JP2013152118A - Measurement method and device of laser beam characteristics - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光のコヒーレンス度、レーザ中心周波数変化を測定するレーザ光特性測定方法及び測定装置に関する。 The present invention relates to a laser beam characteristic measuring method and a measuring apparatus for measuring a coherence degree of a laser beam and a laser center frequency change.
従来のレーザ光特性測定方法としては、非特許文献1に記載のレーザ光のスペクトル測定法が知られている。この方法は、被測定レーザを2分岐し、一方を用意した十分な長さの光ファイバに伝送させ、もう一方を音響光学素子などに通して周波数を一定量だけシフトさせる。その後、両者を合波し、受光素子により受光して、その受光信号のビートスペクトル幅を測定するものである。 As a conventional laser beam characteristic measuring method, a laser beam spectrum measuring method described in Non-Patent Document 1 is known. In this method, a laser to be measured is branched into two, and one of them is transmitted to a sufficiently long optical fiber, and the other is passed through an acoustooptic device or the like to shift the frequency by a certain amount. Thereafter, both are combined, received by a light receiving element, and the beat spectrum width of the received light signal is measured.
このビートスペクトル幅の1/√2が、レーザ光の発振スペクトル線幅(以下、レーザ光スペクトル線幅)であることが知られており、測定したビートスペクトル幅からレーザ光スペクトル線幅を測定することができる。尚、このレーザ光スペクトル線幅をΔνとすると、レーザ光のコヒーレンス時間は1/Δνとなる。また、このコヒーレンス時間に光速度定数を乗算すればコヒーレンス長が得られる。 It is known that 1 / √2 of the beat spectrum width is an oscillation spectrum line width of the laser beam (hereinafter referred to as a laser beam spectrum line width), and the laser beam spectrum line width is measured from the measured beat spectrum width. be able to. If this laser beam spectral line width is Δν, the coherence time of the laser beam is 1 / Δν. Also, the coherence length can be obtained by multiplying the coherence time by the light velocity constant.
但し、上記の方法では、分岐されたレーザ光の一方を十分に長い光ファイバに通して十分な時間遅延を与えてからもう一方と合波する必要があり、被測定レーザ光のコヒーレンス長よりも十分に長い遅延が要求される。このため、測定時には不明であるレーザ光のコヒーレンス長よりも長い遅延が得られていることを前提条件となっている。したがって、測定結果は、レーザ光スペクトル線幅の一定の推測を可能にするものの、その測定結果は不確実性を含んだものにならざるを得なかった。この懸念は、特にスペクトル線幅が狭い(コヒーレンス時間が長い)レーザ光を測定する場合に顕著であり、近年においてファイバレーザなどの数KHz程度のスペクトル線幅を有するレーザが商用化されている状況では、その測定のあいまいさが問題となっている。 However, in the above method, it is necessary to pass one of the branched laser beams through a sufficiently long optical fiber to give a sufficient time delay and then combine the other with the other, which is longer than the coherence length of the laser beam to be measured. A sufficiently long delay is required. For this reason, it is a precondition that a delay longer than the coherence length of the laser beam, which is unknown at the time of measurement, is obtained. Therefore, although the measurement result enables a constant estimation of the spectral line width of the laser beam, the measurement result has to be uncertain. This concern is particularly noticeable when laser light with a narrow spectral line width (long coherence time) is measured. In recent years, lasers having a spectral line width of about several kilohertz, such as fiber lasers, have been commercialized. Then, the ambiguity of the measurement is a problem.
以上述べたように、従来のレーザ光特性測定技術では、レーザ光のコヒーレンス長よりも長い遅延が得られていることが前提条件となっているため、レーザ光スペクトル幅の推測は可能であるものの、その測定結果に不確実性が含まれている。
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、レーザ光のスペクトル線幅が狭く、コヒーレンス時間が長いレーザ光のコヒーレンス度、コヒーレンス時間、レーザ中心周波数変化をより正確に測定可能とするレーザ光特性測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
As described above, the conventional laser light characteristic measurement technique is premised on that a delay longer than the coherence length of the laser light is obtained, so that it is possible to estimate the laser light spectral width. Uncertainty is included in the measurement results.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a laser capable of more accurately measuring the degree of coherence, the coherence time, and the laser center frequency of a laser beam having a narrow spectral line width and a long coherence time. An object of the present invention is to provide an optical property measurement method and a measurement apparatus.
