光スペクトラムアナライザー(光スペアナ、OSA)


  • Dual-Function Broadband Spectrometer and Wavelength Meter
  • Five Models Support Wavelengths from 350 nm to 12.0 µm
  • FC/PC Fiber Connector and Free-Space Optical Input

OSA207C

1.0 - 12.0 µm

OSA202C

600 - 1700 nm


All OSAs include a Windows® laptop with our data collection and analysis software.

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OSAの設計原理、特長、製造工程

特長

  • 異なるスペクトル領域に最適化した5つのモデルをご用意
    • OSA201C: 350~1100 nm
    • OSA202C: 600~1700 nm
    • OSA203C: 1.0~2.6 µm(10 000 - 3846 cm-1)
    • OSA205C: 1.0 ~5.6 µm(10 000 - 1786 cm-1)
    • OSA207C: 1.0~12.0 µm(10 000 - 833 cm-1)
  • 2つの動作モード
  • マイケルソン干渉計とフーリエ変換によってスペクトルを取得
  • 必要なソフトウェアがインストールされた付属のWindows®ノート型PCによって操作
    • シンプルかつ直観的で、応答性に優れたインターフェイス
    • リアルタイムでの演算および統計分析機能
    • LabVIEW™、Visual C++、Visual C#、Visual Basic対応のライブラリ

当社の光スペクトラムアナライザ(光スペアナ、OSA)は、高い精度でのスペクトル測定が可能です。この装置はコンパクトなベンチトップ型で、ファイバ出力光源および自由空間光源に対応し、通信信号のスペクトル測定や利得チップのファブリペローモードの測定、ガス吸収線の特定など幅広い用途に適しています。

当社のOSAではプッシュ/プル構造の走査型マイケルソン干渉計を用い、得られたデータをフーリエ変換することによってスペクトルを取得します。これにより、高精度波長計モードでは有効数字7ケタで±1 ppmの正確さが得られ、取得したスペクトルの安定した統計・解析が可能になります。また、走査ごとに広帯域のスペクトル測定が可能です。詳細は「設計」タブをご覧ください。

当社のすべてのOSAは、FC/PCコネクタ付きファイバーパッチケーブルに対応し、また最大ビーム径Ø6 mmまでのコリメートされた自由空間光を入力することが可能です。詳細については、「自由空間結合」のタブをご覧ください。2 µm~5.5 µmの波長では、シングルモードまたはマルチモードのフッ化物ファイバーパッチケーブルのご使用をお勧めいたします。他のファイバ入力用レセプタクルを付けたOSAについては、当社までお問い合わせください。

この装置は連続(CW)光の測定用に設計されていますが、用途によってはパルス光にもご使用いただけます。詳細については「パルス光源」のタブをご覧ください。

当社の標準品のOSAは、蛍光実験やラマン分光で検出するような小信号向けには設計されておりません。より高い検出感度を必要とする場合には、「カスタムOSA」タブをご覧ください。

Redstone Webinarこちらの製品についてご質問は
当社までお問い合わせください。

ご購入前のサポート

当社の光スペクトルアナライザがお客様のニーズにお応えできるかどうかを事前にご確認いただくため、下記のサービスをご提供しています。

  • お客様の研究室へのデモ機貸出(機種に限りがございます)
  • お客様の用途への適合性判定
  • ソフトウェアの「バーチャルデバイス」モードの デモンストレーション(「ソフトウェア」タブ参照)

上記のサービスをご希望の際は、当社までお問い合わせください。


Power Spectral Density Comparison
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OSA207Cは広い波長域に対して感度を有するため、他のOSAに比べてノイズフロアが高くなっています。一方、ほかのOSAは対応波長範囲が狭い代わりにノイズフロアが低くなっています。レーザやその他の狭帯域光源はこのOSAで容易に検出できますが、広帯域光源の多くはこのOSAで検出できるほどの十分なパワースペクトル密度を有しません。 上のグラフでは、OSA207Cのパワー密度モードでのノイズフロアを、1900 Kの黒体および当社の安定化広帯域光源SLS202Lからの各放射スペクトルと比較しています(測定にはOSA205Cを使用しました)。

OSAの比較

Item #aWavelength RangeNoise Floorb
OSA201C350 - 1100 nm-50 dBm/nmc (350 - 500 nm)
-60 dBm/nm (500 - 1100 nm)
Absolute Power Graph
Absolute Power


Power Density Graph
Power Density
OSA202C600 - 1700 nm-65 dBm/nm (600 - 700 nm)
-70 dBm/nm (700 - 1700 nm)
OSA203C1.0 - 2.6 µmd
(10 000 - 3846 cm-1)
-70 dBm/nmd
OSA205C1.0 - 5.6 µm
(10 000 - 1786 cm-1)
-40 dBm/nm
OSA207Ce1.0 - 12.0 µm
(10 000 - 833 cm-1)
-30 dBm/nm (1.0 - 2.0 µm)
-40 dBm/nm (2.0 - 12.0 µm)
  • 詳細については、「仕様」タブをご参照ください。
  • パワー絶対値モードは狭帯域光源に対して使用し、パワー密度モードは広帯域光源に対して使用することをお勧めします。
  • 350~500 nmの範囲において、OSA201Cはレーザなどの狭帯域光源を簡単に検出することができます。一方で広帯域光源は、このOSAで検出できるほどの十分なパワースペクトル密度を有さない可能性があります。
  • OSA203Cのディテクタは低温モード(熱電冷却)と常温モード(室温)の切り替えが可能です。このOSAの低温モードでのノイズフロアは、1.0~2.5 µmの波長範囲で-70 dBm/nmと非常に低くなっています。一方、常温モードでのノイズフロアは-65 dBm/nmですが 波長範囲は2.6 µmまで広がります。
  • 右のグラフをご参照ください。

一般的な仕様

Item #NotesOSA201COSA202COSA203COSA205COSA207C
Wavelength RangeLimited by Bandwidth of
Detectors and Optics
350 - 1100 nm600 - 1700 nm1.0 - 2.6 µma
(10 000 - 3846 cm-1)
1.0 - 5.6 µm
(10 000 - 1786 cm-1)
1.0 - 12.0 µm
(10 000 - 833 cm-1)
Level SensitivitybSee Graphs Below-50 dBm/nmc (350 - 500 nm)
-60 dBm/nm (500 - 1100 nm)
-65 dBm/nm (600 - 700 nm)
-70 dBm/nm (700 - 1700 nm)
-70 dBm/nmd
-40 dBm/nm-30 dBm/nm (1.0 - 2.0 µm)
-40 dBm/nm (2.0 - 12.0 µm)
Spectral ResolutioneSpectrometer Mode7.5 GHz (0.25 cm-1)
See Resolution in Spectrometer Mode Graph Below
Spectral Accuracyf±2 ppmg
Spectral Precisionh1 ppmg
Wavelength Meter ResolutionWavelength Meter Mode
(Linewidth < 10 GHz)
0.1 ppmg
Wavelength Meter
Display Resolutioni
 9 Decimals
Wavelength Meter Accuracyf±1 ppmg
Wavelength Meter Precisionj0.2 ppmg
Input Power (Max)CW Source10 mW (10 dBm)
Input Damage Thresholdk-20 mW (13 dBm)
Power Level Accuracyl-±1 dB
Optical Rejection RatioSee the Design Tab
for Details
30 dB
Input Fiber Compatibility-FC/PC Connectorsm
All Single Mode Fiber Patch Cables, Including Fluoride SM Fiber Patch Cables
Standard and Hybrid Multimode Fiber Patch Cables with ≤Ø50 µm Core and NA ≤ 0.22
Fluoride Multimode Fiber Patch Cables with ≤Ø100 µm Core and NA ≤ 0.26
(Single Mode Patch Cables Provide the Highest Contrast)
Free-Space Input-Accepts Collimated Beams up to Ø6 mm
Red Alignment Laser Beam (Class 1)
Four 4-40 Taps for 30 mm Cage Systems
Free-Space Input Window Material-Uncoated CaF2Uncoated ZnSe
Free-Space Input
Beam Height
-61 mm (2.4")
When Using the Included Mounting Feet
Dimensions- 320 mm x 149 mm x 475 mm
(12.6" x 5.9" x 18.7")
Input Powern- 100 - 240 VAC, 47 - 63 Hz, 250 W (Max)
Operating Temperature-10 °C to 40 °C10 °C to 35 °C
Storage Temperature- -10 °C to 60 °C
Relative Humidity- <80%, Non-Condensing
  • 常温(High-Temperature)モードの場合。 低温モードでは、波長範囲は1.0~2.5 µmとなります。
  • 1 nmあたりの検知可能な最小パワー(Zero Fill=0、最高分解能および最高感度での設定時)。
  • 350~500 nmの範囲において、OSA201Cはレーザなどの狭帯域光源を簡単に検出することができます。一方で広帯域光源は、このOSAで検出できるほどの十分なパワースペクトル密度を有さない可能性があります。
  • 1.0~2.5 µmにおける低温モードの場合の規定。 常温モードでの感度レベルは、1.0~2.6 µmにおいて-65 dBm/nmです。
  • レイリ基準により定義します。
  • シングルモードのFC/PCコネクタ付きパッチケーブルの45分のウォーミングアップの後の数値。動作温度は20~30 ºC。
  • ppmは100万分の1を意味します。 例えば、波長精度0.2 ppmとは、測定される波長が1 µmの場合、0.2 pm(200 fm)の精度を意味します。
  • Spectral Precision(スペクトル精度)とは、ピークサーチツールを使用して測定できるスペクトル特性の再現性。
  • 0~9桁まで設定可能です。オプションで、対応する小数点以下の桁数を自動設定することもできます。
  • 全ての測定で、同じ入力用シングルモードファイバを使用。
  • 内部の部品の損傷閾値により制限されます。
  • 出力絶対値モードを使用した場合で、Zero Fill =2およびHann apodization。45分のウォーミングアップの後の数値。動作温度は20~30 ºC(OSAソフトウェアで可能なApodizationモードについてはマニュアルセクション16‐2をご参照ください)。規定波長範囲はOSA201C:400~1000 nm、OSA202C:600~1600 nm、OSA203C:1.0  µm~2.4 µm、OSA205C:1.3~5.0 µm、OSA207C:2.0~11.0 µmで、この仕様はシングルモードのFC/PCコネクタ付きパッチケーブルを使用した際にのみ有効です。 この仕様は直径<3 mm、広がり角<3 mradで、コリメートされた自由空間光を使用した際にのみ有効で、その際、付属の保護ウィンドウが自由空間用の開口で配置されていることが前提となります。
  • 他の入力レセプタクルに対応したカスタムコネクタの製品をご入用の場合は、当社までお問い合わせください。
  • OSAおよびWindows®ノート型パソコンには日本国内対応の電源ケーブルが付属します。

分解能と感度

Resolution in Spectrometer Mode
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こちらの分解能は「設計」タブで説明した数式を用いて計算されました。この式はすべてのOSAで有効ですが、各モデルで使用可能な波長範囲はディテクタの帯域幅と光学コーティングによって異なります。
Noise Floor in Absolute Power Mode
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出力絶対値モードは狭帯域光源での使用をお勧めします。OSA203Cのノイズフロアは低温モードで測定されています。
Noise Floor in Power Density Mode
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パワー密度モードは広帯域光源でのご使用をお勧めします。OSA203Cのノイズフロアは低温モードで測定されています。


