(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体の光特性を測定する光ネットワークアナライザであって、
前記被測定体を透過した第１の光信号と、前記第１の光信号と周波数が異なる第２の光信号とを合波して第３の光信号を出力する第１合波器と、
前記第３の光信号を第１電気信号に変換する第１光電変換器と、
第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、
前記第１電気信号を分周する第１分周器と、
前記第１参照信号を分周する第２分周器と、
前記第１分周器が分周した前記第１電気信号と、前記第２分周器が分周した前記第１参照信号との位相を比較する位相測定部と
を備えることを特徴とする光ネットワークアナライザ。
【請求項２】
被測定体の光特性を測定する光ネットワークアナライザであって、
前記被測定体を透過した第１の光信号と、前記第１の光信号と周波数が異なる第２の光信号とを合波して第３の光信号を出力する第１合波器と、
前記第３の光信号を第１電気信号に変換する第１光電変換器と、
前記第１電気信号を分周する第１分周器と、
基準信号を発生する基準信号発生部と、
前記基準信号に基づいて、第１参照信号と前記第１参照信号を分周した第２参照信号とを発生する第１参照信号発生部と、
前記第１分周器が分周した前記第１電気信号と、前記第１参照信号発生部が発生した前記第２参照信号との位相を比較する位相測定部と
を備えることを特徴とする光ネットワークアナライザ。
【請求項３】
第４の光信号を発生する光源と、
前記第４の光信号を分波して前記第１の光信号及び前記第２の光信号を出力する第１分波器と、
前記第１参照信号に基づいて、前記第２の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項４】
前記第１光電変換器が変換した前記第１電気信号を受け取り、前記被測定体を透過した前記第１の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項５】
第２参照信号を発生する第２参照信号発生部と、
前記第２参照信号に基づいて、前記第１電気信号の周波数を変換する第１乗算器と、
前記第１乗算器が周波数変換した前記第１電気信号の所定の周波数成分を通過させる第１フィルタと、
前記第２参照信号に基づいて、前記第１参照信号の周波数を変換する第２乗算器と、
前記第２乗算器が周波数変換した前記第１参照信号の所定の周波数成分を通過させる前記第１参照信号を抽出する第２フィルタと
を備え、
前記第１分周器は、前記第１フィルタを通過した前記第１電気信号を分周し、
前記第２分周器は、前記第２フィルタを通過した前記第１参照信号を分周することを特徴とする請求項１に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項６】
前記被測定体から反射した第４の光信号と、前記第４の光信号と周波数が異なる第５の光信号とを合波して第６の光信号を出力する第２合波器と、
前記第６の光信号を第２電気信号に変換する第２光電変換器と
をさらに備え、
前記位相測定部は、前記第２電気信号と前記第１参照信号との位相をさらに比較することを特徴とする請求項１に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項７】
第７の光信号を発生する光源と、
前記第７の光信号を分波して前記第１の光信号及び第８の光信号を出力する第１分波器と、
前記第１分波器と前記被写体との間に設けられ、前記第１の光信号を前記被測定体に入射することにより前記被測定体から反射した前記第４の光信号を取り出す方向性結合器と、
第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、
前記第１参照信号に基づいて、前記第８の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器と、
周波数遷移された前記第８の光信号を前記第２の光信号及び第５の光信号に分波する第２分波器と
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項８】
前記第１電気信号を分周する第１分周器と、
前記第２電気信号を分周する第２分周器と、
前記第１参照信号を分周する第３分周器と
をさらに備え、
前記位相測定部は、前記第１分周器が分周した前記第１電気信号と、前記第２分周器が分周した前記第２電気信号と、前記第３分周器が分周した前記第１参照信号とを受け取り、前記第１電気信号と前記第１参照信号との位相、及び前記第２電気信号と前記第１参照信号との位相を比較することを特徴とする請求項７に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項９】
前記第１光電変換器が変換した前記第１電気信号、及び前記第２光電変換器が変換した前記第２電気信号を受け取り、前記被測定体を透過した前記第１の光信号、及び前記被測定体から反射した前記第４の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１０】
前記第１電気信号を分周する第１分周器と、
前記第２電気信号を分周する第２分周器と、
基準信号を発生する基準信号発生部と
をさらに備え、
第１参照信号発生部は、前記基準信号に基づいて、前記第１参照信号と前記第２参照信号とを発生し、
前記位相測定部は、前記第１分周器が分周した前記第１電気信号と、前記第２分周器が分周した前記第２電気信号と、前記第１参照信号発生部が発生した前記第２参照信号とを受け取り、前記第１電気信号と前記第２参照信号との位相、及び前記第２電気信号と前記第２参照信号との位相を比較することを特徴とする請求項６に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１１】
第４の光信号を発生する光源と、
前記第４の光信号を分波して前記第１の光信号及び前記第２の光信号を出力する第１分波器と、
第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、
前記第１参照信号に基づいて、前記被測定体を透過した前記第１の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１２】
被測定体の光特性を測定する光ネットワークアナライザであって、
前記被測定体を透過した第１の光信号と、前記第１の光信号と周波数が異なる第２の光信号とを合波して第３の光信号を出力する第１合波器と、
前記第３の光信号を第１電気信号に変換する第１光電変換器と、
前記第１の光信号と周波数が略同一の第４の光信号と、前記第２の光信号と周波数が略同一の第５の光信号とを合波して第６の光信号を出力する第２合波器と、
前記第６の光信号を第２電気信号に変換する第２光電変換器と、
前記第１電気信号を分周する第１分周器と、
前記第２電気信号を分周する第２分周器と、
前記第１分周器が分周した前記第１電気信号と、前記第２分周器が分周した前記第２電気信号との位相を比較する位相測定部と
を備えることを特徴とする光ネットワークアナライザ。
【請求項１３】
第７の光信号を発生する光源と、
前記第７の光信号を分波して第８の光信号及び第９の光信号を出力する第１分波器と、
前記第８の光信号を分光して前記第１の光信号及び前記第４の光信号を出力する第２分波器と、
第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、
前記第１参照信号に基づいて、前記第９の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器と、
周波数遷移された前記第９の光信号を前記第２の光信号及び第５の光信号に分波する第３分波器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１４】
前記第１光電変換器が変換した前記第１電気信号を受け取り、前記被測定体を透過した前記第１の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１５】
前記振幅測定部は、前記第２光電変換器が変換した前記第２電気信号をさらに受け取り、前記第１の光信号と前記第４の光信号との振幅を比較することを特徴とする請求項１４に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１６】
前記被測定体から反射した第７の光信号と、前記第２の光信号と周波数が略同一の第８の光信号とを合波して第９の光信号を出力する第３合波器と、
前記第９の光信号を第３電気信号に変換する第３光電変換器と
をさらに備え、
前記位相測定部は、前記第３電気信号と前記第２電気信号との位相をさらに比較することを特徴とする請求項１２に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１７】
第１０の光信号を発生する光源と、
前記第１０の光信号を分波して前記第１の光信号及び第１１の光信号を出力する第１分波器と、
前記第１分波器と前記被写体との間に設けられ、前記第１の光信号を前記被測定体に入射することにより前記被測定体から反射した前記第７の光信号と、前記第４の光信号とを取り出す方向性結合器と、
第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、
前記第１参照信号に基づいて、前記第１１の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器と、
周波数遷移された前記第１１の光信号を前記第２の光信号、前記第５の光信号、及び前記第８の光信号に分波する第２分波器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１８】
前記第１電気信号を分周する第１分周器と、
前記第２電気信号を分周する第２分周器と、
前記第３電気信号を分周する第３分周器と
をさらに備え、
前記位相測定部は、前記第１分周器が分周した前記第１電気信号と、前記第２分周器が分周した前記第２電気信号と、前記第３分周器が分周した前記第３電気信号とを受け取り、前記第１電気信号と前記第２電気信号との位相、及び前記第２電気信号と前記第３電気信号との位相を比較することを特徴とする請求項１７に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項１９】
前記第１光電変換器が変換した前記第１電気信号、及び前記第２光電変換器が変換した前記第２電気信号を受け取り、前記被測定体を透過した前記第１の光信号、及び前記被測定体から反射した前記第４の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項２０】
前記振幅測定部は、前記第２光電変換器が変換した前記第２電気信号をさらに受け取り、前記第１の光信号と前記第４の光信号との振幅、及び前記第４の光信号と前記第７の光信号との振幅を比較することを特徴とする請求項１９に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項２１】
第７の光信号を発生する第１光源と、
前記第７の光信号を分波して前記第１の光信号及び前記第４の光信号を出力する第１分波器と、
前記第８の光信号を発生する第２光源と、
前記第８の光信号を分波して前記第２の光信号及び前記第５の光信号を出力する第２分波器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項２２】
前記第１電気信号を分周する第１分周器と、
前記第２電気信号を分周する第２分周器と
をさらに備え、
前記位相測定部は、前記第１分周器が分周した前記第１電気信号と、前記第２分周器が分周した前記第２電気信号とを受け取り、前記第１電気信号と前記第２電気信号との位相を比較することを特徴とする請求項２１に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項２３】
