(57)【要約】【課題】  偏波状態の可変とともに波長の高速可変を可能にする。【解決手段】  回動ミラーを構成する反射板５２の反射面５２ａを延長した面Ｈ３で区切られてなる２つの空間のうち、回折格子４５が含まれる方の空間に半導体レーザ４２とコリメートレンズ４３を配置し、その出射光を、反射板５２の反射面５２ａを延長した面Ｈ３と回折格子４５の回折面４５ａを回動中心Ｏ側へ延長した面Ｈ１ではさまれた空間で且つ回折面４５の所定入射位置Ｇと回動中心Ｏとの間に配置された固定ミラー４４で受けて回折格子４５の回折面４５ａの所定入射位置Ｇに入射して、回動ミラーと光路が交差しない構造にし、得られた波長可変光の偏波状態を偏波コントローラで可変し、試験光として出射する。【選択図】        図５
2007027547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の光出射面が低反射面である半導体レーザ（４２）と、該半導体レーザの前記低反射面からの出射光を平行光に変換するコリメートレンズ（４３）と、該コリメートレンズからの出射光を、回折溝（４５ｂ）が設けられた回折面（４５ａ）の所定入射位置で受けて回折する回折格子（４５）と、該回折格子の回折面に対向する位置にあって前記回折格子から出射される回折光を受けて該回折格子の回折面に逆光路で再入射して前記半導体レーザに戻すための反射面を有し前記回折格子の回折面を延長した平面上で且つ前記回折溝と平行な軸を回動中心として前記反射面を所定角度範囲で往復回動できるように形成された回動ミラー（５０）とを含み、前記半導体レーザの実効共振端面から前記回折格子を経て前記回動ミラーの反射面に至る光路長で決まる共振器長を、前記回動ミラーの反射面の回動により変化させて、前記半導体レーザの出射光の波長を掃引する外部共振型の可変波長光源（４０）と、
前記可変波長光源の出射光の偏波状態を可変して被試験対象に与える試験光として出射する偏波コントローラ（６０）とを有する試験用光源において、
前記可変波長光源は、
前記回動ミラーの反射面を延長した平面と前記回折格子の回折面を前記回動ミラーの回動中心側へ延長した平面とではさまれる空間で、且つ前記回折格子の所定入射位置と前記回動ミラーの回動中心との間の位置に配置された固定ミラー（４４）が設けられ、
前記半導体レーザと前記コリメートレンズとを前記回動ミラーの反射面を延長した平面で区切られる２つの空間のうち前記回折格子を含む空間側に配置し、前記半導体レーザから前記コリメートレンズを介して出射される光を前記固定ミラーへ入射させ、該固定ミラーで反射した光を前記回折格子の回折面の所定入射位置に入射させるように構成されていることを特徴とする試験用光源。
【請求項２】
前記可変波長光源の回動ミラーは、
フレーム（５１）と、
前記フレームの内側に配置され、少なくとも一面側に前記反射面が形成された反射板（５２）と、
前記フレームの互いに対向する縁部から前記反射板の外縁まで一直線上に並ぶように延びて前記フレームと前記反射板との間を連結し、その長さ方向に沿った捩じれ変形が可能な一対の連結部（５３、５４）と、
前記反射板に外力を与え、前記一対の連結部の中心を結ぶ線を前記回動中心として前記反射板を前記所定角度範囲で回動させる駆動手段（５５、５６、５８）とを有していることを特徴とする請求項１記載の試験用光源。
【請求項３】
前記可変波長光源の駆動手段は、前記回動ミラーの反射板の固有振動数に対応した周期で外力を付与して、前記反射板を前記固有振動で往復させることを特徴とする請求項２記載の試験用光源。
【請求項４】
前記可変波長光源の前記回動中心から前記回折格子の回折面の所定入射位置までの距離ｒ、前記回動中心から前記反射面を延長した平面までの距離Ｌ２、前記半導体レーザの実効共振端面から前記固定ミラーまでの光路長Ｌ３、該固定ミラーから前記回折格子の回折面の所定入射位置までの光路長Ｌ４および前記固定ミラーから前記回折格子の回折面への光入射角αとの間に、次の関係が成り立つようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の試験用光源。
ｒ＝（Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ２）／sin α
【請求項５】
前記試験光の波長を検出して出力する波長モニタ（５９）と、
前記試験光の偏波状態を表す情報を出力する偏波情報出力手段（６５）と備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の試験用光源。
【請求項６】
前記請求項５記載の試験用光源と、
前記試験用光源から出射された試験光を受けた被試験対象の応答情報を、前記試験光の波長情報および偏波情報に対応づけて記憶するデータ収集部（１０２）と、
表示器（１０４）と、
前記応答特性記憶手段に記憶された応答情報に基づいて、波長および偏波状態の変化に対する前記被試験対象の応答情報の変化特性を前記表示器に表示する特性表示手段（１０３）とを備えた光試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部共振器型の可変波長光源と偏波コントローラとを有する試験用光源およびそれを用いた光試験システムにおいて、可変波長光源部分を容易に製造でき、高速に波長掃引できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信回線や光通信機器等を試験する場合、光の波長に対する応答および光の偏波状態に対する応答を調べる必要があり、このための試験用光源として、リトマン型と呼ばれる外部共振器型の可変波長光源と、光の偏波状態を可変する偏波コントローラとを組合せたものが知られている。
【０００３】
外部共振器型の可変波長光源は、基本的に図１９に示す構造を有している。
