JP5386582B2 - 光測定装置およびトリガ信号生成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光の測定に関する。
従来より、テラヘルツエミッターから被測定物に与えられたテラヘルツ光Ａ（パルスである）が被測定物を透過したものと、テラヘルツ光Ａのパルス周期とわずかに異なるパルス周期の光Ｂとをテラヘルツディテクターで受けて、被測定物を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１の要約を参照）。
上記のような従来技術においては、テラヘルツディテクターの検出結果と、時間の原点を示すトリガ信号とをデジタルオシロスコープに与えて、被測定物を測定する。ただし、トリガ信号は、第一のフェムト秒レーザーから出力される光パルス（テラヘルツディテクターに与えられるプローブ光）の一部と、第二のフェムト秒レーザーから出力される光パルス（テラヘルツエミッターに与えられるポンプ光）の一部とのＳＦＧ（Ｓｕｍ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）相互相関をとることにより得られる（例えば、特許文献１の図２０を参照）。
なお、トリガ信号については、非特許文献１〜７にも記載がある。
国際公開第２００６／０９２８７４号パンフレット
Ｂａｒｔｅｌｓ ｅｔ ａｌ，"Ｕｌｔｒａｆａｓｔ ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ"，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．，ｖｏｌ．７８，ｐｐ．０３５１０７（２００７）
Ｔ．Ｙａｓｕｉ ｅｔ ａｌ，"Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｔｅｒａｈｅｒｔｚ ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ ｕｌｔｒａｈｉｇｈ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｐｉｄ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ"，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．８７，ｐｐ．０６１１０１（２００５）
Ａ．Ｂａｒｔｅｌｓ ｅｔ ａｌ，"Ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＴＨｚ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｗｉｔｈ ｋＨｚ ｓｃａｎ ｒａｔｅｓ"，Ｏｐｔｉｃｓ ｅｘｐｒｅｓｓ，ｖｏｌ．１４，ｐｐ．４３０（２００６）
Ａ．Ｂａｒｔｅｌｓ ｅｔ ａｌ，"Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｕｍｐ−ｐｒｏｂｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｔ ｋｉｌｏｈｅｒｔｚ−ｓｃａｎ−ｒａｔｅｓ ｉｖｅｒ ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ−ｔｉｍｅ−ｄｅｌａｙｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ"，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．８８，ｐｐ．０４１１１７（２００６）
Ｃ．Ｊａｎｋｅ ｅｔ ａｌ，"Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｔｅｒａｈｅｒｔｚ ｓｅｎｓｏｒｓ"，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３０，ｐｐ．１４０５（２００５）
Ｙ．Ｔａｋａｇｉ ｅｔ ａｌ，"Ｓｕｂｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｔｕｎａｂｌｅ ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ ｌａｓｅｒｓ"，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．，ｖｏｌ．７０，ｐｐ．２２１８（１９９９）
信学技報ＯＣＳ９８−５３
上記のような従来技術においては、テラヘルツディテクターの検出結果と、時間の原点を示すトリガ信号とをデジタルオシロスコープに与えて、被測定物を測定する。ただし、トリガ信号は、第一のフェムト秒レーザーから出力される光パルス（テラヘルツディテクターに与えられるプローブ光）の一部と、第二のフェムト秒レーザーから出力される光パルス（テラヘルツエミッターに与えられるポンプ光）の一部とのＳＦＧ（Ｓｕｍ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）相互相関をとることにより得られる（例えば、特許文献１の図２０を参照）。
なお、トリガ信号については、非特許文献１〜７にも記載がある。
しかしながら、プローブ光の一部と、ポンプ光の一部とのＳＦＧ相互相関をとる場合、テラヘルツディテクターに与えられるプローブ光のパワーが小さくなってしまう。テラヘルツエミッターに与えられるポンプ光のパワーもまた小さくなってしまう。
ただし、相互相関をとる対象のプローブ光の一部とポンプ光の一部とのパワーを小さくすれば、テラヘルツディテクターに与えられるプローブ光およびテラヘルツエミッターに与えられるポンプ光のパワーを大きくできる。しかし、この場合は、相互相関光の検出が困難になる。
ここで、プローブ光の一部とポンプ光の一部とを光電変換し、所望のパワーになるまで増幅してから、ミキサにより混合してトリガ信号を得ることも考えられる。
しかし、ミキサによる混合を利用してトリガ信号を得た場合、テラヘルツ光が被測定物を透過したものにおいて生ずるジッタと、トリガ信号において生ずるジッタとは異なる。よって、テラヘルツ光が被測定物を透過したものの測定結果にジッタが生じてしまう。
そこで、本発明は、テラヘルツ光などの光が被測定物を透過したものの測定結果に生ずるジッタを抑制することを課題とする。
本発明にかかる第一の光測定装置は、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、前記プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、前記ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、を備え、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第一の光測定装置によれば、被検出光パルス出力部が、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する。信号出力器が、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する。波形測定部が、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する。第一光電変換部が、前記プローブ光パルスを光電変換する。第二光電変換部が、前記ポンプ光パルスを光電変換する。第一増幅部が、前記第一光電変換部の出力を増幅する。第二増幅部が、前記第二光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記トリガ信号出力部が、前記第一増幅部の出力を、前記第二増幅部の出力で変調する電気変調部と、前記電気変調部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第二の光測定装置は、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、前記プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、前記第一増幅部の出力および前記ポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、を備え、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第二の光測定装置によれば、被検出光パルス出力部が、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する。