JP2003279480A - 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システム - Google Patents
広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システムInfo
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- JP2003279480A JP2003279480A JP2002081393A JP2002081393A JP2003279480A JP 2003279480 A JP2003279480 A JP 2003279480A JP 2002081393 A JP2002081393 A JP 2002081393A JP 2002081393 A JP2002081393 A JP 2002081393A JP 2003279480 A JP2003279480 A JP 2003279480A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 物質における広い波長帯域にわたる超高速
現象の過渡的な吸収変化をシングルショットで計測する
方法およびそのシステムを提供する。 【解決手段】 広帯域スーパーコンティニューム極短
光パルス（３）を参照光（４）とプローブ光（５）に分
岐してプローブ光（５）を光ファイバー（６）に入力
し、その光ファイバー（６）から出力された信号光パル
ス（８）を回折格子（１０）に入射し、回折格子（１
０）で分散された信号光パルス（８）に対して円筒レン
ズ（１１）で周波数分布（１２）に時空間変換し、この
周波数分布（１２）に対して時間−周波数変換フィルタ
（１３）で空間周波数フィルタリングを行い、さらに円
筒レンズ（１４）で二次元光波分布（１５）に逆時空間
変換し、二次元光波分布（１５）と参照光（６）からの
光波との干渉分布を、信号光パルスの周波数分布の時間
的変化を表す光スペクトログラム（１６）として得る。
現象の過渡的な吸収変化をシングルショットで計測する
方法およびそのシステムを提供する。 【解決手段】 広帯域スーパーコンティニューム極短
光パルス（３）を参照光（４）とプローブ光（５）に分
岐してプローブ光（５）を光ファイバー（６）に入力
し、その光ファイバー（６）から出力された信号光パル
ス（８）を回折格子（１０）に入射し、回折格子（１
０）で分散された信号光パルス（８）に対して円筒レン
ズ（１１）で周波数分布（１２）に時空間変換し、この
周波数分布（１２）に対して時間−周波数変換フィルタ
（１３）で空間周波数フィルタリングを行い、さらに円
筒レンズ（１４）で二次元光波分布（１５）に逆時空間
変換し、二次元光波分布（１５）と参照光（６）からの
光波との干渉分布を、信号光パルスの周波数分布の時間
的変化を表す光スペクトログラム（１６）として得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、広帯域ス
ーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングル
ショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡
吸収計測システムに関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、これまで計測できなかった物質
における広い波長帯域での超高速現象の同時計測を可能
とする広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを
用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシング
ルショット過渡吸収計測システムに関するものである。
ーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングル
ショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡
吸収計測システムに関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、これまで計測できなかった物質
における広い波長帯域での超高速現象の同時計測を可能
とする広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを
用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシング
ルショット過渡吸収計測システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】超高速現象の研究は、超高速
デバイス開発、科学現象の発見・解明、光通信技術の発
展など様々な分野で非常に重要な産業的意味を持つ。た
とえば、光通信の分野においては、時間多重や波長多重
などの方法による伝送容量の大容量化が進められてお
り、信号の超高速化と光源の広帯域化が精力的に進めら
れている。特に信号の超高速化に伴う光ファイバー伝播
時に発生する非線形効果や、広帯域化に伴う分散の影響
を広い帯域にわたって検討することが重要になってきて
おり、とりわけ伝送信号光パルスの波長ごとの過渡的な
変化は、伝送容量を決定する伝送信号の品質に関わる重