図１９に示した可変波長光源１は、半導体レーザ２の低反射面（反射率が低い面）からの出射光をコリメートレンズ３によって平行光に変換して、光を回折する回折格子４の回折面４ａ側に入射し、その入射光に対して回折格子４が出射する回折光をミラー５に入射し、ミラー５の反射面５ａによって反射された反射光を回折格子４へ逆光路で再入射させ、その反射光に対する回折光を半導体レーザ２に戻す構造を有している。
【０００４】
この構造の可変波長光源では、半導体レーザ２から出射され回折面４ａで回折された光の波長成分のうち、ミラー５の反射面に直交する特定波長とその近傍の波長成分のみが半導体レーザ２に戻る。半導体レーザ２は、その戻ってきた特定波長の光と干渉して定在波をつくり、その特定波長（外部共振波長という）の光を出射する。
【０００５】
この外部共振波長は、回折面４ａとミラー５の反射面のなす角度および半導体レーザ２から回折格子４を経てミラー５に至る光路長の両者で規定されるため、回折面４ａに対するミラー５の反射面の角度（または距離）を変化させることでその共振波長を変化させることができる。そして、回折格子４の一面４ａを延長した平面Ｈ１、半導体レーザ２の実効共振端面（半導体レーザの屈折率を考慮した端面）２ａを延長した平面Ｈ２およびミラー５の反射面５ａを延長した平面Ｈ３とが同一位置Ｏで交わるようにし、その位置Ｏを中心にしてミラー５を回転させることで共振波長を連続的に可変することができる。
【０００６】
このような基本構造を有する外部共振器型の可変波長光源を、実際に各種機器に設ける場合、ミラー５を支持するとともに所定位置Ｏを中心に回動させるための支持体と、半導体レーザ２から回折格子４に至る光路とが交差するので、その光路を妨げないように支持体を構成する必要がある。
【０００７】
その一つの構造例は、図２０に示すように、一端側が回動自在に支持され、他端側でミラー５を支持するアーム状の支持体６の中間部に光通過用の穴（切欠きでもよい）６ａを設け、この穴６ａに半導体レーザ２の出射光あるいはコリメートレンズ３の出射光を通過させるものである。
【０００８】
なお、上記のような支持体６でミラー５を支持する構造例は、例えば次の特許文献１に開示されている。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５３１９６６８号明細書
【００１０】
また、光路を妨げずにミラーを支持回動する支持体として、図２１〜図２４に示すように、平板構造でその一面に沿って回動可能なテーブル状の支持体７の上にミラー５を立てて回動させるものが知られている。
【００１１】
この支持体７は、導電性の高い２枚のシリコンの基板８、９を絶縁膜（ＳｉＯ２）１０を挟んで貼付け、その上側の基板９に対してエッチング処理を行なうことで形成したものである。
【００１２】
上側の基板９には扇状の穴１１が形成されており、その内側には外形が扇型の可動部１２が形成されている。なお、穴１１の底面は絶縁膜１０がエッチングによって除去されて下側の基板８の表面が漏出している。
【００１３】
可動部１２は、穴１１の狭い方の円弧状の縁部から広い方の円弧状の縁部へ向かって細い幅で延び、下側の基板８と平行で且つその長さ方向と直交する平面上で撓むことができる２つの板バネ部１３、１４と、板バネ部１３、１４の先端間を円弧状に連結する幅広の円弧板１５と、円弧板１５の内縁から穴１１の狭い方の円弧状の縁部へ向かって延びた電極部１６とを有しており、この電極部１６の両側には櫛歯１６ａ、１６ｂが所定間隔で円弧状に突設されている。
【００１４】
この可動部１２は、図２３、図２４に示しているように、下側の基板８の上面から僅かに浮いた状態で支持されており、円弧板１５と電極部１６は、板バネ部１３、１４の側方への撓みにより、穴１１の内側で下側の基板８に平行な面上で回動できるようになっている。
【００１５】
また、板バネ部１３と電極部１６の間および板バネ１４と電極部１６の間には、それぞれ固定電極１７、１８が配置されている。
【００１６】
固定電極１７、１８は、上側の基板９から絶縁された状態で、下側の基板８の上に絶縁層１０を介して固定されており、可動部１２の電極部１６の櫛歯１６ａ、１６ｂに対して互いに隙間のある状態でかみ合うように形成された円弧状の櫛歯１７ａ、１８ａを有している。
【００１７】
なお、図２１〜図２４で示した支持体７は、最も簡素化した構造のものを示しているが、電極部１６が複数本設けられて、その電極部毎に固定電極１７、１８が設けられている場合もある。
【００１８】
このように構成された支持体７の場合、例えば、図２５に示しているように、上側の基板９と固定電極１７との間に一定の電圧Ｖを印加すると、その固定電極１７の櫛歯１７ａと可動部１２の電極部１６の櫛歯１６ａとの間に電界が発生し、その間に吸引方向の静電力が生じて、電極部１６が固定電極１７側に吸引され、可動部１２全体が図２５において左回りに回動し、その吸引力と板バネ部１３、１４の復帰力とが釣り合った位置で停止することになる。
【００１９】
この可動部１２の停止位置は、印加電圧Ｖを可変することで所定範囲内で任意に可変することができる。
【００２０】
したがって、図２１に示しているように、この支持体７の可動部１２の上にミラー５を垂直に立てた状態で固定しておけば、半導体レーザ２から回折格子４への光路を妨げることなく、回折格子４に対するミラー５の角度を所定範囲内で可変することができ、小型な構成で半導体レーザ２から出射される光の波長を可変できる。
【００２１】
なお、このようにテーブル状の可動部１２の上にミラー５を立てた状態で支持する構造は、例えば次の特許文献２に開示されている。
【００２２】
