JP2730160B2 - Optical pulse measuring device - Google Patents
Optical pulse measuring deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、時間幅の短い光パルスのパルス幅等を測
定する装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a pulse width of an optical pulse having a short time width.
＜従来技術＞ 第５図に、自己相関法を用いて光パルスを測定するSH
G相関計の原理構成を示す。第５図において、被測定光
である繰り返し光パルスはハーフミラー１に入射され２
つの分岐される。すなわち、その透過光はミラー２で反
射され、さらにハーフミラー１で反射される。一方、反
射光はコーナーキューブ３でその向きが変えられて経路
を逆進し、ハーフミラー１を透過して、ミラー２で反射
された光と重ね合わされる。この合波光は対物レンズ４
で集束されてSHG結晶５に入射される。SHG結晶５は入射
光の２次高調波を発生して出力するものである。この２
次高調波はフィルタ６で選択されて受光素子７でその光
強度が測定される。コーナーキューブ３の位置を矢印方
向に移動させてハーフミラー１との距離を変えるとこの
２つの経路の光路長の差を変えることが出来るので、光
路長を変えて光強度を測定することにより、被測定光の
パルス幅を測定する事が出来る。<Prior Art> FIG. 5 shows an SH for measuring an optical pulse using an autocorrelation method.
2 shows the principle configuration of a G correlator. In FIG. 5, a repetitive light pulse, which is the light to be measured, is incident on the half mirror 1 and
Is forked. That is, the transmitted light is reflected by the mirror 2 and further reflected by the half mirror 1. On the other hand, the direction of the reflected light is changed by the corner cube 3, the reflected light travels backward, passes through the half mirror 1, and is superimposed on the light reflected by the mirror 2. This combined light is transmitted through the objective lens 4
And is incident on the SHG crystal 5. The SHG crystal 5 generates and outputs the second harmonic of the incident light. This 2
The next harmonic is selected by the filter 6 and its light intensity is measured by the light receiving element 7. If the distance between the corner cube 3 and the half mirror 1 is changed by moving the position of the corner cube 3 in the direction of the arrow, the difference between the optical path lengths of the two paths can be changed. Therefore, by changing the optical path length and measuring the light intensity, The pulse width of the light to be measured can be measured.
＜発明が解決すべき課題＞ しかしながら、この様なSHG相関計には次のような課
題があった。<Problems to be solved by the invention> However, such an SHG correlator has the following problems.
（１）自己相関法であるために、パルスの形状を測定す
ることが出来ない。従って、同じパルス幅であっても、
パルスの形状が異なるとパルス幅が異なって測定され
る。(1) The pulse shape cannot be measured because of the autocorrelation method. Therefore, even with the same pulse width,
If the pulse shape is different, the pulse width is measured differently.
（２）SHG結晶で２次高調波を発生さる構成であるため
効率が低く、被測定光の強度が低いと測定することが出
来ない。(2) Since the second harmonic is generated by the SHG crystal, the efficiency is low, and the measurement cannot be performed if the intensity of the measured light is low.
この様な課題の為に、その使用が制限されていた。 Due to such problems, its use has been limited.
＜発明の目的＞ この発明の目的は、パルスの形状及びパルス幅を高精
度で測定できる光パルス測定装置を提供する事にある。<Object of the Invention> An object of the present invention is to provide an optical pulse measuring apparatus capable of measuring a pulse shape and a pulse width with high accuracy.
＜課題を解決する為の手段＞ 前記課題を解決するために本発明では、被測定光とこ
の被測定光よりも時間幅の短い光パルスを合波し、非線
形光学効果によってこの合波光の高調波光を発生させ
て、この高調波光の光強度の時間変化を測定する構成で
あって、前記被測定光、時間幅の短い光パルスのいずれ
かを遅延させ、かつその遅延量を可変するようにしたも
のである。<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, in the present invention, a light to be measured and an optical pulse having a shorter time width than the light to be measured are multiplexed, and harmonics of the multiplexed light are combined by a nonlinear optical effect. A wave light is generated, and the time change of the light intensity of the harmonic light is measured, and the measured light, one of the light pulses having a short time width is delayed, and the delay amount is varied. It was done.
また、遅延させる代わりに、被測定光を出力する光源
と光パルス発生手段の駆動の位相を可変するようにした
ものである。Instead of delaying, the driving phase of the light source for outputting the light to be measured and the driving phase of the optical pulse generating means are varied.