信号出力器が、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する。波形測定部が、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する。第一光電変換部が、前記プローブ光パルスを光電変換する。第一増幅部が、前記第一光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記第一増幅部の出力および前記ポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記トリガ信号出力部が、前記ポンプ光パルスを、前記第一増幅部の出力で変調する光変調部と、前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第三の光測定装置は、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、前記ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、前記プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、を備え、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第三の光測定装置によれば、被検出光パルス出力部が、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する。信号出力器が、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する。波形測定部が、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する。第二光電変換部が、前記ポンプ光パルスを光電変換する。第二増幅部が、前記第二光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記トリガ信号出力部が、前記プローブ光パルスを、前記第二増幅部の出力で変調する光変調部と、前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第一のトリガ信号生成装置は、プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部とを備え、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第一のトリガ信号生成装置によれば、第一光電変換部が、プローブ光パルスを光電変換する。第二光電変換部が、ポンプ光パルスを光電変換する。第一増幅部が、前記第一光電変換部の出力を増幅する。第二増幅部が、前記第二光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第一のトリガ信号生成装置は、前記トリガ信号出力部が、前記第一増幅部の出力を、前記第二増幅部の出力で変調する電気変調部と、前記電気変調部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一のトリガ信号生成装置は、前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第二のトリガ信号生成装置は、プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、前記第一増幅部の出力およびポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部とを備え、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第二のトリガ信号生成装置によれば、第一光電変換部が、プローブ光パルスを光電変換する。第一増幅部が、第一光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記第一増幅部の出力およびポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第二のトリガ信号生成装置は、前記トリガ信号出力部が、前記ポンプ光パルスを、前記第一増幅部の出力で変調する光変調部と、前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二のトリガ信号生成装置は、前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第三のトリガ信号生成装置は、ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部とを備え、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第三のトリガ信号生成装置によれば、第二光電変換部が、ポンプ光パルスを光電変換する。第二増幅部が、前記第二光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第三のトリガ信号生成装置は、前記トリガ信号出力部が、前記プローブ光パルスを、前記第二増幅部の出力で変調する光変調部と、前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三のトリガ信号生成装置は、前記プローブ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
ただし、相互相関をとる対象のプローブ光の一部とポンプ光の一部とのパワーを小さくすれば、テラヘルツディテクターに与えられるプローブ光およびテラヘルツエミッターに与えられるポンプ光のパワーを大きくできる。しかし、この場合は、相互相関光の検出が困難になる。
ここで、プローブ光の一部とポンプ光の一部とを光電変換し、所望のパワーになるまで増幅してから、ミキサにより混合してトリガ信号を得ることも考えられる。
しかし、ミキサによる混合を利用してトリガ信号を得た場合、テラヘルツ光が被測定物を透過したものにおいて生ずるジッタと、トリガ信号において生ずるジッタとは異なる。よって、テラヘルツ光が被測定物を透過したものの測定結果にジッタが生じてしまう。
そこで、本発明は、テラヘルツ光などの光が被測定物を透過したものの測定結果に生ずるジッタを抑制することを課題とする。
本発明にかかる第一の光測定装置は、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、前記プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、前記ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、を備え、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第一の光測定装置によれば、被検出光パルス出力部が、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する。信号出力器が、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する。波形測定部が、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する。第一光電変換部が、前記プローブ光パルスを光電変換する。第二光電変換部が、前記ポンプ光パルスを光電変換する。第一増幅部が、前記第一光電変換部の出力を増幅する。第二増幅部が、前記第二光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記トリガ信号出力部が、前記第一増幅部の出力を、前記第二増幅部の出力で変調する電気変調部と、前記電気変調部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一の光測定装置は、前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第二の光測定装置は、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、前記プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、前記第一増幅部の出力および前記ポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、を備え、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第二の光測定装置によれば、被検出光パルス出力部が、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する。