要な問題となっており、この過渡的な変化を計測する方
法が強く求められている。
デバイス開発、科学現象の発見・解明、光通信技術の発
展など様々な分野で非常に重要な産業的意味を持つ。た
とえば、光通信の分野においては、時間多重や波長多重
などの方法による伝送容量の大容量化が進められてお
り、信号の超高速化と光源の広帯域化が精力的に進めら
れている。特に信号の超高速化に伴う光ファイバー伝播
時に発生する非線形効果や、広帯域化に伴う分散の影響
を広い帯域にわたって検討することが重要になってきて
おり、とりわけ伝送信号光パルスの波長ごとの過渡的な
変化は、伝送容量を決定する伝送信号の品質に関わる重
要な問題となっており、この過渡的な変化を計測する方
法が強く求められている。
【０００３】上記のような状況の中で、発明者等は、極
短光パルスの持つ波長成分の過渡的な変化を表す光スペ
クトログラムのシングルショット計測を実現する方法と
して、特許公開２０００−８８６５７号の「極短光パル
スの波形計測方法」を提案した。この極短光パルスの波
形計測方法は、極短光パルスを回折格子などの分散素子
に照射し、その出力光をフーリエ変換することによって
一次元周波数光分布に変換し、その一次元周波数光分布
を時間−周波数変換フィルタを用いてフィルタリング
し、さらに逆フーリエ変換して形成される時間周波数展
開された超高速走査二次元分布の強度分布と、極短パル
スレーザ光をコリメートして得られる参照波面とを空間
的に干渉させて得られる干渉縞の強度分布から、極短光
パルスの周波数分布の時間変化およびその振幅と位相を
再生するというものである。この方法によって、従来の
高調波発生法のように特殊で高価な非線形結晶を用いず
に、信号の振幅情報のみならず位相情報を得ることが可
能となった。
短光パルスの持つ波長成分の過渡的な変化を表す光スペ
クトログラムのシングルショット計測を実現する方法と
して、特許公開２０００−８８６５７号の「極短光パル
スの波形計測方法」を提案した。この極短光パルスの波
形計測方法は、極短光パルスを回折格子などの分散素子
に照射し、その出力光をフーリエ変換することによって
一次元周波数光分布に変換し、その一次元周波数光分布
を時間−周波数変換フィルタを用いてフィルタリング
し、さらに逆フーリエ変換して形成される時間周波数展
開された超高速走査二次元分布の強度分布と、極短パル
スレーザ光をコリメートして得られる参照波面とを空間
的に干渉させて得られる干渉縞の強度分布から、極短光
パルスの周波数分布の時間変化およびその振幅と位相を
再生するというものである。この方法によって、従来の
高調波発生法のように特殊で高価な非線形結晶を用いず
に、信号の振幅情報のみならず位相情報を得ることが可
能となった。
【０００４】また、極短光パルスを実現する方法として
は様々な方法が提案されてはいたが、それら従来の方法
では安定的に広い波長領域をカバーすることは極めて困
難であった。しかしながら、広帯域スーパーコンティニ
ューム極短光パルスを発生する方法として、特許公開２
０００−２５８８０９号の「多波長パルス光生成システ
ム」が提案され、この方法により、広範囲の波長領域を
カバーする極短光パルスを発生させることが可能となっ
た。また、この広帯域スーパーコンティニューム極短光
パルス光源は、励起光源の波長と光ファイバーの特性を
適合させてアンチストークスパルスを効率よく生成する
ことが可能である。
は様々な方法が提案されてはいたが、それら従来の方法
では安定的に広い波長領域をカバーすることは極めて困
難であった。しかしながら、広帯域スーパーコンティニ
ューム極短光パルスを発生する方法として、特許公開２
０００−２５８８０９号の「多波長パルス光生成システ
ム」が提案され、この方法により、広範囲の波長領域を
カバーする極短光パルスを発生させることが可能となっ
た。また、この広帯域スーパーコンティニューム極短光
パルス光源は、励起光源の波長と光ファイバーの特性を
適合させてアンチストークスパルスを効率よく生成する
ことが可能である。
【０００５】しかしながら一方で、近年の通信帯域のブ
ロード化に伴い、非常に広い帯域と時間幅の狭い極短光
パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法が求
められているにもかかわらず、これまで有効な方法が得
られていないのが現状である。
ロード化に伴い、非常に広い帯域と時間幅の狭い極短光
パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法が求
められているにもかかわらず、これまで有効な方法が得
られていないのが現状である。
【０００６】そこでこの出願の発明は、以上のとおりの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、これまで計測できなかった物質における広い波
長帯域での超高速現象の同時計測を可能とする広帯域ス
ーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングル
ショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡
吸収計測システムを提供することを課題としている。
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、これまで計測できなかった物質における広い波
