(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光器の回折格子をモータで回転させることにより被測定光から特定波長を抽出してスペクトルを測定する光スペクトラムアナライザと、異なる波長の光信号を掃引発振する波長可変光源との間における波長トラッキング方式において、
前記モータを駆動する駆動回路から前記モータを駆動するためのモータ駆動制御信号を波長可変光源に供給することにより、分光により特定波長を抽出する分光器の駆動制御を行うモータの回転開始タイミングと、前記波長可変光源に具備された光源の単一モード発振波長の掃引開始タイミングとを同一にし、測定範囲内において、連続且つ高速掃引時に波長とを一致させるものであって、
前記光スペクトラムアナライザは、
該光スペクトラムアナライザを構成する各要素を制御する制御部と、
前記波長可変光源と通信を行うための通信回路並びにその入出力端子と、
分光により被測定光から特定波長を抽出し、これを出力する前記分光器と、
前記分光器に被測定光を入力させる光入力端子と、
前記分光器の抽出波長を可変させるモータと、
前記モータを駆動し、且つ前記モータ駆動制御信号を出力する駆動回路と、
前記分光器から出力される抽出光を受光して電気信号に変換する光検出器と、
前記光検出器から出力される電気信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
被測定物により測定されたデータを表示する表示部と、
前記モータの回転位置を検出する位置検出回路と、
検出された位置情報から前記Ａ／Ｄ変換器を起動させ、且つ前記制御部にディジタル信号を取得させる情報を供給する信号の遅延時間を調節する遅延回路と、
前記モータ駆動制御信号を前記波長可変光源に供給する出力端子と、を備え、
前記波長可変光源は、
前記モータ駆動制御信号を入力する入力端子と、
該波長可変光源を構成している各要素を制御する制御部と、
前記光スペクトラムアナライザと通信を行うための通信回路並びにその入出力端子と、
測定条件等を表示するための表示部と、
光源を駆動し、且つ該光源の温度制御等を行う光源駆動回路と、
光信号の波長が可変自在な光源と、
前記モータ駆動制御信号に基づいて前記光源が出力する波長を前記抽出波長に一致するように制御する波長制御回路と、
前記光源から出力される光信号を外部に出力するための光出力端子とを備える
ことを特徴とする光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式。
【請求項２】
モータ駆動制御信号を前記駆動回路から前記波長制御回路に供給することに代えて、前記波長制御回路から前記駆動回路に波長制御信号を供給することにより前記光スペクトラムアナライザの測定範囲内において連続的に抽出される特定波長と連続的に掃引される光信号の波長とを一致させる
ことを特徴とする請求項１記載の光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式。
【請求項３】
前記波長可変光源は、
前記波長制御回路から出力される波長情報を前記光スペクトラムアナライザに出力させるための出力端子を備え、
前記光スペクトラムアナライザは、
前記波長可変光源から波長情報を入力するための入力端子と、
前記遅延回路の代わりに備えられるものであって、前記位置検出回路から出力されるモータの位置情報と前記波長制御回路から入力される波長情報とを切り替えると共に、前記波長情報に基づいて前記Ａ／Ｄ変換器を起動させ、且つ前記制御部にディジタル信号を取得させる情報を供給する信号の遅延時間を調節する切替／遅延回路とを備える
ことを特徴とする請求項１記載の光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式。
【請求項４】
前記波長可変光源は、
前記波長制御回路と光源とに代えて、
光源として機能する回折格子およびレーザ素子と、
前記回折格子を回転させるためのモータと、
該モータを駆動する駆動回路と、
該モータの回転位置を検出し、その位置情報を波長情報に代えて前記出力端子に供給する位置検出回路とを備える
ことを特徴とする請求項３記載の光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号のスペクトルを測定する光スペクトラムアナライザと異なる波長の光を出力することが可能な波長可変光源とを用いて、光フィルタや光伝送路などの波長特性の測定を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来技術に於ける光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の構成を示すブロック図である。