本発明に係るレーザ光特性測定方法は、以下のような態様の構成とする。
(1)遅延時間τの関数である被測定レーザ光のコヒーレンス度γ(τ)を測定するレーザ光特性測定方法であって、被測定レーザ光の周波数を線形に掃引し、前記周波数掃引されたレーザ光を2系統に分岐し、分岐された一方のレーザ光を光ファイバに入射して当該光ファイバで生じたレイリー散乱光を取り込み、前記レイリー散乱光と前記分岐された他方のレーザ光とを合波し、前記合波によって生じる光電流を検出し、前記検出された光電流の電流値をフーリエ変換してその周波数スペクトルIq(τi)を算出し、同様に、連続して光電流の検出ならびにその周波数スペクトルの位相共役Is *(τk)を算出し、次式
The laser light characteristic measuring method according to the present invention has the following configuration.
(1) A laser light characteristic measuring method for measuring a coherence degree γ (τ) of a laser beam to be measured that is a function of a delay time τ, wherein the frequency of the laser beam to be measured is linearly swept and the frequency sweep is performed. The laser beam is branched into two systems, one of the branched laser beams is incident on an optical fiber, the Rayleigh scattered light generated in the optical fiber is captured, and the Rayleigh scattered light and the other branched laser beam are And the photocurrent generated by the multiplexing is detected, the current value of the detected photocurrent is Fourier transformed to calculate its frequency spectrum I q (τ i ), and similarly, the photocurrent is continuously detected. And the phase conjugate I s * (τ k ) of the frequency spectrum
(2)(1)において、前記被測定レーザ光のコヒーレンス度の絶対値が1/eになるτをもってコヒーレンス時間を求める態様とする。
(2) In (1), the coherence time is obtained with τ at which the absolute value of the degree of coherence of the laser beam to be measured is 1 / e.
(3)遅延時間τの関数である被測定レーザ光のレーザ中心周波数変化を測定するレーザ光特性測定方法であって、被測定レーザ光の周波数を線形に掃引し、前記周波数掃引されたレーザ光を2系統に分岐し、分岐された一方のレーザ光を光ファイバに入射して当該光ファイバで生じたレイリー散乱光を取り込み、前記レイリー散乱光と前記分岐された他方のレーザ光とを合波し、前記合波によって生じる光電流を検出し、前記検出された光電流の電流値をフーリエ変換してその周波数スペクトルIq(τi)を算出し、同様に、連続して光電流の検出ならびにその周波数スペクトルの位相共役Is *(τk)を算出し、次式 (3) A laser beam characteristic measuring method for measuring a laser center frequency change of a laser beam to be measured that is a function of a delay time τ, wherein the frequency of the laser beam to be measured is swept linearly, and the frequency-swept laser beam Is split into two systems, one of the branched laser beams is incident on an optical fiber, Rayleigh scattered light generated by the optical fiber is taken in, and the Rayleigh scattered light and the other branched laser beam are combined. The photocurrent generated by the multiplexing is detected, the current value of the detected photocurrent is Fourier transformed to calculate the frequency spectrum I q (τ i ), and the photocurrent is detected continuously in the same manner. And the phase conjugate I s * (τ k ) of the frequency spectrum
本発明に係るレーザ光特性測定装置は、以下のような態様の構成とする。
The laser light characteristic measuring apparatus according to the present invention has the following configuration.
(4)遅延時間τの関数である被測定レーザ光の特性コヒーレンス度γ(τ)を測定するレーザ光特性測定装置であって、被測定レーザ光の周波数を線形に掃引する掃引手段と、前記周波数掃引されたレーザ光を2系統に分岐する分岐手段と、分岐された一方のレーザ光を光ファイバに入射して当該光ファイバで生じたレイリー散乱光を取り込む取り込み手段と、前記レイリー散乱光と前記分岐された他方のレーザ光とを合波する合波手段と、前記合波によって生じる光電流を検出手段と、前記検出された光電流の電流値をフーリエ変換してその周波数スペクトルIq(τi)を算出し、同様に、連続して光電流の検出ならびにその周波数スペクトルの位相共役Is *(τk)を算出する算出手段と、次式 (4) A laser beam characteristic measuring apparatus for measuring a characteristic coherence degree γ (τ) of the laser beam to be measured which is a function of the delay time τ, the sweeping means for linearly sweeping the frequency of the laser beam to be measured, A branching unit for branching the frequency-swept laser light into two systems; a capturing unit for entering one of the branched laser beams into the optical fiber and capturing the Rayleigh scattered light generated in the optical fiber; and the Rayleigh scattered light; A multiplexing means for multiplexing the other branched laser beam, a detecting means for detecting a photocurrent generated by the multiplexing, and a frequency spectrum I q ( τ i ), and similarly, a calculating means for continuously detecting the photocurrent and calculating the phase conjugate I s * (τ k ) of the frequency spectrum, and
(5)(4)の構成において、前記解析手段は、前記被測定レーザ光のコヒーレンス度の絶対値が1/eになるτをもってコヒーレンス時間を求める態様とする。
(5) In the configuration of (4), the analyzing means obtains the coherence time with τ at which the absolute value of the coherence degree of the laser beam to be measured is 1 / e.
