JP5008483B2 - Timing adjustment device and optical sampling device - Google Patents
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Description
本発明は、タイミング調整装置および光サンプリング装置に関する。本発明は、特に、与えられる2つのパルス光の位相差を調整して出力するタイミング調整装置および光サンプリング・オシロスコープ等による光パルス波形の測定に使用される光サンプリング装置に関する。 The present invention relates to a timing adjustment device and an optical sampling device. The present invention particularly relates to a timing adjustment device that adjusts and outputs a phase difference between two given pulse lights, and an optical sampling device that is used for measurement of an optical pulse waveform by an optical sampling oscilloscope or the like.
光パルス波形の測定は、光通信において、受信端での光信号の品質を評価するために必要であるだけでなく、信号中継器や光ネットワークのノードにおける信号品質の監視にも応用することができる。ところで、光ファイバ通信の大容量化に伴い、160Gb/s以上のビットレートで信号光を送受信することのできる次世代の光ファイバ通信システムの実用化が進められている。このような大容量の通信システムを実現させるためには、上記のような高いビットレートの光信号のパルス波形を高精度に測定する装置が不可欠である。 Optical pulse waveform measurement is not only necessary for evaluating the quality of optical signals at the receiving end in optical communications, but can also be applied to monitoring signal quality at signal repeaters and nodes in optical networks. it can. By the way, with the increase in capacity of optical fiber communication, practical application of a next-generation optical fiber communication system capable of transmitting and receiving signal light at a bit rate of 160 Gb / s or more is being promoted. In order to realize such a large-capacity communication system, an apparatus for measuring the pulse waveform of an optical signal having a high bit rate as described above with high accuracy is indispensable.
160Gb/s以上のビットレートの光パルス波形を測定する装置としては、被測定光とパルス光を合波して非線形媒質に入射させることで非線形光学効果を生じさせ、得られた強度相関信号光から測定する装置が知られている(例えば特許文献1を参照)。
上記装置による測定において、被測定光のパルス波形を高い時間分解能で測定するためには、よりパルス幅の狭いパルス光を入射させる必要がある。しかしながら、このようなパルス幅の狭いパルス光と被測定光によって得られる強度相関信号は、その信号強度が小さいのでS/N比が低くなり、結果として高感度での測定が難しかった。 In the measurement by the above apparatus, in order to measure the pulse waveform of the light to be measured with high time resolution, it is necessary to make the pulse light with a narrower pulse width incident. However, the intensity correlation signal obtained by such a pulse light having a narrow pulse width and the light to be measured has a low signal intensity, so the S / N ratio is low, and as a result, measurement with high sensitivity is difficult.
そこで、上記強度相関信号を上記パルス光と異なるパルス光で再度サンプリングすることにより、当該強度相関信号の信号強度を増幅することが考えられる。しかしながら、この場合、強度相関信号とパルス光とを高い時間精度で同期させて非線形媒質に入射させる必要があるが、当該時間精度を長時間連続して安定させることが難しかった。 Therefore, it is conceivable to amplify the signal intensity of the intensity correlation signal by sampling the intensity correlation signal again with pulse light different from the pulse light. However, in this case, it is necessary to synchronize the intensity correlation signal and the pulsed light with high time accuracy and enter the nonlinear medium. However, it is difficult to stabilize the time accuracy for a long time.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によれば、与えられる2つのパルス光の位相差を調整して出力するタイミング調整装置であって、2つのパルス光の少なくとも一方のパルス光を遅延させて、位相差を調整する光可変遅延部と、光可変遅延部により位相差が調整された2つのパルス光のそれぞれを電気信号に変換することにより、2つの調整用信号を生成する光電変換器と、2つの調整用信号の位相差を検出し、検出した位相差を予め定められた位相差に近づけるべく、光可変遅延部における遅延量を制御する位相比較部と、2つの調整用信号のそれぞれについて、予め定められた周波数より小さい周波数成分を除去して、位相比較部に入力するフィルタとを備えるタイミング調整装置が提供される。
In order to solve the above-described problem, according to the first aspect of the present invention, there is provided a timing adjustment device that adjusts and outputs the phase difference between two given pulse lights, and includes at least one pulse of the two pulse lights. Two adjustment signals are generated by converting the optical variable delay unit that delays the light and adjusting the phase difference and the two pulse lights whose phase difference is adjusted by the optical variable delay unit into electrical signals. Detecting a phase difference between the two adjustment signals, a phase comparison unit for controlling a delay amount in the optical variable delay unit in order to bring the detected phase difference close to a predetermined phase difference, and two A timing adjustment device is provided that includes a filter that removes a frequency component smaller than a predetermined frequency for each of the adjustment signals and inputs the signal to a phase comparison unit .
また、本発明の第2の形態によれば、被測定光をサンプリングする光サンプリング装置であって、被測定光のうち、与えられる第1パルス光と時間的な重なりを有する部分に応じた光を、第1出力光として出力する第1サンプリング部と、第1出力光と、与えられる第2パルス光とが時間的な重なりを有する場合に、第1出力光を増幅した光を第2出力光として出力する第2サンプリング部と、第1パルス光および第2パルス光の位相差を調整して、第1サンプリング部および第2サンプリング部に入力するタイミング調整部とを備え、タイミング調整部は、第1パルス光および第2パルス光の少なくとも一方を遅延させて、位相差を調整する光可変遅延部と、光可変遅延部により位相差が調整された第1パルス光および第2パルス光について、それぞれの少なくとも一部を電気信号に変換した第1調整用信号および第2調整用信号を生成する光電変換器と、第1調整用信号および第2調整用信号の位相差を検出し、検出した位相差が予め定められた位相差となるように、光可変遅延部における遅延量を制御する位相比較部とを有する光サンプリング装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, there is provided an optical sampling device for sampling the light to be measured, which is light corresponding to a portion of the light to be measured that has a temporal overlap with the first pulse light to be applied. Are output as the first output light, the first output light, and the second pulse light to be applied have a temporal overlap, the second output is the light amplified from the first output light. A second sampling unit that outputs as light, and a timing adjustment unit that adjusts a phase difference between the first pulsed light and the second pulsed light and inputs the light to the first sampling unit and the second sampling unit. The optical variable delay unit that delays at least one of the first pulse light and the second pulse light to adjust the phase difference, and the first pulse light and the second pulse light that have the phase difference adjusted by the optical variable delay unit , Detecting a phase difference between the first adjustment signal and the second adjustment signal, a photoelectric converter that generates a first adjustment signal and a second adjustment signal obtained by converting at least a part of each into an electric signal; An optical sampling device is provided that includes a phase comparison unit that controls a delay amount in the optical variable delay unit so that the detected phase difference becomes a predetermined phase difference.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、光サンプリング装置10の構成を示す概略図である。光サンプリング装置10は、パルス波形を有する被測定光(信号光)をサンプリングすることのできる装置であり、図1に示すように、パルス光出力部20と、第1サンプリング部101と、第2サンプリング部106と、光電変換器60と、波形表示器70とを備える。また、パルス光出力部20は、図1に示すように、アンプ31、32、パルス幅調整部40、タイミング調整部500、光分岐器80、レーザ光源200、高周波電流出力部260、変調部400および分周回路410を有する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the
