(57)【要約】【課題】基準となる光検出器を用いなくとも被測定光検出器の周波数特性を正確に測定する方法並びにその測定装置を実現する。【解決手段】光源９からの光を、発振器１２で駆動される外部変調器１０、１１により強度変調し、被測定光検出器１４に照射し、検出器１４で検出した光の強度を電気信号に変換してその強度を周波数分析装置で測定し、この時、光源９あるいは外部光変調器１０、１１の変調特性は、対象とする周波数範囲で動作することが確認されているだけで良く、正確な変調特性を知っておく必要はない。【選択図】図２
2005147685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調半導体レーザからの強度変調光を再度強度変調する外部光変調器と、電気信号を測定する周波数分析装置とを備えており、
被測定対象である光検出器に前記再度強度変調した光を受光させて変換した電気信号を、前記周波数分析装置で測定できることを特徴とする変調周波数特性測定装置。
【請求項２】
変調機能を持たないレーザの光を連続して二重に強度変調する２台の外部光変調器と、電気信号を測定する周波数分析装置とを備えており、
被測定対象である光検出器に前記二重に強度変調した光を受光させて変換した電気信号を、前記周波数分析装置により測定できることを特徴とする変調周波数特性測定装置。
【請求項３】
変調半導体レーザからの強度変調光に外部光変調器を用いて再度強度変調し、該再度強度変調した光を、被測定対象である光検出器で受光させて電気信号に変換し、該電気信号を周波数分析装置により測定することを特徴とする変調周波数特性測定方法。
【請求項４】
変調機能を持たないレーザの光に２台の外部光変調器を用いて連続して二重に強度変調し、該二重に強度変調した光を被測定対象である光検出器で受光させて電気信号に変換し、該電気信号を周波数分析装置により測定することを特徴とする変調周波数特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光通信や光測定において用いられる光検出器の変調周波数特性を正確に測定する測定装置及びその測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信や光計測においては、強度変調という形で光に乗せられた信号を光検出器や受光器と呼ばれる光・電気変換器によって電気信号に戻すことが行われる。光検出器の特性として重要なものは、光の波長に対する感度特性と変調周波数特性（以下、単に周波数特性）である。
【０００３】
波長に対する感度特性は、使用する光の波長に対して適切な動作をする光変調器を選ぶために利用される。一方後者は、光に載せられた信号を忠実に電気信号に変換する能力を表しており、光通信や光計測において、信頼性の高いシステムを構築するための重要なパラメータである。
【０００４】
光通信や光計測の一般的な流れを図１に示す。光通信においては、光変調器を用いて伝送したい電気信号を光の強弱という光信号に直して、光ファイバ等を通して遠隔地に送る。受信地では、光信号に乗せられてきた電気信号を光検出器によって取り出す。この時、光伝送される前の電気信号と送られてきた電気信号の波形がどの程度類似しているかは、光変調器の周波数特性と光検出器の周波数特性に大きく依存する。
【０００５】
一方、光計測においては、元の信号とは測定対象の物理量であり、それを何らかのセンサ（あるいは測定システム）を用いて光信号へ変換する。それを光検出器を用いて電気信号として取り出す。この光計測においても、センサの周波数特性と光検出器の周波数特性が、測定の信頼性、精度を決定する大きな要素となる。
【０００６】
光通信や光測定は、光という信号伝送手段を用いることで、電気信号のみによる通信や計測に比べて種々の利点を有するが、そのシステム性能を決める重要な要素の一つが、光検出器の周波数特性である。
【０００７】
従来の光検出器の周波数特性測定方法は、変調された光出力を基準として用いる方法と、基準となる光検出器と比較する方法に大別される。
【０００８】
図２に光検出器の周波数特性測定のための基本構成例を示す。まず、強度変調された光を出力できる光源１を用意する。光源としては、直接変調可能な半導体レーザ２、もしくは変調機能を持たないレーザ３と外部光変調器４の組合せが考えられる。この時、光源１には、変調感度や変調器の周波数特性が既知であることを要求される。外部光変調器の周波数特性を正確に測定する装置は公知である（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特公平８−２０３３３
【０００９】