信号出力器が、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する。波形測定部が、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する。第一光電変換部が、前記プローブ光パルスを光電変換する。第一増幅部が、前記第一光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記第一増幅部の出力および前記ポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記トリガ信号出力部が、前記ポンプ光パルスを、前記第一増幅部の出力で変調する光変調部と、前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二の光測定装置は、前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第三の光測定装置は、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、前記ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、前記プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、を備え、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第三の光測定装置によれば、被検出光パルス出力部が、ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する。信号出力器が、前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する。波形測定部が、前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する。第二光電変換部が、前記ポンプ光パルスを光電変換する。第二増幅部が、前記第二光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記トリガ信号出力部が、前記プローブ光パルスを、前記第二増幅部の出力で変調する光変調部と、前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにするようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三の光測定装置は、前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、前記プローブ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第一のトリガ信号生成装置は、プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部とを備え、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第一のトリガ信号生成装置によれば、第一光電変換部が、プローブ光パルスを光電変換する。第二光電変換部が、ポンプ光パルスを光電変換する。第一増幅部が、前記第一光電変換部の出力を増幅する。第二増幅部が、前記第二光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第一のトリガ信号生成装置は、前記トリガ信号出力部が、前記第一増幅部の出力を、前記第二増幅部の出力で変調する電気変調部と、前記電気変調部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第一のトリガ信号生成装置は、前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第二のトリガ信号生成装置は、プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、前記第一増幅部の出力およびポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部とを備え、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第二のトリガ信号生成装置によれば、第一光電変換部が、プローブ光パルスを光電変換する。第一増幅部が、第一光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、前記第一増幅部の出力およびポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第二のトリガ信号生成装置は、前記トリガ信号出力部が、前記ポンプ光パルスを、前記第一増幅部の出力で変調する光変調部と、前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第二のトリガ信号生成装置は、前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
本発明にかかる第三のトリガ信号生成装置は、ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部とを備え、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なるように構成される。
上記のように構成された第三のトリガ信号生成装置によれば、第二光電変換部が、ポンプ光パルスを光電変換する。第二増幅部が、前記第二光電変換部の出力を増幅する。トリガ信号出力部が、プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力する。時間差調整部が、前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する。しかも、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる。
なお、本発明にかかる第三のトリガ信号生成装置は、前記トリガ信号出力部が、前記プローブ光パルスを、前記第二増幅部の出力で変調する光変調部と、前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部とを有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる第三のトリガ信号生成装置は、前記プローブ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続され、前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されているようにしてもよい。
第１図は、本発明の第一の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第２図は、テラヘルツ光（被検出光パルス）（第２図（ａ））、プローブ光パルス（第２図（ｂ））、トリガ信号（第２図（ｃ））のタイムチャートである。
第３図は、第一の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第４図は、本発明の第二の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第５図は、光変調器６２に与えられたポンプ光パルス（第５図（ａ））、第一増幅部３６ａの出力する電気信号（第５図（ｂ））、光変調器６２の出力（第５図（ｃ））、ローパスフィルタ６８の出力（第５図（ｄ））を示すタイムチャートである。