図2は、パルス光出力部20における、レーザ光源200、高周波電流出力部260、変調部400および分周回路410付近を抜き出して示す概略図である。レーザ光源200は、単一モードのパルス光を出力するパルス光源であり、レーザダイオード210、コリメートレンズ220、集光レンズ222、ミラー230、光学バンドパスフィルタ240、バイアス電流出力部250および電流増幅回路270を有する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the
高周波電流出力部260は、レーザ光源200の電流増幅回路270、および、分周回路410とそれぞれ電気的に接続する。この高周波電流出力部260は、特定の周波数の高周波電流を出力する。なお、高周波電流出力部260が出力する高周波電流の周波数は所望に変更することができる。
The high-frequency
バイアス電流出力部250は、特定の大きさの直流電流をバイアス電流として出力する。なお、バイアス電流出力部250が出力するバイアス電流の大きさは所望に変更することができる。電流増幅回路270は、高周波電流出力部260から出力される高周波電流をバイアス電流出力部250から出力されるバイアス電流に重畳した電流をレーザダイオード210に加える。
The bias
レーザダイオード210は、電流増幅回路270から加えられる上記電流によってレーザ光のパルス(以下、「パルス光」と称する)を発光する。レーザダイオード210の一対の端面は、それぞれ反射がほとんど生じない低反射面211および反射率が30%以上の高反射面212となっており、レーザダイオード210で発振したパルス光は低反射面211からレーザダイオード210の外部に出力する。
The
コリメートレンズ220は、レーザダイオード210の低反射面211側に配され、レーザダイオード210の低反射面211側から出力したパルス光をコリメートする。ミラー230は、片側の面に全反射面232が形成されており、コリメートされた上記パルス光を全反射面232で全反射する。光学バンドパスフィルタ240は、コリメートレンズ220とミラー230との間における上記パルス光の光路上に配され、上記パルス光のスペクトル成分のうち上記発振波長を中心とする帯域の成分を透過する。また、光学バンドパスフィルタ240は回転可能に取り付けられており、光学バンドパスフィルタ240の透過面に対して上記パルス光が斜め方向から入射するように上記光路に対する透過面の角度を変えることができる。したがって、光学バンドパスフィルタ240はこの角度に応じて透過する光の帯域を設定することができる。
The
レーザダイオード210でパルス発光したパルス光は、上記のように、コリメートレンズ220および光学バンドパスフィルタ240を透過してミラー230の全反射面232で全反射された後、再びレーザダイオード210の高反射面212で反射される。したがって、上記パルス光は、レーザダイオード210の高反射面212とミラー230の全反射面232との間を往復する。ここで、上記パルス光が高反射面212と全反射面232との間を往復する周期とレーザダイオード210のパルス発光の周期が同期するように、高反射面212と全反射面232との間隔を設定することにより、上記パルス光は増幅されて、その一部がレーザダイオード210の高反射面212側から出力する。
The pulsed light emitted by the
集光レンズ222は、レーザダイオード210の高反射面212側に配され、レーザダイオード210の高反射面212側から出力したパルス光を集光して光ファイバ290に入射させる。光ファイバ290は、レーザ光源200の外部と接続し、上記パルス光をレーザ光源200の外部に出力する。
The
変調部400は、レーザ光源200から出力されるパルス光の光路上に配され、分周回路410と電気的に接続する。分周回路410は、高周波電流出力部260から出力される高周波電気信号をN分周(Nは正の整数)して変調部400に出力する。変調部400は、分周回路410から入力される電気信号の周波数に応じて上記パルス光の繰り返し周波数を1/nに分周したパルス光を出力する。ここで、パルス光の繰り返し周波数は、パルス光の繰返し周期の逆数で定義される。変調部400としては、例えばLiNbO3光導波路を用いたLN強度変調器であり、数十GHz程度の周波数を有する高周波電気信号に忠実に応答して上記パルス光の繰り返し周波数を分周することができる。
The
レーザダイオード210の発振波長、すなわち、レーザ光源200から出力するパルス光の波長は、第1サンプリング部101における後述の第1カラーフィルタ141および第2サンプリング部106における後述の第2カラーフィルタ142の遮断帯域の波長であり、光サンプリング装置10でサンプリングする被測定光の発振波長に近い波長であることが好ましい。また、レーザ光源200から出力するパルス光の繰り返し周波数は、光サンプリング装置10でサンプリングする被測定光の周波数をf0としたとき、この周波数をN分周した周波数から掃引のための周波数(Δf)だけシフトさせた周波数であることが好ましい。
The oscillation wavelength of the
光分岐器80は、光サンプリング装置10から出力されるパルス光を受け取り、当該パルス光を分光して、その一方をアンプ31に出力し、他方をアンプ32に出力する。この光分岐器80としては、例えば無偏光ビームスプリッタなどの分光器が用いられる。以下において、光分岐器80で分光されたこれらのパルス光のうち、アンプ31に入力される上記一方の光を第1パルス光と称し、アンプ32に入力される上記他方の光を第2パルス光と称する。
The
アンプ31は、上記光分岐器80で分光された第1パルス光が入力されると、その第1パルス光のピーク強度を増幅する。また、アンプ32は、上記光分岐器80で分光された第2パルス光が入力されると、その第2パルス光のピーク強度を増幅する。これらのアンプ31およびアンプ32としては、例えばエルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA)が用いられる。
The
パルス幅調整部40は、スペクトル拡散部42およびパルス圧縮部44を有し、第1パルス光のパルス幅を調整する。スペクトル拡散部42には、例えば高非線形ファイバ(HNLF)が用いられ、アンプ31でピーク強度が増幅された第1パルス光に自己位相変調を生じさせてそのスペクトルを拡散する。また、パルス圧縮部44には、シングルモードファイバ(SMF)が用いられ、スペクトル拡散部42においてスペクトルが拡散された第1パルス光のパルス幅を分散補償により縮める。なお、スペクトル拡散部42に用いられる高非線形ファイバの長さ、および、パルス圧縮部44に用いられるシングルモードファイバの長さは、例えば前者が10mであり、後者が15mである。
The pulse
図3は、パルス幅調整部40においてスペクトル拡散部42側から入力する第1パルス光のパルス幅を圧縮する非線形伝送シミュレーションの結果を示す。また、図3において、「A」は、スペクトル拡散部42に入力される第1パルス光の時間波形およびスペクトル波形を示す。「B」は、スペクトル拡散部42から出力されてパルス圧縮部44に入力される第1パルス光の時間波形およびスペクトル波形を示す。「C」は、パルス圧縮部44から出力された第1パルス光の時間波形およびスペクトル波形を示す。図3に示すように、パルス幅調整部40により第1パルス光の時間幅は約0.7psecまで圧縮される。このように、パルス幅調整部40は、第1パルス光のパルス幅をサブピコ秒のオーダーまで圧縮して出力することができる。
FIG. 3 shows the result of a non-linear transmission simulation in which the pulse width of the first pulse light input from the
図4は、タイミング調整部500の構成を示す図である。タイミング調整部500は、図4に示すように、第1光カプラ511と、第2光カプラ512と、第1光電変換器521と、第2光電変換器522と、アンプ531、532と、第1フィルタ541と、第2フィルタ542と、光可変遅延部600と、位相比較部700とを有する。タイミング調整部500は、パルス幅調整部40が出力する第1パルス光およびアンプ32が出力する第2パルス光の位相差を調整して、第1サンプリング部101および第2サンプリング部106に入力する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
第1光カプラ511は、パルス幅調整部40が出力する第1パルス光の一部を第1光電変換器521に入力する。第1光電変換器521は、第1光カプラ511で分光した一方の第1パルス光を電気信号に変換することにより、第1調整用信号を生成する。アンプ531は、第1光電変換器521で生成された第1調整用信号を増幅して第1フィルタ541に出力する。第1フィルタ541は、第1調整用信号における予め定められた周波数より小さい周波数成分を除去して、位相比較部700に入力する。具体的には、第1フィルタ541は、パルス幅調整部40が出力する第1パルス光の繰り返し周期が156.25MHzである場合、第1調整用信号に含まれる周波数成分のうち、当該第1パルス光の繰り返し周期(156.25MHz)の3次(468.75MHz)または5次(781.25MHz)の高調波を選択的に透過するとともに、透過する高調波の周波数以外の周波数成分を吸収する。
The first
第2光カプラ512は、後述の光可変遅延部600が出力する第2パルス光の一部を第2光電変換器522に入力する。第2光電変換器522は、第2光カプラ512で分光した一方の第2パルス光を電気信号に変換することにより、第2調整用信号を生成する。アンプ532は、第2光電変換器522で生成された第2調整用信号を増幅して第2フィルタ542に出力する。第2フィルタ542は、第2調整用信号における予め定められた周波数より小さい周波数成分を除去して、位相比較部700に入力する。具体的には、第2フィルタ542は、光可変遅延部600が出力する第2パルス光の繰り返し周期が上記第1パルス光と同様に156.25MHzである場合、第2調整用信号に含まれる周波数成分のうち、上記第1フィルタ541が透過する高調波と同じ周波数の高調波を透過するとともに、透過する高調波の周波数以外の周波数成分を吸収する。
The second
図5は、光可変遅延部600の構成を示す図である。光可変遅延部600は、図5に示すように、第1遅延部610と、第2遅延部620とを有する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the optical
第1遅延部610は、固定反射面611、612および可動反射面615を有する。第1遅延部610において、固定反射面611は、アンプ32が出力する第2パルス光の光路上に固定して配され、当該第2パルス光を可動反射面615に向けて反射する。可動反射面615は、固定反射面611が反射した第2パルス光を固定反射面612に向けて反射する。固定反射面612は、可動反射面615が反射した第2パルス光を第2遅延部620の光ファイバ621に入力する。
The
ここで、可動反射面615は、自身が固定反射面611および固定反射面612に対して離れる(または近づく)方向に移動することにより、当該可動反射面615と固定反射面611および固定反射面612それぞれとの間の距離(以下、「反射面間距離」と略称する)を、例えば大きさ「L」のストロークで変化させることができる。したがって、第1遅延部610は、入力した第2パルス光が固定反射面611から可動反射面615を経て固定反射面612に至るまでの光路長を最大で大きさ「2L」だけ変えることができる。これにより、第1遅延部610は、上記光路長を長くすることにより、当該光路長が長くなった分だけ第2サンプリング部106に入力される第2パルス光を遅延させることができる。第1遅延部610における上記反射面間距離は、光サンプリング装置10を被測定光のサンプリングに用いるときのタイミング調整部500の初期設定において、可動反射面615を例えば手動で移動させることにより所定の大きさ(初期設定値)に設定される。この初期設定値については後述する。また、可動反射面615は、モータなどの不図示の駆動機構を有し、後述する位相比較部700の制御部730から入力される制御信号によって移動される。なお、第1遅延部610は、上記並びに図5に示す形態に限定されない。第1遅延部610は、例えば、アンプ32から出力する第2パルス光の光路上に間隔を開けて配される2つのコリメートレンズを有してもよい。この場合、アンプ32から光ファイバを通って伝播される第2パルス光は、当該光ファイバから上記2つのコリメートレンズの一方のレンズ面に向けて拡散して出力された後、当該一方のコリメートレンズで平行光に変換される。さらに、当該平行光に変換された第2パルス光は、例えば空気中を伝播して上記2つのコリメートレンズの他方のレンズ面に入射した後、第2遅延部620における後述する光ファイバ621の入力端に入力される。ここで、第1遅延部610は、上記2つのコリメートレンズの間隔を変化させる構成を有し、当該間隔を変化させることにより、第2パルス光の光路長を変化させることができる。
Here, the movable
第2遅延部620は、光ファイバ621、ピエゾ素子622、電極623、624、および高圧電源625を有する。第2遅延部620において、光ファイバ621は、略円筒形のピエゾ素子622の周囲に巻き付けられる。より詳細には、光ファイバ621は、略円筒形のピエゾ素子622の外周面に配された電極623に固定される。また、ピエゾ素子622の内周面には、電極624が配される。高圧電源625は、例えば0〜2kVの範囲で出力電圧の大きさが可変な直流電圧源であり、プラスまたはマイナスの一方の出力端子が電極623と接続し、他方の出力端子が電極624と接続する。高圧電源625は、後述する位相比較部700の制御電圧出力部720から入力される制御電圧の大きさに応じた大きさの電圧を電極623および電極624の間に印加する。
The