長帯域での超高速現象の同時計測を可能とする広帯域ス
ーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングル
ショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡
吸収計測システムを提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第１には、物質にお
ける広い波長帯域にわたる超高速現象の過渡的な吸収変
化をシングルショットで計測する方法であって、広帯域
スーパーコンティニューム極短光パルスを参照光とプロ
ーブ光に分岐してプローブ光を計測物質に照射・入力
し、その計測物質の超高速状態変化により波長ごとに異
なる過渡的な吸収の変化を受けた出力光を信号光パルス
として分散素子に入射し、次いでこの分散素子によって
分散された信号光パルスに対して一次元空間的にフーリ
エ変換を行うことで周波数分布に時空間変換し、この周
波数分布に対して時間−周波数変換フィルタによって空
間周波数フィルタリングを行い、さらに得られた光波に
対して再度一次元空間的にフーリエ変換を行うことによ
り二次元光波分布に逆時空間変換し、この二次元光波分
布とはじめに分岐しておいた参照光からの光波との干渉
分布を、信号光パルスの周波数分布の時間的変化を表す
光スペクトログラムとして得ることを特徴とする広帯域
スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシング
ルショット過渡吸収計測方法を提供する。
の課題を解決するものとして、まず第１には、物質にお
ける広い波長帯域にわたる超高速現象の過渡的な吸収変
化をシングルショットで計測する方法であって、広帯域
スーパーコンティニューム極短光パルスを参照光とプロ
ーブ光に分岐してプローブ光を計測物質に照射・入力
し、その計測物質の超高速状態変化により波長ごとに異
なる過渡的な吸収の変化を受けた出力光を信号光パルス
として分散素子に入射し、次いでこの分散素子によって
分散された信号光パルスに対して一次元空間的にフーリ
エ変換を行うことで周波数分布に時空間変換し、この周
波数分布に対して時間−周波数変換フィルタによって空
間周波数フィルタリングを行い、さらに得られた光波に
対して再度一次元空間的にフーリエ変換を行うことによ
り二次元光波分布に逆時空間変換し、この二次元光波分
布とはじめに分岐しておいた参照光からの光波との干渉
分布を、信号光パルスの周波数分布の時間的変化を表す
光スペクトログラムとして得ることを特徴とする広帯域
スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシング
ルショット過渡吸収計測方法を提供する。
【０００８】第２には、この出願の発明は、第１の発明
において、広帯域スーパーコンティニューム極短光パル
スが、ファイバーレーザーと光分岐器と複数の光ファイ
バーとを備えてなる広帯域スーパーコンティニューム極
短光パルス発生装置によって発生されることを特徴とす
る広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用い
たシングルショット過渡吸収計測方法を提供する。
において、広帯域スーパーコンティニューム極短光パル
スが、ファイバーレーザーと光分岐器と複数の光ファイ
バーとを備えてなる広帯域スーパーコンティニューム極
短光パルス発生装置によって発生されることを特徴とす
る広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用い
たシングルショット過渡吸収計測方法を提供する。
【０００９】さらに、第３には、第１または２の発明に
おいて、計測物質が光ファイバーであることを特徴とす
る広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用い
たシングルショット過渡吸収計測方法を提供する。
おいて、計測物質が光ファイバーであることを特徴とす
る広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用い
たシングルショット過渡吸収計測方法を提供する。
【００１０】また、第４には、第１ないし３のいずれか
の発明において、分散素子が回折格子であることを特徴
とする広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを
用いたシングルショット過渡吸収計測方法を提供する。
の発明において、分散素子が回折格子であることを特徴
とする広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを
用いたシングルショット過渡吸収計測方法を提供する。
【００１１】第５には、第１ないし４のいずれかの発明
において、フーリエ変換が円筒レンズによって行われる
ことを特徴とする広帯域スーパーコンティニューム極短
光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法を
提供する。
において、フーリエ変換が円筒レンズによって行われる
ことを特徴とする広帯域スーパーコンティニューム極短
光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法を
提供する。
【００１２】第６には、請求項１ないし５のいずれかの