１は光スペクトラムアナライザ、２は光スペクトラムアナライザ１の制御部、３は外部機器と通信を行うための通信回路、▲２▼は通信回路３のインターフェースとなる入出力端子、４は分光により被測定光から特定波長を抽出し出力する分光器、５は分光器４に被測定光を入力させるための光入力端子、６は分光器４の抽出波長を可変させるためのモータ、７はモータ６を駆動するための駆動回路、８は分光器４から出力される抽出光を受光し電気信号に変換する光検出器、９は光検出器８から出力される微小電気信号を増幅する増幅回路、１０は増幅回路９から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変更するためのＡ／Ｄ変換器、１１は測定されたデータを表示するための表示部、１２はモータの回転位置を検出するための位置検出回路、１４は波長可変光源、１５は波長可変光源１４の制御部、１６は外部機器と通信を行うための通信回路、▲２▼’は通信回路３のインターフェースとなる入出力端子、１７は条件等を表示するための表示部、１８は光源２０を駆動し、また光源の温度制御等を行うための光源駆動回路、１９は光源が出力する波長を制御するための波長制御回路、２０は単一モードスペクトラムを発振し、その発振波長を可変できるような構成となっている光源、２１は光源２０から出力される光信号を外部に出力するための光出力端子、そして２２は被測定物である。
【０００３】
光スペクトラムアナライザ１は、制御部２にあらかじめ記憶されているモータ制御情報を基に、駆動回路７を介してモータ６を駆動し、分光器４の抽出波長を設定する。制御部２は、モータ６に結合された位置検出回路１２から得られる位置情報を監視制御し、所定の波長に設定されていることを確認した後、Ａ／Ｄ変換器１０よりデータを読み出し演算処理を行い、表示部１１に結果を表示させる。この時、制御部２は、設定された波長範囲ならびに測定数から分光器４の等間隔の抽出波長を求め、断続的に各抽出波長設定時のデータを求め、表示部１１にプロットすることにより１波形として表示させることができる。
【０００４】
また、波長可変光源１４は、制御部１５にあらかじめ記憶されている光源駆動情報ならびに波長情報を基に、光源駆動回路１８および波長制御回路１９を制御し、光源２０の単一モード発振波長および発振光電力を可変させる。この時、制御部１５は、表示部１７に表示された設定条件より各パラメータを演算で求め、光源駆動回路１８および波長制御回路１９を制御し、光源２０を設定された任意の条件で発振させ、また、ある波長範囲を決められた波長間隔で断続的に可変させることもできる。
【０００５】
光スペクトラムアナライザ１は、外部に接続された波長可変光源１４を制御するホストの機能を有しており、光スペクトラムアナライザ１の制御部２は、通信回路３ならびに入出力端子▲２▼から波長可変光源１４の入出力端子▲２▼’ならびに通信回路１６を介して、波長可変光源１４の制御部１５に制御命令を送信し、波長可変光源１４が出力する信号光の波長ならびに光電力を設定する。
【０００６】
次に、図５に基づいて、従来技術による光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式について説明する。図５は、図４に示す従来技術による光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の測定手順を示すフローチャートである。
測定者によって測定開始波長λ０、測定終了波長λｅ、測定サンプル数など複数の測定条件を設定された光スペクトラムアナライザ１は、制御部２で波長間隔Δλなどのパラメータを演算により求める（ステップＳ１、以下、ステップは省略）。そして、制御部２は求めた条件により駆動回路７に信号を送り、モータ６を駆動して分光器４の抽出波長を初期波長に設定し、位置検出回路１２から出力される位置情報を監視して初期波長に設定されたことを確認する。また、通信回路３を介して外部に接続された波長可変光源１４に初期波長への移動コマンドを送信する（Ｓ２）。
【０００７】
波長可変光源１４の制御部１５は光スペクトラムアナライザ１より送信されたコマンドから演算して、光源駆動回路１８ならびに波長制御回路１９へ与えるパラメータを求め、光源２０を初期波長に設定し、設定終了後通信回路１６を介して光スペクトラムアナライザ１の制御部２へ設定完了コマンドを送信する（Ｓ３）。そして、測定者からの測定開始の命令により（Ｓ４）、光スペクトラムアナライザ１の制御部２は分光器４の抽出波長λが測定開始波長λ０となるように駆動回路７へ制御信号を送りモータ６を駆動し、位置検出回路１２から出力される位置情報を監視してモータの移動完了を待つ。また、通信回路３を介して外部に接続された波長可変光源１４に、測定波長λへの移動コマンドを送信し、波長可変光源１４からの波長設定完了コマンド返信を待つ（Ｓ５）。
【０００８】
光スペクトラムアナライザ１および波長可変光源１４の波長設定が完了したら（Ｓ６）、制御部２はＡ／Ｄ変換器１０を起動し、ディジタル信号を取り込んで（Ｓ７）、あらかじめ設定された増幅回路９の条件などから光電力値を演算により求め、表示部１１にプロットし（Ｓ８）、測定波長間隔Δλ離れた次の波長λを演算により求め（Ｓ９）、再度分光器４の抽出波長と波長可変光源１４の出力波長を設定する。そして、制御部２は、この波長設定とデータ測定を測定波長λが測定終了波長λｅを越える（λ＞λｅ）までを続け（Ｓ１０）、測定を終了する（Ｓ１１）。
