JP5644043B2 - 波長校正装置 - Google Patents

Description

本発明は、回折格子を備える分光器が搭載された光スペクトラムアナライザの波長校正を行う波長校正装置に関するものである。

一般的に光スペクトラムアナライザには回折格子を備える分光器が搭載されており、分光器の出力波長が回折格子の回転角度により決定され、回折格子の回転角度が光スペクトラムアナライザの制御部によって制御される。そして、制御部は、所望の出力波長である設定波長と回折格子の回転角度が関連付けられたテーブルに基づいて回折格子の回転角度を制御する。

ところで、光スペクトラムアナライザにおいては、設置環境の変化や移動の際の衝撃により回折格子の溝間隔、回折格子の入射光と出射光との挟み角及び回折格子の取付角度が僅かに変化する場合があり、これらの変化は測定誤差の要因となる。
このため、従来から一定の時間が経過した場合や環境の変化が生じた場合には、光スペクトラムアナライザの波長校正が行われている。具体的には、設定波長に対して回折格子の回転角度を再度値付けすることによって光スペクトラムアナライザの波長校正が行われる。

以下に従来の光スペクトラムアナライザの波長校正の方法について説明する。
まず、光スペクトラムアナライザに搭載された分光器からの出射光の波長は、下式（１）によって与えられる。
なお、下式（１）において、ｍが回折次数、λが出射光の波長（分光器の出力波長）、ｄが回折格子の溝間隔、θａが入射光と出射光との挟み角、θが回折格子の法線と入射光と出射光との二等分線とがなす角度（すなわち回折格子の回転角度）を示している。

回折格子の溝間隔ｄは、例えば回折格子の熱伸縮によって変化する場合がある。また、挟み角θａは、例えば入射スリット、出射スリットあるいは他の光学部品の位置がずれた場合に変化する場合がある。また、回折格子の回転角度θは、例えば回折格子の回転軸に対する取付角度がずれた場合に変化する場合がある。そして、これらの変化は測定誤差の要因となる。
つまり、上式（１）において、回折格子の溝間隔ｄと、挟み角θａと、回転角度θが誤差要因を含む可能性がある。
設定波長λｉが分光器から出力するための回折格子の回転角度θｉは、上式（１）に基づいて下式（２）として表される。

ここで、上記誤差要因を考慮すると、上式（２）は、下式（３）となる。
なお、下式（３）においてθｅｉが上記誤差要因に起因する回転角度誤差を示し、θｏｆｓが回折格子の回転角度θの変化量、Δｄが回折格子の溝間隔ｄの変化量、Δθａが挟み角θａの変化量を示している。

そして、従来の光スペクトラムアナライザの波長校正では、物理的に安定な基準波長光源から分光器に基準光を入射し、出射光の波長λが基準光に含まれる校正波長λｒｅｆとなる際の回折格子の回転角度θを取得する。

そして、分光器において、回折格子の回転角度θの変化量θｏｆｓ、回折格子の溝間隔ｄの変化量Δｄ、及び挟み角θａの変化量Δθａが零である場合、すなわち誤差要因を含まない場合には、出射光の波長λが基準光に含まれる校正波長λｒｅｆである場合の回折格子の回転角度θは、予めテーブルに記憶された回転角度θｒｅｆとなる。
ただし、誤差要因を含む場合には、出射光の波長が校正波長λｒｅｆである場合の回折格子の回転角度θは、回転角度θｒｅｆとならず異なる値であるθｍとなる。

そして、下式（４）に示すように、回転角度θｍと、回転角度θｒｅｆとから回転角度誤差θｃａｌを算出することができる。

そして、従来の光スペクトラムアナライザの波長校正は、上述のようにして算出された回転角度誤差θｃａｌを校正値として上記テーブルの校正が行われる。

このような従来の光スペクトラムアナライザの波長校正は、物理的に安定な基準波長光源に基づいて行われるため、高精度な波長校正を実現することができる。
特開２００１−２０８６０７号公報

