CN107850635A - 光电探测器、电磁波测量装置以及电磁波测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于检测电磁波的光电探测器(101)，其具备电光晶体(52)以及与电光晶体(52)光学耦合的光纤(16)，被设为电光晶体(52)的固有轴的方向和入射到电光晶体(52)的来自光纤(16)的光的偏振方向对齐、或者电光晶体(52)的固有轴的方向和光纤(16)的固有偏振方向对齐。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测器、电磁波测量装置以及电磁波测量方法，尤其是，利用电光晶体的光电探测器、电磁波测量装置以及电磁波测量方法。
本申请主张基于2015年6月29日申请的日本申请特愿2015-130280的优先权，引入其公开的所有内容。
背景技术
开发出各种利用电光晶体等检测电磁波的装置。作为这样的检测电磁波的技术的一例，例如，专利文献1(特开2005-214892号公报)公开了如下技术。即、电场传感器具有：具备电光晶体的传感器头部；基于该传感器头部的输出检测被测量电场的信号处理部；将来自该信号处理部的光传输至所述传感器头部从而入射至所述电光晶体的第一面的保偏光纤；以及将在所述电光晶体内传播后从所述电光晶体的与第一面相对的第二面发射的光传输至所述信号处理部的光纤，所述信号处理部具备：发射直线偏振光，并且通过所述保偏光纤将该直线偏振光传输至所述传感器头部的光源；将通过所述光纤传输的光转换为具有事先设定角度的偏振面的直线偏振光的直线偏振光生成器；将该直线偏振光生成器的输出光分为S偏振光和P偏振光的偏振光分离元件；对所述S偏振光进行光电转换的第一光检测器；对所述P偏振光进行光电转换的第二光检测器；将所述第一光检测器的输出电信号和所述第二光检测器的输出电信号差分放大的差分放大器；以及基于该差分放大器的输出电信号检测被测量电场的电信号测量器，其中，入射所述电光晶体的第一面的直线偏振光的偏振面的角度设为相对于所述电光晶体的两个电主轴中的任一轴呈大致45度，所述直线偏振光生成器的响应速度低于所述被测量电场的频率的下限值。
并且，专利文献2(特开2001-343410号公报)公开了如下技术。即、电场探测器具有：仅对与激光的前进方向平行或正交的电场具有灵敏度的电光晶体；对该电光晶体照射激光的激光照射单元；接收从该激光照射单元照射至所述电光晶体后被反射的激光，并且将激光的偏振变化转换为激光的强度变化的偏振光检测光学单元；将通过该偏振光检测光学单元转换的激光的强度变化转换为电信号的强度变化的检测信号的光检测单元；以及输出通过该光检测单元检测的检测信号的强度以及相位的输出单元。
并且，专利文献3(特开2014-52272号公报)公开了如下技术。即、电磁波检测系统具备：第一光源；以与所述第一光源不同的频率发光的第二光源；将来自所述第一光源的光分支为两个的第一光分支器；将来自所述第二光源的光分支为两个的第二光分支器；将通过所述第一光分支器分支的两个光中的一个光以及通过所述第二光分支器分支的两个光中的一个光合波的第一光合波器；将通过所述第一光分支器分支的两个光中的另一个光以及通过所述第二光分支器分支的两个光中的另一个光合波的第二光合波器；以固定的频率输出振荡信号的振荡器；插入在所述第一光分支器与所述第一光合波器之间、所述第二光分支器与所述第一光合波器之间、所述第一光分支器与所述第二光合波器之间以及所述第二光分支器与所述第二光合波器之间的任一中，并且通过来自所述振荡器的振荡信号将光的频率仅移位所述振荡信号的频率的移频器；接收来自所述第一光合波器的不同频率的两个光，生成以两个光的差频率作为频率的第一RF(Radio Frequency：无线射频)信号，并且向被测量物照射所生成的第一RF信号的RF信号发生器；将来自所述第二光合波器的不同频率的两个光作为LO(Local Oscilating：bending振荡)信号，混合透过所述被测量物或者被所述被测量物反射的第一RF信号以及所述LO信号，进行外差检测，输出频率为构成所述LO信号的两个光的差频率与所述第一RF信号频率的差频率的检测信号的RF信号检测器；以及利用所述振荡器输出的振荡信号对所述RF信号检测器输出的检测信号进行2相位锁定检测，输出与所述RF信号检测器输出的检测信号同相位的同相位成分以及与所述RF信号检测器输出的检测信号的相位正交的正交成分的2相锁定检测器。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-214892号公报
专利文献2：日本特开2001-343410号公报
专利文献3：日本特开2014-52272号公报
发明内容
发明要解决的课题
希望研究出超过这样的专利文献1～3中记载的技术，可以良好第测量电磁波的技术。
本发明是为了解决上述课题而提出，其目的在于提供利用电光晶体可以良好地测量电磁波的光电探测器、电磁波测量装置以及电磁波测量方法。
用于解决课题的手段
(1)为了解决上述问题，根据本发明一方面的光电探测器是用于检测电磁波的光电探测器，其具备：电光晶体；以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，其中，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐。
(6)为了解决上述问题，根据本发明一方面的光电探测器是用于检测电磁波的光电探测器，其具备：电光晶体；以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，其中，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐。
(7)为了解决上述问题，根据本发明一方面的电磁波测量装置具备：光源；接收来自所述光源的光以及电磁波的光电探测器；接收从所述光电探测器输出的光的滤光器；将通过了所述滤光器的光转换为电信号的受光元件；以及检测器，其基于利用所述受光元件转换的所述电信号，测量所述电磁波，其中，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐。
(8)为了解决上述问题，根据本发明一方面的电磁波测量装置具备：光源；接收来自所述光源的光以及电磁波的光电探测器；接收从所述光电探测器输出的光的滤光器；以及将通过了所述滤光器的光转换为电信号的受光元件，其中，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐。
(9)为了解决上述问题，根据本发明一方面的电磁波测量方法是利用光电探测器的电磁波测量方法，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐，其中，所述利用光电探测器的电磁波测量方法包括：将来自光源的光提供给所述光电探测器，并且将电磁波提供给所述光电探测器的步骤；以及基于从所述光电探测器输出的光，测量所述电磁波的步骤。
(10)为了解决上述问题，根据本发明一方面的电磁波测量方法是利用光电探测器的电磁波测量方法，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐，其中，所述利用光电探测器的电磁波测量方法包括：将来自光源的光提供给所述光电探测器，并且将电磁波提供给所述光电探测器的步骤；以及基于从所述光电探测器输出的光，测量所述电磁波的步骤。
发明效果
根据本发明，能够利用电光晶体良好地测量电磁波。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置的构成示意图。
图2是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置变形例的构成示意图。
图3是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置变形例的构成示意图。
图4是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置的测量原理示意图。
图5是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置对比例的测量结果例子示意图。