前記第１光電変換器が変換した前記第１電気信号を受け取り、前記被測定体を透過した前記第１の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の光ネットワークアナライザ。
【請求項２４】
前記振幅測定部は、前記第２光電変換器が変換した前記第２電気信号をさらに受け取り、前記第１の光信号と前記第４の光信号との振幅を比較することを特徴とする請求項２３に記載の光ネットワークアナライザ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、各種の光学素子の光の透過特性、遅延特性等を測定する光ネットワークアナライザに関する。また本出願は、下記の日本特許出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
特願２００１−１０２９３３      出願日  平成１３年４月２日
特願２００２−００１５２１      出願日  平成１４年１月８日
背景技術
図１５は、従来の光ネットワークアナライザの構成を示す。図１５に示した従来の光ネットワークアナライザは、近赤外光領域の被測定物の波長分散測定を行う装置として▲１▼Ｓ．Ｒｙｕ，Ｙ．Ｈｏｒｉｕｃｈｉ，Ｋ．Ｍｏｃｈｉｕｋｉ，“Ｎｏｖｅｌ  ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｖｅｒ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｇｉｇａｈｅｒｔｚ  ｔｕｎｉｎｇ  ｒａｎｇｅ，”Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．７，ｎｏ．８，ｐｐ．１１７７−１１８０，１９８９  ▲２▼Ｍ．Ｆｕｊｉｓｅ，Ｍ．Ｋｕｗａｚｕｒｕ，Ｍ．Ｎｕｎｏｋａｗａ，ａｎｄ  Ｙ．Ｉｗａｍｏｔｏ，“Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｖｅｒ  ａ  １００−ｋｍ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｆｉｂｅｒ  ｂｙ  ａ  ｎｅｗ  ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，”Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｆｔ．，ｖｏｌ．２２，ｎｏ．１１，ｐｐ．５７０−５７２，１９８６に開示された装置である。
図１５に示した従来の光ネットワークアナライザは、光学測定部７００、被測定体２００、及びネットワークアナライザ７５０を備える。光学測定部７００は、波長可変光源７０２、光強度変調器７０４、参照用高周波信号源７０６、光電変換器７０８、及び増幅器７１０を有する。波長可変光源７０２が発生する光信号を、光強度変調器７０４において参照用高周波信号源７０６から与えられる参照用高周波信号により正弦波強度変調した後、被測定体２００に入射する。そして、被測定体２００を通過した光信号を光電変換器７０８にて電気信号に変換し、当該電気信号を増幅器７１０で増幅し、ネットワークアナライザ７５０に被測定信号として入力する。
ネットワークアナライザ７５０は、参照用高周波信号源７０６から与えられる参照信号と、増幅器７１０が入力される被測定信号との位相を比較することにより被測定信号の位相回転量を求める。光信号の波長をλｉ、光強度変調周波数をｆＩＦとした場合、被測定信号の伝搬遅延時間τ（λｉ）は、位相φ（λｉ，ｆＩＦ）を用いて以下のように表される。
τ（λｉ）＝φ（λｉ，ｆＩＦ）／２πｆＩＦ
したがって、波長可変光源７０２が発生する光の波長を連続的に変化させながら測定を行うことによって、波長毎の伝搬遅延時間τ（λｉ）を求められる。波長分散Ｄ（λｉ）は、伝搬遅延時間を波長領域で微分したものであり、以下の式によって求められる。
Ｄ（λｉ）  ＝  Δτ（λｉ）／Δλｉ
ここで、
Δτ（λｉ）  ＝  τ（λｉ＋１）−τ（λｉ）
Δλｉ  ＝  λｉ＋１−λｉ
である。
図１６は、従来の画像検出装置の構成を示す。図１６に示した従来の画像検出装置は、特開平２−１５０７４７号公報、及び特開２０００−１２１５５０号公報に開示された生体等の被測定物の断層像を画像化する装置である。
図１６に示した従来の画像検出装置は、光学測定部８００及び画像処理装置８５０を備える。光学測定部８００は、レーザ光源８０２、レンズ８０４、レンズ８０６、ビームスプリッタ８０８、ミラー８１０、ミラー８１２、光周波数変換器８１４、参照用高周波信号源８１６、ビームスプリッタ８１８、及び光電変換器８２０を有する。レーザ光源８０２が発生したレーザ光を被測定体２００に照射し、透過レーザ光の中の直進成分のみを光電変換器１０４で光ヘテロダイン検波し、ヘテロダイン検波が持つ指向性を利用して分別検出する。光電変換器８２０の出力は、復調器、コンピュータ、及び画像表示装置とを有する画像処理装置８５０に入力される。画像処理装置８５０は、透過レーザ光の強度のみを情報として用いて光断層像を画像化し、位相情報を測定しない。
図１５に示した従来の光ネットワークアナライザでは、
１．光信号の周波数を直接光電変換する直接検波方式であるので、ヘテロダイン検波方式に比べ、ＳＮ比が１０〜２０ｄＢ程度劣化する。そのため、ロスの多い被測定体では測定精度が悪化する、測定不能となる等、測定可能なダイナミックレンジが狭くなる。
２．波長可変光源７０２と光電変換器７０８との間に被測定体２００だけでなく光強度変換器７０４が設けられるので、光強度変調器７０４の伝送特性のドリフトが分散等の測定精度に直接影響を与える。
３．光強度変調器７０４が光信号を強度変調するので、被測定物２００に入射される光信号のスペクトルは、変調周波数の２倍の帯域を持ち、波長分解能が変調周波数以下にできない。つまり、被測定物に入射される光信号のスペクトルは、一定振幅のコヒーレント光が理想的である。
４．遅延時間の分解能を高くするためには、広帯域の光強度変調器７０８が必要である。３の分解能とトレードオフの関係がある。
図１６に示した従来の画像検出装置では、
１．レーザ光源８０２が発生したレーザ光は、レンズ８０４、レンズ８０６、ビームスプリッタ８０８、ミラー８１０、被測定体２００、光周波数変換器８１４、ミラー８１２、ビームスプリッタ８１８を経由して光電変換器８２０に入射するので、パスが長くなりロスが大きい。
２．レーザ光のパスが、被測定体２００側と光周波数変換器８１４側が有るため、光軸調整が煩雑である。
３．位相比較を行っていないので、伝搬遅延時間等を測定できない。
４．レーザ光源８０２が発生するレーザ光の波長を可変にしたり掃引したりしないので、被測定体２００の波長特性や波長分布の情報が得ることができない。
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる光ネットワークアナライザを提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
発明の開示
このような目的を達成するために、本発明の第１の形態によれば、被測定体の光特性を測定する光ネットワークアナライザであって、被測定体を透過した第１の光信号と、第１の光信号と周波数が異なる第２の光信号とを合波して第３の光信号を出力する第１合波器と、第３の光信号を第１電気信号に変換する第１光電変換器と、第１電気信号と第１参照信号との位相を比較する位相測定部とを備える。
第４の光信号を発生する光源と、第４の光信号を分波して第１の光信号及び第２の光信号を出力する第１分波器と、第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、第１参照信号に基づいて、第２の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器とをさらに備えてもよい。
第１電気信号を分周する第１分周器と、第１参照信号を分周する第２分周器とをさらに備え、位相測定部は、第１分周器が分周した第１電気信号と、第２分周器が分周した第１参照信号とを受け取り、第１電気信号と第１参照信号との位相を比較してもよい。
第１光電変換器が変換した第１電気信号を受け取り、被測定体を透過した第１の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えてもよい。
第１電気信号を分周する第１分周器と、基準信号を発生する基準信号発生部とをさらに備え、第１参照信号発生部は、基準信号に基づいて、第１参照信号と第２参照信号とを発生し、位相測定部は、第１分周器が分周した第１電気信号と、第１参照信号発生部が発生した第２参照信号とを受け取り、第１電気信号と第２参照信号との位相を比較してもよい。
第２参照信号を発生する第２参照信号発生部と、第２参照信号に基づいて、第１電気信号の周波数を変換する第１乗算器と、第１乗算器が周波数変換した第１電気信号の所定の周波数成分を通過させる第１フィルタと、第２参照信号に基づいて、第１参照信号の周波数を変換する第２乗算器と、第２乗算器が周波数変換した第１参照信号の所定の周波数成分を通過させる第１参照信号を抽出する第２フィルタとを備え、第１分周器は、第１フィルタを通過した第１電気信号を分周し、第２分周器は、第２フィルタを通過した第１参照信号を分周してもよい。
被測定体から反射した第４の光信号と、第４の光信号と周波数が異なる第５の光信号とを合波して第６の光信号を出力する第２合波器と、第６の光信号を第２電気信号に変換する第２光電変換器とをさらに備え、位相測定部は、第２電気信号と第１参照信号との位相をさらに比較してもよい。
第７の光信号を発生する光源と、第７の光信号を分波して第１の光信号及び第８の光信号を出力する第１分波器と、第１分波器と被写体との間に設けられ、第１の光信号を被測定体に入射することにより被測定体から反射した第４の光信号を取り出す方向性結合器と、第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、第１参照信号に基づいて、第８の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数遷移された第８の光信号を第２の光信号及び第５の光信号に分波する第２分波器とをさらに備えてもよい。
第１電気信号を分周する第１分周器と、第２電気信号を分周する第２分周器と、第１参照信号を分周する第３分周器とをさらに備え、位相測定部は、第１分周器が分周した第１電気信号と、第２分周器が分周した第２電気信号と、第３分周器が分周した第１参照信号とを受け取り、第１電気信号と第１参照信号との位相、及び第２電気信号と第１参照信号との位相を比較してもよい。
第１光電変換器が変換した第１電気信号、及び第２光電変換器が変換した第２電気信号を受け取り、被測定体を透過した第１の光信号、及び被測定体から反射した第４の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えてもよい。
第１電気信号を分周する第１分周器と、第２電気信号を分周する第２分周器と、基準信号を発生する基準信号発生部とをさらに備え、第１参照信号発生部は、基準信号に基づいて、第１参照信号と第２参照信号とを発生し、位相測定部は、第１分周器が分周した第１電気信号と、第２分周器が分周した第２電気信号と、第１参照信号発生部が発生した第２参照信号とを受け取り、第１電気信号と第２参照信号との位相、及び第２電気信号と第２参照信号との位相を比較してもよい。
第４の光信号を発生する光源と、第４の光信号を分波して第１の光信号及び第２の光信号を出力する第１分波器と、第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、第１参照信号に基づいて、被測定体を透過した第１の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器とをさらに備えてもよい。