＜作用＞ 光パルス発生手段の出力光と被測定光の時間関係を少
しずつずらし、かつその合成光の高調波光の強度を測定
する事により、被測定光の強度が弱い場合でも高精度で
パルスの形状などを測定する事が出来る。<Operation> The time relationship between the output light of the optical pulse generating means and the light to be measured is shifted little by little, and the intensity of the harmonic light of the combined light is measured. Can be measured.
＜実施例＞ 第１図に本発明に係る光パルス測定装置の一実施例を
示す。第１図において、10はパルスレーザーであり、紙
面に対して垂直に偏光した光パルスを発生する（○で表
わす）。11はパルス圧縮器であり、パルスレーザー10の
出力光が入射され、この光パルスを時間的に圧縮する。
この圧縮された光パルスはミラー12で反射され、光のデ
ィレイライン13に入射される。ディレイライン13はミラ
ー131及びコーナーキューブ132から構成される。光はミ
ラー131で反射されてコーナーキューブ132に至り、この
コーナーキューブ132で向きが変えられて再びミラー131
で反射されて出力される。コーナーキューブ132を矢印
方向に移動させてミラー131と間の距離を変えることに
より、遅延時間を変えることが出来る。14は偏光子であ
り、ディレイライン13の出力光が入射される。15は被測
定光を出力する光源であり、駆動部16によって駆動され
る。この被測定光は紙面内で偏光している（｜で表わ
す）。被測定光はレンズ17で集束され、ミラー18で反射
されて偏光子14に入射される。偏光子14は被測定光とデ
ィレイライン13の出力光を合波して出力する。偏光子14
に入射される２つの光は互いに直交する直線偏波になっ
ている為、同一光路に合波出来る。19は高調波光発生手
段であり、偏光子14で合波された光が入射される。高調
波光発生手段19は例えばKDP結晶等非線形光学材料で構
成され、入射される光の２次高調波を出力する。20はフ
ィルタであり、高調波光発生手段19の出力光が入射さ
れ、２次高調波のみを透過させる。21は受光素子であ
り、フィルタ20の出力光が入射され、その光強度を電気
信号に変換する。この変換された電気信号は演算・表示
部22に入力され、パルスの幅及び形状が演算されて表示
される。<Embodiment> Fig. 1 shows an embodiment of an optical pulse measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a pulse laser, which generates a light pulse polarized perpendicularly to the plane of the drawing (represented by a circle). A pulse compressor 11 receives the output light of the pulse laser 10 and temporally compresses the light pulse.
The compressed light pulse is reflected by the mirror 12 and enters the light delay line 13. The delay line 13 includes a mirror 131 and a corner cube 132. The light is reflected by the mirror 131 and reaches the corner cube 132, the direction is changed by the corner cube 132, and the mirror 131 is returned again.
Is reflected and output. By moving the corner cube 132 in the direction of the arrow to change the distance between the corner cube 132 and the mirror 131, the delay time can be changed. A polarizer 14 receives the output light of the delay line 13. Reference numeral 15 denotes a light source that outputs the light to be measured, and is driven by the driving unit 16. The light to be measured is polarized in the plane of the paper (represented by |). The light to be measured is focused by the lens 17, reflected by the mirror 18, and made incident on the polarizer 14. The polarizer 14 multiplexes the measured light and the output light of the delay line 13 and outputs the multiplexed light. Polarizer 14
Are incident on the same optical path because they are linearly polarized orthogonal to each other. Numeral 19 is a harmonic light generating means, to which the light multiplexed by the polarizer 14 is incident. The harmonic light generating means 19 is made of, for example, a nonlinear optical material such as a KDP crystal, and outputs a second harmonic of the incident light. Reference numeral 20 denotes a filter, to which the output light of the harmonic light generating means 19 is incident, and transmits only the second harmonic. Reference numeral 21 denotes a light receiving element, which receives the output light of the filter 20 and converts the light intensity into an electric signal. The converted electric signal is input to the calculation / display unit 22, where the pulse width and shape are calculated and displayed.
