JP3095233B2 - 光波形計測装置 - Google Patents
光波形計測装置Info
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- JP3095233B2 JP3095233B2 JP02267768A JP26776890A JP3095233B2 JP 3095233 B2 JP3095233 B2 JP 3095233B2 JP 02267768 A JP02267768 A JP 02267768A JP 26776890 A JP26776890 A JP 26776890A JP 3095233 B2 JP3095233 B2 JP 3095233B2
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Description
この発明は、被測定光の高速光現象を測定する光波形
計測装置に係り、特に、光通信等に多用されている赤外
波長域の微弱光の計測に用いて好適な光波形測定装置に
関するものである。
計測装置に係り、特に、光通信等に多用されている赤外
波長域の微弱光の計測に用いて好適な光波形測定装置に
関するものである。
例えば光通信等に多用されている波長1.3μｍ、ある
いは1.5μｍの赤外波長域の光線に対しては、受光素子
の量子効率が、可視波長域に比べ極めて悪く、このため
微弱光域での測定が困難であるという問題点があった。
これを解決すべく、和周波光発生用非線形光学結晶に、
被測定光とサンプリング光を入射し、波長変換して検出
する方法が考案された。この場合、被測定光の光信号波
形をサンプリング光で直接サンプリングできる。 これは、超高速の光非線形現象を利用して、光領域の
みでサンプリングを行うことが可能であり、超高速光波
形の観測に用いて好適なものである。 このような和周波光発生光サンプリング法で用いられ
る非線形光学結晶としては、結晶に入射する光の偏波
が、信号光とサンプリング光が同一偏波で、結晶の常光
又は異常光のときにSH（Second Harmonics）光、SF（Su
m Frequency）光が発生するタイプＩ結晶と、信号光と
サンプリング光の偏波がお互いに直交して、片方が結晶
の常光、他方が異常光のときにSH光、SF光が発生するタ
イプII結晶とに分けられる。 タイプＩの場合には、信号光あるいはサンプリング光
の一方の光だけでも波長変換がなされるため、観測を行
いたい２つの光の相互作用に伴う波長変換信号は、バッ
クグラウンドの上に重畳された形で観測されることにな
る。 従って、タイプIIの結晶が、S/Nの点で有利であるの
で、例えばタイプIIのKTP結晶等が和周波光発生用非線
形光学結晶として用いられていた。
いは1.5μｍの赤外波長域の光線に対しては、受光素子
の量子効率が、可視波長域に比べ極めて悪く、このため
微弱光域での測定が困難であるという問題点があった。
これを解決すべく、和周波光発生用非線形光学結晶に、
被測定光とサンプリング光を入射し、波長変換して検出
する方法が考案された。この場合、被測定光の光信号波
形をサンプリング光で直接サンプリングできる。 これは、超高速の光非線形現象を利用して、光領域の
みでサンプリングを行うことが可能であり、超高速光波
形の観測に用いて好適なものである。 このような和周波光発生光サンプリング法で用いられ
る非線形光学結晶としては、結晶に入射する光の偏波
が、信号光とサンプリング光が同一偏波で、結晶の常光
又は異常光のときにSH（Second Harmonics）光、SF（Su
m Frequency）光が発生するタイプＩ結晶と、信号光と
サンプリング光の偏波がお互いに直交して、片方が結晶
の常光、他方が異常光のときにSH光、SF光が発生するタ
イプII結晶とに分けられる。 タイプＩの場合には、信号光あるいはサンプリング光
の一方の光だけでも波長変換がなされるため、観測を行
いたい２つの光の相互作用に伴う波長変換信号は、バッ
クグラウンドの上に重畳された形で観測されることにな
る。 従って、タイプIIの結晶が、S/Nの点で有利であるの
で、例えばタイプIIのKTP結晶等が和周波光発生用非線
形光学結晶として用いられていた。
上記従来の和周波光発生光サンプリング法では、波長