ところで、上述の回転角度θｍは、全ての誤差要因に起因する回転角度誤差を含む回折格子の回転角度（θｉ＋θｅｉ）であるため、上式（３）の右辺に相当する。式（３）から分かるように、回折格子の溝間隔ｄの変化量Δｄ及び挟み角θａの変化量Δθａを含む項が設定波長λｉの関数となっている。つまり、回転角度θｍは、設定波長λｉに依存して変化する。
したがって、従来の光スペクトラムアナライザの波長校正方法では、設定波長λｉが校正波長である場合あるいは回折格子の溝間隔ｄの変化量Δｄ及び挟み角θａの変化量Δθａが零であるには正確に波長校正を行うことができるが、設定波長λｉが校正波長ではなく回折格子の溝間隔ｄの変化量Δｄあるいは挟み角θａの変化量Δθａが存在する場合には正確な波長校正を行うことができない。

全ての設定波長λｉにおける正確な波長校正は、回折格子の溝間隔ｄの変化量Δｄあるいは挟み角θａの変化量Δθａを正確に測定する方法か、光スペクトラムアナライザの波長測定範囲（すなわち設定波長範囲）を全てカバーするように異なる波長の基準波長光源を用いる方法を採用することによって実現することができる。
しかしながら、いずれの方法も、実際の使用現場で採用することは難しく、現実的ではない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、単一の波長基準光源にて光スペクトラムアナライザの全ての設定波長に対する波長校正を正確に行うとすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
第１の発明は、回折格子を備える分光器が搭載された光スペクトラムアナライザの波長校正を行う波長校正装置であって、上記分光器に校正波長λｒｅｆを含む基準光を入射する基準波長光源と、上記基準光の上記回折格子に対する入射角と上記分光器からの出射光の上記回折格子に対する出射角とが等しくなる上記回折格子の回転角度及び該回転角度における出力波長を含む設計値を記憶する設計値記憶手段と、複数の設定波長と各設定波長に対する上記回折格子の回転角度とが関連付けられたテーブル、上記基準光を上記分光器に入射することによって得られる実測値、及び上記設計値に基づいて校正値を算出する算出手段と、上記校正値に基づいて上記テーブルを校正する校正手段と、を備えており、上記算出手段が、各上記設定波長に対する校正値がθｅｉ、実測波長が上記校正波長λｒｅｆに一致した場合の回折格子の回転角度がθｍ、上記実測波長が上記設計値に含まれる上記出力波長に一致した場合の回折格子の回転角度と上記設計値に含まれる上記回折格子の回転角度と差である回転角度誤差がθｃａｌ０、上記校正値の算出対象とされた上記設定波長がλｉ、設定波長λｉに関連付けられた上記回折格子の回転角度がθｉ、回折次数がｍで示される下式（５）を用いて各上記設定波長に対する校正値を算出するという構成を採用する。

第２の発明は、回折格子を備える分光器が搭載された光スペクトラムアナライザの波長校正を行う波長校正装置であって、上記分光器に校正波長λｒｅｆを含む基準光を入射する基準波長光源と、上記基準光の上記回折格子に対する入射角と上記分光器からの出射光の上記回折格子に対する出射角とが等しくなる上記回折格子の回転角度及び該回転角度における出力波長を含む設計値を記憶する設計値記憶手段と、複数の設定波長と各設定波長に対する上記回折格子の回転角度とが関連付けられたテーブル、上記基準光を上記分光器に入射することによって得られる実測値、及び上記設計値に基づいて校正値を算出する算出手段と、上記校正値に基づいて上記テーブルを校正する校正手段と、を備えており、上記算出手段が、実測波長が上記設計値に含まれる上記出力波長に一致した場合の回折格子の回転角度と上記設計値に含まれる上記回折格子の回転角度と差が零である場合には、各上記設定波長に対する校正値がθｅｉ、上記実測波長が上記校正波長λｒｅｆに一致した場合の回折格子の回転角度がθｍ、上記校正値の算出対象とされた上記設定波長がλｉ、設定波長λｉに関連付けられた上記回折格子の回転角度がθｉ、回折次数がｍで示される下式（６）を用いて各上記設定波長に対する校正値を算出するという構成を採用する。

本発明によれば、基準光の回折格子に対する入射角と出射光の回折格子に対する出射角とが等しくなる回折格子の回転角度及び当該回転角度における分光器の出力波長を用いることによって、既知あるいは単一の波長基準光源を用いて測定可能な値のみで全ての設定波長に対する校正値を算出することができる。したがって、単一の波長基準光源にて光スペクトラムアナライザの全ての設定波長に対する波長校正を正確に行うことが可能となる。

