JP2002372691A - 短パルス光生成装置及び相互相関測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短パルス光の光路長を一定としたままで、短
パルス光の出力時間を連続的に変化させることができる
短パルス光生成装置と、当該短パルス光生成装置を使用
した相互相関測定装置を提供すること。 【解決手段】 ファイバレーザー１１と、音響光学変調
器１２、偏波保持型の光ファイバＦ１、光学フィルタ１
５などから、短パルス光生成装置２を構成する。そし
て、短パルス光生成装置２から出力される各短パルス光
のソリトンパルスを参照用の短パルス光とし、ＰＢＳ３
２の上において、測定対象の短パルス光と重ね合わせ
て、アバランシェダイオード３３に入射させる。さら
に、アバランシェダイオード３３からの信号を、オシロ
スコープ３４で観測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピコ秒又はフェム
ト秒のパルス幅を持つ短パルス光の時間波形を測定する
ための短パルス光生成装置及び相互相関測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、短パルス光の時間波形を測定
する方法の一つに相互相関測定法がある。この相互相関
測定法においては、非線形効果を有する光受光器や非線
形結晶の上において、測定対象の短パルス光と参照用の
短パルス光の出力時間差を連続的に変化させながら、測
定対象の短パルス光と参照用の短パルス光とを重ね合わ
せており、このとき、非線形光学効果により、測定対象
の短パルス光と参照用の短パルス光とが重なった成分に
よる信号が発生するので、かかる信号を観測することに
より、測定対象の短パルス光の時間波形を測定してい
る。

【０００３】従って、測定対象の短パルス光に対して参
照用の短パルス光のパルス幅が十分に短ければ、測定対
象の短パルス光の時間波形を正確に直接的に測定するこ
とができる。また、測定対象の短パルス光の強度が弱く
ても、参照用の短パルス光の強度を大きくすれば、測定
対象の短パルス光の時間波形を測定することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の相互相関測定法においては、測定対象の短パルス光
と参照用の短パルス光の出力時間差を連続的に変化させ
るために、例えば、参照用の短パルス光の光路上にミラ
ーなどを介在させて、かかるミラーなどを機械的に移動
させることにより、参照用の短パルス光の光路長を変化
させていたので、参照用の短パルス光の光路のずれが発
生しやすいという問題点があった。

【０００５】従って、近年では、参照用の短パルス光の
光路のずれが発生することを回避する観点から、ミラー
などの移動の機械的操作を行うことなく、（参照用の）
短パルス光の出力時間を連続的に変化させることができ
る短パルス光生成装置が望まれていた。

【０００６】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされたものであり、短パルス光の光路長を
一定としたままで、短パルス光の出力時間を連続的に変
化させることができる短パルス光生成装置と、当該短パ
ルス光生成装置を使用した相互相関測定装置を提供する
ことを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に成された請求項１に係る発明は、各短パルス光を一定
間隔で繰り返して出力するとともに、各短パルス光の波
長を変化させる短パルス光源と、前記短パルス光源から
の各短パルス光が入射・伝搬・出力する光ファイバと、
を備えたこと、を特徴としている。

【０００８】このような特徴を有する本発明の短パルス
光生成装置では、短パルス光源から一定間隔で繰り返し
て出力される各短パルス光を光ファイバに入射させ、伝
搬させ、出力させている。このとき、光ファイバの分散
値は波長によって変化し、各短パルス光の光ファイバ内
の伝搬速度は当該短パルス光の波長に依存することか
ら、短パルス光源からの各短パルス光を光ファイバに入
射させる際に、短パルス光源で各短パルス光の波長を変
化させれば、光ファイバから出力される当該短パルス光
の出力時間を調整することができる。

【０００９】すなわち、本発明の短パルス光生成装置で
は、短パルス光源から一定間隔で繰り返して出力される
短パルス光を光ファイバに入射させる際に、短パルス光
源で各短パルス光の波長を変化させれば、光ファイバか
ら出力される当該短パルス光の出力時間を調整すること
ができるので、短パルス光の光路長を一定としたまま
で、短パルス光の出力時間を連続的に変化させることが
できる。

【００１０】また、請求項２に係る発明は、各短パルス
光を一定間隔で繰り返して出力する短パルス光源と、前
記短パルス光源からの各短パルス光が入射・透過すると
ともに、透過中の各短パルス光の強度を変化させる光強
度調整器と、前記光強度調整器からの各短パルス光が入
射・伝搬・出力する光ファイバと、を備えたこと、を特
徴としている。