【特許文献２】国際公開第０１／４３２４１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、前記した支持体６では、その中間部に光通過用の穴６ａが必要となり構造的に複雑であり、また構造の強度が低下し、穴の無い構造に比べて変形しやすくなるため、高速な波長可変が困難となる。
【００２４】
また、支持体７の可動部１２は、２本の板バネ部１３、１４の両端を支点とする４点リンク構造であるので、厳密には回動の中心が一定ではなく、その可変角度を大きくするほど回動中心の位置がずれてしまう。
【００２５】
この回動中心のずれをなくすためには、可動部１２に対する複雑な位置制御を行う必要があり、高速な波長可変は困難であり、また、そのような複雑な制御を行うためにはさらに複雑な電極構造を用いて可動部１２の位置制御を行なったり、回折格子側の姿勢制御等も必要となり、構造がさらに複雑化する。また、支持体７の可動部１２の上にミラー５を正確に垂直に固定しなければならず、その作業が非常に煩雑となる。
【００２６】
このように、従来の試験用光源に用いられている可変波長光源では、高速な波長掃引がおこなえず偏波状態の可変も含めると、試験対象に対して高速な試験が行えないという問題があった。
【００２７】
本発明は、この問題を解決し、可変波長光源のミラー支持構造を簡単化でき、高速な波長可変が可能で、偏波状態の可変も含めて試験対象に対して高速な試験が行える試験用光源および光試験システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の試験用光源は、
少なくとも一方の光出射面が低反射面である半導体レーザ（４２）と、該半導体レーザの前記低反射面からの出射光を平行光に変換するコリメートレンズ（４３）と、該コリメートレンズからの出射光を、回折溝（４５ｂ）が設けられた回折面（４５ａ）の所定入射位置で受けて回折する回折格子（４５）と、該回折格子の回折面に対向する位置にあって前記回折格子から出射される回折光を受けて該回折格子の回折面に逆光路で再入射して前記半導体レーザに戻すための反射面を有し前記回折格子の回折面を延長した平面上で且つ前記回折溝と平行な軸を回動中心として前記反射面を所定角度範囲で往復回動できるように形成された回動ミラー（５０）とを含み、前記半導体レーザの実効共振端面から前記回折格子を経て前記回動ミラーの反射面に至る光路長で決まる共振器長を、前記回動ミラーの反射面の回動により変化させて、前記半導体レーザの出射光の波長を掃引する外部共振型の可変波長光源（４０）と、
前記可変波長光源の出射光の偏波状態を可変して被試験対象に与える試験光として出射する偏波コントローラ（６０）とを有する試験用光源において、
前記可変波長光源は、
前記回動ミラーの反射面を延長した平面と前記回折格子の回折面を前記回動ミラーの回動中心側へ延長した平面とではさまれる空間で、且つ前記回折格子の所定入射位置と前記回動ミラーの回動中心との間の位置に配置された固定ミラー（４４）が設けられ、
前記半導体レーザと前記コリメートレンズとを前記回動ミラーの反射面を延長した平面で区切られる２つの空間のうち前記回折格子を含む空間側に配置し、前記半導体レーザから前記コリメートレンズを介して出射される光を前記固定ミラーへ入射させ、該固定ミラーで反射した光を前記回折格子の回折面の所定入射位置に入射させるように構成されていることを特徴としている。
【００２９】
また、本発明の請求項２の試験用光源は、請求項１記載の試験用光源において、
前記可変波長光源の回動ミラーは、
フレーム（５１）と、
前記フレームの内側に配置され、少なくとも一面側に前記反射面が形成された反射板（５２）と、
前記フレームの互いに対向する縁部から前記反射板の外縁まで一直線上に並ぶように延びて前記フレームと前記反射板との間を連結し、その長さ方向に沿った捩じれ変形が可能な一対の連結部（５３、５４）と、
前記反射板に外力を与え、前記一対の連結部の中心を結ぶ線を前記回動中心として前記反射板を前記所定角度範囲で回動させる駆動手段（５５、５６、５８）とを有していることを特徴としている。
【００３０】
また、本発明の請求項３の試験用光源は、請求項２記載の試験用光源において、
前記可変波長光源の駆動手段は、前記回動ミラーの反射板の固有振動数に対応した周期で外力を付与して、前記反射板を前記固有振動で往復させることを特徴としている。
【００３１】
また、本発明の請求項４の試験用光源は、請求項１〜３のいずれかに記載の試験用光源において、
前記可変波長光源の前記回動中心から前記回折格子の回折面の所定入射位置までの距離ｒ、前記回動中心から前記反射面を延長した平面までの距離Ｌ２、前記半導体レーザの実効共振端面から前記固定ミラーまでの光路長Ｌ３、該固定ミラーから前記回折格子の回折面の所定入射位置までの光路長Ｌ４および前記固定ミラーから前記回折格子の回折面への光入射角αとの間に、次の関係が成り立つようにしたことを特徴としている。
ｒ＝（Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ２）／sin α
【００３２】
また、本発明の請求項５の試験用光源は、請求項１〜４のいずれかに記載の試験用光源において、
前記試験光の波長を検出して出力する波長モニタ（５９）と、
前記試験光の偏波状態を表す情報を出力する偏波情報出力手段（６５）と備えたことを特徴としている。
【００３３】
また、本発明の請求項６の光試験システムは、
前記請求項５記載の試験用光源と、
前記試験用光源から出射された試験光を受けた被試験対象の応答情報を、前記試験光の波長情報および偏波情報に対応づけて記憶するデータ収集部（１０２）と、
表示器（１０４）と、
前記応答特性記憶手段に記憶された応答情報に基づいて、波長および偏波状態の変化に対する前記被試験対象の応答情報の変化特性を前記表示器に表示する特性表示手段（１０３）とを備えている。
【発明の効果】