图6是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置对比例的测量结果例子示意图。
图7是简要示出根据本发明第一实施方式的光电探测器构成的立体图。
图8是示出根据本发明第一实施方式的光电探测器的沿图7中VIII-VIII线截面的截面图。
图9是示出根据本发明第一实施方式的光电探测器变形例的沿图7中的VIII-VIII线截面的截面图。
图10是利用根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置的电磁波测量方法的流程示意图。
图11是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置及其对比例1的测量结果例子示意图。
图12是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置及其对比例1的测量结果例子示意图。
图13是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置的测量结果例子示意图。
图14是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置及其对比例2的测量结果例子示意图。
图15是根据本发明第二实施方式的电磁波测量装置的构成示意图。
图16是根据本发明第二实施方式的电磁波测量装置中探测光以及电光晶体的调制旁带例子示意图。
图17是根据本发明第二实施方式的电磁波测量装置的测量结果例子示意图。
具体实施方式
首先，罗列说明本发明实施方式的内容。
(1)根据本发明实施方式的光电探测器是用于检测电磁波的光电探测器，其具备：电光晶体；以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，其中，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐。
通过这样的构成，能够使入射电光晶体的探测光的偏振方向与电光晶体中具有较大的电光效应的固有轴对齐。另外，利用沿着固有轴方向的偏振方向的探测光，通过被检测电磁波与探测光在电光晶体中互相作用的构成，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电磁波。
(2)优选地，所述电光晶体具有自然双折射性。
这样，通过利用具有较大的电光常数且种类有很多、具有自然双折射性的电光晶体的构成，获得通过去除双折射性的影响而提高测量稳定性的效果，同时，能够提高检测灵敏度。并且，在专利文献1以及2记载的技术中，探测光的偏振光状态由于温度等导致的自然双折射性的波动而大幅变动，该变动对检测灵敏度的波动带来很大影响。相对于此，通过不是将基于偏振调制的电场计测作为测量原理的构成、具体地使入射电光晶体的探测光的偏振方向与电光晶体的固有轴对齐的构成，温度波动引起的调制效率的变动非常小，所以实现难以受到扰乱影响的状态，能够稳定地计测被检测电磁波的振幅以及相位。
(3)优选地，所述电光晶体是有机非线性光学晶体。
这样，通过作为电光晶体使用例如与无机光学晶体相比更多情况下可得到更大的电光效应的有机非线性光学晶体的构成，能够进一步提高检测灵敏度。
(4)更加优选地，所述电光晶体是DAST(4-N,N-dimethylamino-4’-N’-methyl-stilbazoliumtosylate：4-N,N-二甲基氨基-4’-N’-苯乙烯基吡啶甲苯磺酸盐)、DASC(4-N,N-dimethylamino-4’-N’-methyl-stilbazolium p-chlorobenzenesulfonate:4-N,N-二甲基氨基-4’-N’-甲基-苯乙烯基吡啶对氯苯磺酸盐)、DSTMS(4-N,N-dimethylamino-4’-N’-methyl-stilbazolium2,4,6-trimethylbenzenesulfonate:4-N,N-二甲氨基-4’-N’-甲基-苯乙烯基吡啶2,4,6-三甲基苯磺酸盐)或者OH1(2-(3-(4-Hydroxystyryl)-5,5-dimethylcyclohex-2-enylidene)malononitrile:2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈)。
这样，通过作为电光晶体特别使用电光常数较大的有机非线性光学晶体的构成，通过使入射电光晶体的探测光的偏振方向与电光晶体的固有轴对齐，从而抑制自然双折射率的波动，同时，能够大幅提高检测灵敏度。
(5)优选地，所述光纤是保偏光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐。
通过这样的构成，抑制光纤中传播的光的偏振方向絮乱，并且，能够使光纤的固有偏振方向更确切且简单地与电光晶体的固有轴对齐。
(6)根据本发明实施方式的光电探测器是用于检测电磁波的光电探测器，其具备：电光晶体；以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，其中，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐。
通过这样的构成，例如，即使在入射到电光晶体的来自光纤的光的偏振方向不沿着电光晶体的固有轴的方向时，例如利用偏波分离元件等，能够分开取出电光晶体的固有轴方向的偏振成分。由此，例如能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
(7)根据本发明实施方式的电磁波测量装置具备：光源；接收来自所述光源的光以及电磁波的光电探测器；接收从所述光电探测器输出的光的滤光器；以及将通过了所述滤光器的光转换为电信号的受光元件，其中，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐。
通过这样的构成，能够使入射到电光晶体的探测光的偏振方向与电光晶体中具有较大电光效应的固有轴对齐。另外，通过利用沿着固有轴方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波和探测光在电光晶体内互相作用的构成，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
(8)根据本发明实施方式的电磁波测量装置具备：光源；接收来自所述光源的光以及电磁波的光电探测器；接收从所述光电探测器输出的光的滤光器；以及将通过了所述滤光器的光转换为电信号的受光元件，其中，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐。
通过这样的构成，例如即使在入射到电光晶体的来自光纤的光的偏振方向不沿着电光晶体的固有轴的方向时，例如利用偏波分离元件等，能够分开取出电光晶体的固有轴方向的偏振成分。由此，例如能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电池波
(9)根据本发明实施方式的电磁波测量方法是利用光电探测器的电磁波测量方法，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐，其中，所述利用光电探测器的电磁波测量方法包括：将来自光源的光提供给所述光电探测器，并且将电磁波提供给所述光电探测器的步骤；以及基于从所述光电探测器输出的光，测量所述电磁波的步骤。
由此，能够使入射电光晶体的探测光的偏振方向与电光晶体内具有较大电光效应的固有轴对齐。另外，通过利用沿着固有轴方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波和探测光在电光晶体内互相作用的构成，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
(10)根据本发明实施方式的电磁波测量方法是利用光电探测器的电磁波测量方法，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐，其中，所述利用光电探测器的电磁波测量方法包括：将来自光源的光提供给所述光电探测器，并且将电磁波提供给所述光电探测器的步骤；以及基于从所述光电探测器输出的光，测量所述电磁波的步骤。