次に、この実施例の動作を説明する。パルスレーザー
10及び被測定光は偏光子14で合波される。パルスレーザ
ー10の出力光はパルス圧縮器11で時間的に圧縮されるの
で、そのパルス幅は光源15の出力光である被測定光のパ
ルス幅より狭くなっている。第２図は偏光子14の出力側
におけるパルス圧縮器11の出力光と被測定光の時間関係
を示したものであり、30,31はパルス圧縮器11の出力
光、32は被測定光である。ディレイライン13の遅延時間
を変えることにより、パルス圧縮器11の出力光と被測定
光の時間関係を30または31のように変えることが出来
る。すなわち、パルス圧縮器11の出力光で被測定光をス
キャンする事が出来る。この２つの光は偏光子14で合波
され、高調波光発生手段19に入射される。高調波光発生
手段19は入射光の２次高調波を発生し、その強度Ｐは下
式（１）式によって表わされる。Next, the operation of this embodiment will be described. Pulse laser
The light 10 and the light to be measured are multiplexed by the polarizer 14. Since the output light of the pulse laser 10 is temporally compressed by the pulse compressor 11, the pulse width is smaller than the pulse width of the light to be measured, which is the output light of the light source 15. FIG. 2 shows the time relationship between the output light of the pulse compressor 11 and the light to be measured on the output side of the polarizer 14, where 30 and 31 are the output lights of the pulse compressor 11 and 32 is the light to be measured. is there. By changing the delay time of the delay line 13, the time relationship between the output light of the pulse compressor 11 and the light to be measured can be changed as 30 or 31. That is, the light to be measured can be scanned by the output light of the pulse compressor 11. These two lights are multiplexed by the polarizer 14 and are incident on the harmonic light generating means 19. The harmonic light generating means 19 generates the second harmonic of the incident light, and its intensity P is represented by the following equation (1).
Ｐ＝r123・E1・E2/2 r123:非線形効果の起こり易さを表わす係数 E1:被測定光の強度 E2:パルス圧縮器11の出力光の強度 すなわち、高調波光発生手段19は被測定光とパルス圧
縮器11の出力光が時間的に重なった時のみ、それらの強
度の積に比例する強度の２次高調波を出力する。この２
次高調波はフィルタ20で選別され、受光素子21でその強
度が電気信号に変換される。よって、パルス圧縮器11の
出力光の強度を一定とすると、ディレイライン13の遅延
時間を変化させてパルス圧縮器11の出力光で被測定光を
スキャンすることにより、受光素子21の出力から被測定
光の各部分の光強度を測定することが出来る。従って、
被測定光のパルス幅及びパルス形状を求めることが出来
る。また、前記（１）式から明らかなように、パルス圧
縮器11の出力光の強度E2を増加させることにより２次高
調波の強度Ｐを高くすることが出来るので、被測定光の
強度E1が弱くても高S/N比で測定することが出来る。 P = r 123 · E 1 · E 2/2 r 123: coefficient representing the likelihood of occurrence of the nonlinear effect E 1: the intensity of the measured light E 2: the intensity of the output light of the pulse compressor 11 that is, harmonic light generating means Reference numeral 19 outputs a second harmonic having an intensity proportional to the product of the intensities only when the light to be measured and the output light from the pulse compressor 11 temporally overlap. This 2
The next harmonic is selected by the filter 20, and its intensity is converted into an electric signal by the light receiving element 21. Therefore, assuming that the intensity of the output light of the pulse compressor 11 is constant, the light to be measured is scanned with the output light of the pulse compressor 11 by changing the delay time of the delay line 13 so that the output from the light receiving element 21 is scanned. The light intensity of each part of the measurement light can be measured. Therefore,
The pulse width and pulse shape of the measured light can be obtained. Moreover, the (1) As apparent from the equation, the pulse compressor 11 of the output light intensity E 2 by increasing the second harmonic intensity P to be that can be high, the intensity of the measured light E Even if 1 is weak, it can be measured at a high S / N ratio.
第３図に本発明の他の実施例を示す。この実施例は被
測定光の光路にディレイライン13を挿入するようにした
ものである。なお、第１図と同じ要素には同一符号を付
し、説明を省略する。第３図において、ミラー18で反射
された被測定光はディレイライン13に入射される。この
ディレイライン13の出力光は偏光子14に入射される。ま
た、ミラー12で反射されたパルス圧縮器11の出力光は直
接偏光子14に入射される。この発明では、被測定光と光
パルス発生手段の出力光の相対的な時間関係を可変にす
ればよいので、このように構成することも出来る。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a delay line 13 is inserted in the optical path of the light to be measured. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 3, the light to be measured reflected by the mirror 18 is incident on the delay line 13. The output light of the delay line 13 is incident on the polarizer. The output light of the pulse compressor 11 reflected by the mirror 12 is directly incident on the polarizer. According to the present invention, the relative time relationship between the light to be measured and the output light from the optical pulse generating means may be made variable, so that such a configuration is also possible.