尚、このとき光スペクトラムアナライザ１と波長可変光源１４の制御を別に用意されたコンピュータなどを用いても良い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような従来方式の光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式に於いては、ホストとなる光スペクトラムアナライザ１が通信インターフェースを経由して波長可変光源１４の動作を制御し、測定波長範囲において求められた測定波長間隔ごとに、分光器４の抽出波長と波長可変光源１４の出力波長を断続的に設定してデータを測定し、さらに、通信インターフェースでコマンド送信を逐次行っているため非常に時間がかかっている。また、測定サンプル数が多いときには、一層時間がかかるなどの問題がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光スペクトラムアナライザの分光器を高速に掃引しながら測定データをサンプリングし、その掃引速度に合わせて波長可変光源の波長掃引を行い、もって、高速に光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキングを実現することにある。さらに、別の目的は、高い波長確度で光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキングを実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、第１の発明は、光信号のスペクトルを測定する光スペクトラムアナライザと、異なる波長の光を出力することが可能な波長可変光源とを用いて、光波長特性の測定を行う光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式において、光スペクトラムアナライザに具備され、分光により特定波長を抽出する分光器の駆動制御を行うモータの回転開始タイミングと、波長可変光源に具備された光源の単一モード発振波長の掃引開始タイミングとを同一にし、測定範囲内において、連続且つ高速掃引時に波長を一致させるように制御することを特徴とする光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式である。
【００１２】
さらに、第２の発明は、光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング測定を非常に高速に行うことを目的として、図１のように構成したことを特徴とする。すなわち、光スペクトラムアナライザ１と波長可変光源１４とを同一のタイミングで掃引を開始させるために、分光器４を駆動するモータ６の制御を行い、また、モータ６の回転開始タイミングである制御信号を出力する事を特徴とする駆動回路７と、光源２０の単一モード発振波長の掃引制御を行い、また外部からの掃引開始タイミングを図る制御信号を受け、光源２０の掃引を開始することを特徴とする波長制御回路１９とを備え、光スペクトラムアナライザ１の測定波長と波長可変光源１４の単一モード発振波長の掃引を同一タイミングで開始し、高速に掃引させるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、第３の発明は、第２の発明と同様に図１のように構成されており、光スペクトラムアナライザ１に具備された駆動回路７を、波長可変光源１４に具備された波長制御回路１９が出力する制御信号により同期させて掃引を開始し、分光器４の抽出波長と光源２０の出力波長を測定範囲内におけて連続かつ高速掃引時に一致させるように制御することを特徴とする。
【００１４】
さらに、第４の発明は図２のように構成されている。すなわち、光スペクトラムアナライザ１は、高速掃引時において、モータ６に接続された位置検出回路１２と切替／遅延回路２８とにより、Ａ／Ｄ変換器１０のサンプリングタイミングと、変換されたディジタル信号を制御部２に読み込ませるタイミングとを得る。そして、光スペクトラムアナライザ１と波長可変光源１４の波長トラッキングにおいては、波長可変光源１４の単一モード発振波長と相関したサンプリングタイミングを発生させる波長制御回路１９と、その制御信号光スペクトラムアナライザ１に供給するための出力端子ならびに入力端子と、位置検出回路１２が発生する制御信号と波長制御回路１９が出力し光スペクトラムアナライザ１に供給された制御信号とを切替により選択し、またその制御信号に任意の遅延を与え、Ａ／Ｄ変換器１０に供給することができる切替／遅延回路１３とを備え、光スペクトラムアナライザ１の測定波長と波長可変光源１４の単一モード発振波長の掃引を同一タイミングで開始し高速に掃引させることを特徴とする。