由此，例如，例如即使在入射到电光晶体的来自光纤的光的偏振方向不沿着电光晶体的固有轴的方向时，例如利用偏波分离元件等，能够分开取出电光晶体的固有轴方向的偏振成分。由此，例如，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
根据本发明实施方式的电磁波测量装置具备：第一光源；以与所述第一光源不同的频率发光的第二光源；接收来自所述第一光源的光以及来自所述第二光源的光的光电探测器；接收来自所述第一光源的光以及来自所述第二光源的光，生成具有接收到的各所述光的频率差的频率的电磁波，且发射到所述光电探测器的光电磁波转换部；以及设在所述第一光源或者所述第二光源与所述光电磁波转换部或者所述光电探测器之间，对接收到的光的频率进行移位后输出的光移相器，其中，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐。
通过这样的构成，能够使入射电光晶体的探测光的偏振方向与电光晶体内具有较大电光效应的固有轴对齐。另外，通过利用沿着固有轴方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波和探测光在电光晶体内互相作用的构成，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电池波。并且，通过移频器、即光移相器对来自至少一个光源的输出光的频率进行移位且将至少两个不同频率的探测光入射电光晶体的构成，可以实时计测在对频率没有进行移位或者将一个探测光入射电光晶体的构成中需要测量两点以上的相位信息。
根据本发明实施方式的电磁波测量方法是利用光电探测器的电磁波测量方法，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐，其中，所述利用光电探测器的电磁波测量方法包括：将来自第一光源的光以及来自以与所述第一光源不同频率发光的第二光源的光提供给所述光电探测器，并且向所述光电探测器发射具有所述第一光源以及所述第二光源中的任一的频率与对所述第一光源以及所述第二光源的另一个频率进行移位的频率的差频率的电磁波、或者向所述光电探测器提供来自所述第一光源以及所述第二光源中的任一的光以及对来自来自述第一光源以及所述第二光源中的另一个的光的频率进行移位的光，并且，向所述光电探测器发射具有所述第一光源的频率与所述第二光源的频率的差频率的电磁波的步骤；以及基于从所述光电探测器输出的光，测量所述电磁波的步骤。
由此，能够使入射电光晶体的探测光的偏振方向与电光晶体内具有较大电光效应的固有轴对齐。另外，通过利用沿着固有轴方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波和探测光在电光晶体内互相作用的构成，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电池波。并且，通过移频器、即光移相器对来自至少一个光源的输出光的频率进行移位且将至少两个不同频率的探测光入射电光晶体的构成，可以实时计测在对频率没有进行移位或者将一个探测光入射电光晶体的构成中需要测量两点以上的相位信息。
下面，利用附图说明本发明的实施方式。需要说明的是，在附图中，对于相同或者对应部分标注相同的标记，省略重复说明。并且，可以任意组合下面记载的实施方式的至少一部分。
＜第一实施方式＞
图1是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置的构成示意图。
参照图1，电磁波测量装置201具备发光元件(光源)1、2、光放大器3、4、光分支器5、6、光合波器7、8、光移相器9、光电磁波转换部10、振荡器11、循环器12、滤光器13、受光元件14、振幅/相位检测器15以及光电探测器101。光电磁波转换部10包括光电转换器21以及天线22。
电磁波测量装置201的各构成元素之间的光传输的至少一部分利用光纤16进行。天线22是例如喇叭天线。
发光元件1以频率f1发光。发光元件2以与频率f1不同的频率f2发光。频率f1以及频率f2例如是1.5μm波段的频率。并且，频率f1以及频率f2之差，例如是太赫兹波段的125GHz。需要说明的是，频率f1以及频率f2之差还可以是太赫兹波段之外的波段，例如还可以是微波段或者毫米波段。并且，在下面的说明中，作为一例，对f2＞f1的情况进行说明。
光放大器3是例如EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier：掺饵光纤放大器)，对发光元件1的输出光进行放大后输出至光分支器5。
光分支器5对从光放大器3接收到的光进行分支后输出至光移相器9以及光合波器8。
光放大器4是例如EDFA，对发光元件2的输出光进行放大后输出至光分支器6。
光分支器6对从光放大器4接收到的光进行分支后输出至光合波器7以及8。
光合波器8对从光分支器5接收到的光以及从光分支器6接收到的光进行合波，经由循环器12，输出至光电探测器101。
振荡器11生成频率fs的振荡信号，输出至光移相器9以及振幅/相位检测器15。频率fs是例如500kHz。
光移相器9设在发光元件1与光电磁波转换部10之间的光传输路径上，对接收到的光的频率进行移位后输出。更加详细地，光移相器9将从光分支器5接收到的光移位至从振荡器11接收到的振荡信号的频率fs，并将移位后的光输出至光合波器7。
光合波器7对从光移相器9接收到的光以及从光分支器6接收到的光进行合波后输出至光电转换器21。
光电磁波转换部10接收来自发光元件1的光以及来自发光元件2的光，生成具有所接收到的各光的频率的差频率的被检测电磁波36，并发射至光电探测器101。
更加详细地，光电转换器21包括例如受光元件，根据从光合波器7接收到的两种频率的光，生成具有该两个频率的差频率成分的被检测电磁波36，并且从天线22向测量对象照射所生成的被检测电磁波36。
光电探测器101配置在与天线22相对的位置等、可以接收从天线22照射的电磁波的位置。即、上述测量对象可以配置在天线22与光电探测器101之间，可以包括天线22，还可以是天线22本身。
光电探测器101检测被检测电磁波36。更加详细地，在光电探测器101中，从循环器12传输至光电探测器101的光与来自天线22的被检测电磁波36互相作用，而且被反射后输出至循环器12，从循环器12输出至滤光器13。
滤光器13使从循环器12接收到的光的频率成分中的例如预定频带之外的成分衰减。
受光元件14将通过滤光器13的光转换为电信号，并输出至振幅/相位检测器15。
振幅/相位检测器15利用从振荡器11接收到的振荡信号，检测从受光元件14接收到的电信号的振幅以及相位，分别输出表示检测的振幅以及相位的信号。
这样，电磁波测量装置201通过利用光技术，从而在从低频到高频的宽波段中，一边变更例如光电探测器101的位置一边进行电磁波计测，从而能够计测电磁波电场的空间分布。并且，能够实时计测电场的振幅以及相位。
需要说明的是，光移相器9并不限定于设在光分支器5与光合波器7之间的构成，还可以是设在光分支器6与光合波器8之间、光分支器5与光合波器8之间或者光分支器6与光合波器7之间的构成。
即、光移相器9设在发光元件1或者发光元件2与光电磁波转换部10或者光电探测器101之间，对接收到的光的频率进行移位后输出。换言之，光移相器9将来自发光元件1或者发光元件2的光的频率移位后输出至光电探测器101或者光电磁波转换部10。
并且，电磁波测量装置201并不限定于具备一个光移相器的构成，还可以是例如具备两个的构成。具体地，还可以是例如除了光移相器9之外，其它光移相器设在光分支器6与光合波器8之间，这些光移相器的频率的移位方向设为彼此相反方向的构成。并且，当电磁波测量装置201具备两个以上光移相器时，提供给振幅/相位检测器15的振荡信号的频率根据光移相器的位置以及移位方向等适当设定即可。
图2是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置变形例的构成示意图。
光放大器3、4的位置不限定于图1示出的位置。具体地，例如参照图2，光放大器3设在光合波器7与光电转换器21之间。并且，光放大器4设在光合波器8与循环器12之间。
光分支器5对发光元件1的输出光进行分支后输出至光移相器9以及光合波器8。光分支器6对发光元件2的输出光进行分支后输出至光合波器7以及8。