本発明の第２の形態によれば、被測定体の光特性を測定する光ネットワークアナライザであって、被測定体を透過した第１の光信号と、第１の光信号と周波数が異なる第２の光信号とを合波して第３の光信号を出力する第１合波器と、第３の光信号を第１電気信号に変換する第１光電変換器と、第１の光信号と周波数が略同一の第４の光信号と、第２の光信号と周波数が略同一の第５の光信号とを合波して第６の光信号を出力する第２合波器と、第６の光信号を第２電気信号に変換する第２光電変換器と、第１電気信号と第２電気信号との位相を比較する位相測定部とを備える。
第７の光信号を発生する光源と、第７の光信号を分波して第８の光信号及び第９の光信号を出力する第１分波器と、第８の光信号を分光して第１の光信号及び第４の光信号を出力する第２分波器と、第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、第１参照信号に基づいて、第９の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数遷移された第９の光信号を第２の光信号及び第５の光信号に分波する第３分波器とをさらに備えてもよい。
第１電気信号を分周する第１分周器と、第２電気信号を分周する第２分周器とをさらに備え、位相測定部は、第１分周器が分周した第１電気信号と、第２分周器が分周した第２電気信号とを受け取り、第１電気信号と第２電気信号との位相を比較してもよい。
第１光電変換器が変換した第１電気信号を受け取り、被測定体を透過した第１の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えてもよい。
振幅測定部は、第２光電変換器が変換した第２電気信号をさらに受け取り、第１の光信号と第４の光信号との振幅を比較してもよい。
被測定体から反射した第７の光信号と、第２の光信号と周波数が略同一の第８の光信号とを合波して第９の光信号を出力する第３合波器と、第９の光信号を第３電気信号に変換する第３光電変換器とをさらに備え、位相測定部は、第３電気信号と第２電気信号との位相をさらに比較してもよい。
第１０の光信号を発生する光源と、第１０の光信号を分波して第１の光信号及び第１１の光信号を出力する第１分波器と、第１分波器と被写体との間に設けられ、第１の光信号を被測定体に入射することにより被測定体から反射した第７の光信号と、第４の光信号とを取り出す方向性結合器と、第１参照信号を発生する第１参照信号発生部と、第１参照信号に基づいて、第１１の光信号に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数遷移された第１１の光信号を第２の光信号、第５の光信号、及び第８の光信号に分波する第２分波器とをさらに備えてもよい。
第１電気信号を分周する第１分周器と、第２電気信号を分周する第２分周器と、第３電気信号を分周する第３分周器とをさらに備え、位相測定部は、第１分周器が分周した第１電気信号と、第２分周器が分周した第２電気信号と、第３分周器が分周した第３電気信号とを受け取り、第１電気信号と第２電気信号との位相、及び第２電気信号と第３電気信号との位相を比較してもよい。
第１光電変換器が変換した第１電気信号、及び第２光電変換器が変換した第２電気信号を受け取り、被測定体を透過した第１の光信号、及び被測定体から反射した第４の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えてもよい。
振幅測定部は、第２光電変換器が変換した第２電気信号をさらに受け取り、第１の光信号と第４の光信号との振幅、及び第４の光信号と第７の光信号との振幅を比較してもよい。
第７の光信号を発生する第１光源と、第７の光信号を分波して第１の光信号及び第４の光信号を出力する第１分波器と、第８の光信号を発生する第２光源と、第８の光信号を分波して第２の光信号及び第５の光信号を出力する第２分波器とをさらに備えてもよい。
第１電気信号を分周する第１分周器と、第２電気信号を分周する第２分周器とをさらに備え、位相測定部は、第１分周器が分周した第１電気信号と、第２分周器が分周した第２電気信号とを受け取り、第１電気信号と第２電気信号との位相を比較してもよい。
第１光電変換器が変換した第１電気信号を受け取り、被測定体を透過した第１の光信号の振幅を測定する振幅測定部をさらに備えてもよい。
振幅測定部は、第２光電変換器が変換した第２電気信号をさらに受け取り、第１の光信号と第４の光信号との振幅を比較してもよい。
本発明の第３の形態によれば、光ネットワークアナライザは、波長可変光源、波長可変光源が出射する光を複数の分波光に分波する分波器と、分波器が分波した分波光の一方に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数変換器で周波数遷移された分波光と、被測定体を経由した分波光とを合波する合波器と、合波器が合波した合波光を受光して電気信号に変換する光電変換器と、周波数変換器に参照用高周波信号を与える参照用高周波信号源と、光電変換器の変換出力が振幅及び位相測定入力端子に入力され、参照用高周波信号源の参照信号が参照信号入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
本発明の第４の形態によれば、光ネットワークアナライザは、波長可変光源と、波長可変光源が出射する光を複数の分波光に分波する第１分波器と、第１分波器が分波した分波光の一方に周波数遷移を与える周波数変換器と、第１分波器が分波した分波光の他方をさらに複数の分波光に分波する第２分波器と、周波数変換器の出力側に設けられ、周波数変換器で周波数遷移した分波光をさらに複数の分波光に分波する第３分波器と、第２分波器が分波し被測定体を経由した分波光の一方と、第３分波器が分波した分波光の一方とを合波する第１合波器と、第２分波器が分波した分波光の他方と、第３分波器が分波した分波光の他方とを合波する第２合波器と、第１合波器及び第２合波器の双方から出力される合波光をそれぞれ別々に光電変換し、被測定信号と参照信号とを得る第１光電変換器及び第２光電変換器と、周波数変換器に参照高周波信号を与える参照用高周波信号源と、第１光電変換器の変換出力が振幅及び位相測定入力端子に入力され、第２光電変換器の変換出力が参照信号入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
本発明の第５の形態によれば、光ネットワークアナライザは、波長可変光源と、波長可変光源が出射する光を複数の分波光に分波する第１分波器と、第１分波器が分波した分波光の一方を被測定体に導く光導波路と、光導波路に設けられ、被測定体からの反射光を取り出す方向性結合器と、第１分波器が分波した分波光の他方に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数変換器で周波数遷移した分波光をさらに複数の分波光に分波する第２分波器と、第１分波器が分波し被測定体を経由した分波光と、第２分波器が分波した分波光の一方とを合波する第１合波器と、第２分波器が分波した分波光の他方と、方向性結合器が検出した反射光とを合波する第３合波器と、第１合波器及び第３合波器が合波した光をそれぞれ光電変換する第１光電変換器及び第３光電変換器と、周波数変換器に参照高周波信号を与える参照用高周波信号源と、第１光電変換器及び第３光電変換器の変換出力が振幅及び位相測定入力端子に入力され、参照用高周波信号源の参照信号が参照信号入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
第２分波器が分波した分波光の一方と、方向性結合器の通過光とを合波する第２合波器を設け、第２合波器が合波した合波光を第２光電変換器で光電変換し、光電変換出力信号により参照信号を得てもよい。
本発明の第６の形態によれば、互いに連動して一定の周波数差の光を出射する一対の波長可変光源と、一対の波長可変光源が出射する光をそれぞれ複数の分波光に分波する第１分波器及び第２分波器と、第１分波器が分波した分波光の一方と、被測定体を経由した分波光とを合波する第１合波器と、第１分波器が分波した分波光の―方と、第２分波器が分波した分波光の一方とを合波する第２合波器と、第１合波器及び第２合波器が合波した合波光をそれぞれ光電変換する第１光電変換器及び第２光電変換器と、第１光電変換器の光電変換出力が振幅及び位相測定入力端子に入力され、第２光電変換器の光電変換出力が参照信号入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
本発明の第７の形態によれば、波長可変光源と、波長可変光源が出射する光を複数の分波光に分波する分波器と、分波器が分波した分波光の一方に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数変換器で周波数遷移された分波光と、被測定体を経由した分波光とを合波する合波器と、合波器が合波した合波光を受光して電気信号に変換する光電変換器と、周波数変換器に参照高周波信号を与える参照信号発生部と、参照信号発生部に基準信号を与える基準信号源と、光電変換器の変換出力を分周する分周器と、光電変換器の変換出力を分周した分周器の出力が位相測定入力端子に入力され、参照信号発生部で発生した参照高周波信号と同期し、かつ分周器と同一の比率で参照高周波信号を分周された参照信号発生部からの出力が参照信号入力端子に入力され、光電変換器の変換出力が直接振幅測定入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
本発明の第８の形態によれば、波長可変光源と、波長可変光源が出射する光を複数の分波光に分波する第１分波器と、第１分波器が分波した分波光の一方を被測定体に導く光導波路と、光導波路に設けられ、被測定体からの反射光を取り出す方向性結合器と、第１分波器が分波した分波光の他方に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数変換器で周波数遷移した分波光をさらに複数の分波光に分波する第２分波器と、被測定体を経由した分波光と、第２分波器が分波した分波光の一方とを合波する第１合波器と、第２分波器が分波した分波光の他方と、方向性結合器が検出した反射光とを合波する第３合波器と、第１合波器及び第３合波器が合波した合波光をそれぞれ光電変換する第１光電変換器及び第３光電変換器と、周波数変換器に参照高周波信号を与える参照信号発生部と、参照信号発生部に基準信号を与える基準信号源、第１光電変換器及び第３光電変換器の光電変換出力をそれぞれ同一の比率で分周する２つの分周器と、分周器の分周出力が位相測定入力端子に入力され、参照信号発生部で発生した参照高周波信号と同期し、かつ分周器と同一の比率で参照高周波信号を分周された参照信号発生部からの出力が参照信号入力端子に入力され、第１光電変換器及び第３光電変換器が出力する光電変換信号が振幅測定入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
本発明の第９の形態によれば、波長可変光源と、波長可変光源が出射する光を複数の分波光に分波する分波器と、分波器が分波した分波光の一方に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数変換器で周波数遷移された分波光と、被測定体を経由した分波光とを合波する合波器と、合波器が合波した合波光を受光して電気信号に変換する光電変換器と、周波数変換器に参照用高周波信号を与える参照用高周波信号源と、参照用高周波信号源の信号と光電変換器の変換出力をそれぞれ同一の比率で分周する２つの分周器と、光電変換器の変換出力を分周した分周器の出力が位相測定入力端子に入力され、参照信号を分周した分周器の出力が参照信号入力端子に入力され、光電変換器の変換出力が直接振幅測定入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