【００１５】
また、第５の発明は図３のように構成されている。すなわち、波長可変光源１４の光源部が回折格子２４とレーザ素子２３で構成され、モータ２５により回折格子２４を移動させることによってレーザ素子２３の発振波長を可変させることを特徴とし、光スペクトラムアナライザ１の駆動回路７で出力される掃引開始タイミングの制御信号を受けてモータ２５を始動することができる駆動回路２６と、モータ２４に接続され、モータ２５の回転位置を検出し位置情報を入出力端子を経由して光スペクトラムアナライザの切替／遅延回路２８に供給する位置検出回路２７とを備え、光スペクトラムアナライザ１の測定波長と波長可変光源１４の単一モード発振波長の掃引を同一タイミングで開始し、高速に掃引させることを特徴とする。
【００１６】
図１の構成による第２、第３の発明における光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式に於いては、設定された測定波長範囲およびサンプル数より光スペクトラムアナライザ１の制御部２は、測定に関する諸条件を演算により求め、分光器４を駆動するモータ６の駆動回路７、および目的の波長毎にＡ／Ｄ変換器１０を起動させてデータをサンプリングするための位置検出回路１２を初期状態に設定する、そして、通信回路３を介して、波長可変光源１４の制御部１５へ測定条件を通信し、波長可変光源１４の制御部１５は、その条件により光源２０の制御条件を演算により求め、光源２０を制御する光源駆動回路１８および波長制御回路１９を初期状態にした後、待機状態に設定する。
【００１７】
また、図３の構成による第５の発明の光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式に於いては、波長可変光源１４の光源がレーザ素子２３と回折格子２４の様な波長フィルタから構成される場合、回折格子２４を回転させるためのモータ２５を制御する駆動回路２６に、光スペクトラムアナライザ１の駆動回路７から掃引開始信号を供給する。また、モータ２５に接続された位置検出回路２７から、Ａ／Ｄ変換器１０を起動させてデータをサンプリングするための位置情報を出力させ、専用の制御信号入出力端子を経由して切替／遅延回路２８を介してＡ／Ｄ変換器１０および制御部２に制御信号を供給し、データ測定点毎に出力される制御信号によりデータをサンプリングし、制御部２にそのデータを取り込ませるものである。
【００１８】
さらに、図２の構成による請求項４の光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式に於いては、光スペクトラムアナライザ１のＡ／Ｄ変換器１０は、位置検出回路１２からデータ測定点毎に出力される制御信号によりデータをサンプリングし、制御部２はそのデータを取り込み表示部１１に表示する。そして、光源２０の波長を基準として、更に、波長確度を高めるために、波長可変光源１４の波長制御回路１９からＡ／Ｄ変換器１０を起動させてデータをサンプリングするための位置情報を出力させ、専用の制御信号入出力端子を経由し切替／遅延回路２８を介してＡ／Ｄ変換器１０および制御部２に制御信号を供給し、データ測定点毎に出力される制御信号によりデータをサンプリングし、制御部２にそのデータを取り込ませる。
【００１９】
また、図３の構成による請求項５の光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式に於いては、波長可変光源１４の光源がレーザ素子２３と回折格子２４の様な波長フィルタから構成される場合、回折格子２４を回転させるためのモータ２５を制御する駆動回路２６に、光スペクトラムアナライザ１の駆動回路７から掃引開始信号を供給する。また、モータ２５に接続された位置検出回路２７から、Ａ／Ｄ変換器１０を起動させてデータをサンプリングするための位置情報を出力させ、専用の制御信号入出力端子を経由して切替／遅延回路２８を介してＡ／Ｄ変換器１０および制御部２に制御信号を供給し、データ測定点毎に出力される制御信号によりデータをサンプリングし、制御部２にそのデータを取り込ませるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１および第２の実施の形態における光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の構成を示すブロック図である。