(6)遅延時間τの関数である被測定レーザ光のレーザ中心周波数変化を測定するレーザ光特性測定装置であって、被測定レーザ光の周波数を線形に掃引する掃引手段と、前記周波数掃引されたレーザ光を2系統に分岐する分岐手段と、分岐された一方のレーザ光を光ファイバに入射して当該光ファイバで生じたレイリー散乱光を取り込む取り込み手段と、前記レイリー散乱光と前記分岐された他方のレーザ光とを合波する合波手段と、前記合波によって生じる光電流を検出する検出手段と、前記検出された光電流の電流値をフーリエ変換してその周波数スペクトルIq(τi)を算出し、同様に、連続して光電流の検出ならびにその周波数スペクトルの位相共役Is *(τk)を算出する算出手段と、次式 (6) A laser light characteristic measuring apparatus for measuring a change in the laser center frequency of the laser beam to be measured, which is a function of the delay time τ, and sweeping means for linearly sweeping the frequency of the laser beam to be measured; Branching means for branching the laser light into two systems, taking-in means for entering one of the branched laser lights into the optical fiber and capturing Rayleigh scattered light generated in the optical fiber, and branching the Rayleigh scattered light A combining means for combining the other laser light, a detecting means for detecting a photocurrent generated by the combining, a Fourier transform of the current value of the detected photocurrent, and its frequency spectrum I q (τ i ), and similarly calculating means for continuously detecting the photocurrent and calculating the phase conjugate I s * (τ k ) of its frequency spectrum, and
以上のように、本発明は、測定値に対して統計処理を行うことにより、従来法の測定条件のあいまいさを取り除き、測定の信頼性を向上させることを特徴とする。具体的には、遅延時間τの付近でのコヒーレンス度を計測し、遅延0の近傍の光電流のコヒーレンス度を解析することで、例えば|γ(τ)|≒1/eに減少するときのτからコヒーレント時間を求めるものである。 As described above, the present invention is characterized by removing the ambiguity of the measurement conditions of the conventional method and improving the measurement reliability by performing statistical processing on the measurement values. Specifically, by measuring the degree of coherence in the vicinity of the delay time τ and analyzing the degree of coherence of the photocurrent in the vicinity of the delay 0, for example, when decreasing to | γ (τ) | ≈1 / e The coherent time is obtained from τ.
本発明によれば、用意した光ファイバの全長の光の往復時間よりもτが小さい場合であっても、コヒーレンス度を精度良く求めることが可能となる。
したがって、本発明によれば、レーザ光のスペクトル線幅が狭く、コヒーレンス時間が長いレーザ光のコヒーレンス度、コヒーレンス時間、レーザ中心周波数変化をより正確に測定可能とするレーザ光特性測定方法及び測定装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to obtain the degree of coherence with high accuracy even when τ is smaller than the round-trip time of the full length of the prepared optical fiber.
Therefore, according to the present invention, a laser beam characteristic measuring method and a measuring apparatus capable of more accurately measuring the degree of coherence, the coherence time, and the laser center frequency of a laser beam having a narrow spectral line width and a long coherence time. Can be provided.
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
図1は本実施形態のレーザ光特性測定装置の構成を示すブロック図である。図1において、1は被測定レーザ光源であり、ここで発生された被測定レーザ光は周波数掃引装置2により、図2に示すように所定の期間内で規定幅の周波数掃引を受けた後、光分岐器3−1によって2系統に分岐される。分岐された一方の系統の伝送光は光サーキュレータ4によって光ファイバ5に導かれ、他方の系統の伝送光は光合波器3−2に導かれる。続いて、上記光ファイバ5内でレイリー散乱を受けた反射光は光サーキュレータ4を経て光合波器3−2に導かれ、他方の伝送光と合波された後、バランス型受光素子6に受光される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the laser light characteristic measuring apparatus of this embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser light source to be measured, and the laser light to be measured generated here is subjected to a frequency sweep of a specified width within a predetermined period as shown in FIG. The light is branched into two systems by the optical branching device 3-1. The branched transmission light of one system is guided to the optical fiber 5 by the optical circulator 4, and the transmission light of the other system is guided to the optical multiplexer 3-2. Subsequently, the reflected light that has undergone Rayleigh scattering in the optical fiber 5 is guided to the optical multiplexer 3-2 through the optical circulator 4, and is combined with the other transmitted light, and then received by the balanced light receiving element 6. Is done.
