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JP3512974B2 - Laser light source wavelength monitor - Google Patents
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JP3512974B2 - Laser light source wavelength monitor - Google Patents

Laser light source wavelength monitor

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JP3512974B2
JP3512974B2 JP05312797A JP5312797A JP3512974B2 JP 3512974 B2 JP3512974 B2 JP 3512974B2 JP 05312797 A JP05312797 A JP 05312797A JP 5312797 A JP5312797 A JP 5312797A JP 3512974 B2 JP3512974 B2 JP 3512974B2
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laser light
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直之 女鹿田
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光通信等に使用され
る半導体レーザ等のレーザ光源の波長をモニタするため
の波長モニタ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength monitor device for monitoring the wavelength of a laser light source such as a semiconductor laser used for optical communication or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在光通信においては、光ファイバに多
数の波長の光を多重化して通信することにより、伝送量
を単一波長の光を用いた場合に比べて大幅に増加させる
波長多重通信方式が検討されている。波長多重通信を実
現するためには、光信号をそのまま増幅できる比較的狭
い波長の帯域内に、例えば1nm以下の間隔で多数の波長
のレーザ光を伝送するため、レーザ光源の波長を簡単に
モニタする必要がある。又、光情報処理,光計測におい
てもレーザ光源の波長を正確に認識することは重要な課
題である。
2. Description of the Related Art In the present optical communication, wavelength multiplexing communication is used in which optical signals having a large number of wavelengths are multiplexed and communicated with each other to significantly increase the transmission amount as compared with the case of using a single wavelength light. Methods are being considered. In order to realize wavelength division multiplexing communication, laser light of multiple wavelengths is transmitted at intervals of, for example, 1 nm or less within a relatively narrow wavelength band in which an optical signal can be amplified as it is. Therefore, the wavelength of a laser light source can be easily monitored. There is a need to. Also, in optical information processing and optical measurement, it is an important issue to accurately recognize the wavelength of the laser light source.

【0003】レーザ光源の波長を識別するために、光干
渉計を用いて基準となる波長との差を電気信号に変換し
て算出することにより、波長をモニタするようにした光
波長計が用いられている。又光分光のための光スペクト
ラアナライザ等も用いられ、グレーティングや可変フィ
ルタを用いた分光装置が用いられている。
In order to identify the wavelength of the laser light source, an optical wavelength meter is used which monitors the wavelength by converting the difference from the reference wavelength using an optical interferometer into an electric signal for calculation. Has been. An optical spectrum analyzer for optical spectroscopy is also used, and a spectroscopic device using a grating or a variable filter is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の干渉計による方法では、高精度が得られるが、
可動部があり、高価で、小型化することは難しいという
欠点があった。更に光スペクトラムアナライザも応用範
囲が広いが、グレーティングやフィルタを用いたもので
は高価で小型化することが難しいという欠点があった。
又フォトダイオードアレイで受光するようにした分光装
置では、可動部がないという特徴があるが、分解能が低
く、高精度の波長検出特性が得られないという欠点があ
った。
However, although high accuracy can be obtained by such a conventional interferometer method,
There are drawbacks in that it has moving parts, is expensive, and is difficult to miniaturize. Further, the optical spectrum analyzer has a wide range of applications, but it has a drawback that it is expensive and difficult to miniaturize it by using a grating or a filter.
Further, the spectroscopic device configured to receive light by the photodiode array has a feature that there is no movable part, but has a drawback that the resolution is low and a highly accurate wavelength detection characteristic cannot be obtained.

【0005】特に波長多重通信方式においては、使用さ
れる光源の波長の範囲は数十nmと狭いことが多いが、
その範囲内で例えば1nm以下の分解能で波長を正確に
モニタできるようにすることが好ましい。しかしこのよ
うな波長モニタ装置は実現されていなかった。
Particularly in the wavelength division multiplexing communication system, the wavelength range of the light source used is often as narrow as several tens of nm.
Within that range, it is preferable that the wavelength can be accurately monitored with a resolution of, for example, 1 nm or less. However, such a wavelength monitor device has not been realized.

【0006】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、極めて簡単な構成で正確に入
射した波長をモニタすることができるレーザ光源の波長
モニタ装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a wavelength monitor device for a laser light source capable of accurately monitoring the incident wavelength with an extremely simple structure. With the goal.