この図に於いて、１は光スペクトラムアナライザであり、内部に備える全てのブロックを制御する制御部２と、外部に接続された機器と決められたプロトコルで通信を行うための通信回路３と、分光により被測定光から特定波長を抽出し出力する分光器４と、分光器４に被測定光を入力させるための光入力端子５と、分光器４の抽出波長を可変させるためのモータ６と、モータ６を駆動し、また外部の機器に制御信号を供給するための駆動回路７と、分光器４から出力される抽出光を受光し電気信号に変換する光検出器８と、光検出器８から出力される微小電気信号を増幅する増幅回路９と、増幅回路９から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変更するためのＡ／Ｄ変換器１０と、測定されたデータを表示するための表示部１１と、モータの回転位置を検出するための位置検出回路１２と、検出された位置情報からＡ／Ｄ変換器１０を起動させ、また制御部２にディジタル信号を取得させる情報を供給する信号の遅延時間を調節する遅延回路１３とを備える。また、▲１▼は駆動回路７が出力する制御信号を外部に供給するための光スペクトラムアナライザ１の出力端子、▲１▼’は波長制御回路１９に掃引開始の制御信号を入力するための入力端子、▲２▼および▲２▼’は通信回路の入出力端子である。
【００２１】
光スペクトラムアナライザ１は、内部に備えられた分光器４により抽出された光信号を光検出器８と増幅回路９で電気信号に変換し、この電気信号をＡ／Ｄ変換器１０でサンプリングし、制御部２でデータを演算し表示器１１に表示する。このとき、分光器４はモータ６にて内部の回折格子を回転させることにより抽出波長を可変することができ、掃引測定に於ける回折格子の回転量があらかじめ設定された測定波長範囲となるようにモータ６の回転量を制御部２で演算し、また同時に、モータ６の回転速度も演算により求められ、その条件により駆動回路７がモータの回転速度ならびに回転量の制御を行う。
【００２２】
分光器４は、シングルパス型でもダブルパス型でもよい。また、分光器４はリトロー配置のものでもツェルニ・ターナー配置のものでも良い。駆動回路７は、制御部２からのモータ始動命令によりモータ６の回転を開始し、設定された回転速度で、与えられた回転量までモータ６を回転させる。また、駆動回路７は制御部２からモータ始動命令を受けてモータ６を始動させる時、モータ回転開始と同一のタイミングで外部への制御パルス信号を出力させ、光スペクトラムアナライザ１に設けられた制御信号の出力端子▲１▼により外部機器に掃引開始の情報を与えることができる。この時、外部に接続された機器によっては、この制御信号を受けてからその機器の制御が始まるまでに遅延が存在するため、駆動回路７はモータ６の回転開始タイミングに対して制御パルス信号の出力タイミングを任意に早めたり遅延させたりする機能を有している。
【００２３】
モータ６にはモータの回転量および回転位置を正確に求めるための位置検出回路１２が接続されており、位置検出回路１２はモータ６の回転に伴いパルスを出力するエンコーダ等の回転センサとカウンタならびに制御部２が与える回転位置目標のデータを保持するためのラッチ、およびラッチされたデータとカウンタでのカウント量とを比較するコンパレータ等で構成されるが、他の方式でも良い。駆動回路７によりモータ６の回転が開始されると、接続された位置検出回路１２のエンコーダも回転を始め、決められた角度毎にパルスを出力する。そのパルスはカウンタでカウントされデータとして出力されるが、このデータはモータ６の回転量、つまり回折格子回転角度で決定される分光器４の抽出波長情報となる。
【００２４】
また、位置検出回路１２に備えられたラッチには、制御部２よりＡ／Ｄ変換器１０を起動させデータをサンプリングする波長に対応した目標位置データがセットされる。このとき、分光器４を駆動するモータ６がステッピングモータのようなパルスモータであった場合、モータ６に接続されたエンコーダが出力するパルスをカウントするのではなく、モータ６を駆動するパルスを直接カウントしても良い。カウンタの出力とラッチで保持された目標位置データとはコンパレータに接続され、常に両データは比較される。そして、目標位置データとカウンタの出力とが一致したとき、Ａ／Ｄ変換器１０を起動するためのトリガパルスが出力される。
【００２５】
そして、出力されたトリガパルスは遅延回路１３を介して制御部２とＡ／Ｄ変換器１０に供給され、これによりＡ／Ｄ変換器１０を起動しデータをサンプリングさせると共に、制御部２にＡ／Ｄ変換器１０でサンプリングされ変換されたディジタルデータを読み込みませるタイミングを提供する。遅延回路１３ではＡ／Ｄ変換器１０のサンプリングタイミングを調節する。また、制御部２はこのトリガパルスの入力とＡ／Ｄ変換器１０の状態からサンプリングされ出力されたディジタルデータを読み込み演算を行うと共に、位置検出回路１２に備えられたラッチに保持されたデータをクリアし、次の目標パルスを保持させる。
設定される目標パルスの間隔は、設定された波長範囲と測定サンプル数とにより求められている。この手段を用いることにより、モータ６を停止させることなく、連続的にデータをサンプリングできるため波長トラッキングをする場合に於いても高速に掃引できる。また、この手順を測定終了波長まで行うことにより被測定光のスペクトラムを測定する。
【００２６】