上記バランス型受光素子6で得られた受光信号はデータ取得装置7によって所定のサンプリング周期でデータ化された後、周波数スペクトル解析装置8によってビートスペクトル幅が解析されて順次メモリ装置9に蓄積される。レーザ光特性解析装置10は、所定の周期でメモリ装置9に蓄積されたビートスペクトル幅のデータを読み込んで被測定レーザ光のコヒーレンス度を解析し、その解析結果からレーザ光のコヒーレンス長を求める。上記周波数掃引装置2の掃引期間及びデータ取得装置7のデータ取得期間は、いずれも制御装置11から出される指示に従って決定される。
The light reception signal obtained by the balanced light receiving element 6 is converted into data at a predetermined sampling period by the data acquisition device 7, and then the beat spectrum width is analyzed by the frequency
上記構成において、以下にその測定方法とその手順について説明する。
まず、被測定レーザ光源1が発する時間長Tのレーザ光の電界振幅E’(t)を以下のように表すこととする。
In the above configuration, the measurement method and procedure will be described below.
First, the electric field amplitude E ′ (t) of the laser beam of time length T emitted from the laser light source 1 to be measured is expressed as follows.
本実施形態において測定されるレーザ光のコヒーレンス関数γ(τ)は、 The coherence function γ (τ) of the laser beam measured in this embodiment is
ここで、式(2)で表される量が持つ意味を考察しておく。もともとのレーザ光の電界は式(1)で表わされるが、これは中心周波数ωiを中心として位相揺らぎθi(t)を持っている。しかるに、式(2)においては、中心周波数ωiは現われておらず、位相揺らぎθi(t)のみに関係する量であることがわかる。よって本実施形態で測量される値は、レーザ光が一定時間Tだけ発振した時の位相もしくは周波数の揺らぎ幅を意味しており、これはレーザ光のスペクトルの広がりを評価する際には極めて有用な尺度になると考えられる。
Here, the meaning of the quantity represented by the formula (2) will be considered. The original electric field of the laser beam is expressed by equation (1), which has a phase fluctuation θ i (t) with the center frequency ω i as the center. However, in the equation (2), it can be seen that the center frequency ω i does not appear and is an amount related only to the phase fluctuation θ i (t). Therefore, the value measured in this embodiment means the fluctuation width of the phase or frequency when the laser beam oscillates for a certain time T, which is extremely useful for evaluating the spread of the spectrum of the laser beam. It is thought that it becomes a proper scale.
被測定レーザ光源1から発せられた光は、周波数掃引装置2によって、図2に示すように、その周波数が時間に対してT秒間線形に掃引される。周波数掃引幅をΔFで表す。周波数掃引装置2としては、例えば非特許文献2に記載の単一側波帯変調器を用いることにより実現することができる。すなわち、周波数掃引装置2により周波数掃引された光波の電界振幅(アンサンブル)E”i(t)は、式(4)で表される。
The frequency of the light emitted from the laser light source 1 to be measured is swept linearly for T seconds with respect to time by the
周波数掃引されたレーザ光は、光分岐器3−1により2分岐され、一方は光サーキュレータ4を介して光ファイバに入射される。光ファイバ5内ではレイリー散乱と呼ばれる光散乱が生じ、その散乱光は光ファイバを逆方向に伝搬してサーキュレータ4に戻り、光合波器3−2に向かって進行する。分岐されたもう一方のレーザ光は、そのまま光合波器3−2に向かって進行する。光合波器3−2ではこれらのレーザ光が合波される。
The frequency-swept laser light is branched into two by an optical branching device 3-1, and one is incident on an optical fiber via an optical circulator 4. Light scattering called Rayleigh scattering occurs in the optical fiber 5, and the scattered light propagates in the opposite direction through the optical fiber, returns to the circulator 4, and travels toward the optical multiplexer 3-2. The other branched laser light travels toward the optical multiplexer 3-2 as it is. In the optical multiplexer 3-2, these laser beams are multiplexed.