【0007】本願の請求項1の発明は、レーザ光源の光
が入射され所定波長の光を透過させ、他を反射させる光
フィルタと、前記レーザ光源と前記光フィルタとの間に
設けられ、前記光フィルタの中心透過波長をカットオフ
波長とするカットフィルタと、前記光フィルタを透過す
る光及び前記光フィルタに反射される光を夫々受光する
第1,第2の受光素子と、前記第1,第2の受光素子の
出力の差を前記第1,第2の受光素子の出力の和で除算
することによってその出力比を算出する出力比算出手段
と、前記出力比算出手段によって算出された出力比に基
づいて、前記光フィルタの入力に対し出力が変化する範
囲での前記レーザ光源の波長を出力する波長出力手段
と、を具備することを特徴とするものである。
The invention according to claim 1 of the present application is arranged between the laser light source and the optical filter, and an optical filter which receives the light of the laser light source and transmits the light of a predetermined wavelength and reflects the other light.
Provided to cut off the central transmission wavelength of the optical filter
Difference between outputs of the first and second light receiving elements, and a cut filter having a wavelength, first and second light receiving elements that respectively receive light transmitted through the optical filter and light reflected by the optical filter On the basis of the output ratio calculated by the output ratio calculating means and an output ratio calculating means for calculating the output ratio by dividing by the sum of the outputs of the first and second light receiving elements. Wavelength output means for outputting the wavelength of the laser light source in a range in which the output changes with respect to the input.

【0008】本願の請求項2の発明では、前記光フィル
タは、透過波長λに対してλ/4の光学厚さを有する低
屈折率膜及び高屈折率膜を交互に多重に積層して構成さ
れた干渉光フィルタであることを特徴とするものであ
る。
In the invention of claim 2 of the present application, the optical filter is constructed by alternately laminating low refractive index films and high refractive index films having an optical thickness of λ / 4 with respect to the transmission wavelength λ. It is a characterized interference light filter.

【0009】本願の請求項3の発明では、前記干渉光フ
ィルタは、透過波長λが基板の所定方向に対して連続的
に変化するようにその光学厚さを連続的に変化させたも
のであり、前記波長モニタ装置は、前記レーザ光源から
前記干渉光フィルタへの入射光の入射位置をその所定方
向に対して連続的に変化させるスライド調整機構を更に
有することを特徴とするものである。
In the invention of claim 3 of the present application, the interference light filter is such that its optical thickness is continuously changed so that the transmission wavelength λ continuously changes in a predetermined direction of the substrate. The wavelength monitor device further comprises a slide adjusting mechanism for continuously changing the incident position of the incident light from the laser light source to the interference light filter in the predetermined direction.

【0010】[0010]

【0011】このような特徴を有する本発明によれば、
測定可能範囲内で未知の波長のレーザ光をカットフィル
タを介して光フィルタに入射する。光フィルタの中心透
過波長をカットフィルタのカットフィルタのカットオフ
波長とすることにより、光フィルタの波長可変特性のう
ち一方のスロープ部分のみを波長モニタ範囲として規定
する。このフィルタは所定波長の光を透過し他を反射さ
せるため、透過した光と反射した光を夫々第1,第2の
受光素子によって受光し、出力比算出手段によって第
1,第2の受光素子の出力の差を第1,第2の受光素子
の出力の和で除算することによって、出力比を正規化す
る。そして出力比を波長出力手段に与え、波長データに
変換することによりレーザ光源の発光波長をモニタする
ことができる。請求項2の発明は、このような光フィル
タを多層膜による干渉光フィルタによって実現したもの
である。又多層膜干渉光フィルタを請求項3に示すよう
に、所定の方向に対して透過波長が連続的に変化するよ
うに構成した波長可変型の干渉光フィルタを用い、その
受光位置を変更するようにすれば、レーザ光のモニタ可
能な波長範囲を変化させることができる。
According to the present invention having such characteristics,
Cut fills laser light of unknown wavelength within measurable range
Incident on the optical filter via the filter. Center transmission of optical filter
Over wavelength cut Filter cut Filter cut off
By setting the wavelength, the wavelength tunability of the optical filter
Only one slope part is specified as the wavelength monitor range
To do. Since this filter transmits light having a predetermined wavelength and reflects the other light, the transmitted light and the reflected light are received by the first and second light receiving elements, respectively, and the output ratio calculation means outputs the first and second light receiving elements. The output ratio is normalized by dividing the difference between the outputs of 1 and 2 by the sum of the outputs of the first and second light receiving elements. Then, the emission ratio of the laser light source can be monitored by giving the output ratio to the wavelength output means and converting it into wavelength data. The invention of claim 2 realizes such an optical filter by an interference optical filter made of a multilayer film. Further, as described in claim 3, the multilayer interference light filter is a variable wavelength interference light filter configured such that the transmission wavelength continuously changes in a predetermined direction, and the light receiving position is changed. With this, the wavelength range in which the laser light can be monitored can be changed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施の形態
による波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図であ
る。この波長モニタ装置は入射された光を分岐する光分
岐手段1を有しており、入射光はまず図示のようにカッ
トフィルタ2に与えられる。カットフィルタ2は所定の
波長以下又は波長以上の光を遮光するものであり、この
カットフィルタ2を通過した光は干渉光フィルタ3に与
えられる。この干渉光フィルタ3は入射位置に応じて透
過する波長が連続的に変化するように構成したものであ
る。そしてこの干渉光フィルタ3を機械的にX軸方向に
微小距離スライドさせるためのスライド調整機構4を有
しており、スライド調整機構4によってフィルタを透過
する光の波長を連続的に変化させることができる。
1 is a block diagram showing the overall configuration of a wavelength monitor device according to a first embodiment of the present invention. This wavelength monitor has an optical branching means 1 for branching the incident light, and the incident light is first given to a cut filter 2 as shown in the figure. The cut filter 2 blocks light having a wavelength equal to or shorter than or equal to a predetermined wavelength, and the light passing through the cut filter 2 is given to the interference light filter 3. The interference light filter 3 is configured so that the wavelength to be transmitted continuously changes depending on the incident position. Further, it has a slide adjusting mechanism 4 for mechanically sliding the interference light filter 3 in a minute distance in the X-axis direction, and the slide adjusting mechanism 4 can continuously change the wavelength of light passing through the filter. it can.