【００３４】
このように、本発明の試験用光源では、可変波長光源を構成する回動ミラーの反射面を延長した面で区切られてなる２つの空間のうち、回折格子が含まれる方の空間に半導体レーザとコリメートレンズを配置し、その出射光を、回動ミラーの反射面を延長した面と回折格子の回折面を回動中心側へ延長した面ではさまれた空間で且つ回折面の所定入射位置と回動中心との間に配置された固定ミラーで受けて回折格子の回折面の所定入射位置に入射して、回動ミラーと光路が交差しない構造にしている。このため、回動ミラーの構成を単純化でき、偏波状態の可変とともに高速な波長掃引が可能となる。
【００３５】
また、前記したように回動ミラーが光路と交差しないので、回動ミラーを、フレームと、その内側に配置された反射板との間を長さ方向に沿った捩じれ変形が可能な一対の連結部を介して連結し、その反射板に外力を与え、一対の連結部の中心を結ぶ線を回動中心として反射板を回動させる極めて簡単な構造とすることができ、偏波状態の可変とともに高速な波長掃引が可能となる。
【００３６】
また、回動ミラーの反射板の固有振動数に対応した周期で外力を付与して、反射板をその固有振動で往復させるものでは、少ない駆動エネルギーで反射板を高速に往復回動でき、高速に波長可変（波長掃引）できる。
【００３７】
また、回動中心から回折格子の回折面の所定入射位置までの距離ｒ、回動中心から反射面を延長した平面までの距離Ｌ２、半導体レーザの実効共振端面から固定ミラーまでの光路長Ｌ３、固定ミラーから回折格子の回折面の所定入射位置までの光路長Ｌ４および固定ミラーから回折格子の回折面への光入射角αとの間に、次の関係、
ｒ＝（Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ２）／sin α
が成り立つようにしているので、モードホップすることなく、出射波長を連続掃引できる。
【００３８】
また、試験光の波長情報と偏波情報とをリアルタイムに出力することができるので、試験光が所望波長と所望偏波状態になるタイミングを正確に把握でき、光学機器や光伝送路等に対する試験を効率的に行うことができる。
【００３９】
また、上記試験用光源を用いた光試験システムでは、試験対象の波長、偏波状態に対する応答特性を効率的に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
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、実施形態の試験用光源３０の光学系の構造を示す図、図２は光学系および電気系を含む全体構成を示し、図３は、要部の構造を示している。
【００４１】
図１、図２に示しているように、この試験用光源３０は、外部共振器型の可変波長光源４０と偏波コントローラ６０を有しており、それらの光学系は、上面が互いに平行な高段部３１ａと低段部３１ｂとを有する基台３１上に構成されている。
【００４２】
即ち、基台３１の高段部３１ａには、低段部３１ｂの上面に平行な光を低反射率の端面（低反射面）から出射する半導体レーザ４２と、半導体レーザ４２から出射された光を平行光に変換するコリメートレンズ４３と、コリメートレンズ４３から出射された平行光を高段部３１ａの上面に垂直な反射面４４ａで受け、後述する回折格子４５の回折面４５ａに向けて反射する固定ミラー４４とが固定されている。
【００４３】
固定ミラー４４の反射光は高段部３１ａに垂直に立てられた回折格子４５の回折面４５ａの所定入射位置に所定の入射角αで入射される。回折格子４５の回折面４５ａには、光を回折するための回折溝４５ｂが高段部３１ａに垂直な向きで平行に設けられており、固定ミラー４４で反射された平行光は回折面４５ａの回折溝４５ｂにより波長に応じた方向に回折される。
【００４４】
回折格子４５で回折された光は回動ミラー５０に入射される。回動ミラー５０は、固定ミラー４４から入射される平行光に対して回折格子４５が出射する回折光を、垂直に入力された波長成分の光を逆光路で回折格子４５の回折面４５ａへ反射して半導体レーザ４２へ戻すための反射面５２ａを有している。
【００４５】
上記半導体レーザ４２、コリメートレンズ４３、固定ミラー４４、回折格子４５および回動ミラー５０により構成された可変波長光源４０では、回折格子４５の回折面４５ａに対する反射面５２ａの角度を所定角度範囲で周期的に変化させることで、回動ミラー５０の反射面５２ａにより半導体レーザ４２に逆光路で戻される光の波長が連続的に且つ周期的に変化し、これによって可変波長光源２０から出射される光の波長も連続的に且つ周期的に変化する。
【００４６】
この回動ミラー５０は、例えばＭＥＭＳ（Micro-Electro Mechanical System）スキャニングミラーであり、図１〜図３に示しているように、導電性を有する基板（例えばシリコン基板）に対するエッチング処理等によって形成され、上板５１ａ、下板５１ｂ、横板５１ｃ、５１ｄで横長矩形枠状に形成されたフレーム５１と、フレーム５１の内側に同心状に配置され、少なくとも一面側に光を反射するための反射面５２ａが形成された横長矩形の反射板５２と、フレーム５１の上板５１ａ、下板５１ｂの互いに対向する内縁中央から反射板５２の上縁中央および下縁中央まで上下に一直線上に並ぶようにそれぞれ延びてフレーム５１の上板５１ａ、下板５１ｂと反射板５２との間を連結し、捩れ変形して反射板５２を回動させる一対の連結部５３、５４とを有している。
【００４７】
反射板５２の反射面５２ａとしては、例えば素材表面に対する鏡面仕上げ、高い反射率を示す金属膜の蒸着、あるいは誘電体多層膜で形成することができる。また、回動ミラー５０がレーザ光に対して高い反射率を示す材質である場合には、反射膜や反射シートを設けなくても、その素材表面を反射面とすることができる。
【００４８】