本構成は、同じく非特許文献2に説明されているコヒーレント光周波数領域反射計(Coherent Optical Frequency Domain Reflectometry:以下C-OFDR)と呼ばれる反射分布測定装置の構成を応用したものであり、光ファイバ内の1つの反射点zmまでの光の往復時間をτmとすると、i番目の光電界のアンサンブルE”i(t)がこの反射点からの散乱されることによってバランス受光素子6に生じる光電流Ii,m(t)は、式(5)により表される。
This configuration is an application of the configuration of a reflection distribution measuring device called a coherent optical frequency domain reflectometer (hereinafter referred to as C-OFDR), which is also described in
式(2)より、
From equation (2)
C-OFDRでは、光ファイバの距離zからの散乱光の強度は、式(7)で表現される光電流により算出される。C-OFDRの距離分解能は、遅延時間τmに換算して1/ΔFであり、典型値として例えばΔF=10GHzと仮定すると、距離分解能に相当する遅延時間差は100psとなる。これは今考えているレーザのコヒーレンス時間(典型的には1μsまたはそれ以上)と比べて非常に小さいものである。C-OFDRが観測する距離zmにおける散乱光強度は、式(7)において、この距離分解能に相当する遅延時間差1/ΔFにわたる範囲で、mについて和を取ったものである。
In C-OFDR, the intensity of scattered light from the distance z of the optical fiber is calculated from the photocurrent expressed by Equation (7). The distance resolution of C-OFDR is 1 / ΔF in terms of the delay time τ m , and assuming that, for example, ΔF = 10 GHz as a typical value, the delay time difference corresponding to the distance resolution is 100 ps. This is very small compared to the coherence time of the laser we are currently considering (typically 1 μs or more). The scattered light intensity at the distance z m observed by the C-OFDR is the sum of m in the range over the delay time difference 1 / ΔF corresponding to the distance resolution in the equation (7).
周波数スペクトル解析装置8は、上記光電流Ii(τm)のパワースペクトルを算出する。すなわち、
The
タイミング制御装置11により、上記の一連の測定を2回連続して行う。この連続測定により、上記のIq(τi)およびIs(τi)(但し、qとsの測定間隔はTm以上開ける)を取得し、この値から、Iq(τi)およびIs(τi)の相互相関として、式(10)が求まる。
The above-described series of measurements are continuously performed twice by the timing control device 11. By this continuous measurement, the above I q (τ i ) and I s (τ i ) (however, the measurement interval between q and s is opened by T m or more), and from this value, I q (τ i ) and Equation (10) is obtained as the cross-correlation of I s (τ i ).
まず式(8)より、Ii(τm)はEi(t)E* i(t-τm)の時間平均であることがわかる。よって、それらのアンサンブル平均は、適当な比例係数を除きお互いに等しいから、式(11)のように表される。
First, it can be seen from equation (8) that I i (τ m ) is a time average of E i (t) E * i (t−τ m ). Therefore, these ensemble averages are equal to each other except for an appropriate proportionality coefficient, and therefore are expressed as in Expression (11).
Kは適当な比例係数であるが、以下の説明には影響しないため、以後K=1とおくことにする。このことより、Iq(τi)およびIs *(τk)は、式(12)のように表すことができる。
K is an appropriate proportionality coefficient, but does not affect the following description, and hence K = 1. From this, I q (τ i ) and I s * (τ k ) can be expressed as in Expression (12).
一方、γ(τi),γ*(τk)はqやsに依存しない、すなわち繰り返し測定の間で一定の値をとる複素数である。τmの範囲ではコヒーレント度はほとんど変化しないとすると、
On the other hand, γ (τ i ) and γ * (τ k ) are complex numbers that do not depend on q or s, that is, take a constant value between repeated measurements. If the coherence is almost unchanged in the range of τ m ,
式(12)および式(14)を式(10)に代入し、Aの値は何であっても以下の議論に影響しないので、A=1とおくと、式(15)が求まる。
Substituting Equation (12) and Equation (14) into Equation (10), and any value of A does not affect the following discussion, so if A = 1, then Equation (15) is obtained.
また、
Also,
以上から、レーザ光特性解析装置10は、遅延時間τの付近でのコヒーレンス度を計測し、遅延0の近傍の光電流のコヒーレンス度と解析することで、例えば|γ(τ)| ≒ 1/eに減少する時のτからコヒーレンス時間を求めることができる。
From the above, the laser beam
また、測定間隔Tの偏角[ωq−ωs]τiを解析することで、レーザの中心周波数変化(ドリフト)も計測することが可能になる。これは、ωq−ωsが2π変化する遅延時間が50μsの場合、その遅延時間の逆数が、つまりレーザ中心周波数の変化を表わしており、当該レーザの中心周波数は20kHz/sドリフトすることがわかる。これより、式(19)を用いて、任意の遅延時間τにおけるコヒーレンス度の絶対値γ(τ)およびレーザ中心周波数変化(ドリフト)を定量的に求めることができる。 Further, by analyzing the declination [ω q −ω s ] τ i of the measurement interval T, it becomes possible to measure the center frequency change (drift) of the laser. This is because when the delay time at which ω q −ω s changes by 2π is 50 μs, the reciprocal of the delay time, that is, the change in the laser center frequency, and the center frequency of the laser may drift by 20 kHz / s. Recognize. From this, the absolute value γ (τ) of the degree of coherence and the laser center frequency change (drift) at an arbitrary delay time τ can be quantitatively determined using Equation (19).