光合波器8对从光分支器5接收到的光以及从光分支器6接收到的光进行合波后输出至光放大器4。
光放大器4是例如EDFA，放大从光合波器8接收到的光，经由循环器12，输出至光电探测器101。
光合波器7对从光移相器9接收到的光以及从光分支器6接收到的光进行合波后输出至光放大器3。
光放大器3是例如EDFA，对从光合波器7接收到的光进行放大后输出至光电转换器21。
并且，在需要增强光强度时配置光放大器即可，电磁波测量装置201还可以是不具备光放大器3以及4中的至少一个的构成。并且，电磁波测量装置201还可以是不具备滤光器13的构成。
图3是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置变形例的构成示意图。
参照图3，与图1示出的电磁波测量装置201相比，电磁波测量装置201的变形例是不具备光放大器3、4的构成。
图4是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置的测量原理示意图。
参照图1以及图4，电磁波测量装置201采用例如CW(continuous wave：连续波)。
更加详细地，在RF(Radio Frequency：无线射频)侧、即被检测电磁波36体系中，通过光移相器9生成频率(f1+fs)的光，光电转换器21接收在光合波器7中被合波的频率(f1+fs)的光以及频率f2的光(相位P1)。
光电转换器21进行光电转换(O/E)，更加详细地，生成具有接收到的两种光的频率的差频率成分、即fT＝f2-f1-fs的频率的被检测电磁波36(相位P2)。向光电探测器101中的电光晶体52的方向照射被检测电磁波36(相位P12)。
另一方面，在LO(Local：本地)侧、即探测光的系统中，在光合波器8中被合波的频率f1的光以及频率f2的光作为探测光传输至光电探测器101中的电光晶体52(相位P11、P12)。
探测光的频率f1的成分以及频率f2的成分分别在照射有被检测电磁波36的电光晶体52内被调制，生成调制旁带(sideband)、具体地f1s＝f1+fT＝f2-fs、f2s＝f2-fT＝f1+fs、f1sd＝f1-fT以及f2sd＝f2+fT的频率成分的光(相位P13)。生成的这些光与频率f1的光以及频率f2的探测光一起传输至滤光器13(相位P14)。
在具有通带F的滤光器13中，取出例如频率f2的探测光和频率f1s的调制旁带的光(相位P15)。
在滤光器13中取出的光传输至受光元件14，进行光电转换(O/E)，从而得到f2-f1s＝fs的IF(Intermediate frequency：中频)波段的电信号(相位P21)。
以具体的数值例子说明时，在电磁波测量装置201中，例如将发光元件1、2的频率差为125GHz，发光元件1的输出光分为两个，使其中一个通过光移相器9，将光的频率移位500kHz。其结果，进入光电转换器21的两个光的频率差为(125GHz-500kHz)。
另一方面，进入光电探测器101的两个探测光的频率差变成125GHz。
另外，对于光电探测器101照射被检测电磁波36、即具有进入光电转换器21的两个光的频率差(125GHz-500kHz)的频率成分的被检测电磁波36时，由于电光晶体52具有的电光效应，两个探测光分别生成调制旁带。
另外，从通过了滤光器13的光中，作为受光元件14的输出可以得到500kHz的电信号。
需要说明的是，还可以是在具有通带F的滤光器13中，取出例如频率f1的探测光和频率f2s＝f1+fs的调制旁带的光的构成。
参照图1，振幅/相位检测器15是例如具有混频器、滤波器以及移相器等的锁定放大器，利用从振荡器11接收到的频率fs的振荡信号，根据从受光元件14接收到的IF频带的电信号，生成基带的电信号，检测IF频带的电信号的振幅以及相位、即检测调制旁带成分的振幅以及相位。
这样，通过电磁波测量装置201，可以计测被检测电磁波36的电场即振幅以及相位。
其中，作为电磁波测量中使用的光电探测器的电光晶体，可以想到通过采用与不具有自然双折射性的ZnTe(碲化锌)等电光晶体相比，具有较大的电光常数且种类有多种的具有自然双折射性的电光晶体，从而提高检测灵敏度的方法。
但是，在专利文献1中记载的技术中，将直线偏振光的偏振面的角度设为相对于电光晶体的两个电主轴中的任一轴倾斜大致45度，所以在使用最大电光效应存在于电主轴且具有自然双折射性的电光晶体时，根据倾斜角度，降低电/光转换效率，降低检测灵敏度。
并且，专利文献2记载的技术是应用了探测光的偏振调制的电场计测方法，当使用具有自然双折射性的电光晶体时，电光晶体本身具有的自然双折射性的扰乱等带来的波动直接影响到检测灵敏度的波动，所以降低测量稳定性。并且，光纤中传播的偏振变动也引发检测灵敏度的变动，降低测量稳定性。为了抑制由这些扰乱导致的偏振调制，需要另行设置偏振稳定化系统，测量系统变为复杂且成本高。
为了解决如上所述的问题点，本申请发明人得到了如下构思：作为根据本发明实施方式的电磁波测量装置的一例，如上所述，采用利用滤光器以及受光元件的构成，使用具有自然双折射性的电光晶体，不以基于偏振调制的电场计测为测量原理。
其中，本申请的发明人进行了如下实验。
图5以及图6是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置对比例的测量结果例子示意图。
在图5中，纵轴是振幅[mV]，横轴是时间[分钟]。在图6中，纵轴是相位[rad]，横轴是时间[分钟]。
在本测量中，作为基于上述构思的对比例，使用了电磁波测量装置201的光电探测器101中的电光晶体固有轴方向与入射到该电光晶体的来自光纤16的光的偏振方向构成的角度设为如专利文献1中记载的大致45度的电磁波测量装置。并且，作为振幅/相位检测器15，使用了锁定频率是100kHz，而且锁定时的常数为30ms的锁定放大器。图5示出的振幅与被检测电磁波36的振幅成比例。
并且，在本测量中，作为上述电光晶体使用有机非线性光学晶体DAST(4-N,N-二甲基氨基-4’-N’-苯乙烯基吡啶甲苯磺酸盐)，对0.310THz的被检测电磁波36的电场进行了两分钟的计测。另外，作为电磁波测量装置的使用环境，假设是户外等，不是实验室环境，测量期间将光电探测器101周边温度改变多次。
参照图5以及图6，通过曲线图G11以及G21，可以确定本来应该是固定的天线22以及光电探测器101之间的空间内的0.310THz电场的振幅以及相位的随时间变化，由于对比例的光电探测器101发生变动，发生了检测灵敏度的变动。
具体地，振幅在约1000mV～约4500mV范围内大幅变动，而且相位在至少±π弧度的范围内大幅变动，得到了不稳定的特性。尤其是，在相位检测中，其不稳定性更加显著。
本申请的发明人通过该实验，发现了新的问题，即仅根据如对比例的构成，由于温度等导致的自然双折射性的波动，降低测量稳定性。另外，本申请的发明人发现通过在光电探测器101中采用如下构成，从而能够解决上述问题。
图7是简要示出根据本发明第一实施方式的光电探测器构成的立体图。图8是示出根据本发明第一实施方式的光电探测器的沿图7中VIII-VIII线截面的截面图。
参照图7以及图8，光电探测器101包括反射部51、电光晶体52、透镜53以及光纤16。
电光晶体52和光纤16隔着透镜53光学耦合。更加详细地，电光晶体52的端部与透镜53的端部光学耦合，该端部的相反侧的透镜53的端部与光纤16的端部光学耦合。光纤16是例如保偏光纤(PMF)。透镜53是例如GRIN(Gradient Index：梯度折射率)透镜。
反射部51在电光晶体52的与透镜53相反侧的端部中，与电光晶体52光学耦合。反射部51是例如涂覆有HR(High Reflector：高反射器)涂层的全反射镜。
电光晶体52的形状是例如四角柱形，透镜53的形状是例如圆柱形。
通过光纤16传输的光、具体地例如光纤16的固有偏振方向D1即慢轴或者快轴与偏振面对齐的直线偏振光通过透镜53变成平行光后进入电光晶体52，如图8的虚线91所示，与来自天线22的被检测电磁波36互相作用，而且被反射部51反射。被反射的光进入透镜53后会聚，返回光纤16。
其中，被设为电光晶体52的固有轴的方向和光纤16的固有偏振方向对齐。
