JP4066120B2 - 広帯域波長可変超短パルス光発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域波長可変超短パルス光発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超短パルス光は色素レーザーや固体レーザーを用いて生成されてきたが、光学系が大掛かり、且つ、複雑で、波長の可変範囲も数十ｎｍと狭いものであった。
【０００３】
また、本願発明者らによって提案された、入射光（励起光）強度に対し波長が線形にシフトする波長可変ソリトンパルス発生装置（特願平１０−２７５６０４号）においては、ストークスパルスとアンチストークスパルスの生成を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した本願発明者らによる波長可変ソリトンパルス発生装置では、通常の光ファイバを用いており、励起光源の波長と光ファイバの特性とが合わないとアンチストークスパルスを効率よく生成することができなかった。
【０００５】
したがって、安定的に広い波長領域をカバーする測定が行えなかった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を除去し、励起光源の波長と光ファイバ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させ、安定的に広い波長領域をカバーする測定を行うことができる広帯域波長可変超短パルス光発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕広帯域波長可変超短パルス光発生装置において、超短パルス光源と、この超短パルス光源からの光の強度を調整する光強度調整器と、この光強度調整器からの入射パルスが入射される、波長分散を前記超短パルス光源の波長においてぼぼ零に近くなるように調整した光ファイバとを備え、前記光強度調整器による励起光強度の増加に伴って、長波長側に連続的に波長シフトするストークスパルスとともに、短波長側に連続的に波長シフトするアンチストークスパルスを生成することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の広帯域波長可変超短パルス光発生装置において、前記超短パルス光源は、フェムト秒ファイバレーザーであることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔２〕記載の広帯域波長可変超短パルス光発生装置において、前記フェムト秒ファイバレーザーを構成するファイバは、Ｅｒ添加ファイバレーザーであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例を示す広帯域波長可変超短パルス光発生装置の構成図である。
【００１２】
この図において、１は超短パルス光源としてのフェムト秒ファイバレーザー（２５０フェムト秒Ｅｒ添加ファイバレーザー）、２はフェムト秒ファイバレーザー１から出力される超短パルス光の光強度調整器、３は１次ポンプパルス、４は波長分散を調整した定偏波光ファイバ、５はアンチストークスパルス、６は２次ポンプパルス、７はストークスパルス（ソリトンパルス）、８は光スペクトル分析器（Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）、９はオートコリレータ（Ａｕｔｏｃｏｌｌｅｌａｔｏｒ）、１０はモノクロメータ（Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｏｒ）、１１は高速ピンフォトダイオード（Ｆａｓｔ ｐｉｎ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）であり、モノクロメータ１０に接続されている。１２はその高速ピンフォトダイオード１１に接続されるサンプリングオシロスコープである。
【００１３】
図１に示すように、フェムト秒ファイバレーザー１から出射される超短パルス光は、光強度調整器２において強度が調整され、波長分散を調整した定偏波光ファイバ４に入射される。この定偏波光ファイバ４の波長分散がゼロに近いとき、光ファイバ中の非線形光学効果によって、長波長側にシフトするストークスパルス７とともに短波長側にシフトするアンチストークスパルス５が生成される。
【００１４】
定偏波光ファイバ４の出力は、光スペクトル分析器８、オートコリレータ９、モノクロメータ１０によって観測される。
【００１５】
以下、本発明の特徴について説明する。
【００１６】
まず、図２は波長分散を制御していない光ファイバを用いた時の光ファイバ出力のスペクトルの測定結果を示している。
【００１７】
図２において、１５５６ｎｍのパルス光を長さ２２０ｍの分散を制御していない定偏波ファイバに入射したときの光ファイバ出力のスペクトルの測定結果を表している。
【００１８】
１６７５ｎｍの波長に長波長側にシフトしたストークスパルスのスペクトルが現れているが、波長分散を調整していないため、短波長側にはアンチストークスパルスが全く見られない。
【００１９】
図３は本発明の実施例を示す波長分散が調整された光ファイバの出力のスペクトルの測定結果を示している。
【００２０】
ここでは、１５５６ｎｍのパルス光を長さ２００ｍの分散シフト定偏波光ファイバに入射したときのファイバ出力のスペクトルの測定結果を表している。