データ取得仕様

Time Between Updates (Update Frequency)
SensitivityLow ResolutionHigh Resolution
Low0.5 s (1.9 Hz)1.8 s (0.6 Hz)
Medium Low0.8 s (1.2 Hz)2.9 s (0.3 Hz)
Medium High1.5 s (0.7 Hz)5.2 s (0.2 Hz)
High2.7 s (0.4 Hz)9.5 s (0.1 Hz)

走査感度と分解能は、ソフトウェア内の2つの独立した設定で制御されます。 感度の設定では、ディテクタの利得レベル範囲を調整します。また、分解能の設定では光路差を調整します(詳しくは「設計」タブ内をご参照ください)。

設計

このタブでは、当社のOSAの設計の主な概念について説明しています。

目次

 

FT-OSA Diagram
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2個のレトロリフレクタを用いた当社のOSAの光学系の配置図です。 このチュートリアルは、この配置図を参照しながら進んで行きます。

干渉計の設計

当社のフーリエ変換光スペクトラムアナライザ(FT-OSA)では、右図にあるように2個のレトロリフレクタを使用しています。 これらのレトロリフレクタは、ボイスコイル駆動の移動台に載せてあり、干渉計からの2つの光路長を同時に変えることができます。また、レトロリフレクタは 光路を反対方向に変化させます。 この配置の利点は、移動台の物理的移動量に対し、干渉計の光路差(OPD)を4倍にできることです。 光路差(OPD)を大きくすればするほど、FT-OSAが分解できるスペクトルは微細になります。

入力光は、コリメートされたのちにビームスプリッタで2つの光路に分割されます。 2つの光路の光路差は、ゼロから±40 mmまで変えられます。 分割されたコリメート光がビームスプリッタで再び重なると、2つの光ビームは干渉します。

図に示されているディテクタが、インターフェログラム(干渉図形)と呼ばれる干渉パターンを記録します。 このインターフェログラムは、入力光スペクトルの自己相関波形なので、 その波形をフーリエ変換することで光のスペクトルが再生できます。 このようにして広い帯域にわたり高分解能のスペクトルを得ることができます。 波長範囲は、ディテクタの帯域とコーティングで決まります。 内蔵の周波数安定化HeNeレーザ(632.991 nm) が、光路長変化を正確に測定し、システムを連続的に校正することでシステムの確度を保証します。 これにより、回折格子型の光スペクトラムアナライザよりも精度の高いスペクトル分析ができます。

各モデルのOSAのスペクトル分解能は、7.5 GHzまたは0.25 cm-1です。 波長を単位とした分解能は被測定光の波長に依存します。 詳細については下記の「分解能と感度」 をご参照ください。 ここでは、スペクトル分解能は、レイリ基準により規定され、2つの異なる単色光のスペクトルを分解(別のスペクトルであると認識)するために必要な、最小の波長間隔のことを指します。 波長計モードでの分解能は相対的にかなり良好となりますが、ここで説明しているスペクトル分解能の数値とは別のものです。

当社のFT- OSAは、内蔵のアクティブ安定化HeNe基準レーザを利用して、光路長の変化を干渉により記録します。 この基準レーザは干渉計に内蔵された状態で、被測定光照射光と光路が同じになります。 また、中赤外域のスペクトルにおけるデバイス内の水分吸収による影響を低減させるため、当社のOSAの背面パネルには、乾燥した空気(または窒素)と入れ替えるパージ用の内径6.35 mm(1/4インチ)のホース接続部が2つ付いています。 この用途に適した製品として、当社では ドライエアサーキュレーターユニットをご用意しており、そのホースを直接コネクタに接続することができます。

OSA Resolution vs Wavelength
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OSAの分解能と入射光の波長
ここで示される分解能は、左の式を使用して計算されています。低分解能モードではΔk = 1 cm-1、高分解能モードではΔk = 0.25 cm-1の値を使用しています。 この式はすべてのOSAで有効ですが、各モデルで使用可能な波長範囲はディテクタの帯域幅と光学コーティングによって異なります。

分解能と感度

OSAなどの装置の分解能は、干渉計内部の2つの光路差(OPD)に依存します。 この分解能をわかりやすく説明するには、波長(ナノメータ)や周波数(テラヘルツ)ではなく、波数(センチメートルの逆数)を用いる方が有効です。 

中心周波数が非常に近い2つの光源(レーザ)を使用していると仮定し、エネルギ差が1 cm-1であるとし、6500 cm-1と6501 cm-1であるとします。 インターフェログラムで、この2つの信号を区別するには、光路差ゼロ(ZPD)の点から1 cm 離れる必要があります。 当社のOSAシステムの場合、光路差で±4 cm移動することが可能で、わずかに0.25 cm-1しか離れていない信号のスペクトル特性も識別することができます。 この装置の分解能は下記の数式で計算できます。

OSA Equation 2

ここではΔλ がpmを単位とした分解能であるとき、Δk がcm-1を単位とした分解能(この装置では0.25cm-1が最大値)で、λ がμmを単位とした波長です。 この式を用いて計算された、pmを単位とした分解能の波長特性は右のグラフをご参照ください。

このOSAの分解能は、高低のいずれにも設定できます。 高分解能モードのとき、レトロリフレクタは最大で±1 cm(OPDでは±4 cmに相当)移動し、低分解能モードのとき、レトロリフレクタの移動量は±0.25 cm(OPDでは±1 cmに相当)となります。 スペクトルの計算で使用されるインターフェログラムの長さは、OSAソフトウェアを用いて任意のレベルに分解能を低減するために短くすることが可能です。

装置の感度は、センサの電子的な利得に依存します。 利得が増大することで、ディテクタの帯域幅が狭くなるので、この装置は高い利得で設定されているときに、ゆっくり動作することになります。 下図が示すように、ノイズレベルは波長とOSAのモデルの種類に依存します。

さらにOSAはゆっくり動作するときに、OPDの中でより多くのポイントをサンプリングするよう設計されています。 内蔵の安定化HeNeレーザからの基準信号が、このデータサンプリングのトリガとなります。 最高感度モードでは、位相ロックループがHeNe周期を最大で128倍にします。 このモードは、光が弱く広帯域の時に非常に便利です。このような理由でZPDにおけるインターフェログラムの短い区間に全てのスペクトル情報が含まれることになります。 これは通常、ゼロバーストとよばれています。

OSA Noise Floor Absolute Power
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出力絶対値モードにおけるノイズレベル
出力絶対値モードは狭帯域光源での使用をお勧めします。OSA203Cのノイズフロアは低温モードで測定されています。
OSA Noise Floor Power Density
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パワー密度モードにおけるノイズレベル
パワー密度モードは広帯域モードでのご使用をお勧めします。OSA203Cのノイズフロアは低温モードで測定されています。

パワー絶対値とパワー密度

スペクトルの表示では、縦軸にパワーの絶対値をとるモードまたはパワー密度をとる表示モードが選べます。この両モードの表示は、リニアスケールまたはログスケールで表示できます。 パワーの絶対値を表示するモードの場合は、特定の波長に対する装置の実際の分解能をベースにして、全パワー範囲が表示されます。この表示は入射光が狭帯域 の場合にのみお使いになることをお勧めします。 広帯域のデバイスに対しては、パワー密度モードでの表示を推奨しています。 この表示モードの時には、単位波長あたりのパワーを縦軸に表示します。この場合、単位波長は固定波長範囲をベースとし、装置の分解能には依存しません。

インターフェログラムデータの取得

被測定光の光路長の変化を等間隔で刻むために、基準レーザの干渉パターンを16ビットA/D変換器のクロック信号として使います。 HeNe基準レーザの干渉縞間隔はデジタル化されます。干渉縞の繰返し周期に位相ロックループ(PLL)を乗じることで、極めて細かなサンプリング分解能 が得られます。 多重PLLフィルタによって、周波数を16、32、64、128倍に設定できます。128倍でのサンプリングでは、約1 nmの間隔でデータが得られます。 多重PLLフィルタにより、取得時間とリフレッシュ速度に対して分解能と感度のシステムパラメータのバランスを取ることが可能になります。 

Hi-Speed USB 2.0リンクを利用し、被計測光のインターフェログラムを6メガバイト/秒でデータをピンポン転送することで、大量のデータのストリーミングが可能になり ます。 データが取得された後は、最新のマルチコアプロセッサの利点を活かして作成されたOSAのソフトウェアにより、高速フーリエ変換(FFT)の出力において 可能な限り高い分解能、高S/N比(SNR)が得られるように、入力波形の分析と条件出しのための各種の計算が行われます。

自動利得制御機能を有する低雑音で低歪みのディテクタ増幅器は、ダイナミックレンジが広く、AD変換器を適切な状態で使うことができます。S/N比は10 mWの入力パワーまで十分に良好です。 低パワーの入射信号に関しては、通常は狭帯域光源からの100 pW未満の信号が検出可能です。 差分検出方式で同相雑音を排除して、S/N比をさらに高くすることができるので、当社のFT-OSAは、干渉計に入る全ての光を利用する計測ができます。

Interferogram
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典型的なインターフェログラム

インターフェログラムデータの処理

生成されたインターフェログラムデータの点数は、感度や解像度によりますが、50万点から1600万点です。 FT-OSAのソフトウェアは、入力データを解析して、ソフトウェアライブラリから適切なFFTアルゴリズムを選択します。

さらなるソフトウェアの機能は、インターフェログラムデータの取り込みや処理のための非同期、マルチスレッドの手法により実現されます。また、インターフェログラムデータはスペクトル情報構築のために必要な多数のプロセスを通して得られています。 ソフトウェアのマルチスレッド構造により、PCの能力に応じて複数の処理を並列に行うことが可能で、プロセッサの帯域を最大限に活かすことができます。 当社のFT-OSA装置には、データ処理能力とユーザーインターフェイスを考慮して選択されたノート型PCが付属します。 

波長計モード

狭帯域の光信号の解析では、FT-OSAが被測定光の中心波長を自動的に計算し、その中心波長はスペクトル分布を示すメインディスプレイウィンドウの直ぐ下 に表示されます。 中心波長λは、被測定光および基準レーザの干渉縞数(インターフェログラムの周期)を数えて得られた数値を使って次の式で求めます: 

OSA Equation 1

この数式において、mrefが基準レーザの干渉縞の数、mmeasが入射レーザの干渉縞の数、nrefが基準レーザの波長(632.991 nm)における空気中の屈折率、λref,vacが基準レーザの真空中の波長です。nmeasは波長λmeas,vacにおける空気中の屈折率で、これはEdlénの公式の修正版を使用してλmeas,air (空気中の測定波長)から繰り返し求めることができます。