変換効率が悪く、結果として微弱光計測となるので、微
弱光域の計測において、感度あるいは光−電子変換の効
率に特に問題があった。 S/N良く検出すべく、タイプIIのKTP結晶を用いる場
合、この結晶は、波長が980nm以下の光の波長変換が不
可能であるという問題点があった。 これに対して、例えば、波長410nmの光まで波長変換
が可能なβ−Ba B2O4（以下BBOという）結晶等を用い
ることも考えられるが、BBOにはタイプIIがないため
に、S/Nの点で不利となるという問題点がある。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、背景信号に影響されずS/Nが良く、従ってタイ
プＩのBBO結晶等を和周波光発生用非線形光学材料とし
て用いることができる光波形計測装置を提供することを
目的とする。
変換効率が悪く、結果として微弱光計測となるので、微
弱光域の計測において、感度あるいは光−電子変換の効
率に特に問題があった。 S/N良く検出すべく、タイプIIのKTP結晶を用いる場
合、この結晶は、波長が980nm以下の光の波長変換が不
可能であるという問題点があった。 これに対して、例えば、波長410nmの光まで波長変換
が可能なβ−Ba B2O4（以下BBOという）結晶等を用い
ることも考えられるが、BBOにはタイプIIがないため
に、S/Nの点で不利となるという問題点がある。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、背景信号に影響されずS/Nが良く、従ってタイ
プＩのBBO結晶等を和周波光発生用非線形光学材料とし
て用いることができる光波形計測装置を提供することを
目的とする。
この発明は、被測定光に同期したトリガ信号を得るト
リガ手段と、前記トリガ手段によるトリガ信号に基づ
き、被測定光と波長の異なるポンプ光を発生するポンプ
光発生手段と、前記被測定光とポンプ光を結合する結合
手段と、この結合手段により結合された光が入射され、
該入射光を和又は差周波混合させる非線形光学素子と、
この非線形光学素子の光出力側に配置され、前記トリガ
手段により得られたトリガ信号に同期して和又は差周波
の波長の入射光を増幅可能な波長特性及び利得帯域を有
する光増幅器と、この光増幅器により増幅された、前記
非線形光学素子による和又は差周波光成分を光電変換し
て検出する光検出器と、検出結果を表示する表示手段
と、被測定光と光増幅器、及び被測定光とポンプ光の少
なくとも一方のタイミングを変化させるための制御回路
と、を有してなる光波形計測装置により上記目的を達成
するものである。 又、前記光増幅器は、複数、並列に配置され、その各
々波長特性が異なり、異なる波長の入射光を増幅するよ
うにしても良い。 又、前記光検出器は、前記複数の光増幅器に対応し
て、相互に独立して設けられ、各光増幅器の出力光を検
出するこれと同数の光検出器を含んで構成してもよい。 更に、前記光検出器の出力を増幅する同期増幅器と、
前記トリガ信号に基づき、これに同期して前記光増幅器
に動作信号を送るとともに、前記同期増幅器に参照信号
を出力するスイッチング回路と、を設け、前記同期増幅
器を、前記参照信号に基づいて、前記トリガ信号に同期
して作動させ、光検出器の出力をロックイン増幅させる
ようにしてもよい。
リガ手段と、前記トリガ手段によるトリガ信号に基づ
き、被測定光と波長の異なるポンプ光を発生するポンプ
光発生手段と、前記被測定光とポンプ光を結合する結合
手段と、この結合手段により結合された光が入射され、
該入射光を和又は差周波混合させる非線形光学素子と、
この非線形光学素子の光出力側に配置され、前記トリガ
手段により得られたトリガ信号に同期して和又は差周波
の波長の入射光を増幅可能な波長特性及び利得帯域を有
する光増幅器と、この光増幅器により増幅された、前記
非線形光学素子による和又は差周波光成分を光電変換し
て検出する光検出器と、検出結果を表示する表示手段
と、被測定光と光増幅器、及び被測定光とポンプ光の少
なくとも一方のタイミングを変化させるための制御回路
と、を有してなる光波形計測装置により上記目的を達成
するものである。 又、前記光増幅器は、複数、並列に配置され、その各
々波長特性が異なり、異なる波長の入射光を増幅するよ
