(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数スペクトルを受光するマルチチャネル受光装置において、
受光素子であるフォトダイオードアレイと、
入射光を平行光にする第１の集光手段と、
前記平行光が入射され光を波長毎に異なる角度で出射させる波長分散素子と、
この波長分散素子の出力光を前記フォトダイオードアレイに集光する第２の集光手段と、
光路上の任意の位置に配置された電気光学結晶と、
この電気光学結晶に制御信号を印加し前記フォトダイオードアレイへの照射位置を変化させて得られた光強度分布を重ね合わせる制御回路と
を備えたことを特徴とするマルチチャネル受光装置。
【請求項２】
前記電気光学結晶が、
前記第１の集光手段の前段に配置されたことを特徴とする
請求項１記載のマルチチャネル受光装置。
【請求項３】
前記電気光学結晶が、
前記フォトダイオードアレイと前記第２の集光手段との間に配置されたことを特徴とする
請求項１記載のマルチチャネル受光装置。
【請求項４】
前記入射光が、
波長分割多重伝送の光であることを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のマルチチャネル受光装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の集光手段が、
レンズであることを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマルチチャネル受光装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の集光手段が、
ミラーであることを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマルチチャネル受光装置。
【請求項７】
前記波長分散素子が、
回折格子であることを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマルチチャネル受光装置。
【請求項８】
前記波長分散素子が、
プリズムであることを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマルチチャネル受光装置。
【請求項９】
前記フォトダイオードアレイの受光領域／非受光領域の比率を小さくするように各フォトダイオードを形成したことを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のマルチチャネル受光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光装置やフォトダイオードアレイを用いてＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重。以下、単にＷＤＭと呼ぶ。）伝送の複数スペクトルを受光するマルチチャネル受光装置に関し、特に可動部がなく高分解能化が可能な受光装置及びマルチチャネル受光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマルチチャネル受光装置は、回折格子等の波長分散素子を用いて入射光を各波長毎に分離して受光素子であるフォトダイオードアレイに照射することにより、ＷＤＭ伝送の複数のスペクトルを受光するものである。
【０００３】
図９はこのような従来のマルチチャネル受光装置の一例を示す構成ブロック図である。図９において１はＷＤＭ伝送の光が伝播する光ファイバ、２及び４は集光手段であるレンズ、３は波長分散素子である回折格子、５は受光素子であるフォトダイオードアレイである。
【０００４】
光ファイバ１の一端からの出力光はレンズ２により平行光になり回折格子３に入射される。回折格子３で生じた回折光は波長に応じて異なる角度でレンズ４に出射（反射）され、レンズ４はこれらの出射（反射）光をフォトダイオードアレイ５の上にそれぞれ集光させる。
【０００５】
ここで、図９に示す従来例の動作を図１０を用いて説明する。図１０はフォトダイオードアレイ５の一例を示す平面図である。
【０００６】
図１０中”ＰＤ０１”に示すフォトダイオードアレイは、図１０中”ＥＭ０１”、”ＥＭ０２”、”ＥＭ０３”、”ＥＭ０４”及び”ＥＭ０５”に示すような互いに独立した５つのフォトダイオードのアレイから構成されている。
【０００７】
このようなフォトダイオードアレイに図１０中”ＰＢ０１”に示すような入射光が照射された場合、図１０中”ＥＭ０１”〜”ＥＭ０５”に示す各フォトダイオードで入射光が受光されることになる。