【００１１】このような特徴を有する本発明の短パルス
光生成装置では、短パルス光源から一定間隔で繰り返し
て出力される各短パルス光を、光強度調整器を介して、
光ファイバに入射させ、伝搬させ、出力させている。こ
のとき、光ファイバ内を伝搬中の各短パルス光の波長は
当該短パルス光の強度に基づいてシフトする一方で、光
ファイバの分散値は波長によって変化し、各短パルス光
の光ファイバ内の伝搬速度は当該短パルス光の波長に依
存することから、短パルス光源からの各短パルス光を光
強度調整器を介して光ファイバに入射させる際に、光強
度調整器で各短パルス光の強度を変化させれば、光ファ
イバから出力される当該短パルス光の出力時間を調整す
ることができる。

【００１２】すなわち、本発明の短パルス光生成装置で
は、短パルス光源からの各短パルス光を光強度調整器を
介して光ファイバに入射させる際に、光強度調整器で各
短パルス光の強度を変化させれば、光ファイバから出力
される当該短パルス光の出力時間を調整することができ
るので、短パルス光の光路長を一定としたままで、短パ
ルス光の出力時間を連続的に変化させることができる。

【００１３】また、請求項３に係る発明は、請求項２に
記載する短パルス光生成装置であって、前記光強度調整
器は、透過中の各短パルス光の強度を電気的信号に基づ
いて変化させること、を特徴としている。

【００１４】すなわち、本発明の短パルス光生成装置で
は、短パルス光源からの各短パルス光を光強度調整器を
介して光ファイバに入射させる際に、光強度調整器で各
短パルス光の強度を変化させることを電気的信号に基づ
いて変化させているので、短パルス光の出力時間の連続
的な変化をより細やかに且つより正確に行うことができ
る。

【００１５】また、請求項４に係る発明は、請求項３に
記載する短パルス光生成装置であって、前記光ファイバ
からの各短パルス光が入射・透過する光学フィルタを備
え、前記光ファイバは、伝搬中の各短パルス光をポンプ
パルスとソリトンパルスに分離する一方、前記光学フィ
ルタは、前記光ファイバから入射した各短パルス光の中
でソリトンパルスのみを透過させること、を特徴として
いる。

【００１６】すなわち、本発明の短パルス光生成装置で
は、光ファイバ内を伝搬中の各短パルス光の波長が当該
短パルス光の強度に基づいてシフトする際に、光ファイ
バ内を伝搬中の各短パルス光がポンプパルスとソリトン
パルスに分離することによって、各短パルス光がポンプ
パルスとソリトンパルスと分離した状態で光ファイバか
ら出力されても、光ファイバからの各短パルス光が入射
・透過する光学フィルタにおいては、光ファイバから入
射した各短パルス光の中でソリトンパルスのみを透過さ
せるので、短パルス光のソリトンパルスのみを出力させ
ることができるとともに、その出力時間の連続的な変化
をより細やかに且つより正確に行うことができる。

【００１７】ここで、ポンプパルスとは、ソリトンパル
スと完全に分離したものだけを意味するのではなく、ソ
リトンに変換されなかった残りの励起光成分をもいう。

【００１８】また、請求項５に係る発明は、請求項３又
は請求項４に記載する短パルス光生成装置であって、前
記光強度調整器が音響光学変調器であること、を特徴と
している。また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至
請求項５のいずれか一つに記載する短パルス光生成装置
であって、前記短パルス光源がファイバレーザーである
こと、を特徴としている。また、請求項７に係る発明
は、請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載する短
パルス光生成装置であって、前記光ファイバが偏波保持
型であること、を特徴としている。

【００１９】尚、本発明においては、光強度調整器とし
て、例えば、音響光学変調器などが使用される。また、
短パルス光源として、例えば、ファイバレーザーなどが
使用される。また、光ファイバとして、例えば、偏波保
持型のものなどが使用される。

【００２０】また、請求項８に係る発明は、相互相関測
定装置であって、請求項１乃至請求項７のいずれか一つ
に記載する短パルス光生成装置を備え、前記短パルス光
生成装置から出力される各短パルス光を参照用の短パル
ス光とすること、を特徴としている。

【００２１】すなわち、本発明の相互相関測定装置で
は、短パルス光の光路長を一定としたままで、短パルス
光の出力時間を連続的に変化させることができる短パル
ス光生成装置を備えており、短パルス光生成装置から出
力される各短パルス光を参照用の短パルス光とするの
で、参照用の短パルス光の光路のずれが発生することを
回避するとともに、機械的振動に対する弱さの払拭や小
型化が可能となる。また、透過中の各短パルス光の強度
を電気的信号に基づいて変化させる光強度調整器を短パ
ルス光生成装置で使用している場合には、測定対象の短
パルス光と参照用の短パルス光の出力時間差をより細や
かに且つより正確に行うことができるので、分解能を向
上させることが可能となる。さらに、光ファイバからの
各短パルス光が入射・透過する光学フィルタを短パルス
光生成装置に備えている場合には、短パルス光生成装置
の光ファイバ内を伝搬中の各短パルス光がポンプパルス
とソリトンパルスに分離しても、各短パルス光のソリト
ンパルスのみが光学フィルタを透過して参照用の短パル
ス光となるので、各短パルス光のポンプパルスによるノ
イズが発生することがない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照にして説明する。先ず、本実施の形態の短パルス
光生成装置について説明する。図２に、本実施の形態の
短パルス光生成装置の基本構成図を示す。図２に示すよ
うに、本実施の形態の短パルス光生成装置２は、「短パ
ルス光源」であるファイバレーザー１１と、「光強度調
整器」である音響光学変調器１２、集光レンズ１３，１
４、偏波保持型の光ファイバＦ１、光学フィルタ１５な
どから構成される。