ピエゾ素子622は、電極623および電極624の間に印加された上記電圧の大きさに応じて変形する。具体的には、ピエゾ素子622は、当該電圧が印加されることにより、当該電圧の大きさに応じて断面の半径が変化する。この場合、ピエゾ素子622における電極623が配された外周面の面積も変化するので、伴って電極623に固定された光ファイバ621の長さも変化する。これにより、当該光ファイバ621を通過する第2パルス光の光路長が変化する。
The
このように、第2遅延部620は、上記制御電圧を電極623および電極624の間に印加することにより、当該電圧の大きさに応じて当該光ファイバ621を通過する第2パルス光の光路長を変化させることができる。したがって、例えば当該光路長が長くなった分だけ第2サンプリング部106に入力される第2パルス光を遅延させることができる。なお、第2遅延部620は、ピエゾ素子622の変形により光ファイバ621を伸長または収縮させることで第2パルス光の光路長を変えるので、可動反射面615の往復移動により第2パルス光の光路長を変える第1遅延部610と比べてより精細な分解能で、第2パルス光が第2サンプリング部106に入力するタイミングを遅延させ、または早めることができる。
As described above, the
図6は、位相比較部700の構成を示す図である。位相比較部700は、図6に示すように、位相差検出部710と、制御電圧出力部720と、制御部730とを有し、入力される第1調整用信号および第2調整用信号の2つの調整用信号の位相差を検出し、検出した位相差を予め定められた位相差に近づけるべく、上記光可変遅延部600における遅延量を制御する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the
位相差検出部710は、第1フリップフロップ711、第2フリップフロップ712およびAND回路715を有し、入力される第1調整用信号および第2調整用信号の位相差を検出する。具体的には、第1フリップフロップ711は、第1フィルタ541から入力される第1調整用信号の信号レベルが論理Hに対応する信号レベルとなったときに、論理Hを制御電圧出力部720およびAND回路715に出力する。また、第2フリップフロップ712は、第2フィルタ542から入力される第2調整用信号の信号レベルが論理Hに対応する信号レベルとなったときに、論理Hを制御電圧出力部720およびAND回路715に出力する。AND回路715は、第1フリップフロップ711および第2フリップフロップ712がともに論理Hを出力したときに、第1フリップフロップ711および第2フリップフロップ712の出力をともに論理Lにリセットする。
The phase
位相差検出部710において、第1フリップフロップ711が論理Hを出力するタイミングと、第2フリップフロップ712が論理Hを出力するタイミングとの間には、第1調整用信号および第2調整用信号の位相差に応じた大きさの時間的なずれが生じる。また、上記のように、第1フリップフロップ711および第2フリップフロップ712は、同じタイミングで論理Hを出力している状態から論理Lを出力している状態にリセットされる。したがって、上記の時間的なずれの大きさは、第1フリップフロップ711および第2フリップフロップ712がそれぞれリセットされるまで論理Hを連続して出力している時間幅の違いと略等しい。このような第1フリップフロップ711および第2フリップフロップ712における出力の時間幅の違いは、上記タイミング調整部500の第1光カプラ511で分光された第1パルス光と第2光カプラ512で分光された第2パルス光との位相差に対応する。したがって、位相差検出部710は、当該第1パルス光と第2パルス光との位相差を、当該位相差に対応した出力の時間幅の違いに変換して制御電圧出力部720に出力する。なお、制御電圧出力部720に対しては、論理Hおよび論理Lの各論理値に応じた大きさの電圧が出力される。
In the phase
制御電圧出力部720は、コンデンサ721、722、コンパレータ725、およびオフセット電圧印加部727を有し、上記2つの調整用信号の位相差と予め定められた位相差との差分に応じた制御電圧を出力する。具体的には、上記第1フリップフロップ711が論理Hを連続して出力している時間幅だけコンデンサ721に対して論理Hに応じた大きさの電圧が入力されるとともに、上記第2フリップフロップ712が論理Hを連続して出力している時間幅だけコンデンサ722に対して論理Hに応じた大きさの電圧が入力されると、コンデンサ721およびコンデンサ722には、それぞれ入力される電圧の時間幅に応じた大きさの電圧が生じる。
The control
コンパレータ725は、コンデンサ721およびコンデンサ722にそれぞれ生じた電圧の大きさを比較して、当該電圧の大きさの違いに応じた大きさの電圧をオフセット電圧印加部727に出力する。ここで、コンパレータ725から出力される電圧の大きさは、上記第1調整用信号および第2調整用信号の位相差に応じた大きさとなる。オフセット電圧印加部727は、コンパレータ725から出力される電圧に所定の大きさのオフセット電圧を加えた制御電圧を第2遅延部620および制御部730に出力する。
The
ここで、オフセット電圧印加部727が加えるオフセット電圧の大きさは、光サンプリング装置10を被測定光のサンプリングに用いるときのタイミング調整部500の初期設定において、予め定められた大きさ(初期設定値)に設定される。この初期設定値については後述する。また、この場合、オフセット電圧印加部727から出力される制御電圧は、オフセット電圧を中心として上記第1調整用信号および第2調整用信号の位相差に応じて一定の範囲を変動する電圧となる。
Here, the magnitude of the offset voltage applied by the offset
制御部730は、制御電圧出力部720が出力する制御電圧を検出し、当該制御電圧が予め定められた電圧範囲の略中心となっているか、すなわち上記オフセット電圧近傍の大きさであるかどうかを判別する。ここで、制御電圧がオフセット電圧と大きく異なる値である場合、当該制御電圧を当該オフセット電圧に近づけるべく、上記光可変遅延部600の第1遅延部610に制御信号を出力する。
The
第1遅延部610は、制御部730から制御信号が入力された場合、その制御信号に応じて可動反射面615を駆動して上記反射面間距離を変化させることにより、第2サンプリング部106に入力される第2パルス光に与える遅延量を変える。これにより、第1サンプリング部101に入力される第1パルス光と第2サンプリング部106に入力される第2パルス光との間に生じる位相差が変化する。このように、制御部730は、上記制御電圧を上記オフセット電圧に近づけるべく、予め定められた期間毎に第1遅延部610の遅延量を制御する。第2遅延部620は、制御電圧出力部720から制御電圧が入力された場合、上記のように高圧電源625が当該制御電圧の大きさに応じて第2パルス光の光路長の長さを変化させることにより、第2サンプリング部106に入力される第2パルス光を遅延させ、または早めることができる。
When a control signal is input from the
このように、位相比較部700は、上記第1調整用信号および第2調整用信号の2つの調整用信号の位相差を検出し、検出した位相差を予め定められた位相差に近づけるべく、光可変遅延部600に対して制御信号および制御電圧を出力することにより、第1光カプラ511で分光した第1パルス光と第2光カプラ512で分光した第2パルス光との位相差を一定に保持すべく光可変遅延部600が第2パルス光に与える遅延量を制御することができる。したがって、光可変遅延部600および位相比較部700を有するタイミング調整部500を備えた光サンプリング装置10は、第1サンプリング部101に入力される第1パルス光と、第2サンプリング部106に入力される第2パルス光との位相差に基づくこれら2つのパルス光の時間精度を長時間連続して安定させることができる。
Thus, the
また、位相比較部700は、上記のように第1パルス光および第2パルス光から生成された第1調整用信号および第2調整用信号の高調波を利用して、これら第1パルス光および第2パルス光の位相差を検出する。したがって、第1パルス光および第2パルス光の繰り返し周波数から位相差を検出する場合と比べて、検出の分解能が向上する。
Further, the
また、タイミング調整部500において、上記第1パルス光と第2パルス光との位相差を予め定めた位相差に保持した場合でも、例えば時間の経過とともに温度など環境変動により第1パルス光の光路長が変化することがある。このような場合、オフセット電圧印加部727から出力される制御電圧がオフセット電圧から大きくずれることがある。しかしながら、当該電圧のずれを位相比較部700の制御部730が予め定められた期間毎に検出するとともに、検出結果に基づいた制御信号により光可変遅延部600において、第2パルス光の第1パルス光に対する位相差を制御することができる。
Further, even when the
なお、本実施形態において、第1光カプラ511から第1サンプリング部101までの光路長と、第2光カプラ512から第2サンプリング部106までの光路長とは略等しいことが好ましい。また、上記第1パルス光の光路上の例えばパルス幅調整部40と第1光カプラ511との間に光可変遅延部600と同様の光可変遅延部を有してもよい。この場合、第1パルス光と第2パルス光との位相差をそれぞれ別個に制御することができる。
In the present embodiment, it is preferable that the optical path length from the first
図7は、第1サンプリング部101の構成を示すブロック図である。また、図8は、第1サンプリング部101において第1パルス光によって被測定光をサンプリングする様子を示す概略図である。第1サンプリング部101は、図7に示すように、第1入力側偏光制御部111、光結合器118、第1光ファイバ121、第1出力側偏光部131および第1カラーフィルタ141を有し、外部から入力される被測定光のうち、パルス光出力部20から入力される第1パルス光と時間的な重なりを有する部分に応じた光を、第1出力光として出力する。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the
第1入力側偏光制御部111は、偏光制御素子113および偏光制御素子114を有する。偏光制御素子113には、外部から第1サンプリング部101に入力された被測定光が入力される。また、偏光制御素子114には、上記パルス光出力部20から出力されて第1サンプリング部101に入力された第1パルス光が入力される。第1入力側偏光制御部111は、偏光制御素子113に入力した被測定光および偏光制御素子114に入力した第1パルス光を、偏光方向が相互に40〜50度の角度を有する直線偏光となるようにそれぞれの偏光方向を制御する。第1入力側偏光制御部111において偏光方向が制御された被測定光および第1パルス光は、それぞれ偏光制御素子113および偏光制御素子114から光結合器118に向けて出力される。
The first input side
図7において、偏光制御素子113および偏光制御素子114の出力側に、これらから出力された被測定光および第1パルス光の偏光方向を円で囲んだ矢印の方向で示す。図7に示すように、本実施形態では、第1入力側偏光制御部111の偏光制御素子113および偏光制御素子114からそれぞれ出力された被測定光および第1パルス光の偏光方向は相互に略45度の角度を有する。また、このとき、偏光制御素子113から出力される被測定光の偏光方向は概ね水平方向であり、偏光制御素子114から出力される第1パルス光の偏光方向は水平方向に対して略45度の角度を有する。
In FIG. 7, on the output side of the
光結合器118は、偏光制御素子113から出力される被測定光および偏光制御素子114から出力される第1パルス光を結合して第1光ファイバ121に出力する。光結合器118としては、例えばハーフミラーまたはビームスプリッタ等が用いられる。
The
第1光ファイバ121は、入力された被測定光および第1パルス光が少なくとも一部において時間的な重なりを有して内部を通過するときに、これらの光の間に光カー効果および四光波混合を含む非線形光学効果を生じさせる。より具体的には、図8に示すように、第1光ファイバ121の内部を通過する被測定光の特定のパルスと第1パルス光の特定のパルスとが少なくとも一部において時間的に重なるとき、被測定光の当該パルスは、その偏光軸が光カー効果によって回転することにより、第1パルス光の当該パルスの偏光方向と略同じ偏光方向となる。この第1光ファイバ121には、例えば平均零分散波長が上記第1パルス光の波長と略一致し、非線形定数がおよそ20(/W/km)程度である高非線形ファイバが用いられる。
The first
ここで、被測定光における上記のような偏光軸の回転は、被測定光全体に生じるのではなく、被測定光と第1パルス光とが時間的に重なる部分にのみ生じる。したがって、例えば、第1パルス光のパルスのパルス幅が被測定光のパルスのパルス幅よりも短い場合、被測定光のパルスにおける第1パルス光のパルスと時間的に重なる一部だけが上記のように偏光軸が回転し、偏光方向が第1パルス光と略同じ偏光方向となる。 Here, the rotation of the polarization axis as described above in the measured light does not occur in the entire measured light, but occurs only in a portion where the measured light and the first pulse light overlap in time. Therefore, for example, when the pulse width of the pulse of the first pulse light is shorter than the pulse width of the pulse of the light to be measured, only a part of the pulse of the light to be measured that overlaps with the pulse of the first pulse light in time Thus, the polarization axis rotates, and the polarization direction becomes substantially the same polarization direction as the first pulsed light.