【００２１】
１７３０ｎｍ付近に長波長側にシフトしたストークスパルスのスペクトルが、また、１３５０ｎｍに短波長側にシフトしたアンチストークスパルスのスペクトルがそれぞれ現れている。
【００２２】
これらのスペクトルは、光ファイバへの入射光（励起光）強度を変化させることによって単調に、且つ、連続にシフトさせることができる。
【００２３】
図４は本発明の実施例を示す入射光強度に対するストークスパルスとアンチストークスパルスの波長シフトの測定結果を示している。
【００２４】
図４から明らかなように、光ファイバの入射光強度を変化させることによって、ストークスパルスとアンチストークスパルスのスペクトルが単調に且つ連続にシフトしていくことがわかる。
【００２５】
図４においては、波長１３３０〜１７４０ｎｍの帯域において波長可変なスペクトルが生成された。
【００２６】
図５は本発明の実施例を示すストークスパルスとアンチストークスパルスの自己相関波形を示している。
【００２７】
図５（ａ）では長波長側にシフトするストークスパルスは理想的なｓｅｃｈ2 型になっており、自己相関波形の時間幅も５９０ｆｓと短い。実際の時間幅は３８０ｆｓと見積もられる。
【００２８】
図５（ｂ）では短波長側にシフトするアンチストークスパルスの自己相関波形を表している。いくつかのピークが現れており、全体の半値幅は２ｐｓであるが、最も細い中央部分の半値幅は５５０ｆｓで、ストークスパルスと同等の半値幅が得られている。
【００２９】
図６は本発明の実施例を示すストークスパルスとアンチストークスパルスの時間差の測定結果を示しており、ここでは、波長をシフトさせたときのストークスパルスとアンチストークスパルスの時間差の測定結果を表している。
【００３０】
ある光ファイバ入力において、ストークスパルスとアンチストークスパルスはほぼ同時に光ファイバを伝搬する。そのため、アンチストークスパルスの波長における波長分散はストークスパルスの波長における波長分散の大きさと異符号で絶対値が等しいものになっている。
【００３１】
この実施例においては、超短パルス光を、パルス光の波長において分散がほぼゼロに近く調整されている光ファイバに入射する。このとき、光ファイバ中の非線形光学効果によって、長波長側にシフトするストークスパルスとともに、短波長側にシフトするアンチストークスパルスが生成される。
【００３２】
このように、励起光源の波長と光ファイバの特性を合わせるために、以下の手段が挙げられる。
【００３３】
（１）光ファイバの波長分散の大きさを制御する。
【００３４】
光ファイバの波長分散の大きさは、光ファイバの材質や内部構造によって変化する。そのような波長分散を制御した光ファイバも市販されているが、光ファイバを設計・製作し、特注によって適切なファイバを入手することもできる。
【００３５】
（２）適切な波長の光源を用意する。
【００３６】
入手できる光ファイバが限られている場合、光ファイバの波長分散がゼロに近い波長のパルス光を用意する。この場合、光源に波長可変光源を用いて波長を調整したり、特定の波長で発振するレーザーを用意する。
【００３７】
（３）超短パルス光源と、この超短パルス光源からの出力光の波長を光ファイバの零分散波長の近傍に調整した超短パルスを得る光特性調整器を用意する。すなわち、入手できる光ファイバと、光源が限られている場合、光特性調整器を用いて光源の波長を、光ファイバの波長分散がゼロに近い波長に調整する。この場合、光ファイバや非線形結晶等の非線形性を有する光学素子を用いて波長を変換させる。
【００３８】
上記したことから明らかなように、本発明によれば、
（１）励起光強度に対し長波長側と短波長側に波長シフトする二つの超短パルス光を生成することができる。
【００３９】
（２）装置の大きさを非常に小さく構成することができ、持ち運びができ、メンテナンスフリーである。
【００４０】
（３）１．５５μｍのファイバレーザーを用いることによって、光通信に用いられる波長帯を全てカバーすることができる。
【００４１】
本発明の広帯域波長可変超短パルス光発生装置は、
（１）光通信に用いられる光デバイスの評価用光源
（２）高速分光・光計測
（３）高速光エレクトロニクス・非線形光学の分野への利用が期待できる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４４】
（Ａ）励起光強度に対し長波長側と短波長側に波長シフトする二つの超短パルス光を生成することができるため、安定的に広い波長領域をカバーする測定を行うことができる。
【００４５】
（Ｂ）装置の大きさが非常に小さく、持ち運びができ、メンテナンスフリーである。
【００４６】
（Ｃ）１．５５μｍのファイバレーザーを用いることによって、光通信に用いられる波長帯を全てカバーすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示す広帯域波長可変超短パルス光発生装置の構成図である。
【図２】 波長分散を制御していない光ファイバを用いた時の光ファイバ出力のスペクトルの測定結果を示す図である。
【図３】 本発明の実施例を示す波長分散が調整された光ファイバの出力のスペクトルの測定結果を示す図である。
【図４】 本発明の実施例を示す入射光強度に対するストークスパルスとアンチストークスパルスの波長シフトの測定結果を示す図である。