うにしても良い。 又、前記光検出器は、前記複数の光増幅器に対応し
て、相互に独立して設けられ、各光増幅器の出力光を検
出するこれと同数の光検出器を含んで構成してもよい。 更に、前記光検出器の出力を増幅する同期増幅器と、
前記トリガ信号に基づき、これに同期して前記光増幅器
に動作信号を送るとともに、前記同期増幅器に参照信号
を出力するスイッチング回路と、を設け、前記同期増幅
器を、前記参照信号に基づいて、前記トリガ信号に同期
して作動させ、光検出器の出力をロックイン増幅させる
ようにしてもよい。
この発明においては、被測定光から、トリガ手段によ
り被測定光に同期したトリガ信号を得て、このトリガ信
号に基づき、非線形光学素子の光出力側に設けた光増幅
器によって被測定光を増幅し、且つ、トリガ信号に基づ
き順次遅延されたポンプ光を得て、被測定光をサンプリ
ングできる。このとき、被測定光の分岐による損失は、
光増幅器を用いることにより解消でき、変換効率が向上
するため、高速で繰返される、微弱な被測定光の波形を
も、高精度で測定することができるという効果を有す
る。又、光増幅器は、非線形光学素子の和又は差周波の
波長の出力光を増幅するので、分光器は不要である。 又、光信号のサンプリングは、光パルスによって行わ
れ、この光パルスは0.1ピコ秒のパルス幅も容易に発生
可能であるので高分解能の測定をすることができる。 更に、被測定光を、トリガ信号に同期する光増幅器に
よって増幅しているために、信号光をオン・オフするこ
とによってロックイン検出でき、背景信号の影響が受け
難くなり、タイプＩの非線形光学結晶を用いてもS/N良
く計測することができる。 又、複数の光増幅器が、非線形光学素子の光出射側
に、並列に複数配置され、各々の波長特性が異なり、各
々異なる波長の入射光を増幅するようにされているの
で、光検出器の入側に分光手段を設ける必要がなく、従
って、非線形光学素子からの出力光のうち、和周波光だ
けを効率良く増幅することができ、構成も簡単である。
り被測定光に同期したトリガ信号を得て、このトリガ信
号に基づき、非線形光学素子の光出力側に設けた光増幅
器によって被測定光を増幅し、且つ、トリガ信号に基づ
き順次遅延されたポンプ光を得て、被測定光をサンプリ
ングできる。このとき、被測定光の分岐による損失は、
光増幅器を用いることにより解消でき、変換効率が向上
するため、高速で繰返される、微弱な被測定光の波形を
も、高精度で測定することができるという効果を有す
る。又、光増幅器は、非線形光学素子の和又は差周波の
波長の出力光を増幅するので、分光器は不要である。 又、光信号のサンプリングは、光パルスによって行わ
れ、この光パルスは0.1ピコ秒のパルス幅も容易に発生
可能であるので高分解能の測定をすることができる。 更に、被測定光を、トリガ信号に同期する光増幅器に
よって増幅しているために、信号光をオン・オフするこ
とによってロックイン検出でき、背景信号の影響が受け
難くなり、タイプＩの非線形光学結晶を用いてもS/N良
く計測することができる。 又、複数の光増幅器が、非線形光学素子の光出射側
に、並列に複数配置され、各々の波長特性が異なり、各
々異なる波長の入射光を増幅するようにされているの
で、光検出器の入側に分光手段を設ける必要がなく、従
って、非線形光学素子からの出力光のうち、和周波光だ
けを効率良く増幅することができ、構成も簡単である。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 この実施例は、第１図に示されるように、光波形計測
装置10を、くりかえし超短パルス光である波長λ１の測
定光に同期したトリガ信号を得るトリガ手段12と、前記
トリガ手段12によるトリガ信号に基づいて、被測定光と
波長の異なる波長λ２のポンプ光（短パルス光）を発生
するパルス光源14と、前記被測定光とパルス光源14から
のポンプ光を結合するダイクロイックミラープリズム16
と、このダイクロイックミラープリズム16によって結合
された被測定光とポンプ光が入射され、この入射光を和
又は差周波混合させる非線形光学素子18と、この非線形
光学素子18の光出力側に配置され、前記和又は差周波の
波長λ３の入射光を、前記トリガ手段12により得られた
トリガ信号に同期して増幅する複数の進行波型光増幅器