図9は、図7に示す第1サンプリング部101のブロック図において丸付き数字1〜丸付き数字4を付して示す位置を、時間的な重なりを有して通過する光の強さを光周波数毎に示す。なお、図9において、横軸は光周波数を表し、ω0、ω1およびω2は、それぞれ第1パルス光、被測定光(丸付き数字4は第1出力光)およびアイドラー光の光周波数を示す。また、図9においてこの横軸と直交する方向に伸びる矢印の長さは、それぞれの光周波数における光の強度を表す。
FIG. 9 illustrates the intensity of light passing through the positions indicated by the circled
第1パルス光の強度が被測定光と比べて非常に大きい場合、図9の丸付き数字2および丸付き数字3に示すように、第1光ファイバ121を通過する被測定光における上記のような偏光軸が回転する部分、すなわち、被測定光における第1パルス光と時間的に重なる部分は、その強度が増幅される。これは、被測定光における当該部分が第1光ファイバ121内で四光波混合による光パラメトリック増幅により増幅されることによる。ここで、被測定光における当該部分が光パラメトリック増幅により増幅された光は、被測定光と同じ光周波数(波長)の直線偏光であり、その偏光方向は上記第1パルス光の偏光方向と略同じ方向である。したがって、被測定光における上記増幅された部分の偏光方向は水平方向に対して45度の角度を有する。
When the intensity of the first pulse light is very large compared to the light to be measured, as shown in the circled
このように、第1光ファイバ121を通過する被測定光および第1パルス光において互いに時間的な重なりを有する部分があるとき、第1光ファイバ121を通過した被測定光における当該部分は、第1パルス光と略同じ偏光方向で強度の増幅された光となる。なお、被測定光における増幅された部分の強度は、第1パルス光の強度が一定である場合、被測定光における当該部分の増幅される前の強度と相関関係を有する。
As described above, when there is a portion having a temporal overlap in the light to be measured and the first pulsed light passing through the first
また、上記のように、第1光ファイバ121を通過する被測定光および第1パルス光において互いに時間的な重なりを有する部分があるとき、図9に示すように、被測定光および第1パルス光の上記部分と時間的な重なりを有するアイドラー光が四光波混合により新たに発生する。このアイドラー光は、第1パルス光と略同じ偏光方向の直線偏光として発生する。したがって、上記アイドラー光の偏光方向は、水平方向に対して略45度の角度を有する。また、上記アイドラー光の強度は、偏光方向が第1パルス光の偏光方向と略同じ方向に回転して増幅された被測定光の上記部分と同じ強度である。したがって、上記アイドラー光の強度もまた、第1パルス光の強度が一定である場合、被測定光における上記部分の増幅される前の強度と相関関係を有する。
Further, as described above, when there is a portion where the measured light and the first pulsed light passing through the first
また、上記被測定光の光周波数ω1と上記第1パルス光の光周波数ω0との差は、上記アイドラー光の光周波数ω2と上記第1パルス光の光周波数ω0との差と等しい。 Further, the difference between the optical frequency ω 1 of the measured light and the optical frequency ω 0 of the first pulsed light is the difference between the optical frequency ω 2 of the idler light and the optical frequency ω 0 of the first pulsed light. equal.
第1出力側偏光部131は、第1光ファイバ121を通過する光の光路上に配される偏光素子133を有する。この偏光素子133は、入射する光のうち偏光方向が水平方向の成分の光を吸収し、鉛直方向(水平方向と直交する方向)の成分の光を透過する。したがって、図8に示すように、第1光ファイバ121を通過した第1パルス光は、その鉛直方向の成分が偏光素子133を透過する。また、第1光ファイバ121を通過した被測定光のうち第1光ファイバ121において第1パルス光と時間的に重ならない部分は、偏光素子133に吸収される。
The first output
これに対し、被測定光のうち第1光ファイバ121において第1パルス光と時間的に重なる部分は、上記のように偏光方向が第1パルス光と略同じ方向、すなわち水平方向に対して略45度の方向に回転するので、その鉛直方向の成分が偏光素子133を透過する。また、第1光ファイバ121において発生した上記アイドラー光は、偏光方向が第1パルス光の偏光方向と同じであるので、その鉛直方向の成分が偏光素子133を透過する。
On the other hand, the portion of the measured light that overlaps the first pulsed light in time in the first
第1カラーフィルタ141は、上記第1出力側偏光部131の偏光素子133を透過する光の光路上に配され、上記被測定光の波長λ1と同じ帯域の波長の光だけを透過する特性を有する。したがって、偏光素子133を透過した光のうち、被測定光の波長λ1と異なる波長の光である上記第1パルス光および上記アイドラー光の成分は第1カラーフィルタ141に吸収され、被測定光の波長λ1(光周波数ω1)と同じ波長の成分だけが第1カラーフィルタ141を透過する。以下において、第1カラーフィルタ141を透過した光を第1出力光と称する。
Characteristics
なお、上記第1カラーフィルタ141は、上記アイドラー光の波長λ2と同じ帯域の波長の光だけを透過する特性を有してもよい。この場合、上記第1パルス光および上記被測定光の成分は第1カラーフィルタ141に吸収されるので、第1カラーフィルタ141を透過するアイドラー光の成分が第1出力光となる。この場合でも、アイドラー光の強度および波長が、上記のように被測定光と相関関係を有することから、アイドラー光の成分からなる第1出力光を被測定光に対応させることができる。
The
このように、第1サンプリング部101では、被測定光のうち第1光ファイバ121において第1パルス光と時間的に重ならない部分は、偏光素子133に吸収される。したがって、被測定光のパルス波形をサンプリングして得られる第1出力光のSN比をより大きくすることができる。
As described above, in the
また、例えば上記パルス光出力部20がサブピコ秒オーダーのパルス光を第1パルス光として出力することにより、第1サンプリング部101においてパルス幅の非常に短い第1パルス光で被測定光をサンプリングすることができるので、第1サンプリング部101における被測定光のサンプリングの時間分解能をサブピコ秒オーダーにまで高めることができる。
Further, for example, when the pulsed
図10は、第2サンプリング部106の構成を示すブロック図である。図10において、円で囲んだ矢印の方向は、第1出力光および後述する偏光制御素子115から出力される第2パルス光の偏光方向を示す。また、図11は、第2サンプリング部106において第2パルス光によって第1出力光を光パラメトリック増幅する様子を示す概略図である。第2サンプリング部106は、図10に示すように、第2入力側偏光制御部112、光結合器119、第2光ファイバ122および第2カラーフィルタ142を有し、第1サンプリング部101から入力される第1出力光と、パルス光出力部20のタイミング調整部500から第2サンプリング部106に入力される第2パルス光とが時間的な重なりを有する場合に、第1出力光を増幅した光を、第2出力光として出力する。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of the
第2入力側偏光制御部112は、偏光制御素子115を有する。偏光制御素子115には、上記パルス光出力部20のタイミング調整部500から出力されて第2サンプリング部106に入力された第2パルス光が入力される。第2入力側偏光制御部112は、偏光制御素子115に入力した第2パルス光の偏光方向が上記第1出力光の偏光方向と略同じになるように第2パルス光の偏光方向を制御する。本実施形態では、上記第1出力光の偏光方向が鉛直方向であることから、第2入力側偏光制御部112は、偏光制御素子115に入力した第2パルス光を、その偏光方向が略鉛直方向となるように制御する。
The second input side
第2入力側偏光制御部112において偏光方向が制御された第2パルス光は、偏光制御素子115から光結合器119に向けて出力される。なお、第2入力側偏光制御部112は、上記パルス光出力部20から出力される第2パルス光の偏光方向が、第1出力光の偏光方向と略同じである場合はなくてもよい。この場合、第1サンプリング部101の部品点数を削減することができる。光結合器119は、第1出力光および偏光制御素子115から出力される第2パルス光を結合して第2光ファイバ122に出力する。光結合器119としては、例えばハーフミラーまたはビームスプリッタ等が用いられる。
The second pulsed light whose polarization direction is controlled by the second input side
光結合器119によって結合された第1出力光および第2パルス光は、第2光ファイバ122に入力される。ここで、タイミング調整部500の上記初期設定により、第2サンプリング部106に入力される第2パルス光は、第1出力光と第2光ファイバ122において時間的な重なりを有する。具体的には、当該初期設定において、光可変遅延部600の第1遅延部610における上記反射面間距離の初期設定値、並びに制御電圧出力部720のオフセット電圧印加部727が加えるオフセット電圧の初期設定値は、光可変遅延部600から第2サンプリング部106に入力される第2パルス光が第2光ファイバ122において第1出力光と時間的な重なりを有するような大きさに設定される。
The first output light and the second pulse light combined by the
図12は、図10に示す第2サンプリング部106のブロック図において丸付き数字5〜丸付き数字7の番号を付して示す位置を、時間的な重なりを有して通過する光の強さを光周波数毎に示す。なお、図12において、横軸は光周波数を表し、ω0、ω1およびω2は、それぞれ第2パルス光、第1出力光(丸付き数字7は第2出力光)およびアイドラー光の光周波数を示す。また、図12においてこの横軸と直交する方向に伸びる矢印の長さは、それぞれの光周波数における光の強度を表す。
FIG. 12 shows the intensity of light that passes through the positions indicated by the