【図５】 本発明の実施例を示すストークスパルスとアンチストークスパルスの自己相関波形を示す図である。
【図６】 本発明の実施例を示すストークスパルスとアンチストークスパルスの時間差の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 超短パルス光源（フェムト秒ファイバレーザー）
２ 光強度調整器
３ １次ポンプパルス
４ 波長分散を調整した定偏波光ファイバ
５ アンチストークスパルス
６ ２次ポンプパルス
７ ストークスパルス（ソリトンパルス）
８ 光スペクトル分析器
９ オートコリレータ
１０ モノクロメータ
１１ 高速ピンフォトダイオード
１２ サンプリングオシロスコープ
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域波長可変超短パルス光発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超短パルス光は色素レーザーや固体レーザーを用いて生成されてきたが、光学系が大掛かり、且つ、複雑で、波長の可変範囲も数十ｎｍと狭いものであった。
【０００３】
また、本願発明者らによって提案された、入射光（励起光）強度に対し波長が線形にシフトする波長可変ソリトンパルス発生装置（特願平１０−２７５６０４号）においては、ストークスパルスとアンチストークスパルスの生成を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した本願発明者らによる波長可変ソリトンパルス発生装置では、通常の光ファイバを用いており、励起光源の波長と光ファイバの特性とが合わないとアンチストークスパルスを効率よく生成することができなかった。
【０００５】
したがって、安定的に広い波長領域をカバーする測定が行えなかった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を除去し、励起光源の波長と光ファイバ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させ、安定的に広い波長領域をカバーする測定を行うことができる広帯域波長可変超短パルス光発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕広帯域波長可変超短パルス光発生装置において、超短パルス光源と、この超短パルス光源からの光の強度を調整する光強度調整器と、この光強度調整器からの入射パルスが入射される、波長分散を前記超短パルス光源の波長においてぼぼ零に近くなるように調整した光ファイバとを備え、前記光強度調整器による励起光強度の増加に伴って、長波長側に連続的に波長シフトするストークスパルスとともに、短波長側に連続的に波長シフトするアンチストークスパルスを生成することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の広帯域波長可変超短パルス光発生装置において、前記超短パルス光源は、フェムト秒ファイバレーザーであることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔２〕記載の広帯域波長可変超短パルス光発生装置において、前記フェムト秒ファイバレーザーを構成するファイバは、Ｅｒ添加ファイバレーザーであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例を示す広帯域波長可変超短パルス光発生装置の構成図である。
【００１２】
この図において、１は超短パルス光源としてのフェムト秒ファイバレーザー（２５０フェムト秒Ｅｒ添加ファイバレーザー）、２はフェムト秒ファイバレーザー１から出力される超短パルス光の光強度調整器、３は１次ポンプパルス、４は波長分散を調整した定偏波光ファイバ、５はアンチストークスパルス、６は２次ポンプパルス、７はストークスパルス（ソリトンパルス）、８は光スペクトル分析器（Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）、９はオートコリレータ（Ａｕｔｏｃｏｌｌｅｌａｔｏｒ）、１０はモノクロメータ（Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｏｒ）、１１は高速ピンフォトダイオード（Ｆａｓｔ ｐｉｎ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）であり、モノクロメータ１０に接続されている。１２はその高速ピンフォトダイオード１１に接続されるサンプリングオシロスコープである。
【００１３】
図１に示すように、フェムト秒ファイバレーザー１から出射される超短パルス光は、光強度調整器２において強度が調整され、波長分散を調整した定偏波光ファイバ４に入射される。この定偏波光ファイバ４の波長分散がゼロに近いとき、光ファイバ中の非線形光学効果によって、長波長側にシフトするストークスパルス７とともに短波長側にシフトするアンチストークスパルス５が生成される。
【００１４】
定偏波光ファイバ４の出力は、光スペクトル分析器８、オートコリレータ９、モノクロメータ１０によって観測される。
【００１５】
以下、本発明の特徴について説明する。
【００１６】
まず、図２は波長分散を制御していない光ファイバを用いた時の光ファイバ出力のスペクトルの測定結果を示している。
【００１７】