（以下TWAという）24と、このTWA24の波長λ３の出力光
を光電変換する光検出器22と、を備えて構成されてい
る。 前記トリガ手段12は、非線形光学素子18の入射側に、
１対のシングルモードファイバー26A、26Bに挾まれて配
置されたビームスプリッタ28と、このビームスプリッタ
28により分離された被測定光の一部を検出して光電変換
するトリガ用光検出器30とから構成されている。 前記ビームスプリッタ28の入射側に配置されたシング
ルモードファイバー26Aの入力端は、被測定光が入射す
る光コネクタ32とされている。 又前記非線形光学素子18と前記TWA24の間及び、パル
ス光源14とダイクロイックミラープリズム16との間は、
それぞれシングルモードファイバー46、26Dにより接続
されている。 前記トリガ手段12の出力端にはアンプ34が接続され、
アンプ34によって増幅されたトリガ信号（パルス）は、
光増幅器制御回路36及び遅延量制御回路38にそれぞれ出
力されるようになっている。 遅延量制御回路38は、トリガパルスを所定の時間だけ
遅延させてパルス光源14及びデータ記録解析装置40に出
力するようにされている。 前記光増幅器制御回路36とTWA24との間にはスイッチ
ング回路37が配置され、該スイッチング回路37は光増幅
器36からの入力信号をTWA24と同期増幅器42に出力する
ようにされている。 データ記録解析装置40は、光検出器22によって出力さ
れ、同期増幅器42により増幅された検出信号を、解析・
記録し、この際、遅延量制御回路38からの所定時間遅延
されたトリガパルスに対応してサンプリングされた波形
を解析・記録し、表示装置44に出力するようにされてい
る。 次に作用を説明する。 被測定光源は例えば半導体レーザ等で構成され、光強
度波形が高速で繰返される波長λ１の被測定光を出力す
る。 この被測定光は、シングルモードファイバー26Aを介
してビームスプリッタ28に入射され、２つの光に分岐さ
れる。 一方の分岐光は高速フォトダイオード等のトリガ用光
検出器30で検出され、他方の分岐光は、前記シングルモ
ードファイバー26Bを介して、ダイクロイックミラー16
に入射される。 トリガ用光検出器30は被測定光の検出によるトリガパ
ルスTsを生成し、これをアンプ34を介して光増幅器制御
回路36及び遅延量制御回路38に送る。 光増幅器制御回路36は、トリガパルスTsに同期してス
イッチング回路37を経て、TWA24に動作信号を出力す
る。 前記遅延量制御回路38は、トリガパルスTsを所定の時
間だけ遅延させ且つ遅延量を変化させて、パルス光源14
に与え、これによってパルス光源14はポンプ光を出力す
る。 ダイクロイックミラープリズム16では、シングルモー
ドファイバー26Bを経て入力した分岐光と、パルス光源1
4からのポンプ光が結合され、非線形光学素子18に１本
のビーム光となって入射する。 非線形光学素子18は、例えばBBOからなり、いわゆる
和周波（又は差周波）混合が生じる。 即ち、被測定光の波長をλ１、ポンプ光の波長をλ２
とすると、非線形光学素子18からは波長λ１、λ２、λ
３の３つの光が得られる。 ここで、波長λ３の和周波混合光の強度をＩλ３とす
ると、位相整合条件下では Ｉλ３∝Ｉλ１・Ｉλ２ となり、各々の光の振動数をω１＝２π・C/λ１、ω２
＝２π・C/λ２、ω３＝２π・C/λ３とすると（Ｃは光
速）、ω３＝ω１＋ω２となる。 非線形光学素子18からの光は分光手段を兼ねたTWA24
に、シングルモードファイバー46を介して入射させる。
前記TWA24に入射した被測定光の一部は、該TWA24によっ
て、トリガ手段12によるトリガパルスTsに同期して増幅
され、光スイッチ58を介して特定の波長、例えば波長λ
３の光のみを選択して出力し、これを光検出器22で検出
すると、光強度Ｉλ３に対応した信号出力が得られるこ
とになる。 この光検出器22の出力は、スイッチング回路37からの
参照信号に基づいて、トリガパルスTsに同期して作動さ
れる同期増幅器42によりロックイン増幅され、データ記
録解析装置40に送られ、ここで記録される。 ここで、遅延量制御回路38からの信号を、被測定光の
波形の繰返し毎に、遅延時間Δｔを順次変えることによ
り、データ記録解析装置40にはサンプリングされた波形