第2光ファイバ122は、時間的な重なりを有して内部を通過する第1出力光および第2パルス光の間に非線形光学効果である四光波混合を生じさせる。第2パルス光の強度が第1出力光と比べて非常に大きい場合、図12の丸付き数字5および丸付き数字6に示すように、第1出力光における第2パルス光と時間的に重なる部分は、その強度が増幅される。これは、第1出力光における当該部分が第2光ファイバ122内で四光波混合による光パラメトリック増幅により増幅されることによる。この第2光ファイバ122には、上記と第1光ファイバ121同様に、例えば平均零分散波長が上記第2パルス光の波長と略一致し、非線形定数がおよそ20(/W/km)程度である高非線形ファイバが用いられる。
The second
このように、第2光ファイバ122を通過した第1出力光は、第2パルス光と略同じ偏光方向で強度の増幅された光となる。なお、増幅された第1出力光の強度は、第2パルス光の強度が一定である場合、増幅される前の第1出力光の強度と相関関係を有する。
As described above, the first output light that has passed through the second
また、図12に示すように、第2光ファイバ122において、第1出力光および第2パルス光と時間的な重なりを有するアイドラー光が四光波混合により新たに発生する。このアイドラー光は、第1出力光および第2パルス光と略同じ偏光方向の直線偏光として発生する。したがって、上記アイドラー光の偏光方向は略鉛直方向の角度を有する。また、上記アイドラー光の強度は、上記光パラメトリック増幅により増幅された第1出力光と同じ強度である。したがって、上記アイドラー光の強度もまた、第2パルス光の強度が一定である場合、第1出力光の増幅される前の強度と相関関係を有する。
Also, as shown in FIG. 12, in the second
また、上記第1出力光の光周波数ω1と上記第2パルス光の光周波数ω0との差は、上記アイドラー光の光周波数ω2と上記第2パルス光の光周波数ω0との差と等しい。 The difference between the optical frequency ω 1 of the first output light and the optical frequency ω 0 of the second pulse light is the difference between the optical frequency ω 2 of the idler light and the optical frequency ω 0 of the second pulse light. Is equal to
第2カラーフィルタ142は、上記第2光ファイバ122を通過した光の光路上に配され、上記第1出力光の波長と同じ帯域の波長の光を透過する特性を有する。したがって、第2光ファイバ122を通過した光のうち、第1出力光の波長λ1と異なる波長の光である上記第2パルス光および上記アイドラー光の成分は第2カラーフィルタ142に吸収され、第1出力光の波長λ1(光周波数ω1)と同じ波長の成分だけが第2カラーフィルタ142を透過する。以下において、第2カラーフィルタ142を透過した光を第2出力光と称する。
The
なお、上記第2カラーフィルタ142は、上記アイドラー光の波長λ2と同じ帯域の波長の光だけを透過する特性を有してもよい。この場合、上記第2パルス光および上記第1出力光の成分は第2カラーフィルタ142に吸収されるので、第2カラーフィルタ142を透過するアイドラー光の成分が第2出力光となる。この場合でも、アイドラー光の強度および波長が、上記のように被測定光と相関関係を有することから、アイドラー光の成分からなる第2出力光を被測定光に対応させることができる。
The
また、上記第1サンプリング部101から出力される第1出力光が上記のように第1光ファイバ121で発生するアイドラー光の成分である場合、第1出力光の波長はλ2(光周波数ω2)である。したがって、上記第2光ファイバ122において、波長がλ0(光周波数ω0)の第2パルス光と波長がλ2(光周波数ω2)の第1出力光との間に生じる四光波混合により発生するアイドラー光の波長は、λ1(光周波数ω1)となる。
When the first output light output from the
このように、第2サンプリング部106では、第1サンプリング部101から入力される第1出力光を第2光ファイバ122において光パラメトリック増幅により増幅することによりその強度を大きくすることができる。したがって、第1サンプリング部101で被測定光をサンプリングすることにより得られた第1出力光の強度が小さい場合でも、第1出力光に対する第2出力光のSN比を低下させることなく、被測定光のサンプリング出力光である第2出力光をその強度を増幅して出力することができる。
As described above, the
また、第2サンプリング部106は、上記のように、第2入力側偏光制御部112を有することにより、第2パルス光の偏光方向と第1出力光の偏光方向とを略同じになるように制御している。したがって、第2光ファイバ122内で第1出力光が四光波混合による光パラメトリック増幅により増幅されるときの増幅効率は略最大となり、被測定光のサンプリングにおけるゲインをより高めることができる。
Further, as described above, the
光電変換器60は、第2カラーフィルタ142を透過した光の光路上に配され、上記第2出力光を受光してその時間−強度成分に対応した電気信号に変換し波形表示器70に出力する。この光電変換器60には、例えばフォトダイオードなどの光電変換素子が用いられる。このとき、光電変換器60における感度が最も良好な光の波長は、上記第2出力光の波長と略一致することが好ましい。波形表示器70は、光電変換器60と電気的に接続し、上記電気信号を繰返し周期に応じて表示させる。
The
以上において説明したように、上記光サンプリング装置10は、被測定光を高い時間分解能でサンプリングすることのできる第1サンプリング部101と、第1サンプリング部101で得られたサンプリング出力である第1出力光の強度を効率よく増幅する第2サンプリング部106を備えているので、被測定光のパルス波形を高感度かつ高い時間分解能で観測することができる。
As described above, the
なお、上記光サンプリング装置10において、第1サンプリング部101に配される第1カラーフィルタ141は、第1出力側偏光部131の出力側に別個に配される形態に限定されない。例えば第2サンプリング部106の光結合器119が第1出力光の入光面および第2パルス光の入光面を有する場合、第1カラーフィルタ141は、当該光結合器119における第2パルス光の入光面に一体的に形成されてもよい。
In the
図13は、第1サンプリング部102および第2サンプリング部107の構成を示すブロック図である。上記および図1〜図12を参照して説明した光サンプリング装置10は、第1サンプリング部101および第2サンプリング部106に替えて、図13に示す第1サンプリング部102および第2サンプリング部107を備えてもよい。なお、図13に示す第1サンプリング部102および第2サンプリング部107において、上記第1サンプリング部101および第2サンプリング部106と同じ参照番号を付したものについては略同じ構成であるので説明を部分的に省略する。
FIG. 13 is a block diagram illustrating configurations of the
第1サンプリング部102は、図13に示すように、第1入力側偏光制御部111、光結合器118、第1光ファイバ121および第1カラーフィルタ141を有する。
As illustrated in FIG. 13, the
第1入力側偏光制御部111は、偏光制御素子113に入力した被測定光および偏光制御素子114に入力した第1パルス光を、偏光方向が略同じ方向である直線偏光となるようにそれぞれの偏光方向を制御する。第1入力側偏光制御部111において偏光方向が制御された被測定光および第1パルス光は、それぞれ偏光制御素子113および偏光制御素子114から光結合器118に向けて出力される。
The first input side
図13において、偏光制御素子113および偏光制御素子114の出力側に、これらから出力された被測定光および第1パルス光の偏光方向を円で囲んだ矢印の方向で示す。図13に示すように、本実施形態では、第1入力側偏光制御部111の偏光制御素子113および偏光制御素子114からそれぞれ出力された被測定光および第1パルス光の偏光方向はともに略鉛直方向である。しかしながら、被測定光および第1パルス光の偏光方向は、第1入力側偏光制御部111によって略同じ方向に制御されていれば、本実施形態のように鉛直方向に限定されない。
In FIG. 13, on the output side of the
また、図13に示す形態において、パルス光出力部20から出力される第1パルス光は、後述する第1光ファイバ121を通過するときに被測定光と時間的に重なるべく、適切なタイミングおよび十分なパルス幅を有している。第1パルス光のタイミングおよびパルス幅は、上記パルス光出力部20の変調部400およびパルス幅調整部40等において調整される。
In the form shown in FIG. 13, the first pulsed light output from the pulsed
第1光ファイバ121は、時間的な重なりを有して内部を通過する第1出力光および第2パルス光の間に非線形光学効果である四光波混合を生じさせる。第1パルス光の強度が被測定光と比べて十分に大きい場合、被測定光は、その強度が増幅される。このように、第1光ファイバ121を通過した被測定光は、第1パルス光と略同じ偏光方向で強度の増幅された光となる。なお、増幅された被測定光の強度は、第1パルス光の強度が一定である場合、増幅される前の被測定光の強度と相関関係を有する。
The first
また、第1光ファイバ121において、被測定光および第1パルス光と時間的な重なりを有するアイドラー光が四光波混合により新たに発生する。このアイドラー光は、被測定光および第1パルス光と略同じ偏光方向の直線偏光として発生する。したがって、上記アイドラー光の偏光方向は略鉛直方向の角度を有する。また、上記アイドラー光の強度は、上記光パラメトリック増幅により増幅された被測定光と同じ強度である。したがって、上記アイドラー光の強度もまた、第1パルス光の強度が一定である場合、被測定光の増幅される前の強度と相関関係を有する。また、上記被測定光の波長と上記第1パルス光の波長との差は、上記アイドラー光の波長と上記第1パルス光の波長との差と等しい。
Also, in the first
第1カラーフィルタ141は、上記第1光ファイバ121を通過した光の光路上に配され、上記被測定光の波長と同じ帯域の波長の光を透過する特性を有する。したがって、第1光ファイバ121を通過した光のうち、被測定光の波長と異なる波長の光である上記第1パルス光および上記アイドラー光の成分は第1カラーフィルタ141に吸収され、被測定光の波長と同じ波長の成分だけが第1カラーフィルタ141を透過する。以下において、第1カラーフィルタ141を透過した光を第1出力光と称する。
The
第2サンプリング部107は、図13に示すように、第2入力側偏光制御部112、光結合器119、第2光ファイバ122、第2出力側偏光部132および第2カラーフィルタ142を有する。
As illustrated in FIG. 13, the
第2入力側偏光制御部112は、偏光制御素子115に入力した第2パルス光の偏光方向が、上記第1出力光の偏光方向に対して40〜50度の角度を有する直線偏光となるように第2パルス光の偏光方向を制御する。第2入力側偏光制御部112において偏光方向が制御された第2パルス光は、偏光制御素子115から光結合器119に向けて出力される。
The second input side
図13において、偏光制御素子115の出力側に、偏光制御素子115から出力された第2パルス光の偏光方向を円で囲んだ矢印の方向で示す。図13に示すように、本実施形態では、例えば上記のように第1出力光の偏光方向が略鉛直方向である場合、第2入力側偏光制御部112の偏光制御素子115から出力された第2パルス光の偏光方向は、鉛直方向に対して略45度の角度を有することが好ましい。