第６図は、第二の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第７図は、本発明の第三の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第８図は、第三の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第２図は、テラヘルツ光（被検出光パルス）（第２図（ａ））、プローブ光パルス（第２図（ｂ））、トリガ信号（第２図（ｃ））のタイムチャートである。
第３図は、第一の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第４図は、本発明の第二の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第５図は、光変調器６２に与えられたポンプ光パルス（第５図（ａ））、第一増幅部３６ａの出力する電気信号（第５図（ｂ））、光変調器６２の出力（第５図（ｃ））、ローパスフィルタ６８の出力（第５図（ｄ））を示すタイムチャートである。
第６図は、第二の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第７図は、本発明の第三の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
第８図は、第三の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第一の実施形態
第１図は、本発明の第一の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。第一の実施形態にかかる光測定装置１は、プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、時間差調整部３２、第一光電変換部３４ａ、第二光電変換部３４ｂ、第一増幅部３６ａ、第二増幅部３６ｂ、トリガ信号出力部４０、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４を備える。なお、光測定装置１は被測定物２を透過したテラヘルツ波を測定するものである。
なお、時間差調整部３２、第一光電変換部３４ａ、第二光電変換部３４ｂ、第一増幅部３６ａ、第二増幅部３６ｂ、トリガ信号出力部４０がトリガ信号生成装置を構成する。
プローブ光源１１は、数十フェムト秒のパルス幅を有する近赤外領域波長のレーザーパルス光（プローブ光パルス）を出力する。なお、プローブ光パルスの繰り返し周波数はｆ１である。
ポンプ光源１２は、数十フェムト秒のパルス幅を有する近赤外領域波長のレーザーパルス光（ポンプ光パルス）を出力する。なお、ポンプ光パルスの繰り返し周波数はｆ２である。なお、ｆ２−ｆ１＝Δｆ＞０である。Δｆは、例えば、５Ｈｚ程度である。
光分波器１３は、プローブ光パルスをプローブ光源１１から受け、信号出力器２２および時間差調整部３２に与える。なお、光分波器１３とプローブ光源１１とは光ファイバＦ１１で接続され、光分波器１３と信号出力器２２とは光ファイバＦ１２で接続され、光分波器１３と時間差調整部３２とは光ファイバＦ１３で接続される。また、光分波器１３は、光ファイバで構成される。
よって、プローブ光源１１と信号出力器２２とは、光ファイバＦ１１、Ｆ１２および光分波器１３（光ファイバで構成される）で接続される。
光分波器１４は、ポンプ光パルスをポンプ光源１２から受け、被検出光パルス出力部２４および時間差調整部３２に与える。なお、光分波器１４とポンプ光源１２とは光ファイバＦ２１で接続され、光分波器１４と被検出光パルス出力部２４とは光ファイバＦ２２で接続され、光分波器１４と時間差調整部３２とは光ファイバＦ２３で接続される。また、光分波器１４は、光ファイバで構成される。
よって、ポンプ光源１２と被検出光パルス出力部２４とは、光ファイバＦ２１、Ｆ２２および光分波器１４（光ファイバで構成される）で接続される。
被検出光パルス出力部２４は、ポンプ光源１２からポンプ光パルスを受け、ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルス（繰り返し周波数ｆ２）を出力する。被検出光パルス出力部２４は、例えば光伝導スイッチである。光伝導スイッチにポンプ光パルスを与えると、光伝導スイッチからテラヘルツ光（被検出光パルス）が出力される。なお、光伝導スイッチの構成は周知であり、説明を省略する。また、被検出光パルス出力部２４は非線形光学結晶であってもよい。
なお、被検出光パルスの繰り返し周波数ｆ２と、プローブ光パルスの繰り返し周波数ｆ１とは異なる。
また、被検出光パルス出力部２４の一点Ｐ１からテラヘルツ光（被検出光パルス）が放射される。
レンズ２６は凸レンズである。被検出光パルス出力部２４から出力されたテラヘルツ光がレンズ２６を透過して、被測定物２に与えられる。
レンズ２８は凸レンズである。被測定物２を透過したテラヘルツ光がレンズ２８を透過して、信号出力器２２に与えられる。
信号出力器２２の一点Ｐ２にテラヘルツ光が集められる。
信号出力器２２は、被検出光パルス（テラヘルツ光）を受け、プローブ光源１１からプローブ光パルスを受け、プローブ光パルスを受けた時点で、被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する。なお、本発明の実施形態においては、信号出力器２２が、テラヘルツ光を、被測定物２を介して受ける。信号出力器２２は、例えば光伝導スイッチである。光伝導スイッチが出力する信号は、電流である。なお、光伝導スイッチの構成は周知であり、説明を省略する。また、信号出力器２２は非線形光学結晶であってもよい。
第一光電変換部３４ａは、プローブ光パルスを光分波器１３および時間差調整部３２を介して受け、プローブ光パルスを光電変換する。
第二光電変換部３４ｂは、ポンプ光パルスを光分波器１４および時間差調整部３２を介して受け、ポンプ光パルスを光電変換する。
第一増幅部３６ａは、第一光電変換部３４ａの出力を増幅する。第一増幅部３６ａの出力はミキサ４２に与えられる。第一増幅部３６ａの出力は、ミキサ４２を動作させるために充分な程度大きい。
第二増幅部３６ｂは、第二光電変換部３４ｂの出力を増幅する。第二増幅部３６ｂの出力はミキサ４２に与えられる。第二増幅部３６ｂの出力は、ミキサ４２を動作させるために充分な程度大きい。
トリガ信号出力部４０は、第一増幅部３６ａおよび第二増幅部３６ｂの出力の相互相関をトリガ信号として出力する。
トリガ信号出力部４０は、ミキサ（電気変調部）４２、増幅部４４、ローパスフィルタ（検波部）４６を有する。
ミキサ（電気変調部）４２は、第一増幅部３６ａの出力と、第二増幅部３６ｂの出力とを乗算して出力する。ミキサ４２の出力の周波数は、第一増幅部３６ａの出力の周波数ｆ１および第二増幅部３６ｂの出力の周波数ｆ２との差Δｆ（＝ｆ２−ｆ１）である。
なお、ミキサ（電気変調部）４２は、第一増幅部３６ａの出力を、第二増幅部３６ｂの出力で変調しているといえる。
また、第一増幅部３６ａの出力を、第二増幅部３６ｂの出力で変調するものであれば、ミキサ４２にかえて使用できる。例えば、第二増幅部３６ｂの出力電圧に比例して、第一増幅部３６ａの出力を透過させるスイッチング素子をミキサ４２にかえて使用できる。また、例えば、第一増幅部３６ａの出力と、第二増幅部３６ｂの出力とを比較して、どちらが大きいかによって出力を変えるコンパレータをミキサ４２にかえて使用できる。
増幅部４４は、ミキサ４２の出力を増幅する。
ローパスフィルタ（検波部）４６は、増幅部４４の出力の低周波成分を透過し、高周波成分を遮断することで、増幅部４４の出力を包絡線検波する。ローパスフィルタ４６の出力がトリガ信号（周波数Δｆ（＝ｆ２−ｆ１））である。
時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を調整する。
ただし、時間Ｔ３は、プローブ光パルスが、プローブ光源１１から出力されてから、光分波器１３を経由して、第一光電変換部３４ａにより光電変換され、トリガ信号出力部４０に第一増幅部３６ａの出力として与えられるまでの時間である。
また、時間Ｔ４は、ポンプ光パルスが、ポンプ光源１２から出力されてから、光分波器１４を経由して、第二光電変換部３４ｂにより光電変換され、トリガ信号出力部４０に第二増幅部３６ｂの出力として与えられるまでの時間である。
なお、時間差調整部３２と第一光電変換部３４ａとは光ファイバＦ１４で接続される。時間差調整部３２と第二光電変換部３４ｂとは光ファイバＦ２４で接続される。