【００２３】この点、ファイバレーザー１１は、Ｅｒ添
加ファイバ増幅器で構成される受動モード同期型のもの
であり、パルス幅が１００ｆｓで波長が１．５６μｍの
短パルス光を４８ＭＨｚの周期で繰り返して出力するも
のである。また、音響光学変調器１２は、ファイバレー
ザー１１から出力された各短パルス光が入射されるもの
であり、各短パルス光の強度を電気的信号に基づいて変
化させることができるものである。

【００２４】また、光ファイバＦ１は、音響光学変調器
１２を透過した各短パルス光が集光レンズ１３を介して
入射されるものであり、偏波保持型の径の細いものを用
いている。この光ファイバＦ１においては、音響光学変
調器１２からの各短パルス光が伝搬することにより、図
４に示すように、各短パルス光がポンプパルスとソリト
ンパルスに分離する。また、光学フィルタ１５は、光フ
ァイバＦ１からの各短パルス光が集光レンズ１４を介し
て入射されるものであり、各短パルス光のポンプパルス
のみを除去することによりソリトンパルスのみを透過さ
せるものである。

【００２５】そして、図２の短パルス光生成装置２で
は、音響光学変調器１２で各短パルス光の強度を変化さ
せると、各短パルス光のソリトンパルスの中心波長が当
該短パルス光の強度に依存してシフトするので、各短パ
ルス光のソリトンパルスの中心波長を変化させることが
できる。一方、偏波保持型の光ファイバＦ１は、波長分
散の特性があり、伝搬中の短パルス光の波長が長くなる
ほど単調に群速度が遅くなる異常分散の特性を示す。そ
のため、音響光学変調器１２で各短パルス光の強度を増
減させ、各短パルス光のソリトンパルスの中心波長をシ
フトさせることにより、光学フィルタ１５から各短パル
ス光のソリトンパルスが出力する時間を調整することが
できる。

【００２６】ここで、図３に、本実施の形態の短パルス
光生成装置２の出力を観測するシステムの基本構成図を
示す。図３の観測システムにおける短パルス光生成装置
２では、音響光学変調器１２で各短パルス光の強度を変
化させるための電気的信号をパーソナルコンピュータ２
３から指令しており、マイクロコンピュータ２４とＤ／
Ａコンバーター２５を用いて音響光学変調器１２に印可
している。さらに、図３の観測システムにおける短パル
ス光生成装置２では、偏波保持型の光ファイバＦ１から
出力された各短パルス光のポンプパルスとソリトンパル
スの出力時間差（図４における「Ｄｅｌａｙ ｔｉｍ
ｅ」）を図３の観測システムで観測するため、光学フィ
ルタ１５を取り外している。

【００２７】また、図３の観測システムでは、偏波保持
型の光ファイバＦ１から出力される各短パルス光のポン
プパルスとソリトンパルスは、ＰＩＮフォトダイオード
２６で受光されて、サンプリングオシロスコープ２８で
観測される。このとき、サンプリングオシロスコープ２
８のトリガ信号は、ファイバレーザー１１から出力され
た短パルス光の一部をＰＢＳ２１で分岐しＰＩＮフォト
ダイオード２７で受光することにより生成する。

【００２８】尚、図３の観測システムにおける短パルス
光生成装置２では、ファイバレーザー１１から出力され
た短光パルスがＰＢＳ２１で分岐しやすくするために、
ファイバレーザー１１とＰＢＳ２１の間に１／２波長板
Ｈ１が設けられている。また、音響光学変調器１２から
の短光パルスを偏波保持型の光ファイバＦ１の偏光面に
あわせるために、音響光学変調器１２と光ファイバＦ１
の間に１／２波長板Ｈ２が設けられている。一方、集光
レンズ１３，１４（図２参照）は、図３の観測システム
における短パルス光生成装置２でも使用するが、図３で
は図示を省略している。

【００２９】図４は、図３の観測システムで観測した短
パルス光の時間波形の典型を示したものであり、光ファ
イバＦ１から出力される短パルス光のポンプパルスとソ
リトンパルスの出力時間差（「Ｄｅｌａｙ ｔｉｍ
ｅ」）は、光ファイバＦ１に入射された短パルス光の強
度や光ファイバＦ１の長さなどに依存して変化する。