In FIG. 13, on the output side of the
第2光ファイバ122は、入力された第1出力光および第2パルス光が少なくとも一部において時間的な重なりを有して内部を通過するときに、これらの光の間に光カー効果および四光波混合を含む非線形光学効果を生じさせる。より具体的には、第2光ファイバ122の内部を通過する第1出力光の特定のパルスと第2パルス光の特定のパルスとが少なくとも一部において時間的に重なるとき、第1出力光の当該パルスは、その偏光軸が光カー効果によって回転することにより、第2パルス光の当該パルスの偏光方向と略同じ偏光方向となる。ここで、第1出力光における上記のような偏光軸の回転は、第1出力光全体に生じるのではなく、第1出力光と第2パルス光とが時間的に重なる部分にのみ生じる。
When the input first output light and second pulsed light pass through the interior with at least partly overlapping in time, the second
第2パルス光の強度が第1出力光と比べて非常に大きい場合、第2光ファイバ122を通過する第1出力光における上記のような偏光軸が回転する部分、すなわち、第1出力光における第2パルス光と時間的に重なる部分は、その強度が光パラメトリック増幅により増幅される。ここで、第1出力光における当該部分が光パラメトリック増幅により増幅された光は、第1出力光と同じ波長の直線偏光であり、その偏光方向は第2パルス光の偏光方向と略同じ方向である。したがって、本実施形態では、第1出力光における上記増幅された部分の偏光方向は、鉛直方向に対して略45度の角度を有する。
When the intensity of the second pulse light is very large compared to the first output light, the portion of the first output light passing through the second
このように、第2光ファイバ122を通過する第1出力光および第2パルス光において互いに時間的な重なりを有する部分があるとき、第2光ファイバ122を通過した第1出力光における当該部分は、第2パルス光と略同じ偏光方向で強度の増幅された光となる。なお、第1出力光における増幅された部分の強度は、第2パルス光の強度が一定である場合、第1出力光における当該部分の増幅される前の強度と相関関係を有する。
In this way, when there is a portion having temporal overlap with each other in the first output light and the second pulse light passing through the second
また、上記のように、第2光ファイバ122を通過する第1出力光および第2パルス光において互いに時間的な重なりを有する部分があるとき、第1出力光および第2パルス光の上記部分と時間的な重なりを有するアイドラー光が四光波混合により新たに発生する。このアイドラー光は、第2パルス光と略同じ偏光方向の直線偏光として発生する。したがって、上記アイドラー光の偏光方向は、鉛直方向に対して略45度の角度を有する。また、上記アイドラー光の強度は、偏光方向が第2パルス光の偏光方向と略同じ方向に回転して増幅された第1出力光の上記部分と同じ強度である。したがって、上記アイドラー光の強度もまた、第2パルス光の強度が一定である場合、第1出力光における上記部分の増幅される前の強度と相関関係を有する。
In addition, as described above, when there is a portion having a temporal overlap in the first output light and the second pulse light that pass through the second
第2出力側偏光部132は、第2光ファイバ122を通過する光の光路上に配される偏光素子134を有する。この偏光素子134は、入射する光のうち偏光方向が鉛直方向の成分の光を吸収し、水平方向の成分の光を透過する。したがって、図13に示すように、第2光ファイバ122を通過した第2パルス光は、その水平方向の成分が偏光素子134を透過する。また、第2光ファイバ122を通過した第1出力光のうち第2光ファイバ122において第2パルス光と時間的に重ならない部分は、偏光方向が鉛直方向であるので、偏光素子134に吸収される。
The second output
これに対し、第1出力光のうち第2光ファイバ122において第2パルス光と時間的に重なる部分は、上記のように偏光方向が第2パルス光と略同じ方向、すなわち鉛直方向に対して略45度の方向に回転するので、その水平方向の成分が偏光素子134を透過する。また、第2光ファイバ122において発生した上記アイドラー光は、偏光方向が第2パルス光の偏光方向と同じであるので、その水平方向の成分が偏光素子134を透過する。
On the other hand, the portion of the first output light that overlaps the second pulsed light in time in the second
第2カラーフィルタ142は、上記第2出力側偏光部132の偏光素子134を透過する光の光路上に配され、上記第1出力光の波長と同じ帯域の波長の光だけを透過する特性を有する。したがって、偏光素子134を透過した光のうち、第1出力光の波長と異なる波長の光である上記第2パルス光および上記アイドラー光の成分は第2カラーフィルタ142に吸収され、第1出力光の波長と同じ波長の成分だけが第2カラーフィルタ142を透過する。以下において、第2カラーフィルタ142を透過した光を第2出力光と称する。
The
なお、上記第2カラーフィルタ142は、上記アイドラー光の波長と同じ帯域の波長の光だけを透過する特性を有してもよい。この場合、上記第2パルス光および上記第1出力光の成分は第2カラーフィルタ142に吸収されるので、第2カラーフィルタ142を透過するアイドラー光の成分が第2出力光となる。この場合でも、アイドラー光の強度および波長が、上記のように第1出力光と相関関係を有することから、アイドラー光の成分からなる第2出力光を第1出力光に対応させることができる。
The
このように、第2サンプリング部107では、第1出力光のうち第2光ファイバ122において第2パルス光と時間的に重ならない部分は、偏光素子134に吸収される。したがって、第1出力光のパルス波形をサンプリングして得られる第2出力光のSN比をより大きくすることができる。
As described above, in the
また、例えば上記パルス光出力部20がサブピコ秒オーダーのパルス光を第2パルス光として出力することにより、第2サンプリング部107においてパルス幅の非常に短い第2パルス光で第1出力光をサンプリングすることができるので、第2サンプリング部107における第1出力光のサンプリングの時間分解能をサブピコ秒オーダーにまで高めることができる。
For example, when the pulsed
以上において説明したように、光サンプリング装置10は、図13に示す第1サンプリング部102および第2サンプリング部107を備えることにより、第1サンプリング部102において被測定光の強度を効率よく増幅するとともに、第2サンプリング部107において増幅された第1出力光を高い時間分解能でサンプリングすることができる。したがって、被測定光のパルス波形を高感度かつ高い時間分解能で観測することができる。
As described above, the
なお、上記および図1〜図12を参照して説明した光サンプリング装置10は、第2サンプリング部106に替えて、第2サンプリング部107を備えてもよい。この場合、光サンプリング装置10は、第1サンプリング部101および第2サンプリング部107を備える。なお、この第2サンプリング部107については、図13を参照して説明した上記第2サンプリング部107と同じものであり、同様の構成および作用効果を奏することから説明を省略する。
Note that the
光サンプリング装置10は、第1サンプリング部101および第2サンプリング部107を備えることにより、第1サンプリング部101において被測定光を高い時間分解能でサンプリングするとともに、第2サンプリング部107において、第1出力光をそのSN比を低下させることなく再度サンプリングすることができる。したがって、被測定光をより高い時間分解能で観測することができる。
The
また、上記および図1〜図12を参照して説明した光サンプリング装置10は、第1サンプリング部101に替えて、第1サンプリング部102を備えてもよい。この場合、光サンプリング装置10は、第1サンプリング部102および第2サンプリング部106を備える。なお、この第1サンプリング部102については、図13を参照して説明した上記第1サンプリング部102と同じものであり、同様の構成および作用効果を奏することから説明を省略する。
The
光サンプリング装置10は、第1サンプリング部102および第2サンプリング部106を備えることにより、第1サンプリング部102において被測定光の強度を効率よく増幅するとともに、第2サンプリング部106において増幅された第1出力光をさらに効率よく増幅することができる。したがって、被測定光のサンプリングにおけるゲインをより高めることができる。
The
図14は、パルス光出力部21を備えた光サンプリング装置10の概略図である。上記および図1〜図13を参照して説明した光サンプリング装置10は、パルス光出力部20に替えて、図14に示すパルス光出力部21を備えてもよい。なお、図14に示す光サンプリング装置10において、図1に示す光サンプリング装置10と同じ参照番号を付したものについては同じ構成であるので説明を省略する。
FIG. 14 is a schematic diagram of the
図14に示すように、パルス光出力部21は、高周波電流出力部261、第1レーザ光源201、第2レーザ光源202および分周回路411を有する。第1レーザ光源201および第2レーザ光源202は、ともに上記レーザ光源200と同様の構成を有し、単一モードのパルス光を出力するパルス光源である。第1レーザ光源201から出力されるパルス光は、変調部400、アンプ31およびパルス幅調整部40を経て第1パルス光として第1サンプリング部101(102)に入力される。また、第2レーザ光源202から出力されるパルス光は、アンプ32およびタイミング調整部500を経て第2パルス光として第2サンプリング部106(107)に入力される。
As shown in FIG. 14, the pulsed
高周波電流出力部261は、第1レーザ光源201の電流増幅回路(不図示)、および、分周回路411とそれぞれ電気的に接続する。この高周波電流出力部261は、上記高周波電流出力部260と同様に、特定の周波数の高周波電流を出力する。なお、高周波電流出力部261が出力する高周波電流の周波数は所望に変更することができる。
The high-frequency
分周回路411は、高周波電流出力部261から出力される高周波電気信号をN分周(Nは正の整数)して変調部400および第2レーザ光源202の電流増幅回路(不図示)に出力する。したがって、変調部400は、分周回路411から入力される電気信号の周波数に応じて上記第1レーザ光源201から出力されるパルス光の繰り返し周波数を1/nに分周したパルス光を出力する。また、第2レーザ光源202は、分周回路411から入力される電気信号の周波数、すなわち、高周波電流出力部261から出力される高周波電気信号の繰り返し周波数を1/nに分周した繰り返し周波数を有するパルス光を出力する。
The