【0013】そして干渉光フィルタ3を通過する位置に
第1の受光素子、例えばフォトダイオードPD1を配置
し、干渉光フィルタ3から反射された光を受光する位置
に第2の受光素子であるフォトダイオードPD2を配置
する。これらのフォトダイオードPD1,PD2の出力
は出力比算出手段5に与えられる。出力比算出手段5は
第1,第2の受光素子であるフォトダイオードPD1,
PD2の出力比を算出するものである。入射したレーザ
光の波長はこの出力比算出手段5による出力比に基づい
て認識することができる。出力比算出手段5によって算
出された出力比は波長出力手段6により波長データに変
換されて出力される。
A first light receiving element, for example, a photodiode PD1 is arranged at a position passing through the interference light filter 3, and a photodiode serving as a second light receiving element is arranged at a position for receiving the light reflected from the interference light filter 3. Place PD2. The outputs of these photodiodes PD1 and PD2 are given to the output ratio calculating means 5. The output ratio calculation means 5 is a photodiode PD1, which is a first and second light receiving element.
The output ratio of PD2 is calculated. The wavelength of the incident laser light can be recognized based on the output ratio by the output ratio calculating means 5. The output ratio calculated by the output ratio calculation means 5 is converted into wavelength data by the wavelength output means 6 and output.

【0014】次に出力比算出手段5及び波長出力手段6
についてより具体的に説明する。光分岐手段1の第1,
第2のフォトダイオードPD1,PD2からの出力は出
力比算出手段5内のI/V変換器11,12に与えら
れ、電圧信号に変換される。I/V変換器11,12の
出力は加算器13及び減算器14に与えられ、夫々の出
力は加算及び減算されて割算器15に与えられる。割算
器15は光分岐手段1で分岐された光を正規化し、これ
らの出力比に基づいて入力光の波長に対応した信号を出
力するものである。
Next, the output ratio calculation means 5 and the wavelength output means 6
Will be described more specifically. First of the optical branching means 1
The outputs from the second photodiodes PD1 and PD2 are given to the I / V converters 11 and 12 in the output ratio calculating means 5 and converted into voltage signals. The outputs of the I / V converters 11 and 12 are given to the adder 13 and the subtractor 14, and the respective outputs are added and subtracted and given to the divider 15. The divider 15 normalizes the light branched by the optical branching means 1 and outputs a signal corresponding to the wavelength of the input light based on the output ratio of these.

【0015】波長出力手段6は図1に示すように割算器
15の出力をA/D変換するA/D変換器21とA/D
変換出力を波長データに変換するための変換テーブルを
保持したROM22、CPU23、メモリ24、ROM
22の波長データをアナログ信号に変換するD/A変換
器25及び波長データを表示する表示器26を有してい
る。D/A変換器25は波長データをアナログ信号に変
換して出力するものであり、表示器26は波長データを
そのまま表示するものである。又CPU23はA/D変
換出力に基づいてROM22の変換テーブルを読出すた
めに用いられる。ROM22は既知の波長のレーザ光を
入射したときの割算器15の出力に基づいてあらかじめ
作成しておくものとする。
The wavelength output means 6 has an A / D converter 21 for A / D converting the output of the divider 15 and an A / D converter as shown in FIG.
ROM 22, CPU 23, memory 24, ROM holding a conversion table for converting the converted output into wavelength data
It has a D / A converter 25 for converting the wavelength data of 22 into an analog signal and a display 26 for displaying the wavelength data. The D / A converter 25 converts the wavelength data into an analog signal and outputs the analog signal, and the display 26 displays the wavelength data as it is. The CPU 23 is also used to read the conversion table of the ROM 22 based on the A / D conversion output. It is assumed that the ROM 22 is created in advance based on the output of the divider 15 when a laser beam having a known wavelength is incident.