【００３０】例えば、図５は、図３の観測システムにお
ける短パルス光生成装置２の光ファイバＦ１を２２０ｍ
とした場合の図３の観測システムの観測結果であるが、
図５より、音響光学変調器１２に印可する電気信号（図
５の横軸の印加電圧）を変化させると、光ファイバＦ１
から出力される短パルス光のポンプパルスとソリトンパ
ルスの出力時間差（図５の縦軸の「Ｄｅｌａｙ ｔｉｍ
ｅ」）が変化することがわかる。さらに、光ファイバＦ
１から出力される短パルス光のポンプパルスとソリトン
パルスの出力時間差（図５の縦軸の「Ｄｅｌａｙ ｔｉ
ｍｅ」）の変化は、ファイバレーザー１１から出力され
る短パルス光の強度（図５のパラメーター）にも依存す
ることがわかる。

【００３１】また、図６は、図３の観測システムにおけ
る短パルス光生成装置２の光ファイバＦ１を２５ｍとし
た場合の図３の観測システムの観測結果であるが、図６
より、音響光学変調器１２に印可する電気信号（図６の
横軸の印加電圧）を変化させると、光ファイバＦ１から
出力される短パルス光のポンプパルスとソリトンパルス
の出力時間差（図６の縦軸の「Ｄｅｌａｙ ｔｉｍ
ｅ」）が変化することがわかる。さらに、光ファイバＦ
１から出力される短パルス光のポンプパルスとソリトン
パルスの出力時間差（図６の縦軸の「Ｄｅｌａｙ ｔｉ
ｍｅ」）の変化は、ファイバレーザー１１から出力され
る短パルス光の強度（図６のパラメーター）にも依存す
ることがわかる。

【００３２】そして、図５と図６を比較すれば、短パル
ス光生成装置２の光ファイバＦ１を短くすると、光ファ
イバＦ１から出力される短パルス光のポンプパルスとソ
リトンパルスの出力時間差（図５と図６の縦軸の「Ｄｅ
ｌａｙ ｔｉｍｅ」）がより細かく変化することがわか
る。

【００３３】これより、本実施の形態の短パルス光生成
装置２から出力される各短パルス光のソリトンパルスの
出力時間は、ファイバレーザー１１から出力される当該
短パルス光の強度や、光ファイバＦ１の長さなどにも依
存するが、これらの条件を一定にすれば、音響光学変調
器１２に印可する電気信号で任意に変化させることがで
きる。

【００３４】尚、図９に、本実施の形態の短パルス光生
成装置２から出力される短パルス光のソリトンパルスの
自己相関波形の一例を示す。図９の自己相関波形は、半
値全幅が１８５ｆｓ、それに対応する時間幅が１２０ｆ
ｓである。また、図１０に、本実施の形態の短パルス光
生成装置２から出力される短パルス光のソリトンパルス
のスペクトル波形の一例を示す。図９の自己相関波形と
図１０のスペクトル波形は、いずれも、理想的なｓｅｃ
ｈ²型のパルス波形の形状を有している。すなわち、本
実施の形態の短パルス光生成装置２から出力される短パ
ルス光のソリトンパルスは、理想的なｓｅｃｈ²型のパ
ルス波形に形成される。

【００３５】以上より、本実施の形態の短パルス光生成
装置２では、図３に示すように、ファイバレーザー１１
から一定間隔（４８ＭＨｚの周期）で繰り返して出力さ
れる短パルス光（パルス幅が１００ｆｓで波長が１．５
６μｍのもの）を、音響光学変調器１２を介して、偏波
保持型の光ファイバＦ１に入射させると、偏波保持型の
光ファイバＦ１を伝搬中の各短パルス光がポンプパルス
とソリトンパルスに分離する（図４参照）。その後、ポ
ンプパルスとソリトンパルスに分離した各短パルス光を
光学フィルタ１５に入射させると、各短パルス光のソリ
トンパルスのみが透過するので、各短パルス光のソリト
ンパルスのみが出力される。

【００３６】このとき、音響光学変調器１２により、各
短パルス光の強度を電気的信号（三角波の電圧など）に
基づいて変化させると、偏波保持型の光ファイバＦ１で
は、各短パルス光から生成されるソリトンパルスの中心
波長が当該短パルス光の強度に依存してシフトする。一
方、偏波保持型の光ファイバＦ１の分散値は波長によっ
て変化するので、各短パルス光のソリトンパルスの偏波
保持型の光ファイバＦ１内の伝搬速度は当該ソリトンパ
ルスの中心波長に依存することになる。