FT-OSAを波長計として用いる場合、位相ロックループ乗算器で決まる限界まで干渉縞を細かく分解できるので、FT-OSAを広帯域分光計として用いる場合よりも分解能はかなり高くなります(「インターフェログラムデータの取得」の説明をご参照ください)。 実際には、システムの分解能は被測定光の帯域幅と成分、ディテクタの雑音、基準HeNeレーザの波長のドリフト、干渉計のアライメントおよびその他のシス テムの誤差で決まります。波長計モードでは、このシステムは可視域のスペクトルで±0.1 pm、そしてNIR/IR域のスペクトルで±0.2 pmと信頼性の高い結果を達成しています(詳細については「仕様」タブ内をご参照ください)。 

ソフトウェアは、適切な表示分解能を決めるために、被測定光のスペクトルを分析します。 ピークが複数あるために測定結果が信頼できないような場合には、ソフトウェアは波長計モードを無効にして、間違った結果の出力を防止します。 

波長の校正と確度

FT- OSAには、真空に対する波長が632.991 nmの安定化HeNe基準レーザを内蔵しています。 HeNeレーザの安定化技術は確立されたもので、安定化HeNeを使うことで、長期に渡って安定した波長確度を実現することができます。 FT-OSAは、干渉計を走査するときの基準光と被測定光の光路が同じになるように、工場で調整されます。 残るアライメント誤差の影響は0.5 ppm未満となり、入射光の位置確度は、高精度のセラミックレセプタクルおよび頑丈な干渉計キャビティ設計によって確かなものとなります。 走査型干渉計の中には、光ファイバは使用していません。 Eldénの公式を使って、内蔵のセンサが取得した温度と圧力のデータから、基準HeNeレーザの空気中での波長が測定ごとに計算されます。

可視光を測定する場合は、相対湿度(RH)が空気の屈折率に影響を与えるので、測定確度が影響を受けます。 これを補正するために、ソフトウェアによってRH値をマニュアルで設定できます。 湿度の影響は、赤外域での測定では無視できます。

Distance from 1550 nm PeakOptical Rejection Ratio
0.2 nm (25 GHz)30 dB
0.4 nm (50 GHz)30 dB
0.8 nm (100 GHz)30 dB
4 nm (500 GHz)39 dB
8 nm (1000 GHz)43 dB

この表は、1550 nmにおけるOSA203Cの光除去比ですが、この時の設定条件は、「High Resolution、Low Sensitivity、Average 4、Apodization Hann」です。すべてのOSAモデルは、ピークからの距離をGHz(周波数の単位)で測定する時に同様の傾向を示します。

光除去比(ORR)

ピーク近くの低レベル信号を測定する能力は、装置の光除去比(ORR)に依存します。これはOSAのフィルタ応答性と考えることができ、ピークからの任意の距離でのパワーに対するピークでのパワーの比であると定義できます。

ORRが、測定対象の光源の信号対雑音比(S/N比)よりも低い場合、測定値は被測定光源ではなくOSAの限界を示すことになります。右表はその例です。

 

OSA Free-Space Input
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View Imperial Product List
型番数量Description
OSA205C1フーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~5.6 µm
CRM12ケージ回転マウント、Ø1インチ光学素子用、SM1ネジ&#8-32タップ穴付き(インチ規格)
LPMIR050-MP22Ø12.5 mm SM05-Mounted Linear Polarizer, 1500 - 5000 nm
SM1A62SM05内ネジ&SM1外ネジ付きアダプタ、厚さ3.8 mm
ER4-P41Ø6 mm ケージアセンブリーロッド、長さ 101.6 mm、4個入り
View Metric Product List
型番数量Description
OSA205C1フーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~5.6 µm
CRM1/M2ケージ回転マウント、Ø25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子用、SM1ネジ&M4タップ穴付き(ミリ規格)
LPMIR050-MP22Ø12.5 mm SM05-Mounted Linear Polarizer, 1500 - 5000 nm
SM1A62SM05内ネジ&SM1外ネジ付きアダプタ、厚さ3.8 mm
ER4-P41Ø6 mm ケージアセンブリーロッド、長さ 101.6 mm、4個入り
自由空間光入力ポートの直前に取り付けられた、ケージシステムにマウントされた偏光子(写真はOSA205C)
OSA Free-Space Input
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蓋付きの自由空間光入力ポート(写真はOSA205C)

自由空間光ビームの入力

当社のOSAには自由空間光入力ポートがあり、最大ビーム径Ø6 mmまでのコリメートされたビームを直接入力することが可能です。入射光源をOSA内蔵の干渉計に対してアライメントするために、開口から赤色のクラス1アライメントビーム(回転式スイッチで起動)が出ます。この入射光源は、OSAの適切な測定精度が得られるようにアライメントビームとの軸合わせが必要です。入力開口の周囲には#4-40タップ穴が4つあり、当社の30 mmケージシステム用のロッドを取り付けることができます。その際、取り付けたケージ部品が蓋と接触するのを防ぐため、長さが38.1 mm(1.5インチ)以上のケージロッドをご使用ください。

干渉計アセンブリは、通常はケース内でゲルブッシュの上に「浮いて」います。自由空間光を入力する際には、干渉計自体を光学テーブル面に固定することが望ましいです。OSAの固定には、下の写真のように付属の取付け脚(「発送リスト」タブ参照)と2個のクランプフォークCF175C(/M)を使用します。

干渉計が光学テーブルに固定されると、ビーム高はテーブル面から61 mmになります。入射ビーム高をOSAの入力ポートの高さに調整する場合には、当社のペリスコープアセンブリRS99/Mや、ダンパ付きポストDP14A/Mを用いて構築したペリスコープアセンブリのご使用をお勧めします。

OSAを光学テーブルに固定する際には付属のポストを使用することをお勧めします。当社のØ12.7 mmポストをはじめとするその他のポストは、OSAの固定には使用できません。OSAの質量は約10 kgなので、Ø12.7 mmのポストで支えるのは不十分です。また、光学テーブル面からOSAを離すために、長いポストを使用することもお勧めしておりません。

OSA205 with Mounting Post Foot
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OSAの底面にはM4タップ穴があり、そこに付属する特別設計の取付け脚3本(「発送リスト」タブ参照)を取り付けます。ポストを2個のクランプフォークCF175C(/M)を使用して光学テーブルに固定することで、OSA内部の干渉計アセンブリがテーブル面にロックされます。
OSA Free-Space Input
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型番数量Description
Optical Spectrum Analyzer
OSA205C1フーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~5.6 µm
Items Attached to Optical Spectrum Analyzer
KCB11直角キネマティックミラーマウント、ケージロッド用タップ穴付き、30mmケージシステム&SM1規格対応、#8-32&1/4"-20取付け穴(インチ規格)
PF10-03-P011保護膜付き銀ミラー(円形)、Ø25.4 mm、厚さ6 mm
ER3-P41Ø6 mmケージアセンブリーロッド、長さ 76.2 mm、4個入り
ERSCA4Ø6mm ERロッド用アダプタ
CF175C1大型クランプフォーク、1.75インチザグリ溝付き、1/4”-20キャップスクリュ(インチ規格)
Other Items
LDM9T1温度コントローラ内蔵半導体レーザーマウント(インチ規格)
ML725B8F1半導体レーザ(1310 nm, 10 mW, Ø5.6 mm, ピンコードD, Mitsubishi)
C171TMD-C1f = 6.20 mm, NA = 0.30, Mounted Aspheric Lens, ARC: 1050 - 1700 nm
S1TM081SM1 - M8x0.5レンズセルアダプタ
POLARIS-K12Polaris®低ドリフトØ25.4 mmミラーマウント、アジャスタ3個付き
PF10-03-P011保護膜付き銀ミラー(円形)、Ø25.4 mm、厚さ6 mm
RS1P8E2Ø1.0インチ台座付きピラーポスト、#8-32タップ、高さ1インチ(インチ規格)
RS4M1Ø25.0 mmポストスペーサ、厚さ4 mm
RS10M1Ø25.0 mmポストスペーサ、厚さ10 mm
CF175C2大型クランプフォーク、1.75インチザグリ溝付き、1/4”-20キャップスクリュ(インチ規格)
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型番数量Description
Optical Spectrum Analyzer
OSA205C1フーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~5.6 µm
Items Attached to Optical Spectrum Analyzer
KCB1/M1直角キネマティックミラーマウント、ケージロッド用タップ穴付き、30mmケージシステム&SM1規格対応、M4&M6取付け穴(ミリ規格)
PF10-03-P011保護膜付き銀ミラー(円形)、Ø25.4 mm、厚さ6 mm
ER3-P41Ø6 mmケージアセンブリーロッド、長さ 76.2 mm、4個入り
ERSCA4Ø6mm ERロッド用アダプタ
CF175C/M1大型クランプフォーク、44.8 mmザグリ溝付き、M6キャップスクリュ(ミリ規格)
Other Items
LDM9T/M1温度コントローラ内蔵半導体レーザーマウント(ミリ規格)
ML725B8F1半導体レーザ(1310 nm, 10 mW, Ø5.6 mm, ピンコードD, Mitsubishi)
C171TMD-C1f = 6.20 mm, NA = 0.30, Mounted Aspheric Lens, ARC: 1050 - 1700 nm
S1TM081SM1 - M8x0.5レンズセルアダプタ
POLARIS-K12Polaris®低ドリフトØ25.4 mmミラーマウント、アジャスタ3個付き
PF10-03-P011保護膜付き銀ミラー(円形)、Ø25.4 mm、厚さ6 mm
RS1P4M2Ø25 mm台座付きピラーポスト、M4タップ、高さ25 mm(ミリ規格)
RS4M1Ø25.0 mmポストスペーサ、厚さ4 mm
RS10M1Ø25.0 mmポストスペーサ、厚さ10 mm
CF175C/M2大型クランプフォーク、44.8 mmザグリ溝付き、M6キャップスクリュ(ミリ規格)
光学テーブルに固定されたOSA205Cを用いて、半導体レーザから出射された自由空間ビームの測定をしています。半導体レーザはレーザーマウントLDM9Tに取付けられ、そのビームはキネマティックマウントPOLARIS-K1ならびにKCB1に取り付けられたミラーによってOSAに入力されています。

ソフトウェア

バージョン2.90

このソフトウェアには、OSA制御用のGUI、ならびにご購入前にソフトウェアを評価できる「バーチャルデバイス」モードが含まれています。

 

Software Download

光スペクトラムアナライザならびにCCD分光器用ソフトウェア

全ての光スペクトラムアナライザには、当社OSAソフトウェア一式をインストール済みのWindows®ノート型PCが付属します。このソフトウェアは直観的で応答性に優れたインターフェイスを有しており、全ての機能が1または2クリックで操作可能です。当社ではこのソフトウェアを定期的にアップデートし、お客様の声を取り入れながら新しい機能を追加しています。主な機能のいくつかについては「チュートリアルのビデオ」タブで説明しております。

ソフトウェアのダウンロードページには、LabVIEW™、Visual C++、Visual C#、Visual Basicを使用して様々なOSAを結合させるリファレンスプログラミングノートもご用意しております。詳細やリンク先についてはソフトウェアダウンロードページの「Programming Reference」のタブをご覧ください。

このソフトウェアパッケージは、当社の小型CCD分光器にも対応しています。

 