まず最初に、本発明に係る波長校正装置における光スペクトラムアナライザの波長校正の考え方について説明する。
図１は、分光器１の構成を示す模式図である。この図に示すように、分光器１は、入射光を回折させて出射する回折格子１ａと、入射光Ｌａの入射方向を規定する入射スリット１ｂと、出射光Ｌｂの出射方向を規定する出射スリット１ｃとを備えている。
そして、以下の説明においては、回折格子１ａの法線Ｈと入射光Ｌａと出射光Ｌｂとの二等分線Ｎとがなす角度（すなわち回折格子の回転角度）を回転角度θとし、入射光Ｌａと出射光Ｌｂとによって挟まれた角度を挟み角θａとする。
また、入射角とは、回折格子１ａの法線Ｈと入射光Ｌａとのなす角である。出射角とは、回折格子１ａの法線Ｈと出射光Ｌｂとのなす角である。

そして、図２に示すように、回折格子１ａが、入射光Ｌａの回折格子１ａに対する入射角θＬａと出射光Ｌｂの回折格子１ａに対する出射角θＬｂとが等しくなる回転角度θｒｅｆ０とされた場合には、出射光Ｌｂは０次回折光となる。なお、０次回折光は、上式（１）の回折次数ｍが零の場合であり、分光スペクトラムではない。そして、０次回折光の波長は、入射光Ｌａの波長に依存して一義的に求められる値であり、本発明においては校正波長の１つとして用いる。そこで、以下の説明において０次回折光の波長を０次校正波長λｒｅｆ０とする。

このような分光器１においては、上述した回折格子の回転角度θの変化量θｏｆｓ、回折格子の溝間隔ｄの変化量Δｄ、及び挟み角θａの変化量Δθａが零である場合、すなわち誤差要因を含まない場合には、出射光Ｌｂの波長が０次校正波長λｒｅｆ０である場合には、回折格子１ａの回転角度θは零となる。つまり、上記回転角度θｒｅｆ０は零となる。
ただし、誤差要因を含む場合には、出射光Ｌｂの波長が０次校正波長λｒｅｆ０である場合の回折格子１ａの回転角度θが零とならない。
このように出射光Ｌｂの波長が０次校正波長λｒｅｆ０である場合に回折格子１ａの回転角度θが零とならずθｍ０となった場合には、回転角度θｍ０を用いて、全ての誤差要因を含む回転角度誤差θｃａｌ０を下式（７）によって算出することができる。

また、出射光Ｌｂの波長が０次校正波長λｒｅｆ０である場合において、全ての誤差要因に起因する回転角度誤差θｒｅｆ０＿ｅを含む回折格子１ａの回転角度（θｒｅｆ０＋θｒｅｆ０＿ｅ）は、上式（３）を用いて、下式（８）によって算出することができる。

ここで、式（８）に含まれる回折次数ｍ及び回転角度θｒｅｆ０が零であるため、式（８）は、下式（９）となる。

なお、式（７）によって算出される回転角度誤差θｃａｌ０は、回転角度誤差θｒｅｆ０＿ｅと等しい。このため下式（１０）が成り立つ。

一方で、分光器１に校正波長λｒｅｆを含む基準光が入射光Ｌａとして入射され、出射光Ｌｂの波長が校正波長λｒｅｆである場合において、全ての誤差要因に起因する回転角度誤差θｒｅｆ＿ｅを含む回折格子１ａの回転角度（θｒｅｆ＋θｒｅｆ＿ｅ）は、上式（３）を用いて、下式（１１）によって算出することができる。なお、回転角度θｒｅｆは、誤差要因を含まない場合に出射光Ｌｂの波長が校正波長λｒｅｆとなる回折格子１ａの回転角度である。

そこで、上式（１１）に上式（１０）を代入することによって下式（１２）が得られる。

上式（１２）における左辺は定数であるためＫとおく。そして、回転角度（θｒｅｆ＋θｒｅｆ＿ｅ）は、出射光Ｌｂの波長が校正波長λｒｅｆである場合の回折格子１ａの回転角度θｍと同一である。このため、上式（１２）は、下式（１３）となる。