【００３７】すなわち、本実施の形態の短パルス光生成
装置２では、ファイバレーザー１１から一定間隔で繰り
返して出力される短パルス光を偏波保持型の光ファイバ
Ｆ１に入射させる際に、各短パルス光の強度を音響光学
変調器１２により電気的信号に基づいて変化させること
により、光学フィルタ１５を介して偏波保持型の光ファ
イバＦ１から出力される各短パルス光のソリトンパルス
の出力時間を変化させることが可能となるので、電気的
操作（パーソナルコンピュータ２３からの指令）で、各
短パルス光の（ソリトンパルスの）出力時間を連続的に
変化させることができる（図５、図６参照）。

【００３８】次に、本実施の形態の相互相関測定装置に
ついて説明する。図１に、本実施の形態の相互相関測定
装置の基本構成図を示す。図１に示すように、本実施の
形態の相互相関測定装置１では、上述した本実施の形態
の短パルス光生成装置２を使用しており、かかる短パル
ス光生成装置２から出力される各短パルス光のソリトン
パルスを参照用の短パルス光とし、ＰＢＳ３２の上にお
いて、測定対象の短パルス光と重ね合わせて、アバラン
シェダイオード３３に入射させている。このとき、アバ
ランシェダイオード３３では、測定対象の短パルス光と
参照用の短パルス光とが重なったときのみに２光子吸収
の特性が強く現れるので、相互相関信号を得ることがで
きる。そして、アバランシェダイオード３３からの相互
相関信号は、オシロスコープ３４で観測される。

【００３９】従って、図１の相互相関測定装置１におい
ては、短パルス光生成装置２の音響光学変調器１２に三
角波の電圧の電気信号を印加すれば、短パルス光生成装
置２から出力される各短パルス光のソリトンパルス（参
照用の短パルス光）の出力時間を連続的に変化させるこ
とができるので、さらに、測定対象の短パルス光の出力
をファイバレーザー１１の出力と同期させることによ
り、測定対象の短パルス光の時間波形をオシロスコープ
３４で観測することができる。

【００４０】また、図１の相互相関測定装置１において
は、短パルス光生成装置２のファイバレーザー１１から
出力される短パルス光を分岐させて測定対象の短パルス
光とすれば、自己の短パルス光から生じるソリトンパル
スを参照用の短パルス光とすることができるので、自己
相関的に相互相関測定法を行うことができる。

【００４１】尚、図１の相互相関測定装置１における短
パルス光生成装置２では、音響光学変調器１２からの短
光パルスを偏波保持型の光ファイバＦ１の偏光面にあわ
せるために、音響光学変調器１２と光ファイバＦ１の間
に１／２波長板Ｈ２が設けられている。一方、集光レン
ズ１３，１４（図２参照）は、図１の相互相関測定装置
１における短パルス光生成装置２でも使用するが、図１
では図示を省略している。また、マイクロコンピュータ
２４とＤ／Ａコンバーター２５（図３参照）は、図１の
相互相関測定装置１における短パルス光生成装置２でも
使用するが、図１では図示を省略している。

【００４２】また、本実施の形態の相互相関測定装置１
においては、図７に示すようにすれば、短パルス光生成
装置２から出力する短パルス光が偏波保持型の光ファイ
バＦ２の伝搬中に分離するポンプパルスとソリトンパル
スを観測することができる。図８は、このときの観測結
果の一例である。また、図１１は、光ファイバＦ２の伝
搬中の短パルス光（測定対象の短パルス光）のスペクト
ル波形をアナライザーで測定したものであり、ラマン散
乱の影響によって、短パルス光のポンプパルスの長波長
側が増幅され、分裂し始める状態をとらえている。

【００４３】尚、図７の相互相関測定装置１における短
パルス光生成装置２では、ファイバレーザー１１から出
力された短光パルスがＰＢＳ２１で分岐しやすくするた
めに、ファイバレーザー１１とＰＢＳ２１の間に１／２
波長板Ｈ１が設けられている。また、音響光学変調器１
２からの短光パルスを偏波保持型の光ファイバＦ１の偏
光面にあわせるために、音響光学変調器１２と光ファイ
バＦ１の間に１／２波長板Ｈ２が設けられている。一
方、集光レンズ１３，１４（図２参照）は、図７の相互
相関測定装置１における短パルス光生成装置２における
短パルス光生成装置２でも使用するが、図７では図示を
省略している。

【００４４】さらに、図７の相互相関測定装置１では、
ＰＢＳ２１からの短光パルスを偏波保持型の光ファイバ
Ｆ２の偏光面にあわせるために、ＰＢＳ２１と光ファイ
バＦ２の間に１／２波長板Ｈ３が設けられている。ま
た、測定対象の短パルス光の光路長を調整するために、
２枚のミラー３５Ａ，３５Ｂからなる調整手段３５が光
ファイバＦ２とＰＢＳ３２の間に設けられている。ま
た、図示されていないが、光ファイバＦ２の前後には集
光レンズが設けられる。