ソフトウェアの特長

OSAソフトウェアの主な特長を以下にまとめています。ソフトウェアの詳細はPDF形式のマニュアル内に記載されています。


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7.9 µm量子カスケードレーザを使用した際のピーク追跡モード

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波長計が観測した3.392 µm HeNeレーザのモードホッピング

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1550 nmスーパールミネッセントダイオード(SLD)のコヒーレンス長およびパワー

複雑な解析を簡単に行える組み込み済みツール
OSAソフトウェアは、OSAから取得した高速フーリエ変換のスペクトルまたはインターフェログラムの生データを表示します。メインウィンドウでは、複数のスペクトルの平均化、X軸のnm、cm-1、THzまたはeV単位表示、測定中のスペクトルと以前に保存されたトレースとの比較、データの代数操作、透過度や吸光度のような一般的な量の計算などが可能です。

グラフ処理ツールはロバスト設計で、トレース表示部分には自動および手動の目盛が付いています。また、正確なデータと視覚化されたデータの境界線を示すマーカーも付いています。自動のピークおよびバレー追跡モジュール(右のスクリーンショットをご覧ください)が、ユーザ定義の波長域内における最大2048のピークまたはバレーを認識し、長時間にわたってフォローします。標準偏差、RMS値、加重平均値などのトレースの統計パラメータが取得可能です。また、曲線あてはめモジュールは多項式、ガウス分布、ならびにローレンツ関数をスペクトルまたはインターフェログラムにあてはめます。

取得したデータはスペクトルファイルとして保存され、メインウィンドウに素早く読み込めます。データはMATLAB、Galactic SPC、CSV、およびテキスト形式でエクスポートすることもできます。

調整可能な感度および分解能設定
スキャンの感度および分解能をお客様側で調整して、実験内容に応じたデータ取得速度を設定できます。この設定では、インターフェログラムあたりのデータポイント数を50 万~1600 万まで変更できます。感度の設定ではディテクタの利得レベル範囲を調整し、分解能の設定では光路差(OPD)を調整します。「仕様」タブ内の表では、各設定ごとのデータ取得速度をご覧いただけます。

狭帯域光源用波長測定モジュール
線幅が10 GHz以下の光源では、波長測定モジュールは中心波長を非常に正確に測定できます(確度:±1 ppm、精度:0.2 ppm、分解能:0.1 ppm)。このモードにおいてシステムは、内部安定化HeNe基準レーザ(詳細は「設計」タブ内の「インターフェログラムデータの取得」の章をご覧ください)によって発生した位相ロックループを使用してインターフェログラム内のわずかな干渉縞を除去することができます。測定値が不確実な場合は繰り返し測定され、灰色の数字で表示されます。

右図のように、内蔵のモジュールが波長計の測定結果を経時的にプロット化します。ソフトウェアが波長計の測定結果が誤っていると判断した場合(広帯域光源用の波長と同様)、その値は自動的に無効になります。

広帯域光源のコヒーレンス長測定モジュール
当社のOSAは光源のインターフェログラムの生データを取得するため(回折格子ベースのスペクトラムアナライザにはこの機能はありません)、右のスクリーンショットのようにソフトウェアは入力信号のコヒーレンス長を計算することができます。このコヒーレンス長測定モジュールは、インターフェログラムのエンベロープを考慮して両サイドにおけるエンベロープの振幅数が最大で1/eまで低下する光路長を算出します。

リアルタイムでインターフェログラムの生データを観測できる機能により、ソフトウェアが算出したコヒーレンス長を確認して信号の振幅を調整することで飽和を防ぐことができます。高解像度モードでは、OSAが測定できる最大コヒーレンス長は±4 cmの最大光路差によって制限されるので、このモジュールは広帯域光源に適しています。

アポディゼーションおよびインターフェログラムの裾切り
フーリエ変換によるスペクトルの解像度は、インターフェログラムの測定範囲の有限の光路長に本質的な制約を受けるため、ソフトウェアにはこの光路長が測定スペクトルに与える影響を解説する機能が内蔵されています。また、コサイン、三角形、ブラックマン・ハリス、ガウシアン、ハミング、ハン、ならびにノートン・ビア機能など多数のアポディゼーション方法(ダンピング機能)の選択が可能で、高周波スペクトル成分の影響をなくすために実効光路長を短くすることもできます。

Labview、C、C++、C#、Java対応のライブラリ
デバイスインターフェイスのライブラリには、データ取得、機器制御、スペクトルの処理・操作などの多くのルーチンも含まれています。このライブラリを使うことで、Labview、C、C++、C#、Javaなどのプログラミング言語を用いてカスタム仕様のソフトウェアを開発することができます。また、カスタム仕様のアプリケーションを作るためのLabVIEWルーチン一式も付属します。

HITRANリファレンスデータベースによる分光分析
環境センシングおよび通信の用途では、測定されている光源と吸収線が重なる大気中の構成要素(水蒸気、二酸化炭素、アセチレンなど)を特定する際によく利用されます。測定例を下に掲載しております。このOSAソフトウェアには、HITRANの詳細なリファレンスも内蔵されており、これを用いて蒸気圧や蒸気温度に対する吸収断面積の計算ができます。測定したトレースに予測値を重ねて比較することができます。また、混合気体を使用した際のフィットをサポートしています。セットアップの例については、「ガス分光法」のタブをご参照ください。


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中赤外域における吸水度を実験的に測定

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ベースライン修正前と修正後の二酸化炭素(CO2)吸収度の比較
720p Resolution Button for Video Player
720p解像度の設定
Fullscreen Button for Video Player
Full Screenボタン

ソフトウェアのチュートリアルビデオ

OSAソフトウェアについて理解を深めていただけるよう、ソフトウェアの基本的な機能と一般的な測定に適した設定をご紹介する短いビデオをいくつかご用意しました。 内容のリストについては下記をご覧ください。

フルスクリーン、720p解像度
ビデオをフルスクリーン、720p解像度でご覧になることをお勧めします。 フルスクリーンでご覧になるには上記スクリーンショットで示している"Full screen"ボタンをクリックしてください。 Escキーを押すと元のサイズに戻ります。720p解像度を選択するには、ギア(歯車)アイコンをクリックした後、右のように表示されるQualityメニューを使用します。 ギアアイコンはビデオが流れ始めると表示されます。

OSAソフトウェアの基本機能

主な内容

  • シングルショットならびに平均スペクトルの取得
  • ユニットの選択
  • スペクトルの保存、読み出し、ならびに他プログラムへのエクスポート
  • マーカの使用

動画時間: 4:41

適切な設定を選ぶヒント

主な内容

  • 狭帯域ならびに広帯域光源用に適した設定
    • 分解能
    • 感度
    • アポディゼーション
  • 低周波信号の高周波雑音からの隔離(広帯域光源)

動画時間: 3:54

狭帯域光源の測定

主な内容

  • ピーク追跡ならびに波長計による中心波長と線幅の計算
  • 分解能、感度、ならびにアポディゼーション設定
  • 長時間にわたる計測の追跡ならびに記録

動画時間: 3:13

光入力パワーの測定

主な内容

  • マーカを使用した積分範囲の選択
  • インターフェログラムモードで光源のコヒーレンス長を見る

動画時間: 1:24

フィルタ測定の実施

主な内容

  • OSAソフトウェアによるベースラインでの透過率ならびに吸収率の計算
  • ピーク追跡モードによる中心波長ならびにFWHMの測定

動画時間: 2:38

OSA201C and OSA202C Contents
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OSA202Cのセット内容(写真には北米用のケーブルが掲載されています)

発送リスト

各OSAにはには以下の製品が含まれます。

  • 光スペクトラムアナライザ(OSA)
  • Windows® 8ノート型パソコン
    • OSA用ソフトウェアはインストール済み、マウス付属
    • 英語(U.S.)仕様
  • 校正報告書
  • OSAおよびノート型パソコン用の電源と電源ケーブル(日本国内用)
  • High-Speed USB 2.0ケーブル(代替品:型番USB-A-79)
    • OSAとノート型PCを接続
  • 取付け脚3本
    • 干渉計を光学テーブルに固定するために使用(「自由空間結合」タブ参照)
  • スパナレンチSPW603および真空ピックアップツールVP10C
    • 自由空間光入力ポートの保護ウィンドウを取り外す際に使用

OSAを用いたパルス光源の解析

概要および解析結果のまとめ
光スペクトラムアナライザ(OSA)はCW信号を解析するよう設計されておりますが、ある状況ではパルススペクトルを測定することもできます。 パルススペクトルの測定には、正確な測定結果を得るために解決しなくてはならないいくつかの問題が伴います。例えば、光源のパルスとしての性質による「スペクトルゴースト」の発生やOSAの光路差(OPD)の変化などがあります。 また、パルス光源のノイズフロアはCW光源のノイズフロアよりもかなり高くなっています。 OSAを用いたパルス光源の測定方法の1つに、4つの異なる感度レベルでの連続計測があります。各波長で4つの軌跡のうちの最小の測定点をつないで、1つのスペクトルを合成することで、スペクトルゴーストを抑制することができます。 この方法はOSAソフトウェア内に組み込まれており、「Sweep」タブから「Pulsed」を選択して実行します。 この方法の仕組みの説明と、そのために有用ないくつかのパルス光源の話とを以下のチュートリアルでいたします。

その説明の要点は、30 kHzを超えるパルスレートでは、繰返し周波数がディテクタの帯域幅より大きくなるため、標準モードを利用することができるということです。 また低い繰返し周波数を有する広帯域信号では、インターフェログラムの「ゼロバースト」がパルスの1つと一致するようご注意ください、ということです。 また、パルス信号を観測するとき自動利得(Automatic Gain)が正常に作動しない場合は、ディテクタを飽和させずに強い信号を得るために、インターフェログラムをモニタし、手動で利得設定を行う必要があります。

パルス光源がインターフェログラムおよびスペクトルに与える影響
インターフェログラムの測定中、光路差(OPD)は変化し続けるため、パルス光源は実効的にインターフェログラムを変調します。 100%の変調を行った際(例えばオン・オフ式パルセーション)のインターフェログラムでは、情報を持たない繰返し領域(スロット)が発生します。 これらのスロットはディテクタが光を測定しないOPDに対応するものと解釈されます。 この場合、真のインターフェログラムはパルス信号に隠されてしまいます。 図1は、測定されたインターフェログラムと、それぞれに対応したCWおよびパルス光源のスペクトルを示しています。 CWとパルス光源のスペクトルは同じであるはずですが(パルス駆動によるLDチップ温度の低下などによるピーク形状および位置の若干の違いは考慮に入れないこととします)、周波数軸に余分にあらわれてくる擬似的スペクトルは、パルス光のインターフェログラムが変調されることにより、想定されているピークのそばに、対称軸な位置に出現します。 この「スペクトルゴースト」は、光源のスペクトル的な挙動よりも時間的な挙動が原因となっているのです。 光源の真のスペクトルを測定するためには、スペクトルゴーストを十分に少なくするか、興味ある周波数または波長の範囲外においやることが重要です。

Pulsed_Source_Interferogram
図1: CW(上)および20 kHzパルス光(下)の狭帯域光源によるインターフェログラムおよびそれぞれに対応するスペクトルの測定結果。 左下の図に見えるインターフェログラムの矩形波変調が、右下の図のスペクトルゴーストを発生させています。

