(57)【要約】【課題】温度補償手段の固定手段として金属コートした光ファイバに溶接若しくは半田付けにより固定することにより温度変動に影響されない波長モニタを提供する。【解決手段】温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償する温度補償手段を、前記第１、第２の光ファイバの少なくとも一方に設け、少なくとも２箇所で張力をかけた状態で固定された波長モニタにおいて、前記温度補償手段の固定は金属コートした光ファイバに溶接若しくは半田付けにより固定した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光を２分岐して、第１の光ファイバによって一方の分岐光を伝送し、前記第１の光ファイバよりも光路長の短い第２の光ファイバによって他方の分岐光を伝送し、伝送後の被測定光同士を干渉させ、被測定光の波長を測定する波長モニタであって、
温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償する温度補償手段を、前記第１、第２の光ファイバの少なくとも一方に設け、少なくとも２箇所で張力をかけた状態で固定された波長モニタにおいて、前記温度補償手段の固定は金属コートした光ファイバに溶接若しくは半田付けにより固定したことを特徴とする波長モニタ。
【請求項２】
前記温度補償手段と光ファイバに金属コートする部材は同一部材としたことを特徴とする請求項１記載の波長モニタ。
【請求項３】
前記温度補償手段は、前記第２の光ファイバに固定され、前記第１、第２の光ファイバよりも大きな熱膨張率を持つことを特徴とする請求項１または２に記載の波長モニタ。
【請求項４】
前記温度補償手段は、前記第１の光ファイバに固定され、負の熱膨張率を持つことを特徴とする請求項１または２に記載の波長モニタ。
【請求項５】
被測定光を２分岐して、第１の光ファイバによって一方の分岐光を伝送し、前記第１の光ファイバよりも光路長の短い第２の光ファイバによって他方の分岐光を伝送し、伝送後の被測定光同士を干渉させ、被測定光の波長を測定する波長モニタであって、
温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償する温度補償手段を、前記第１、第２の光ファイバの少なくとも一方に設けた波長モニタにおいて、
前記温度補償手段は光ファイバが温度変化を受けたときに応力の影響が及ばない程度に厚く金属コーティングされた光ファイバを用いたことを特徴とする波長モニタ。
【請求項６】
前記厚く金属コーティングされた温度補償手段が温度変化による応力の影響を吸収できない場合は所定の長さより長く形成したことを特徴とする請求項４に記載の波長モニタ。
【請求項７】
前記厚く金属コーティングされた光ファイバからなる温度補償手段は、前記第２の光ファイバに固定され、前記第１、第２の光ファイバよりも大きな熱膨張率を持つことを特徴とする請求項４に記載の波長モニタ。
【請求項８】
前記温度補償手段は、前記第１の光ファイバに厚く金属コーティングされ、負の熱膨張率を持つことを特徴とする請求項５または６に記載の波長モニタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定光を２分岐して、第１の光ファイバによって一方の分岐光を伝送し、第１の光ファイバよりも光路長の短い第２の光ファイバによって他方の分岐光を伝送し、伝送後の被測定光同士を干渉させ、被測定光の波長を測定する波長モニタに関し、詳しくは、温度が変化しても精度よく波長を求めることができる波長モニタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信や光計測の分野で使用されるレーザ光源には様々な種類があり、例えば、ＤＦＢ−ＬＤ（Distributed FeedBack - Laser diode）光源やＤＢＲ−ＬＤ（Distributed  Bragg Reflector−Laser  Diode）光源、回折格子を使用した外部共振器型の波長可変光源等がある。
【０００３】
しかし、ＤＦＢ−ＬＤ光源やＤＢＲ−ＬＤ光源は、発振波長が長期的にドリフトする問題があり、外部共振器型の波長可変光源は、外部の影響（例えば、温度変化）によって波長が変化するという問題がある。
【０００４】
従って、光通信や光計測等の分野において、単一モード発振するレーザ光源を用いる場合、レーザ光源の波長を高確度・高精度に測定し、モニタリングする必要がある。