【００４５】以上詳細に説明したように、本実施の形態
の短パルス光生成装置２では、図２や図３に示すよう
に、ファイバレーザー１１から一定間隔（４８ＭＨｚの
周期）で繰り返して出力される各短パルス光（パルス幅
が１００ｆｓで波長が１．５６μｍのもの）を、音響光
学変調器１２を介して、偏波保持型の光ファイバＦ１に
入射させ、伝搬させ、出力させている。このとき、偏波
保持型の光ファイバＦ１内を伝搬中の各短パルス光の波
長は当該短パルス光の強度に基づいてシフトする一方
で、偏波保持型の光ファイバＦ１の分散値は波長によっ
て変化し、各短パルス光の偏波保持型の光ファイバＦ１
内の伝搬速度は当該短パルス光の波長に依存することか
ら（図４参照）、ファイバレーザー１１からの各短パル
ス光を音響光学変調器１２を介して偏波保持型の光ファ
イバＦ１に入射させる際に、音響光学変調器１２で各短
パルス光の強度を変化させることにより、偏波保持型の
光ファイバＦ１から出力される当該短パルス光の出力時
間を調整することができる。

【００４６】すなわち、本実施の形態の短パルス光生成
装置２では、ファイバレーザー１１からの各短パルス光
を音響光学変調器１２を介して偏波保持型の光ファイバ
Ｆ１に入射させる際に、音響光学変調器１２で各短パル
ス光の強度を変化させており、偏波保持型の光ファイバ
Ｆ１から出力される当該短パルス光の出力時間を調整す
ることができるので、短パルス光の光路長を一定とした
ままで、短パルス光の出力時間を連続的に変化させるこ
とができる。

【００４７】さらに、本実施の形態の短パルス光生成装
置２では、ファイバレーザー１１からの各短パルス光を
音響光学変調器１２を介して偏波保持型の光ファイバＦ
１に入射させる際に、音響光学変調器１２で各短パルス
光の強度を変化させることを電気的信号（パーソナルコ
ンピュータ２３からの指令）に基づいて変化させている
ので、短パルス光の出力時間の連続的な変化をより細や
かに且つより正確に行うことができる（図５、図６参
照）。

【００４８】さらに、本実施の形態の短パルス光生成装
置２では、偏波保持型の光ファイバＦ１内を伝搬中の各
短パルス光の波長が当該短パルス光の強度に基づいてシ
フトする際に、偏波保持型の光ファイバＦ１内を伝搬中
の各短パルス光がポンプパルスとソリトンパルスに分離
するので（図４参照）、各短パルス光がポンプパルスと
ソリトンパルスと分離した状態で偏波保持型の光ファイ
バＦ１から出力される。この点、偏波保持型の光ファイ
バＦ１からの各短パルス光が入射・透過する光学フィル
タ１５においては、偏波保持型の光ファイバＦ１から入
射した各短パルス光の中でソリトンパルスのみを透過さ
せるので、短パルス光のソリトンパルスのみを出力させ
ることができるとともに、その出力時間の連続的な変化
をより細やかに且つより正確に行うことができる。

【００４９】また、本実施の形態の相互相関測定装置１
では、図１に示すように、短パルス光の光路長を一定と
したままで、短パルス光の出力時間を連続的に変化させ
ることができる短パルス光生成装置２を備えており、短
パルス光生成装置２から出力される各短パルス光を参照
用の短パルス光とするので、参照用の短パルス光の光路
のずれが発生することを回避するとともに、機械的振動
に対する弱さの払拭や小型化が可能となる。また、透過
中の各短パルス光の強度を電気的信号（パーソナルコン
ピュータ２３からの指令）に基づいて変化させる音響光
学変調器１２を短パルス光生成装置２で使用しており、
測定対象の短パルス光と参照用の短パルス光の出力時間
差をより細やかに且つより正確に行うことができるの
で、分解能を向上させることが可能となる。さらに、偏
波保持型の光ファイバＦ１からの各短パルス光が入射・
透過する光学フィルタ１５を短パルス光生成装置２に備
えており、短パルス光生成装置２の偏波保持型の光ファ
イバＦ１内を伝搬中の各短パルス光がポンプパルスとソ
リトンパルスに分離しても（図４参照）、各短パルス光
のソリトンパルスのみが光学フィルタ１５を透過して参
照用の短パルス光となるので、各短パルス光のポンプパ
ルスによるノイズが発生することがない。

【００５０】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が
可能である。

【００５１】例えば、本実施の形態の短パルス光生成装
置２では、「光強度調整器」として、透過中の各短パル
ス光の強度を電気的信号（パーソナルコンピュータ２３
からの指令）に基づいて変化させる音響光学変調器１２
を使用しているが、音響光学変調器１２に代えて、例え
ば、アテニュエーターなどを使用すれば、電気的信号を
用いることなく、偏波保持型の光ファイバＦ１に入射さ
せる各短パルス光の強度を変化させることができる。