Figure 2: Effect of Repetition Rate on Spectral Ghosts
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図2: 55、100 Hz~100 kHzのパルス繰返し周波数における1550 nmのDFB半導体レーザのスペクトルを重ねてまとめて示したもの。 強度はログスケールでマッピングされています。 OSAの設定:高分解能、高感度、アポディゼーション無し、平均回数5回。

数学的には、パルス光源のスペクトルは、光源のスペクトルとパルスに対応するスペクトルのコンボリューションとして表されます。 そのため、擬似的なスペクトルの影響はパルスの繰返し周波数と変調度、OSAのOPDサンプリング速度(cm/s)によって変化します。 光源のパルスの変調度は、スペクトルゴーストの信号の大きさを決めます。つまり、弱い変調からは弱いスペクトルゴーストが発生し、100%の変調(オン・オフ式パルセーション)からは非常に強いスペクトルゴーストが発生します。

図2は、狭帯域光源におけるパルスの繰返し周波数とスペクトルゴーストの挙動の関係を示しています。 ここでは、1550 nmのDFB半導体レーザのスペクトルを、100 Hz~100 kHzまでの55種類のパルス繰返し周波数で測定しています。 トゥルーピーク(灰色の水平な線)が0 THzと中心に来るよう、Y軸の周波数を相対的にオフセットさせています。 この図の様子は次の3つの領域に分けることができます:(パルス周波数fpについて)fp ≤ 3 kHz、3 kHz < fp ≤ 30 kHz、fp >30 kHz。 fp ≤ 3 kHzのとき、スペクトルゴーストは得られたスペクトル内のトゥルーピークと対称の位置にはっきりと確認でき、繰返し周波数が増加するにつれ真のピークから遠ざかっていきます。 2つ目の領域は、最初のスペクトルゴーストがOSAのスペクトル領域を越えてしまった後のfpが3 kHz以上のあたりから始まります。 ただし、エイリアシングまたは折り返しにより、高次のスペクトルゴーストがOSAのスペクトル領域内に出現します。 3つ目のfp > 30 kHzの領域では、得られたスペクトルはCWスペクトルにぴったりと一致します。これは、光源の繰返し周波数がディテクタの帯域幅を超えていってしまうからです。 その結果、OSAのエレクトロニクスの能力ではパルス光源はCW光源と同じように見えることになります。

 

「パルスモード(Pulsed Mode)」の操作
周波数のアーチファクトを除去するために、OSAソフトウェアには、「パルスモード」測定の機能が付いています(図3)。 インターフェログラムの「スロット時間」は光源のパルス繰返し周波数、およびOSAのOPD速度により決定され、スペクトルゴーストの出現位置に影響を与えます。 スロット時間が短い時には、トゥルーピーク(光源本来の周波数ピーク)と1番初めのゴーストピークの間のスペクトル距離は大きくなります。 当社のOSAにおいて、OPDのサンプル速度は可動キャリッジの速度によって決定されます。可動キャリッジは、感度の設定を通して間接的に制御することが可能です。 感度の設定が高くなるほど可動キャリッジのスピードは遅くなります。 このため、OSAの感度モードを「High」で使用するとスロット時間は最小になります(つまり、本来見たい光源のピークあたりの様子と周波数アーチファクトの間の間隔は最大になります)。 パルスモードではソフトウェアが異なる感度設定(もしくはOPDのサンプル速度)の4つのスペクトルを取得し、それぞれの感度設定で変化するスペクトル特性を除去します。 このとき感度は、初めは「low」に、その後「Medium-Low」、「Medium-High」、「High」の順に設定されていき、感度が周期的に変化するように一巡りしたところで再び「low」に戻ります。 こうして取得された4つのスペクトルは最小値をホールドする機能を使って合成されます。 スペクトルゴーストの位置は感度設定(OPDの速度)により変わるので(図4左)、このパルスモードでの測定の結果、スペクトルゴーストを低減することができます。 パルスモードボタンは、「Sweep」メニューの中にあり、実行中の掃引が完了してから開始できます。

Figure 2: OSA in Pulsed Mode
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図3: パルスモードのOSAソフトウェアのスクリーンショット。アイコンは赤い丸で示されています。
Figure 2: OSA in Pulsed Mode
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図4: (左)1 kHzのパルス光の狭帯域光源により、(上から下の順に)「low」、「Medium-Low」、「Medium-High」、「High」の感度設定で測定されたスペクトル(OPDサンプル速度は上から下の順で低くなっています)。 (右)左の4つのスペクトルの最小値をつなげて得られたものなので、左下のスペクトルに大よそ似た姿になっています。

 

狭帯域光源
1550 nm(193.7 THz)で発光するDFB半導体レーザを狭帯域光源として用い、CWおよびパルス動作させてOSA203を用いて測定しています。 この半導体レーザは、fp = 20 Hz~100 kHzの繰返し周波数で変調されています( ITC4001使用)。 CWスペクトルは高感度モードで、パルススペクトルは高感度モードとパルスモードの両方で、それぞれの光源の設定について5回平均のスペクトルが取得されました。 パルスモードでは、平均化はできませんのでご注意ください。 その代わりに、4つの異なる感度設定により5回測定したスペクトルに対し、最小値ホールドの機能を使用できます。

図5では、CWモードの光源、および100 Hz~100 kHz間の異なる4つの繰り返し周波数におけるスペクトルを示しています。 周波数が増大するにつれ、スペクトルゴースト(高感度モードで記録)はレーザのトゥルーピークから離れていき、100 kHzでほぼ同一のスペクトルを得ることができます。

Figure 3: CW and Pulsed Measurements of Narrowband Source
図5: 1550 nm(193.7 THz)の狭帯域パルス光源において測定されたスペクトル。 繰返し周波数(左から右に):100 Hz、1 kHz、13 kHz、100 kHz。 黒線:CWの測定、青線:高感度で測定されたパルス光源、赤線:パルスモードを用いて測定されたパルス光源。 下段のプロット図は上段のプロット図と同じデータですが、周波数目盛りの範囲が小さくなっています(ズームされています)。

 

広帯域光源
利得チップを自然放射増幅光(ASE)モードで駆動し、36.4 nm(15.2 THz)の半値全幅(FWHM)で850 nm(352.9 THz)を中心波長とする広帯域光源を発生させます。 OSA201Cは、CW光およびfp = 100 Hz~100 kHzの繰返し周波数のパルス動作によるスペクトルを測定するのに使用します。 ASEダイオードを、デューティー比50%の矩形波で変調します(ITC4001を使用)。 高感度(CWおよびパルス光源に対して)およびパルスモード(パルス光源に対して)を利用することで、合計で10種類の平均スペクトルが取得されます。 パルスモードでは平均化ができないため、4つの異なる感度設定でそれぞれ5セットデータを取得して最小ホールド機能を用いて測定されています。

一般的にスペクトルゴーストは、広帯域のスペクトルピークでは狭帯域のスペクトルピークに比べ見えにくくなっています。 しかし、ノイズフロアは高くなりますし、図6のようにスペクトルゴーストは1 kHzおよび13 kHzの繰返し周波数においてはっきりと見ることができます。 狭帯域光源と同様に、スペクトルゴーストは繰返し周波数が増大するにつれてトゥルーピークから遠ざかります。 100 kHzの繰返し周波数においては、高感度、パルスモードのどちらを使用した測定もCW測定とよく合うようになります。 ここで示されているように、ピークの形はCWスペクトルとパルススペクトルで僅かに異なります。 これは、OSAの動作特性からではなく、レーザーチップの温度の減少などによるパルス動作中の実際のパルスの形の変化によるものです。

Figure 6: Pulsed Broadband Source
図6: 850 nm(352.9 THz)の中心波長(周波)の高帯域のパルス光源によって測定されたスペクトル 表示されている繰返し周波数は、100 Hz、1 kHz、13 kHz、100 kHz。 上段および下段は、それぞれピークを中心とした全波長域および ±50 THzの範囲を示しています。 黒線:CW、青線:高感度で測定したパルス光源、赤線:パルスモード。

一般的に、低い繰返し周波数で広帯域のピークを測定する際は以下の点にご注意ください。 インターフェログラム内のほとんどの情報はゼロバースト付近で得ているため、図7のようにゼロバーストがディテクタに光があたらない場所と一致した場合、ピークは全て失われることになります。

Figure 7: Alignment of the Zero Burst for Broadband Signals
図7: 広帯域光源でのゼロバーストがパルスと一致した場合(青い曲線)と、OPDがゼロのところで光がディテクタに届かない場合(赤い曲線)のそれぞれで測定されたインターフェログラム(左)と対応するスペクトル(右)。

 

Figure 8: Femtosecond Pulsed Laser Spectrum
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図8: (上)広帯域のフェムト秒レーザから取得したインターフェログラムの中央部分。 (下)OSA201Cを用いて取得したスペクトル(赤線)の測定値、および走査型回折格子ベースのOSAを用いて取得したリファレンススペクトル(青線)の測定値。

フェムト秒パルスレーザ
OSA201Cを用いて、広帯域のフェムト秒レーザ(OCTAVIUS-85M-HP)のスペクトルを測定しました。このレーザの繰返し周波数は85 MHz、パルス幅は10 fs、ファイバに入射する平均パワーは300 µWです。 OSAの設定は、低分解能、高感度、スペクトル平均5回、アポディゼーション無しとしました。レーザからの出力光はOSAに接続されたパッチケーブルSM600(NA 0.12、680 nmでのモードフィールド径 4.6 µm)を用いて集光されます。

図8はデータ取得中に得られたインターフェログラムを示していますが、信号の無いスロットは現れていません。レーザの繰返し周波数85 MHzはOSAのディテクタの帯域幅40 kHzを大きく超えているため、これは期待された通りの結果です。さらに、このOSAで測定されたスペクトルは、回折格子型のOSAで得られた参照用のスペクトルとも大変良く一致しています。この参照用のスペクトルは、各波長において適切な信号が得られるよう、ゆっくりと走査して測定されたものです。

Item #Frequency RangeLevel Sensitivity
(Click for Graph)a
OSA207C833 - 10 000 cm-1
(12.0 - 1.0 µm)
Absolute Power Graph
Absolute Power


Power Density Graph
Power Density
OSA205C1786 - 10 000 cm-1
(5.6 - 1.0 µm)
OSA203C3846 - 10 000 cm-1
(2.6 - 1.0 µm)
  • Level Sensitivity(感度レベル)はノイズフロアの大きさで表され、その値が小さいほど優れた検出感度を有することを示します。よって分析したい物質に対して最も小さな感度レベルを有するOSAを選択することをお勧めします。
Hose Connections
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OSAキャビティをパージするためのホース接続部

光スペクトラムアナライザを用いたガスの検出および識別

光スペクトラムアナライザは、多数のガスが特徴的に吸収される中赤外域(MIR)を含むスペクトル領域での検出が可能です(右の表参照)。 さらに、全てのOSAに付属するソフトウェアは、分光分野で基準となっているHITRANデータベースファイルをサポートしています。 このファイルは測定された微量のガスを識別するのに利用できます。 複数の検体に同時に対応可能で、また、干渉計キャビティをトレースガスでパージする際に用いるホース接続部(当社のドライエアサーキュレーターユニットに対応しています)があるため、自作のガス検出システムに組み込みやすくなっております。