上式（１３）に含まれる回転角度θｍ、回転角度誤差θｃａｌ０、回折次数ｍ及び校正波長λｒｅｆは、既知あるいは測定によって得られるため、上式（１３）を用いることによって、回折格子の溝間隔ｄの変化量Δｄ、及び挟み角θａの変化量Δθａを必要とせずに上式（３）の右辺第一項を求めることができる。また、上式（３）の右辺第二項は上式（１０）から回転角度誤差θｃａｌ０として測定によって得ることができる。
したがって、上式（３）、上式（１０）、上式（１３）に基づいて、既知の値あるいは測定によって得られる値によって、各設定波長λｉにおける回転角度誤差θｅｉを算出することができる。
よって、回転角度誤差θｅｉを各設定波長λｉの校正値とすることによって、全ての設定波長λｉに対する回折格子１ａの回転角度θｉを正確に再値付けすることが可能となる。
これらの回転角度θｍ、回転角度誤差θｃａｌ０、回折次数ｍ及び校正波長λｒｅｆは、入射光Ｌａとして基準光を用いて取得可能である。このため、単一の基準光のみを用いて全ての設定波長λｉに対する回折格子１ａの回転角度θｉを正確に再値付けすることが可能となる。
そして、上式（３）、上式（１０）、上式（１３）をまとめると、各設定波長λｉにおける回転角度誤差θｅｉを算出するための上式（５）が得られる。

また、回転角度誤差θｃａｌ０（すなわち、出射光Ｌｂの波長が０次校正波長λｒｅｆ０に一致した場合の回折格子１ａの回転角度θｍ０と、回転角度θｒｅｆ０との差）が零である場合には、上式（５）を上式（６）とすることができる。

したがって、回転角度誤差θｃａｌ０が零である場合には、上式（６）を用いて各設定波長λｉにおける回転角度誤差θｅｉを算出することができる。

次に、本発明に係る波長校正装置の一実施形態について説明する。
図３は、光スペクトラムアナライザ１０と本実施形態の波長校正装置２０とを示す機能ブロック図である。
この図に示すように、光スペクトラムアナライザ１０は、分光器１１と、テーブル記憶部１２と、モータ制御部１３と、波長測定部１４とを備えている。
また、本実施形態の波長校正装置２０は、波長基準光源２１と、設計値記憶部２２（設計値記憶手段）と、演算データ記憶部２３と、プログラム記憶部２４と、算出部２５（算出手段）と、波長校正制御部２６（校正手段）とを備えている。
なお、図３においては、光スペクトラムアナライザ１０と波長校正装置２０とが別体として図示されているが、実際には、テーブル記憶部１２、設計値記憶部２２、演算データ記憶部２３及びプログラム記憶部２４は、ハードディスクドライブ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の光スペクトラムアナライザ１０が備えるハードウェアとしての記憶装置によって具現化される。また、モータ制御部１３、算出部２５及び波長校正制御部２６は、ＣＰＵ等の光スペクトラムアナライザ１０が備えるハードウェアとしての演算処理装置によって具現化される。

分光器１１は、図１に示した分光器１と同様に、回折格子１１ａ、入射スリット（図３においては不図示）、出射スリット（図３においては不図示）を備えている。また、分光器１１は、上記構成に加えて回折格子１１ａを回転するためのモータ１１ｂを備えている。このモータ１１ｂとしては、例えばステッピングモータを用いることができる。

テーブル記憶部１２は、複数の設定波長λｉと各設定波長λｉにおける回折格子１１ａの回転角度θｉが関連付けられたテーブルを記憶している。
なお、テーブル記憶部１２に記憶されたテーブルは、波長校正装置２０の波長校正制御部２６によって書き換え可能とされている。

モータ制御部１３は、モータ１１ｂを制御することによって、モータ１１ｂに接続された回折格子１１ａの回転角度を制御するものである。
このモータ制御部１３は、不図示の入力装置等から指示された設定波長が分光器１１の出力波長となるように、テーブル記憶部１２に記憶されたテーブルを参照して回折格子１１ａの回転角度を制御する。
また、モータ制御部１３は、波長校正装置２０の波長校正制御部２６から指示に基づいて回折格子１１ａの回転角度を制御する。

波長測定部１４は、分光器１１から出射された出射光の波長（出力波長）を測定するものであり、光検出器、増幅器及びＡ／Ｄ変換器等を備えている。
この波長測定部１４は、波長校正装置２０の波長校正制御部２６に測定結果を入力する。また、この波長測定部１４は、受信信号の可視化を行う不図示の表示部に測定結果を入力する。

