JP3490020B2 - 時間信号の2次元空間信号への超高速変換方法 - Google Patents
時間信号の2次元空間信号への超高速変換方法Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
Description
ルス時間信号に符号化された2次元情報を2次元空間信
号に超高速に変換する方法に関するものである。
ア情報(特に画像情報)の実時間伝送を目ざして、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
進められている。そして、その信号形態は基本的に時間
信号である。ただ、このような伝送容量の大容量化に伴
ない、伝送する情報の時間信号化(符号化)および時間
信号化された情報の展開(復号化)を超高速に行うこと
が必要になってくる。そこで、これまでにも、この時間
信号と画像情報などの2次元以上の空間信号との間で信
号形態の超高速変換を実現する「空間−時間−空間信号
処理方法」が提案されている。だが、実際的には、この
ような空間−時間−空間信号処理方法においては、具体
的な時間→2次元空間信号変換技術の点で解決すべき課
題があった。
で信号形態の超高速変換を実現する方法として種々の方
法が提案されているが、従来の方法では1次元の空間信
号との超高速変換は可能であるが、2次元以上の空間信
号との変換には基本的に能動的な走査を必要とし、変換
速度に制限があるものや、能動的な走査が必要ない超高
速な変換であっても逆に現在の超高速受光デバイスでは
観測できない問題があったからである。
明は、以上のような能動的な走査を必要とせずに、時間
信号から2次元空間信号への信号形態の超高速変換を実
現し、かつ時間的に定常な状態で、2次元空間信号を可
視領域で表示することのできる、新しい、時間信号の2
次元空間信号への超高速変換方法を提供することを課題
としている。
の課題を解決するものとして、第1には、空間的に適当
な幅をもつ信号パルス光と参照極短パルス光とを分散素
子と1次元フーリエ変換光学系を介して非線形結晶に入
射し、非線形結晶における位相整合条件を満たして形成
される第二次高調波を逆1次元フーリエ変換光学系に通
して時間→空間変換された1次元空間分布に変換し、前
記時空間変換1次元空間分布を1次元空間周波数フィル
タリング光学系のフィルタ面に設置した時間−周波数フ
ィルタによってフィルタリングし、信号パルス光の時間
と周波数の関係を表す時間−周波数展開された2次元光
分布を2次元空間信号とみなすことを特徴とする時間信
号の2次元空間信号への超高速変換方法を提供する。
的に適当な幅をもつ信号パルス光と参照極短パルス光と
を光学軸に対し対称な角度で分散素子に入射し、この分
散素子上の入射位置の違いによって時間的な差違が生じ
て分散された信号パルス光と参照極短パルス光からの光
波を1次元フーリエ変換光学系を通して分散素子での入
射位置の違いにより異なる入射角度を持つ1次元周波数
光分布にそれぞれ変換し、これらの1次元周波数光分布
を非線形光学結晶に入射し、これらの入射1次元周波数
光分布の成す角度で決まる位相整合条件を満たして形成
される第二次高調波を逆1次元フーリエ変換光学系に通
して時間→空間変換された1次元空間分布に変換し、得
られた時空間変換1次元空間分布を1次元フーリエ変換
光学系によって1次元空間周波数分布に変換し、この1
次元空間周波数分布を時間−周波数フィルタによってフ
ィルタリングし、得られる光波を逆1次元フーリエ変換
光学系に通して、時間−周波数展開された2次元光分布
の強度分布を求め、この信号パルス光の時間と周波数の
関係を表す時間−周波数展開された2次元光分布を2次
元空間信号とみなすことを特徴とする時間信号の2次元
空間信号への超高速変換方法を提供する。
間−周波数フィルタに空間フィルタを用いることを特徴
とする前記の時間信号の2次元空間信号への超高速変換
方法を、第4には、時間−周波数フィルタを透過率分布
が異なるものとし、1次元空間周波数フィルタリング光
学系から出力される光波の空間周波数成分を垂直方向に
どのような位置に切り出すかを任意に設定することを特
徴とする前記の時間信号の2次元空間信号への超高速変
換方法を、第5には、時間−周波数フィルタを透過率分
布が異なるものとし、1次元フーリエ変換光学系から出
力される光波の空間周波数成分を垂直方向にどのような
位置に切り出すかを任意に設定することを特徴とする前
記の時間信号の2次元空間信号への超高速変換方法を提
供する。
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。図1はこの出願の発明による時間信号の2
次元空間信号への超高速変換方法を実施するための時間
→2次元空間信号変換光学系の構成を例示したものであ
る。この時間→2次元空間信号変換光学系1では、回折
格子などの分散素子、1次元フーリエ変換レンズおよび
1次元逆フーリエ変換レンズ、第二次高調波発生のため
の非線形結晶、1次元空間周波数フィルタリングシステ
ム、時間−周波数フィルタを用いることにより、変換対
象である信号パルス光、本例では極短パルスレーザ光、
すなわち時間信号を時間と周波数に対応する2次元空間
信号に変換することができる。
である回折格子(2)に信号光(3)と(4)とを光学
軸に対し対称な角度で入射する。このとき回折の式に基
づく方向に光波は偏向される。ここで、信号光および参
照光共に入射ビームに幅があるため、回折格子への入射
位置の違いによって時間的な差違が生じる。得られた光
波を円筒レンズ(5)で構成する1次元フーリエ変換光
学系により水平方向成分に対しフーリエ変換することに