更加详细地，电光晶体52的固有轴D2以及光纤16的固有偏振方向D1、即固有轴D1在与x轴方向、即、与光的前进方向(z轴)垂直的相同的方向上对齐。也就是，光电探测器101中的透镜53和光纤16连接成电光晶体52的固有轴D2的方向和光纤16的固有偏振方向D1对齐，例如成为相同方向。电光晶体52中的上述直线偏振光的偏振面与电光晶体52的固有轴D2大致平行。
其中，固有轴D2是与例如电光晶体52中的探测光的传播方向对应的固有的偏振方向。一般情况下，在双折射性的晶体中沿单一方向传播的光由彼此正交的直线偏振状态的波、即两个固有波的线性结合而成。例如，在各向异性晶体时，各模式具有固有的偏振方向以及折射率。
并且，优选地，固有轴D2是电光晶体52的多个固有轴中可以得到最大电光效应的轴，作为一例，是电光晶体52的主轴。例如在DAST中，在作为主轴的x轴、y以及z轴中可以获得最大电光效应的主轴是x轴。更加详细地，可以获得最大电光效应的轴是例如可以获得最大的性能指数n＾3×r的轴。其中，n是折射率，r是电光常数。
并且，在本申请说明书中利用DAST的各实验中，设为固有轴D2的方向和光纤16的固有偏振方向D1的一个的慢轴对齐的状态，在DAST的a轴和光纤16的固有偏振方向D1对齐的状态下进行了测量。在DAST中，a轴相对于例如DAST的一个主轴(dielectric principalaxis：电主轴)x轴偏移5.4°。
另外，光电探测器101还可以是不具备透镜53的构成。并且，在电光晶体52与透镜53之间还可以设有用于调整距离等的玻璃板等部件。并且，光电探测器101可以是不具备反射部51的构成，还可以是例如具备涂覆有HR涂层的电光晶体52的构成。
图9是示出根据本发明第一实施方式的光电探测器变形例的沿图7中VIII-VIII线截面的截面图。下面说明的内容之外的内容与图8中说明的内容相同。
参照图9，透镜53并不限定于图8示出的准直透镜，还可以是例如集光透镜。
通过光纤16传输的光、具体地例如光纤16的固有偏振方向D1、即慢轴或者快轴与偏振面对齐的直线偏振光一边通过透镜53会聚一边进入电光晶体52，如图9的虚线92所示，与来自天线22的被检测电磁波36互相作用，而且被反射部51反射。被反射的光进入透镜53会聚，返回光纤16。
另外，在这里，为了便于说明，示出了电光晶体52的一个固有轴D2，但是，例如电光晶体52具有与固有轴D2正交的轴、即沿y轴的固有轴。并且，例如光纤16也具有与固有偏振方向D1正交的固有偏振方向、即沿y轴的固有偏振方向。
优选地，电光晶体52是具有自然双折射性的晶体。具体地，电光晶体52是例如，LiTaO3(钽酸锂)、LiNbO3(铌酸锂)、BaTaO3(钛酸钡)、SBN(锶钡铌酸盐)以及ZGP(磷化锌锗)等具有自然双折射性的无机晶体。
或者电光晶体52是例如，DAST(4-N,N-二甲基氨基-4’-N’-苯乙烯基吡啶甲苯磺酸盐)、DASC(4-N,N-二甲基氨基-4’-N’-甲基-苯乙烯基吡啶对氯苯磺酸盐)、DSTMS(4-N,N-二甲氨基-4’-N’-甲基-苯乙烯基吡啶2,4,6-三甲基苯磺酸盐)以及OH1(2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈)等具有自然双折射性的有机非线性光学晶体。
另外，电光晶体52还可以是例如GaP(磷化镓)、GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)、ZnTe(碲化锌)以及CdTe(碲化镉)等不具有自然双折射性的无机晶体，或者可以是不具有自然双折射性的有机晶体。
图10是利用根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置的电磁波测量方法的流程示意图。
参照图10，首先，利用发光元件1、2，分别输出不同的两种频率f1、f2的光(步骤S1)。
其次，向光电探测器101提供来自发光元件1的光以及来自发光元件2的光，发光元件2以与发光元件1不同的频率发光，并且，向光电探测器101发射被检测电磁波36，被检测电磁波36具有发光元件1以及发光元件2中的任一的频率与对发光元件1以及发光元件2的另一个频率进行移位的频率的差频率。或者，向光电探测器101提供来自发光元件1以及发光元件2中的任一的光以及对来自发光元件1以及发光元件2中的另一个的光的频率进行移位的光，并且向光电探测器101发射具有发光元件1的频率与发光元件2的频率的差频率的被检测电磁波36。
具体地，向光电转换器21以及光电探测器101中的一个提供频率f1、f2的光，向另一个提供对频率f1以及f2中的一个进行移位的光以及另一个光。另外，从天线22发射具有提供给光电转换器21的两个光的频率差的被检测电磁波36(步骤S2)。
其次，基于从光电探测器101输出的光，测量被检测电磁波36。具体地，基于从光电探测器101经由光纤16输出的光，计测从光电转换器21经由天线22输出的被检测电磁波36(步骤S3)。
其中，本申请的发明人利用电磁波测量装置201进行了如下验证。
图11以及图12是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置及其对比例1的测量结果例子示意图。图的观察法分别与图5以及图6相同。
在图11中，曲线图G11示出了电磁波测量装置201的对比例1的振幅，曲线图G12示出了电磁波测量装置201的振幅。在图12中，曲线图G21示出了电磁波测量装置201的对比例1的相位，曲线图G22示出了电磁波测量装置201的相位。
在本测量中，作为电磁波测量装置201，使用了光电探测器101中的电光晶体的固有轴方向和入射到该电光晶体的来自光纤16的光的偏振方向构成的角度设为大致0度的电磁波测量装置。并且，作为振幅/相位检测器15，适用了锁定频率为100kHz、而且锁定时常数为30ms的锁定放大器。
并且，在本测量中，作为上述电光晶体，使用了有机非线性光学晶体DAST，并列配置电磁波测量装置201及其对比例1的各光电探测器101，对0.310THz的被检测电磁波36的电场进行了两分钟的计测。另外，作为电磁波测量装置的使用环境，假设是户外等，不是实验室环境，测量期间将各光电探测器101周边温度改变多次。上述的图5以及图6是仅示出本测量中的对比例1的测量结果的图。即、图11以及图12中的曲线图G11以及G21分别与图5以及图6中的曲线图G11以及G21相同。
参照图11以及图12，根据曲线图G12以及G22可以得知，在电磁波测量装置201中，天线22以及光电探测器101之间的空间内的0.310THz的电场的振幅以及相位的随时间变化稳定，光电探测器101的检测灵敏度的稳定。
具体地，振幅在约1400mV～约3200mV范围，相位在约-1.7弧度～约-1.0弧度范围，对于对比例1，可以得知实现了振幅检测以及相位检测的稳定性性能的显著提高。
并且，在没有进行测量期间改变光电探测器101周边的温度的控制的状况下，利用电磁波测量装置201及其对比例1中的振幅/相位检测器15的输出信号求出S/N比，进行比较的结果，相对于对比例1，电磁波测量装置201的S/N比得到了大3dB的结果。这样，电磁波测量装置201的灵敏度比对比例1提高了3dB，随着变成例如毫米波、太赫兹波的高频率，成为测量对象的电磁波的功率戏剧性地变小，由此可以得知3dB的灵敏度的提高在这样的频带中具有显著的进步。
图13是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置的测量结果例子示意图。图13示出了对0.1249995THz的被检测电磁波36的电场进行计测的结果。
在图13中，纵轴是振幅[arb.u.]以及相位[rad]，横轴是时间[秒]。纵轴的振幅是归一化的值。曲线图G1示出了振幅，曲线图G2示出了相位。
在本测量中，作为电光晶体52使用了有机非线性光学晶体DAST，对0.1249995THz的被检测电磁波36的电场进行了60秒钟的计测。需要说明的是，在本测量中，没有进行在测量期间改变光电探测器101周边温度的控制。
参照图13，从曲线图G1以及G2可以得知，可以实时、即并行计测天线22以及光电探测器101之间的空间内的0.1249995THz电场的振幅以及相位的随时间变化。
具体地，作为计测结果，振幅固定，大致1.0，并且，相位在-0.2～0.1弧度的范围，可以得知获得了变动较少的稳定的结果。