【０００８】
ところで、図１０中”ＰＢ０１”に示すような入射光は回折格子３で波長毎に異なる角度で出射（反射）されているので、入射光の長軸方向は波長の変化方向に相当し、すなわち、図１０中”ＥＭ０１”〜”ＥＭ０５”に示す各フォトダイオードで受光された光強度は各波長（スペクトル）の光強度に相当する。
【０００９】
例えば、図１０中”ＥＭ０１”に示すフォトダイオードで長波長側のスペクトルの光強度が測定されるとすれば、図１０中”ＥＭ０５”に示すフォトダイオードで短波長側のスペクトルの光強度が測定されることになる。
【００１０】
この結果、ＷＤＭ伝送の光を回折格子で分光し、各波長（スペクトル）毎の光強度をフォトダイオードアレイ５を構成する各フォトダイオードで受光することにより、ＷＤＭ伝送の光の複数のスペクトルを個々に受光することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図９に示すような従来例では図１０中”ＤＡ０１”に示すフォトダイオードアレイの受光領域と図１０中”ＳＡ０１”に示すフォトダイオードアレイの非受光領域が存在し、図１０中”ＳＡ０１”に示す非受光領域に入射した光の光強度は測定することができない。
【００１２】
例えば、図１１は入射光の波長に対する強度分布の対比の一例を示す説明図、図１２はフォトダイオードアレイで検出される入射光の光強度分布の一例を示す説明図である。
【００１３】
図１１中”ＰＤ０１”に示すフォトダイオードアレイに図１１中”ＰＢ０１”に示す入射光が照射された場合、入射光の波長に対する光強度分布が図１１中”ＰＩ１１”に示すような特性曲線であったとしても図１１中”ＰＩ１２”に示す特性曲線であったとしても、図１２に示すような１種類の光強度分布となってしまう。
【００１４】
すなわち、図１０中に示す非受光領域に入射した光の光強度は測定することができないため、図１０中”ＥＭ０１”、”ＥＭ０２”、”ＥＭ０３”、”ＥＭ０４”及び”ＥＭ０５”に示すような５つのフォトダイオードでは、図１２中”ＤＰ２１”、”ＤＰ２２”、”ＤＰ２３”、”ＤＰ２４”及び”ＤＰ２５”に示すような光強度分布が得られることになり、両者の違いを認識できないことになる。
【００１５】
このため、図１０中”ＤＡ０１”及び”ＳＡ０１”に示す受光領域及び非受光領域を小さくするか、若しくは、フォトダイオードの個数を多くしないとマルチチャネル受光装置の分解能を向上させることはできないと言った問題点があった。
【００１６】
但し、デバイスの製作限界の関係から図１０中”ＤＡ０１”及び”ＳＡ０１”に示す受光領域及び非受光領域を小さくすることにも限界があり、デバイスの製作限界や周辺回路の増大の関係フォトダイオードを数多く集積することにも限界があった。
【００１７】
一方、ＷＤＭ伝送の使用する波長（スペクトル）が増加した場合には、１台のマルチチャネル受光装置ではＷＤＭ伝送の光を正確に受光することができなくなってしまう。
【００１８】
このため、フォトダイオードアレイの図１０中”ＤＡ０１”に示す受光領域を小さく、図１０中”ＳＡ０１”に示す非受光領域を大きくして、当該フォトダイオードアレイの位置を圧電アクチュエータ等の駆動手段を用いて移動させながら、複数回の測定を行うことにより高分解能を実現する方法が考えられている。
【００１９】
しかしながら、上述の方法では可動部である圧電アクチュエータが必要となり、可動部の信頼性が乏しいと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、可動部がなく高分解能化が可能な受光装置及びマルチチャネル受光装置を実現することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
複数スペクトルを受光するマルチチャネル受光装置において、
受光素子であるフォトダイオードアレイと、入射光を平行光にする第１の集光手段と、前記平行光が入射され光を波長毎に異なる角度で出射させる波長分散素子と、この波長分散素子の出力光を前記フォトダイオードアレイに集光する第２の集光手段と、光路上の任意の位置に配置された電気光学結晶と、この電気光学結晶に制御信号を印加し前記フォトダイオードアレイへの照射位置を変化させて得られた光強度分布を重ね合わせる制御回路とを備えたことにより、可動部がなく高分解能化が可能になる。
【００２２】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の発明であるマルチチャネル受光装置において、