図２の構成で、発振器５によって供給される変調周波数を変えながら、光検出器６からの電気出力に含まれる変調周波数と同じ周波数成分の強度を、周波数分析装置７によって測定することで、光検出器６の周波数特性が測定できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の光検出器の周波数特性方法では次のような問題がある。外部光変調器を用いる場合、その正確な周波数特性を公知の装置（特許文献１参照。）を用いて予め測定しておく必要があり、手間が増える。
【００１１】
また、半導体レーザの直接変調特性を正確に測定する手段はない。このため、通常は、十分高い周波数まで変調可能な光源を用いて、対象とする周波数範囲では周波数特性は平坦であろうと仮定して測定を行っている。
【００１２】
一方、光源の変調特性が不明な場合には、基準となる光検出器７を用いる方法が使われる。まず、被測定光検出器６の代わりに基準光検出器７を接続し、光源１の変調周波数を変えながら基準光検出器８の出力を測定する。
【００１３】
ついで、被測定光検出器６に取り替えて、同様な測定を繰り返す。基準光検出器７の周波数特性が既知であれば、その特性との比較で、被測定光検出器６の周波数特性が分かる。この場合も、基準光検出器の周波数特性を正確に測定する手段がないため、使用できる周波数範囲が十分広く、対象周波数範囲では特性が平坦であろうと考えられる光検出器を基準として用いるのが通例である。
【００１４】
以上のように、光検出器の周波数特性を測定するためには、光源の変調特性を知らなくてはならず、光源の変調特性を知るためには光検出器の特性を知らなくてはならない関係にある。
【００１５】
また外部変調器を用いる場合でも、前述の手間が増えるという欠点は、測定を繰り返すことに伴う測定時間の増大及び測定精度の低下をもたらす。そこで、変調周波数特性が平坦であろうと考えられる光源や光検出器を基準として用いて測定される場合が多い。しかし、この場合は、基準の精度が不明なため、測定結果の信頼性に疑問がある。
【００１６】
本発明は、上記従来の問題点を解決すること目的とするものであり、基準となる光検出器を用いなくとも被測定光検出器の周波数特性を正確に測定する方法並びにその測定装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記課題を解決するために、変調半導体レーザからの強度変調光を再度強度変調する外部光変調器と、電気信号を測定する周波数分析装置とを備えており、被測定対象である光検出器に前記再度強度変調した光を受光させて変換した電気信号を、前記周波数分析装置で測定できることを特徴とする変調周波数特性測定装置を提供する。
【００１８】
本発明は上記課題を解決するために、変調機能を持たないレーザの光を連続して二重に強度変調する２台の外部光変調器と、電気信号を測定する周波数分析装置とを備えており、被測定対象である光検出器に前記二重に強度変調した光を受光させて変換した電気信号を、前記周波数分析装置により測定できることを特徴とする変調周波数特性測定装置を提供する。
【００１９】
本発明は上記課題を解決するために、変調半導体レーザからの強度変調光に外部光変調器を用いて再度強度変調し、該再度強度変調した光を、被測定対象である光検出器で受光させて電気信号に変換し、該電気信号を周波数分析装置により測定することを特徴とする変調周波数特性測定方法を提供する。
【００２０】
本発明は上記課題を解決するために、変調機能を持たないレーザの光に２台の外部光変調器を用いて連続して二重に強度変調し、該二重に強度変調した光を被測定対象である光検出器で受光させて電気信号に変換し、該電気信号を周波数分析装置により測定することを特徴とする変調周波数特性測定方法を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の構成によると、光検出器の周波数特性を正確に測定する目的のために、測定に使用する他の機器の特性を正確に知っておく必要がなく測定を簡便に行うことができる。
【００２２】
従来例では、光検出器の周波数特性を測定するためには、光変調器の周波数特性を知っていなければならず、逆に、光変調器の周波数特性を測定するためには、光検出器の周波数特性が必要であるという堂々巡りが生じていたが、本発明によれば、光変調器の周波数特性を知らなくても、光検出器の周波数特性を正確に測定できるので、上記のような問題は解決できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図３は、本発明の実施例１の構成を示す図である。光源９からの光を、外部変調器１０を用いて、発信機１２から外部変調器１０に与える電気信号の周波数で強度変調する。この外部変調器１０を用いて強度変調された光を、外部変調器１１を用いて、発信機１３から外部変調器１１に与える電気信号の周波数で再度強度変調する。被測定光検出器１４は、外部変調器１０、１１により二重に強度変調された光を受けて電気信号を出力する。１５は、被測定光検出器１４から出力される電気信号を測定する周波数分析装置である。