本発明の第１０の形態によれば、波長可変光源と、波長可変光源が出射する光を複数の分波光に分波する第１分波器と、第１分波器が分波した分波光の一方に周波数遷移を与える周波数変換器と、第１分波器が分波した分波光の他方をさらに複数の分波光に分波する第２分波器と、周波数変換器の出力側に設けられ、周波数変換器で周波数遷移した分波光をさらに複数の分波光に分波する第３分波器と、被測定体を経由した分波光と、第３分波器が分波した分波光の一方とを合波する第１合波器と、第２分波器が分波した分波光の他方と、第３分波器が分波した分波光の他方とを合波する第２合波器と、第１合波器及び第２合波器の双方から出力される合波光をそれぞれ別々に光電変換し、被測定信号と参照信号とを得る第１光電変換器及び第２光電変換器と、第１光電変換器及び第２光電変換器の光電変換出力をそれぞれ同一の比率で分周する２つの分周器と、第１光電変換器の変換出力を分周した分周器の分周出力が位相測定入力端子に入力され、第２光電変換器の変換出力を分周した分周出力が参照信号入力端子に入力され、第１光電変換器の変換出力が直接振幅測定入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
本発明の第１１の形態によれば、波長可変光源と、波長可変光源が出射する光を複数の分波光に分波する第１分波器と、第１分波器が分波した分波光の一方を被測定体に導く光導波路と、光導波路に設けられ、被測定体からの反射光を取り出す方向性結合器と、第１分波器が分波した分波光の他方に周波数遷移を与える周波数変換器と、周波数変換器で周波数遷移した分波光をさらあに複数の分波光に分波する第２分波器と、被測定体を経由した分波光と、第２分波器が分波した分波光の一方とを合波する第１合波器と、第２分波器が分波した分波光の他方と、方向性結合器が検出した反射光とを合波する第３合波器と、第１合波器及び第３合波器が合波した合波光をそれぞれ光電変換する第１光電変換器及び第３光電変換器と、第１光電変換器及び第３光電変換器の光電変換出力をそれぞれ同一の比率で分周する２つの分周器と、２つの分周器の分周出力が位相測定入力端子に入力され、周波数変換器に与える参照用高周波信号を分周器と同一の比率で分周した分周信号が参照信号入力端子に与えられ、第１光電変換器及び第３光電変換器が出力する光電変換信号が振幅測定入力端子に入力される位相振幅測定部とを備える。
第２分波器が分波した分波光の一方と、方向性結合器の通過光とを合波する第２合波器を設け、第２合波器が合波した合波光を第２光電変換器で光電変換し、光電変換出力信号により参照信号を得てもよい。
本発明の第１２の形態によれば、互いに連動して一定の周波数差の光を出射する一対の波長可変光源と、一対の波長可変光源が出射する光をそれぞれ複数の分波光に分波する第１分波器及び第２分波器と、第１分波器が分波した分波光の一方と、被測定体を経由した分波光とを合波する第１合波器と、第１分波器が分波した分波光の一方と、第２分波器が分波した分波光の一方とを合波する第２合波器と、第１合波器及び第２合波器が合波した合波光をそれぞれ光電変換する第１光電変換器及び第２光電変換器と、第１光電変換器及び第２光電変換器の光電変換出力をそれぞれ所定の比率で分周する２つの分周器と、一方の分周器の分周出力が位相測定信号入力端子に入力され、他方の分周器の分周出力が参照信号入力端子に入力され、第１光電変換器の光電変換出力が振幅測定信号入力端子に供給される位相振幅測定部とを備える。
光電変換器の各出力側及び参照信号経路に乗算器を設け、乗算器に参照用高周波信号を印加し、乗算器の出力側に周波数変換された信号を生成させ、周波数変換した信号をフィルタによって抽出し、フィルタによって抽出した信号を位相測定信号及び参照信号として利用してもよい。
一方の分波器が分波した分波光が周波数変換器と被測定体の両者を経由し合波器で合波され、他方の分波器が分波した分波光がそのまま合波器で合波されてもよい。波長可変光源から合波器までの光学路は光導波路であってもよい。
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
発明を実施するための最良の形態
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の一実施形態の第１実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。光ネットワークアナライザ１０は、光学測定部１００、被測定体２００、及びネットワークアナライザ３００を備える。第１実施例に係る光学測定部１００は、波長可変光源１０２、分波器１０４、参照用高周波信号源１０６、音響光学周波数変換器１０８、合波器１１０、及び光電変換器１１２を有する。また、ネットワークアナライザ３００は、位相振幅測定部３０２及び平均化処理部３０４を有する。
波長可変光源１０２は、光信号４００を発生する。そして、分波器１０４は、波長可変光源１０２が発生した光信号４００を分波して、光信号４０２及び光信号４０４を出力する。そして、音響光学周波数変換器１０８は、参照用高周波信号源１０６が発生する参照信号４０６に基づいて、光信号４０４に周波数遷移を与える。光信号４０２は、被測定体２００を透過して合波器１１０に入力される。光信号４０４は、音響光学周波数変換器１０８によって周波数遷移されて合波器１１０に入力される。
次に、合波器１１０は、被測定体２００を透過した光信号４０２と、光信号４０２と周波数が異なる光信号４０４とを合波して光信号４０８を出力する。そして、光電変換器１１２は、合波器１１０が出力した光信号４０８を受け取り、光信号４０８を電気信号４１０に変換する。
位相振幅測定部３０２は、透過測定入力端子３１０を介して光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して参照用高周波信号源１０６が発生した参照信号４０６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０と参照信号４０６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延（群遅延）時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号４０２の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
なお、波長可変光源１０２から光電変換器１１２までの光学路は、光導波路、即ち光ファイバであることが好ましい。また、合波器１１０は、光信号４０２と光信号４０４との偏波面の向きが一致するようにして合波することが好ましい。また、分波器１０４及び合波器１１０は、光集積回路基板に形成されることが好ましい。また、音響光学周波数変換器１０８は、音響光学変調器（ＡＯＭ）、音響光学シフタ（ＡＯＳ）であってよい。また、光学測定部１００は、音響光学周波数変換器１０８に代えて、電気光学結晶を用いた電気光学周波数シフタ、又は電気光学液晶を用いた周波数シフタを有してもよい。
以下に、数式を用いて第１実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の動作について説明する。波長可変光源１０２は、波長λ、角周波数ωｃのコヒーレント光（光信号４００）を発生し、音響光学周波数変換器１０８は、光信号４００の角周波数をωｃ＋Ｐに変換するものとする。
被測定体２００に印加される前の光信号４０２の電界ｅ１（ｔ）は、
ｅ１（ｔ）  ＝  Ａ１ｃｏｓωｃｔ
音響光学周波数変換器１０８が出射した光信号４０４の電界ｅ２（ｔ）は、
ｅ２（ｔ）  ＝  Ａ２ｃｏｓ｛（ωｃ＋Ｐ）ｔ＋θ２｝
被測定体の伝達関数は、
Ｙ（ωｃ）  ＝  Ｙｏｅｘｐ（ｊφｏ）
で表されるとすると、
光電変換器１１２へ入射する光信号４０８の電界ｅｄは、
ｅｄ  ＝  Ｙ（ωｃ）Ａ１ｃｏｓωｃｔ＋Ａ２ｃｏｓ｛（ωｃ＋Ｐ）ｔ＋θ２｝
光電変換器１１２の出力電流ｉｄは、
ｉｄ  ＝  α｛Ｙｏ２Ａ１２＋Ａ２２＋２ＹｏＡ１Ａ２ｃｏｓ（Ｐｔ＋θ２−φｏ）｝
で表される。
位相φｏ、角周波数ωｃ、伝搬遅延時間τ（ωｃ）は次の関係がある。
τ（ωｃ）  ＝  φｏ／ωｃ
また、角周波数ωｃが既知であるので、位相振幅測定部３０２は、光電変換器１１２から受け取った電気信号４１０の位相及び振幅を、参照信号４０６と比較して測定することにより、被測定体２００の透過減衰量、伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定することができる。
Ａ１，Ａ２：電界強度
Ｐ：角周波数シフト量
θ２：一定位相
ωｃ：角周波数
α：比例係数
図２は、本実施形態の第２実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第２実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第２実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第２実施例に係る光学測定部１００は、第１実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて分周器１１４を有する。また、第２実施例に係る光学測定部１００は、第１実施例に係る光学測定部１００の参照用高周波信号源１０６に代えて参照信号発生部１１６及び基準信号源１１８を有する。
波長可変光源１０２は、光信号４００を発生する。そして、分波器１０４は、波長可変光源１０２が発生した光信号４００を分波して、光信号４０２及び光信号４０４を出力する。参照信号発生部１１６は、基準信号源１１８が発生する基準信号４１２に基づいて参照信号４０６を発生する。また、参照信号発生部１１６は、参照信号４０６と同期し、分周器１１４と同一の分周比Ｍで参照信号４０６を分周した参照信号４１６を発生する。そして、音響光学周波数変換器１０８は、参照信号発生部１１６が発生する参照信号４０６に基づいて、光信号４０４に周波数遷移を与える。光信号４０２は、被測定体２００を透過して合波器１１０に入力される。光信号４０４は、音響光学周波数変換器１０８によって周波数遷移されて合波器１１０に入力される。
次に、合波器１１０は、被測定体２００を透過した光信号４０２と、光信号４０２と周波数が異なる光信号４０４とを合波して光信号４０８を出力する。そして、光電変換器１１２は、合波器１１０が出力した光信号４０８を受け取り、光信号４０８を電気信号４１０に変換する。そして、分周器１１４は、分周比Ｍで電気信号４１０を分周して電気信号４１４を出力する。
位相振幅測定部３０２は、透過位相測定入力端子３１０を介して分周器１１４が出力した電気信号４１４を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して参照信号発生部１１６が発生した参照信号４１６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１４と参照信号４１６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、透過振幅測定入力端子３１２を介して光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号４０２の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
参照信号発生部１１６は、基準信号源１１８が発生する基準信号４１２を基にした位相同期ループ（ＰＬＬ）回路又は逓倍器、或いは直接デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）で構成されることが好ましい。基準信号源１１８の基準信号４１２の周波数がｆｓｔの場合、音響光学周波数変換器１０８へ入力される参照信号４０６の周波数ｆＩＦは、
ｆＩＦ＝ＮＭｆｓｔ  （Ｎ、Ｍ：正の整数）
ネットワークアナライザ３００の参照信号入力端子３２０へ入力される参照信号４１６の周波数ｆＲｅｆは、
ｆＲｅｆ＝Ｎｆｓｔ
となり、さらに参照信号４０６と参照信号４１６とは同期する。
光電変換器１１２が出力する電気信号４１０の位相φｏ、角周波数ωｃ、伝搬遅延時間τ（ωｃ）は、上述したように次の関係がある。
