(57)【要約】【課題】高波長分解能と高速測定とが両立可能な光強度スペクトル測定方法および装置を提供する。【解決手段】入力光を波長成分ごとに空間分解し波長成分ごとに空間分解された分解光を生成する波長成分分解素子（１００３）と、分解光を複数の分岐光に分岐するハーフミラー（１００４）と、複数の分岐光をそれぞれ別個に受光する複数のスリット付き受光素子アレイ（１００７，１００５；１００８，１００６）と、複数のスリット付き受光素子アレイでそれぞれ検出された波長成分ごとの光強度信号から前記入力光の光強度スペクトル情報を生成する光強度スペクトル構成部（１００９）と、を有し、複数のスリット付き受光素子アレイの各々は、受光する分岐光の波長成分変化方向と受光素子のアレイ方向とが一致し、前記アレイ方向において各受光素子の受光面に対する当該受光面より狭いスリット透光部の位置がスリット付き受光素子アレイごとに異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光の光強度スペクトルを測定する装置であって、
前記入力光を波長成分ごとに空間分解し波長成分ごとに空間分解された分解光を生成する波長成分分解手段と、
前記分解光を複数の分岐光に分岐する分岐手段と、
前記複数の分岐光をそれぞれ別個に受光する複数のスリット付き受光素子アレイと、
前記複数のスリット付き受光素子アレイでそれぞれ検出された波長成分ごとの光強度信号から前記入力光の光強度スペクトル情報を生成する光強度スペクトル生成手段と、
を有し、前記複数のスリット付き受光素子アレイの各々は、受光する分岐光の波長成分変化方向と受光素子のアレイ方向とが一致し、前記アレイ方向において各受光素子の受光面に対する当該受光面より狭いスリット透光部の位置がスリット付き受光素子アレイごとに異なる、ことを特徴とする光強度スペクトル測定装置。
【請求項２】
前記分岐手段が前記分解光をｎ個（ｎは２以上の整数）の分岐光に分岐し、各受光素子アレイの各受光素子において、前記スリット透光部は、当該受光素子の受光面の１／ｎの間隔を有すると共に他の受光素子アレイにおける１／ｎの間隔を有するスリット透光部と重複しない位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光強度スペクトル測定装置。
【請求項３】
前記ｎが２あるいは４であることを特徴とする請求項２に記載の光強度スペクトル測定装置。
【請求項４】
前記分岐手段が前記分解光をｎ個（ｎは２以上の整数）の分岐光に分岐し、各受光素子アレイの各受光素子において、前記スリット透光部は、当該受光素子の受光面の１／ｍ（ｍ＞ｎ）の間隔を有すると共に他の受光素子アレイにおける１／ｍの間隔を有するスリット透光部と重複しない位置に配置され、
前記光強度スペクトル生成手段が前記複数のスリット付き受光素子アレイでそれぞれ検出された波長成分ごとの光強度信号から内挿補完により前記入力光の光強度スペクトル情報を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光強度スペクトル測定装置。
【請求項５】
入力光の光強度スペクトルを測定する方法であって、
波長成分分解手段が前記入力光を波長成分ごとに空間分解し波長成分ごとに空間分解された分解光を生成し、
分岐手段が前記分解光を複数の分岐光に分岐し、
複数のスリット付き受光素子アレイが前記複数の分岐光をそれぞれ別個にスリットを通して受光し、
光強度スペクトル生成手段が前記複数のスリット付き受光素子アレイでそれぞれ検出された波長成分ごとの光強度信号から前記入力光の光強度スペクトル情報を生成し、
前記複数のスリット付き受光素子アレイの各々において、受光する分岐光の波長成分変化方向と受光素子のアレイ方向と前記スリットのスリット透光部の配列方向とが一致しており、前記アレイ方向において各受光素子の受光面に対する当該受光面より狭いスリット透光部の位置がスリット付き受光素子アレイごとに異なる、ことを特徴とする光強度スペクトル測定方法。
【請求項６】
前記分岐手段が前記分解光をｎ個（ｎは２以上の整数）の分岐光に分岐し、各受光素子アレイの各受光素子において、前記スリット透光部は、当該受光素子の受光面の１／ｎの間隔を有すると共に他の受光素子アレイにおける１／ｎの間隔を有するスリット透光部と重複しない位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載の光強度スペクトル測定方法。
【請求項７】