【0016】この干渉光フィルタ3は特公平7-92530号
に示されるように、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に
積層し、積層した波長の光学厚さを連続的に変化させる
ようにしたものである。次にこの干渉光フィルタについ
て図2を用いて説明する。本実施の形態による波長可変
型の干渉光フィルタ3は、例えばガラス,シリコン等の
サブストレート31上に物質を多層蒸着させて構成して
いる。このサブストレート31は使用する波長の範囲で
光の透過率が高い材質を用いて構成するものとし、誘電
体や半導体が用いられる。本実施の形態では石英ガラス
を用いている。そしてこのサブストレート31の上部に
は、使用する波長での光の透過率の高い蒸着物質、誘電
体,半導体等の多層膜32を蒸着する。ここで多層膜3
2は図示のように下部多層膜33,キャビティ層34及
び上部多層膜35から形成されるものとする。又サブス
トレート31の下面には反射防止膜36を蒸着によって
形成する。
As shown in Japanese Patent Publication No. 7-92530, this interference light filter 3 has high refractive index films and low refractive index films alternately laminated to continuously change the optical thickness of the laminated wavelengths. It was done like this. Next, this interference light filter will be described with reference to FIG. The wavelength tunable interference light filter 3 according to the present embodiment is formed by depositing a substance in multiple layers on a substrate 31 such as glass or silicon. The substrate 31 is made of a material having a high light transmittance in the wavelength range used, and a dielectric or semiconductor is used. In this embodiment, quartz glass is used. On top of this substrate 31, a multi-layer film 32 of a vapor deposition material, a dielectric, a semiconductor or the like having a high light transmittance at the wavelength used is vapor deposited. Multilayer film 3 here
2 is formed of a lower multilayer film 33, a cavity layer 34, and an upper multilayer film 35 as shown. An antireflection film 36 is formed on the lower surface of the substrate 31 by vapor deposition.

【0017】ここで多層膜32,反射防止膜36の蒸着
材料として用いられる物質は、例えばSi O2 (屈折率
n=1.46),Ta25 (n=2.15),Si (n=3.46)
やAl23 ,Si24 ,Mg F等が用いられる。又本実
施の形態では多層膜33,35は低屈折率膜と高屈折率
膜とを交互に積層して蒸着させている。ここで膜厚dと
透過波長λ,屈折率nとは以下の関係となるようにす
る。 λ=4nd ・・・(1) 即ち各層はその光学厚さndをλ/4とする。そして低
屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積み重ねることによっ
て透過率のピークの半値全幅(FWHM)を小さくして
いる。又キャビティ層34の膜厚dc とは透過波長λ,
屈折率nとは以下の関係になるようにする。 λ=2ndc ・・・(2) 即ちキャビティ層34の光学厚さndc はλ/2とす
る。
[0017] Here, the multilayer film 32, the material used as the deposition material of the antireflection film 36, for example, Si O 2 (refractive index n = 1.46), Ta 2 O 5 (n = 2.15), Si (n = 3.46)
Al 2 O 3 , Si 2 N 4 , Mg F, etc. are used. In the present embodiment, the multilayer films 33 and 35 are formed by alternately stacking low refractive index films and high refractive index films and depositing them. Here, the film thickness d, the transmission wavelength λ, and the refractive index n are set to have the following relationships. λ = 4nd (1) That is, each layer has an optical thickness nd of λ / 4. The low-refractive index films and the high-refractive index films are alternately stacked to reduce the full width at half maximum (FWHM) of the transmittance peak. The thickness d c of the cavity layer 34 is the transmission wavelength λ,
The refractive index n should have the following relationship. λ = 2nd c (2) That is, the optical thickness nd c of the cavity layer 34 is λ / 2.

【0018】さて本実施の形態による干渉光フィルタ3
は、透過波長と膜厚とが式(1),(2)の関係を有す
ることから、サブストレート31を細長い板状の基板と
し、多層膜32の屈折率を一定とし、膜厚を連続的に変
化させて透過波長λを異ならせるようにしている。そし
てこの波長可変型干渉光フィルタ3の透過波長をλa
λc (λa <λc )とし、その中心点(x=xb )での
透過波長をλb とする。上下の多層膜33,35は、夫
々第1の屈折率n1 の第1の蒸着物質膜とこれより屈折
率の低い第2の屈折率n2 の第2の蒸着物質膜とを、交
互に積層して構成する。即ち図2(a)の円形部分の拡
大図を図2(c)に示すように、夫々の膜厚を連続的に
変化させている。図2(c)において、下部多層膜33
の低屈折率膜を33L,高屈折率膜を33Hとし、上部
多層膜35の高屈折率膜を35H,低屈折率膜を35L
とする。そして図2(a)のフィルタのX軸上での端部
a の透過波長λa に対して、夫々低屈折率膜及び高屈
折率膜で上記の式(1),(2)が成り立つように設定
する。又xb ,xc での透過波長λb ,λc に対して
も、その波長λb ,λc で式(1),(2)が成り立つ
ようにその膜厚を設定する。そしてその間の膜厚も波長
の変化が直線的に変化するように設定する。従って層の
各膜厚は図示のようにx軸上の位置xa 〜xc につれて
連続的に変化し、X軸の正方向に向かって膜厚が大きく
なる。
Now, the interference light filter 3 according to the present embodiment.
Since the transmission wavelength and the film thickness have the relationship of the equations (1) and (2), the substrate 31 is an elongated plate-like substrate, the refractive index of the multilayer film 32 is constant, and the film thickness is continuous. To change the transmission wavelength λ. Then, the transmission wavelength of the variable wavelength interference light filter 3 is set to λ a ~
Let λ cac ), and let λ b be the transmission wavelength at the center point (x = x b ). The upper and lower multilayer films 33 and 35 alternately include a first vapor deposition material film having a first refractive index n 1 and a second vapor deposition material film having a second refractive index n 2 having a lower refractive index than this, respectively. It is constructed by stacking. That is, as shown in the enlarged view of the circular portion in FIG. 2A, the thickness of each film is continuously changed. In FIG. 2C, the lower multilayer film 33
33L for the low refractive index film, 33H for the high refractive index film, 35H for the high refractive index film of the upper multilayer film 35, and 35L for the low refractive index film.
And Then, with respect to the transmission wavelength λ a of the end portion x a on the X axis of the filter of FIG. 2A, the above formulas (1) and (2) hold for the low refractive index film and the high refractive index film, respectively. To set. The x b, the transmission wavelength lambda b at x c, with respect to lambda c, the wavelength lambda b, wherein at lambda c (1), and sets the film thickness so that holds true (2). The film thickness during that time is also set so that the wavelength changes linearly. Thus, each film thickness of the layer continuously varies with the position x a ~x c on the x-axis as shown, the film thickness is increased toward the positive direction of the X axis.