【０００５】
波長を測定する装置としては、回折格子を用いる波長モニタや被測定光を干渉させる波長モニタ等がある。このうち、被測定光の干渉信号を用いた波長モニタは、高確度・高精度に測定を行なうことができる。
このような波長モニタに関する先行技術としては下記の特許文献が知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−００３４４０号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４９５９号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４０４９号公報
【０００７】
図３は、従来の波長モニタの構成を示した図である（例えば、特許文献１参照）。図３において、入力光ファイバ１は、被測定光を伝送する。分岐用光カプラ２は、被測定光を２分岐する。
【０００８】
第１の光ファイバ３は、ファイバ長Ｌ１で、光カプラ２の一方の分岐光を伝送する。第２の光ファイバ４は、ファイバ長Ｌ２で、光カプラ２の他方の分岐光を伝送する。また、第１の光ファイバ３のファイバ長Ｌ１は、第２の光ファイバ４のファイバ長Ｌ２よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）。従って、実際に光が通過する光路長差は、ｎ×（Ｌ１−Ｌ２）になる。ただし、ｎは、光ファイバ３、４の光路の屈折率（コアの実効屈折率）である。
【０００９】
合波用光カプラ５は、第１、第２の光ファイバ３、４によって伝送された被測定光を合波し干渉させる。
【００１０】
受光手段６は、光カプラ５からの被測定光の干渉光を受光する。信号処理手段７は、受光手段６で受光された被測定光の干渉光を計数し、波長（周波数）を演算する。
【００１１】
上述の構成において、入力光ファイバ１が、図示しない光源からの被測定光を分岐用光カプラ２に出力する。そして、分岐用光カプラ２が、被測定光を２分岐し、一方の分岐光を第１の光ファイバ３に出力し、他方の分岐光を第２の光ファイバ４に出力する。さらに、合波用光カプラ５が、第１、第２の光ファイバ３、４からの被測定光を合波し干渉させて受光手段６に出力する。その場合、第１の光ファイバ３のファイバ長Ｌ１が、第２の光ファイバ４のファイバ長Ｌ２よりも長いので、第１の光ファイバ３によって伝送される被測定光は、光路長差分だけ遅延する。
【００１２】
そして、受光手段６が、干渉光の光強度（光パワーとも呼ばれる）に応じた干渉信号（ビート信号）を信号処理手段７に出力し、信号処理手段７が、干渉パルスをカウントして、被測定光の波長を求める。
【００１３】
しかしながら、信号処理手段７は、光ファイバ３、４の光路長差が一定という条件のもとに被測定光の波長を求めるので、温度変化によって誤差が生じる。
【００１４】
具体的に、温度が変化した場合を説明する。
光ファイバ３、４の光路の屈折率（コアの実効屈折率）を上述のようにｎ、熱膨張率をα、屈折率ｎの温度変化率をβ、温度変化をΔＴとする。温度変化前の光路長差は、下記の式（１）となる。
【００１５】
ｎ×（Ｌ１−Ｌ２）・・・（１）
【００１６】
次に、温度変化後の光路長差は、
【００１７】
ｎ×（１＋β×ΔＴ）×（Ｌ１−Ｌ２）×（１＋α×ΔＴ）      …（２）
【００１８】
であり、温度変化ΔＴによる光路長差の変化量ΔＬは、α×βを値が十分小さいため無視すると、
【００１９】
ΔＬ＝ｎ×（Ｌ１−Ｌ２）×（α＋β）×ΔＴ      …（３）
【００２０】
となる。このように、温度変化ΔＴによって光路長がΔＬ変化するので（温度が上昇すると光路長差が大きくなり、温度が下降すると光路長差が小さくなる）、被測定光の波長を正確に求めることが困難となる。
【００２１】
その場合、特許文献１に示されるように、光ファイバ３、４を温度調節する方法も考えられるが、光ファイバ３、４を所望の温度に厳密に調整することは困難である。
【００２２】
図３では第２の光ファイバ４に温度補償手段８が設けられている。温度補償手段８は、例えば、棒状または板状であり、距離（間隔）Ｌ３となる２箇所で第２の光ファイバ４と固定される。温度補償手段８と固定される際、光ファイバ４に適度な張力をかけた状態で固定接着される。温度補償手段８は、光ファイバ３、４よりも大きな熱膨張率を持ち、温度変化により生ずる光ファイバ３、４の光路長差の変化分を補償する。
【００２３】