前記ｎが２あるいは４であることを特徴とする請求項６に記載の光強度スペクトル測定方法。
【請求項８】
前記分岐手段が前記分解光をｎ個（ｎは２以上の整数）の分岐光に分岐し、各受光素子アレイの各受光素子において、前記スリット透光部は、当該受光素子の受光面の１／ｍ（ｍ＞ｎ）の間隔を有すると共に他の受光素子アレイにおける１／ｍの間隔を有するスリット透光部と重複しない位置に配置され、
前記光強度スペクトル生成手段が前記複数のスリット付き受光素子アレイでそれぞれ検出された波長成分ごとの光強度信号から内挿補完により前記入力光の光強度スペクトル情報を生成する、
ことを特徴とする請求項５に記載の光強度スペクトル測定方法。
【請求項９】
請求項１−５のいずれか１項に記載の光強度スペクトル測定装置を用いた波長分解ストークスベクトル測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の波長分解ストークスベクトル測定装置を用いた偏波分散モニタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力光の光強度スペクトル測定技術に係り、特に空間的に波長分解された光の光強度スペクトル測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信の高速・大容量化のニーズに伴い、光デジタル通信ではチャネルあたりの伝送速度が１０Ｇｂｐｓを超える光通信が実用化され、１００Ｇｂｐｓを超える光通信の研究開発も活発になってきている。４０Ｇｂｐｓを超えるような超高速の光デジタル通信システムになると、伝送路中で発生する偏波分散による信号波形の歪が受信品質に大きな影響を及ぼすようになっている。光伝送信号の波形歪の要因として偏波分散が重要視されるのは、偏波分散の発生がランダム過程で、しかも高速に変化するので回避や補償技術開発が困難なためである。従って、偏波分散の発生をリアルタイムで詳細にモニタすることが益々重要な技術となっている。
【０００３】
偏波分散を詳細にモニタする方式として、波長分解ストークスベクトルを利用する方式がある。波長分解ストークスベクトルは光強度スペクトル測定を応用することによって測定される。ただし、リアルタイムで詳細な偏波分散モニタを実現するためには、高速かつ高波長分解能で光強度スペクトルを測定することが必要不可欠である。
【０００４】
波長分解ストークスベクトルの測定は、有限の波長分解能で、所望の光信号に含まれる波長成分ごとにストークスベクトルを測定することによって実行される。測定方式には、特許文献１に記載されているような波長一括方式と、特許文献２に記載されているような波長スキャン方式とがある。いずれの方式の場合でも、入力光を回折格子等の波長分解素子によって空間的に波長分解し、波長成分ごとの光強度を測定することが基本となる。波長一括方式では、受光素子を多数用意し、そこに空間的に波長分解された光信号を入射させることにより、受光素子毎に異なる波長成分の光強度を得る。一方、波長スキャン方式では、一つの受光素子に波長成分を順に入射させて波長成分毎の光強度を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５６３８２８号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した波長一括方式および波長スキャン方式は、次に述べるように、いずれも高速測定と高波長分解能とを両立させることができない。
【０００７】
波長一括方式は、波長成分を一括して一度に測定できるため、数μｓｅｃ程度で全波長成分の測定が可能であり、高速性測定が可能である。この方式では、受光素子アレイ中の各受光素子面積によって波長分解能が制限をうけ、受光素子面積が小さいほど高い波長分解能が期待できる。長距離光通信向けの１．５μｍ帯では、受光素子アレイはＩｎＧａＡｓを材料とした光センサが用いられる。ただし、ＩｎＧａＡｓは微細加工することが困難なために、現状、商用で入手可能なものとしては浜松ホトニクス株式会社製の光センサがあり（http://jp.hamamatsu.com/products/sensor-ssd/pd101/pd109/index_ja.html）、画素サイズ３０μｍ×３０μｍ程度が最小である。使用する波長分解素子の性能にも依存するが、一辺が３０μｍの受光素子面積の場合に達成可能な波長分解能は、おおよそ１００ｐｍ程度である。
【０００８】