波長可変光源１４は、内部に備えられた光源２０の単一モード光信号の発振波長を光源駆動回路１８と波長制御回路１９である任意の波長に設定できると共に、ある波長範囲で連続的に掃引させることができる。また、外部に接続された機器と決められたプロトコルで通信を行うための通信回路１６をも備える。そして、光源２０が出力する単一モード信号光を外部に供給する光出力端子２１より、この波長トラッキング方式によって波長特性が測定される被測定物２２に接続されている。
【００２７】
光源駆動回路１８と波長制御回路１９とは、波長可変光源１４に備えられた制御部１５により、設定された光出力波長／強度等の条件から演算で求められた制御条件によって制御される。光源２０は半導体レーザ素子で構成されたものが一般的であるが、希土類元素を添加した光ファイバによるものでもよい。代表的には半導体レーザ素子の内部に構築された特殊なフィルタを電気的に制御するＤＢＲ半導体レーザや、レーザ素子と狭帯域光ＢＰＦや回折格子などを使用して波長を制御する外部共振器型半導体レーザが良く用いられるがこれに限らない。また、光源駆動回路１８は光源２０を発振させるためのバイアス電流と光源２０の温度をコントロールする機能を有している。
【００２８】
さらに、波長制御回路１９は、光源２０が出力する単一モード光信号の発振波長を任意に設定し、設定された範囲で連続的に掃引させる機能を有しており、光源２０が有する波長設定手段に対応する制御方法を提供する。また、波長制御回路１９は波長の掃引を行う際、波長可変光源に設けられた制御信号の入力端子▲１▼’に入力された制御パルス信号により掃引を開始することができる。本発明に於いては、光スペクトラムアナライザ１の駆動回路７がモータ始動時に同期して出力する制御パルス信号によって光源２０が出力する信号光波長の掃引を開始する。この時、波長掃引範囲ならびに掃引速度は、光スペクトラムアナライザ１が有する分光器４の抽出波長範囲ならびに掃引速度と同一となるように、制御部２であらかじめ演算により求められている。
【００２９】
本発明の第１の実施の形態は上記のように構成されており、光スペクトラムアナライザ１の制御部２と通信回路３、および波長可変光源１４の制御部１５と通信回路１６とで、あらかじめ掃引波長範囲ならびに掃引速度、また測定サンプル数から求まる各種条件を通信により決定する。そして、掃引開始時に、駆動回路７が出力する制御パルス信号に同期して、波長制御回路１９は、光源２０の波長掃引を分光器４の抽出波長掃引と同時に開始させ波長をトラッキングする。さらに、位置検出回路１２から出力されるサンプリングのトリガパルスによりＡ／Ｄ変換器１０がデータをサンプリングし、制御部２がその変換データより演算を行い、表示部１１に表示を行うことによって、光スペクトラムアナライザ１と波長可変光源１４の波長トラッキングを高速に行うことができる。
【００３０】
次に本発明の第２の実施の形態について図１を用いて説明する。第２の実施の形態は、前述の第１の実施の形態と同一の構成であるが、光スペクトラムアナライザ１に入力される掃引開始命令によって、制御部２は、通信回路３および通信回路１６を介して、波長可変光源１４の制御部１５に掃引開始コマンドを送信する。そして、制御部１５はこれにより波長制御回路１９を起動し、光源２０の出力する単一モード発振波長をあらかじめ設定された波長範囲ならびに掃引速度で掃引を開始するが、掃引開始と同時に制御パルス信号を出力し、専用の出力端子▲１▼’を介して外部に出力することができる。また、光スペクトラムアナライザ１の駆動回路７には入力端子▲１▼より制御パルス信号を受け、そのパルスに同期して分光器４を駆動するモータ６を始動することができる。
尚、分光器４の抽出波長掃引速度と光源２０の波長掃引速度は同一となるように設定されているため、波長制御回路１９が出力する制御パルス信号によりそれぞれ同期して掃引を開始することができる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施の形態について図２を用いて説明する。図２は本発明の第３の実施形態による光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の構成を示すブロック図である。この図に於いて、図１と同一部分に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
▲３▼は光スペクトラムアナライザ１のＡ／Ｄ変換器１０を起動させ、データをサンプリングさせるため、外部からトリガ信号を入力するための入力端子、▲３▼’は波長可変光源１４の波長制御回路が設定された波長毎に出力するパルス信号を外部に供給するための出力端子、２８は光スペクトラムアナライザ１に備えられた位置検出回路が出力するトリガ信号と、入力端子▲２▼より入力される外部トリガ信号とを選択し、なおかつ、そのトリガ信号に任意の遅延を与えることができる切替／遅延回路である。
【００３２】