【0019】このように膜厚を連続的に変化させること
は、サブストレート31上に多層膜32を蒸着して形成
する際に、蒸着源との間隔を連続的に変化するようにサ
ブストレートを傾けて配置しておくことにより、実現す
ることができる。
By continuously changing the film thickness in this way, when the multilayer film 32 is formed on the substrate 31 by vapor deposition, the substrate is arranged so that the distance from the vapor deposition source is continuously changed. It can be realized by arranging it at an angle.

【0020】又干渉光フィルタ3の膜厚自体を連続して
変化させるようにしているが、各膜厚は一定とし、多層
膜32の屈折率n1 ,n2 をX軸方向に連続的に変化さ
せるようにして光学厚さを連続的に可変するようにして
もよい。
Further, the film thickness of the interference light filter 3 is continuously changed, but the film thickness is made constant, and the refractive indices n 1 and n 2 of the multilayer film 32 are continuously changed in the X-axis direction. The optical thickness may be continuously changed by changing it.

【0021】このようにして構成した干渉光フィルタ3
は狭帯域特性を有し、しかも温度変化等に対して十分安
定した特性を有している。従って干渉光フィルタ3へ光
が入射する位置をスライド調整機構4を用いて機械的に
X軸方向に移動させることによって、透過波長自体を連
続的に変化させることができる。
The interference light filter 3 constructed in this way
Has a narrow band characteristic and is sufficiently stable against temperature changes and the like. Therefore, the transmission wavelength itself can be continuously changed by mechanically moving the position where the light is incident on the interference light filter 3 in the X-axis direction using the slide adjusting mechanism 4.

【0022】図5はこの実施の形態による波長モニタ装
置の斜視図である。この実施の形態では、入射光の波長
をモニタして表示するための表示器26が表面パネルに
設けられた波長モニタ装置を示している。
FIG. 5 is a perspective view of a wavelength monitor device according to this embodiment. In this embodiment, a wavelength monitor device in which a display 26 for monitoring and displaying the wavelength of incident light is provided on a front panel is shown.

【0023】次にこの実施の形態による波長モニタ装置
の動作について説明する。図3(a)はカットフィルタ
2の特性を示すグラフであり、図3(b),(c)は干
渉光フィルタ3の透過率,反射率の特性を示すグラフで
ある。これらの図より明らかなようにカットフィルタ2
は干渉光フィルタ3の中心透過波長をカットオフ波長
してこれより長い波長のを透過し、波長の短い光を遮
断するような特性を選択する。又干渉光フィルタ3は所
定の波長λ1の光を透過させ、図3(c)に示すように
その他の光を反射させる特性を有している。このとき入
射したレーザ光の波長λに対してフォトダイオードPD
1,PD2に得られる光出力は夫々図3(d),(e)
に示すものとなる。このときフォトダイオードPD1,
PD2で得られる出力は夫々図3(b)の透過率及び図
3(c)の反射率に対応している。
Next, the operation of the wavelength monitor device according to this embodiment will be described. 3A is a graph showing characteristics of the cut filter 2, and FIGS. 3B and 3C are graphs showing characteristics of transmittance and reflectance of the interference light filter 3. As is clear from these figures, the cut filter 2
Selects a characteristic in which the central transmission wavelength of the interference light filter 3 is used as a cutoff wavelength and light having a longer wavelength is transmitted and light having a shorter wavelength is blocked. Further, the interference light filter 3 has a characteristic of transmitting light having a predetermined wavelength λ1 and reflecting other light as shown in FIG. For the wavelength λ of the laser light incident at this time, the photodiode PD
1, and the optical outputs obtained in PD2 are shown in FIGS. 3 (d) and 3 (e), respectively.
It will be as shown in. At this time, the photodiode PD1,
The outputs obtained from the PD 2 correspond to the transmittance shown in FIG. 3B and the reflectance shown in FIG. 3C, respectively.