波長スキャン方式は、分解された波長成分を順番に測定するので全波長成分を測定するのに数ｍｓｅｃ程度の時間を要するが、波長成分を順次測定するので受光素子アレイへの入力ビーム径をスリット等によって絞ることによって高い波長分解能を実現することができる。使用する波長分解素子の性能にも依存するが、１０μｍ幅のスリットを使った場合に達成可能な波長分解能は、おおよそ１０ｐｍ程度である。
【０００９】
波長分解ストークスベクトルを精度良く測定するためには、高速測定と高波長分解能を両立させる必要がある。波長分解能が不十分であれば波長分解ストークスベクトルが正しく測定できなくなり、算出される偏波分散量の誤差が大きくなってしまう。また、測定に時間がかかると、測定途中で偏波状態が変動してしまうため、正しい波長分解ストークスベクトル測定が行えなくなり、その結果として得られる偏波分散量の誤差が大きくなってしまう。
【００１０】
長距離大容量光通信においてリアルタイムで高次成分まで含めた偏波分散測定を行うためには、光強度スペクトルをμsecオーダで高速に、かつ、ｐｍオーダの高波長分解能で測定することが必要であるが、高速性を優先すると、上述したように現状利用可能なデバイスでは要求に対して１／１００〜１／１０００程度の波長分解能しか実現できない。また、波長分解能を優先すると、要求に対して１／１０００程度の速度しか実現できない。そのため、高速化と高波長分解能化はトレードオフの関係にあり、同時に実現することが現状技術では困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は上述した問題点を鑑みてなされたものであり、高波長分解能と高速測定とが両立可能な光強度スペクトル測定方法および装置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】
【００１２】
本発明による光強度スペクトル測定装置は、前記入力光を波長成分ごとに空間分解し波長成分ごとに空間分解された分解光を生成する波長成分分解手段と、前記分解光を複数の分岐光に分岐する分岐手段と、前記複数の分岐光をそれぞれ別個に受光する複数のスリット付き受光素子アレイと、前記複数のスリット付き受光素子アレイでそれぞれ検出された波長成分ごとの光強度信号から前記入力光の光強度スペクトル情報を生成する光強度スペクトル生成手段と、を有し、前記複数のスリット付き受光素子アレイの各々は、受光する分岐光の波長成分変化方向と受光素子のアレイ方向とが一致し、前記アレイ方向において各受光素子の受光面に対する当該受光面より狭いスリット透光部の位置がスリット付き受光素子アレイごとに異なる、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明による光強度スペクトル測定方法は、波長成分分解手段が前記入力光を波長成分ごとに空間分解し波長成分ごとに空間分解された分解光を生成し、分岐手段が前記分解光を複数の分岐光に分岐し、複数のスリット付き受光素子アレイが前記複数の分岐光をそれぞれ別個にスリットを通して受光し、光強度スペクトル生成手段が前記複数のスリット付き受光素子アレイでそれぞれ検出された波長成分ごとの光強度信号から前記入力光の光強度スペクトル情報を生成し、前記複数のスリット付き受光素子アレイの各々において、受光する分岐光の波長成分変化方向と受光素子のアレイ方向と前記スリットのスリット透光部の配列方向とが一致しており、前記アレイ方向において各受光素子の受光面に対する当該受光面より狭いスリット透光部の位置がスリット付き受光素子アレイごとに異なる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光強度スペクトル測定において高波長分解能と高速測定とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（Ａ）は本発明の一実施形態による光強度スペクトル測定装置の概略的構成図であり、図１（Ｂ）はスリットの透光部の配列パターンと対応する受光素子アレイとの位置関係を示すスリットの模式的平面図である。
【図２】図２は本発明の第１実施例による光強度スペクトル測定装置の概略的構成図である。
【図３】図３（Ａ）はスリットの光通過口の配列パターンと対応する受光素子アレイとの位置関係を示すスリットの模式的平面図、図３（Ｂ）は受光素子アレイの等化的な受光素子配列を示す模式図、図３（Ｃ）は受光素子アレイの実際の受光面配列を示す模式図である。
【図４】図４は受光素子アレイおよびスリットと空間的に波長分解された分岐光との波長と位置の関係を示す説明図である。