温度が変化した場合、温度補償手段８の熱膨張率をα'とする。まず、温度変化前の光路長差は、前述の式（１）と同様である。また、光ファイバ４が固定される距離Ｌ３の光路長は、温度変化前が（ｎ×Ｌ３）である。
【００２４】
次に、温度変化後の光路長差を説明する。光ファイバ４が固定される距離Ｌ３は、温度変化によって（Ｌ３×（１＋α'×ΔＴ））に変化する。従って、温度補償手段８に固定される部分の光ファイバ４の光路長は、温度補償手段８が固定されていない場合、
【００２５】
ｎ×（１＋β×ΔＴ）×Ｌ３×（１＋α×ΔＴ）      …（４）
【００２６】
になり、温度補償手段８が固定されている場合、
【００２７】
ｎ×（１＋β×ΔＴ）×Ｌ３×（１＋α'×ΔＴ）      …（５）
【００２８】
となる。ここで、β×（α'−α）を値が小さいため無視すると、固定部分における温度補償手段８による光路長の変化量は、
【００２９】
ｎ×Ｌ３×（α'−α）×ΔＴ      …（６）
【００３０】
と表される。従って、式（３）と式（６）の変化量が等しく、すなわち、
【００３１】
（Ｌ１−Ｌ２）×（α＋β）＝Ｌ３×（α'−α）      …（７）
【００３２】
を満たすよう熱膨張率α'、距離Ｌ３の組み合わせを選択する。つまり、温度補償手段８は、温度依存による光路長差の変化分を打ち消すような固定距離Ｌ３と熱膨張率α'の組み合わせが選択される。
【００３３】
このような装置において、温度が変化（例えば、上昇）すると、光ファイバ３、４の光路長がファイバ長Ｌ１、Ｌ２に基づいて長くなるが、温度補償手段８が、光ファイバ３、４よりも大きく熱膨張し、距離Ｌ３で固定した部分の光ファイバ４の光路長を（ｎ×Ｌ３×（α'−α）×ΔＴ）だけ、より多く変化させる。
【００３４】
逆に温度が下降すると、光ファイバ３、４の光路長が短くなるが、温度補償手段８が、光ファイバ３、４よりも大きな量、収縮し、距離Ｌ３で固定した部分の光ファイバ４の光路長を（ｎ×Ｌ３×（α'−α）×ΔＴ）だけ、より多く変化させる。なお、光ファイバ４に適度な張力を有しているので、光ファイバ３がたるむことなく収縮する。
【００３５】
このように、短い光路長の光ファイバ４に固定された温度補償手段８が、光ファイバ３、４よりも大きく伸縮し、温度変化により生ずる光路長差の変化分ΔＬを補償するので、光ファイバ３、４の光路長差が一定に保たれる。これにより、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
ところで、上述の従来例においては、温度補償手段と第２の光ファイバを固定する部材に接着剤を用いている。そして、光ファイバに張力をかけた状態で温度補償手段を接着剤で固定しているため、接着剤の硬化歪みや経年劣化等により、光ファイバを保持しきれずにＬ３が徐々に変化してしまい、経時変化が生じるという問題がある。また、光路長差を短く設定した場合、Ｌ３も短くする必要がある、そのため、接着剤の影響が大きくなり、光ファイバを固定している接着剤の温度変動の影響が生じると言う問題がある。
【００３７】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、温度補償手段の固定手段として接着剤を使用せず金属コートした光ファイバに溶接若しくは半田付けにより固定することにより更に温度変動に影響されない温度補償手段波長モニタを実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
このような課題を達成するための本発明の波長モニタの構成は、請求項１においては、
被測定光を２分岐して、第１の光ファイバによって一方の分岐光を伝送し、前記第１の光ファイバよりも光路長の短い第２の光ファイバによって他方の分岐光を伝送し、伝送後の被測定光同士を干渉させ、被測定光の波長を測定する波長モニタであって、
温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償する温度補償手段を、前記第１、第２の光ファイバの少なくとも一方に設け、少なくとも２箇所で張力をかけた状態で固定された波長モニタにおいて、前記温度補償手段の固定は金属コートした光ファイバに溶接若しくは半田付けにより固定したことを特徴とする。
【００３９】
請求項２においては、請求項１記載の波長モニタにおいて、
前記温度補償手段と光ファイバに金属コートする部材は同一部材としたことを特徴とする。
【００４０】
請求項３においては、請求項１または２に記載の波長モニタにおいて、