前記電気光学結晶が、
前記第１の集光手段の前段に配置されたことにより、可動部がなく高分解能化が可能になる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、
請求項１記載の発明であるマルチチャネル受光装置において、
前記電気光学結晶が、
前記フォトダイオードアレイと前記第２の集光手段との間に配置されたことにより、可動部がなく高分解能化が可能になる。
【００２４】
請求項４記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明であるマルチチャネル受光装置において、
前記入射光が、
波長分割多重伝送の光であることにより、可動部がなく高分解能化が可能になる。
【００２５】
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明であるマルチチャネル受光装置において、
前記第１及び第２の集光手段が、
レンズであることにより、可動部がなく高分解能化が可能になる。
【００２６】
請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明であるマルチチャネル受光装置において、
前記第１及び第２の集光手段が、
ミラーであることにより、可動部がなく高分解能化が可能になる。
【００２７】
請求項９記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明であるマルチチャネル受光装置において、
前記波長分散素子が、
回折格子であることにより、可動部がなく高分解能化が可能になる。
【００２８】
請求項８記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明であるマルチチャネル受光装置において、
前記波長分散素子が、
プリズムであることにより、可動部がなく高分解能化が可能になる。
【００２９】
請求項９記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明であるマルチチャネル受光装置において、
前記フォトダイオードアレイの受光領域／非受光領域の比率を小さくするように各フォトダイオードを形成したことにより、可動部がなく分解能をより高分解能化することが可能になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係るマルチチャネル受光装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図１において１，２，３及び４は図９と同一符号を付してあり、６は受光素子であるフォトダイオードアレイ、７及び８はＢＢＯ結晶、ＬｉＴａＯ３ 結晶、ＫＴＢ結晶やＬｉＮｂＯ３ 結晶等の電気光学結晶、９は電気光学結晶に電圧を印加すると共にフォトダイオードアレイ６で得られた光強度分布を重ね合わせる制御回路である。
【００３１】
光ファイバ１の一端からの出力光は電気光学結晶７を透過してレンズ２に入射され、レンズ２は入射光を平行光にして回折格子３に入射する。
【００３２】
回折格子３で生じた回折光は波長に応じて異なる角度でレンズ４に出射（反射）され、レンズ４はこれらの出射（反射）光を電気光学結晶８を介してフォトダイオードアレイ６の上にそれぞれ集光させる。
【００３３】
また、フォトダイオードアレイ６の出力は制御回路９に接続されると共に制御回路９の制御信号出力である印加電圧はそれぞれ電気光学結晶７及び８に形成された電極にそれぞれ印加される。
【００３４】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２、図３、図４、図５、図６、図７及び図８を用いて説明する。図２及び図３は電気光学結晶７及び８の作用を説明する説明図、図４はフォトダイオードアレイ６の一例を示す平面図、図５、図６及び図７はフォトダイオードアレイ６上の照射位置を変化させた場合の検出される入射光の光強度分布の一例を示す説明図、図８は得られた光強度分布を重ね合わせた一例を示す説明図である。
【００３５】
電気光学結晶７及び８は制御回路９により印加される電圧を制御することにより、屈折率に変化が生じて入射光の出射方向が変化する。
【００３６】
例えば、図２中”ＥＯ３１”に示すような電気光学結晶に対して図２中”ＰＬ３１”に示すような入射光が入射され印加電圧がない場合には、図２中”ＰＬ３２”に示すように屈折し、図２中”ＰＬ３３”に示すように出射される。