图14是根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置及其对比例2的测量结果例子示意图。
在图14中，纵轴是振幅[arb.u.]以及相位[rad]，横轴是时间[秒]。纵轴的振幅是归一化的值。
并且，曲线图G31示出了电磁波测量装置201的对比例2的振幅，曲线图G32示出了电磁波测量装置201的振幅，曲线图G41示出了对比例2的相位，曲线图G42示出了电磁波测量装置201的相位。
在本测量中，在电磁波测量装置201中，作为电光晶体52使用了DAST。并且，作为对于该电磁波测量装置201的对比例2，作为电光晶体使用了ZnTe(碲化锌)，而且使用了光电探测器101中的电光晶体的固有轴方向和入射到该电光晶体的来自光纤16的光的偏振方向构成的角度设为如专利文献1记载的大致45度的电磁波测量装置。其中，对比例2中的电光晶体的固有轴是向ZnTe施加电场的状态下的ZnTe的主轴。并且，作为振幅/相位检测器15使用了锁定频率为100kHz、而且锁定时常数为30ms的锁定放大器。
在本测量中，对0.1249995THz的被检测电磁波36的电场进行了60秒计测。需要说明的是，在本测量中，没有进行在测量期间改变光电探测器101周边温度的控制。
参照曲线图G41、G42，对比例2以及电磁波测量装置201中的相位的检测特性大致相等。
另一方面，参照曲线图G31、G32，对比例2中的振幅为约1.0，电磁波测量装置201中的振幅为约9.0。即、在电磁波测量装置201中，显著提高了测量稳定性，可以使用具有自然双折射性且电光效应较大的DAST，其结果，可以得知对于对比例2，振幅检测灵敏度提高了约9倍。换算成S/N比时，相当于提高了19dB。
需要说明的是，光纤16并不限定于保偏光纤，还可以是例如单模光纤或者多模光纤。这种情况下，为了稳定光的偏振方向、即偏振面，优选地，单模光纤或者多模光纤通过某个固定部件等，固定位置。
并且，根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置，与专利文献3记载的技术相同地，利用了使用光移相器9的所谓的自外差技术，但是，并不限定于此，还可以采用零差技术等其它方法。
并且，根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置，构成为向光电探测器101提供两个探测光，但是，并不限定于此，还可以是向光电探测器101提供三个以上的探测光的构成。并且，光电探测器101还可以在提供一个探测光的电磁波测量装置中使用。
并且，根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置，构成为电光晶体52的固有轴D2方向和光纤16的固有偏振方向D1对齐，但是，并不限定于此。只要入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向沿着电光晶体52的固有轴D2方向的构成即可，还可以是例如光纤16的固有偏振方向不沿着电光晶体52的固有轴D2方向，光纤16与电光晶体52之间设有偏振控制元件的构成，通过控制使来自光纤16的探测光的偏振方向沿着电光晶体52的固有轴D2的方向。
并且，入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向沿着电光晶体52的固有轴D2方向的构成相当于例如变成检测灵敏度的峰值的1/2以上的构成，优选地，相当于变成检测灵敏度的峰值的3/4以上的构成。作为一例，可以得到检测灵敏度的峰值的构成是入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向与电光晶体52的固有轴D2方向对齐的构成。
但是，期望研究出超过专利文献1～3记载的技术，可以良好地测量电磁波的技术。
具体地，例如，在专利文献1记载的技术中，将直线偏振光的偏振面的角度相对于电光晶体的两个电主轴中的任一轴倾斜大致45度，所以例如当使用最大电光效应存在与电主轴的具有自然双折射性的电光晶体时，根据倾斜角度，降低电/光转换效率，降低检测灵敏度。
并且，例如，专利文献2记载的技术是应用了探测光的偏振调制的电场计测方法，例如当使用具有自然双折射性的电光晶体时，电光晶体本身具有的自然双折射性的扰乱等带来的波动直接影响到检测灵敏度的波动，所以降低测量稳定性。并且，光纤中传播的偏振变动也引发检测灵敏度的变动，降低测量稳定性。为了抑制由这些扰乱导致的偏振调制，需要另行设置偏振稳定化系统，测量系统变为复杂且成本高。
相对于此，根据本发明第一实施方式的光电探测器，光纤16与电光晶体52光学耦合。另外，被设为入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向沿着电光晶体52的固有轴方向。
通过这样的构成，能够使入射电光晶体52的探测光的偏振方向与电光晶体52内具有较大电光效应的固有轴D2对齐。另外，通过利用沿着固有轴D2方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波36和探测光在电光晶体52内互相作用的构成，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。
因此，根据本发明第一实施方式的光电探测器，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
并且，根据本发明第一实施方式的光电探测器，电光晶体52具有自然双折射性。
这样，通过利用具有较大电光常数、种类有很多且具有自然双折射性的电光晶体52的构成，能够获得去除双折射性影响提高测量的稳定性的效果，同时，能够提高检测灵敏度。
并且，在专利文献1以及2记载的技术中，探测光的偏振光状态根据温度等引起的自然双折射性的波动而大幅变动，该变动对检测灵敏度的波动带来很大影响。
相对于此，通过不是将基于偏振调制的电场计测作为测量原理的构成、具体地使入射电光晶体52的探测光的偏振方向与电光晶体52的固有轴D2对齐的构成，温度波动引起的调制效率的变动非常小，所以实现难以受到扰乱影响的状态，能够稳定地计测被检测电磁波36的振幅以及相位。
并且，根据本发明第一实施方式的光电探测器，电光晶体52是有机非线性光学晶体。
这样，通过作为电光晶体52使用例如与无机光学晶体相比更多情况下可得到更大的电光效应的有机非线性光学晶体的构成，能够进一步提高检测灵敏度
并且，根据本发明第一实施方式的光电探测器，电光晶体52是DAST、DASC、DSTMS或者OH1。
这样，通过作为电光晶体52特别使用电光常数较大的有机非线性光学晶体的构成，通过使入射电光晶体52的探测光的偏振方向与电光晶体52的固有轴对齐，从而抑制自然双折射率的波动，同时，能够大幅提高检测灵敏度
并且，根据本发明第一实施方式的光电探测器，光纤16是保偏光纤。另外，被设为电光晶体52的固有轴的方向和光纤16的固有偏振方向对齐。
通过这样的构成，抑制光纤16中传播的光的偏振方向絮乱，并且，能够使光纤16的固有偏振方向D1更确切且简单地与电光晶体52的固有轴D2对齐。并且，通过控制光纤16中光的偏振方向的构成，无需在光纤16与电光晶体52之间设置偏振控制元件等，通过控制使来自光纤16的探测光的偏振方向沿着电光晶体52的固有轴的方向。
并且，根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置，发光元件2以与发光元件1不同的频率发光。光电探测器101接收来自发光元件1的光以及来自发光元件2的光。光电磁波转换部10接收来自发光元件1的光以及来自发光元件2的光，生成具有接收到的各光的频率的差频率的被检测电磁波36，并发射到光电探测器101。光移相器9设在发光元件1或者发光元件2与光电磁波转换部10或者光电探测器101之间，对接收到的光的频率进行移位后输出。另外，被设为在光电探测器101中入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向沿着电光晶体52的固有轴的方向。
通过这样的构成，能够使入射到电光晶体52的探测光的偏振方向与电光晶体52内具有较大电光常数的固有轴D2对齐。另外，通过利用沿着固有轴D2方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波36和探测光在电光晶体52中互相作用的构成，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。