以上のように、本実施形態によるレーザ光特性測定方法は、従来の技術に対して以下の優位性を持つ。
第1に、本実施形態は、コヒーレンス時間と同程度の光ファイバ長により測定が可能な上、仮にコヒーレンス時間がそれよりもはるかに長かった場合には、そのこと自体が測定により明らかにされるので、より長い光ファイバに置き換えて測定をやり直すなどの処置を取ることが可能となる。よって、本実施形態によれば、従来よりも信頼性に優れた測定結果を得ることが可能となる。
As described above, the laser light characteristic measuring method according to the present embodiment has the following advantages over the conventional technology.
First, in the present embodiment, measurement can be performed with an optical fiber length comparable to the coherence time, and if the coherence time is much longer than that, it will be clarified by measurement. Therefore, it is possible to take measures such as replacing the optical fiber with a longer optical fiber and starting measurement again. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain a measurement result that is more reliable than the related art.
第2に、本実施形態によれば、単にコヒーレンス時間が測定されるだけでなく、そのコヒーレンス度の絶対値の全容が遅延時間τの関数として掌握される。これにより、レーザ光の性質をより詳しく調査することが可能となる。
第3に、本実施形態によれば、2つの異なる光電流からコヒーレンス度を決定することが可能になる。したがって、リアルタイムに測定結果を得ることが可能となる。
Secondly, according to the present embodiment, not only the coherence time is measured, but the entire absolute value of the coherence degree is grasped as a function of the delay time τ. This makes it possible to investigate the properties of the laser light in more detail.
Third, according to the present embodiment, the degree of coherence can be determined from two different photocurrents. Therefore, measurement results can be obtained in real time.
第4に、本実施形態によれば、2回の測定の間に変化したレーザ中心周波数の差を遅延時間τの関数として評価することが可能になる。これにより、レーザの中心周波数変化(ドリフト)を定量的に計測することが可能となる。
尚、本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
Fourth, according to the present embodiment, it is possible to evaluate the difference in laser center frequency that has changed between two measurements as a function of the delay time τ. This makes it possible to quantitatively measure the center frequency change (drift) of the laser.
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some configurations may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different example embodiments may be combined as appropriate.
1…被測定レーザ光源、2…周波数掃引装置、3−1…光分岐器、3−2…光合波器、4…光サーキュレータ、5…光ファイバ、6…バランス型受光素子、7…データ取得装置、8…周波数スペクトル解析装置、9…メモリ装置、10…レーザ光特性解析装置、11…タイミング制御装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring laser light source, 2 ... Frequency sweep apparatus, 3-1 ... Optical branching device, 3-2 ... Optical multiplexer, 4 ... Optical circulator, 5 ... Optical fiber, 6 ... Balance type light receiving element, 7 ... Data acquisition Device: 8 ... Frequency spectrum analysis device, 9 ... Memory device, 10 ... Laser light characteristic analysis device, 11 ... Timing control device.
Claims (6)
被測定レーザ光の周波数を線形に掃引し、
前記周波数掃引されたレーザ光を2系統に分岐し、
分岐された一方のレーザ光を光ファイバに入射して当該光ファイバで生じたレイリー散乱光を取り込み、
前記レイリー散乱光と前記分岐された他方のレーザ光とを合波し、
前記合波によって生じる光電流を検出し、
前記検出された光電流の電流値をフーリエ変換してその周波数スペクトルIq(τi)を算出し、
同様に、連続して光電流の検出ならびにその周波数スペクトルの位相共役Is *(τk)を算出し、
次式
|γ(τ)|2exp{j[ωq - ωs]τi}の絶対値の平方根を算出することにより前記コヒーレンス度の絶対値|γ(τ)|を求めることを特徴とするレーザ光特性測定方法。 A laser beam characteristic measuring method for measuring a coherence degree γ (τ) of a laser beam to be measured that is a function of a delay time τ,
The frequency of the laser beam to be measured is swept linearly,
Branching the frequency-swept laser light into two systems;
One of the branched laser beams is incident on an optical fiber, and Rayleigh scattered light generated in the optical fiber is captured.