が記録されることになるので、１周期のサンプリング処
理が終了した後、これをCRT等の表示装置44で表示でき
る。 次に、前記TWAの他の実施形態について説明する。 このTWA50は、第２図に示されるように、波長特性の
異なる複数のTWAl〜TWAn（50l〜50n）を並列に並べ、そ
の各々の入出力端に光ファイバー52l〜52n及び54l〜54n
を接続し、これら光ファイバーの他端を入射側の光スイ
ッチ56、出射側の光スイッチ58にそれぞれ接続させてい
る。 前記光スイッチ56は、シングルモードファイバー46に
より、前記非線形光学素子18の光出射側に、又光スイッ
チ58は光検出器22にそれぞれ接続されている。 又前記各TWAl〜TWAn50l〜50nには、制御回路60からの
作動信号がスイッチ62を介して選択的に入力され得るよ
うになっている。 更に、前記TWAl〜TWAn50l〜50nには、制御回路60によ
って制御される電源64からスイッチ66を介してバイアス
電流が選択的に流されるようになっている。 前記TWAl〜TWAnは、各々が、例えば30nmの増幅波長域
を持つ、異なった波長特性のものを用い、被測定光が赤
外域のいかなる波長であっても、その波長に応じて、制
御回路60により、いずれかのTWAを作動させて、効率的
な増幅を可能とするものである。。 又、光スイッチ56、58を１×Ｎ光力プラーとし、スイ
ッチ62、66を１×ＮスイッチとしてTWAl〜ｎを同時に動
作させるようにしても良い。 上記のようにTWAを並列に多数用いる構成は、分光手
段を兼ねさせることが可能となり、別の分光手段を設け
る必要がなくなる。 又、前記光検出器22は、前記複数のTWAl〜TWAnに対応
して各々出力を検出するように設けられた複数の光検出
器（図示省略）から構成することにより、更に、高精度
の測定が可能となる。 なお上記実施例における結合手段は、ダイクロイック
ミラーの他にハーフミラー、偏光ビームスプリッタ等を
用いてもよい。 ポンプ光源としては、レーザダイオードのみならず、
レーザダイオードポンプ固体レーザ、レーザダイオード
ポンプファイバレーザ等を用いてもよい。 更に非線形光学素子としては、BBO以外に非線形ファ
イバー、チェレンコフ放射型波長変換素子、TWA等を用
いてもよい。 更に光増幅器は、LD励起希土類ドープファイバー増幅
器でも良い。この時の増幅器のON−OFF状態は、励起用L
DをON−OFFすることによって制御する。 前記TWAは、電気信号に対する高速応答、高速光信号
の増幅が可能であり、数十nmに亘る広い利得帯域幅（約
50nm）をもち、増幅器の温度や入射光の波長が変化して
も利得の変化が小さく、安定した利得が得られるという
大きな利点を有する。又光増幅器としての重要な基本特
性である利得飽和や雑音の面でも優れた特性を持ってい
る。 又チェレンコフ放射型波長変換素子を用いた場合は、
変換効率が高く、更に、被測定光及びポンプ光の出射方
向と和周波高の出射方向が異なるため、複雑な分光学系
を用いることなく和周波光だけを効率よく選択して光検
出器に入射することができる。
装置10を、くりかえし超短パルス光である波長λ１の測
定光に同期したトリガ信号を得るトリガ手段12と、前記
トリガ手段12によるトリガ信号に基づいて、被測定光と
波長の異なる波長λ２のポンプ光（短パルス光）を発生
するパルス光源14と、前記被測定光とパルス光源14から
のポンプ光を結合するダイクロイックミラープリズム16
と、このダイクロイックミラープリズム16によって結合
された被測定光とポンプ光が入射され、この入射光を和
又は差周波混合させる非線形光学素子18と、この非線形
光学素子18の光出力側に配置され、前記和又は差周波の
波長λ３の入射光を、前記トリガ手段12により得られた
トリガ信号に同期して増幅する複数の進行波型光増幅器
（以下TWAという）24と、このTWA24の波長λ３の出力光
を光電変換する光検出器22と、を備えて構成されてい
る。 前記トリガ手段12は、非線形光学素子18の入射側に、
１対のシングルモードファイバー26A、26Bに挾まれて配
置されたビームスプリッタ28と、このビームスプリッタ
28により分離された被測定光の一部を検出して光電変換