τ（ωｃ）  ＝  φｏ／ωｃ
ここで、光の波長を１．５μｍとすると、位相φｏが１８０度回転したときの伝搬遅延時間τは、２．５フェムト秒となり、位相振幅測定部３０２は、±２．５フェムト秒以内の伝搬遅延時間の変化しか測定できない（通常の位相比較器では、位相が±１８０度以上、即ち一回転以上位相が回ると、位相を正しく測定できない）。そのため、分周器１１４が、光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を分周比Ｍの分周器１１４で１／Ｍに分周して電気信号４１４を出力することにより、位相振幅測定部３０２に入力される電気信号４１４の位相φＭと、電気信号４１０の位相φｏは、次の関係がある。
φＭ  ＝  φｏ／Ｍ
したがって、位相振幅測定部３０２は、±２．５×１０−３Ｍピコ秒以内の伝搬遅延時間の変化を測定できる。また、光測定系の揺らぎや細かな時間変動は、分周器１１４で分周することにより、平均化されるので、測定の再現性を高めることができる。上述の関係を用いることによって、位相振幅測定部３０２が測定した電気信号４１４の位相から電気信号４１０の位相を容易に求めることができる。また、電気信号４１４の位相φＭと、参照信号４１６の周波数ｆＩＦ／Ｍから求まる遅延時間τ  ＝  ＭφＭ／（２πｆＩＦ）は、被測定体２００の伝搬遅延時間に相当する。したがって、最終的には、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定できる。
また、第２実施例に係る光ネットワークアナライザ１０は、光電変換器１１２と分周器１１４との間に、帯域フィルタ（中心周波数ｆＩＦ）をさらに備えてもよい。これにより、電気信号４１０が含むｆＩＦ以外の余分な電気信号２ｆＩＦをカットすることができ、より高精度に測定できる。
第２実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を１／Ｍに分周する分周器１１４を備えることによって、位相振幅測定部３０２が測定する電気信号４１４の周期をＭ倍に拡大するので、電気信号４１４の位相の変位を安定して測定できる。
図３は、本実施形態の第３実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第３実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第３実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第３実施例に係る光学測定部１００は、第１実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて分周器１１４及び分周器１１８を有する。
分周器１１４は、光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を、分周比Ｍで分周して電気信号４１４を出力する。また、分周器１１８は、参照用高周波信号源１０６が発生した参照信号４０６を、分周器１１４と同一の分周比Ｍで分周して参照信号４１６を出力する。
位相振幅測定部３０２は、透過位相測定入力端子３１０を介して分周器１１４が出力した電気信号４１４を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して分周器１１８が分周した参照信号４１６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１４と参照信号４１６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、透過振幅測定入力端子３１２を介して光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号４０２の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第３実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を１／Ｍに分周する分周器１１４と、参照用高周波信号源１０６が発生する参照信号４０６を１／Ｍに分周する分周器１１８とを備えることによって、位相振幅測定部３０２が測定する電気信号４１４及び参照信号４１６の周期をＭ倍に拡大するので、電気信号４１４の位相の変位を安定して測定できる。
図４は、本実施形態の第４実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第４実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第４実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第４実施例に係る光学測定部１００は、第３実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて乗算器１２０、バンドパスフィルタ１２２、乗算器１２４、バンドパスフィルタ１２６、及び参照用高周波信号源１２８を有する。
乗算器１２０は、参照用高周波信号源１２８が発生する参照信号４０７に基づいて、光電変換器１１２が出力した電気信号４１０の周波数を変換する。そして、バンドパスフィルタ１２２は、乗算器１２０が周波数変換した電気信号４１０の所定の周波数成分を通過させる。そして、分周器１１４は、バンドパスフィルタ１２２を通過した電気信号４１０を分周比Ｍで分周して電気信号４１４を出力する。また、乗算器１２４は、参照用高周波信号源１２８が発生する参照信号４０７に基づいて、参照用高周波信号源１０６が発生した参照信号４０６の周波数を変換する。そして、バンドパスフィルタ１２６は、乗算器１２４が周波数変換した参照信号４０６の所定の周波数成分を通過させる。そして、分周器１１８は、バンドパスフィルタ１２６を通過した参照信号４０６を分周器１１４と同一の分周比Ｍで分周して参照信号４１６を出力する。参照用高周波信号源１２８が発生する参照信号４０７は、参照用高周波信号源１０６が発生する参照信号４０６より周波数が高いことが望ましい。
第４実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、乗算器１２０及び乗算器１２４で参照用高周波信号源１２８が発生する参照信号４０７を電気信号４１０及び参照信号４０６に乗算することにより、電気信号４１０と参照信号４０６の周波数を高い周波数に変換する。そのため、分周器１１４及び分周器１１８が分周することによって電気信号４１０及び参照信号４０６の周波数が下がる分を補償し、高い周波数で電気信号４１０と参照信号４０６との位相を比較することができる。したがって、所定時間内に位相比較を行う回数を増加させ、位相測定精度を向上させることができる。なお、乗算器１２０、バンドパスフィルタ１２２、乗算器１２４、バンドパスフィルタ１２６、参照用高周波信号源１２８を備える構成は、他の全ての実施例において適用してもよい。
図５は、本実施形態の第５実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第５実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第５実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第５実施例に係る光学測定部１００は、第１実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて方向性結合器１３０、分波器１３２、合波器１３４、及び光電変換器１３６を有する。
波長可変光源１０２は、光信号４００を発生する。そして、分波器１０４は、波長可変光源１０２が発生した光信号４００を分波して、光信号４０２及び光信号４０４を出力する。そして、方向性結合器１３０は、光信号４０２を被測定体２００に入射し、また光信号４０２を被測定体２００に入射することにより被測定体２００から反射した光信号４２２を取り出す。また、音響光学周波数変換器１０８は、参照用高周波信号源１０６が発生する参照信号４０６に基づいて、光信号４０４に周波数遷移を与える。そして、分波器１３２は、音響光学周波数変換器１０８によって周波数遷移された光信号４０４を分波して、光信号４１８及び光信号４２０を出力する。光信号４０２は、被測定体２００を透過して合波器１１０に入力される。光信号４２２は、方向結合器１３０によって取り出されて合波器１３４に入力される。光信号４１８は、分波器１３２に出力されて合波器１３４に入力される。光信号４２０は、分波器１３２に出力されて合波器１１０に入力される。
次に、合波器１１０は、被測定体２００を透過した光信号４０２と、光信号４０２と周波数が異なる光信号４２０とを合波して光信号４０８を出力する。そして、光電変換器１１２は、合波器１１０が出力した光信号４０８を受け取り、光信号４０８を電気信号４１０に変換する。合波器１３４は、被測定体２００から反射した光信号４２２と、光信号４２２と周波数が異なる光信号４１８とを合波して光信号４２４を出力する。そして、光電変換器１３６は、合波器１３４が出力した光信号４２４を受け取り、光信号４２４を電気信号４２６に変換する。
位相振幅測定部３０２は、透過測定入力端子３１０を介して光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を受け取り、反射測定入力端子３３０を介して光電変換器１３６が出力した電気信号４２６を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して参照用高周波信号源１０６が発生した参照信号４０６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０と参照信号４０６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４２６と参照信号４０６との位相を比較し、光信号４２２、即ち被測定体２００の反射光の位相特性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号４０２の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４２６に基づいて、被測定体２００から反射した光信号４２２の振幅（反射振幅量）を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第５実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光学測定部１００が被測定体２００の反射光を取り出す方向性結合器１３０を有し、ネットワークアナライザ３００が透過光用の透過測定信号入力端子３１０に加えて、反射光用の反射測定信号入力端子３３０を有することにより、透過光の振幅特性及び位相特性の他に、反射光の振幅特性及び位相特性を測定できる。
図６は、本実施形態の第６実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第６実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第６実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第６実施例に係る光学測定部１００は、第５実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて分周器１１４及び分周器１３８を有する。また、第６実施例に係る光学測定部１００は、第５実施例に係る光学測定部１００の参照用高周波信号源１０６に代えて参照信号発生部１１６及び基準信号源１１８を有する。