【００３７】
一方、例えば、図２中”ＥＯ３１”に示すような電気光学結晶に対して図２中”ＰＬ３１”に示すような入射光が入射され印加電圧が印加されている場合には、図２中”ＰＬ３４”に示すように屈折し、図２中”ＰＬ３５”に示すように出射される。
【００３８】
同様に、例えば、図３中”ＥＯ４１”に示すような電気光学結晶に対して図３中”ＰＬ４１”に示すような入射光が入射され印加電圧がない場合には、図３中”ＰＬ４２”に示すように屈折し、図３中”ＰＬ４３”に示すように出射される。
【００３９】
一方、例えば、図３中”ＥＯ４１”に示すような電気光学結晶に対して図３中”ＰＬ４１”に示すような入射光が入射され印加電圧が印加されている場合には、図３中”ＰＬ４４”に示すように屈折し、図３中”ＰＬ４５”に示すように出射される。
【００４０】
すなわち、制御回路９によって電気光学結晶７及び８に印加する印加電圧を制御することにより、フォトダイオードアレイ６に集光される入射光の照射位置を制御することが可能になる。
【００４１】
このような入射光が照射される図４中”ＰＤ５１”に示すフォトダイオードアレイは、図４中”ＥＭ５１”、”ＥＭ５２”、”ＥＭ５３”、”ＥＭ５４”及び”ＥＭ５５”に示すような互いに独立した５つのフォトダイオードのアレイから構成されている。
【００４２】
また、図４中”ＤＡ５１”に示す受光領域は小さく、図４中”ＳＡ５１”に示す非受光領域は大きくなるように、言い換えれば、受光領域／非受光領域の比率を小さくするように図４中”ＥＭ５１”〜”ＥＭ５５”は形成されている。
【００４３】
このようなフォトダイオードアレイに図５中”ＰＢ６１”に示すような入射光が照射され、入射光の波長に対する光強度分布が図５中”ＰＩ６１”に示すような特性曲線である場合を想定する。
【００４４】
この時、図４中”ＥＭ５１”、”ＥＭ５２”、”ＥＭ５３”、”ＥＭ５４”及び”ＥＭ５５”に示す各フォトダイオードでは、図５中”ＤＰ６１”、”ＤＰ６２”、”ＤＰ６３”、”ＤＰ６４”及び”ＤＰ６５”に示すような光強度分布が得られる。
【００４５】
また、フォトダイオードアレイに図６中”ＰＢ７１”に示すような図面右側にシフトした入射光が照射され、入射光の波長に対する光強度分布が図６中”ＰＩ７１”に示すような特性曲線である場合を想定する。
【００４６】
この時、図４中”ＥＭ５１”、”ＥＭ５２”、”ＥＭ５３”、”ＥＭ５４”及び”ＥＭ５５”に示す各フォトダイオードでは、図６中”ＤＰ７１”、”ＤＰ７２”、”ＤＰ７３”、”ＤＰ７４”及び”ＤＰ７５”に示すような光強度分布が得られる。
【００４７】
さらに、フォトダイオードアレイに図７中”ＰＢ８１”に示すような図面左側にシフトした入射光が照射され、入射光の波長に対する光強度分布が図７中”ＰＩ８１”に示すような特性曲線である場合を想定する。
【００４８】
この時、図４中”ＥＭ５１”、”ＥＭ５２”、”ＥＭ５３”、”ＥＭ５４”及び”ＥＭ５５”に示す各フォトダイオードでは、図７中”ＤＰ８１”、”ＤＰ８２”、”ＤＰ８３”、”ＤＰ８４”及び”ＤＰ８５”に示すような光強度分布が得られる。
【００４９】
そして、このように入射光の３つの照射位置で得られた光強度分布を重ね合わせることにより、図８中”ＤＰ７１”、”ＤＰ６１”及び”ＤＰ８１”等に示すような光強度分布を得ることができ、この光強度分布は図５中”ＰＩ６１”に示すような入射光の波長に対する光強度分布に一致する。
【００５０】
すなわち、このように入射光の３つの照射位置で得られた光強度分布を重ね合わせることにより、図４中”ＤＡ５１”に示すような受光領域を等価的に３倍にしたことになり、高分解能を得ることができる。
【００５１】
この結果、受光領域は小さく非受光領域は大きくなるように各フォトダイオードを形成し、電気光学結晶によりフォトダイオードアレイへの照射位置を変化させて得られた光強度分布を重ね合わせることにより、可動部がなくても高分解能化が可能になる。
【００５２】
なお、図１に示す実施例の説明に際しては、より具体的なマルチチャネル受光装置を例示しているが、勿論、シングルチャネルの受光装置に適用することも可能である。
【００５３】
また、図１に示す実施例の説明に際しては、説明の簡単のために、３つの照射位置で得られた光強度分布を重ね合わせているが、照射位置の個数については勿論３つに限定される訳ではなく、図４中”ＤＡ５１”に示すような受光領域の幅に応じて照射位置の個数（例えば、４個以上）を適宜選択すれば良い。
【００５４】