広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いた
シングルショット過渡吸収計測方法を行うシングルショ
ット過渡吸収計測システムであって、 １）広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス発生
装置、 ２）広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを参
照光とプローブ光に分岐する光分岐器、 ３）プローブ光を信号光パルスとして入射し、分散させ
る分散素子、 ４）分散素子からの信号光パルスに対して一次元空間的
にフーリエ変換を行い周波数分布に時空間変換する光学
素子、 ５）その周波数分布に対し、空間周波数フィルタリング
を行う時間−周波数フィルタ、 ６）さらに得られた光波に対して一次元空間的にフーリ
エ変換を行い二次元光波分布に逆時空間変換する光学素
子、 ７）その二次元光波分布とはじめに分岐しておいた参照
光からの光波を干渉させる干渉装置、 を備えてなる広帯域スーパーコンティニューム極短光パ
ルスを用いたシングルショット過渡吸収計測システムを
提供する。
広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いた
シングルショット過渡吸収計測方法を行うシングルショ
ット過渡吸収計測システムであって、 １）広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス発生
装置、 ２）広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを参
照光とプローブ光に分岐する光分岐器、 ３）プローブ光を信号光パルスとして入射し、分散させ
る分散素子、 ４）分散素子からの信号光パルスに対して一次元空間的
にフーリエ変換を行い周波数分布に時空間変換する光学
素子、 ５）その周波数分布に対し、空間周波数フィルタリング
を行う時間−周波数フィルタ、 ６）さらに得られた光波に対して一次元空間的にフーリ
エ変換を行い二次元光波分布に逆時空間変換する光学素
子、 ７）その二次元光波分布とはじめに分岐しておいた参照
光からの光波を干渉させる干渉装置、 を備えてなる広帯域スーパーコンティニューム極短光パ
ルスを用いたシングルショット過渡吸収計測システムを
提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】この出願の発明の広帯域スーパー
コンティニューム極短光パルスを用いたシングルショッ
ト過渡吸収計測方法は、物質における広い波長帯域にわ
たる超高速現象の過渡的な吸収変化をシングルショット
で計測する方法である。具体的には、広帯域スーパーコ
ンティニューム極短光パルスを、ビームスプリッターな
どの光分岐器を用いて参照光とプローブ光に分岐し、プ
ローブ光を計測物質に照射・入力する。次いでその計測
物質の超高速状態変化により波長ごとに異なる過渡的な
吸収の変化を受けた出力光に空間的に適当な幅と適当な
角度を持たせて信号光パルスとして分散素子に入射し、
この分散素子上の入射位置の違いによって時間的な差異
が生じて信号光パルスが分散される。その信号光パルス
に対して一次元空間的にフーリエ変換を行うことで周波
数分布に時空間変換し、この周波数分布に対して、鉛直
方向に異なる波長が切り出されるような空間分布を持っ
た時間−周波数変換フィルタにより空間周波数フィルタ
リングを行い、さらに得られた光波に対して再度一次元
空間的にフーリエ変換を行うことにより鉛直方向に波長
分布と水平方向に時間的な差異を持つ二次元光波分布に
逆時空間変換する。この二次元光波分布とはじめに分岐
した参照光からの光波との干渉分布を、信号光パルスの
周波数分布の時間的変化を表す光スペクトログラムとし
て得ることを特徴とするものである。
コンティニューム極短光パルスを用いたシングルショッ
ト過渡吸収計測方法は、物質における広い波長帯域にわ
たる超高速現象の過渡的な吸収変化をシングルショット
で計測する方法である。具体的には、広帯域スーパーコ
ンティニューム極短光パルスを、ビームスプリッターな
どの光分岐器を用いて参照光とプローブ光に分岐し、プ
ローブ光を計測物質に照射・入力する。次いでその計測
物質の超高速状態変化により波長ごとに異なる過渡的な
吸収の変化を受けた出力光に空間的に適当な幅と適当な
角度を持たせて信号光パルスとして分散素子に入射し、
この分散素子上の入射位置の違いによって時間的な差異
が生じて信号光パルスが分散される。その信号光パルス
に対して一次元空間的にフーリエ変換を行うことで周波
数分布に時空間変換し、この周波数分布に対して、鉛直
方向に異なる波長が切り出されるような空間分布を持っ
た時間−周波数変換フィルタにより空間周波数フィルタ
リングを行い、さらに得られた光波に対して再度一次元
空間的にフーリエ変換を行うことにより鉛直方向に波長
分布と水平方向に時間的な差異を持つ二次元光波分布に
逆時空間変換する。この二次元光波分布とはじめに分岐
した参照光からの光波との干渉分布を、信号光パルスの
周波数分布の時間的変化を表す光スペクトログラムとし
て得ることを特徴とするものである。
【００１４】この出願の発明の広帯域スーパーコンティ
ニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸
収計測方法においては、広帯域スーパーコンティニュー
ム極短光パルスを用いるため、従来の方法のように広い
帯域の計測を行うために複数の光源を用意する必要がな
く、これまで困難であった広い帯域で同時に発生する超
高速現象のシングルショット計測を実現することが可能
となる。
ニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸
収計測方法においては、広帯域スーパーコンティニュー
ム極短光パルスを用いるため、従来の方法のように広い
帯域の計測を行うために複数の光源を用意する必要がな
く、これまで困難であった広い帯域で同時に発生する超
高速現象のシングルショット計測を実現することが可能
となる。
【００１５】また、この出願の発明の広帯域スーパーコ
ンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット
過渡吸収計測方法は、上記のような時空間変換技術を用
いて得られる空間並列性を利用することによって、広帯
域スーパーコンティニューム極短光パルスのプローブ光
にも対応することができるのである。
ンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット
過渡吸収計測方法は、上記のような時空間変換技術を用
いて得られる空間並列性を利用することによって、広帯
域スーパーコンティニューム極短光パルスのプローブ光
にも対応することができるのである。
【００１６】ここで上記広帯域スーパーコンティニュー
ム極短光パルスは、ファイバーレーザーと光分岐器と複
数の光ファイバーとを備えてなる広帯域スーパーコンテ
ィニューム極短光パルス発生装置によって好適に発生さ
せることができる。
ム極短光パルスは、ファイバーレーザーと光分岐器と複
数の光ファイバーとを備えてなる広帯域スーパーコンテ
ィニューム極短光パルス発生装置によって好適に発生さ
せることができる。
【００１７】また計測物質としては、たとえば、光ファ
イバーが用いられ、光ファイバー以外には、現在研究が
活発に行われている、多重量子井戸素子や有機非線形材
料などの超高速光スイッチングデバイス、材料全般等が
用いられる。また、分散素子としてたとえば回折格子を
好適に用いることができ、またフーリエ変換は円筒レン
ズによって好適に行うことができる。もちろん、分散素
子として回折格子以外の他の分散素子を用いることも可
能であり、またフーリエ変換を行うものとして円筒レン
ズ以外の光学素子等を用いることもできる。また時間−
周波数変換フィルタとしては、たとえば透過型フィルタ
が好適に用いられるが、位相型フィルタを用いることも
もちろん可能である。
イバーが用いられ、光ファイバー以外には、現在研究が
活発に行われている、多重量子井戸素子や有機非線形材
料などの超高速光スイッチングデバイス、材料全般等が
用いられる。また、分散素子としてたとえば回折格子を
好適に用いることができ、またフーリエ変換は円筒レン
ズによって好適に行うことができる。もちろん、分散素
子として回折格子以外の他の分散素子を用いることも可
能であり、またフーリエ変換を行うものとして円筒レン
ズ以外の光学素子等を用いることもできる。また時間−
周波数変換フィルタとしては、たとえば透過型フィルタ
が好適に用いられるが、位相型フィルタを用いることも
もちろん可能である。
【００１８】また、上記の広帯域スーパーコンティニュ
ーム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計
測方法は、１）広帯域スーパーコンティニューム極短光
パルス発生装置、２）広帯域スーパーコンティニューム
極短光パルスを参照光とプローブ光に分岐する光分岐
器、３）プローブ光を信号光パルスとして入射し、分散
させる分散素子、４）分散素子からの信号光パルスに対
して一次元空間的にフーリエ変換を行い周波数分布に時
空間変換する光学素子、５）その周波数分布に対し、空
間周波数フィルタリングを行う時間−周波数フィルタ、
６）さらに得られた光波に対して一次元空間的にフーリ
エ変換を行い二次元光波分布に逆時空間変換する光学素
子、７）その二次元光波分布とはじめに分岐しておいた
参照光からの光波を干渉させる干渉装置を備えてなる広
帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシ
ングルショット過渡吸収計測システムを用いて実施する
ことができる。
ーム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計
測方法は、１）広帯域スーパーコンティニューム極短光
パルス発生装置、２）広帯域スーパーコンティニューム
極短光パルスを参照光とプローブ光に分岐する光分岐
器、３）プローブ光を信号光パルスとして入射し、分散
させる分散素子、４）分散素子からの信号光パルスに対
して一次元空間的にフーリエ変換を行い周波数分布に時
空間変換する光学素子、５）その周波数分布に対し、空
間周波数フィルタリングを行う時間−周波数フィルタ、
６）さらに得られた光波に対して一次元空間的にフーリ
エ変換を行い二次元光波分布に逆時空間変換する光学素
子、７）その二次元光波分布とはじめに分岐しておいた
参照光からの光波を干渉させる干渉装置を備えてなる広
帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシ
ングルショット過渡吸収計測システムを用いて実施する
ことができる。
【００１９】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定される
ものではなく、細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。
し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく
説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定される
ものではなく、細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。
【００２０】
【実施例】＜実施例１＞図１は本発明による広帯域スー
パーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルシ
ョット過渡吸収計測方法を実施するためのシステムの構
成を示すものである。この広帯域スーパーコンティニュ
ーム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計
測システム（１）では、広帯域スーパーコンティニュー
ム極短光パルス発生装置（２）からの広帯域スーパーコ
ンティニューム極短光パルス（３）をビームスプリッタ
ー（４）により２つに分岐し、一方を参照光（５）と
し、もう一方をプローブ光（６）としている。
パーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルシ
ョット過渡吸収計測方法を実施するためのシステムの構
成を示すものである。この広帯域スーパーコンティニュ
ーム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計
測システム（１）では、広帯域スーパーコンティニュー
ム極短光パルス発生装置（２）からの広帯域スーパーコ
ンティニューム極短光パルス（３）をビームスプリッタ
ー（４）により２つに分岐し、一方を参照光（５）と
し、もう一方をプローブ光（６）としている。
【００２１】このプローブ光（６）を計測物質である光
ファイバー（７）に照射・入力し、光ファイバー（７）
の超高速状態変化により波長ごとに異なる過渡的な吸収
の変化を受けて出力された信号光パルス（８）を極短光
パルス波形計測システム（９）に入力する。
ファイバー（７）に照射・入力し、光ファイバー（７）
の超高速状態変化により波長ごとに異なる過渡的な吸収
の変化を受けて出力された信号光パルス（８）を極短光
パルス波形計測システム（９）に入力する。
【００２２】極短光パルス波形計測システム（９）で
は、分散素子である回折格子（１０）に信号光パルス
（８）を入射し、回折格子（１０）上の入射位置の違い
によって時間的な差異が生じて分散された信号光パルス
（８）に対して、円筒レンズ（１１）によって一次元空
間的にフーリエ変換を行うことにより、周波数分布（１
２）に時空間変換する。
は、分散素子である回折格子（１０）に信号光パルス
（８）を入射し、回折格子（１０）上の入射位置の違い
によって時間的な差異が生じて分散された信号光パルス
（８）に対して、円筒レンズ（１１）によって一次元空
間的にフーリエ変換を行うことにより、周波数分布（１
２）に時空間変換する。
【００２３】次に、この時空間変換された周波数分布
（１２）に対して、鉛直方向に異なる波長が切り出され
るような空間分布を持った透過型フィルタである時間−
周波数変換フィルタ（１３）によって空間周波数フィル
タリングを行い、さらに再度、円筒レンズ（１４）によ
って一次元空間的にフーリエ変換を行うことにより逆時
空間変換して鉛直方向に波長分布と水平方向に時間的な
差異を持つ二次元光波分布（１５）が得られる。
（１２）に対して、鉛直方向に異なる波長が切り出され
るような空間分布を持った透過型フィルタである時間−
周波数変換フィルタ（１３）によって空間周波数フィル
タリングを行い、さらに再度、円筒レンズ（１４）によ
って一次元空間的にフーリエ変換を行うことにより逆時
空間変換して鉛直方向に波長分布と水平方向に時間的な
差異を持つ二次元光波分布（１５）が得られる。
【００２４】この二次元光波分布（１５）とはじめに分
岐しておいた参照光（５）からの光波とを干渉装置によ
って干渉させ、その干渉分布を信号光の周波数分布の時
間的変化を表す光スペクトログラム（１６）として得る
ことで、光ファイバーにおける広い波長帯域での超高速
現象の過渡的な吸収変化を計測することができる。
岐しておいた参照光（５）からの光波とを干渉装置によ
って干渉させ、その干渉分布を信号光の周波数分布の時
間的変化を表す光スペクトログラム（１６）として得る
ことで、光ファイバーにおける広い波長帯域での超高速
現象の過渡的な吸収変化を計測することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、従来の方法のように、広い帯域の極短光
パルスの計測を行うために複数の光源を用意する必要が
なく、これまで計測が困難であった広い帯域での超高速
現象の同時計測を可能とする広帯域スーパーコンティニ
ューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収
計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システム