本発明の第３の実施の形態に於いては、本構成にて第１の実施の形態と同一の機能を有するが、光スペクトラムアナライザ１に備えられた切替／遅延回路２８により、位置検出回路１２から出力される分光器４の抽出波長に対応したサンプリングタイミングのトリガ信号と、入力端子▲３▼より入力された外部機器からのトリガ信号とを選択する。そして、いずれかのトリガ信号でＡ／Ｄ変換器１０を起動させデータをサンプリングする。さらに、波長可変光源１４に備えられた波長制御回路１９は、外部からの制御パルス信号により光源２０の波長掃引を開始することができると共に、掃引を開始した後、制御部１５が演算により求めた波長毎にパルスを出力し、出力端子▲３▼’を介して、波長可変光源１４外部にパルスを供給できることを特徴とする。
【００３３】
この実施の形態に於いては、光スペクトラムアナライザ１の入力端子▲３▼と波長可変光源１４の出力端子▲３▼’とを接続し、波長制御回路１９が出力するパルス信号を切替／遅延回路２８に入力し、そのパルス信号でＡ／Ｄ変換器１０を起動させて測定データをサンプリングし、制御部２にデータを読み込ませることができる。
【００３４】
波長制御回路１９のトリガ信号発生方法は、光源２０の波長可変方式によって様々な方式が存在する。例えば、光源２０が電圧を印加することによりその出力波長を可変する場合には、印加電圧をＡ／Ｄ変換器などで変換したディジタルデータと、制御部２があらかじめ設定した波長に対するデータとディジタルコンパレータ等で比較し、一致したときにパルスが出力される構成と、Ｄ／Ａ変換器等で目的の波長に対応する電圧を設定し、アナログコンパレータ等で比較を行い、一致した際パルスが出力される構成などが挙げられる。また光源２０がパルスによって波長が可変させる場合、光源２０に与えるパルスをカウンタ等でカウントし、あらかじめ制御部１５によって求められた目的の波長に対応するデータとをコンパレータ等で比較し、一致した際パルスが出力される構成などが挙げられる。また、他の方式により光源２０の出力波長を可変する場合に於いては、それに適する方法でパルスを出力する。
【００３５】
第３の実施の形態に於いては、光源２０が出力する波長を基準として波長制御回路１９がトリガ信号を出力し、そのトリガでＡ／Ｄ変換器１０を起動させるため、より高い波長確度でデータを測定することができる。
また、この実施の形態に於いては、分光器４と光源２０の掃引を、駆動回路７が出力する制御信号を波長制御回路１９に入力し同期させる場合と、波長制御回路１９が出力する制御信号を駆動回路７に入力し同期させる場合のどちらに於いても可能である。
【００３６】
次に、本発明の第４の実施の形態について図３を用いて説明する。図３は本発明の第４の実施形態による光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の構成を示すブロック図である。この図に於いて、図１と同一部分に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
本構成において、２３は光源となるレーザ素子、２４はレーザ素子２３に特定の１波長の帰還をかけ、単一波長を選択するための回折格子、２５は回折格子２４を回転もしくは角度変化させるためのモータ、２６はモータ２５を制御するための駆動回路、２７はモータ２５に接続され、モータの回転量を検出するための位置検出回路である。
【００３７】
現在、多くの波長可変光源１４は、レーザ素子２３と回折格子２４または光ＢＰＦのような波長選択手段とを組み合わせ、レーザ素子２３が出力する自然放出光を波長選択手段で切り出し、レーザ素子２３に帰還することにより単一モード発振波長を制御している。波長選択手段の角度可変方法は様々な方式があり、全てが適用される。
【００３８】
波長可変光源１４が有するレーザ素子２３が発振する単一モード光信号波長は、回折格子２４の角度を可変することにより変えることができる。回折格子２４の角度はモータ２５の回転量により任意に調節できるため、発振波長とモータ回転量は相関関係にある。制御部１５は、設定された発振波長範囲などの条件によりモータ２５の回転量と回転速度を演算により求め、駆動回路２６を設定する。駆動回路２６は、モータ２５を起動し始める同一のタイミングでパルスによる同期用の制御信号を出力することができると共に、外部から与えられたパルスによる同期用の制御信号でモータ２５を始動させることもできる。
【００３９】
モータ２５に接続された位置検出回路２７は、光スペクトラムアナライザ１が有する位置検出回路１２と同様、回転に伴いパルスを出力するエンコーダ等の回転センサとカウンタならびに制御部１５が与える回転位置目標のデータを保持するためのラッチ、およびラッチされたデータとカウンタでのカウント量とを比較するコンパレータ等で構成されるが、他の方式でも良い。
また、光スペクトラムアナライザ１の制御部２と波長可変光源１４の制御部１５は、それぞれ駆動回路７と駆動回路２６に掃引条件を設定し、掃引開始の命令により駆動回路７と駆動回路２６の制御信号により同期してモータ６とモータ２５とを始動する。このとき、分光器４に接続されたモータ６の回転量および回転速度と、回折格子２４の角度を可変させるモータ２５の回転量および回転速度は、分光器４の抽出波長とレーザ素子２３の発振波長とが完全に一致するように制御される。