第４図にさらに他の実施例を示す。この実施例はディ
レイライン13を用いず、光源15とパルスレーザー10の駆
動のタイミングを可変させて同様の効果を得るものであ
る。なお、第１図と同じ要素には同一符号を付し、説明
を省略する。第４図において、駆動部16は光源15及びパ
ルスレーザー10の双方を駆動するようにする。その際、
駆動のタイミング（位相）を少しずつずらすようにす
る。このようにすると、被測定光とパルス圧縮器11の出
力光の時間関係は第２図に示したようになり、パルス圧
縮器11の出力光で被測定光をスキャンすることが出来
る。なお、ミラー18で反射された被測定光及びミラー12
で反射されたパルス圧縮器11の出力光は直接偏光子14に
入射するようにする。FIG. 4 shows still another embodiment. In this embodiment, the same effect can be obtained by changing the drive timing of the light source 15 and the pulse laser 10 without using the delay line 13. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 4, the drive unit 16 drives both the light source 15 and the pulse laser 10. that time,
The drive timing (phase) is shifted little by little. In this way, the time relationship between the measured light and the output light of the pulse compressor 11 is as shown in FIG. 2, and the measured light can be scanned with the output light of the pulse compressor 11. The light to be measured reflected by the mirror 18 and the mirror 12
The output light of the pulse compressor 11 reflected by the light source is made to directly enter the polarizer.
なお、これらの実施例ではパルスレーザー10の出力光
の波長と被測定光の波長が同じであるとし、その波長の
２次高調波の強度を測定するようにしたが、波長が異な
る場合は和または差の波長の２次高調波を用いるように
してもよい。また、２次高調波の代わりに、３次以上の
高調波光を用いるようにしてもよい。これらの場合はフ
ィルタ20の特性を変えて、これらの波長のみ透過させる
ようにすればよい。In these embodiments, it is assumed that the wavelength of the output light of the pulse laser 10 and the wavelength of the light to be measured are the same, and the intensity of the second harmonic of the wavelength is measured. Alternatively, a second harmonic of the difference wavelength may be used. Also, third-order or higher harmonic light may be used instead of the second harmonic. In these cases, the characteristics of the filter 20 may be changed so that only these wavelengths are transmitted.
また、光パルス発生手段としてパルスレーザー10とパ
ルス圧縮器11の組み合わせを用いるようにしたが、この
構成には限定されない。要は、被測定光の時間幅よりも
狭い時間幅を有する光パルスが発生出来るものであれば
よい。Further, the combination of the pulse laser 10 and the pulse compressor 11 is used as the light pulse generating means, but the present invention is not limited to this configuration. In short, it is sufficient that an optical pulse having a time width narrower than the time width of the light to be measured can be generated.
＜発明の効果＞ 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、こ
の発明では被測定光と光パルス発生手段の出力光の位相
を変えて、これら２つの光を合波し、その高調波光を発
生させて、その光強度を測定するようにした。その為、
被測定光の強度が弱くても、光パルス発生手段の出力光
の強度を高くすることにより高調波光の強度を高くする
ことが出来るので、高S/N比で測定することが出来ると
いう効果がある。<Effects of the Invention> As described above in detail with reference to the embodiments, in the present invention, the phases of the light to be measured and the output light of the optical pulse generating means are changed, and these two lights are multiplexed. Harmonic light was generated and its light intensity was measured. For that reason,
Even if the intensity of the light to be measured is low, the intensity of the harmonic light can be increased by increasing the intensity of the output light from the optical pulse generating means, so that the measurement can be performed at a high S / N ratio. is there.
また、光パルス発生手段の出力光の強度が一定である
と、被測定光のパルスの形状を求めることも出来るとい
う効果もある。Further, when the intensity of the output light from the optical pulse generating means is constant, there is an effect that the pulse shape of the light to be measured can be obtained.
第１図は本発明に係る光パルス測定装置の一実施例を示
す構成図、第２図は２つの光パルスの相対的な関係を示
す図、第３図及び第４図は他の実施例を示す構成図、第
５図は従来の光パルス測定装置であるSGH相関計の構成
図である。 10……パルスレーザー、11……パルス圧縮器、13……デ
ィレイライン、14……偏光子、15……光源、16……駆動
部、19……高調波光発生手段、20……フィルタ、21……
受光素子、22……演算・表示部。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical pulse measuring apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a relative relationship between two optical pulses, and FIGS. 3 and 4 are other embodiments. FIG. 5 is a configuration diagram of an SGH correlator which is a conventional optical pulse measuring device. 10 ... pulse laser, 11 ... pulse compressor, 13 ... delay line, 14 ... polarizer, 15 ... light source, 16 ... drive unit, 19 ... harmonic light generation means, 20 ... filter, 21 ......