【図５】図５は本発明の第２実施例による光強度スペクトル測定装置の概略的構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によれば、入力光を波長成分ごとに空間分解して得られた光を複数の分岐光に分岐し、複数の分岐光をそれぞれ別個に受光する複数のスリット付き受光素子アレイを配置する。このスリット付き受光素子アレイは、受光する分岐光の波長成分変化方向と受光素子のアレイ方向とが一致しており、各受光素子の受光面に対する当該受光面より狭いスリット透光部の位置がスリット付き受光素子アレイごとに異なっている。このようなスリット構成を有する複数のスリット付き受光素子アレイでそれぞれ検出された光強度信号を合成することにより、高い波長分解能を得ることができ、かつ、複数の受光素子アレイにより同時に光強度信号を得ることができるので、高速測定が可能となる。以下、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明する。
【００１７】
１．一実施形態
以下、説明の煩雑さを避けるために、２つのスリット付き受光素子アレイを設けた光強度スペクトル測定装置を例示し、本発明の一実施形態について説明する。もちろん、本発明はｎ個（ｎ＞２）のスリット付き受光素子アレイを搭載した場合でも適用可能である。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、光ファイバ１００１より入力された光信号は、レンズ１００２によって平行光に変換され、この平行光が波長分解素子１００３によって波長成分ごとに空間的に分解される。すなわち、波長成分によって出力される位置が変わるため、波長成分と出力位置の関係が予め分かっていれば、位置毎に受光強度を調べることにより、入力光信号の光強度スペクトルを測定することができる。これは、広く知られた光強度スペクトル測定方式の一つである。
【００１９】
波長分解された光信号はハーフミラー１００４によって分岐され、一方の分岐光がスリット１００７を受光面上に設けた受光素子アレイ１００５へ、他方の分岐光がスリット１００８を受光面上に設けた受光素子アレイ１００６へ入射する。すなわち、これら２つの分岐光は、それぞれスリット１００７および１００８で部分的に遮られた後に受光素子アレイ１００５おおび１００６にて受光される。分岐光は空間的に波長分解されているので、受光素子アレイ１００５および１００６の受光素子位置と波長成分とを予め対応付けておけば受光素子アレイ１００５および１００６の各受光素子で検出される光強度から入力光の光強度スペクトルを得ることができる。
【００２０】
受光素子アレイ１００５の各受光素子は入射した光の強度に対応した電気信号を光強度スペクトル構成部１００９へ出力する。同様に、受光素子アレイ１００６の各受光素子は入射した光の強度に対応した電気信号を光強度スペクトル構成部１００９へ出力する。光強度スペクトル構成部１００９は、受光素子アレイ１００５、１００６にて受光された波長成分毎の光強度を組み合わせ、光ファイバ１００１からの入力光の光強度スペクトルを演算して再構成する。
【００２１】
本実施形態によれば、受光素子アレイ１００５および１００６の各受光素子の実効的な受光面積を小さくすることで高波長分解能を得る。すなわち、受光素子アレイ１００５および１００６のそれぞれの受光面上にスリット１００７および１００８をそれぞれ設け、各受光素子に入射する波長成分を制限することで高波長分解能を達成する。一方の受光素子アレイ１００５のスリット１００７の影によって受光できなくなった波長成分は、別の受光素子アレイ１００６のスリット１００７を用いて測定可能にする。
【００２２】
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、同じ受光面積を有する受光素子が同数配列された受光素子アレイ１００５と受光素子アレイ１００６とを用意し、それぞれの受光面側に透光部と遮光部の位相が逆転した状態で配列されたスリット１００７および１００８をそれぞれ設ける。言い換えれば、スリット１００７によって、受光素子アレイ１００５の各受光素子は、図１（Ｂ）の紙面に対して右半分（１／２）の受光面で受光し、左半分（１／２）の受光面がスリットの陰となる。他方、スリット１００８によって、受光素子アレイ１００６の各受光素子は、図１（Ｂ）の紙面に対して右半分（１／２）がスリットの陰となり、左半分（１／２）の受光面で受光する。したがって、受光素子アレイ１００５により検出される分岐光はスリット１００７の透光部の位置に応じた波長成分であり、受光素子アレイ１００６により検出される分岐光はスリット１００８の透光部の位置（すなわちスリット１００７の遮光部の位置）に対応した波長成分である。これら受光素子アレイ１００５および１００６にて受光された波長成分毎の光強度を組み合わせれば、光ファイバ１００１からの入力光の全波長を網羅でき、全体として波長分解能は２倍に向上する。