図２において、１５５６ｎｍのパルス光を長さ２２０ｍの分散を制御していない定偏波ファイバに入射したときの光ファイバ出力のスペクトルの測定結果を表している。
【００１８】
１６７５ｎｍの波長に長波長側にシフトしたストークスパルスのスペクトルが現れているが、波長分散を調整していないため、短波長側にはアンチストークスパルスが全く見られない。
【００１９】
図３は本発明の実施例を示す波長分散が調整された光ファイバの出力のスペクトルの測定結果を示している。
【００２０】
ここでは、１５５６ｎｍのパルス光を長さ２００ｍの分散シフト定偏波光ファイバに入射したときのファイバ出力のスペクトルの測定結果を表している。
【００２１】
１７３０ｎｍ付近に長波長側にシフトしたストークスパルスのスペクトルが、また、１３５０ｎｍに短波長側にシフトしたアンチストークスパルスのスペクトルがそれぞれ現れている。
【００２２】
これらのスペクトルは、光ファイバへの入射光（励起光）強度を変化させることによって単調に、且つ、連続にシフトさせることができる。
【００２３】
図４は本発明の実施例を示す入射光強度に対するストークスパルスとアンチストークスパルスの波長シフトの測定結果を示している。
【００２４】
図４から明らかなように、光ファイバの入射光強度を変化させることによって、ストークスパルスとアンチストークスパルスのスペクトルが単調に且つ連続にシフトしていくことがわかる。
【００２５】
図４においては、波長１３３０〜１７４０ｎｍの帯域において波長可変なスペクトルが生成された。
【００２６】
図５は本発明の実施例を示すストークスパルスとアンチストークスパルスの自己相関波形を示している。
【００２７】
図５（ａ）では長波長側にシフトするストークスパルスは理想的なｓｅｃｈ2 型になっており、自己相関波形の時間幅も５９０ｆｓと短い。実際の時間幅は３８０ｆｓと見積もられる。
【００２８】
図５（ｂ）では短波長側にシフトするアンチストークスパルスの自己相関波形を表している。いくつかのピークが現れており、全体の半値幅は２ｐｓであるが、最も細い中央部分の半値幅は５５０ｆｓで、ストークスパルスと同等の半値幅が得られている。
【００２９】
図６は本発明の実施例を示すストークスパルスとアンチストークスパルスの時間差の測定結果を示しており、ここでは、波長をシフトさせたときのストークスパルスとアンチストークスパルスの時間差の測定結果を表している。
【００３０】
ある光ファイバ入力において、ストークスパルスとアンチストークスパルスはほぼ同時に光ファイバを伝搬する。そのため、アンチストークスパルスの波長における波長分散はストークスパルスの波長における波長分散の大きさと異符号で絶対値が等しいものになっている。
【００３１】
この実施例においては、超短パルス光を、パルス光の波長において分散がほぼゼロに近く調整されている光ファイバに入射する。このとき、光ファイバ中の非線形光学効果によって、長波長側にシフトするストークスパルスとともに、短波長側にシフトするアンチストークスパルスが生成される。
【００３２】
このように、励起光源の波長と光ファイバの特性を合わせるために、以下の手段が挙げられる。
【００３３】
（１）光ファイバの波長分散の大きさを制御する。
【００３４】
光ファイバの波長分散の大きさは、光ファイバの材質や内部構造によって変化する。そのような波長分散を制御した光ファイバも市販されているが、光ファイバを設計・製作し、特注によって適切なファイバを入手することもできる。
【００３５】
（２）適切な波長の光源を用意する。
【００３６】
入手できる光ファイバが限られている場合、光ファイバの波長分散がゼロに近い波長のパルス光を用意する。この場合、光源に波長可変光源を用いて波長を調整したり、特定の波長で発振するレーザーを用意する。
【００３７】
（３）超短パルス光源と、この超短パルス光源からの出力光の波長を光ファイバの零分散波長の近傍に調整した超短パルスを得る光特性調整器を用意する。すなわち、入手できる光ファイバと、光源が限られている場合、光特性調整器を用いて光源の波長を、光ファイバの波長分散がゼロに近い波長に調整する。この場合、光ファイバや非線形結晶等の非線形性を有する光学素子を用いて波長を変換させる。
【００３８】
上記したことから明らかなように、本発明によれば、
（１）励起光強度に対し長波長側と短波長側に波長シフトする二つの超短パルス光を生成することができる。
【００３９】
（２）装置の大きさを非常に小さく構成することができ、持ち運びができ、メンテナンスフリーである。
【００４０】
（３）１．５５μｍのファイバレーザーを用いることによって、光通信に用いられる波長帯を全てカバーすることができる。
【００４１】
本発明の広帯域波長可変超短パルス光発生装置は、
（１）光通信に用いられる光デバイスの評価用光源
（２）高速分光・光計測
（３）高速光エレクトロニクス・非線形光学の分野への利用が期待できる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４４】
（Ａ）励起光強度に対し長波長側と短波長側に波長シフトする二つの超短パルス光を生成することができるため、安定的に広い波長領域をカバーする測定を行うことができる。
【００４５】
（Ｂ）装置の大きさが非常に小さく、持ち運びができ、メンテナンスフリーである。
【００４６】