【0024】従ってフォトダイオードPD1,PD2の
I/V変換出力をA,Bとすると、これらを加算及び減
算し、割算器15により割算し、(A−B)/(A+
B)を算出する。割算することにより正規化したレベル
は図4に示すものとなる。このように波長λ1〜λ3の
範囲では入射レーザ光の波長に応じたレベルの信号が得
られる。この割算器15の出力はA/D変換器21によ
ってデジタル信号に変換される。CPU23は割算出力
に基づき変換テーブルが記憶されたROM22から波長
データを読出す。そしてD/A変換器25より出力する
と共に、表示器26に表示する。こうすれば入射光の波
長をモニタすることができる。又CPU23はROM2
2のテーブルに保持されているA/D変換値の中間の値
が入力されたときには、比例配分等の補間処理をするよ
うにしてもよい。
Therefore, assuming that the I / V conversion outputs of the photodiodes PD1 and PD2 are A and B, they are added and subtracted, and divided by the divider 15, and (AB) / (A +).
B) is calculated. The level normalized by the division is shown in FIG. Thus, in the wavelength range of λ1 to λ3, a signal having a level corresponding to the wavelength of the incident laser light can be obtained. The output of the divider 15 is converted into a digital signal by the A / D converter 21. The CPU 23 reads the wavelength data from the ROM 22 in which the conversion table is stored on the basis of the division calculation power. Then, it is output from the D / A converter 25 and displayed on the display 26. In this way, the wavelength of the incident light can be monitored. CPU23 is ROM2
When an intermediate value of the A / D converted values held in the table No. 2 is input, interpolation processing such as proportional distribution may be performed.

【0025】ここでモニタする波長範囲はλ1〜λ3の
範囲であり、図3より明らかなように干渉光フィルタ3
の特性に依存する。モニタ範囲を大きくするには特性の
ブロードな干渉光フィルタを用いればよい。又モニタ範
囲を小さくすれば分解能を向上させることができるが、
この場合は急峻な特性の干渉光フィルタを用いればよ
い。
The wavelength range monitored here is the range of λ1 to λ3, and as is clear from FIG.
Depends on the characteristics of. To increase the monitor range, an interference light filter with broad characteristics may be used. The resolution can be improved by reducing the monitor range.
In this case, use an interference light filter with steep characteristics .
Yes.

【0026】一方、モニタする波長範囲を変化させるた
めには、スライド調整機構4を用いて干渉光フィルタ3
への入射光の入射位置を変えれば、図4(b),(c)
に示す干渉光フィルタ3の透過波長λ1を変化させるこ
とができる。この場合には変換テーブルを記憶している
ROM22の内容を変更する必要がある。従って製造時
にスライド調整機構4を用いて必要な波長に設定してお
き、スライド調整機構4の操作部分をケース外部に露出
させず、使用者側ではモニタ範囲を調整できないように
することが好ましい。こうすれば気密封止も容易とな
り、使用者がモニタ範囲を調整する必要はなく、極めて
簡単な構成で小型,軽量のレーザ光源のモニタ装置を実
現することができる。
On the other hand, in order to change the wavelength range to be monitored, the slide adjusting mechanism 4 is used and the interference light filter 3 is used.
By changing the incident position of the incident light on
The transmission wavelength λ1 of the interference light filter 3 shown in can be changed. In this case, it is necessary to change the contents of the ROM 22 that stores the conversion table. Therefore, it is preferable that the required wavelength is set by using the slide adjusting mechanism 4 at the time of manufacturing so that the operating portion of the slide adjusting mechanism 4 is not exposed to the outside of the case so that the user cannot adjust the monitor range. In this way, airtight sealing is also facilitated, the user does not need to adjust the monitor range, and a compact and lightweight laser light source monitor device can be realized with an extremely simple configuration.