波長可変光源１０２は、光信号４００を発生する。そして、分波器１０４は、波長可変光源１０２が発生した光信号４００を分波して、光信号４０２及び光信号４０４を出力する。そして、方向性結合器１３０は、光信号４０２を被測定体２００に入射し、また光信号４０２を被測定体２００に入射することにより被測定体２００から反射した光信号４２２を取り出す。また、参照信号発生部１１６は、基準信号源１１８が発生する基準信号４１２に基づいて参照信号４０６を発生する。また、参照信号発生部１１６は、参照信号４０６と同期し、分周器１１４及び分周器１１８と同一の分周比Ｍで参照信号４０６を分周した参照信号４１６を発生する。そして、音響光学周波数変換器１０８は、参照信号発生部１１６が発生する参照信号４０６に基づいて、光信号４０４に周波数遷移を与える。そして、分波器１３２は、音響光学周波数変換器１０８によって周波数遷移された光信号４０４を分波して、光信号４１８及び光信号４２０を出力する。光信号４０２は、被測定体２００を透過して合波器１１０に入力される。光信号４２２は、方向結合器１３０によって取り出されて合波器１３４に入力される。光信号４１８は、分波器１３２に出力されて合波器１３４に入力される。光信号４２０は、分波器１３２に出力されて合波器１１０に入力される。
次に、合波器１１０は、被測定体２００を透過した光信号４０２と、光信号４０２と周波数が異なる光信号４２０とを合波して光信号４０８を出力する。そして、光電変換器１１２は、合波器１１０が出力した光信号４０８を受け取り、光信号４０８を電気信号４１０に変換する。そして、分周器１１４は、分周比Ｍで電気信号４１０を分周して電気信号４１４を出力する。合波器１３４は、被測定体２００から反射した光信号４２２と、光信号４２２と周波数が異なる光信号４１８とを合波して光信号４２４を出力する。そして、光電変換器１３６は、合波器１３４が出力した光信号４２４を受け取り、光信号４２４を電気信号４２６に変換する。そして、分周器１３８は、分周器１１４と同一の分周比Ｍで電気信号４２６を分周して電気信号４２８を出力する。
位相振幅測定部３０２は、透過位相測定入力端子３１０を介して分周器１１４が出力した電気信号４１４を受け取り、反射位相測定入力端子３３０を介して分周器１３８が出力した電気信号４２８を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して参照信号発生部１１６が発生した参照信号４１６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１４と参照信号４１６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４２８と参照信号４１６との位相を比較し、光信号４２２、即ち被測定体２００の反射光の位相特性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、透過振幅測定入力端子３１２を介して光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を受け取り、反射振幅測定入力端子３３２を介して光電変換器１３６が出力した電気信号４２６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号４０２の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４２６に基づいて、被測定体２００から反射した光信号４２２の振幅（反射振幅量）を測定する。
第６実施形態に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を１／Ｍに分周する分周器１１４と、光電変換器１３６が出力した電気信号４２６を１／Ｍに分周する分周器１３８とを備えることによって、位相振幅測定部３０２が測定する電気信号４１４及び電気信号４２８の周期をＭ倍に拡大するので、電気信号４１４及び電気信号４２８の位相の変位を安定して測定できる。
図７は、本実施形態の第７実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第７実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第３実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第７実施例に係る光学測定部１００は、第５実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて分周器１１４、分周器１１８、及び分周器１３８を有する。
分周器１１４は、光電変換部１１２が出力した電気信号４１０を、分周比Ｍで分周して電気信号４１４を出力する。また、分周器１３８は、光電変換部１３６が出力した電気信号４２６を、分周器１１４と同一の分周比Ｍで分周して電気信号４２８を出力する。また、分周器１１８は、参照用高周波信号源１０６が発生した参照信号４０６を、分周器１１４及び分周器１３８と同一の分周比Ｍで分周して参照信号４１６を出力する。
位相振幅測定部３０２は、透過位相測定入力端子３１０を介して分周器１１４が出力した電気信号４１４を受け取り、反射位相測定入力端子３３０を介して分周器１３８が出力した電気信号４２８を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して分周器１１８が出力した参照信号４１６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１４と参照信号４１６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４２８と参照信号４１６との位相を比較し、光信号４２２、即ち被測定体２００の反射光の位相特性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、透過振幅測定入力端子３１２を介して光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を受け取り、反射振幅測定入力端子３３２を介して光電変換器１３６が出力した電気信号４２６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号４０２の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４２６に基づいて、被測定体２００から反射した光信号４２２の振幅（反射振幅量）を測定する。
第７実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を１／Ｍに分周する分周器１１４と、光電変換器１３６が出力した電気信号４２６を１／Ｍに分周する分周器１３８と、参照用高周波信号源１０６が発生する参照信号４０６を１／Ｍに分周する分周器１１８とを備えることによって、位相振幅測定部３０２が測定する電気信号４１４、電気信号４２８、及び参照信号４１６の周期をＭ倍に拡大するので、電気信号４１４及び電気信号４２８の位相の変位を安定して測定できる。
図８は、本実施形態の第８実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第８実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第８実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
波長可変光源１０２は、光信号４００を発生する。そして、分波器１０４は、波長可変光源１０２が発生した光信号４００を分波して、光信号４０２及び光信号４０４を出力する。光信号４０４は、被測定体２００を透過して音響光学周波数変換器１０８に入力される。そして、音響光学周波数変換器１０８は、参照用高周波信号源１０６が発生する参照信号４０６に基づいて、被測定体２００を透過した光信号４０４に周波数遷移を与える。光信号４０４は、音響光学周波数変換器１０８によって周波数遷移されて合波器１１０に入力される。光信号４０２は、分波器１０４によって出力されて合波器１１０に入力される。
次に、合波器１１０は、光信号４０２と、光信号４０２と周波数が異なる光信号４０４とを合波して光信号４０８を出力する。そして、光電変換器１１２は、合波器１１０が出力した光信号４０８を受け取り、光信号４０８を電気信号４１０に変換する。
位相振幅測定部３０２は、透過測定入力端子３１０を介して光電変換器１１２が出力した電気信号４１０を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して参照用高周波信号源１０６が発生した参照信号４０６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０と参照信号４０６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号４１０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号４０４の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第８実施例に係る光ネットワークアナライザによれば、上述の実施例と同様に被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定することができる。
図９は、本実施形態の第９実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第９実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第９実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第９実施例に係る光学測定部１００は、波長可変光源１４０、分波器１４２、分波器１４４、参照用高周波信号源１４６、音響光学周波数変換器１４８、分波器１５０、合波器１５２、合波器１５４、光電変換器１５６、及び光電変換器１５８を有する。
波長可変光源１４０は、光信号５００を発生する。そして、分波器１４２は、波長可変光源１４０が発生した光信号５００を分波して、光信号５０２及び光信号５０４を出力する。そして、分波器１４４は、分波器１４２が出力した光信号５０２を分波して、光信号５０８及び光信号５１０を出力する。また、音響光学周波数変換器１４８は、参照用高周波信号源１４６が発生する参照信号５０６に基づいて、分波器１４２が出力した光信号５０４に周波数遷移を与える。そして、分波器１５０は、音響光学周波数変換器１４８によって周波数遷移された光信号５０４を分波して、光信号５１２及び光信号５１４を出力する。光信号５０８は、被測定体２００を透過して合波器１５２に入力される。光信号５１０は、分波器１４４によって出力されて合波器１５４に入力される。光信号５１２は、分波器１５０によって出力されて合波器１５２に入力される。光信号５１４は、分波器１５０によって出力されて合波器１５４に入力される。
次に、合波器１５２は、被測定体２００を透過した光信号５０８と、光信号５０８と周波数が異なる光信号５１２とを合波して光信号５１６を出力する。そして、光電変換器１５６は、合波器１５２が出力した光信号５１６を受け取り、光信号５１６を電気信号５２０に変換する。また、合波器１５４は、光信号５０８と周波数が略同一の光信号５１０と、光信号５１２と周波数が略同一の光信号５１４とを合波して光信号５１８を出力する。そして、光電変換器１５８は、合波器１５４が出力した光信号５１８を受け取り、光信号５１８を電気信号５２２に変換する。