Light receiving element, 22 ... Calculation / display unit.
Claims (3)
短いパルス光を発生する光パルス発生手段と、この光パ
ルス発生手段の出力光を所定時間遅延させる遅延手段
と、この遅延手段の出力及び前記被測定光を合波する合
波手段と、この合波手段の出力光が入射され非線形光学
効果により光を発生する高調波光発生手段と、この高調
波光発生手段の出力光が入射され特定の波長の光のみ透
過させるフィルタと、このフィルタの出力光が入射され
その光強度を電気信号に変換する受光素子とからなり、
前記遅延手段の遅延量を可変するようにした事を特徴と
する光パルス測定装置。1. An optical pulse generating means for generating a light to be measured, a pulse light having a shorter time width than the light to be measured, a delay means for delaying an output light of the optical pulse generating means for a predetermined time, and the delay A multiplexing means for multiplexing the output of the means and the measured light, a harmonic light generating means for receiving the output light of the multiplexing means and generating light by a nonlinear optical effect, and an output light of the harmonic light generating means. A filter that is incident and transmits only light of a specific wavelength, and a light receiving element that receives the output light of the filter and converts the light intensity into an electric signal,
An optical pulse measuring apparatus characterized in that a delay amount of said delay means is variable.
の遅延量を与える遅延手段と、前記被測定光よりも時間
幅の短いパルス光を発生する光パルス発生手段と、この
光パルス発生手段の出力光及び前記遅延手段の出力光を
合波する合波手段と、この合波手段の出力光が入射され
非線形光学効果により光を発生する高調波光発生手段
と、この高調波光発生手段の出力光が入射され特定の波
長の光のみ透過させるフィルタと、このフィルタの出力
光が入射されその光強度を電気信号に変換する受光素子
とからなり、前記遅延手段の遅延量を可変するようにし
たことを特徴とする光パルス測定装置。2. A light to be measured, delay means for receiving the light to be measured and providing a predetermined delay amount, an optical pulse generating means for generating pulse light having a shorter time width than the light to be measured, and the light Multiplexing means for multiplexing the output light of the pulse generation means and the output light of the delay means, a harmonic light generation means for receiving the output light of the multiplexing means and generating light by a nonlinear optical effect, The filter comprises a filter that receives the output light of the means and transmits only light of a specific wavelength, and a light receiving element that receives the output light of the filter and converts the light intensity into an electric signal, and varies the amount of delay of the delay means. An optical pulse measuring apparatus characterized in that:
よりも時間幅の短いパルス光を発生する光パルス発生手
段と、この光パルス発生手段及び前記光源を駆動する駆
動部と、前記光パルス発生手段の出力光及び前記被測定
光を合波する合波手段と、この合波手段の出力光が入射
され非線形光学効果により光を発生する高調波光発生手
段と、この高調波光発生手段の出力光が入射され特定の
波長の光のみ透過させるフィルタと、このフィルタの出
力光が入射されその光強度を電気信号に変換する受光素
子とからなり、前記駆動部により前記光パルス発生手段
と前記光源の駆動の位相を可変するようにしたことを特
徴とする光パルス測定装置。3. A light source for outputting light to be measured, an optical pulse generating means for generating pulse light having a shorter time width than the light to be measured, a driving unit for driving the light pulse generating means and the light source, Multiplexing means for multiplexing the output light of the light pulse generating means and the light to be measured, harmonic light generating means for receiving the output light of the multiplexing means and generating light by a nonlinear optical effect, and generating the harmonic light A light-receiving element for receiving the output light of the means and transmitting only light of a specific wavelength; and a light-receiving element for receiving the output light of the filter and converting the light intensity into an electric signal. And an optical pulse measuring device, wherein the driving phase of the light source is varied.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006189A JP2730160B2 (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | Optical pulse measuring device |
| US07/498,167 US5050988A (en) | 1989-03-30 | 1990-03-23 | Measuring device using optical beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006189A JP2730160B2 (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | Optical pulse measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH02257027A JPH02257027A (en) | 1990-10-17 |
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ID=13707718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP8006189A Expired - Fee Related JP2730160B2 (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | Optical pulse measuring device |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2730160B2 (en) |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP8006189A patent/JP2730160B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH02257027A (en) | 1990-10-17 |
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