 

実験セットアップ
ガス検出のセットアップは、下の写真でご覧いただけます。 安定化光源より発光された広帯域の中赤外光は、フッ化ジルコニウム(ZrF4)ファイバ(1)から空間に出力、コリメートされ、試料チャンバ内にガス検体が入ったマルチパスセル(2)に送られます。 チャンバの両端は、透明で気密性のある窓によって密閉されています。 チャンバの両側に付いている金製のミラーが多重反射を発生させることで、測定感度が上がります。光源に近い方のミラーの中央には穴が開いており、これが チャンバに光が入射および出射するための光路となります。 検出システムから出射した光は、長焦点距離レンズによってコリメートされ、D型ミラーで反射されて、OSA203C(3)の自由空間ポートに入ります。 チャンバ内の温度は上昇後、測定中にガスの吸収線が変動しないよう一定に保たれます。

Gas Detection Setup
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OSA203Cを使用したガス検出システム。チャンバ内部に密閉されたガスの検出感度を高めるため、試料チャンバにマルチパスセルが構成されています(2)。
実験セットアップの使用部品(インチ規格)一覧
(ミリ規格の部品一覧はこちらからご覧いただけますa。)
Item #Qty.Description
Light Source 1
SLS202L1Stabilized Fiber-Coupled Light Source, 450 nm - 5.5 µm
(Not Shown)
FB2000-5001Ø1" Bandpass Filter, 2.0 µm CWL, 0.5 µm FWHM (Not Shown)
MZ21L11ZrF4 Multimode Fiber Patch Cable, SMA905 Connectors
F028SMA-20001SMA905 Fiber Collimator, AR Coated: 1.8 - 3.0 µm
POLARIS-K11Polaris™ Ø1" Kinematic Mirror Mount
AD11NT1Unthreaded Adapter for Ø11 mm Cylindrical Components
Detection 3
OSA203C1Optical Spectrum Analyzer, 1.0 - 2.6 µm
TC2002Temperature Controller
MB1218112" x 18" Aluminum Breadboard
CF125C3Clamping Fork with Captive Screw
Other Optomechanics
RS26Ø1" Pillar Post, Length = 2"
RS31Ø1" Pillar Post, Length = 3"
RS42Ø1" Pillar Post, Length = 4"
BA2F9Flexure Clamping Base
実験セットアップの使用部品(インチ規格)一覧
(ミリ規格の部品一覧はこちらからご覧いただけますa。)
Item #Qty.Description
Beam Path Into and Out of Multipass Cell 2
LB43741Uncoated, Ø1", f = 1000 mm Bi-Convex UV Fused Silica Lens
CP331Post-Mountable, SM1-Threaded Cage Plate for Ø1" Optics
CM750-200-M012Ø75 mm, f = 200 mm Protected Gold Concave Mirror
(One Mirror Contains a Center Hole, Similar
to Our Herriott Cell Mirrors)
KS32Kinematic Mount for Ø3" Mirrors
VPCH5122Ø2.75" CF Flange with CaF2 Window, 180 nm - 8.0 µm
N/A1Sample Chamber
C15131Kinematic V-Clamp Mount
PM42Clamping Arm
(One Clamping Arm is Included with Each C1513 Mount)
P61Ø1.5" Mounting Post, Length = 6"
PB21Base for Ø1.5" Mounting Posts
PFD10-03-M0111" Protected Gold D-Shaped Pickoff Mirror
KM100D1Kinematic Mount for 1" D-Shaped Pickoff Mirrors
MB62416" x 24" Aluminum Breadboard
  • リンク先のエクセル内、ミリ規格部品一覧(Metric Item #)では、温度コントローラの型番はTC200-ECとなっておりますが、日本国内のお客様にはTC200をご提供しております。

 

測定されたスペクトルのピーク同定
実験用のスペクトルが取得できたら、左下の図のように、試料チャンバ内にあると推測されるガスまたはガス混合体を選択します。 推測するガス種の選択数に上限はありませんが、より少なく選択した方が特定しやすくなります。 OSAソフトウェアには、アセチレン(C2H2)、水蒸気(H2O)、二酸化炭素(CO2)に関するHITRANの詳細なリファレンスが付属しており、追加のリファレンスをHITRANデータベースからダウンロードすることも可能です。 OSAのファイルフォーマットに既に保存されているスペクトルも、リファレンスとして利用できます。 詳細は、OSAマニュアル内の「リファレンス(References)」の章をご覧ください。

測定結果を説明するために、リファレンススペクトルを波長スペクトルに変換することも可能です。 ガス混合体の場合(つまり、2つ以上のリファレンススペクトルを用いてフィットさせる場合)、ソフトウェアは測定されたスペクトルを再現するために各リ ファレンスの強度を調整します。 右下の写真のように、フィットのアウトプットは測定されたスペクトル、使用した(もしくは変換された)リファレンススペクトル、およびリファレンススペク トルの合計に関して、比較表示します。

Selecting Gas Species for a Fit
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リファレンスフィット(Reference Fit)設定タブ内で、チェックボックスはどのガスがフィットするかを示すために利用されます。 吸収線は、fixedまたはfreeのどちらかで、後者の場合、ソフトウェアはリファレンススペクトルを波長に変換することができます。 HITRANリファレンスの測定条件も表示されています。
Fit Results
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「Reference Fit」内の「Result」タブでは、フィットしたスペクトルが測定されたスペクトルと同時に表示されます。 フィットしたスペクトルは、強度調整されたリファレンススペクトルの合計です。 それぞれのガスのリファレンススペクトルも同様に表示されます。

OSAカスタムオプション

  • 光入力
    • FC/PC、FC/APCまたはSMA905ファイバーレセプタクル
    • 干渉計の手前にバンドバスならびにノッチフィルタを恒久的に設置
  • 用途に適したディテクタ
    • 蛍光測定やラマン測定など低レベル信号検出用に感度向上
    • 特定の光源に合わせて波長とノイズフロアの選択
  • データ分析用にソフトウェアモジュールのカスタマイズ

当社のOSAの標準モデルでは様々な実験状況に対応する多数の検出オプションをご用意しております。これらのモデルがお客様のニーズに合わない場合、特定の用途に適したOSAのカスタマイズのご相談を承ります。

当社ではこれまでに、FC/APCやSMA905などのファイバーレセプタクルによる入力や、自由空間入力ポートのOSAをご提供したことがあります。また、光路にバンドパスフィルタとノッチフィルタを直接組み込み、光源のノイズを低減させた経験もございます。また、OSAを試料の特性解析に使用するお客様向けに、当社のソフトウェアチームでは標準的なOSAソフトウェア内にユーザ設計のデータ分析モジュールを実装しました。

特定の光源や分析対象に合ったディテクタ素子の選択に取り組んだこともあります。右のグラフは特に高い検出感度設計でカスタム構築したOSAから得た結果です。当社のエンジニアは検出帯域幅、感度、リニアリティのトレードオフについて精通しており、これまでの経験をもとに用途に合ったご提案をすることができます。特定の用途向けにOSAを設計した場合、用途に適した性能の強化を期待いただけます。

カスタムOSAをご検討の場合には実験の要件などを当社までお知らせください。

High-Sensitivity OSAs

High-Sensitivity Optical Spectrum Analyzer
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典型的な湿度条件下では、当社の光源SLS202Lでの水のスペクトル吸収ピークはOSA205Cのノイズフロアをはるかに下回ります。中赤外域でそのようなピークの問題を解決する必要のある用途向けに、当社では、大幅にノイズフロアを下げるMCT(HgCdTe)ディテクタ素子を2種類ご用意しております。このディテクタの適用により、波長範囲は狭くなり、最大入力パワーも低くなります。

Detection of Mid-IR Fluorescence
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あるお客様よりウェハから2~4 µmの波長範囲で発光するフォトルミネセンスが検出できるOSAのご依頼を受け、特別に、OSA205Cと比較してノイズフロアを大幅に下げることにより、予測信号を簡単に検出可能なOSAをご提供しました。