波長基準光源２１は、校正波長λｒｅｆを含む基準光Ｌを出射して光スペクトラムアナライザ１０の分光器１１に入射するものである。
この波長基準光源２１としては、例えば、物理的に安定した１．５３μｍに吸収波長帯を持つアセチレンガスが封入されたレーザ光源を用いることができる。

設計値記憶部２２は、基準光Ｌの回折格子１１ａに入射する入射角と分光器１１からの出射光とが等しくなる回折格子１１ａの回転角度θｒｅｆ０と、誤差要因を含まない状態で回転角度θｒｅｆ０の回折格子１１ａに基準光Ｌが入射された場合の出射光の波長λｒｅｆ０（出力波長）とを設計値として記憶している。
なお、回折格子１１ａが回転角度θｒｅｆ０とされた場合には、分光器１１からの出射光が、基準光Ｌの０次回折光となる。つまり、出射光の波長λｒｅｆ０は、基準光Ｌの０次回折光の波長となる。そして、設計値記憶部２２は、上記波長λｒｅｆ０を０次校正波長λｒｅｆ０として記憶している。
また、設計値記憶部２２は、基準光Ｌに含まれる校正波長λｒｅｆ及び、誤差要因を含まない状態で校正波長λｒｅｆが出射光の波長となる回折格子１１ａの回転角度θｒｅｆを記憶している。

演算データ記憶部２３は、テーブル記憶部１２に記憶されたテーブルを校正するための校正値を算出するために用いられる各種演算式及び各種パラメータを記憶するものである。
そして、演算データ記憶部２３は、上記演算式として、上式（５）と上式（６）とを記憶している。
なお、本実施形態の波長校正装置２０において、上式（５）における、θｅｉが各設定波長λｉに対する校正値、θｍが実測波長と校正波長λｒｅｆとが一致した場合の回折格子１１ａの回転角度、θｃａｌ０が波長測定部１４にて測定される実測波長が０次校正波長λｒｅｆ０と一致した場合の回折格子の回転角度θｍ０と回折格子１１ａの回転角度θｒｅｆ０との差である回転角度誤差、θｉが設定波長λｉに関連付けられた回折格子１１ａの回転角度を示す。
また、本実施形態の波長校正装置２０において、上式（６）における、θｅｉが各設定波長λｉに対する校正値、θｍが実測波長と校正波長λｒｅｆとが一致した場合の回折格子１１ａの回転角度、θｉが設定波長λｉに関連付けられた回折格子１１ａの回転角度を示す。
また、演算データ記憶部２３は、回転角度誤差θｃａｌ０を算出するための上式（７）や設定波長λｉの回折次数ｍ（通常は、最も光出力の強い１次回折光を波長測定部１４で測定するため、回折次数ｍは１となる）等を記憶している。

プログラム記憶部２４は、算出部２５や波長校正制御部２６の動作手順を示すプログラムを記憶するものであり、算出部２５や波長校正制御部２６からアクセス可能とされている。

算出部２５は、上記テーブル、基準光Ｌを分光器１１に入射することによって得られる実測値、及び設計値（回転角度θｒｅｆ０及び０次校正波長λｒｅｆ０）と、上記演算データ記憶部２３に記憶された演算式及びパラメータに基づいて各設定波長λｉに対する校正値θｅｉを算出するものである。
なお、後の波長校正方法の説明において詳説するが、本実施形態の波長校正装置２０において算出部２５は、上記実測値として、実測波長が校正波長λｒｅｆに一致した場合の回折格子１１ａの回転角度θｍと、実測波長が０次校正波長λｒｅｆ０に一致した場合の回折格子１１ａの回転角度θｍ０と、を用いる。

波長校正制御部２６は、プログラム記憶部２４に記憶されたプログラムに基づいて、波長測定部１４の測定結果の取得、モータ制御部１３への指令入力、テーブル記憶部１２に記憶されたテーブルの校正を行うと共に、算出部２５に演算に必要な各種データを入力する。

次に、このように構成された本実施形態の波長校正装置２０の動作、すなわち光スペクトラムアナライザ１０の波長校正方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。

まず最初に波長基準光源２１から分光器１１に基準光Ｌを入射する（ステップＳ１）。
続いて、波長校正制御部２６は、波長測定部１４の測定結果（すなわち実測波長）を、設計値記憶部２２に記憶された校正波長λｒｅｆに合わせる（ステップＳ２）。
具体的には、波長校正制御部２６は、波長測定部１４の測定結果を常にモニタしながら、波長測定部１４の測定結果が校正波長λｒｅｆとなるまで、モータ１１ｂを駆動して回折格子１１ａが回転するようにモータ制御部１３に指令を送る。