【００２５】
光源９は、被測定光検出器１４の対象とする波長の光を安定に出力できるものを使用する。周波数分析装置は被測定光検出器１４からの電気信号に含まれる周波数成分ごとの強度を測定するものであり、その一例がスペクトラムアナライザである。周波数分析装置は目的とする周波数の信号強度を測定できるものであればよい。
【００２６】
さらに、実施例１の構成をその動作を中心にして説明する。まず、外部変調器１０を発振器１２からの角周波数の正弦波信号で駆動する。光源９の光角周波数をとすれば、外部変調器の出力は、次の数式１で表わされる。
【００２７】
【数１】
2005147685.tif 000003
【００２８】
ここに、ｍＡは、光変調器１０の角周波数ω１における変調深さである。
【００２９】
さらに、外部変調器１１を発振器１３からの角周波数（ω１＋ω２）の正弦波周波数で駆動する。この時、外部変調器１１の出力、すなわち被測定光検出器１４の入力は、次の数式２で表される。
【００３０】
【数２】
2005147685.tif 000004
【００３１】
ここに、ｍBは、外部光変調器１１の角周波数（ω１＋ω２）における変調深さである。
【００３２】
この出力光を光検出器１４で受光したとき、ω０は非常に高い周波数であるので、光検出器１４はその平均パワーに応答した信号を出力する。従って、光検出器１４の出力は次の数式３で表される。
【００３３】
【数３】
2005147685.tif 000005
【００３４】
ここに、Ｆ（ω）は、角周波数ωにおける光検出器１４の周波数特性を表す関数である。
【００３５】
この出力信号の中で、角周波数 との成分に着目する。これらの成分の大きさの比は次のようになり、これは光変調器１２、１３の特性であるｍＡやｍBに無関係な値である。
【００３６】
周波数分析装置は、入力信号に含まれる周波数成分を分析し、成分毎の大きさを測定できるため、次の数式４の値は周波数分析装置１５によって測定できる。
【００３７】
【数４】
2005147685.tif 000006
【００３８】
ここで改めてω２をωＬ、（２ω１＋ω２）をωＨとおく。発振器１２の角周波数をω１＝（ωＨ−ωＬ）／２、発振器１３の角周波数をω１＋ω２＝（ωＨ−ωＬ）／２、として、ωＬを一定に保ったまま、ωＨを順次変えていけば、周波数分析装置１５によって測定された角周波数との成分の大きさの比Ｆ（ωＨ）／Ｆ（ωＬ）から、ωＬにおける特性を基準としたときの光変調器１４の周波数特性が、不明な値であるｍＡやｍBに影響されずに正確に測定できることになる。つまり、光変調器の周波数特性を知らなくとも、光変調器の周波数特性が正確に求められる。
【００３９】
光検出器の周波数特性は、基準となる周波数（直流あるいは、適当な代表周波数）を基準として得られればよい。本発明の方法では、厳密には直流を基準とした値は測定できないが、ωＬの値を小さくして測定を行えば、十分な精度で直流を基準とした周波数特性が得られる。
【実施例２】
【００４０】
図４は、本発明の実施例２の構成を示す図である。図２の構成における光源９と外部光変調器１１を、直接変調が可能な半導体レーザ１６に置き換えたものであり、動作は実施例１と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、容易に光検出器の正確な周波数特性を測定できるので、光通信分野や光計測分野での光検出器の測定に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】光学システムによる測定例の概略図である。
【図２】光検出器の周波数特性測定に一般的な構成図である。
【図３】本発明の実施例１を説明する図である。
【図４】本発明の実施例２を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    光源
２    直接変調半導体レーザ
３    レーザ
４    光変調器
５    発振器
６    光検出器
７、１５、２１    周波数分析装置
８    基準光検出器
９    レーザ
１０  光変調器
１１  光変調器
１２  発振器
１３  発振器
１４  光検出器
１６  直接変調半導体レーザ
１７  光変調器
１８  発振器
１９  発振器
２０  光検出器
【図１】
2005147685.tif 000007
【図２】
2005147685.tif 000008
【図３】
2005147685.tif 000009
【図４】
2005147685.tif 000010