時間差調整部３２は、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスを受け、それらの一方または双方を遅延させて、第一光電変換部３４ａおよび第二光電変換部３４ｂに与える。時間差調整部３２は、例えば、所定の長さの光ファイバであればよい。
例えば、光ファイバＦ１３と光ファイバＦ１４とを所定の長さの光ファイバで接続し、光ファイバＦ２３と光ファイバＦ２４とを直結すれば、プローブ光パルスを遅延させることになる。光ファイバＦ２３と光ファイバＦ２４とを所定の長さの光ファイバで接続し、光ファイバＦ１３と光ファイバＦ１４とを直結すれば、ポンプ光パルスを遅延させることになる。光ファイバＦ１３と光ファイバＦ１４とを所定の長さの光ファイバで接続し、光ファイバＦ２３と光ファイバＦ２４とをさらなる所定の長さの光ファイバで接続すれば、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスを遅延させることになる。
プローブ光源１１と第一光電変換部３４ａとが光ファイバＦ１１、Ｆ１３、Ｆ１４および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続される。ポンプ光源１２と第二光電変換部３４ｂとが光ファイバＦ２１、Ｆ２３、Ｆ２４および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続されている。
なお、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。
例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
ただし、時間Ｔ１は、プローブ光パルスが、プローブ光源１１から出力されてから、光分波器１３を経由して、信号出力器２２に与えられるまでの時間である。
また、時間Ｔ２は、ポンプ光パルスがポンプ光源１２から出力されてから、光分波器１４を経由して、被検出光パルス出力部２４に到達し、出力されたポンプ光パルスにより発生した被検出光パルス（テラヘルツ光）が信号出力器２２に与えられるまでの時間である。
ただし、被検出光パルスは点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線を通過したと仮定して、被検出光パルスが出力してから、信号出力器２２に与えられるまでの時間Ｔ２２を算出している。この時間Ｔ２２に、ポンプ光パルスがポンプ光源１２から出力されてから被検出光パルス出力部２４に到達するまでの時間Ｔ２１を加えれば、時間Ｔ２を求められる（Ｔ２＝Ｔ２１＋Ｔ２２）。
電流−電圧変換アンプ５２は、信号出力器２２の出力した電流を電圧に変換し、その電圧を増幅する。なお、電流−電圧変換アンプ５２は、ローパスフィルタを有し、増幅した電圧の包絡線検波を行い、波形測定器５４に出力する。
波形測定器５４は、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けてから次のトリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の波形を測定する。波形測定器５４は、例えば、デジタルオシロスコープである。
第２図は、テラヘルツ光（被検出光パルス）（第２図（ａ））、プローブ光パルス（第２図（ｂ））、トリガ信号（第２図（ｃ））のタイムチャートである。
信号出力器２２は、プローブ光パルスの光パワーが最大になった時点におけるテラヘルツ光のパワーに応じた電流を出力する。例えば、時間ｔ＝０，１／ｆ１，２／ｆ１，…におけるテラヘルツ光のパワーに応じた電流を出力する。すなわち、信号出力器２２は、テラヘルツ光のパワーが最大になった時点からΔｔ１（＝１／ｆ１−１／ｆ２）づつずれた時点（０，Δｔ１，２Δｔ１，…）のテラヘルツ光のパワーに応じた電流を出力することになる。信号出力器２２は、やがて、テラヘルツ光のパワーが最大になった時点からのずれが１／ｆ２になったときのテラヘルツ光のパワーに応じた電流を出力する（第２図（ａ）の右端のパルスを参照）。この時点で、テラヘルツ光のパルスの一周期分の測定が完了する。テラヘルツ光のパルスの一周期分の測定が完了するのにかかる時間Δｔは、Δｔ＝１／Δｆ＝１／（ｆ２−ｆ１）となる。
よって、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けて（ｔ＝０）から次のトリガ信号を受ける（ｔ＝Δｔ）までの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の一周期分の波形が測定できる。
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
ポンプ光源１２からポンプ光パルス（繰り返し周波数ｆ２）が出力され、被検出光パルス出力部２４に与えられる。被検出光パルス出力部２４からは被検出光パルス（繰り返し周波数ｆ２）（例えば、テラヘルツ光）が出力される。
テラヘルツ光はレンズ２６を透過して、被測定物２に与えられる。テラヘルツ光は被測定物２を透過して、レンズ２８を透過し、信号出力器２２に与えられる。
信号出力器２２は、プローブ光源１１からプローブ光パルス（繰り返し周波数ｆ１）を受ける。信号出力器２２は、プローブ光パルスを受けた時点で、被検出光パルスのパワーに応じた信号（例えば、電流）を出力する（第２図（ａ）、（ｂ）参照）。この電流は、電流−電圧変換アンプ５２により電圧に変換されてから増幅され、さらに包絡線検波されて、波形測定器５４に出力される。
プローブ光源１１から出力されたプローブ光パルスは、光分波器１３、時間差調整部３２を経由して、第一光電変換部３４ａに与えられる。プローブ光パルスは、第一光電変換部３４ａにより光電変換され、さらに第一増幅部３６ａにより増幅されて、ミキサ４２に与えられる。
ポンプ光源１２から出力されたポンプ光パルスは、光分波器１４、時間差調整部３２を経由して、第二光電変換部３４ｂに与えられる。ポンプ光パルスは、第二光電変換部３４ｂにより光電変換され、さらに第二増幅部３６ｂにより増幅されて、ミキサ４２に与えられる。
ミキサ４２は、第一増幅部３６ａの出力と、第二増幅部３６ｂの出力とを乗算して出力する。ミキサ４２の出力は、増幅部４４により増幅され、ローパスフィルタ４６により包絡線検波されて出力される（第２図（ｃ）参照）。この出力がトリガ信号となる。
波形測定器５４は、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けてから次のトリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の波形を測定する。
ここで、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
第一の実施形態によれば、時間差調整部３２が、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。よって、トリガ信号に含まれるジッタと、被検出光パルスに含まれるジッタとの差が小さくなり、被検出光パルスの測定結果に含まれるジッタを抑制することができる。
なお、第一の実施形態においては、時間差調整部３２が、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスの一方または双方を遅延させている。しかし、第一の実施形態の変形例として、時間差調整部３２が、第一光電変換部３４ａの出力および第二光電変換部３４ｂの出力の一方または双方を遅延させるようにしてもよい。
第３図は、第一の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
光分波器１３と第一光電変換部３４ａとが光ファイバＦ１３１により接続される。光分波器１４と第二光電変換部３４ｂとが光ファイバＦ２３１により接続される。時間差調整部３２は、第一光電変換部３４ａの出力および第二光電変換部３４ｂの出力を受け、それらの一方または双方を遅延させて、第一増幅部３６ａおよび第二増幅部３６ｂに与える。
なお、時間差調整部３２が、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるようにする（例えば、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするか、Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１とする）ことは、第一の実施形態の変形例においても、第一の実施形態と同様である。
第二の実施形態