続いて波長校正制御部２６は、ステップＳ２で波長測定部１４の測定結果が校正波長λｒｅｆとなった状態における回折格子１１ａの回転角度θｍを取得する（ステップＳ３）。
具体的には、波長校正制御部２６は、ステップＳ２で波長測定部１４の測定結果が校正波長λｒｅｆとなった状態で、モータ制御部１３からモータ１１ｂの制御値を取得し、当該制御値に基づいて回転角度θｍを実測値として取得する。

続いて波長校正制御部２６は、波長測定部１４の測定結果（すなわち実測波長）を、設計値記憶部２２に設計値として記憶された０次校正波長λｒｅｆ０に合わせる（ステップＳ４）。
具体的には、波長校正制御部２６は、波長測定部１４の測定結果を常にモニタしながら、波長測定部１４の測定結果が０次校正波長λｒｅｆ０となるまで、モータ１１ｂを駆動して回折格子１１ａが回転するようにモータ制御部１３に指令を送る。

続いて波長校正制御部２６は、ステップＳ４で波長測定部１４の測定結果が０次校正波長λｒｅｆ０となった状態における回折格子１１ａの回転角度θｍ０を取得する（ステップＳ５）。
具体的には、波長校正制御部２６は、ステップＳ４で波長測定部１４の測定結果が０次校正波長λｒｅｆ０となった状態で、モータ制御部１３からモータ１１ｂの制御値を取得し、当該制御値に基づいて回転角度θｍ０を実測値として取得する。

続いて波長校正制御部２６は、算出部２５によって回転角度誤差θｃａｌ０を算出する（ステップＳ６）。
具体的には、算出部２５は、波長校正制御部２６の制御の下、演算データ記憶部２３に記憶された上式（７）に、ステップＳ５で取得された回転角度θｍ０と、設計値記憶部２２に設計値として記憶された回転角度θｒｅｆ０とを代入することによって回転角度誤差θｃａｌ０を算出する。

続いて波長校正制御部２６は、ステップＳ５で取得された回転角度θｍ０（実測波長が設計値に含まれる０次校正波長λｒｅｆ０に一致した場合の回折格子１１ａの回転角度）と、設計値として記憶された回転角度θｒｅｆ０との差が零であるかの判定を行う（ステップＳ７）。
具体的には、波長校正制御部２６は、ステップＳ６の計算結果が零であるか否かによって上記判定を行う。

ステップＳ７における差が零でなかった場合に波長校正制御部２６は、算出部２５によって、上式（５）を用いて全ての設定波長λｉの校正値θｅｉを算出する（ステップＳ８）。
具体的には、算出部２５は、波長校正制御部２６の制御の下、テーブル記憶部１２に記憶されたテーブルから、校正値θｅｉの算出対象とされた設定波長λｉと、該設定波長λｉに関連付けられた回転角度θｉを取得して上式（５）に代入する。また、算出部２５は、波長校正制御部２６の制御の下、ステップＳ３で取得された回転角度θｍと、ステップＳ６で算出された回転角度θｃａｌ０と、設計値記憶部２２に記憶された校正波長λｒｅｆ及び回折次数ｍを上式（５）に代入する。続いて算出部２５は、波長校正制御部２６の制御の下、上式（５）を校正値θｅｉについて解くことによって、校正値θｅｉを算出する。そして、算出部２５は、波長校正制御部６の制御の下、全ての設定波長λｉの校正値θｅｉを算出する。

ステップＳ７における差が零であった場合に波長校正制御部２６は、算出部２５によって、上式（６）を用いて全ての設定波長λｉの校正値θｅｉを算出する（ステップＳ９）。
具体的には、算出部２５は、波長校正制御部２６の制御の下、テーブル記憶部１２に記憶されたテーブルから、校正値θｅｉの算出対象とされた設定波長λｉと、該設定波長λｉに関連付けられた回転角度θｉを取得して上式（６）に代入する。また、算出部２５は、波長校正制御部２６の制御の下、ステップＳ３で取得された回転角度θｍと、設計値記憶部２２に記憶された校正波長λｒｅｆ及び回折次数ｍを上式（６）に代入する。続いて算出部２５は、波長校正制御部２６の制御の下、上式（６）を校正値θｅｉについて解くことによって、校正値θｅｉを算出する。そして、算出部２５は、波長校正制御部６の制御の下、全ての設定波長λｉの校正値θｅｉを算出する。