前記温度補償手段は、前記第２の光ファイバに固定され、前記第１、第２の光ファイバよりも大きな熱膨張率を持つことを特徴とする。
【００４１】
請求項４の波長モニタにおいては、請求項１または２に記載の波長モニタにおいて、
前記温度補償手段は、前記第１の光ファイバに固定され、負の熱膨張率を持つことを特徴とする。
【００４２】
請求項５においては、
被測定光を２分岐して、第１の光ファイバによって一方の分岐光を伝送し、前記第１の光ファイバよりも光路長の短い第２の光ファイバによって他方の分岐光を伝送し、伝送後の被測定光同士を干渉させ、被測定光の波長を測定する波長モニタであって、
温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償する温度補償手段を、前記第１、第２の光ファイバの少なくとも一方に設けた波長モニタにおいて、
前記温度補償手段は光ファイバが温度変化を受けたときに応力の影響が及ばない程度に厚く金属コーティングされた光ファイバを用いたことを特徴とする。
【００４３】
請求項６においては、請求項５に記載の波長モニタにおいて、
前記厚く金属コーティングされた温度補償手段が温度変化による応力の影響を吸収できない場合は所定の長さより長く形成したことを特徴とする。
【００４４】
請求項７においては、請求項５または６に記載の波長モニタにおいて、
前記厚く金属コーティングされた光ファイバからなる温度補償手段は、前記第２の光ファイバに固定され、前記第１、第２の光ファイバよりも大きな熱膨張率を持つことを特徴とする。
【００４５】
請求項８においては、請求項５または６に記載の波長モニタにおいて、
前記温度補償手段は、前記第１の光ファイバに固定され、負の熱膨張率を持つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４６】
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
請求項１においては、温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償する温度補償手段を、第１、第２の光ファイバの少なくとも一方に設け、少なくとも２箇所で張力をかけた状態で固定された波長モニタにおいて、温度補償手段の固定は金属コートした光ファイバに溶接若しくは半田付けにより固定したので、接着剤で生じる硬化歪や経年劣化を抑えることができる。
【００４７】
請求項２においては、温度補償手段と光ファイバに金属コートする部材は同一部材とすることにより、温度補償手段の長さが短くなった場合でも、固定部の影響をなくすことができる。
【００４８】
請求項３においては、温度補償手段を、第２の光ファイバに固定し、第１、第２の光ファイバよりも大きな熱膨張率を持たせるので、短い光路長の第２の光ファイバに固定された温度補償手段が、第１、第２の光ファイバよりも大きく伸長し、温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償するので、第１、第２の光ファイバの光路長差が一定に保たれる。これにより、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【００４９】
請求項４においては、長い光路長の第１の光ファイバに固定された温度補償手段が、第１の光ファイバの固定される部分の距離を温度に反比例して伸縮させ、温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償するので、第１、第２の光ファイバの光路長差が一定に保たれる。これにより、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【００５０】
請求項５，６，７においては、温度補償手段は光ファイバが温度変化を受けたときに応力の影響が及ばない程度に厚く金属コーティングし、温度補償手段が温度変化による応力の影響を吸収できない場合は所定の長さより長く形成し、第２の光ファイバに固定して第１、第２の光ファイバよりも大きな熱膨張率を持つ部材を使用するので、固定の必要がなく、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【００５１】
請求項８においては、長い光路長の第１の光ファイバに厚く金属コーティングされた温度補償手段が、第１の光ファイバの固定される部分の距離を温度に反比例して伸縮させ、温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償するので、第１、第２の光ファイバの光路長差が一定に保たれる。これにより、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