第二の実施形態にかかる光測定装置１は、ポンプ光を光電変換しないでトリガ信号出力部６０に与える点が、第一の実施形態にかかる光測定装置１と異なる。
第４図は、本発明の第二の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。第二の実施形態にかかる光測定装置１は、プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、時間差調整部３２、第一光電変換部３４ａ、第一増幅部３６ａ、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４、トリガ信号出力部６０を備える。なお、光測定装置１は被測定物２を透過したテラヘルツ波を測定するものである。以後、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
なお、時間差調整部３２、第一光電変換部３４ａ、第一増幅部３６ａ、トリガ信号出力部６０がトリガ信号生成装置を構成する。
プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、第一光電変換部３４ａ、第一増幅部３６ａ、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。ただし、第一増幅部３６ａの出力は、光変調器６２を動作させるために充分な程度大きい。
なお、第一の実施形態とは異なり、光測定装置１は、第二光電変換部３４ｂおよび第二増幅部３６ｂを備えていない。
時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を調整する。
時間Ｔ３の定義は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
時間Ｔ４は、ポンプ光パルスが、ポンプ光源１２から出力されてから、光分波器１４を経由して、トリガ信号出力部６０に与えられるまでの時間である。
なお、時間差調整部３２とトリガ信号出力部６０とは光ファイバＦ２４１で接続される。
時間差調整部３２は、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスを受け、それらの一方または双方を遅延させて、第一光電変換部３４ａおよびトリガ信号出力部６０に与える。時間差調整部３２は、例えば、第一の実施形態と同様に、所定の長さの光ファイバであればよい。
プローブ光源１１と第一光電変換部３４ａとが光ファイバＦ１１、Ｆ１３、Ｆ１４および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続される。ポンプ光源１２とトリガ信号出力部６０とが光ファイバＦ２１、Ｆ２３、Ｆ２４１および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続されている。
なお、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。
例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
時間Ｔ１および時間Ｔ２の定義は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
トリガ信号出力部６０は、光変調器６２、光電変換部６４、増幅部６６、ローパスフィルタ（検波部）６８を有する。
トリガ信号出力部６０は、第一増幅部３６ａの出力およびポンプ光パルスの相互相関をトリガ信号として出力する。
光変調器６２は、ポンプ光パルスを、第一増幅部３６ａの出力で変調する。例えば、第一増幅部３６ａの出力電圧に比例して、ポンプ光パルスのパワーを透過させる比率を変える。なお、ポンプ光パルスを、第一増幅部３６ａの出力で変調するものであれば、スイッチング素子またはコンパレータを光変調器６２にかえて使用できる。
光電変換部６４は、光変調器６２の出力を光電変換する。
増幅部６６は、光電変換部６４の出力を増幅する。
ローパスフィルタ（検波部）６８は、増幅部６６の出力の低周波成分を透過し、高周波成分を遮断することで、増幅部６６の出力を包絡線検波する。ローパスフィルタ６６の出力がトリガ信号（周波数Δｆ（＝ｆ２−ｆ１））である。
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
ポンプ光源１２からポンプ光パルス（繰り返し周波数ｆ２）が出力され、被検出光パルス出力部２４に与えられる。被検出光パルス出力部２４からは被検出光パルス（繰り返し周波数ｆ２）（例えば、テラヘルツ光）が出力される。
テラヘルツ光はレンズ２６を透過して、被測定物２に与えられる。テラヘルツ光は被測定物２を透過して、レンズ２８を透過し、信号出力器２２に与えられる。
信号出力器２２は、プローブ光源１１からプローブ光パルス（繰り返し周波数ｆ１）を受ける。信号出力器２２は、プローブ光パルスを受けた時点で、被検出光パルスのパワーに応じた信号（例えば、電流）を出力する（第２図（ａ）、（ｂ）参照）。この電流は、電流−電圧変換アンプ５２により電圧に変換されてから増幅され、さらに包絡線検波されて、波形測定器５４に出力される。
プローブ光源１１から出力されたプローブ光パルスは、光分波器１３、時間差調整部３２を経由して、第一光電変換部３４ａに与えられる。プローブ光パルスは、第一光電変換部３４ａにより光電変換され、さらに第一増幅部３６ａにより増幅されて、光変調器６２に与えられる。
ポンプ光源１２から出力されたポンプ光パルスは、光分波器１４、時間差調整部３２を経由して、トリガ信号出力部６０の光変調器６２に与えられる。
光変調器６２は、ポンプ光パルスを、第一増幅部３６ａの出力で変調する。
第５図は、光変調器６２に与えられたポンプ光パルス（第５図（ａ））、第一増幅部３６ａの出力する電気信号（第５図（ｂ））、光変調器６２の出力（第５図（ｃ））、ローパスフィルタ６８の出力（第５図（ｄ））を示すタイムチャートである。
光変調器６２の出力（第５図（ｃ））は、第一増幅部３６ａの出力する電気信号（第５図（ｂ））を、ポンプ光パルス（第５図（ａ））でサンプリングしたものに相当する。
光変調器６２の出力は、光電変換部６４により光電変換され、増幅部６６により増幅されてローパスフィルタ６８に与えられる。ローパスフィルタ６８は、増幅部６６の出力を包絡線検波（第５図（ｄ））して出力する。この出力がトリガ信号となる。
波形測定器５４は、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けてから次のトリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の波形を測定する。
ここで、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
なお、第二の実施形態においては、時間差調整部３２が、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスの一方または双方を遅延させている。しかし、第二の実施形態の変形例として、時間差調整部３２ａが第一光電変換部３４ａの出力を遅延させ、時間差調整部３２ｂがポンプ光パルスを遅延させるようにしてもよい。なお、時間差調整部３２ａおよび時間差調整部３２ｂは両方あってもよいが、どちらか一方だけあってもよい。
第６図は、第二の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
光分波器１３と第一光電変換部３４ａとが光ファイバＦ１３１により接続される。光分波器１４と時間差調整部３２ｂとが光ファイバＦ２４２により接続される。時間差調整部３２ｂとトリガ信号出力部６０とが光ファイバＦ２４３により接続される。
時間差調整部３２ａは、第一光電変換部３４ａの出力を（第一増幅部３６ａを介して）受けて遅延させて、トリガ信号出力部６０に与える。
時間差調整部３２ｂは、ポンプ光パルスを受けて遅延させて、トリガ信号出力部６０に与える。
なお、時間差調整部３２ａ、３２ｂが、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるようにする（例えば、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするか、Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１とする）ことは、第二の実施形態における時間差調整部３２と同様である。