【0027】次に本発明の第2の実施の形態について図
6を用いて説明する。第2の実施の形態においては、入
射位置によって透過光を連続的に変化させることができ
る干渉光フィルタ3に代えて、一定の波長の光を透過さ
せる通常の干渉光フィルタを用いたものである。図6は
第2の実施の形態によるレーザ光源の波長モニタ装置の
全体構成を示すブロック図であり、前述した第1の実施
の形態と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略
する。この実施の形態では干渉光フィルタ3に代えて、
光分岐手段1A内に一定の波長の光を透過させる干渉光
フィルタ41を設ける。この場合にはスライド調整機構
4は不要となる。波長のモニタ範囲が例えば2〜3nm以
内であればこれだけでもよいが、更に広い範囲に渡って
波長をモニタできるようにする場合には、干渉光フィル
タ41とフォトダイオードPD2の角度を調整する角度
調整機構42を設ける。角度調整機構42はカットフィ
ルタ4を通過して干渉光フィルタ41に入射する光の入
射角度をわずかに変化させることによって透過波長λを
入射角に応じて連続して変化させるものである。この場
合には反射光を正確に受光できるように、角度調整機構
42によって第2の受光素子PD2の位置を干渉光フィ
ルタ3の角度に応じて変化させる必要がある。又この角
度をあまり大きくするとP偏光とS偏光とで透過レベル
が変化するため、例えば5°以内とすることが必要とな
る。又入射光の入射角度を0付近にすれば偏光成分によ
る光強度の変化の影響を少なくすることができるが、反
射光を受光するため光学系の形状が大きくなる。従って
角度調整機構42は5°以内の範囲内に入射角度を設定
し、各入射角度に応じて反射光を受光できるようにフォ
トダイオードPD2の位置と方向を調整できるようにす
ることが好ましい。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, instead of the interference light filter 3 that can continuously change the transmitted light depending on the incident position, a normal interference light filter that transmits light of a certain wavelength is used. . FIG. 6 is a block diagram showing the overall configuration of a wavelength monitor device for a laser light source according to the second embodiment. The same parts as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. . In this embodiment, instead of the interference light filter 3,
An interference light filter 41 for transmitting light having a constant wavelength is provided in the light branching means 1A. In this case, the slide adjusting mechanism 4 becomes unnecessary. This is sufficient if the wavelength monitor range is within 2 to 3 nm, for example, but if the wavelength can be monitored over a wider range, the angle adjustment for adjusting the angle between the interference light filter 41 and the photodiode PD2 is performed. A mechanism 42 is provided. The angle adjustment mechanism 42 changes the incident angle of the light passing through the cut filter 4 and incident on the interference light filter 41 slightly to continuously change the transmission wavelength λ according to the incident angle. In this case, it is necessary to change the position of the second light receiving element PD2 by the angle adjusting mechanism 42 according to the angle of the interference light filter 3 so that the reflected light can be accurately received. If this angle is made too large, the transmission level will change between P-polarized light and S-polarized light. Further, if the incident angle of the incident light is near 0, the influence of the change in the light intensity due to the polarization component can be reduced, but the reflected light is received, so that the shape of the optical system becomes large. Therefore, it is preferable that the angle adjusting mechanism 42 sets the incident angle within the range of 5 ° so that the position and direction of the photodiode PD2 can be adjusted so that the reflected light can be received according to each incident angle.

【0028】尚第2の実施の形態においても、角度調整
機構42によって干渉光フィルタ41とフォトダイオー
ドPD2の角度を変化させるようにしているが、これら
を同時に調整し、しかもROM22のデータをこれと対
応づけることは難しいため、製造時にモニタ範囲の波長
を設定する為に所定の角度に調整した後、これを固定し
ておくことが好ましい。
In the second embodiment as well, the angle adjustment mechanism 42 is used to change the angles of the interference light filter 41 and the photodiode PD2, but these are adjusted at the same time, and the data in the ROM 22 is changed accordingly. Since it is difficult to make correspondence with each other, it is preferable to adjust this to a predetermined angle in order to set the wavelength of the monitor range at the time of manufacture and then fix this.

【0029】尚前述した第1,第2の実施の形態では、
出力比算出手段として加算器と減算器及びその出力比を
算出する割算器を設けているが、2つのI/V変換器の
比を直接算出するようにしてもよいことはいうまでもな
い。
In the first and second embodiments described above,
Although an adder, a subtracter, and a divider for calculating the output ratio thereof are provided as the output ratio calculating means, it goes without saying that the ratio of the two I / V converters may be directly calculated. .

【0030】[0030]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1〜の発明によれば、干渉光フィルタを用いることに
より入射光と反射光との比率から光源の発光波長をモニ
タするようにしている。そのため従来の分光器を用いた
波長モニタ装置のような可動機構を用いることがなく、
極めて簡単な構成で実現でき、小型,軽量化が可能とな
る。しかも測定範囲内で入射光の波長を高精度にモニタ
することができるという効果が得られる。又請求項3の
発明では、干渉光フィルタへの入射位置を制御すること
によってモニタする波長範囲を広い範囲内で制御するこ
とができるという効果が得られる。
As described in detail above, according to the inventions of claims 1 to 3 of the present application, the emission wavelength of the light source is monitored from the ratio of the incident light to the reflected light by using the interference light filter. ing. Therefore, without using a movable mechanism such as a wavelength monitor device using a conventional spectroscope,
It can be realized with an extremely simple structure, and can be made compact and lightweight. Moreover, there is an effect that the wavelength of the incident light can be monitored with high accuracy within the measurement range. Further, according to the invention of claim 3, the wavelength range to be monitored can be controlled within a wide range by controlling the incident position on the interference light filter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態によるレーザ光源の
波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a wavelength monitor device for a laser light source according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)は本発明の第1の実施の形態によるシン
グルキャビティ構造の干渉光フィルタの構成を示す断面
図、(b)はそのX軸上で透過率の変化を示すグラフ、
(c)は(a)の円形部分の拡大断面図である。
2A is a cross-sectional view showing the structure of an interference optical filter having a single-cavity structure according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2B is a graph showing a change in transmittance on the X axis, FIG.
(C) is an enlarged sectional view of the circular portion of (a).