Combining the Rayleigh scattered light and the other branched laser light;
Detecting the photocurrent generated by the multiplexing;
Fourier transform the current value of the detected photocurrent to calculate its frequency spectrum I q (τ i ),
Similarly, the detection of photocurrent and the phase conjugate I s * (τ k ) of its frequency spectrum are calculated continuously,
Next formula
| γ (τ) | 2 The absolute value of the coherence degree | γ (τ) | is obtained by calculating the square root of the absolute value of | γ (τ) | 2 exp {j [ω q −ω s ] τ i } Optical property measurement method.
被測定レーザ光の周波数を線形に掃引し、
前記周波数掃引されたレーザ光を2系統に分岐し、
分岐された一方のレーザ光を光ファイバに入射して当該光ファイバで生じたレイリー散乱光を取り込み、
前記レイリー散乱光と前記分岐された他方のレーザ光とを合波し、
前記合波によって生じる光電流を検出し、
前記検出された光電流の電流値をフーリエ変換してその周波数スペクトルIq(τi)を算出し、
同様に、連続して光電流の検出ならびにその周波数スペクトルの位相共役Is *(τk)を算出し、
次式
|γ(τ)|2exp{j[ωq - ωs]τi}の偏角が、遅延時間τにおける2回の測定の間に変化したレーザ中心周波数差に比例することを利用してレーザ中心周波数変化を求めることを特徴とするレーザ光特性測定方法。 A laser beam characteristic measuring method for measuring a laser center frequency change of a laser beam to be measured that is a function of a delay time τ,
The frequency of the laser beam to be measured is swept linearly,
Branching the frequency-swept laser light into two systems;
One of the branched laser beams is incident on an optical fiber, and Rayleigh scattered light generated in the optical fiber is captured.
Combining the Rayleigh scattered light and the other branched laser light;
Detecting the photocurrent generated by the multiplexing;
Fourier transform the current value of the detected photocurrent to calculate its frequency spectrum I q (τ i ),
Similarly, the detection of photocurrent and the phase conjugate I s * (τ k ) of its frequency spectrum are calculated continuously,
Next formula
| γ (τ) | 2 exploiting the fact that the angle of exp {j [ω q -ω s ] τ i } is proportional to the laser center frequency difference changed between two measurements at the delay time τ. A method for measuring laser light characteristics, characterized in that a change in laser center frequency is obtained.
被測定レーザ光の周波数を線形に掃引する掃引手段と、
前記周波数掃引されたレーザ光を2系統に分岐する分岐手段と、
分岐された一方のレーザ光を光ファイバに入射して当該光ファイバで生じたレイリー散乱光を取り込む取り込み手段と、
前記レイリー散乱光と前記分岐された他方のレーザ光とを合波する合波手段と、
前記合波によって生じる光電流を検出手段と、
前記検出された光電流の電流値をフーリエ変換してその周波数スペクトルIq(τi)を算出し、同様に、連続して光電流の検出ならびにその周波数スペクトルの位相共役Is *(τk)を算出する算出手段と、
次式
|γ(τ)|2exp{j[ωq - ωs]τi}の絶対値の平方根を算出することにより前記コヒーレンス度の絶対値|γ(τ)|を求める解析手段と
を具備することを特徴とするレーザ光特性測定装置。 A laser beam characteristic measuring device that measures a characteristic coherence degree γ (τ) of a laser beam to be measured that is a function of a delay time τ,
Sweeping means for linearly sweeping the frequency of the laser beam to be measured;
Branching means for branching the frequency-swept laser light into two systems;
Capturing means for entering one of the branched laser beams into an optical fiber and capturing Rayleigh scattered light generated in the optical fiber;
A multiplexing means for multiplexing the Rayleigh scattered light and the other branched laser beam;
Detecting means for detecting a photocurrent generated by the multiplexing;
The frequency value I q (τ i ) of the detected photocurrent is Fourier transformed to calculate the frequency spectrum I q (τ i ). Similarly, the photocurrent is detected and the phase conjugate I s * (τ k ) Calculating means,
Next formula
| γ (τ) | 2 The analysis means for obtaining the absolute value | γ (τ) | of the degree of coherence by calculating the square root of the absolute value of 2 exp {j [ω q −ω s ] τ i }. A laser light characteristic measuring apparatus characterized by the above.