続いて波長校正制御部２６は、ステップＳ８で算出された校正値θｅｉ、あるいは、ステップＳ９で算出された校正値θｅｉを用いてテーブル記憶部１２に記憶されたテーブルの校正を行う（ステップＳ１０）。
具体的には、波長校正制御部２６は、テーブルにおいて各設定波長λｉに関連付けられた回転角度θｉに対して校正値θｅｉを加算あるいは減算して回転角度θｉを再値付けすることによってテーブルの校正を行う。

以上のような本実施形態の波長校正装置２０によれば、設計値として記憶される０次校正波長λｒｅｆ０と、誤差要因を含まない場合において０次校正波長λｒｅｆ０が得られる回折格子１１ａの回転角度であり、同じく設計値として記憶される回転角度θｒｅｆ０とを用いることによって、既知あるいは単一の波長基準光源を用いて測定可能な値のみで全ての設定波長λｉに対する校正値θｅｉを算出することができる。
したがって、本実施形態の波長校正装置２０によれば、単一の波長基準光源にて光スペクトラムアナライザの全ての設定波長に対する波長校正を正確に行うことが可能となる。

また、本実施形態の波長校正装置２０では、ステップＳ７において、実測波長が設計値に含まれる０次校正波長λｒｅｆ０に一致した場合の回折格子１１ａの回転角度θｍ０と、設計値として記憶された回転角度θｒｅｆ０との差が零である場合には、上式（５）からパラメータとしてθｃａｌ０が抜かれた上式（６）を用いて校正値θｅｉが算出される。
したがって、ステップＳ７における差が零である場合の算出部２５の計算負荷を減らすことができ、本実施形態の波長校正装置２０全体における計算負荷を減少させることができる。

次に、本実施形態の波長校正装置２０の実施例について図５及び図６を参照して説明する。
本実施例においては、上述した従来の波長校正方法にて光スペクトラムアナライザの波長校正を行った結果と、本実施形態の波長校正装置２０を用いた光スペクトラムアナライザの波長校正を行った結果とを比較した。
そして、図５に従来の波長校正方法にて光スペクトラムアナライザの波長校正を行った結果をグラフ（実線）で示し、図６に本実施形態の波長校正装置２０を用いた光スペクトラムアナライザの波長校正を行った結果をグラフ（実線）で示す。なお、図５及び図６において破線で示すグラフは、校正前の状態を示すものである。

なお、本実施例の結果を得るために、回折格子の溝間隔ｄを０．００１１１１１１ｍｍ、挟み角θａを２０°、回折格子の溝間隔ｄの変化量Δｄを６．１×１０^−８ｍｍ、挟み角θａの変化量Δθａを０．２°、回転角度θの変化量θｏｆｓを０．００５°、設定波長λｉを６００ｎｍ〜１８００ｎｍ、校正波長を１４００ｎｍ、回折次数ｍを１と設定した。また、この際、回転角度θｍが３９．７８８２６°、θｃａｌ０が０．００５°であった。

そして、図５に示すように従来の波長校正方法にて光スペクトラムアナライザの波長校正を行った場合には、校正波長である１４００ｎｍにおいてのみ回転角度誤差が零となり、図６に示すように本実施形態の波長校正装置２０を用いた光スペクトラムアナライザの波長校正を行った場合には、全設定波長において回転角度誤差が零となった。
このように、本実施形態の波長校正装置２０によれば、全設定波長において正確に波長校正を行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る波長校正装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、実測波長が校正波長λｒｅｆに一致した場合の回折格子１１ａの回転角度θｍと、実測波長が０次校正波長λｒｅｆ０に一致した場合の回折格子１１ａの回転角度θｍ０とを用いて校正値θｅｉを算出する構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、回転角度θｍと回転角度θｍ０とに換えて、回折格子１１ａの回転角度が回転角度θｒｅｆに一致した場合の波長と、回折格子１１ａの回転角度が回転角度θｒｅ０に一致した場合の波長とを用いて校正値θｅｉを算出することも可能である。

また、上記実施形態においては、波長測定部１４にて校正波長λｒｅｆ及び設定波長λｉが一次回折光であることを前提とした構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、校正波長λｒｅｆ及び設定波長λｉがさらに高次の回折光であっても構わない。