【図3】カットフィルタと干渉光フィルタ及びフォトダ
イオードPD1,PD2の発光波長に対する特性変化を
示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing characteristic changes with respect to emission wavelengths of a cut filter, an interference light filter, and photodiodes PD1 and PD2.

【図4】波長に対する誤差信号の変化を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing changes in an error signal with respect to wavelength.

【図5】第2の実施の形態による波長制御装置の構成を
示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a wavelength control device according to a second embodiment.

【図6】本発明の第2の実施の形態によるレーザ光源の
波長モニタ装置の全体構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an overall configuration of a wavelength monitor device for a laser light source according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光分岐手段 2 カットフィルタ 3,41 干渉光フィルタ 4 スライド調整機構 5 出力比算出手段 6 波長出力手段 11,12 I/V変換器 13 加算器 14 減算器 15 割算器 21 A/D変換器 22 ROM 23 CPU 25 D/A変換器 26 表示器 42 角度調整機構 PD1,PD2 フォトダイオード 1 Optical branching means 2 cut filter 3,41 Interference light filter 4 Slide adjustment mechanism 5 Output ratio calculation means 6 Wavelength output means 11,12 I / V converter 13 adder 14 Subtractor 15 divider 21 A / D converter 22 ROM 23 CPU 25 D / A converter 26 Display 42 Angle adjustment mechanism PD1, PD2 photodiode

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−142220(JP,A) 特開 平6−281812(JP,A) 特開 平5−281480(JP,A) 特開 昭56−103551(JP,A) 特開 平5−243664(JP,A) 特開 平5−55683(JP,A) 特開 平10−209546(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 3/00 - 3/51 G01J 9/00 - 9/04 H01S 3/00 H01S 3/13 - 3/139 H01S 5/068 - 5/0687 H04B 10/00 Continuation of front page (56) Reference JP-A-55-142220 (JP, A) JP-A-6-281812 (JP, A) JP-A-5-281480 (JP, A) JP-A-56-103551 (JP , A) JP 5-243664 (JP, A) JP 5-55683 (JP, A) JP 10-209546 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) G01J 3/00-3/51 G01J 9/00-9/04 H01S 3/00 H01S 3/13-3/139 H01S 5/068-5/0687 H04B 10/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ光源の光が入射され所定波長の光
を透過させ、他を反射させる光フィルタと、前記レーザ光源と前記光フィルタとの間に設けられ、前
記光フィルタの中心透過波長をカットオフ波長とするカ
ットフィルタと、 前記光フィルタを透過する光及び前記光フィルタに反射
される光を夫々受光する第1,第2の受光素子と、 前記第1,第2の受光素子の出力の差を前記第1,第2
の受光素子の出力の和で除算することによってその出力
比を算出する出力比算出手段と、 前記出力比算出手段によって算出された出力比に基づい
て、前記光フィルタの入力に対し出力が変化する範囲で
の前記レーザ光源の波長を出力する波長出力手段と、を
具備することを特徴とするレーザ光源の波長モニタ装
置。
1. A light filter, which is provided between the laser light source and the optical filter , wherein a light from a laser light source is incident, a light having a predetermined wavelength is transmitted, and another light is reflected ,
The cutoff wavelength is the center transmission wavelength of the optical filter.
Input filter, the first and second light receiving elements that receive the light that passes through the optical filter and the light that is reflected by the optical filter, respectively, and the difference between the outputs of the first and second light receiving elements is the first , Second
Output ratio calculation means for calculating the output ratio by dividing by the sum of the outputs of the light receiving elements, and the output changes with respect to the input of the optical filter based on the output ratio calculated by the output ratio calculation means. And a wavelength output unit that outputs the wavelength of the laser light source within a range.
【請求項2】 前記光フィルタは、透過波長λに対して
λ/4の光学厚さを有する低屈折率膜及び高屈折率膜を
交互に多重に積層して構成された干渉光フィルタである
ことを特徴とする請求項1記載のレーザ光源の波長モニ
タ装置。
2. The optical filter is an interference optical filter configured by alternately laminating low refractive index films and high refractive index films having an optical thickness of λ / 4 with respect to a transmission wavelength λ. The wavelength monitor device for a laser light source according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記干渉光フィルタは、透過波長λが基
板の所定方向に対して連続的に変化するようにその光学
厚さを連続的に変化させたものであり、 前記波長モニタ装置は、前記レーザ光源から前記干渉光
フィルタへの入射光の入射位置をその所定方向に対して
連続的に変化させるスライド調整機構を更に有するもの
であることを特徴とする請求項2記載のレーザ光源の波
長モニタ装置。
3. The interference optical filter has an optical thickness continuously changed so that a transmission wavelength λ continuously changes with respect to a predetermined direction of a substrate, and the wavelength monitor device includes: 3. The wavelength of the laser light source according to claim 2, further comprising a slide adjusting mechanism that continuously changes the incident position of the incident light from the laser light source to the interference light filter in the predetermined direction. Monitor device.
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