より、信号光および参照光のスペクトル分布が非線形結
晶面(101)に空間分布として得られる。回折格子へ
の入射位置の違いにより光波の伝搬方向(波数ベクト
ル)が異なるため、非線形結晶面101において光波の
波面は時間とともに回転する。
入射すると、非線形効果による位相整合により2つの波
数ベクトルの和を波数ベクトルとする第二次高調波が出
射する。このとき信号光と参照光による光波の波数ベク
トルは時間と共に回転するが、その変化量は同等である
ため第二次高調波は時間的に定常な状態で出射し続け
る。したがって第二次高調波の波数ベクトルは2つの光
波の波数ベクトルの初期波数ベクトルのみに依存し、信
号光と参照光の相対時間に依存することになる。また非
線形結晶内において、第二次高調波の空間分布は信号光
による光波を参照光による光波が走査しており第二次高
調波の空間分布は信号光のスペクトル分布7と同等にな
る。よって時間信号を第二次高調波がもつ空間分布と波
数ベクトルの1次元空間分布に変換することが可能とな
る。
(10)で構成する結像光学系により時間−周波数変換
フィルタ面(103)に結像する。時間−周波数フィル
タ(11)は、切り出す周波数成分の周波数が垂直方向
に順に増加するように設計したものを用いる。時間−周
波数フィルタの透過率分布を変化させることにより、ど
のような周波数成分を垂直方向のどのような位置に切り
出すかを設定することができる。
グされた第二次高調波は、水平方向に時間に対応した波
数ベクトルを、垂直方向に周波数に対応した分布をも
つ。この第二次高調波を円筒レンズ(12)で構成され
る1次元逆フーリエ変換光学系により水平方向成分に関
してフーリエ変換する。これにより出力面(104)上
に水平軸方向には時間に対応する分布、垂直方向には切
り出されたスペクトル成分の分布が対応する光波の2次
元空間分布(13)が得られる。以上のことにより超短
光パルスに含まれる時間信号を、時間と周波数の2次元
空間分布に変換することが可能となる。
施例にのみ限定されるものではなく、幾多の変更や変形
が可能である。たとえば、上述した実施例では、分散素
子として回折格子を用いたが、他の分散素子を用いるこ
ともできる。また、上述した実施例では、フーリエ変換
光学系および逆フーリエ変換光学系として円筒レンズを
用いたが、他の光学素子を用いることもできる。また、
上述した実施例では、時間−周波数フィルタとして透過
型フィルタを用いたが位相型フィルタを用いることもで
きる。
時間信号の2次元空間信号への超高速変換方法によれ
ば、従来の方法のように能動的な走査を必要とせずに、
時間信号を対応する2次元空間信号に超高速に変換する
ことができるとともに、光通信で用いられる波長領域で
ある赤外線を対象とした場合、変換信号の表示を可視光
で直接的に行うことができる。
超高速変換方法で使用する時間→2次元空間信号変換光
学系の構成例を示した図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 時間信号を2次元空間信号へ変換する方
法であって、 空間的に適当な幅をもつ信号パルス光と参照極短パルス
光とを分散素子と1次元フーリエ変換光学系を介して非
線形結晶に入射し、 非線形結晶における位相整合条件を満たして形成される
第二次高調波を逆1次元フーリエ変換光学系に通して時
間→空間変換された1次元空間分布に変換し、 前記時空間変換1次元空間分布を1次元空間周波数フィ
ルタリング光学系のフィルタ面に設置した時間−周波数
フィルタによってフィルタリングし、 信号パルス光の時間と周波数の関係を表す時間−周波数
展開された2次元光分布を2次元空間信号とみなす、 こ とを特徴とする時間信号の2次元空間信号への超高速
変換方法。 - 【請求項2】 時間信号を2次元空間信号へ変換する方
法であって、 空間的に適当な幅をもつ信号パルス光と参照極短パルス
光とを光学軸に対し対称な角度で分散素子に入射し、 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
が生じて分散された信号パルス光と参照極短パルス光か
らの光波を1次元フーリエ変換光学系を通して分散素子
での入射位置の違いにより異なる入射角度を持つ1次元
周波数光分布にそれぞれ変換し、 これらの1次元周波数光分布を非線形光学結晶に入射
し、 これらの入射1次元周波数光分布の成す角度で決まる位
相整合条件を満たして形成される第二次高調波を逆1次
元フーリエ変換光学系に通して時間→空間変換された1
次元空間分布に変換し、 得られた時空間変換1次元空間分布を1次元フーリエ変
換光学系によって1次元空間周波数分布に変換し、 この1次元空間周波数分布を時間−周波数フィルタによ
ってフィルタリングし、 得られる光波を逆1次元フーリエ変換光学系に通して、
時間−周波数展開された2次元光分布の強度分布を求
め、 この信号パルス光の時間と周波数の関係を表す時間−周
波数展開された2次元光分布を2次元空間信号とみな
す、 こ とを特徴とする時間信号の2次元空間信号への超高速
変換方法。 - 【請求項3】 時間−周波数フィルタに空間フィルタを
用いることを特徴とする請求項1または2の時間信号の
2次元空間信号への超高速変換方法。 - 【請求項4】 時間−周波数フィルタを透過率分布が異
なるものとし、1次元空間周波数フィルタリング光学系
から出力される光波の空間周波数成分を垂直方向にどの
ような位置に切り出すかを任意に設定することを特徴と
する請求項1の時間信号の2次元空間信号への超高速変
換方法。 - 【請求項5】 時間−周波数フィルタを透過率分布が異