図15は、パルス光出力部22を備えた光サンプリング装置10の概略図である。上記および図1〜図13を参照して説明した光サンプリング装置10は、パルス光出力部20に替えて、図15に示すパルス光出力部22を備えてもよい。なお、図15に示す光サンプリング装置10において、図1に示す光サンプリング装置10と同じ参照番号を付したものについては同じ構成であるので説明を省略する。
FIG. 15 is a schematic diagram of the
図15に示すように、パルス光出力部22は、高周波電流出力部262、第1レーザ光源201、第2レーザ光源202および分周回路412を有する。第1レーザ光源201および第2レーザ光源202は、ともに上記レーザ光源200と同様の構成を有し、単一モードのパルス光を出力するパルス光源である。第1レーザ光源201から出力されるパルス光は、変調部400、アンプ31およびパルス幅調整部40を経て第1パルス光として第1サンプリング部101(102)に入力される。また、第2レーザ光源202から出力されるパルス光は、変調部400、アンプ32およびタイミング調整部500を経て第2パルス光として第2サンプリング部106(107)に入力される。
As shown in FIG. 15, the pulsed
高周波電流出力部262は、第1レーザ光源201の電流増幅回路(不図示)、第2レーザ光源202の電流増幅回路(不図示)、および、分周回路412とそれぞれ電気的に接続する。この高周波電流出力部262は、上記高周波電流出力部260と同様に、特定の周波数の高周波電流を出力する。なお、高周波電流出力部262が出力する高周波電流の周波数は所望に変更することができる。
The high-frequency
分周回路412は、高周波電流出力部262から出力される高周波電気信号をN分周(Nは正の整数)して、変調部400に出力する。したがって、第1レーザ光源201および第2レーザ光源202それぞれの出力側に配される変調部400は、分周回路412から入力される電気信号の周波数に応じて上記第1レーザ光源201および第2レーザ光源202からそれぞれ出力されるパルス光の繰り返し周波数を1/nに分周したパルス光を出力する。
The
なお、本実施形態の光サンプリング装置10において、レーザ光源200は、第1パルス光および第2パルス光の共通の光源であるが、第1パルス光を出力する光源と第2パルス光を出力する光源とを別々に備えてもよい。また、パルス幅調整部40は、第2パルス光の光路上に配されて、当該第2パルス光のパルス幅を調整してもよい。また、パルス幅調整部40は、第1パルス光および第2パルス光の両方のパルス光の光路上にそれぞれ配されて、これら2つのパルス光のパルス幅を調整してもよい。
In the
また、タイミング調整部500は、本実施形態の光サンプリング装置10の一部として用いられる形態に限られず、与えられる2つのパルス光の位相差を調整して出力するタイミング調整装置として例えば光信号のPM変調などにも用いることができる。
The
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることができることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
10 光サンプリング装置、20、21、22 パルス光出力部、31、32 アンプ、40 パルス幅調整部、42 スペクトル拡散部、44 パルス圧縮部、60 光電変換器、70 波形表示器、80 光分岐器、101、102 第1サンプリング部、106、107 第2サンプリング部、111 第1入力側偏光制御部、112 第2入力側偏光制御部、113、114、115 偏光制御素子、118、119 光結合器、121 第1光ファイバ、122 第2光ファイバ、131 第1出力側偏光部、132 第2出力側偏光部、133、134 偏光素子、141 第1カラーフィルタ、142 第2カラーフィルタ、200 レーザ光源、201 第1レーザ光源、202 第2レーザ光源、210 レーザダイオード、211 低反射面、212 高反射面、220 コリメートレンズ、222 集光レンズ、230 ミラー、232 全反射面、240 光学バンドパスフィルタ、250 バイアス電流出力部、260、261、262 高周波電流出力部、270 電流増幅回路、290 光ファイバ、400 変調部、410、411、412 分周回路、500 タイミング調整部、511 第1光カプラ、512 第2光カプラ、521 第1光電変換器、522 第2光電変換器、531、532 アンプ、541 第1フィルタ、542 第2フィルタ、600 光可変遅延部、610 第1遅延部、611、612 固定反射面、615 可動反射面、620 第2遅延部、621 光ファイバ、622 ピエゾ素子、623、624 電極、625 高圧電源、700 位相比較部、710 位相差検出部、711 第1フリップフロップ、712 第2フリップフロップ、715 AND回路、720 制御電圧出力部、721、722 コンデンサ、725 コンパレータ、727 オフセット電圧印加部、730 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical sampling device 20, 21, 22 Pulse light output part, 31, 32 Amplifier, 40 Pulse width adjustment part, 42 Spread spectrum part, 44 Pulse compression part, 60 Photoelectric converter, 70 Waveform display, 80 Optical branching device , 101, 102 First sampling unit, 106, 107 Second sampling unit, 111 First input side polarization control unit, 112 Second input side polarization control unit, 113, 114, 115 Polarization control element, 118, 119 Optical coupler 121 First optical fiber, 122 Second optical fiber, 131 First output side polarization unit, 132 Second output side polarization unit, 133, 134 Polarization element, 141 First color filter, 142 Second color filter, 200 Laser light source , 201 first laser light source, 202 second laser light source, 210 laser diode, 211 low reflection 212 High reflection surface, 220 Collimating lens, 222 Condensing lens, 230 Mirror, 232 Total reflection surface, 240 Optical band pass filter, 250 Bias current output unit, 260, 261, 262 High frequency current output unit, 270 Current amplification circuit, 290 optical fiber, 400 modulator, 410, 411, 412 frequency divider, 500 timing adjuster, 511 first optical coupler, 512 second optical coupler, 521 first photoelectric converter, 522 second photoelectric converter, 531, 532 Amplifier, 541 First filter, 542 Second filter, 600 Optical variable delay unit, 610 First delay unit, 611, 612 Fixed reflection surface, 615 Movable reflection surface, 620 Second delay unit, 621 Optical fiber, 622 Piezo element , 623, 624 electrode, 625 high voltage power supply, 700 phase ratio Parts, 710 a phase difference detecting unit, 711 first flip-flop, 712 a second flip-flop, 715 the AND circuit, 720 a control voltage output unit, 721, 722 capacitor, 725 comparator, 727 offset voltage applying unit, 730 control unit
Claims (12)
前記2つのパルス光の少なくとも一方の前記パルス光を遅延させて、前記位相差を調整する光可変遅延部と、
前記光可変遅延部により前記位相差が調整された2つの前記パルス光のそれぞれを電気信号に変換することにより、2つの調整用信号を生成する光電変換器と、
前記2つの調整用信号の位相差を検出し、検出した前記位相差を予め定められた位相差に近づけるべく、前記光可変遅延部における遅延量を制御する位相比較部と、
前記2つの調整用信号のそれぞれについて、予め定められた周波数より小さい周波数成分を除去して、前記位相比較部に入力するフィルタと
を備えるタイミング調整装置。 A timing adjustment device that adjusts and outputs a phase difference between two given pulse lights,
An optical variable delay unit that delays at least one of the two pulsed lights to adjust the phase difference;
A photoelectric converter that generates two adjustment signals by converting each of the two pulsed lights having the phase difference adjusted by the optical variable delay unit into an electrical signal;
A phase comparator that detects a phase difference between the two adjustment signals and controls a delay amount in the optical variable delay unit in order to bring the detected phase difference closer to a predetermined phase difference ;
A timing adjustment apparatus comprising: a filter that removes a frequency component smaller than a predetermined frequency for each of the two adjustment signals and inputs the signal to the phase comparison unit .