【００２３】
なお、ここではスリットによる波長成分の制限を受光素子面積の１／２とすることによって波長分解能を２倍にしたが、２倍に限定されるものではない。スリットの遮光部と透光部の面積比１／ｎ（ｎは３以上の整数）を変えることによって理論的にはｎ倍の波長分解能を得ることができる。ただし、２倍にするときには入力光を２分岐して受光素子アレイ数も２倍、３倍にするときには入力光を３分岐して受光素子アレイ数も３倍に増やす、というように、ｎ倍の波長分解能を得るには分岐数および受光素子アレイ数もｎ倍にすることが必要であるので、ｎが大きくなれば実装難度もあがる。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、波長分解能を向上させることができるが、さらに入力光の波長成分が複数の受光素子アレイにより一括して同時に測定されるので、測定の高速化も達成できる。
【００２５】
２．第１実施例
図２に示す光強度スペクトル測定装置は、図１における波長分解素子１００３として回折格子２００３を利用し、光強度スペクトル構成部１００９としてアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２００９およびＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)２０１０を利用した例である。図３は、受光素子アレイ２００５、受光素子アレイ２００６における各受光素子とスリットの位置関係を示したものであり、位置と波長成分の関係も示してある。さらに、図４はハーフミラー２００４により分岐された光信号ビーム２０１１、スリット２００７および受光素子アレイ２００５の位置関係を示したものであり、位置と波長成分の関係も示してある。以下、図２〜図４を参照しながら、高速かつ高波長分解能を同時に実現する光強度スペクトル測定装置の動作について詳細に説明する。
【００２６】
基本的な動作は図１と同様である。すなわち、光ファイバ２００１より入力された光信号は、レンズ２００２によって平行光に変換され、この平行光が回折格子２００３によって波長成分ごとに空間的に分解される。波長分解された光信号はハーフミラー２００４によって分岐され、一方の分岐光がスリット２００７を受光面上に設けた受光素子アレイ２００５へ、他方の分岐光がスリット２００８を受光面上に設けた受光素子アレイ２００６へ入射する。受光素子アレイ２００５および２００６から出力された光強度信号はＡＤＣ２００９によりデジタル変換され、ＦＰＧＡ２０１０により合成されて入力光の光強度スペクトルが得られる。
【００２７】
以下、図３および図４を参照して、スリット、受光素子アレイの各受光素子の位置関係、および位置と波長の関係について詳細に説明する。
【００２８】
スリット２００７を有する受光素子アレイ２００５において、受光素子アレイ２００５の受光素子の受光面２０１３は、図３（Ｃ）に示すようにライン状に多数配列されている。以下、各受光素子の受光面積をＳｅとする。
【００２９】
受光素子アレイ２００５は、図３（Ａ）に示すように、スリット２００７によって各受光素子の受光面積が１／２になるように位置が調整されている。さらに、回折格子２００３によって空間的に波長分解された光信号に対して、スリット２００７を通過して受光できる波長成分がλ1，…，λ2i-1，…，λ2n-1となるように回折格子２００３、スリット２００７および受光素子アレイ２００５の位置が調整されている。同様に、スリット２００８を通過して受光できる波長成分がλ2，…，λ2i，…，λ2nとなるように回折格子２００３、スリット２００８および受光素子アレイ２００６の位置が調整されている。このように位置調整された２組のスリット付き受光素子アレイ２００５および２００６を用いることにより、各受光素子の受光面積は実際にはＳｅだが、実効的には図３（Ｂ）に示すようにＳｅ／２の受光面積を持った受光素子列と等価な受光素子配列２０１２となる。
【００３０】