ただし、回動ミラー５０が導電性を持たない場合には、後述する静電駆動力確保のため、ミラー材として導電性の金属膜を蒸着する必要がある。
【００４９】
連結部５３、５４の幅および長さは、連結部５３、５４自体がその長方向に沿って捩じれ変形でき、その変形に対して自ら元の状態に戻るための復帰力を生じるように設定されている。
【００５０】
また、この回動ミラー５０のフレーム５１の横板５１ｃ、５１ｄの一方（ここでは横板５１ｃ）の両面には、反射板５２に静電的に外力を与えるための電極板５５、５６がそれぞれ絶縁性を有するスペーサ５７を介して取り付けられている。電極板５５、５６は、反射板５２の一端側（ここでは左端側）の両面にスペーサ５７の厚み分の隙間を開けた状態でオーバラップしている。なお、ここではスペーサ５７を縦長矩形状にしているが、フレーム５１全体の補強のために、スペーサ５７をフレーム５１と重なり合う矩形枠状に形成してもよい。
【００５１】
この回動ミラー５０は、反射板５２の回動中心（連結部５３、５４の中心を結ぶ線）が、回折格子４５の回折面４５ａを延長した面上で且つ回折溝４５ｂと平行となる状態で、基台３１の低段部３１ｂ上に固定されている。
【００５２】
なお、回動ミラー５０は、電極板５５、５６およびスペーサ５７を含めて前記したようにシリコン基板のエッチング処理等で形成されるが、その製造方法は任意である。
【００５３】
例えば、単層基板で回動ミラー５０のフレーム５１、反射板５２および連結部５３、５４をエッチング形成し、別の基板でスペーサ５７、５７と、電極板５５、５６を形成して、これらを貼り合わせて構成する方法、あるいは、ＳＯＩ基板等の３層基板を用い、その上層基板に、回動ミラー５０のフレーム５１、反射板５２、連結部５３、５４をエッチング形成し、その下層基板にスペーサ５７、５７をエッチング形成し、別の工程で製造された電極板５５、５６を貼付ける方法等、種々の方法で製造可能である。
【００５４】
図２に示している駆動装置５８は、回動ミラー５０のフレーム５１を基準電位として２つの電極板５５、５６に対して図４の（ａ）、（ｂ）のように位相が１８０度ずれた信号Ｖ１、Ｖ２を印加して、電極板５５、５６と反射板４２の端部との間に静電的な吸引力を交互に生じさせ、反射板５２を往復回動させる。
【００５５】
この信号Ｖ１、Ｖ２の周波数は、回動ミラー５０の反射板５２の形状、重さおよび連結部５３、５４の捩れバネ定数等によって決まる反射板５２の固有振動数に等しくなるように設定されているので、少ない駆動電力で反射板５２を大きな角度で往復回動させることができる。
【００５６】
この反射板５２の往復回動により、外部共振器の共振器長および回折面４５ａに対する反射面５２ａの角度が変化して、半導体レーザ４２から出射されるレーザ光の波長が図４の（ｃ）のように、連続的に且つ周期的に変化する。
【００５７】
ただし、上記構成の可変波長光源４０のように、一面側に反射面５２ａが形成されている反射板５２自体を回動させるという単純化された構造の場合、その回動中心は、連結部５３、５４の中心を結ぶ線上、即ち、反射板５２の内部にあって反射面５２ａを延長した面上にはなく、前記した従来のリトマン型の条件を満たさない。
【００５８】
そこで、この可変波長光源４０では、次の特許文献３に開示された技術を適用して波長を連続的に可変している。
【００５９】
【特許文献３】特許第３０６９６４３号公報
【００６０】
即ち、上記特許文献３は、図５の点線で示すように固定ミラー４４を用いずにレーザ光が反射板５２を透過するとした仮想的な配置において、回折格子４５の回折面４５ａを延長した平面をＨ１、半導体レーザ４２の内部の屈折率を考慮した実効共振端面４２ａを延長した平面をＨ２、反射板５２の反射面５２ａを延長した平面をＨ３とし、反射面５２ａの回動中心と回折格子との間の位置で平面Ｈ１と平面Ｈ３とが交わる場合、回動中心Ｏから回折格子４５の所定入射位置Ｇまでの距離をｒ、所定入射位置Ｇから半導体レーザ４２の実効共振端面４２ａまでの実効光路長をＬ１、回動中心Ｏから平面Ｈ３までの距離をＬ２、回折格子４５に対する光の入射角αとすると、
ｒ＝（Ｌ１−Ｌ２）／sin α
が成り立つようにすることで、モードホップを発生することなく、波長を連続的に可変できるというものである。
【００６１】
この可変波長光源４０のように半導体レーザ４２から回折格子４５に至る光路を、固定ミラー４４を介して折り曲げた場合、所定入射位置点Ｇから半導体レーザ４２の実効共振端面４２ａまでの実効光路長Ｌ１は、半導体レーザ４２の実効共振端面４２ａと固定ミラー４４までの光路長Ｌ３と、固定ミラー４４から所定入射位置Ｇまでの光路長Ｌ４との和で表される。
【００６２】
よって、次の式が成り立つように各部を設定することで、図４の（ｃ）に示しているように、モードホップのない連続波長掃引が可能となる。
【００６３】
ｒ＝（Ｌ３＋Ｌ４−Ｌ２）／sin α
【００６４】
また、固定ミラー４４を介して回折格子４５に光を入射して、反射板５２と光路とを交差させない配置であるので、反射板５２自体に光通過用の穴などを設ける必要がなく、その剛性低下による変形が起こらず、薄い板でも安定で高速な波長掃引が行える。
【００６５】
なお、波長可変光源４０が出射する光の波長は、回折格子４５に対する回動ミラー５２の角度に依存し、回動ミラー５２の角度は駆動信号Ｖ１、Ｖ２の位相によって決まるので、駆動信号Ｖ１、Ｖ２の位相と実際に出射される光の波長との関係を予め求めておき、出射光の波長掃引中の駆動信号の位相情報から波長情報を求めることが可能である。
【００６６】
ただし、駆動信号Ｖ１、Ｖ２に対する回動ミラー５２の角度の変化特性は、周囲温度の変化等によって変動する場合があり、上記した駆動信号による波長情報の検出方法だけでは精度が不十分な場合がある。
【００６７】