因此，根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
并且，通过移频器、即光移相器9对来自至少一个光源的输出光的频率进行移位且将至少两个不同频率的探测光入射电光晶体52的构成，可以实时计测在对频率没有进行移位或者将一个探测光入射电光晶体52的构成中需要测量两点以上的相位信息。
更加详细地，通过由光移相器9对从至少一个光源发射的光的频率进行移位的构成，能够使光电磁波转换部10生成的电磁波的频率与入射光电探测器101的不同的两个光的频率差之间存在频率差，由此，可以同时获得振幅以及相位的信息。需要说明的是，不存在该频率差时、即不使用光移相器9时，无法同时确定振幅以及相位，需要两个以上的测量值。
并且，根据本发明第一实施方式的电磁波测量方法，首先，向光电探测器101提供来自发光元件1的光以及来自以与发光元件1不同的频率发光的发光元件2的光，并且向光电探测器101发射具有发光元件1以及发光元件2中的任一的频率与对发光元件1以及发光元件2的另一个频率进行移位的频率的差频率的被检测电磁波36、或者向光电探测器101提供来自发光元件1以及发光元件2中任一的光以及对来自发光元件1以及发光元件2中另一个的光的频率进行移位的光，并且向光电探测器101发射具有发光元件1的频率与发光元件2的频率的差频率的被检测电磁波36。其次，基于从光电探测器101输出的光，测量被检测电磁波36。另外，被设为在光电探测器101中入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向沿着电光晶体52的固有轴的方向。
由此，能够使入射电光晶体52的探测光的偏振方向与电光晶体52内具有较大电光常数的固有轴D2对齐。另外，通过利用沿着固有轴D2的方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波36和探测光在电光晶体52内互相作用的构成，可以实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。
因此，根据本发明第一实施方式的电磁波测量方法，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
并且，通过由移频器、即光移相器9对来自至少一个光源的输出光的频率进行移位且将至少两个不同频率的探测光入射电光晶体52的构成，可以实时计测在对频率没有进行移位或者将一个探测光入射电光晶体52的构成中需要测量两点以上的相位信息。
更加详细地，通过光移相器9对从至少一个光源发射的光的频率进行移位的构成，能够使光电磁波转换部10生成的电磁波的频率与入射光电探测器101的不同的两个光的频率差之间存在频率差，由此，可以同时获得振幅以及相位的信息。需要说明的是，不存在该频率差时、即不使用光移相器9时，无法同时确定振幅以及相位，需要两个以上的测量值。
接着，利用附图说明本发明的其它实施方式。需要说明的是，在附图中，对于相同或者对应部分，标注相同的标记，省略重复说明。
＜第二实施方式＞
本实施方式涉及与根据第一实施方式的电磁波测量装置相比采用了与自外差不同的方式的电磁波测量装置。除了下面说明的内容之外，与根据第一实施方式的电磁波测量装置相同。
图15是根据本发明第二实施方式的电磁波测量装置的构成示意图。
参照图15，电磁波测量装置202具备光电探测器101、发光元件(光源)31、光相位调制器32、33、移位器34、振荡器35、循环器37、滤光器38以及受光元件(PD)39。
在电磁波测量装置202中，与电磁波测量装置201不同地，进行被检测电磁波36和探测光不同步的非同步计测。例如，由振荡器40生成频率fEM的被检测电磁波36，从喇叭天线等天线41发射至光电探测器101。
光相位调制器32将从发光元件31接收到的种子光通过从振荡器35接收到的频率fm的振荡信号进行相位调制后输出。
移位器34对从振荡器35接收到的振荡信号的相位进行移位后输出至光相位调制器33。
光相位调制器33将从光相位调制器32接收到的光通过从移位器34接收到的振荡信号进行相位调制后输出。
在光电探测器101中，经由循环器37传输至光电探测器101的来自光相位调制器33的光与被检测电磁波36互相作用，而且被反射，输出至循环器37，并且从循环器37输出至滤光器38。
图16是根据本发明第二实施方式的电磁波测量装置中探测光以及电光晶体的调制旁带例子示意图。
参照图16，作为探测光，从光相位调制器33向循环器37输出光频梳，具体地，输出由相隔频率fm的间隔排列的单一频率的光构成的调制旁带组。
循环器37从光相位调制器33接收这样的光频梳，并输出至光电探测器101。
在光电探测器101中，通过频率fEM的被检测电磁波36与来自循环器37的光频梳的各成分的互相作用，对于各成分，产生新的旁带成分。需要说明的是，在图16中，仅示出了需要关注的一个旁带光、即频率f1s＝(f1+fEM)的成分。
滤光器38衰减从循环器37接收到的光的频率成分中的、例如预定的频带之外的成分。更加详细地，滤光器38是例如带通滤波器，选择从循环器37接收到的光中的、在光电探测器101中生成的一个旁带的光以及循环器37接收的光频梳的任意成分。在这里，假设滤光器38输出频率(f1+fEM)的光以及频率f2的光。但是，满足fEM≠f2-f1的关系。
受光元件39将通过滤光器38的光转换为电信号后输出至锁定放大器等未图示的检测器。
图17是根据本发明第二实施方式的电磁波测量装置的测量结果例子例示意图。图17示出了利用频谱分析仪测量了受光元件39的输出信号的结果。
在图17中，纵轴是信号强度，1刻度是10dB。横轴是频率，1刻度是100Hz。
在本测量中，假设从发光元件31输出的种子光的波长为1550nm，从振荡器35输出的振荡信号的频率fm为12.6GHz，被检测电磁波36的频率fEM为75.60177GHz。
即、如图16示出，设为fEM＜(f2-f1)＝6×fm。这种情况下，光电探测器101中生成的一个旁带的光、即频率f1s＝(f1+fEM)的光、以及循环器37接收的光频梳中的频率f2的成分的频率差是12.6GHz×6-75.60177GHz＝1.77MHz。
从受光元件39输出的IF信号、即频率f1s的光以及频率f2的光之间的通过外差检测结果产生的IF频带的电信号包括被检测电磁波36的振幅以及相位信息。
参照图17，在受光元件39的输出信号中，作为标记1，得到了频率1.769035MHz以及振幅-34.64dBm的成分，可以得知利用电磁波测量装置202能够高灵敏度且稳定地计测75.60177GHz的电磁波。
另外，在电磁波测量装置202中，构成为利用两个光相位调制器生成光频梳，但是，并不限定于此，还可以是例如利用模式同步激光的构成，还可以是利用相位调制器以及强度调制器的构成，还可以是利用一个相位调制器的构成，还可以是利用一个强度调制器的构成。
并且，在电磁波测量装置202中，形成为生成光频梳的构成，但是，并不限定于此。还可以是例如利用非同步生成频率f1以及f2的光的两个光源的构成。
其它构成以及动作与根据第一实施方式的电磁波测量装置相同，所以在这里省略详细说明。
另外，在根据本发明第一实施方式以及第二实施方式的电磁波测量装置中，形成为作为探测光利用多个频率的光的构成，但是，并不限定于此。光电探测器101还可以应用于作为探测光利用单一频率的光的电磁波测量装置中。
并且，根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置以及根据本发明第二实施方式的电磁波测量装置中的检测器形成为计测被检测电磁波36的振幅以及相位的构成，但是，并不限定于此。检测器还可以是计测被检测电磁波36的振幅以及相位中的任一的构成。并且，检测器还可以是例如计测被检测电磁波36的频率的构成，作为一例，可以是计测频率波动的构成。具体地，检测器可以是例如频谱分析仪、示波器、频率计数器或者个人电脑。
并且，根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置，形成为具备计测被检测电磁波36的检测器的构成，但是，并不限定于此，还可以是不具备检测器，利用外置的检测器的构成。即、受光元件14、39输出电信号表示电磁波测量装置201、202计测被检测电磁波36的结果。