ハーフミラー２００４からスリット２００７付き受光素子アレイ２００５に入力される空間的に波長分解された光信号ビームは、回折格子２００３によって波長ごとに出力方位が変わるため、図４に示すように受光素子アレイ２００５の長手方向に広がった形状となる。また、スリット２００７に結像された位置によって含まれる波長成分が異なっているため、スリット２００７を通過して受光素子アレイ２００５にて受光されたとき、受光素子アレイ２００５のどの受光素子により受光したかの情報と波長情報とが予め分かっていれば、受光強度を測定することによって光強度スペクトルを測定することができる。スリット２００８を有する受光素子アレイ２００６に関しても動作は同様である。受光素子アレイ２００５、２００６で測定される光強度スペクトルは、それぞれ半分の波長成分しか含まれていないため、後に光強度スペクトルを再構成する必要がある。
【００３１】
ここで、入力光の波長成分を上述したようにλ1，λ2，…，λ2i-1，λ2i，…，λ2n-1，λ2nとする。この場合、波長分解能はΔλ＝λ2i−λ2i-1と表すことができる。入力光は空間的に波長分解されているので、スリット２００７の位置を調節することにより、受光素子アレイ２００５へ入力される光信号の波長成分がλ1，…，λ2i-1，…，λ2n-1となるようにすることができる。一方、スリット２００８の位置を調節することにより、受光素子アレイ２００６へ入力される光信号の波長成分がλ2，…，λ2i，…，λ2nとなるようにすることができる。従って、受光素子アレイ２００５、２００６を両方用いることにより、入力光の全波長成分を検出することが可能となる。
【００３２】
ここで注意すべきは、波長分解能Δλである。受光素子アレイ２００５、２００６へ入力される光信号は、空間的に波長分解されているので、測定される光強度スペクトルの波長分解能は、受光素子アレイ２００５、２００６の受光素子の受光面積の大きさによって決まる。つまり、空間的に波長分解された入力光をどのくらい細かく位置分解して検出したかによって測定される光強度スペクトルの波長分解能が決まる。
【００３３】
例えば、全受光面積がＳaである受光素子アレイ２００５が、受光面積がＳｅである１００個の受光素子から構成されているとし（Ｓａ＝１００×Ｓｅ）、Ｓａが測定すべき波長帯域Λに対応しているとする。この場合の波長分解能Δλは、Ｓｅに対応し、Δλ＝Λ／１００となる。
【００３４】
これに対して、本実施例では、受光素子アレイ２００５、２００６の前にスリット２００７、２００８を設けてあるため、受光素子アレイ２００５、２００６に入力される光信号の波長成分が制限を受ける。具体的には、受光素子アレイ２００５ではスリット２００７によって受光素子の受光面積が１／２に制限されているため、有効受光面積Ｓｅ’はＳｅ’＝Ｓｅ／２となるため、Ｓａ＝１００×Ｓｅ’／２となる。ＳａがΛに対応しており、ＳａをＳｅ’で分割していることになるので、波長分解能はΔλ＝Λ／２００となり、２倍の波長分解能となる。
【００３５】
ただし、スリット２００７の影になって受光できなくなる波長成分が発生するので、これを同様に構成された受光素子アレイ２００６にて受光することにより、波長分解能を２倍にして全波長成分の光強度を測定することが可能となる。
【００３６】
具体的には、受光素子アレイ２００５からはλ1，…，λ2i-1，…，λ2n-1（奇数）成分光強度、受光素子アレイ２００６からはλ2，…，λ2i，…，λ2n（偶数）成分光強度がアナログ電圧値となってＡＤＣ２００９に入力される。ＡＤＣ２００９は、それぞれの入力アナログ電圧値をデジタル値に変換し、ＦＰＧＡ２０１０へ出力する。ＦＰＧＡ２０１０は、ＡＤＣ２００９から入力した奇数成分光強度と偶数成分光強度と並べ替えてλ1，λ2，…，λ2i-1，λ2i，…，λ2n-1，λ2nを構成し、全波長範囲の光強度スペクトルを得ることが得きる。
【００３７】
本実施例では、上記のように高波長分解能化された光強度スペクトル測定において、入力光の波長成分は一括して同時に測定される。従って、高速化と高波長分解能化を同時に実現する光強度スペクトル測定が可能となる。
【００３８】
３．第２実施例
図５に示す本発明の第２実施例による光強度スペクトル測定装置は４倍の波長分解能を有する。図２に示す第１実施例との差異は、スリット通過波長成分を１／４とし、かつ、スリット付き受光素子アレイを４個利用している点である。波長分解能を４倍にするためには、受光素子アレイの各受光素子に入力される波長成分を、受光素子面積の１／４に制限する必要があるためである。そのため、スリットによって受光できなくなる波長成分が３／４に増えるため、４組のスリット付き受光素子アレイが必要となる。