第三の実施形態
第三の実施形態にかかる光測定装置１は、プローブ光を光電変換しないでトリガ信号出力部６０に与える点が、第一の実施形態にかかる光測定装置１と異なる。
第７図は、本発明の第三の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。第三の実施形態にかかる光測定装置１は、プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、時間差調整部３２、第二光電変換部３４ｂ、第二増幅部３６ｂ、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４、トリガ信号出力部６０を備える。なお、光測定装置１は被測定物２を透過したテラヘルツ波を測定するものである。以後、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
なお、時間差調整部３２、第二光電変換部３４ｂ、第二増幅部３６ｂ、トリガ信号出力部６０がトリガ信号生成装置を構成する。
プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、第二光電変換部３４ｂ、第二増幅部３６ｂ、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。ただし、第二増幅部３６ｂの出力は、光変調器６２を動作させるために充分な程度大きい。
なお、第一の実施形態とは異なり、光測定装置１は、第一光電変換部３４ａおよび第一増幅部３６ａを備えていない。
時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を調整する。
時間Ｔ４の定義は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
時間Ｔ３は、プローブ光パルスが、プローブ光源１１から出力されてから、光分波器１３を経由して、トリガ信号出力部６０に与えられるまでの時間である。
なお、時間差調整部３２とトリガ信号出力部６０とは光ファイバＦ１４１で接続される。
時間差調整部３２は、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスを受け、それらの一方または双方を遅延させて、トリガ信号出力部６０および第二光電変換部３４ｂに与える。時間差調整部３２は、例えば、第一の実施形態と同様に、所定の長さの光ファイバであればよい。
プローブ光源１１とトリガ信号出力部６０とが光ファイバＦ１１、Ｆ１３、Ｆ１４１および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続される。ポンプ光源１２と第二光電変換部３４ｂとが光ファイバＦ２１、Ｆ２３、Ｆ２４および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続されている。
なお、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。
例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
時間Ｔ１および時間Ｔ２の定義は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
トリガ信号出力部６０は、光変調器６２、光電変換部６４、増幅部６６、ローパスフィルタ（検波部）６８を有する。
トリガ信号出力部６０は、プローブ光パルスおよび第二増幅部３６ｂの出力の相互相関をトリガ信号として出力する。
光変調器６２は、プローブ光パルスを、第二増幅部３６ｂの出力で変調する。例えば、第二増幅部３６ｂの出力の大きさに比例して、プローブ光パルスのパワーを透過させる比率を変える。なお、プローブ光パルスを、第二増幅部３６ｂの出力で変調するものであれば、スイッチング素子またはコンパレータを光変調器６２にかえて使用できる。
光電変換部６４、増幅部６６およびローパスフィルタ（検波部）６８は、第二の実施形態と同様であり説明を省略する。
次に、第三の実施形態の動作を説明する。
ポンプ光源１２からポンプ光パルス（繰り返し周波数ｆ２）が出力され、被検出光パルス出力部２４に与えられる。被検出光パルス出力部２４からは被検出光パルス（繰り返し周波数ｆ２）（例えば、テラヘルツ光）が出力される。
テラヘルツ光はレンズ２６を透過して、被測定物２に与えられる。テラヘルツ光は被測定物２を透過して、レンズ２８を透過し、信号出力器２２に与えられる。
信号出力器２２は、プローブ光源１１からプローブ光パルス（繰り返し周波数ｆ１）を受ける。信号出力器２２は、プローブ光パルスを受けた時点で、被検出光パルスのパワーに応じた信号（例えば、電流）を出力する（第２図（ａ）、（ｂ）参照）。この電流は、電流−電圧変換アンプ５２により電圧に変換されてから増幅され、さらに包絡線検波されて、波形測定器５４に出力される。
プローブ光源１１から出力されたプローブ光パルスは、光分波器１３、時間差調整部３２を経由して、トリガ信号出力部６０の光変調器６２に与えられる。
ポンプ光源１２から出力されたポンプ光パルスは、光分波器１４、時間差調整部３２を経由して、第二光電変換部３４ｂに与えられる。ポンプ光パルスは、第二光電変換部３４ｂにより光電変換され、さらに第二増幅部３６ｂにより増幅されて、光変調器６２に与えられる。
光変調器６２は、プローブ光パルスを、第二増幅部３６ｂの出力で変調する。
光変調器６２の出力は、光電変換部６４により光電変換され、増幅部６６により増幅されてローパスフィルタ６８に与えられる。ローパスフィルタ６８は、増幅部６６の出力を包絡線検波して出力する。この出力がトリガ信号となる。
波形測定器５４は、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けてから次のトリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の波形を測定する。
ここで、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
なお、第三の実施形態においては、時間差調整部３２が、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスの一方または双方を遅延させている。しかし、第三の実施形態の変形例として、時間差調整部３２ａがプローブ光パルスを遅延させ、時間差調整部３２ｂが第二光電変換部３４ｂの出力を遅延させるようにしてもよい。なお、時間差調整部３２ａおよび時間差調整部３２ｂは両方あってもよいが、どちらか一方だけあってもよい。
第８図は、第三の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
光分波器１４と第二光電変換部３４ｂとが光ファイバＦ２３１により接続される。光分波器１３と時間差調整部３２ａとが光ファイバＦ１４２により接続される。時間差調整部３２ａとトリガ信号出力部６０とが光ファイバＦ１４３により接続される。
時間差調整部３２ａは、プローブ光パルスを受けて遅延させて、トリガ信号出力部６０に与える。
時間差調整部３２ｂは、第二光電変換部３４ｂの出力を受けて遅延させて、トリガ信号出力部６０に与える。
なお、時間差調整部３２ａ、３２ｂが、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるようにする（例えば、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするか、Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１とする）ことは、第三の実施形態における時間差調整部３２と同様である。
第一の実施形態
第１図は、本発明の第一の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。第一の実施形態にかかる光測定装置１は、プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、時間差調整部３２、第一光電変換部３４ａ、第二光電変換部３４ｂ、第一増幅部３６ａ、第二増幅部３６ｂ、トリガ信号出力部４０、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４を備える。なお、光測定装置１は被測定物２を透過したテラヘルツ波を測定するものである。