【００５２】また、本実施の形態の短パルス光生成装置
２においては、ファイバレーザー１１は、パルス幅が１
００ｆｓで波長が１．５６μｍの短パルス光を４８ＭＨ
ｚの周期で繰り返して出力するものであるが、さらに、
各短パルス光の波長を各短パルス光ごとに変化させるこ
とができれば、音響光学変調器１２は不要となる。なぜ
なら、このような特徴を有する短パルス光生成装置２で
は、ファイバレーザー１１から一定間隔（４８ＭＨｚの
周期）で繰り返して出力される各短パルス光を偏波保持
型の光ファイバＦ１に入射させ、伝搬させ、出力させて
いるが、このとき、偏波保持型の光ファイバＦ１の分散
値は波長によって変化し、各短パルス光の偏波保持型の
光ファイバＦ１内の伝搬速度は当該短パルス光の波長に
依存することから、ファイバレーザー１１からの各短パ
ルス光を偏波保持型の光ファイバＦ１に入射させる際
に、ファイバレーザー１１で各短パルス光の波長を変化
させれば、偏波保持型の光ファイバＦ１から出力される
当該短パルス光の出力時間を調整することができるから
である。

【００５３】すなわち、このような特徴を有する短パル
ス光生成装置２でも、ファイバレーザー１１からの各短
パルス光を偏波保持型の光ファイバＦ１に入射させる際
に、ファイバレーザー１１で各短パルス光の波長を変化
させれば、偏波保持型の光ファイバＦ１から出力される
当該短パルス光の出力時間を調整することができるの
で、短パルス光の光路長を一定としたままで、短パルス
光の出力時間を連続的に変化させることができる。

【００５４】また、本実施の形態の相互相関測定装置１
では、図１に示すように、ＰＢＳ３２の上において、測
定対象の短パルス光と参照用の短パルス光とを重ね合わ
せているが、この点、ビームスプリッターなどの上で重
ね合わせてもよい。

【００５５】また、本実施の形態の相互相関測定装置１
では、図１に示すように、測定対象の短パルス光と参照
用の短パルス光とをＰＢＳ３２の上で重ね合わせた後
に、非線形光学効果を有するアバランシェダイオード３
３において、測定対象の短パルス光の相互相関信号を得
ているが、この点、測定対象の短パルス光と参照用の短
パルス光とを非線形結晶で重ね合わせて、かかる非線形
結晶において生成される波長変換光を光検出器で検出す
ることにより、測定対象の短パルス光の相互相関信号を
得てもよい。また、測定対象の短パルス光と参照用の短
パルス光とを干渉させて、その強度分布から測定対象の
短パルス光の相互相関信号を得てもよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明の短パルス光生成装置では、短パ
ルス光源から一定間隔で繰り返して出力される短パルス
光を光ファイバに入射させる際に、短パルス光源で各短
パルス光の波長を変化させれば、光ファイバから出力さ
れる当該短パルス光の出力時間を調整することができる
ので、短パルス光の光路長を一定としたままで、短パル
ス光の出力時間を連続的に変化させることができる。

【００５７】また、本発明の短パルス光生成装置では、
短パルス光源からの各短パルス光を光強度調整器を介し
て光ファイバに入射させる際に、光強度調整器で各短パ
ルス光の強度を変化させれば、光ファイバから出力され
る当該短パルス光の出力時間を調整することができるの
で、短パルス光の光路長を一定としたままで、短パルス
光の出力時間を連続的に変化させることができる。

【００５８】さらに、本発明の短パルス光生成装置で
は、短パルス光源からの各短パルス光を光強度調整器を
介して光ファイバに入射させる際に、光強度調整器で各
短パルス光の強度を変化させることを電気的信号に基づ
いて変化させているので、短パルス光の出力時間の連続
的な変化をより細やかに且つより正確に行うことができ
る。

【００５９】さらに、本発明の短パルス光生成装置で
は、光ファイバ内を伝搬中の各短パルス光の波長が当該
短パルス光の強度に基づいてシフトする際に、光ファイ
バ内を伝搬中の各短パルス光がポンプパルスとソリトン
パルスに分離することによって、各短パルス光がポンプ
パルスとソリトンパルスと分離した状態で光ファイバか
ら出力されても、光ファイバからの各短パルス光が入射
・透過する光学フィルタにおいては、光ファイバから入
射した各短パルス光の中でソリトンパルスのみを透過さ
せるので、短パルス光のソリトンパルスのみを出力させ
ることができるとともに、その出力時間の連続的な変化
をより細やかに且つより正確に行うことができる。