位相振幅測定部３０２は、透過測定入力端子３１０を介して光電変換器１５６が出力した電気信号５２０を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して光電変換器１５８が出力した電気信号５２２を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０と電気信号５２２との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号５０８の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０と電気信号５２２との振幅を比較し、被測定体２００を透過した光信号５０８の振幅特性（透過減衰量）を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第９実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、参照信号入力端子３２０を介して位相振幅測定部３０２に入力される電気信号５２２を、波長可変光源１４０が発生した光信号５００を周波数遷移させることにより生成することにより、位相振幅測定部３０２は、波長可変光源１４０の変動、音響光学周波数変換器１４８のドリフト等を、測定する電気信号５２０と参照する電気信号５２２との間で相殺することができる。そのため、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を精度よく測定できる。
図１０は、本実施形態の第１０実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第１０実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第１０実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第１０実施例に係る光学測定部１００は、第９実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて分周器１６０及び分周器１６２を有する。
分周器１６０は、光電変換器１５６が出力した電気信号５２０を、分周比Ｍで分周して電気信号５２４を出力する。また、分周器１６２は、光電変換器１５８が出力した電気信号５２２を、分周器１６０と同一の分周比Ｍで分周して電気信号５２６を出力する。
位相振幅測定部３０２は、透過位相測定入力端子３１０を介して分周器１６０が出力した電気信号５２４を受け取り、位相参照信号入力端子３２０を介して分周器１６２が出力した電気信号５２６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２４と電気信号５２６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、透過振幅測定入力端子３１２を介して光電変換器１５６が出力した電気信号５２０を受け取り、振幅参照信号入力端子３２２を介して光電変換器１５８が出力した電気信号５２２を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号５０８の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０と電気信号５２２との振幅を比較し、被測定体２００を透過した光信号５０８の振幅特性（透過減衰量）を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第１０実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光電変換器１５６が出力した電気信号５２０を１／Ｍに分周する分周器１６０と、光電変換器１５８が出力した電気信号５２２を１／Ｍに分周する分周器１６２とを備えることによって、位相振幅測定部３０２が測定する電気信号５２４及び電気信号５２６の周期をＭ倍に拡大するので、電気信号５２４の位相の変位を安定して測定できる。
図１１は、本実施形態の第１１実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第１１実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第１１実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第１１実施例に係る光学測定部１００は、第９実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて合波器１６６及び光電変換器１６８を有する。また、第１１実施例に係る光学測定部１００は、第９実施例に係る光学測定部１００の分波器１４４に代えて方向性結合器１６４を有する。
波長可変光源１４０は、光信号５００を発生する。そして、分波器１４２は、波長可変光源１４０が発生した光信号５００を分波して、光信号５０２及び光信号５０４を出力する。そして、方向性結合器１６４は、分波器１４２が出力した光信号５０２を分波して、光信号５０８及び光信号５１０を出力する。また、方向性結合器１６４は、光信号５０８を被測定体２００に入射し、また光信号５０８を被測定体２００に入射することにより被測定体２００から反射した光信号５２４を取り出す。また、音響光学周波数変換器１４８は、参照用高周波信号源１４６が発生する参照信号５０６に基づいて、分波器１４２が出力した光信号５０４に周波数遷移を与える。そして、分波器１５０は、音響光学周波数変換器１４８によって周波数遷移された光信号５０４を分波して、光信号５１２、光信号５１４、及び光信号５２６を出力する。光信号５０８は、被測定体２００を透過して合波器１５２に入力される。光信号５１０は、方向性結合器１６４によって出力されて合波器１５４に入力される。光信号５１２は、分波器１５０によって出力されて合波器１５２に入力される。光信号５１４は、分波器１５０によって出力されて合波器１５４に入力される。光信号５２６は、分波器１５０によって出力されて合波器１６６に入力される。光信号５２４は、方向性結合器１６４によって出力されて合波器１６６に入力される。
次に、合波器１５２は、被測定体２００を透過した光信号５０８と、光信号５０８と周波数が異なる光信号５１２とを合波して光信号５１６を出力する。そして、光電変換器１５６は、合波器１５２が出力した光信号５１６を受け取り、光信号５１６を電気信号５２０に変換する。また、合波器１５４は、光信号５０８と周波数が略同一の光信号５１０と、光信号５１２と周波数が略同一の光信号５１４とを合波して光信号５１８を出力する。そして、光電変換器１５８は、合波器１５４が出力した光信号５１８を受け取り、光信号５１８を電気信号５２２に変換する。また、合波器１６６は、被測定体２００から反射した光信号５２４と、光信号５１２と周波数が略同一の光信号５２６とを合波して光信号５２８を出力する。そして、光電変換器１６８は、合波器１６６が出力した光信号５２８を受け取り、光信号５２８を電気信号５３０に変換する。
位相振幅測定部３０２は、透過測定入力端子３１０を介して光電変換器１５６が出力した電気信号５２０を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して光電変換器１５８が出力した電気信号５２２を受け取り、反射測定入力端子３３０を介して光電変換器１６８が出力した電気信号５３０を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０と電気信号５２２との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５３０と電気信号５２２との位相を比較し、光信号５２４、即ち被測定体２００の反射光の位相特性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号５０８の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５３０に基づいて、被測定体２００から反射した光信号５２４の振幅（反射振幅量）を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０と電気信号５２２との振幅を比較し、被測定体２００を透過した光信号５０８の振幅特性（透過減衰量）を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５３０と電気信号５２２との振幅を比較し、被測定体２００から反射した光信号５２４の振幅特性（反射振幅量）を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第１１実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光学測定部１００が被測定体２００の反射光を取り出す方向性結合器１６４を有し、ネットワークアナライザ３００が透過光用の透過測定信号入力端子３１０に加えて、反射光用の反射測定信号入力端子３３０を有することにより、透過光の振幅特性及び位相特性の他に、反射光の振幅特性及び位相特性を測定できる。また、第１１実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、参照信号入力端子３２０を介して位相振幅測定部３０２に入力される電気信号５２２を、波長可変光源１４０が発生した光信号５００を周波数遷移させることにより生成することにより、位相振幅測定部３０２は、波長可変光源１４０の変動、音響光学周波数変換器１４８のドリフト等を、測定する電気信号５２０及び電気信号５３０と、参照する電気信号５２２との間で相殺することができる。そのため、被測定体２００の透過減衰量、伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性、及び振幅特性を精度よく測定できる。
図１２は、本実施形態の第１２実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第１２実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第１２実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第１２実施例に係る光学測定部１００は、第１１実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて分周器１６０、分周器１６２、及び分周器１７０を有する。
分周器１６０は、光電変換器１５６が出力した電気信号５２０を、分周比Ｍで分周して電気信号５２４を出力する。また、分周器１６２は、光電変換器１５８が出力した電気信号５２２を、分周器１６０と同一の分周比Ｍで分周して電気信号５２６を出力する。また、分周器１７０は、光電変換器１６８が出力した電気信号５３０を、分周器１６０及び分周器１６２と同一の分周比Ｍで分周して電気信号５３２を出力する。
位相振幅測定部３０２は、透過位相測定入力端子３１０を介して分周器１６０が出力した電気信号５２４を受け取り、反射位相測定入力端子３３０を介して分周器１７０が出力した電気信号５３２を受け取り、位相参照信号入力端子３２０を介して分周器１６２が出力した電気信号５２６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２４と電気信号５２６との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５３２と電気信号５２６との位相を比較し、光信号５２４、即ち被測定体２００の反射光の位相特性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、透過振幅測定入力端子３１２を介して光電変換器１５６が出力した電気信号５２０を受け取り、反射振幅測定入力端子３３２を介して光電変換器１６８が出力した電気信号５３０を受け取り、振幅参照信号入力端子３２２を介して光電変換器１５８が出力した電気信号５２２を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０に基づいて、被測定体２００を透過した光信号５０８の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５３０に基づいて、被測定体２００から反射した光信号５２４の振幅（反射振幅量）を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５２０と電気信号５２２との振幅を比較し、被測定体２００を透過した光信号５０８の振幅特性（透過減衰量）を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号５３０と電気信号５２２との振幅を比較し、被測定体２００から反射した光信号５２４の振幅特性（反射振幅量）を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第１２実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光電変換器１５６が出力した電気信号５２０を１／Ｍに分周する分周器１６０と、光電変換器１５８が出力した電気信号５２２を１／Ｍに分周する分周器１６２と、光電変換器１６８が出力した電気信号５３０を１／Ｍに分周する分周器１７０とを備えることによって、位相振幅測定部３０２が測定する電気信号５２４、電気信号５２６、及び電気信号５３２の周期をＭ倍に拡大するので、電気信号５２４の位相の変位を安定して測定できる。
