JP2011022122A - 極短電磁パルススペクトラム測定システム - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のスペクトラムアナライザは高いQのフィルタを使用していないので、極短の電磁パルスの周波数スペクトラムは測定できなかった。
【解決手段】高いQ値のファブリペロー共振器を用いることによって、1波長のQ倍の波長まで信号が持続することを利用して、極短パルスの周波数スペクトラムが測定できる。
【選択図】図1
【解決手段】高いQ値のファブリペロー共振器を用いることによって、1波長のQ倍の波長まで信号が持続することを利用して、極短パルスの周波数スペクトラムが測定できる。
【選択図】図1
Description
本発明は極短の電磁パルスを周波数スペクトラム測定することに関するものである。
現在、電磁波の周波数スペクトラムを測定する場合は、周波数が変化できるフィルタを用いている。この周波数をスイープすることによって、指定した周波数内のスペクトラムが測定できる。なお、これらの測定器は連続波が対象で、パルスの場合は問題がある。しかも、1psec幅のパルスが1秒間に50個しかない場合は、スペクトラム測定は不可能である。
このように1psec幅のパルスが1秒間に50個しかない場合の問題を残している。
このような従来技術の背景の中で、Q値の高い共振器を使って、パルス中の共振周波数成分をパルス入力がなくなった後も共振続けさせる方法を用いる。
Q値の意味は、1周期の波がQ倍周期まで残存して共振しつづけるということを示している。このような共振器付きのスペクトラムアナライザを用いれば、1周期のパルスがQ倍周期目ごとに来れば、波を打ってはいるけれども連続波になるということを示している。この原理を用いる。
Q値の意味は、1周期の波がQ倍周期まで残存して共振しつづけるということを示している。このような共振器付きのスペクトラムアナライザを用いれば、1周期のパルスがQ倍周期目ごとに来れば、波を打ってはいるけれども連続波になるということを示している。この原理を用いる。
以下に実施例1を示す。図1を用いて説明する。
コンピュータでコントローラ6をコントロールして、直動モータ5が往復1サイクル2秒で平面ミラー4が上下に動いている。なお、ミラー間の距離による共振周波数は計算してあり、コンピュータで、横軸が周波数で画面化されている。50psec幅の極短パルスが誘電体導波路1を通って、ファブリペロー共振器に入ってきた。
パルスは多くの周波数成分を持っているので、多くの周波数で共振する。なおこのときの共振器のQ値は50,000であった。
共振波は誘電体導波路を通って、ローノイズアンプ7で増幅される。次に検波装置8で検波され、低周波のローノイズアンプで増幅されてコンピュータのA/Dコンバータでディジタル信号に変換される。信号は、平面ミラーの往復回数だけ加算される。ここでは50回加算され、周波数スペクトルが形成された。
なお、ファブリペローで1オクターブ程度の帯域をカバーすると、2倍波の共振もしてしまう。この場合は、ローパスフィルタを用いた処理とハイパスフィルタを用いた処理で2倍波の除去を行う。また、周波数スペクトルからパルスを再現するには、逆フーリエ変換を行う。
コンピュータでコントローラ6をコントロールして、直動モータ5が往復1サイクル2秒で平面ミラー4が上下に動いている。なお、ミラー間の距離による共振周波数は計算してあり、コンピュータで、横軸が周波数で画面化されている。50psec幅の極短パルスが誘電体導波路1を通って、ファブリペロー共振器に入ってきた。
パルスは多くの周波数成分を持っているので、多くの周波数で共振する。なおこのときの共振器のQ値は50,000であった。
共振波は誘電体導波路を通って、ローノイズアンプ7で増幅される。次に検波装置8で検波され、低周波のローノイズアンプで増幅されてコンピュータのA/Dコンバータでディジタル信号に変換される。信号は、平面ミラーの往復回数だけ加算される。ここでは50回加算され、周波数スペクトルが形成された。
なお、ファブリペローで1オクターブ程度の帯域をカバーすると、2倍波の共振もしてしまう。この場合は、ローパスフィルタを用いた処理とハイパスフィルタを用いた処理で2倍波の除去を行う。また、周波数スペクトルからパルスを再現するには、逆フーリエ変換を行う。
以下に実施例2を示す。共振器が超電導材料でできている場合を示す。図1では、共振器の片方のミラーが平面であるが、ここでは2つのミラーとも球面の場合を説明する。球面の場合のミラー間の一番長い距離は、片方が平面の場合の距離の約2倍で同じ周波数の共振をする。共振器を超電導材料のNbでつくる場合は、少なくとも共振器部分をデュアーに入った液体ヘリウムに浸漬する。なお、高温超電導材料で共振器をつくる場合は少なくとも共振器部分を液体窒素に漬けるか、−180℃以下の電気式冷凍庫に入れる。なお超電導材料を使用したら共振器のQ値は50万以上になった。
1.誘電体導波路
2.誘電体導波路
3.ファブリペロー共振器
4.平面ミラー
5.直動モーター
6.直動モーターコントローラ
7.ローノイズアンプ
8.検波装置
2.誘電体導波路
3.ファブリペロー共振器
4.平面ミラー
5.直動モーター
6.直動モーターコントローラ
7.ローノイズアンプ
8.検波装置
Claims (5)
- ファブリペロー共振器のミラー間距離を移動させることによって、共振周波数を移動させ、入力電気信号の周波数スペクトルを測定する装置
- コンピュータでファブリペロー共振器のミラー間距離を移動させ、画面の横軸に周波数を表示して、縦軸に共振器出力、または共振器検波出力を表示する請求項1の周波数スペクトルを測定する装置
- ファブリペロー共振器への入力伝送路および出力伝送路が誘電体導波路である請求項1、2の周波数スペクトルを測定する装置
- ファブリペロー共振器は片方のミラーが球面で、他方のミラーが平面である請求項1、2、3の周波数スペクトルを測定する装置
- ファブリペロー共振器の少なくともミラー部が超電導材料である請求項1、2、3、4の周波数スペクトルを測定する装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009185210A JP2011022122A (ja) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | 極短電磁パルススペクトラム測定システム |
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Publications (1)
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ID=43632323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP2011022122A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106124857A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-11-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于电光法珀腔的微波光子学频率测量装置 |
CN106443071A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 噪声可识别的高量程加速度传感器共振频率的提取方法 |
WO2018002770A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | International Business Machines Corporation | Read out of quantum states of microwave frequency qubits with optical frequency photons |
-
2009
- 2009-07-16 JP JP2009185210A patent/JP2011022122A/ja active Pending
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GB2567080A (en) * | 2016-06-30 | 2019-04-03 | Ibm | Read out of quantum states of microwave frequency qubits with optical frequency photons |
US10295582B2 (en) | 2016-06-30 | 2019-05-21 | International Business Machines Corporation | Read out of quantum states of microwave frequency qubits with optical frequency photons |
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CN106443071A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-22 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 噪声可识别的高量程加速度传感器共振频率的提取方法 |
CN106443071B (zh) * | 2016-09-20 | 2019-09-13 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 噪声可识别的高量程加速度传感器共振频率的提取方法 |
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