このような場合、回動ミラー５２の角度自体を検出して、その角度と出射波長との関係を予め求めておくことで、掃引中の波長情報をより高精度に得ることができる。
【００６８】
それを実現するためにこの可変波長光源４０には、波長モニタ５９が設けられている。波長モニタ５９は、基台３１の高段部３１ａに配置されモニタ光を回動ミラー５２に出射するモニタ光源５９ａと、基台３１の高段部３１ａに置され回動ミラー５２で反射されたモニタ光を受光し、その受光位置に応じた信号、即ち回動ミラー５２の角度に応じた信号を出力する光センサ５９ｂと、光センサ５９ｂの出力と実際の出射光の波長との関係を予め記憶し、光センサ５９ｂの出力に対応した波長情報λを出力する波長情報出力手段５９ｃとにより構成されている。
【００６９】
上記構成の可変波長光源４０の出射光Ａは、基台３１の高段部３１ａに配置された偏波コントローラ６０に入射される。なお、この実施形態では可変波長光源４０の出射光Ａを回折格子４５の０次反射光としているが、半導体レーザ４２の高反射率側の端面から出射される光を可変波長光源４０の出射光Ａとしてもよい。
【００７０】
偏波コントローラ６０は、例えば図６に示すように、第１の偏波回転子６１、λ／４板６２、第２の偏波回転子６３とにより構成されている。
【００７１】
第１の偏波回転子６１および第２の偏波回転子６３は、ファラデー素子に入射した光の偏波方向を、そのファラデー素子に印加する磁界の強さに応じた角度分回転して出射するように構成されており、λ／４板６２の主軸に対する第１の偏波回転子６１の最大回転角を±４５度、第２の偏波回転子６３側の最大回転角を±９０度とすることで、全ての偏波状態を実現できる。
【００７２】
例えば、図７の（ａ）のように、入射する直線偏波光Ａの偏波方向がλ／４板６２の主軸（垂直方向とする）に平行とし、第１の偏波回転子６１の回転角φが０の場合、第１の偏波回転子６１およびλ／４板６２による偏波状態の変化はおこらず、入射光Ａと同一偏波状態の光Ａ２が第２の偏波回転子６３に入射され、第２の偏波回転子６３に対する回転角θを±９０度の範囲で変化させることで、直線偏波でその偏波方向が任意の試験光Ｂを出射することができる。
【００７３】
また、図７の（ｂ）のように、第１の偏波回転子６１の回転角φを４５度とすれば、第１の偏波回転子６１から出射される直線偏波光Ａ１の偏波方向は、λ／４板６２の主軸に対して４５度傾いているので、λ／４板６２において光のｐ波成分とｓ波成分の間に９０度の位相差が生じ、且つ両成分の大きさが等しくなるので、その出射光Ａ２は右回り（または左回り）の円偏波となり、第２の偏波回転子６３の状態にかかわらず、円偏波の試験光Ｂが得られる。
【００７４】
また、図７の（ｃ）のように、第１の偏波回転子６１の回転角φを０度と４５度の間にすれば、第１の偏波回転子６１から出射される直線偏波光Ａ１の偏波方向は、λ／４板６２の主軸に対してφだけ傾くので、λ／４板６２においてその光のｐ波成分とｓ波成分の間に９０度の位相差が生じ、且つ両成分の大きさが異なるので、出射光は右回り（または左回り）でλ／４板６２の主軸を長軸または短軸とする楕円偏波となり、第２の偏波回転子６３の回転角θの可変制御によりその楕円偏波の方向を±９０度の範囲で可変することができる。
【００７５】
したがって、上記したように、第１の偏波回転子６１の回転角φを±４５度の範囲で掃引し、第２の偏波回転子６３の回転角θを±９０度の範囲で掃引することで、全ての角度の直線偏波、右回り円偏波、左回り円偏波、全ての角度および全ての軸比の右回り楕円偏波、全ての角度および全ての軸比の左回り楕円偏波を実現できる。
【００７６】
なお、上記した光の全ての偏波状態は、
Ｓ０２＝Ｓ１２＋Ｓ２２＋Ｓ３２
で表される半径Ｓ０の球（ポアンカレ球という）上の３つのストークスパラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３で示される点によって表現できることが知られている。
【００７７】
上記構成の偏波コントローラ６０は、偏波状態制御手段６５により、第１の偏波回転素子６１と第２の偏波回転素子６３の磁界強度を前記波長掃引と並行して可変制御される。
【００７８】
この制御パターンは任意であるが、前記したように波長掃引は偏波コントロールの速度に比べて高速であるので、偏波状態を所定ステップで可変する毎に波長掃引を一回（複数回でもよい）行うパターンが考えられる。
【００７９】
例えば、図８のフローチャートのように、第１の偏波回転素子６１の回転角φを−４５度、第２の偏波回転子６３の回転角θを−９０度に初期設定し（Ｓ１、Ｓ２）、所望の波長範囲の掃引が所望回数Ｍ（少なくとも１回）行われるまで待つ（Ｓ３）。
【００８０】
そして、波長掃引がＭ回行われる毎に、第２の偏波回転子６３の回転角θを所定角度Δθ（例えば１度）だけ増加させて波長掃引がＭ回行われるまで待つという処理を、回転角θが終了角度９０度になるまで繰り返す（Ｓ４、Ｓ５）。
【００８１】
このようにして第２の偏波回転子６３の回転角θを−９０度から９０度まで変化させた後、第１の偏波回転子６１の回転角φを所定角度Δφだけ増加した状態で、第２の偏波回転子６３の回転角θを−９０度から９０度まで変化させるという処理を、回転角φが終了角度４５度になるまで繰り返す（Ｓ６、Ｓ７）。
【００８２】
この処理により、Δφ間隔の回転角φ、Δθ間隔の回転角θおよび所望波長範囲内の各各波長についての全ての組合せが含まれる試験光Ｂが出射されたことになる。
【００８３】
なお、ここでは第１の偏波回転子６１と第２の偏波回子６３の回転角をステップ変化させる場合について説明したが、磁界発生用の駆動信号として三角波、ランプ波、正弦波などの連続した周期信号を用い、第１の偏波回転子６１と第２の偏波回子６３の回転角を連続的に可変してもよい。ただし、この場合、各回転子の回転角の組合せが多く得られるように、第１の偏波回転子６１に与える駆動信号の周波数Ｆａと第２の偏波回子６３に与える駆動信号の周波数Ｆｂとの間に差を設けておく。この場合、２つの回転子の回転角の全ての組合せ（偏波状態）は、Ｆａ＜Ｆｂとした場合、１／Ｆａの周期で一通り得られることになる。
