。
【００８５】
このため、広い範囲の光の波長を高い分解能で検出することができ、広い波長範囲における光の波長変化の特性を正確に把握することができる。
【００８６】
なお、本発明は、厚さの異なる波長板をもつ２台の波長計を単に組合せただけでは実現できない。即ち、厚さの厚い波長板をもつ波長計は分解能は高いが、強度比から一義的に波長を特定できる範囲が狭いため、必然的に測定波長範囲も狭くなってしまう。元の波長範囲で見ると周期性をもっているので、この周期性のデータと厚さの薄い波長板から得られた単調性データの両方のデータにより演算を行なうことで、はじめて広い波長範囲にわたり高い波長分解能の波長測定が可能となる。
【００８７】
また、第２の偏光変換素子として、その複屈折率を可変制御できるものを用い、第２の強度比算出手段が算出する強度比が所定範囲内となるように第２の偏光変換素子の複屈折率を変化させる制御手段を設けたものでは、高分解能検出できない波長領域をなくすことができ、測定波長範囲全域について高い波長分解能で測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図
【図２】実施形態の要部の構成例を示す図
【図３】実施形態の波長対強度比の特性を計算で求めた図
【図４】実施形態の波長対強度比の特性例を示す概略図
【図５】実施形態の装置による測定結果の例を示す図
【図６】他の実施形態の構成を示す図
【図７】複屈折率を変化させたときの波長対強度比の特性の変化を示す図
【図８】従来装置の波長対強度比の特性例を示す図
【図９】従来装置の概略構成図
【符号の説明】
２０、２０′……光波長測定装置、２０ａ……入射端子、２２……第１の分離素子、２３……第１の偏光変換素子、２４……第２の偏光変換素子、２５……第２の分離素子、２６……第３の分離素子、３１……第１の強度検出部、３２……第２の強度検出部、３３……第３の強度検出部、３４……第４の強度検出部、３５〜３８……Ａ／Ｄ変換器、４０……信号処理部、４１……強度データ取得手段、４２……第１の強度比算出手段、４３……第２の強度比算出手段、４４……波長強度比記憶手段、４５……波長検出手段、４６……強度検出手段、５０……制御手段
【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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