が提供され、光通信分野において、信号の超高速化と、
光源の広帯域化に貢献し、光通信分野の発展に大きく寄
与することが期待される。
発明によって、従来の方法のように、広い帯域の極短光
パルスの計測を行うために複数の光源を用意する必要が
なく、これまで計測が困難であった広い帯域での超高速
現象の同時計測を可能とする広帯域スーパーコンティニ
ューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収
計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システム
が提供され、光通信分野において、信号の超高速化と、
光源の広帯域化に貢献し、光通信分野の発展に大きく寄
与することが期待される。
【図１】この発明の広帯域スーパーコンティニューム極
短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法
で使用する計測システムの一例の構成を例示した概念図
である。
短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法
で使用する計測システムの一例の構成を例示した概念図
である。
１ 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用
いたシングルショット過渡吸収計測システム ２ 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス発生
装置 ３ 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス ４ ビームスプリッタ− ５ 参照光 ６ プローブ光 ７ 光ファイバー ８ 信号光パルス ９ 極短光パルス波形計測システム １０ 回折格子 １１ 円筒レンズ １２ 周波数分布 １３ 時間−周波数変換フィルタ １４ 円筒レンズ １５ 二次元光波分布 １６ 光スペクトログラム
いたシングルショット過渡吸収計測システム ２ 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス発生
装置 ３ 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス ４ ビームスプリッタ− ５ 参照光 ６ プローブ光 ７ 光ファイバー ８ 信号光パルス ９ 極短光パルス波形計測システム １０ 回折格子 １１ 円筒レンズ １２ 周波数分布 １３ 時間−周波数変換フィルタ １４ 円筒レンズ １５ 二次元光波分布 １６ 光スペクトログラム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 後藤 俊夫
愛知県日進市五色園３−2110
(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 廣住 知也
愛知県刈谷市朝日町２−１
Ｆターム(参考） 2G020 BA05 CA14 CB23 CC04 CC63
CD16
2G059 AA02 BB08 BB15 EE01 EE09
EE12 FF04 GG01 GG08 JJ02
JJ05 JJ11 JJ17 JJ22 MM01
2G086 KK04
Claims (6)
- 【請求項１】 物質における広い波長帯域にわたる超高
速現象の過渡的な吸収変化をシングルショットで計測す
る方法であって、広帯域スーパーコンティニューム極短
光パルスを参照光とプローブ光に分岐してプローブ光を
計測物質に照射・入力し、その計測物質の超高速状態変
化により波長ごとに異なる過渡的な吸収の変化を受けた
出力光を信号光パルスとして分散素子に入射し、次いで
この分散素子によって分散された信号光パルスに対して
一次元空間的にフーリエ変換を行うことで周波数分布に
時空間変換し、この周波数分布に対して時間−周波数変
換フィルタによって空間周波数フィルタリングを行い、
さらに得られた光波に対して再度一次元空間的にフーリ
エ変換を行うことにより二次元光波分布に逆時空間変換
し、この二次元光波分布とはじめに分岐しておいた参照
光からの光波との干渉分布を、信号光パルスの周波数分
布の時間的変化を表す光スペクトログラムとして得るこ
とを特徴とする広帯域スーパーコンティニューム極短光
パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法。 - 【請求項２】 広帯域スーパーコンティニューム極短光
パルスが、ファイバーレーザーと光分岐器と複数の光フ
ァイバーとを備えてなる広帯域スーパーコンティニュー
ム極短光パルス発生装置によって発生されることを特徴
とする請求項１に記載の広帯域スーパーコンティニュー
ム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測
方法。 - 【請求項３】 計測物質が光ファイバーであることを特
徴とする請求項１または２に記載の広帯域スーパーコン
ティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過
渡吸収計測方法。 - 【請求項４】 分散素子が回折格子であることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれかに記載の広帯域スーパ
ーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショ
ット過渡吸収計測方法。 - 【請求項５】 フーリエ変換が円筒レンズによって行わ
れることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載の広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用
いたシングルショット過渡吸収計測方法。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかの広帯域ス
ーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングル
ショット過渡吸収計測方法を行うシングルショット過渡
吸収計測システムであって、 １）広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス発生
装置、 ２）広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを参
照光とプローブ光に分岐する光分岐器、 ３）プローブ光を信号光パルスとして入射し、分散させ
る分散素子、 ４）分散素子からの信号光パルスに対して一次元空間的
にフーリエ変換を行い周波数分布に時空間変換する光学
素子、 ５）その周波数分布に対し、空間周波数フィルタリング
を行う時間−周波数フィルタ、 ６）さらに得られた光波に対して一次元空間的にフーリ
エ変換を行い二次元光波分布に逆時空間変換する光学素
子、 ７）その二次元光波分布とはじめに分岐しておいた参照
光からの光波を干渉させる干渉装置、を備えてなる広帯
域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシン
グルショット過渡吸収計測システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002081393A JP3875127B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002081393A JP3875127B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003279480A true JP2003279480A (ja) | 2003-10-02 |
| JP3875127B2 JP3875127B2 (ja) | 2007-01-31 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002081393A Expired - Fee Related JP3875127B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システム |
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| JP2006038577A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | Olympus Corp | 時間分解分光装置 |
| JP2007010666A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Asml Netherlands Bv | 計測装置、リソグラフィ装置、プロセス装置、計測方法、及びデバイス製造方法。 |
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| WO2014194507A1 (zh) * | 2013-06-06 | 2014-12-11 | 华为技术有限公司 | 光频率监控装置 |
| CN104237141A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 天津大学 | 一种针对超连续光源的光谱分束测量方法及装置 |
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| JP2020159977A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ウシオ電機株式会社 | 広帯域パルス光源装置、分光測定装置及び分光測定方法 |
| JP2020159973A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ウシオ電機株式会社 | 光測定用光源装置、分光測定装置及び分光測定方法 |
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| JP2020159978A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ウシオ電機株式会社 | 分光測定装置及び分光測定方法 |
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-
2002
- 2002-03-22 JP JP2002081393A patent/JP3875127B2/ja not_active Expired - Fee Related
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