なるものとし、1次元フーリエ変換光学系から出力され
る光波の空間周波数成分を垂直方向にどのような位置に
切り出すかを任意に設定することを特徴とする請求項2
の時間信号の2次元空間信号への超高速変換方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08390599A JP3490020B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 時間信号の2次元空間信号への超高速変換方法 |
PCT/JP2000/001816 WO2000058784A1 (fr) | 1999-03-26 | 2000-03-24 | Procede de transformation a tres grande vitesse de signal temporel en signal spatial bidimensionnel |
US09/937,522 US7102810B1 (en) | 1999-03-26 | 2000-03-24 | Method for extra-high speed transformation of time signal into two-dimensional space signal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08390599A JP3490020B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 時間信号の2次元空間信号への超高速変換方法 |
Publications (2)
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JP2000275689A JP2000275689A (ja) | 2000-10-06 |
JP3490020B2 true JP3490020B2 (ja) | 2004-01-26 |
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ID=13815648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08390599A Expired - Lifetime JP3490020B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 時間信号の2次元空間信号への超高速変換方法 |
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (5)
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---|---|---|---|---|
JP3102811B2 (ja) | 1991-09-10 | 2000-10-23 | 科学技術振興事業団 | 超高速光波形測定法 |
JP3020687B2 (ja) | 1991-10-08 | 2000-03-15 | キヤノン株式会社 | 光データパルス列検出法 |
US5353149A (en) * | 1992-09-17 | 1994-10-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Apparatus for affecting time-space conversion on a light signal changing at ultra-high speed |
US5528389A (en) | 1994-01-04 | 1996-06-18 | At&T Corp. | Optical holographic system for parallel to serial and serial to parallel conversion of optical data |
JP3337399B2 (ja) | 1997-07-25 | 2002-10-21 | 科学技術振興事業団 | 空間−時間−空間信号処理方法 |
-
1999
- 1999-03-26 JP JP08390599A patent/JP3490020B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-03-24 US US09/937,522 patent/US7102810B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-24 WO PCT/JP2000/001816 patent/WO2000058784A1/ja active Application Filing
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
J.Opt.Soc.Am.A,1997年,Vol.14,No.5,1159−1170 |
PROCEEDINGS OF SPIE,1997年,Vol.3137,222−227 |
第45回応用物理学会関係連合講演会講演予稿集,1998年,第3分冊,p.993, 30p−C−1 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7102810B1 (en) | 2006-09-05 |
JP2000275689A (ja) | 2000-10-06 |
WO2000058784A1 (fr) | 2000-10-05 |
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