するトリガ用光検出器30とから構成されている。 前記ビームスプリッタ28の入射側に配置されたシング
ルモードファイバー26Aの入力端は、被測定光が入射す
る光コネクタ32とされている。 又前記非線形光学素子18と前記TWA24の間及び、パル
ス光源14とダイクロイックミラープリズム16との間は、
それぞれシングルモードファイバー46、26Dにより接続
されている。 前記トリガ手段12の出力端にはアンプ34が接続され、
アンプ34によって増幅されたトリガ信号（パルス）は、
光増幅器制御回路36及び遅延量制御回路38にそれぞれ出
力されるようになっている。 遅延量制御回路38は、トリガパルスを所定の時間だけ
遅延させてパルス光源14及びデータ記録解析装置40に出
力するようにされている。 前記光増幅器制御回路36とTWA24との間にはスイッチ
ング回路37が配置され、該スイッチング回路37は光増幅
器36からの入力信号をTWA24と同期増幅器42に出力する
ようにされている。 データ記録解析装置40は、光検出器22によって出力さ
れ、同期増幅器42により増幅された検出信号を、解析・
記録し、この際、遅延量制御回路38からの所定時間遅延
されたトリガパルスに対応してサンプリングされた波形
を解析・記録し、表示装置44に出力するようにされてい
る。 次に作用を説明する。 被測定光源は例えば半導体レーザ等で構成され、光強
度波形が高速で繰返される波長λ１の被測定光を出力す
る。 この被測定光は、シングルモードファイバー26Aを介
してビームスプリッタ28に入射され、２つの光に分岐さ
れる。 一方の分岐光は高速フォトダイオード等のトリガ用光
検出器30で検出され、他方の分岐光は、前記シングルモ
ードファイバー26Bを介して、ダイクロイックミラー16
に入射される。 トリガ用光検出器30は被測定光の検出によるトリガパ
ルスTsを生成し、これをアンプ34を介して光増幅器制御
回路36及び遅延量制御回路38に送る。 光増幅器制御回路36は、トリガパルスTsに同期してス
イッチング回路37を経て、TWA24に動作信号を出力す
る。 前記遅延量制御回路38は、トリガパルスTsを所定の時
間だけ遅延させ且つ遅延量を変化させて、パルス光源14
に与え、これによってパルス光源14はポンプ光を出力す
る。 ダイクロイックミラープリズム16では、シングルモー
ドファイバー26Bを経て入力した分岐光と、パルス光源1
4からのポンプ光が結合され、非線形光学素子18に１本
のビーム光となって入射する。 非線形光学素子18は、例えばBBOからなり、いわゆる
和周波（又は差周波）混合が生じる。 即ち、被測定光の波長をλ１、ポンプ光の波長をλ２
とすると、非線形光学素子18からは波長λ１、λ２、λ
３の３つの光が得られる。 ここで、波長λ３の和周波混合光の強度をＩλ３とす
ると、位相整合条件下では Ｉλ３∝Ｉλ１・Ｉλ２ となり、各々の光の振動数をω１＝２π・C/λ１、ω２
＝２π・C/λ２、ω３＝２π・C/λ３とすると（Ｃは光
速）、ω３＝ω１＋ω２となる。 非線形光学素子18からの光は分光手段を兼ねたTWA24
に、シングルモードファイバー46を介して入射させる。
前記TWA24に入射した被測定光の一部は、該TWA24によっ
て、トリガ手段12によるトリガパルスTsに同期して増幅
され、光スイッチ58を介して特定の波長、例えば波長λ
３の光のみを選択して出力し、これを光検出器22で検出
すると、光強度Ｉλ３に対応した信号出力が得られるこ
とになる。 この光検出器22の出力は、スイッチング回路37からの
参照信号に基づいて、トリガパルスTsに同期して作動さ
れる同期増幅器42によりロックイン増幅され、データ記
録解析装置40に送られ、ここで記録される。 ここで、遅延量制御回路38からの信号を、被測定光の
波形の繰返し毎に、遅延時間Δｔを順次変えることによ
り、データ記録解析装置40にはサンプリングされた波形
が記録されることになるので、１周期のサンプリング処
理が終了した後、これをCRT等の表示装置44で表示でき
る。 次に、前記TWAの他の実施形態について説明する。 このTWA50は、第２図に示されるように、波長特性の
異なる複数のTWAl〜TWAn（50l〜50n）を並列に並べ、そ
の各々の入出力端に光ファイバー52l〜52n及び54l〜54n