図１は本発明の実施形態の一例を示す波長モニタの要部構成図である。
図１において、図３の従来例と同一要素には同一符号を付している。
本実施例においては温度補償手段８が固定される２箇所に金属がコートされる。
【００５３】
図１において、８は第２の光ファイバに固定した温度補償手段、９は第２の光ファイバであって、Ｌ３で示す２箇所に溶接または半田付けが可能な程度の長さに金属をコートする。この金属コートは例えば、ディップフォーム法、スパッタリング法、メッキ法等一般的に知られている方法で行なう。なお、光ファイバに金属コートを行う技術は特開平５−２４９３５３に開示されている。
【００５４】
そして、金属コートしたＡの部分にＹＡＧ溶接または半田付け等により温度補償手段８を固定する。その結果、接着剤で生じる硬化歪や経年劣化を抑えることができる。
なお、金属コート部材と溶接または半田付けする部材を同一とすることにより、温度補償手段の長さが短くなった場合でも、固定部の影響をなくすことができる。
【００５５】
また、温度補償手段を、第２の光ファイバ４に固定し、第１、第２の光ファイバ３，４よりも大きな熱膨張率を持たせることにより、短い光路長の第２の光ファイバ４に固定された温度補償手段が、第１、第２の光ファイバよりも大きく伸長する。その結果、温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償するので、第１、第２の光ファイバの光路長差を一定に保つことができ、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【００５６】
また、温度補償手段を第１の光ファイバに固定し、負の熱膨張率を持たせれば、長い光路長の第１の光ファイバに固定された温度補償手段が、第１の光ファイバの固定される部分の距離を温度に反比例して伸縮させ、温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償するので、第１、第２の光ファイバの光路長差が一定に保たれる。これにより、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【００５７】
図２は他の実施例を示すもので、この例においては第２の光ファイバ４に光ファイバが温度変化を受けたときに応力の影響が及ばない程度に厚く金属コートを行う。この場合も第１、第２の光ファイバよりも大きな熱膨張率を持つ部材を使用する。
【００５８】
なお、温度補償手段として機能させるコートが材質や装置により所定の厚さを確保できず温度変化による応力の影響を吸収できない場合は、コートする部分の長さを所定の長さより長く形成することにより変化の補償量を確保する。このような構成によれば、固定の必要がなく、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【００５９】
また、温度補償手段を第１の光ファイバに固定し、負の熱膨張率を持たせれば、長い光路長の第１の光ファイバに厚く金属コーティングされた温度補償手段が、第１の光ファイバの固定される部分の距離を温度に反比例して伸縮させ、温度変化により生ずる光路長差の変化分を補償するので、第１、第２の光ファイバの光路長差が一定に保たれる。これにより、温度が変化しても、精度よく被測定光の波長を求めることができる。
【００６０】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を適用した波長モニタの要部構成図である。
【図２】他の実施例を示す波長モニタの要部構成図である。
【図３】従来の波長モニタの要部構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１      光ファイバ
２      分岐用光カプラ
３      第１の光ファイバ
４      第２の光ファイバ
５      合波用光カプラ
６      受光手段
７      信号処理手段
８      温度補償手段
９      金属コート
Ａ      溶接（半田付け）部
【図１】
2009156736.tif 000003
【図２】
2009156736.tif 000004
【図３】
2009156736.tif 000005