【００４０】
モータ２５に接続された位置検出回路２７は、制御部１５によって与えられた波長ごとにパルスによるトリガ信号を出力し、出力端子▲３▼’ならびに入力端子▲３▼を経由して切替／遅延回路２８に供給され、制御部２で指定された任意時間遅延したのちＡ／Ｄ変換器１０に入力される。そして、Ａ／Ｄ変換器１０はこのトリガ信号によって起動し、測定データをサンプリングする。さらに、制御部２はトリガ信号とＡ／Ｄ変換器１０の状態を監視し、変換されたディジタルデータを取り込み、演算を行ったのち表示部１１にプロットする。
【００４１】
第４の実施の形態に於いては、前述の本発明の第１実施の形態と同様に、分光器４を駆動するモータ６と、レーザ素子２３の発振波長を制御する回折格子２４の角度を可変させるモータ２５を停止させることなく可変させることができると共に、同期用の制御信号により同一のタイミングで掃引を開始することができるため、高速に光スペクトラムアナライザ１と波長可変光源１４の波長トラッキングを行うことができる。
【００４２】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。たとえば、前述の全ての実施の形態に於いて、先に述べた従来技術の光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式をも実現することができる。これは、各波長毎に平均化処理等を行い、感度を高める場合などに適用される。  また、これまでの説明では、光スペクトラムアナライザ１が波長トラッキングのホストとなって波長可変光源１４を制御していたが、波長可変光源１４がホストとなり光スペクトラムアナライザ１を制御しても良い。さらに、通信回路３ならびに通信回路１６はＧＰＩＢやＲＳ２３２Ｃ等の一般的なインターフェースでもよく、またＴＣＰ／ＩＰやその他のインターフェースでも良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、光スペクトラムアナライザの分光器を高速に掃引しながら測定データをサンプリングすることができるため、その掃引速度に合わせて波長可変光源の波長掃引を行うことにより、高速に光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキングを実現できる。
また、波長可変光源の出力波長を基準に光スペクトラムアナライザのデータサンプリングを行うことができるため、高い波長確度で光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキングを実現することができる。
さらに、ファイバグレーティングや誘電多層膜フィルタ、またＷＤＭ用光コンポーネント等、波長対損失特性を非常に広い光学的ダイナミックレンジで高い波長確度かつ高速に測定することができる。
また、光コンポーネントの製造検査、納入検査、経年変化を広い光学的ダイナミックレンジで高い波長確度かつ高速に測定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態における、光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の第３の実施の形態における、光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の構成を示すブロック図である。
【図３】  本発明の第４の実施の形態における、光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の構成を示すブロック図である。
【図４】  従来技術による光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の構成を示すブロック図である。
【図５】  従来技術による光スペクトラムアナライザと波長可変光源の波長トラッキング方式の測定手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…光スペクトラムアナライザ、２…制御部、３…通信回路、４…分光器、５…光入力端子、６…モータ、７…駆動回路、８…光検出器、９…増幅回路、１０…Ａ／Ｄ変換器、１１…表示部、１２…位置検出回路、１３…遅延回路、１４…波長可変光源、１５…制御部、１６…通信回路、１７…表示部、１８…光源駆動回路、１９…波長制御回路、２０…光源、２１…光出力端子、２２…被測定物、２３…レーザ素子、２４…回折格子、２５…モータ、２６…駆動回路、２７…位置検出回路、２８…切替／遅延回路
【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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