并且，根据本发明第一实施方式的电磁波测量装置以及根据本发明第二实施方式的电磁波测量装置，形成为被检测电磁波36照射至光电探测器101的构成，但是，并不限定于此。电磁波测量装置是向光电探测器101提供被检测电磁波36的构成即可，还可以是例如通过在产生电磁波的空间内配置光电探测器101，从而向光电探测器101提供被检测电磁波36的构成。
如上所述，根据本发明第一实施方式以及第二实施方式的电磁波测量装置，光电探测器101接收来自光源的光以及被检测电磁波36。滤光器接收从光电探测器101输出的光。受光元件将通过滤光器的光转换为电信号。
通过这样的构成，能够使入射到电光晶体52的探测光的偏振方向与电光晶体52内具有较大电光常数的固有轴D2对齐。另外，通过利用沿着固有轴D2方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波36和探测光在电光晶体52内互相作用的构成，可以实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。
因此，根据本发明第一实施方式以及第二实施方式的电磁波测量装置，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
并且，根据本发明第一实施方式以及第二实施方式的电磁波测量方法，首先，向光电探测器101提供来自光源的光，并且经由光纤16向光电探测器101提供被检测电磁波36。其次，基于从光电探测器101经由光纤16输出的光，测量被检测电磁波36。
由此，能够使入射电光晶体52的探测光的偏振方向与电光晶体52内具有较大电光常数的固有轴D2对齐。另外，通过利用沿着固有轴D2方向的偏振方向的探测光，被检测电磁波36和探测光在电光晶体52内互相作用的构成，可以实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。
因此，根据本发明第一实施方式以及第二实施方式的电磁波测量方法，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
需要说明的是，根据本发明第一实施方式以及第二实施方式的光电探测器被设为入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向沿着电光晶体52的固有轴D2方向的构成，但是，并不限定于此。
电磁波测量装置还可以是如下构成。即、作为一例，在图15示出的电磁波测量装置202中，利用被设为电光晶体52的固有轴D2的方向和光纤16的慢轴等固有偏振方向D1对齐的光电探测器101。另外，将电光晶体52的固有轴D2方向与入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向构成的角度设为例如大致45度，设置连接于光电探测器101与受光元件39之间的偏振分束器等偏振光分离元件。例如，偏振光分离元件连接于滤光器38与受光元件39之间，从通过滤光器38的光分离出沿着电光晶体52的固有轴D2方向的偏振方向的成分和与其正交的偏振方向的成分，并输出至受光元件39。需要说明的是，偏振光分离元件还可以设在滤光器38的前面。
通过这样的构成，例如，在根据本发明实施方式的电磁波测量装置以及电磁波测量方法中，即使在入射到电光晶体52的来自光纤16的光的偏振方向不沿着电光晶体52的固有轴D2方向时，也能够利用例如偏波分离元件等，分离并取出电光晶体52的固有轴D2方向的偏振成分。由此，例如，能够实现例如通过电光效应较大带来的检测灵敏度的最大化、即能够实现高灵敏度的电场计测。因此，能够利用电光晶体良好地测量电池波。
上述的实施方式从各个方面只是一种示例，应该理解为并不是用于限定的。通过权利要求书来示出本发明的范围，而不是通过上述说明表示，应该包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有内容。
标号说明
1、2：发光元件(光源)
3、4：光放大器
5、6：光分支器
7、8：光合波器
9：光移相器
10：光电磁波转换部
11：振荡器
12：循环器
13：滤光器
14：受光元件
15：振幅/相位检测器
16：光纤
21：光电转换器
22：天线
31：发光元件(光源)
32、33：光相位调制器
34：移位器
35，40：振荡器
37、61：循环器
38、62：滤光器
39、63：受光元件
41：天线
51：反射部
52：电光晶体
53：透镜
101：光电探测器
201、202：电磁波测量装置
D1：固有偏振方向，固有轴
D2：固有轴
Claims (10)
1.一种光电探测器，其用于检测电磁波，且具备：
电光晶体；以及
光纤，其与所述电光晶体光学耦合，
其中，该光电探测器被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐。
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其中，
所述电光晶体具有自然双折射性。
3.根据权利要求1或2所述的光电探测器，其中，
所述电光晶体是有机非线性光学晶体。
4.根据权利要求3所述的光电探测器，其中，
所述电光晶体是DAST(4-N,N-二甲基氨基-4’-N’-苯乙烯基吡啶甲苯磺酸盐)、DASC(4-N,N-二甲基氨基-4’-N’-甲基-苯乙烯基吡啶对氯苯磺酸盐)、DSTMS(4-N,N-二甲氨基-4’-N’-甲基-苯乙烯基吡啶2,4,6-三甲基苯磺酸盐)或者OH1(2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯亚基)丙二腈)。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光电探测器，其中，
所述光纤是保偏光纤，
该光电探测器被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐。
6.一种光电探测器，其用于检测电磁波，且具备：
电光晶体；以及
光纤，其与所述电光晶体光学耦合，
其中，该光电探测器被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐。
7.一种电磁波测量装置，其具备：
光源；
光电探测器，其接收来自所述光源的光以及电磁波；
滤光器，其接收从所述光电探测器输出的光；以及
受光元件，其将通过了所述滤光器的光转换为电信号，
其中，所述光电探测器具备：
电光晶体；以及，
光纤，其与所述电光晶体光学耦合，
所述光电探测器被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐。
8.一种电磁波测量装置，其具备：
光源；
光电探测器，其接收来自所述光源的光以及电磁波；
滤光器，其接收从所述光电探测器输出的光；以及
受光元件，其将通过了所述滤光器的光转换为电信号，
其中，所述光电探测器具备：
电光晶体；以及
光纤，其与所述电光晶体光学耦合，
所述光电探测器被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐。
9.一种电磁波测量方法，利用了光电探测器，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，所述光电探测器被设为所述电光晶体的固有轴的方向和入射到所述电光晶体的来自所述光纤的光的偏振方向对齐，所述电磁波测量方法包括如下步骤：
将来自光源的光提供给所述光电探测器，并且将电磁波提供给所述光电探测器；以及
基于从所述光电探测器输出的光，测量所述电磁波。
10.一种电磁波测量方法，利用了光电探测器，所述光电探测器具备电光晶体以及与所述电光晶体光学耦合的光纤，所述光电探测器被设为所述电光晶体的固有轴的方向和所述光纤的固有偏振方向对齐，所述电磁波测量方法包括如下步骤：
将来自光源的光提供给所述光电探测器，并且将电磁波提供给所述光电探测器；以及
基于从所述光电探测器输出的光，测量所述电磁波。
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