被測定レーザ光の周波数を線形に掃引する掃引手段と、
前記周波数掃引されたレーザ光を2系統に分岐する分岐手段と、
分岐された一方のレーザ光を光ファイバに入射して当該光ファイバで生じたレイリー散乱光を取り込む取り込み手段と、
前記レイリー散乱光と前記分岐された他方のレーザ光とを合波する合波手段と、
前記合波によって生じる光電流を検出する検出手段と、
前記検出された光電流の電流値をフーリエ変換してその周波数スペクトルIq(τi)を算出し、同様に、連続して光電流の検出ならびにその周波数スペクトルの位相共役Is *(τk)を算出する算出手段と、
次式
|γ(τ)|2exp{j[ωq - ωs]τi}の偏角が、遅延時間τにおける2回の測定の間に変化したレーザ中心周波数差に比例することを利用してレーザ中心周波数変化を求める解析手段と
を具備することを特徴とするレーザ光特性測定装置。 A laser beam characteristic measuring device for measuring a laser center frequency change of a laser beam to be measured that is a function of a delay time τ,
Sweeping means for linearly sweeping the frequency of the laser beam to be measured;
Branching means for branching the frequency-swept laser light into two systems;
Capturing means for entering one of the branched laser beams into an optical fiber and capturing Rayleigh scattered light generated in the optical fiber;
A multiplexing means for multiplexing the Rayleigh scattered light and the other branched laser beam;
Detecting means for detecting a photocurrent generated by the multiplexing;
The frequency value I q (τ i ) of the detected photocurrent is Fourier transformed to calculate the frequency spectrum I q (τ i ). Similarly, the photocurrent is detected and the phase conjugate I s * (τ k ) Calculating means,
Next formula
| γ (τ) | 2 exploiting the fact that the angle of exp {j [ω q -ω s ] τ i } is proportional to the laser center frequency difference changed between two measurements at the delay time τ. An apparatus for measuring laser light characteristics, comprising: an analyzing means for obtaining a change in laser center frequency.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014038004A (en) * | 2012-08-13 | 2014-02-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Measuring method and measuring apparatus of laser beam characteristics |
CN105785100A (en) * | 2016-03-03 | 2016-07-20 | 国网江苏省电力公司电力科学研究院 | Optical fiber mutual inductor current measuring method based on reflective intensity modulation |
KR20180134253A (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-18 | 광주과학기술원 | Fiber-optic acoustic sensor module apparatus and system using coherent optical time-domain reflectormeter method |
WO2019074324A1 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | 건국대학교 산학협력단 | Method for detecting intensity as function of energy of light and devices for performing same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006242634A (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for dispersion measurement of optical transmission medium |
JP2012112657A (en) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Laser beam measuring method and measurement device thereof |
JP2012229949A (en) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for measuring coherence length of laser beam |
JP2013007571A (en) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Laser beam coherence function measuring method and measuring apparatus |
-
2012
- 2012-01-24 JP JP2012012319A patent/JP5827140B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006242634A (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for dispersion measurement of optical transmission medium |
JP2012112657A (en) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Laser beam measuring method and measurement device thereof |
JP2012229949A (en) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for measuring coherence length of laser beam |
JP2013007571A (en) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Laser beam coherence function measuring method and measuring apparatus |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JPN6013044545; KOSHIKIYA,Y. 他: '"Long Range and cm-Level Spatial Resolution Measurement Using Coherent Optical Frequency Domain Ref' Journal of Lightwave Technology Volume 26, Issue 18, 20080915, Pages 3287-3294 * |
JPN6014030509; 井上雅晶 他: '"スペックル統計解析を用いた狭線幅レーザのコヒーレンス度評価"' 電子情報通信学会技術研究報告,光ファイバ応用技術[OFT] Volume 111, Number 298, 20111110, Pages 1-4 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014038004A (en) * | 2012-08-13 | 2014-02-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Measuring method and measuring apparatus of laser beam characteristics |
CN105785100A (en) * | 2016-03-03 | 2016-07-20 | 国网江苏省电力公司电力科学研究院 | Optical fiber mutual inductor current measuring method based on reflective intensity modulation |
KR20180134253A (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-18 | 광주과학기술원 | Fiber-optic acoustic sensor module apparatus and system using coherent optical time-domain reflectormeter method |
KR102292226B1 (en) * | 2017-06-08 | 2021-08-23 | 광주과학기술원 | Fiber-optic acoustic sensor module apparatus and system using coherent optical time-domain reflectormeter method |
WO2019074324A1 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | 건국대학교 산학협력단 | Method for detecting intensity as function of energy of light and devices for performing same |
KR102056522B1 (en) | 2017-10-13 | 2019-12-16 | 건국대학교 산학협력단 | Method of extracting spectroscopic light intensity and apparatuses performing the same |
US11378446B2 (en) | 2017-10-13 | 2022-07-05 | Konkuk University Industrial Cooperation Corp | Method for detecting intensity as function of energy of light and devices for performing same |
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