【００８４】
また、可変波長光源４０の波長掃引周波数をＦｃとすれば、波長と偏波状態の全ての組合せも、Ｆａ＜Ｆｂ＜Ｆｃとした場合、１／Ｆａの周期で一通り得られることになる。
【００８５】
このように実施形態の試験用光源３０では、可変波長光源４０の反射板５２の反射面５２ａを延長した平面と回折面４５ａを回動中心方向に延長した面ではさまれた空間内で、且つ回動中心と回折面４５ａの所定入射位置との間に固定ミラー４４を配置し、回動ミラー５０の反射板５２の反射面５２ａを延長した面で区切られてなる２つの空間のうち、回折格子４５が含まれる方の空間に半導体レーザ４２とコリメータレンズ４３を配置し、その半導体レーザ４２からコリメートレンズ４３を介して固定ミラー４４に光を入射し、その反射光を回折格子４５の回折面４５ａの所定入射位置に入射している。
【００８６】
このため、光路とは無関係に、反射面５２ａを有する反射板５２自体を往復回動させるという極めて単純な構造で回動ミラーを構成することができ、高速で精度の高い波長可変が行え、試験光Ｂの偏波状態と波長とを短時間に可変することができる。
【００８７】
また、上記した試験用光源３０の可変波長光源４０では、反射板５２を連結部５３、５４に対して左右対称に形成し、その一端側を光反射部として用い、他端側で外力を受けるようにしていたが、反射板の形状、外力の付与形態は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００８８】
例えば、図９に示す回動ミラー５０の反射板５２のように、外力を受けるための他端側の横方向の長さを一端側より短くし、その幅（縦方向の長さ）を広くして、左右の回転モーメントをつりあわせてもよい。この場合、回動ミラー５０全体の横幅を小さくすることができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、反射板５２の一端側に外力を周期的に与えて往復回動させる場合について説明したが、外力を付与する位置は任意であり、例えば、図９のように、反射板５２の背面側の両端に電極板５５、５６を配置し、前記信号Ｖ１、Ｖ２をそれぞれ印加することで、前記同様に反射板５２を往復回動できる。
【００９０】
また、電極板５５、５６の形状などについても任意であり、前記実施形態の平板対向型以外に、櫛歯状のものを用いてもよい。
【００９１】
また、外力として前記した静電的な力以外に、電磁石（またはコイル）と磁性板の組合せ、永久磁石と電磁石（またはコイル）の組合せ等により、電磁的に外力を与えることも可能であり、さらには、超音波振動器により、反射板５２の固有振動数に等しい周波数の超音波振動を基台３１に与えて、反射板５２を固有振動数で往復回動させることもできる。なお、このように静電的以外の外力を与える場合、回動ミラー５０の材料が導電性を有している必要はない。
【００９２】
また、上記実施形態の可変波長光４０は、固定ミラー４４の反射面４４ａが回折格子４５の回折溝４５ｂと平行で、半導体レーザ４２から、コリメートレンズ４３、固定ミラー４４、回折格子４５を経て反射板５２に至る光路が同一平面上となるように構成されていたが、これは本発明を限定するものではなく、半導体レーザ４２とコリメートレンズ４３は、反射板５２の反射面５２ａを延長した平面で隔成される２つの空間のうち回折格子４５が含まれる方の空間であれば任意の位置に配置することができ、その位置に合わせて固定ミラー４４の反射面４４ａの向きを設定すればよい。
【００９３】
例えば、図１１のように、半導体レーザ４２とコリメートレンズ４３を、その光軸が回折格子４５の回折溝４５ａと平行となるよう基台３１に対して上下に並べて配置し、コリメートレンズ４３からの光を、基台３１の上面に対して４５度の角度をなす反射面４４ａの固定ミラー４４で受けて、回折格子４５の回折面４５ａに入射してもよい。なお、半導体レーザ４２、コリメートレンズ４３および固定ミラー４４は支持部材７０に支持されている。
【００９４】
また、上記実施形態では、各部の配置を理解しやすいように、基台３１上に、回折格子４５と回動ミラー５０を立てた構造で示しているが、半導体レーザ４２、コリメートレンズ４３、固定ミラー４４、偏波コントローラ６０を含め、これら各部の支持形態は任意である。
【００９５】
例えば、図１２のように、平坦な基台８０の上部両端に立設した支持部材８１、８２で回動ミラー５０のフレーム５１を支持し、基台８０の上部に立設した支持部材８３で回折格子４５を支持し、さらに、支持部材８３の近傍に立設した支持部材８４で半導体レーザ４２、コリメートレンズ４３および固定ミラー４４を支持し、支持部材８５でモニタ光源５９ａと光センサ５９ｂとを支持し、さらに支持部材８６で偏波コントローラ６０を支持する構成にしてもよい。なお、各支持部材８１〜８６は一体化してもよい。
【００９６】
また、図１２の点線で示すように、反射板５２の他端側にも、可変波長光源４０の一部を構成する半導体レーザ４２、コリメートレンズ４３および固定ミラー４４を支持部材８３、８４で支持し、偏波コントローラ６０を支持部材８６で支持して、波長および偏波状態が可変される試験光を２系統出射できるように構成することも可能である。この場合、２系統の波長可変範囲および偏波状態可変範囲を同一にすれば、２チャネルの試験用光源が実現でき、また、例えば２系統の波長可変範囲を変えておけば、より広帯域な試験光源を実現できる。
【００９７】