また、図１に示す実施例では中央、左及び右と照射位置をシフトさせながら光強度分布を測定しているが、右から左、若しくは、左から右に順次照射位置をシフトさせながら光強度分布を測定する方法であっても勿論構わない。
【００５５】
また、図１に示す実施例では受光領域は小さく非受光領域は大きくなるように各フォトダイオードを形成、言い換えれば、受光領域／非受光領域の比率を小さくするように各フォトダイオードを形成しているが、受光領域／非受光領域の比率が”１”若しくは１よりも大きくても構わない。
【００５６】
但し、受光領域／非受光領域の比率が小さくすることにより、マルチチャネル受光装置の分解能をより高分解能化することが可能になる。
【００５７】
また、図１の説明に際しては２つの電気光学結晶７及び８を用いているが、フォトダイオードアレイ６への照射位置を必要な量だけ変化させることが可能であればどちらか一方の電気光学素子であっても構わない。
【００５８】
また、図１の電気光学結晶の位置に関しては、フォトダイオードアレイ６への照射位置を必要な量だけ変化させることが可能な位置であれば光路中の任意の位置に電気光学素子を配置しても構わない。
【００５９】
また、図１の説明に際しては集光手段としてレンズ２及び４を例示しているが、コリメーティングミラーやフォーカシングミラー等のミラーを用いることも可能である。
【００６０】
また、図１の説明に際しては波長分散素子として回折格子３を例示しているが、プリズム等の波長分散素子を用いることも可能である。
【００６１】
また、図１に示す実施例ではフォトダイオードを用いてＷＤＭ伝送の複数スペクトルを受光するマルチチャネル受光装置を例示しているが、受光素子としてフォトダイオードアレイを用いる分光装置に適用して高分解能化を図っても構わない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，４，５，６，７及び請求項８の発明によれば、電気光学結晶によりフォトダイオードアレイへの照射位置を変化させて得られた光強度分布を重ね合わせることにより、可動部がなくても高分解能化が可能になる。
【００６３】
また、請求項９の発明によれば、受光領域は小さく非受光領域は大きくなるように各フォトダイオードを形成、言い換えれば、受光領域／非受光領域の比率を小さくするように各フォトダイオードを形成することにより、可動部がなく分解能をより高分解能化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマルチチャネル受光装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】電気光学結晶の作用を説明する説明図である。
【図３】電気光学結晶の作用を説明する説明図である。
【図４】フォトダイオードアレイの一例を示す平面図である。
【図５】フォトダイオードアレイ上の照射位置を変化させた場合の検出される入射光の光強度分布の一例を示す説明図である。
【図６】フォトダイオードアレイ上の照射位置を変化させた場合の検出される入射光の光強度分布の一例を示す説明図である。
【図７】フォトダイオードアレイ上の照射位置を変化させた場合の検出される入射光の光強度分布の一例を示す説明図である。
【図８】得られた光強度分布を重ね合わせた一例を示す説明図である。
【図９】従来のマルチチャネル受光装置の一例を示す構成ブロック図である。
【図１０】フォトダイオードアレイの一例を示す平面図である。
【図１１】入射光の波長に対する強度分布の対比の一例を示す説明図である。
【図１２】フォトダイオードアレイで検出される入射光の光強度分布の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  光ファイバ
２，４  レンズ
３  回折格子
５，６  フォトダイオードアレイ
７，８  電気光学結晶
９  制御回路
【図１】
0003865128.tif 000002
【図２】
0003865128.tif 000003
【図３】
0003865128.tif 000004
【図４】
0003865128.tif 000005
【図５】
0003865128.tif 000006
【図６】
0003865128.tif 000007
【図７】
0003865128.tif 000008
【図８】
0003865128.tif 000009
【図９】
0003865128.tif 000010
【図１０】
0003865128.tif 000011
【図１１】
0003865128.tif 000012
【図１２】
0003865128.tif 000013