Posted Comments:
Goksenin Komurcu  (posted 2021-01-13 07:39:35.287)
Hi, I'm graduate student at Istanbul University . I have few questions for your product OSA202c. 1) Is there any limitations on fiber diameter which have used?. (50 um or 100 um). 2) Can I collect the spectrum if I bring the fiber closer to the sample where the light is emitted (sample dimensions varying from 10um to 500 um) without using a collimator or lens 3) Can I collect a spectrum from a sample which is emitting light periodically with 50 ns duration by using OSA202C?
YLohia  (posted 2021-01-15 04:29:58.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. 1) The OSAs are spec'd for optimal performance using silica fibers of core diameters ≤Ø50 µm Core and NA ≤ 0.22 (Fluoride Multimode Fiber Patch Cables can be used with ≤Ø100 µm Core and NA ≤ 0.26). We recommend using a single mode fiber whenever possible. 2) This depends on the divergence of your light source and your positioning capability (coupling efficiency). Please see the Level Sensitivity spec for the minimum amount of power per wavelength required. 3) Nanosecond pulses can be used, however, you do need to ensure that the duty cycle is relatively high. Low rep rate and short pulses are not a great combination for OSA measurements, especially for broadband sources where interferogram signal is located near the zero burst. Please see the "Pulsed Sources" tab on this page.
Vasilii Voropaev  (posted 2021-01-12 02:07:15.623)
Hello. Is the osa207c spectrometer polarization sensitive? What is used in the spectrometer as a beam splitter? Can a beam splitter transmit orthogonal polarizations with different ratios? I measure a spectrum with a width of about 100 nm, when the polarization of different parts of the spectrum changes, the intensity of these components on the spectrometer differs, what can this be related to?
YLohia  (posted 2021-01-15 03:41:40.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The OSA207C has a larger polarization dependence than our other OSA models due to the ZnSe beamsplitter used in this model. Based on our direct conversation and the data you have provided, this is the reason for the differences in your spectrum due to the polarization changes.
Arindam Banerjee  (posted 2020-12-24 03:43:56.66)
Hi, I would like to know if there is a provision for Auto calibration for this OSA, is it applicable or not applicable Can a LED spectrum be analyzed with this OSA. best regards
YLohia  (posted 2020-12-29 10:47:16.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The OSAs can be used to measure the spectral output of LEDs as long as the specified wavelength range of the specific OSA covers the spectral output of the LED. These FT-OSA instruments incorporate a stabilized HeNe reference laser with a vacuum wavelength of 632.991 nm. The use of a stabilized HeNe ensures long-term wavelength accuracy as the dynamics of the stabilized HeNe are well-known and controlled. The instrument is factory aligned so that the reference and unknown input beams experience the same optical path length change as the interferometer is scanned. The effect of any residual alignment error on wavelength measurements is less than 0.5 ppm; the input beam pointing accuracy is ensured by a high-precision ceramic receptacle and a robust interferometer cavity design. No optical fibers are used within the scanning interferometer. The wavelength of the reference laser in air is actively calculated for each measurement using the Edlén formula with temperature and pressure data collected by sensors internal to the instrument.
Austin S  (posted 2020-10-13 22:08:26.21)
Hello! Does the pulsed source mode work for rep rates as low as 10 Hz? Additionally, do you have a damage threshold estimate for nanosecond pulses? Thanks!
YLohia  (posted 2020-10-23 10:23:37.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. While we don't have formal damage thresholds for the OSA203C, as a rule of thumb we expect it to be limited by the damage threshold of our -P01 mirrors to 3 J/cm2 (1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø1.000 mm). In your case, the damage threshold of the OSA does not matter matter because rep rate 10 Hz is way too low, especially when the duty cycle is that low. Low rep rate and short pulses is not a great combination for OSA measurements, especially for broadband sources where interferogram signal is located near the zero burst. This is explained under 'Pulsed Sources' tab on this page.
William Deschenes  (posted 2020-08-20 09:50:51.183)
Hello, I was wondering if you offered rentals for the OSAs. We are currently working on an application that woud require a OSA201C for a short duration (2-3 months). Thanks for your time and have a nice day, William Deschenes
YLohia  (posted 2020-08-20 02:24:26.0)
Hello William, thank you for contacting Thorlabs. Unfortunately, we currently do not have a rental program for our products. That being said, we have noted your request and will consider developing such a program in the future.
Jason Galvin  (posted 2020-07-17 17:36:41.193)
I'm designing a system which will have multiple pickoff locations for spectrum analysis and am looking at using the OSA201C for spectrum analysis. Do you have a suggestion for a 3 or 4 to one fiber switch that would work well with the OSA201C.
YLohia  (posted 2020-07-20 08:57:16.0)
Hello Jason, thank you for contacting Thorlabs. The recommendation will depend on the operating wavelength range of your various signals. For example, we do offer the OSW8104, which is suitable for the 1240 - 1610 nm wavelength range. If you do use this, you will need to use an FC/APC to FC/PC hybrid patch cable to connect to the OSA. I have contacted you directly to discuss your options in more detail.
user  (posted 2020-07-02 10:24:27.337)
Hello! I'm using the OSA201C and currently facing some troubles. I'm trying to measure the CRI of a light source, but can't seem to find the feature. Is it possible that this product cannot measure CRI?
wskopalik  (posted 2020-07-03 10:11:15.0)
This is a response from Wolfgang at Thorlabs. Thank you very much for your inquiry! Unfortunately, the OSA software is not calculating CRI values. The spectral data can however be saved in different file formats, like e.g. CSV, and can then be recalculated to CRI values in Excel for example.
Matthew Seo  (posted 2019-09-27 17:26:15.867)
Hello again, I have few questions for your product osa 201c. It's quite different with other spectrometers using grating and I have a question about it. Is it possible to get a spectrum of light which has a multiple frequencies? Since OSA records the interferogram as an autocorrelation waveform of unknown input, if the light is composed of multiple frequencies, I think the interferogram would look very chaotic(messy?), so, for me it looks pretty hard to get a spectrum from that light. Another question is, the reference laser HeNe laser is just used for asuring the optical path difference and the interferogram, right? Not interfering with the unknown input? Best regards.
nbayconich  (posted 2019-10-07 08:25:06.0)
Thank you for contacting Thorlabs. With our OSA systems, we take advantage of the Wiener-Khinchin Theorem, which explains the relationship between the Fourier Transform of the autocorrelation of a signal. In our case, the autocorrelation is equivalent to readily recovering the intensity (modulus squared of the electric field) but it varies as function of temporal frequency, which can be readily converted to wavelength. After the autocorrelation, the output has the form of a typical spectrometer measurement. The stabilized HeNe is used to control the acquisition of the interferogram of the input. It ultimately provides sampling intervals of known optical path distance (OPD), which become input for a phase locked loop, leading to fine sampling resolution.
Matthew Seo  (posted 2019-09-16 14:14:27.817)
Hi, I'm a graduate student of Seoul National University of South Korea. I have a question for your product. Can you explain me the difference between this OSA and just a spectrometer? For me it seems like OSA and spectrometer do the similar operation(even the wavelength range of OSA 201C and spectrometer ccs175 of your company doesn't differ that much) but their prices differs about 10 times. Best regards.
nbayconich  (posted 2019-09-17 10:43:16.0)
Thank you for contacting Thorlabs. Both the OSA and CCD spectrometers are intended to measure intensity vs. wavelength of optical sources however the mechanism used to measure the spectrum is very different between these two products as well as the full capabilities between the two. The optical spectrum analyzer uses a scanning Michelsson interferometer to create an interferogram which will then take the FFT of this interferogram to generate the measured optical spectrum. The CCD spectrometers use a diffraction grating to send light to a 1D line pixel array, depending on which pixel receives light the CCD spectrometer calculates the intensity at a particular pixel # to correspond with a respective wavelength. The resolution of the FFT OSA systems is considerably higher than the CCD compact spectrometers, the spectral resolution is specified to 7.5 GHz. In the wavelength range 350nm-1000nm, this corresponds to a resolution of 3pm-25pm. In wavelength meter mode, the wavelength precision and accuracy is specified in the parts per million range. For instance, if the wavelength being measured is 1 µm, the wavelength meter precision will be 200 fm. In comparison the CCD Spectrometer has a spectral resolution specified between <0.5nm and <2nm, depending on model. Another advantage with the OSA system is that if offers both a fiber port and a free space port, to maximize its usability.
viteo  (posted 2018-11-15 13:06:03.71)
Hello. It is me again ;(. Can you please share the exact algorithm how to get the wavelength? When I launch your OSA20X_example.vi it shows me the wavelength value from dataAcq_get_wavelengthMeter.vi, but when i try to recreate a plain single subvi that will get interferogram and wavelength it always returns me -1. Even if status is OK and correct interferogram appears on the plot. I don't get what am I missing. Facing this problem for more than a month and still no result. Thank you.
nbayconich  (posted 2018-11-15 09:40:38.0)
Thank you for contacting Thorlabs. We will reach out to you directly to help resolve this problem.
bluesky1126  (posted 2018-08-30 14:14:44.457)
I want to measure the spectrum of laser diode by OSA203C,the center wavelength is 1900nm.So the resolution is ? Another question,if the input power is above 20mW,OSA203C will be demaged?
llamb  (posted 2018-09-05 10:43:37.0)
Thank you for contacting Thorlabs. You can find the Resolution vs. Wavelength plots under the "Two Operating Modes" bullet in the Overview tab on this page, with a hyperlink for each plot. In Spectrometer mode with High Resolution, you will have about 100 picometer resolution at 1900 nm. In Wavelength Meter mode, you will have about 0.2 pm resolution at 1900 nm. We do not recommend a higher power input than 10 mW, as it should not be necessary to analyze the spectrum. If you want to go higher for your input power, we recommend using some kind of ND filter or attenuator before the OSA input. The OSA will most likely not be damaged if slightly greater than 20 mW of power is input, but this will depend on your beam characteristics as well. However, the interferogram will be saturated and the spectrum distorted as you approach this 20 mW value. This is the main limiting factor in the damage threshold value.
viteo  (posted 2018-07-30 11:16:43.57)
Greetings. The "wavelength meter" feature in your OSA software always shows some value, even on the first single acquire, even when OSA shows status "warmup" or "increasing gain". On the other hand in your LabVIEW (and hence C++) API it returns -1 on the first N acquisitions. I'm unable to define the condition when it starts to return actual wavelength. And I cant find any widened information in manual, programming reference or include files about "osa statuses". My question is: How can i determine is it ready to return me the wavelength, not just simply requesting new interferogram over and over and wait until it eventually became different from "-1".
nbayconich  (posted 2018-08-02 09:37:38.0)
Thank you for contacting Thorlabs. Specifications for wavelength meter mode such as accuracy and precision cannot be guaranteed during warmup, i.e. before the stabilized HeNe laser has locked to specified wavelength. Therefore no value is returned in for example LabView Environment. However, we have chosen to show wavelength values in the GUI during warmup as an approximate reference. I will reach out to you directly with an example labview .vi showing how to read out if the reference laser is stabilized or still warming up.
viteo  (posted 2018-06-12 13:01:25.273)
The dataProcess_power.vi from LabVIEW library does not return value. The VI calculates Spectrum Power value, writes it down to the private field and indicates it, but it is not connected to any output terminal. Please fix the library.
YLohia  (posted 2018-07-10 09:04:45.0)
Hello, thank you for bringing this issue to our attention. I will reach out to you directly with instructions on how to fix this now. This bug will be fixed in a pending release.
cooglebit  (posted 2018-03-28 10:39:13.273)
用于测试2-14微米的红外激光光谱,测试光源为连续或者高重频自由空间光束,请给报价单
YLohia  (posted 2018-03-30 05:02:23.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. It looks like you want a quote for the OSA207C. I have forwarded your request to our sales team in the nearest geographical location to you.
user  (posted 2018-01-17 19:43:29.767)
What's the minimum linewidth that can be measured using this device? I see from the specs tab that the limit is about 0.1 nm in "spectrum analyzer mode". Would it be accurate to use the coherence length mode to measure narrow linewidths, and if so, what is the smallest that could be measured? Thanks
tfrisch  (posted 2018-01-26 03:08:20.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The resolution of the OSA is determined by the optical path length difference between the arms. This measures an interferogram, and the resolution comes out to 7.5GHz. That corresponds to about 25pm if the center wavelength is 1000nm. The coherence length is calculated from this interferogram, so it would not be able to yield a smaller resolution. If you need to measure smaller linewidths, I would recommend a Fabry-Perot Interferometer. We have units with resolution as low as 1MHz available. Please reach out to us at TechSupport@Thorlabs.com for more details.
raphael.stgelais  (posted 2017-09-06 14:08:52.183)
Quick comment: it would be super useful to allow for ac coupling of the detector with a lock-in in order to push down noise floors (e.g. step-scan options from Bruker). Liquid nitrogen cooling would also boost performance at long wavelengths and is not too annoying (I'll happily fill a bucket 1 or 2 times a day for 20 dB lower noise). Without thes options the long wavelenghts products are not very attractive compared to a Bruker vertex or a a Nicolet IS50R
tfrisch  (posted 2017-09-07 02:02:31.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. I have posted your feedback in our internal engineering forum, and I will reach out to you directly to discuss your application as well.
adrien.mau  (posted 2017-07-20 14:06:22.52)
Greetings, I'm currently using Thorlabs OSA207C. I'm working with a low power source so for alignment procedure I would like to use a powerful source (~100mW, that i can follow with infrared card sensors), can I align this input source while the alignment beam is on without damaging the OSA ? As the input source is locked when the alignment beam is on I was wondering if there was some kind of shutter inside, protecting the device. Many thanks, Adrien
tfrisch  (posted 2017-07-26 01:58:41.0)
Hi Adrien, thank you for contacting Thorlabs. We list the max input power at 10mW and the Input Damage Threshold as 20mW, so it would be best to attenuate your alignment beam. There is not a shutter separating the output alignment HeNe from the beam path of the input. Please let us know if you have any further questions.
qqaaww1  (posted 2017-02-16 09:17:52.383)
I try to measure spectrum by OSA 202C. Device connected to PC. Software OSA 2.75 installed and communicates with device (I can view SN, status, etc.). But I can't get any data. Software writes 'Ref. low.' and 'Optimizing interferometer'. I try to use OSA 2.70 - same results. How to solve it?
tfrisch  (posted 2017-02-17 02:24:09.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. I will reach out to you directly to troubleshoot these errors.
ngaber  (posted 2015-05-25 17:22:13.79)
I need to measure the spectrum of a TE signal. I am wondering if using your OSA with a PMF is possible. Is there any risk that any of the component inside may affect the SOP? Also I see that you provide a laptop with the OSA for the analysis; does the price indicated include that? And what if I don’t need the laptop and would like to have the software on a CD to be installed on our PC since we need further data processing by Matlab. Is that possible? And does that decreases the price? Thanks and advance, Best Regards,
jlow  (posted 2015-06-05 10:05:07.0)
Response from Jeremy at Thorlabs: You should be able to use a PMF with the OSA. We can offer the OSA without the laptop as a special. I will contact you directly about this.
crollins  (posted 2014-03-28 10:47:49.773)
I was wondering if it would be possible for both the OSA 201 and the OSA 205 to view and analyze non-coherent light sources? A lot of what I have seen here makes it sound like the equipment is only useful for lasers but I am looking to measure incandescent light sources. Would I need to create a set up with a fiberoptic cable to my light source? Would such a set up be possible because where my light source is probably isn't where I want my equipment to be so such a set up would be ideal?
besembeson  (posted 2014-04-03 06:32:36.0)
Response from Bweh E at Thorlabs: This is a high precision instrument so it will mostly be used with coherent sources such as lasers. When used as a wavelength meter the precision is about 1 part-per-million (for example the resolution is around 0.2pm when looking at 1um wavelength). However, it can also be used with incandescent sources. Since these are generally incoherent (or have extremely short coherence lengths), you will need some kind of spatial filter (and maybe a spectral filter too) for this to be analyzed by the OSA. You can use up to a 50 micron fiber as a filter but your emission will have to be coupled into this fiber so you see the challenge. I was wondering if our compact CCD spectrometers (see: http://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3482) would not be more suitable for your application. I will follow up with you via email to discuss this further.
bug99  (posted 2014-01-20 11:17:12.4)
Dear Tim, could you, please, send me a trial file with any spectrum so I could put it into your software and see the program interface in full grace.
jlow  (posted 2014-01-27 01:37:27.0)
Response from Jeremy at Thorlabs: We will send this to you.
tcohen  (posted 2012-11-15 12:29:00.0)
Response from Tim at Thorlabs: The instrument is designed for measurements on CW light sources. The internal detectors in the OSA203 have a bandwidth of several 100kHz. Therefore, the rep rate of the laser will have to be in the MHz region for the OSA203 to work properly.
user  (posted 2012-11-14 06:00:23.22)
Can this OSA measure a laser beam working in pulse regime (10Hz - 10kHz) ?
tcohen  (posted 2012-11-07 21:30:00.0)
Response from Tim at Thorlabs: Thank you for contacting us. We could stretch the OSA203 wavelength range towards 900nm while keeping the upper at 2500nm. However, the sensitivity will be lower below 1000nm. A typical scan rate can be ~2Hz for low resolution and low sensitivity and ~0.11 Hz for high resolution and high sensitivity. We have plans to extend our offering to include a 600-1700nm version of our OSA soon. We have contacted you to discuss your application further.
hormuth  (posted 2012-10-30 04:13:16.43)
First: is it possible to extend the wavelength range of the OSA203 down to ~700nm while keeping the upper limit at 2500nm? Second: how long does one scan take with full resolution and with low resolution? We are interested in using this device for LED light analysis and for broadband filter measurements as well.
jlow  (posted 2012-08-22 14:37:00.0)
Response from Jeremy at Thorlabs: For the OSA203, there's no external hardware trigger input for this functionality. However, you could do software triggering by implementing the data acquisition routine in your own software. The routines are provided with the device interface library.
avle  (posted 2012-08-19 21:04:39.0)
for the osa203, is there an option for external trigger for the spectra capture?
tcohen  (posted 2012-04-03 09:28:00.0)
Response from Tim at Thorlabs: Single mode fibers or 50um fibers (NA .22 or less) are recommended. The specification for absolute power accuracy only applies for single mode fibers. You are correct; there is a broadband collimator behind the port. Also, please note that although the standard receptacle is FC/PC others can be made on request.
cbrideau  (posted 2012-03-30 17:59:48.0)
What size fiber (core) is recommended for the input? I assume there is a collimator just behind the port on the front of the box?
tcohen  (posted 2012-03-29 10:28:00.0)
Response from Tim at Thorlabs: Thank you for your interest in our OSA! We have reserved the model name OSA202 for this wavelength range and have plans for it in our future product line. For your immediate needs I have contacted our design engineers about a custom quote and I will contact you directly with details.
avle  (posted 2012-03-27 00:10:56.0)
Is OSA203 available with a detector range of 600-1700nm? Thanks!