また、図示しないが、反射板５２の反対面側にも半導体レーザ４２、コリメートレンズ４３、固定ミラー４４および偏波コントローラ６０を１組あるいは２組配置して、さらに出射光の系統数を増加させ、多チャネル化、広帯域化された試験用光源を構成することもできる。
【００９８】
上記した試験用光源の多チャネル化あるいは広帯域化は、可変波長光源の光路が回動ミラー５０に交差しないで構造であって、反射板５２の反射面の一面側に、回折格子４５だけでなく、半導体レーザ４２、コリメートレンズ４３および固定ミラー４４をまとめて配置したことによってもたらされる効果である。
【００９９】
上記のように構成された試験用光源３０から出射される試験光Ｂは、各種の光学素子や光伝送路等を試験するための光として使用できる。
【０１００】
図１３は、上記試験用光源３０を用いた試験システム１００の構成を示している。
この光試験システム１００は、試験用光源３０から出射された試験光を試験対象９０に入射し、その試験光の波長変化および偏波状態の変化に対する試験対象９０の応答特性を求めて表示するものである。
【０１０１】
なお、ここでは試験対象９０を光増幅器や光伝送路とし、試験光Ｂに対する応答出力が光信号であるとするが、試験対象９０が光電変換器等の場合には、試験光に対する応答出力が電気信号となるので、図１３で点線で示しているように、後述の受光器１０１を省略して試験対象６０の出力信号をデータ収集部１０２に直接入力すればよい。
【０１０２】
試験対象９０の出射光Ｃは受光器１０１に入射され、その光強度に比例した電圧の信号Ｅが、試験用光源３０の波長情報λと偏波情報φ、θとともにデータ収集部１０２に入力され、それらの各情報が互いに対応付けされて内部のメモリ１０２ａに例えば図１４のように記憶される。
【０１０３】
特性表示手段１０３は、データ収集部１０２のメモリ１０２ａに記憶された情報から、図示しない操作部等によって指定された特性項目に対応した情報を読み出して表示器１０４にその特性を表示する。
【０１０４】
例えば、角度０の直線偏波で、波長対強度の特性が指定された場合、特性表示手段１０３は、メモリ１０２ａに記憶された情報のうち、φ＝θ＝０のときの各波長に対する信号データＥ（０，０，λ０）〜Ｅ（０，０，λｍ）を読み出し、図１５のように、横軸波長、縦軸強度の座標上にプロットする。
【０１０５】
また、円偏波で、波長対強度の特性が指定された場合、特性表示手段１０３は、メモリ１０２ａに記憶された情報のうち、φ＝４５（または−４５）、θ＝０のときの各波長に対する信号データＥ（４５，０、λ０）〜Ｅ（４５，０，λｍ）を読み出し、図１６のように、横軸波長、縦軸強度の座標上にプロットする。
【０１０６】
また、特定波長λｘ、長軸と短軸との比がΓの楕円偏波で、その長軸の傾き対強度の特性が指定された場合、波長λｘ、φ＝ tanΓのときの回転角θ対強度の信号データＥ（ tanΓ，−４５，λｘ）〜Ｅ（ tanΓ，４５，λｘ）を読み出して、図１７のように横軸θ、縦軸強度の座標上にプロットする。
【０１０７】
上記特性表示は２次元の例であるが、例えば、直線偏波で、偏波方向および波長に対する強度の特性が指定された場合、特性表示手段１０３は、メモリ１０２ａに記憶された信号データのうち、φ＝０の全てのデータＥ（０，＊，＊）を読み出して、図１８のように、ｘ軸波長λ、ｙ軸偏波方向θ、ｚ軸強度の３次元座標上にプロットする。
【０１０８】
このような特性を確認することで、入力光の波長および偏波状態に対する試験対象９０の応答特性を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施形態の光学系の構成を示す斜視図
【図２】電気系を含めた実施形態の平面図
【図３】実施形態の要部の分解斜視図
【図４】実施形態の駆動信号と波長変化との関係を示す図
【図５】波長を連続的に掃引するための条件を説明するための図
【図６】要部の構成例を示す図
【図７】要部の動作説明図
【図８】実施形態の波長掃引中における偏波状態の可変処理の一例を示すフローチャート
【図９】要部の変形例を示す図
【図１０】要部の変形例を示す図
【図１１】配置の変形例を示す図
【図１２】他の配置例を示す図
【図１３】実施形態の光試験システムの全体構成図
【図１４】メモリに記憶されたデータを示す図
【図１５】直線偏波光に対する試験対象の特性表示例
【図１６】円偏波光に対する試験対象の特性表示例
【図１７】楕円偏波光に対する試験対象の特性表示例
【図１８】直線偏波光でその角度と波長に対する試験対象の特性表示例
【図１９】外部共振器型の可変波長光源の基本構成図
【図２０】従来の可変波長光源の要部の構成例を示す図
【図２１】従来の可変波長光源の要部の構成例を示す斜視図
【図２２】従来の可変波長光源の要部の平面図
【図２３】図２２のＡ−Ａ線断面図
【図２４】図２２のＢ−Ｂ線断面図
【図２５】従来の可変波長光源の要部の動作を説明するための図
【符号の説明】
【０１１０】
３０……試験用光源、３１……基台、４０……可変波長光源、４２……半導体レーザ、４３……コリメートレンズ、４４……固定ミラー、４５……回折格子、５０……回動ミラー、５１……フレーム、５２……反射板、５２ａ……反射面、５３、５４……連結部、５５、５６……電極板、５７……スペーサ、５８……駆動手段、５９……波長モニタ、６０……偏波コントローラ、６１……第１の偏波回転子、６２……λ／４板、６３……第２の偏波回転子、６５……偏波状態制御手段、８０……基台、８１〜８６……支持部材、９０……試験対象、１００……光試験システム、１０１……受光器、１０２……データ収集部、１０３……特性表示手段、１０４……表示器
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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