を接続し、これら光ファイバーの他端を入射側の光スイ
ッチ56、出射側の光スイッチ58にそれぞれ接続させてい
る。 前記光スイッチ56は、シングルモードファイバー46に
より、前記非線形光学素子18の光出射側に、又光スイッ
チ58は光検出器22にそれぞれ接続されている。 又前記各TWAl〜TWAn50l〜50nには、制御回路60からの
作動信号がスイッチ62を介して選択的に入力され得るよ
うになっている。 更に、前記TWAl〜TWAn50l〜50nには、制御回路60によ
って制御される電源64からスイッチ66を介してバイアス
電流が選択的に流されるようになっている。 前記TWAl〜TWAnは、各々が、例えば30nmの増幅波長域
を持つ、異なった波長特性のものを用い、被測定光が赤
外域のいかなる波長であっても、その波長に応じて、制
御回路60により、いずれかのTWAを作動させて、効率的
な増幅を可能とするものである。。 又、光スイッチ56、58を１×Ｎ光力プラーとし、スイ
ッチ62、66を１×ＮスイッチとしてTWAl〜ｎを同時に動
作させるようにしても良い。 上記のようにTWAを並列に多数用いる構成は、分光手
段を兼ねさせることが可能となり、別の分光手段を設け
る必要がなくなる。 又、前記光検出器22は、前記複数のTWAl〜TWAnに対応
して各々出力を検出するように設けられた複数の光検出
器（図示省略）から構成することにより、更に、高精度
の測定が可能となる。 なお上記実施例における結合手段は、ダイクロイック
ミラーの他にハーフミラー、偏光ビームスプリッタ等を
用いてもよい。 ポンプ光源としては、レーザダイオードのみならず、
レーザダイオードポンプ固体レーザ、レーザダイオード
ポンプファイバレーザ等を用いてもよい。 更に非線形光学素子としては、BBO以外に非線形ファ
イバー、チェレンコフ放射型波長変換素子、TWA等を用
いてもよい。 更に光増幅器は、LD励起希土類ドープファイバー増幅
器でも良い。この時の増幅器のON−OFF状態は、励起用L
DをON−OFFすることによって制御する。 前記TWAは、電気信号に対する高速応答、高速光信号
の増幅が可能であり、数十nmに亘る広い利得帯域幅（約
50nm）をもち、増幅器の温度や入射光の波長が変化して
も利得の変化が小さく、安定した利得が得られるという
大きな利点を有する。又光増幅器としての重要な基本特
性である利得飽和や雑音の面でも優れた特性を持ってい
る。 又チェレンコフ放射型波長変換素子を用いた場合は、
変換効率が高く、更に、被測定光及びポンプ光の出射方
向と和周波高の出射方向が異なるため、複雑な分光学系
を用いることなく和周波光だけを効率よく選択して光検
出器に入射することができる。
第１図は本発明にかかる光波形計測装置の実施例を示す
ブロック図、第２図は同光波形計測装置における進行波
型光増幅器の他の実施形態を示すブロック図である。 10……光波形計測装置、 12……トリガ手段、 14……パルス光源、 16……ダイクロイックミラー、 18……非線形光学素子、 20……分光手段、 22……光検出器、 24……進行波型光増幅器（TWA）、 28……ビームスプリッタ、 30……トリガ用光検出器、 36……光増幅器制御回路、 37……スイッチング回路、 38……遅延量制御回路、 40……データ記憶解析装置、 42……同期増幅器、 44……表示装置、 50l〜50n……TWAl〜TWAn、 60……制御回路、 62、66……スイッチ。
ブロック図、第２図は同光波形計測装置における進行波
型光増幅器の他の実施形態を示すブロック図である。 10……光波形計測装置、 12……トリガ手段、 14……パルス光源、 16……ダイクロイックミラー、 18……非線形光学素子、 20……分光手段、 22……光検出器、 24……進行波型光増幅器（TWA）、 28……ビームスプリッタ、 30……トリガ用光検出器、 36……光増幅器制御回路、 37……スイッチング回路、 38……遅延量制御回路、 40……データ記憶解析装置、 42……同期増幅器、 44……表示装置、 50l〜50n……TWAl〜TWAn、 60……制御回路、 62、66……スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−226026（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−287428（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−212321（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 11/00 G01J 1/44