（Ｃ）１．５５μｍのファイバレーザーを用いることによって、光通信に用いられる波長帯を全てカバーすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示す広帯域波長可変超短パルス光発生装置の構成図である。
【図２】 波長分散を制御していない光ファイバを用いた時の光ファイバ出力のスペクトルの測定結果を示す図である。
【図３】 本発明の実施例を示す波長分散が調整された光ファイバの出力のスペクトルの測定結果を示す図である。
【図４】 本発明の実施例を示す入射光強度に対するストークスパルスとアンチストークスパルスの波長シフトの測定結果を示す図である。
【図５】 本発明の実施例を示すストークスパルスとアンチストークスパルスの自己相関波形を示す図である。
【図６】 本発明の実施例を示すストークスパルスとアンチストークスパルスの時間差の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 超短パルス光源（フェムト秒ファイバレーザー）
２ 光強度調整器
３ １次ポンプパルス
４ 波長分散を調整した定偏波光ファイバ
５ アンチストークスパルス
６ ２次ポンプパルス
７ ストークスパルス（ソリトンパルス）
８ 光スペクトル分析器
９ オートコリレータ
１０ モノクロメータ
１１ 高速ピンフォトダイオード
１２ サンプリングオシロスコープ
Claims (3)
- （ａ）超短パルス光源と、
（ｂ）該超短パルス光源からの光の強度を調整する光強度調整器と、
（ｃ）該光強度調整器からの入射パルスが入射される、波長分散を前記超短パルス光源の波長においてぼぼ零に近くなるように調整した光ファイバとを備え、
（ｄ）前記光強度調整器による励起光強度の増加に伴って、長波長側に連続的に波長シフトするストークスパルスとともに、短波長側に連続的に波長シフトするアンチストークスパルスを生成することを特徴とする広帯域波長可変超短パルス光発生装置。 - 請求項１記載の広帯域波長可変超短パルス光発生装置において、前記超短パルス光源は、フェムト秒ファイバレーザーであることを特徴とする広帯域波長可変超短パルス光発生装置。
- 請求項２記載の広帯域波長可変超短パルス光発生装置において、前記フェムト秒ファイバレーザーを構成するファイバは、Ｅｒ添加ファイバレーザーであることを特徴とする広帯域波長可変超短パルス光発生装置。
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| JP2000023974A JP4066120B2 (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 広帯域波長可変超短パルス光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2000023974A JP4066120B2 (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 広帯域波長可変超短パルス光発生装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001217494A JP2001217494A (ja) | 2001-08-10 |
| JP4066120B2 true JP4066120B2 (ja) | 2008-03-26 |
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ID=18550053
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000023974A Expired - Fee Related JP4066120B2 (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 広帯域波長可変超短パルス光発生装置 |
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| JP (1) | JP4066120B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014125729A1 (ja) * | 2013-02-13 | 2014-08-21 | ソニー株式会社 | 測定装置及び測定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114884570B (zh) * | 2022-06-16 | 2024-01-19 | 北京泛在云科技有限公司 | 一种光纤窃听检测方法及装置 |
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2000
- 2000-02-01 JP JP2000023974A patent/JP4066120B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2014125729A1 (ja) * | 2013-02-13 | 2014-08-21 | ソニー株式会社 | 測定装置及び測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001217494A (ja) | 2001-08-10 |
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