また、上記実施形態においては、設計値記憶部２２が校正波長λｒｅｆ及び該校正波長に関連付けられた回転角度θｒｅｆを記憶し、算出部２５が設計値記憶部２２に記憶された校正波長λｒｅｆ及び回転角度θｒｅｆを用いて校正値θｅｉを算出する構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、テーブル記憶部１２に記憶されたテーブルから校正波長λｒｅｆ及び回転角度θｒｅｆを取得し、当該取得した校正波長λｒｅｆ及び回転角度θｒｅｆを用いて算出部２５が校正値θｅｉを算出しても良い。

回転角度θと挟み角θａを説明するための分光器の模式図である。 回折格子における入射光の入射角と出射光の出射角とが等しくなる様子を示すための分光器の模式図である。 本発明の一実施形態である波長校正装置と光スペクトラムアナライザとを示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態である波長校正装置を用いた波長校正方法を説明するためのフローチャートである。 従来の波長校正方法にて光スペクトラムアナライザの波長校正を行った結果をグラフで示す図である。 本発明の一実施形態である波長校正装置を用いた光スペクトラムアナライザの波長校正を行った結果をグラフで示す図である。

符号の説明

１０……光スペクトラムアナライザ、１１……分光器、１１ａ……回折格子、２０……波長校正装置、２１……波長基準光源、２２……設計値記憶部（設計値記憶手段）、２５……算出部（算出手段）、２６……波長校正制御部（校正手段）

Claims (2)

1. 回折格子を備える分光器が搭載された光スペクトラムアナライザの波長校正を行う波長校正装置であって、
   前記分光器に校正波長λｒｅｆを含む基準光を入射する基準波長光源と、
   前記基準光の前記回折格子に対する入射角と前記分光器からの出射光の前記回折格子に対する出射角とが等しくなる前記回折格子の回転角度及び該回転角度における出力波長を含む設計値を記憶する設計値記憶手段と、
   複数の設定波長と各設定波長に対する前記回折格子の回転角度とが関連付けられたテーブル、前記基準光を前記分光器に入射することによって得られる実測値、及び前記設計値に基づいて校正値を算出する算出手段と、
   前記校正値に基づいて前記テーブルを校正する校正手段と、
   を備えており、
   前記算出手段は、各前記設定波長に対する校正値がθｅｉ、実測波長が前記校正波長λｒｅｆに一致した場合の回折格子の回転角度がθｍ、前記実測波長が前記設計値に含まれる前記出力波長に一致した場合の回折格子の回転角度と前記設計値に含まれる前記回折格子の回転角度と差である回転角度誤差がθｃａｌ０、前記校正値の算出対象とされた前記設定波長がλｉ、設定波長λｉに関連付けられた前記回折格子の回転角度がθｉ、回折次数がｍで示される下式（１）を用いて各前記設定波長に対する校正値を算出することを特徴とする波長校正装置。
   

   
2. 回折格子を備える分光器が搭載された光スペクトラムアナライザの波長校正を行う波長校正装置であって、
   前記分光器に校正波長λｒｅｆを含む基準光を入射する基準波長光源と、
   前記基準光の前記回折格子に対する入射角と前記分光器からの出射光の前記回折格子に対する出射角とが等しくなる前記回折格子の回転角度及び該回転角度における出力波長を含む設計値を記憶する設計値記憶手段と、
   複数の設定波長と各設定波長に対する前記回折格子の回転角度とが関連付けられたテーブル、前記基準光を前記分光器に入射することによって得られる実測値、及び前記設計値に基づいて校正値を算出する算出手段と、
   前記校正値に基づいて前記テーブルを校正する校正手段と、
   を備えており、
   前記算出手段は、実測波長が前記設計値に含まれる前記出力波長に一致した場合の回折格子の回転角度と前記設計値に含まれる前記回折格子の回転角度と差が零である場合には、各前記設定波長に対する校正値がθｅｉ、前記実測波長が前記校正波長λｒｅｆに一致した場合の回折格子の回転角度がθｍ、前記校正値の算出対象とされた前記設定波長がλｉ、設定波長λｉに関連付けられた前記回折格子の回転角度がθｉ、回折次数がｍで示される下式（２）を用いて各前記設定波長に対する校正値を算出することを特徴とする請求項２記載の波長校正装置。
   

   

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