図１３は、本実施形態の第１３実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第１３実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第１３実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第１３実施例に係る光学測定部１００は、波長可変光源１８０、波長可変光源１８２、分波器１８４、分波器１８６、合波器１８８、合波器１９０、光電変換器１９２、及び光電変換器１９４を有する。波長可変光源１８０と波長可変光源１８２とは、一定の周波数差を持つ光信号をそれぞれ発生する。また、波長可変光源１８０と波長可変光源１８２とは、一定の周波数差を持つように光信号の周波数をそれぞれ変動させてもよい。
波長可変光源１８０は、光信号６００を発生する。そして、分波器１８４は、波長可変光源１８０が発生した光信号６００を分波して、光信号６０４及び光信号６０６を出力する。また、波長可変光源１８２は、光信号６００と周波数が異なる光信号６０２を発生する。そして、分波器１８６は、波長可変光源１８２が発生した光信号６０２を分波して、光信号６０８及び光信号６１０を出力する。光信号６０４は、被測定体２００を透過して合波器１８８に入力される。光信号６０６は、分波器１８４によって出力されて合波器１９０に入力される。光信号６０８は、分波器１８６によって出力されて合波器１８８に入力される。光信号６１０は、分波器１８６によって出力されて合波器１９０に入力される。
次に、合波器１８８は、被測定体２００を透過した光信号６０４と、光信号６０４と周波数が異なる光信号６０８とを合波して光信号６１２を出力する。そして、光電変換器１９２は、合波器１８８が出力した光信号６１２を受け取り、光信号６１２を電気信号６１６に変換する。また、合波器１９０は、光信号６０４と周波数が略同一の光信号６０６と、光信号６０８と周波数が略同一の光信号６１０とを合波して光信号６１４を出力する。そして、光電変換器１９４は、合波器１９０が出力した光信号６１４を受け取り、光信号６１４を電気信号６１８に変換する。
位相振幅測定部３０２は、透過測定入力端子３１０を介して光電変換器１９２が出力した電気信号６１６を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して光電変換器１９４が出力した電気信号６１８を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号６１６と電気信号６１８との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、電気信号６１６に基づいて、被測定体２００を透過した光信号６０４の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第１３実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、一定周波数の差の光信号を発生する波長可変光源１８０と波長可変光源１８２とを備え、波長可変光源１８０と波長可変光源１８２とが発生光信号の周波数差を利用してヘテロダイン検波を行うので、ＳＮ比のよい測定を行うことができる。
図１４は、本実施形態の第１４実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成を示す。第１４実施例において、上述の実施例の光ネットワークアナライザ１０と同様の構成要素には、上述の実施例と同様の符号を付す。また、第１４実施例においては、上述の実施例と同様の構成及び動作についての説明は一部省略し、特に上述の実施例と異なる構成及び動作について説明する。
第１４実施例に係る光学測定部１００は、第１３実施例に係る光学測定部１００の構成要素に加えて分周器１９６及び分周器１９８を有する。
分周器１９６は、光電変換器１９２が出力した電気信号６１６を、分周比Ｍで分周して電気信号６２０を出力する。また、分周器１９８は、光電変換器１９４が出力した電気信号６２２を、分周器１９６と同一の分周比Ｍで分周して電気信号６２２を出力する。
位相振幅測定部３０２は、透過位相測定入力端子３１０を介して分周器１９６が出力した電気信号６２０を受け取り、参照信号入力端子３２０を介して分周器１９８が分周した電気信号６２２を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号６２０と電気信号６２２との位相を比較し、被測定体２００の透過光の伝搬遅延時間等の位相特性の波長依存性を測定する。また、位相振幅測定部３０２は、透過振幅測定入力端子３１２を介して光電変換器１９２が出力した電気信号６１６を受け取る。そして、位相振幅測定部３０２は、電気信号６１６に基づいて、被測定体２００を透過した光信号６０４の振幅（透過減衰量）の波長依存性を測定する。そして、平均化処理部３０４は、位相振幅測定部３０２が測定した測定値の平均化処理を行う。
第１４実施例に係る光ネットワークアナライザ１０によれば、光電変換器１９２が出力した電気信号６１６を１／Ｍに分周する分周器１９６と、光電変換器１９４が出力した電気信号６１８を１／Ｍに分周する分周器１９８とを備えることによって、位相振幅測定部３０２が測定する電気信号６２０及び電気信号６２２の周期をＭ倍に拡大するので、電気信号６２０の位相の変位を安定して測定できる。
以上の実施例に係る光ネットワークアナライザ１０よれば、被測定体を透過した光信号と、音響光学周波数変換器で周波数遷移された光信号とは、合波器で合波される際に、差の周波数を持つビート成分を発生するので、当該ビート成分を光電変換することによりヘテロダイン検波方式となる。そのため、図１５に示した従来の光ネットワークアナライザの直接検波方式と比較して、ショットノイズ限界の検出でＳＮ比が１０〜２０ｄＢ程度優れる。したがって、ダイナミックレンジの広い被測定体の伝搬特性を測定できる。
また、波長可変光源と光電変換器との間に光強度変調器が入らないので、図１５に示した従来の光ネットワークアナライザと比較してドリフトの少ない伝送特性を測定できる。さらに、位相測定を行っているので、図１６に示した従来の画像検出装置では測定できない伝搬遅延時間の測定ができる。さらに、波長可変光源が発生する光信号の波長を可変にすることで、図１６に示した従来の画像検出装置では測定できない波長特性が測定できる。
また、被測定体に入射する光信号が無変調のコヒーレント光であるので、高分解能に波長特性を測定できる。
また、光電変換器の後段に分周器を挿入することにより、被測定信号自身でなく被測定信号を所定の分周比で分周した被測定信号の位相測定を行うことにより、測定する被測定信号の周期が分周比倍に拡大され、より安定して被測定信号の位相の変位を測定できる。さらに、被測定信号を分周して位相比較を行うことにより、光測定系の揺らぎや細かな時間変動が平均化され、より安定して被測定信号の位相の変位を測定できる、さらに、伝搬遅延時間測定の範囲及び分解能を分周器の分周比で設定できるので、音響光学周波数変換器の変換周波数に強く依存しない。
また、波長可変光源から合波器までの光路を光ファイバのような光導波路を用いることにより、合波器に入力する光信号の偏波面を合致させる調整を容易に行うことができる。そのため、製造が容易な光ネットワークアナライザを提供することができる。
以上発明の実施の形態を説明したが、本出願に係る発明の技術的範囲は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に種々の変更を加えて、請求の範囲に記載の発明を実施することができる。そのような発明が本出願に係る発明の技術的範囲に属することもまた、請求の範囲の記載から明らかである。
産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、各種の光学素子の光の透過特性、遅延特性等を精度よく測定できる光ネットワークアナライザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態の第１実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図２は、第２実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図３は、第３実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図４は、第４実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図５は、第５実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図６は、第６実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図７は、第７実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図８は、第８実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図９は、第９実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図１０は、第１０実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図１１は、第１１実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図１２は、第１２実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図１３は、第１３実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図１４は、第１４実施例に係る光ネットワークアナライザ１０の構成図である。
図１５は、従来の光ネットワークアナライザの構成図である。
図１６は、従来の画像検出装置の構成図である。
【図１】
0004008823.tif 000002
【図２】
0004008823.tif 000003
【図３】
0004008823.tif 000004
【図４】
0004008823.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004008823.tif 000007
【図７】
0004008823.tif 000008
【図８】
0004008823.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004008823.tif 000011
【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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