YouTube動画

光スペアナ OSA 解説 (入門編)│Vol.96

製品紹介

【sevensixTV】に第96弾の動画を更新しました。

00:45　WaveAnalyzerシリーズ= 高分解能＆高速測定の光スペアナ
01:55　ヘテロダイン方式　について
04:36　WaveAnalyzerのキーコンポーネント
05:32　予告　～ WaveShaper/WaveMaker ～

これから光を用いた研究を始めようという方、光の応用製品の開発を始めようという方と一緒に、一つのテーマについて確認を進めていきたいなと思います。 そして今回のテーマは、「光スペクトラムアナライザ」、つまり**「光スペアナ」**です。
世の中には様々な方式の光スペアナが販売されています。弊社でも光スペアナを取り扱っているのですが、今回はその中から非常に特徴的な製品であります「WaveAnalyzer（ウェイブアナライザー）」を題材にしまして、その動作原理を確認していきたいと思います。

■ 関連製品

▶　C+L-band 高分解能 　光スペクトラム・アナライザ『WAVEANALYZER 400A』
▶　ポータブル高分解能　光スペクトラムアナライザ 『WAVEANALYZER 200A』
▶　高性能　光スペクトラムアナライザ『WAVEANALYZER 1500S』『WAVEANALYZER 100S』

＋＋＋＋（動画内より一部抜粋）＋＋＋＋＋

00:45　WaveAnalyzerシリーズ= 高分解能＆高速測定の光スペアナ

WaveAnalyzerシリーズは、Coherent社（旧Finisar社）が販売する、高分解能かつ高速の光スペクトラムアナライザです。
WaveAnalyzerシリーズ各モデルの「波長分解能」と「フルスキャンレート」をご覧ください。 WaveAnalyzerシリーズは**「ヘテロダイン方式」**を用いており、ご覧の機能を実現しています。
一般的な「分散分光方式」や「干渉分光方式」といった手段では、分解能を上げようとすると構造上どうしてもサイズが大きくなったり、スキャン時間が長くなったりします。 他の方式に比べてヘテロダイン方式を用いることで、それまで問題であったサイズや測定時間が大幅に改善されています。ぜひ、パフォーマンス比較をしてみてください。

Waveanalyzer

01:55　ヘテロダイン方式　について

WaveAnalyzerシリーズの最も特徴的な分光方式が「ヘテロダイン方式」です。

ヘテロダイン方式の基本的な構成は、ご覧の図の通りです。

  1. 測定される光は、WaveAnalyzerの内部光源とミキシングされます。
  2. そしてミキシングされた光は、フォトダイオードで検出されます。

今、測定される光が様々な波長の光で構成されているとします。言い換えると、様々な周波数が重ね合わさった光であるとします。それぞれの周波数を f1, f2, f3…. とします。

すると、内部光源の周波数 f0 との干渉の結果、フォトダイオードで検出されるのは、波の重ね合わせによって以下の成分で構成される電磁波となります。

  • f1 + f0, f2 + f0, f3 + f0
  • f1 – f0, f2 – f0, f3 – f0

低周波への変換による高精度測定

今、f1 と f0 が非常に近い値であった場合、周波数 f1 – f0 はとても低い値となります。

例えば、波長 1550nm の光の周波数は約 193.41 THz（テラヘルツ）です。周波数 193 THz そのままでは、その強度を正確に測定するのは非常に困難になります。

しかし、f1 と f0 が非常に近い値の時は、周波数 f1 – f0 の値はとても低くなるので、その光の成分は従来の電気の技術を使って、容易に取り出して高精度に測定することが可能になります。

そして、その取り出した光の情報には、元の測定光に含まれる周波数 f1 の光の強度の情報が含まれているというわけです。

周波数の光

04:36　WaveAnalyzerのキーコンポーネント

Coherent Receiver

WaveAnalyzerのブロック図を見てみましょう。「コヒーレントレシーバー」と書かれている部分が、ヘテロダイン方式を用いた検出部分です。 検出された波の情報は、ADコンバーターでコンピューターに取り込まれます。 さらにWaveAnalyzerでは、この内部光源の波長を測定レンジにおいて高速に掃引（スキャン）し計測します。それによって、測定光における各波長の強度の割合を高精度に測定することができるというわけです。

2つの重要なキーコンポーネント

このヘテロダイン方式ですが、実はラジオやテレビなどの受信機で古くから用いられている技術なんです。Coherent社はそれを光に応用して、非常に高性能な光スペアナを実現しました。 WaveAnalyzerの測定における重要な構成要素、つまりキーコンポーネントは2つあります。

  1. 高速掃引が可能で安定した「内部光源」
  2. 正確な測定ができる高速な「フォトダイオード」

実はこの2つのコンポーネント、光源とフォトダイオードは自社で製造しており、Coherent社がFinisar時代から非常に得意にしている技術なんです。

Waveanalyzer重要な構成要素

05:32　予告　～ WaveShaper/WaveMaker ～

（最後に）Coherent社から最近新しくリリースされた新製品とリリース予定について簡単に紹介です。

一つ目は、「WaveMaker」です。ECOC2023にて正式リリースされました。

WaveMakerは、今回紹介させていただいたWaveAnalyzer(高分解能OSA)、WaveShaper(プログラマブル光フィルタ)、ASE光源、EDFAを搭載した装置で、この1台でC-band帯全域で任意の光スペクトル形を発生できます。

通信コンポーネントおよび伝送システム試験用のマルチチャネル信号 「コム」 を作成するための理想的なツールになります。
フィルタリングできる帯域幅(FWHM)が10GHzと狭く、消光比が60dを超えるスペクトル形状を生成できます。EDFAを搭載しており光出力レベルの最大値は14dBmです。

もう一つは、「WaveShaper」についてです。強度と位相を制御できる任意光波形整形器の製品シリーズより、新たな波長域の「O-band」対応品が2024年初めにリリース予定です。現在開発中の段階にございますが、もしご興味のある方いらっしゃりましたらお問合せください。

＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

戻る