【００３９】
４つの分岐光を得るために、ハーフミラー３００４にて２分岐した空間的に波長分解された光信号を、さらにハーフミラー３１０４、３２０４にてそれぞれ２分岐する構成となっている。ハーフミラー３１０４で分岐された分岐光の一方はスリット３１０７を通して受光素子アレイ３１０５へ入射し、他方はスリット３１０８を通して受光素子アレイ３１０６へ入射する。同様に、ハーフミラー３２０４で分岐された分岐光の一方はスリット３００７を通して受光素子アレイ３００５へ入射し、他方はスリット３００８を通して受光素子アレイ３００６へ入射する。スリット３００７、３００８、３１０７および３１０８と受光素子アレイ３００５、３００６、３１０５および３１０６と空間的に波長分解された光信号との位置関係は、既に述べたとおりであるから、その説明は省略する。
【００４０】
なお、第２実施例の変形例として次のように構成することもできる。すなわち、スリット付き受光素子アレイを２組のまま、スリット通過波長成分を１／４とすると、得られる波長成分は１／２となる。得られた波長成分から、ＦＰＧＡ３０１０で隣接波長成分データから内挿補完することで欠損した波長成分を推定することも可能である。ただし、光強度スペクトル変化が大きい場合には誤差が大きくなるため、波長分解能が期待通り４倍にならない場合があることに注意しなければならない。測定する光強度スペクトル変化があまり大きくないことが予め分かっている場合には有効な構成である。
【００４１】
４．効果
上述した本発明の第１実施例および第２実施例によれば、次のような効果を得ることができる。
【００４２】
第１の効果は、高速性と高波長分解能を同時に実現させることができる点である。その理由は、高速測定が可能だが高波長分解能の実現が困難な波長一括方式において、スリット付き受光素子アレイを複数設けることによって、高波長分解能を達成できるためである。
【００４３】
第２の効果は、低コストで実現可能な点である。その理由は、高波長分解能化を行うためには、受光素子アレイの受光素子面積を小さくすることが必要だが、これを実現するためには大規模な技術開発、設備投資が必要となる。しかし、スリットを設けることによって等価的に受光素子面積を制限するだけで実現が可能なためである。
【００４４】
第３の効果は、実現が容易な点である。その理由は、構成するデバイスは、現状、商用で入手可能なものであるためである。
【００４５】
第４の効果は、拡張性が高い点である。その理由は、スリット通過面積を変えることによって所望の波長分解能を設計できるためである。
【００４６】
第５の効果は、適用範囲が広いことである。その理由は、高速かつ高波長分解能で光強度スペクトルを測定することが期待される領域は、リアルタイムの偏波分散モニタに限らず、デバイス物性評価やトモグラフィ等など様々な適用が可能なためである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は波長分解ストークスベクトル測定や偏波分散モニタあるいはデバイス物性評価などに適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１００１  光ファイバ
１００２  レンズ
１００３  波長成分分解素子
１００４  ハーミラー
１００５、１００６  受光素子アレイ
１００７、１００８  スリット
１００９  光強度スペクトル構成部
２００１  光ファイバ
２００２  レンズ
２００３  回折格子
２００４  ハーフミラー
２００５、２００６  受光素子アレイ
２００７、２００８  スリット
２００９  Ａ／Ｄコンバータ
２０１０  ＦＰＧＡ
２０１１  波長分解されたビーム径
２０１２  等価的な受光画素ピッチ
２０１３  実際の受光画素ピッチ
３００１  光ファイバ
３００２  レンズ
３００３  回折格子
３００４、３１０４、３２０４  ハーフミラー
３００５、３００６、３１０５、３１０６  受光素子アレイ
３００７、３００８、３１０７、３１０８  スリット
３００９、３１０９  Ａ／Ｄコンバータ
３０１０  ＦＰＧＡ
【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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