【００６０】また、本発明の相互相関測定装置では、短
パルス光の光路長を一定としたままで、短パルス光の出
力時間を連続的に変化させることができる短パルス光生
成装置を備えており、短パルス光生成装置から出力され
る各短パルス光を参照用の短パルス光とするので、参照
用の短パルス光の光路のずれが発生することを回避する
とともに、機械的振動に対する弱さの払拭や小型化が可
能となる。また、透過中の各短パルス光の強度を電気的
信号に基づいて変化させる光強度調整器を短パルス光生
成装置で使用している場合には、測定対象の短パルス光
と参照用の短パルス光の出力時間差をより細やかに且つ
より正確に行うことができるので、分解能を向上させる
ことが可能となる。さらに、光ファイバからの各短パル
ス光が入射・透過する光学フィルタを短パルス光生成装
置に備えている場合には、短パルス光生成装置の光ファ
イバ内を伝搬中の各短パルス光がポンプパルスとソリト
ンパルスに分離しても、各短パルス光のソリトンパルス
のみが光学フィルタを透過して参照用の短パルス光とな
るので、各短パルス光のポンプパルスによるノイズが発
生することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の相互相関測定装置の基本構成図
である。

【図２】本実施の形態の短パルス光生成装置の基本構成
図である。

【図３】本実施の形態の短パルス光生成装置の出力を測
定するシステムの基本構成図である。

【図４】図３の観測システムで観測した短パルス光の時
間波形の典型を示した図である。

【図５】図３の観測システムにおける短パルス光生成装
置の光ファイバを２２０ｍとした場合の図３の観測シス
テムの観測結果である。

【図６】図３の観測システムにおける短パルス光生成装
置の光ファイバを２５ｍとした場合の図３の観測システ
ムの観測結果である。

【図７】本実施の形態の相互相関測定装置で使用する短
パルス光生成装置から出力する短パルス光が偏波保持型
の光ファイバの伝搬中に分離するポンプパルスとソリト
ンパルスを、本実施の形態の相互相関測定装置で観測す
る際の基本構成図である。

【図８】図７の相互相関測定装置の観測結果の一例であ
る。

【図９】本実施の形態の短パルス光生成装置から出力さ
れる短パルス光のソリトンパルスの自己相関波形の一例
を示した図である。

【図１０】本実施の形態の短パルス光生成装置から出力
される短パルス光のソリトンパルスのスペクトル波形の
一例を示した図である。

【図１１】図７の相互相関測定装置において、ポンプパ
ルスとソリトンパルスに分裂中の測定対象の短パルス光
のスペクトル波形の一例を示したものである。

【符号の説明】

１ 相互相関測定装置 ２ 短パルス光生成装置 １１ ファイバレーザー １２ 音響光学変調器 ３１ 光学フィルタ Ｆ１ 偏波保持型の光ファイバ

フロントページの続き (72)発明者 西澤 典彦 愛知県名古屋市熱田区大宝２−４−43 白 鳥住宅５−34 (72)発明者 吉田 睦 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 永井 裕之 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H079 AA04 AA13 BA01 KA06 KA07 KA11 KA18 5F072 AB07 AK06 KK11 MM03 QQ20 SS07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各短パルス光を一定間隔で繰り返して出
   力するとともに、各短パルス光の波長を変化させる短パ
   ルス光源と、 前記短パルス光源からの各短パルス光が入射・伝搬・出
   力する光ファイバと、を備えたこと、を特徴とする短パ
   ルス光生成装置。
2. 【請求項２】 各短パルス光を一定間隔で繰り返して出
   力する短パルス光源と、 前記短パルス光源からの各短パルス光が入射・透過する
   とともに、透過中の各短パルス光の強度を変化させる光
   強度調整器と、 前記光強度調整器からの各短パルス光が入射・伝搬・出
   力する光ファイバと、を備えたこと、を特徴とする短パ
   ルス光生成装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載する短パルス光生成装置
   であって、 前記光強度調整器は、透過中の各短パルス光の強度を電
   気的信号に基づいて変化させること、を特徴とする短パ
   ルス光生成装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載する短パルス光生成装置
   であって、 前記光ファイバからの各短パルス光が入射・透過する光
   学フィルタを備え、 前記光ファイバは、伝搬中の各短パルス光をポンプパル
   スとソリトンパルスに分離する一方、 前記光学フィルタは、前記光ファイバから入射した各短
   パルス光の中でソリトンパルスのみを透過させること、
   を特徴とする短パルス光生成装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は請求項４に記載する短パル
   ス光生成装置であって、 前記光強度調整器が音響光学変調器であること、を特徴
   とする短パルス光生成装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに
   記載する短パルス光生成装置であって、 前記短パルス光源がファイバレーザーであること、を特
   徴とする短パルス光生成装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか一つに
   記載する短パルス光生成装置であって、 前記光ファイバが偏波保持型であること、を特徴とする
   短パルス光生成装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか一つに
   記載する短パルス光生成装置を備え、 前記短パルス光生成装置から出力される各短パルス光を
   参照用の短パルス光とすること、を特徴とする相互相関
   測定装置。