Claims (4)
- 【請求項１】被測定光に同期したトリガ信号を得るトリ
ガ手段と、前記トリガ手段によるトリガ信号に基づき、
被測定光と波長の異なるポンプ光を発生するポンプ光発
生手段と、前記被測定光とポンプ光を結合する結合手段
と、この結合手段により結合された光が入射され、該入
射光を和又は差周波混合させる非線形光学素子と、この
非線形光学素子の光出力側に配置され、前記トリガ手段
により得られたトリガ信号に同期して前記和又は差周波
の波長の入射光を増幅可能な波長特性及び利得帯域を有
する光増幅器と、この光増幅器により増幅された、前記
非線形光学素子による和又は差周波光成分を光電変換し
て検出する光検出器と、検出結果を表示する表示手段
と、被測定光と光増幅器、及び被測定光とポンプ光の少
なくとも一方のタイミングを変化させるための制御回路
と、を有してなる光波形計測装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記光増幅器は、複
数、並列に配置され、その各々は、波長特性が異なり、
異なる波長の入射光を増幅するようにされたことを特徴
とする光波形計測装置。 - 【請求項３】請求項２において、前記光検出器は、前記
複数の光増幅器に対応して、相互に独立して設けられ、
各光増幅器の出力光を検出するこれと同数の光検出器を
含んで構成されたことを特徴とする光波形計測装置。 - 【請求項４】請求項１、２又は３において、前記光検出
器の出力を増幅する同期増幅器と、前記トリガ信号に基
づき、これに同期して前記光増幅器に動作信号を送ると
ともに、前記同期増幅器に参照信号を出力するスイッチ
ング回路と、を設け、前記同期増幅器を、前記参照信号
に基づいて、前記トリガ信号に同期して作動させ、光検
出器の出力をロックイン増幅させるようにしたことを特
徴とする光波形計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02267768A JP3095233B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光波形計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02267768A JP3095233B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光波形計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04143624A JPH04143624A (ja) | 1992-05-18 |
| JP3095233B2 true JP3095233B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=17449320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02267768A Expired - Fee Related JP3095233B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 光波形計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095233B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-05 JP JP02267768A patent/JP3095233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04143624A (ja) | 1992-05-18 |
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