請求項1に記載のタイミング調整装置。 The filter extracts a harmonic of a predetermined order for each of the two adjustment signals, and inputs the extracted harmonic to the phase comparison unit.
The timing adjustment device according to claim 1 .
前記2つのパルス光のうちの一方の前記パルス光のパルス幅を調整するパルス幅調整部と、
前記2つのパルス光の少なくとも一方の前記パルス光と異なる他方の前記パルス光を遅延させて、前記位相差を調整する光可変遅延部と、
前記光可変遅延部により前記位相差が調整された2つの前記パルス光のそれぞれを電気信号に変換することにより、2つの調整用信号を生成する光電変換器と、
前記2つの調整用信号の位相差を検出し、検出した前記位相差を予め定められた位相差に近づけるべく、前記光可変遅延部における遅延量を制御する位相比較部と
を備えるタイミング調整装置。 A timing adjustment device that adjusts and outputs a phase difference between two given pulse lights,
A pulse width adjusting unit that adjusts the pulse width of one of the two pulsed lights;
An optical variable delay unit that adjusts the phase difference by delaying the other pulsed light different from at least one of the two pulsed lights;
A photoelectric converter that generates two adjustment signals by converting each of the two pulsed lights having the phase difference adjusted by the optical variable delay unit into an electrical signal;
A timing adjustment device comprising: a phase comparison unit that detects a phase difference between the two adjustment signals and controls a delay amount in the optical variable delay unit so that the detected phase difference approaches a predetermined phase difference.
前記2つのパルス光の少なくとも一方の前記パルス光を遅延させて、前記位相差を調整する光可変遅延部と、
前記光可変遅延部により前記位相差が調整された2つの前記パルス光のそれぞれを電気信号に変換することにより、2つの調整用信号を生成する光電変換器と、
前記2つの調整用信号の位相差を検出し、検出した前記位相差を予め定められた位相差に近づけるべく、前記光可変遅延部における遅延量を制御する位相比較部と、
を備え、
前記位相比較部は、
前記2つの調整用信号の前記位相差を検出する位相差検出部と、
前記2つの調整用信号の前記位相差と予め定められた前記位相差との差分に応じた制御電圧を出力する制御電圧出力部と
を有し、
前記光可変遅延部は、
前記位相差検出部が検出した前記位相差に応じて、前記パルス光を遅延させる第1遅延部と、
前記制御電圧出力部が出力する前記制御電圧に応じて、前記第1遅延部より精細な分解能で、前記パルス光を遅延させる第2遅延部と
を有するタイミング調整装置。 A timing adjustment device that adjusts and outputs a phase difference between two given pulse lights,
An optical variable delay unit that delays at least one of the two pulsed lights to adjust the phase difference;
A photoelectric converter that generates two adjustment signals by converting each of the two pulsed lights having the phase difference adjusted by the optical variable delay unit into an electrical signal;
A phase comparator that detects a phase difference between the two adjustment signals and controls a delay amount in the optical variable delay unit in order to bring the detected phase difference closer to a predetermined phase difference ;
Equipped with a,
The phase comparison unit includes:
A phase difference detector for detecting the phase difference between the two adjustment signals;
A control voltage output unit that outputs a control voltage in accordance with a difference between the phase difference between the two adjustment signals and a predetermined phase difference;
Have
The optical variable delay unit is
A first delay unit that delays the pulsed light according to the phase difference detected by the phase difference detection unit;
A second delay unit that delays the pulsed light with a finer resolution than the first delay unit according to the control voltage output by the control voltage output unit;
A timing adjustment device.
前記位相比較部は、前記制御電圧出力部が出力する前記制御電圧が、前記予め定められた電圧範囲の略中心となるように、前記第1遅延部の遅延量を制御する制御部を更に有する
請求項4に記載のタイミング調整装置。 The second delay unit changes a delay amount according to the control voltage in a predetermined voltage range,
The phase comparison unit further includes a control unit that controls a delay amount of the first delay unit so that the control voltage output from the control voltage output unit is substantially at the center of the predetermined voltage range.
The timing adjustment device according to claim 4 .
請求項5に記載のタイミング調整装置。 The control unit controls a delay amount of the first delay unit for each predetermined period.
The timing adjustment device according to claim 5 .
前記第2遅延部は、前記制御電圧出力部が出力する前記制御電圧の大きさに応じて、前記パルス光の光路長を変化させる
請求項4に記載のタイミング調整装置。 The first delay unit changes the optical path length of the pulsed light by changing according to the phase difference detected by the phase difference detection unit,
The second delay unit changes an optical path length of the pulsed light according to a magnitude of the control voltage output from the control voltage output unit.
The timing adjustment device according to claim 4 .
前記固定反射面は、前記パルス光を前記可動反射面に向けて反射し、
前記可動反射面は、前記固定反射面との間の距離を前記位相差検出部が検出した位相差に応じて変化させることにより前記パルス光の光路長を変化させ、
前記第2遅延部は、前記パルス光を伝送する光ファイバを周囲に巻き付けた略円筒形のピエゾ素子に、前記制御電圧を印加して前記光ファイバの長さを変化させることにより、前記パルス光の光路長を変化させる
請求項7に記載のタイミング調整装置。 The first delay unit has a fixed reflecting surface and a movable reflecting surface,
The fixed reflecting surface reflects the pulsed light toward the movable reflecting surface,
The movable reflecting surface changes the optical path length of the pulsed light by changing the distance between the movable reflecting surface and the fixed reflecting surface according to the phase difference detected by the phase difference detecting unit,
The second delay unit applies the control voltage to a substantially cylindrical piezo element around which an optical fiber that transmits the pulsed light is wound to change the length of the optical fiber. The optical path length of
The timing adjustment device according to claim 7 .
前記被測定光のうち、与えられる第1パルス光と時間的な重なりを有する部分に応じた光を、第1出力光として出力する第1サンプリング部と、
前記第1出力光と、与えられる第2パルス光とが時間的な重なりを有する場合に、前記第1出力光を増幅した光を第2出力光として出力する第2サンプリング部と、
前記第1パルス光および前記第2パルス光の位相差を調整して、前記第1サンプリング部および前記第2サンプリング部に入力するタイミング調整部と
を備え、
前記タイミング調整部は、
前記第1パルス光および前記第2パルス光の少なくとも一方を遅延させて、前記位相差を調整する光可変遅延部と、
前記光可変遅延部により前記位相差が調整された前記第1パルス光および前記第2パルス光について、それぞれの少なくとも一部を電気信号に変換した第1調整用信号および第2調整用信号を生成する光電変換器と、
前記第1調整用信号および前記第2調整用信号の位相差を検出し、検出した前記位相差が予め定められた位相差となるように、前記光可変遅延部における遅延量を制御する位相比較部と
を有する光サンプリング装置。 An optical sampling device for sampling measured light,
A first sampling unit that outputs, as the first output light, light corresponding to a portion of the measured light that has temporal overlap with the given first pulsed light;
A second sampling unit that outputs light obtained by amplifying the first output light as second output light when the first output light and the applied second pulse light have temporal overlap;
A timing adjustment unit that adjusts a phase difference between the first pulsed light and the second pulsed light and inputs the phase difference to the first sampling unit and the second sampling unit;
The timing adjustment unit
An optical variable delay unit that adjusts the phase difference by delaying at least one of the first pulsed light and the second pulsed light;
A first adjustment signal and a second adjustment signal are generated by converting at least a part of each of the first pulse light and the second pulse light, the phase difference of which has been adjusted by the optical variable delay unit, into an electric signal. A photoelectric converter,
A phase comparison for detecting a phase difference between the first adjustment signal and the second adjustment signal and controlling a delay amount in the optical variable delay unit so that the detected phase difference becomes a predetermined phase difference. And an optical sampling device.
前記第1パルス光のパルス幅を、前記第2パルス光のパルス幅より小さくなるように調整して、前記第1サンプリング部に入力するパルス幅調整部と
を更に備え、
前記光可変遅延部は、前記第2パルス光を遅延させる
請求項9に記載の光サンプリング装置。 An optical splitter that receives the pulsed light and outputs the first pulsed light and the second pulsed light obtained by separating the pulsed light;
A pulse width adjusting unit that adjusts a pulse width of the first pulsed light to be smaller than a pulse width of the second pulsed light and inputs the first pulsed light to the first sampling unit;
The optical variable delay unit delays the second pulse light.
The optical sampling device according to claim 9 .
前記パルス幅調整部が出力する前記第1パルス光の一部を前記光電変換器に入力する第1光カプラと、
前記光可変遅延部が出力する前記第2パルス光の一部を前記光電変換器に入力する第2光カプラと
を更に有する請求項10に記載の光サンプリング装置。 The timing adjustment unit
A first optical coupler for inputting a part of the first pulsed light output by the pulse width adjusting unit to the photoelectric converter;
The optical sampling device according to claim 10 , further comprising: a second optical coupler configured to input a part of the second pulsed light output from the optical variable delay unit to the photoelectric converter.
請求項11に記載の光サンプリング装置。 The optical path length from the first optical coupler to the first sampling unit is approximately equal to the optical path length from the second optical coupler to the second sampling unit.
The optical sampling device according to claim 11 .
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