フーリエ変換光スペクトラムアナライザ

FC/PC Fiber Receptacle
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蓋付きのFC/PCファイバーレセプタクル(写真はOSA202C)
Free-Space Optical Input
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蓋付きの自由空間光入力ポート(写真はOSA202C)
Hose Connections
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背面に取り付けられたパージ用ホースを接続するためのコネクタ
OSA207 Free-Space Input
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View Imperial Product List
型番数量Description
OSA205C1フーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~5.6 µm
MPD029-M011Ø12.7 mm(Ø1/2インチ) 90°軸外放物面ミラー、保護膜付き金コーティング、RFL = 50.8 mm
CRM1P1マイクロメータードライブ付きケージ用高精度回転マウント、Ø1インチ光学素子用、#8-32タップ穴付き(インチ規格)
SM05MP1SM05外ネジ付きアダプタ、Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)軸外放物面ミラー用
SM1A6T1SM05内ネジ&SM1外ネジ付きアダプタ、厚さ10.2 mm
SM05RR1SM05固定リング、Ø12 mm~Ø12.7 mmレンズチューブおよびマウント用
SM1RR1SM1固定リング、Ø25 mm~Ø25.4 mmレンズチューブおよびマウント用
ER4-P41Ø6 mm ケージアセンブリーロッド、長さ 101.6 mm、4個入り
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型番数量Description
OSA205C1フーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~5.6 µm
MPD029-M011Ø12.7 mm(Ø1/2インチ) 90°軸外放物面ミラー、保護膜付き金コーティング、RFL = 50.8 mm
CRM1P/M1マイクロメータードライブ付きケージ用高精度回転マウント、Ø25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子用、M4タップ穴付き(ミリ規格)
SM05MP1SM05外ネジ付きアダプタ、Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)軸外放物面ミラー用
SM1A6T1SM05内ネジ&SM1外ネジ付きアダプタ、厚さ10.2 mm
SM05RR1SM05固定リング、Ø12 mm~Ø12.7 mmレンズチューブおよびマウント用
SM1RR1SM1固定リング、Ø25 mm~Ø25.4 mmレンズチューブおよびマウント用
ER4-P41Ø6 mm ケージアセンブリーロッド、長さ 101.6 mm、4個入り
自由空間入力ポートに取り付けた回転マウントCRM1P(/M)とØ12.7 mm(Ø1/2インチ)軸外放物面ミラー
  • 350 nm~12.0 µmの範囲で6つの波長域用のOSAをご用意
  • 2つの光入力ポート
    • ファイバ入力用FC/PCポート
    • 自由空間入力ポート、30 mmケージシステム用の4つのタップ穴付き
  • パージ用ホースを接続するためのコネクタ付き
  • Windows®ノート型パソコンとその他のすべてのアイテムは「発送リスト」タブに掲載
  • デモ機貸出をご希望の場合は当社までお問い合わせください(機種に限りがございます)

当社の光スペクトラムアナライザ(光スペアナ、OSA)は、狭帯域と広帯域の両方の光源の光パワーを波長の関数として測定することができます。スペクトル分解能の最高値である7.5 GHz(0.25 cm-1)は、光路差を最大の±4 cmにした時の値です(「設計」タブ参照)。また±2 ppm(parts per million)の高いスペクトル確度は、安定化632.991 nm HeNe基準レーザのインターフェログラムを同時に測定することにより実現されています。線幅が10 GHz以下の光源に対して、波長計モードでは分解能0.1 ppm、確度±1 ppmが得られます。

ファイバ入力および自由空間入力
当社の全てのOSAでは、ファイバ入力および自由空間入力が可能です。ファイバ入力ポートには、シングルモードならびにステップインデックスマルチモードのFC/PCパッチケーブルを接続できます。ご使用いただくマルチモードパッチケーブルのコア径は、標準的な石英ガラス製の場合は最大Ø50 µmまで、フッ化物ガラス製の場合は最大Ø100 µmまでをお勧めいたします。シングルモードパッチケーブルをお使いいただくと、より高いコントラストを得ることができます。OSAに他のファイバ入力レセプタクルを付けることも可能ですので、その際は当社までお問い合わせください。

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自由空間光入力ポートには最大ビーム径Ø6 mmまでのコリメートされたビームを直接入力することが可能です。入射光源をOSA内蔵の干渉計に対してアライメントするために、開口から赤色のクラス1アライメントビーム(回転式スイッチで起動)が出ます(上の動画の2分47秒をご覧ください)。この入射光源は、OSAの適切な測定精度が得られるようにアライメントビームとの軸合わせが必要です。入力開口の周囲には4つのタップ穴があり、当社の30 mmケージシステム用のロッドを取り付けることができます。その際、取り付けたケージ部品が蓋と接触しないよう、長さが38.1 mm(1.5インチ)以上のケージロッドをご使用ください。

パージ用ホース接続口
OSAの背面パネルにはID 6.35 mm(1/4インチ)のクイックコネクト接続の2つのホースコネクタが付いています。水分子の吸収線による測定スペクトルへの影響を低減させるために、このコネクタを用いて干渉計を乾燥空気でパージすることができます。この用途に適した製品として、当社では ドライエアサーキュレーターユニットをご用意しております。ただし、当社のOSA内の光学素子で吸湿性の素材でできているものはないため、一般的にはパージの必要はありません。分光法のセットアップ例を「ガス分光」タブ内に掲載しています。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
OSA201C Support Documentation
OSA201Cフーリエ変換光スペクトラムアナライザ、350~1100 nm
¥3,643,492
Lead Time
OSA202C Support Documentation
OSA202Cフーリエ変換光スペクトラムアナライザ、600~1700 nm
¥3,643,492
Lead Time
OSA203C Support Documentation
OSA203Cフーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~2.6 µm
¥3,819,335
Lead Time
OSA205C Support Documentation
OSA205Cフーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~5.6 µm
¥4,135,855
Lead Time
OSA207C Support Documentation
OSA207Cフーリエ変換光スペクトラムアナライザ、1.0~12.0 µm
¥4,654,699
Lead Time
Last Edited: Jul 18, 2014 Author: Dan Daranciang