なお、時間差調整部３２、第一光電変換部３４ａ、第二光電変換部３４ｂ、第一増幅部３６ａ、第二増幅部３６ｂ、トリガ信号出力部４０がトリガ信号生成装置を構成する。
プローブ光源１１は、数十フェムト秒のパルス幅を有する近赤外領域波長のレーザーパルス光（プローブ光パルス）を出力する。なお、プローブ光パルスの繰り返し周波数はｆ１である。
ポンプ光源１２は、数十フェムト秒のパルス幅を有する近赤外領域波長のレーザーパルス光（ポンプ光パルス）を出力する。なお、ポンプ光パルスの繰り返し周波数はｆ２である。なお、ｆ２−ｆ１＝Δｆ＞０である。Δｆは、例えば、５Ｈｚ程度である。
光分波器１３は、プローブ光パルスをプローブ光源１１から受け、信号出力器２２および時間差調整部３２に与える。なお、光分波器１３とプローブ光源１１とは光ファイバＦ１１で接続され、光分波器１３と信号出力器２２とは光ファイバＦ１２で接続され、光分波器１３と時間差調整部３２とは光ファイバＦ１３で接続される。また、光分波器１３は、光ファイバで構成される。
よって、プローブ光源１１と信号出力器２２とは、光ファイバＦ１１、Ｆ１２および光分波器１３（光ファイバで構成される）で接続される。
光分波器１４は、ポンプ光パルスをポンプ光源１２から受け、被検出光パルス出力部２４および時間差調整部３２に与える。なお、光分波器１４とポンプ光源１２とは光ファイバＦ２１で接続され、光分波器１４と被検出光パルス出力部２４とは光ファイバＦ２２で接続され、光分波器１４と時間差調整部３２とは光ファイバＦ２３で接続される。また、光分波器１４は、光ファイバで構成される。
よって、ポンプ光源１２と被検出光パルス出力部２４とは、光ファイバＦ２１、Ｆ２２および光分波器１４（光ファイバで構成される）で接続される。
被検出光パルス出力部２４は、ポンプ光源１２からポンプ光パルスを受け、ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルス（繰り返し周波数ｆ２）を出力する。被検出光パルス出力部２４は、例えば光伝導スイッチである。光伝導スイッチにポンプ光パルスを与えると、光伝導スイッチからテラヘルツ光（被検出光パルス）が出力される。なお、光伝導スイッチの構成は周知であり、説明を省略する。また、被検出光パルス出力部２４は非線形光学結晶であってもよい。
なお、被検出光パルスの繰り返し周波数ｆ２と、プローブ光パルスの繰り返し周波数ｆ１とは異なる。
また、被検出光パルス出力部２４の一点Ｐ１からテラヘルツ光（被検出光パルス）が放射される。
レンズ２６は凸レンズである。被検出光パルス出力部２４から出力されたテラヘルツ光がレンズ２６を透過して、被測定物２に与えられる。
レンズ２８は凸レンズである。被測定物２を透過したテラヘルツ光がレンズ２８を透過して、信号出力器２２に与えられる。
信号出力器２２の一点Ｐ２にテラヘルツ光が集められる。
信号出力器２２は、被検出光パルス（テラヘルツ光）を受け、プローブ光源１１からプローブ光パルスを受け、プローブ光パルスを受けた時点で、被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する。なお、本発明の実施形態においては、信号出力器２２が、テラヘルツ光を、被測定物２を介して受ける。信号出力器２２は、例えば光伝導スイッチである。光伝導スイッチが出力する信号は、電流である。なお、光伝導スイッチの構成は周知であり、説明を省略する。また、信号出力器２２は非線形光学結晶であってもよい。
第一光電変換部３４ａは、プローブ光パルスを光分波器１３および時間差調整部３２を介して受け、プローブ光パルスを光電変換する。
第二光電変換部３４ｂは、ポンプ光パルスを光分波器１４および時間差調整部３２を介して受け、ポンプ光パルスを光電変換する。
第一増幅部３６ａは、第一光電変換部３４ａの出力を増幅する。第一増幅部３６ａの出力はミキサ４２に与えられる。第一増幅部３６ａの出力は、ミキサ４２を動作させるために充分な程度大きい。
第二増幅部３６ｂは、第二光電変換部３４ｂの出力を増幅する。第二増幅部３６ｂの出力はミキサ４２に与えられる。第二増幅部３６ｂの出力は、ミキサ４２を動作させるために充分な程度大きい。
トリガ信号出力部４０は、第一増幅部３６ａおよび第二増幅部３６ｂの出力の相互相関をトリガ信号として出力する。
トリガ信号出力部４０は、ミキサ（電気変調部）４２、増幅部４４、ローパスフィルタ（検波部）４６を有する。
ミキサ（電気変調部）４２は、第一増幅部３６ａの出力と、第二増幅部３６ｂの出力とを乗算して出力する。ミキサ４２の出力の周波数は、第一増幅部３６ａの出力の周波数ｆ１および第二増幅部３６ｂの出力の周波数ｆ２との差Δｆ（＝ｆ２−ｆ１）である。
なお、ミキサ（電気変調部）４２は、第一増幅部３６ａの出力を、第二増幅部３６ｂの出力で変調しているといえる。
また、第一増幅部３６ａの出力を、第二増幅部３６ｂの出力で変調するものであれば、ミキサ４２にかえて使用できる。例えば、第二増幅部３６ｂの出力電圧に比例して、第一増幅部３６ａの出力を透過させるスイッチング素子をミキサ４２にかえて使用できる。また、例えば、第一増幅部３６ａの出力と、第二増幅部３６ｂの出力とを比較して、どちらが大きいかによって出力を変えるコンパレータをミキサ４２にかえて使用できる。
増幅部４４は、ミキサ４２の出力を増幅する。
ローパスフィルタ（検波部）４６は、増幅部４４の出力の低周波成分を透過し、高周波成分を遮断することで、増幅部４４の出力を包絡線検波する。ローパスフィルタ４６の出力がトリガ信号（周波数Δｆ（＝ｆ２−ｆ１））である。
時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を調整する。
ただし、時間Ｔ３は、プローブ光パルスが、プローブ光源１１から出力されてから、光分波器１３を経由して、第一光電変換部３４ａにより光電変換され、トリガ信号出力部４０に第一増幅部３６ａの出力として与えられるまでの時間である。
また、時間Ｔ４は、ポンプ光パルスが、ポンプ光源１２から出力されてから、光分波器１４を経由して、第二光電変換部３４ｂにより光電変換され、トリガ信号出力部４０に第二増幅部３６ｂの出力として与えられるまでの時間である。
なお、時間差調整部３２と第一光電変換部３４ａとは光ファイバＦ１４で接続される。時間差調整部３２と第二光電変換部３４ｂとは光ファイバＦ２４で接続される。
時間差調整部３２は、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスを受け、それらの一方または双方を遅延させて、第一光電変換部３４ａおよび第二光電変換部３４ｂに与える。時間差調整部３２は、例えば、所定の長さの光ファイバであればよい。
例えば、光ファイバＦ１３と光ファイバＦ１４とを所定の長さの光ファイバで接続し、光ファイバＦ２３と光ファイバＦ２４とを直結すれば、プローブ光パルスを遅延させることになる。光ファイバＦ２３と光ファイバＦ２４とを所定の長さの光ファイバで接続し、光ファイバＦ１３と光ファイバＦ１４とを直結すれば、ポンプ光パルスを遅延させることになる。光ファイバＦ１３と光ファイバＦ１４とを所定の長さの光ファイバで接続し、光ファイバＦ２３と光ファイバＦ２４とをさらなる所定の長さの光ファイバで接続すれば、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスを遅延させることになる。
プローブ光源１１と第一光電変換部３４ａとが光ファイバＦ１１、Ｆ１３、Ｆ１４および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続される。ポンプ光源１２と第二光電変換部３４ｂとが光ファイバＦ２１、Ｆ２３、Ｆ２４および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続されている。
なお、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。
例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
ただし、時間Ｔ１は、プローブ光パルスが、プローブ光源１１から出力されてから、光分波器１３を経由して、信号出力器２２に与えられるまでの時間である。
また、時間Ｔ２は、ポンプ光パルスがポンプ光源１２から出力されてから、光分波器１４を経由して、被検出光パルス出力部２４に到達し、出力されたポンプ光パルスにより発生した被検出光パルス（テラヘルツ光）が信号出力器２２に与えられるまでの時間である。
ただし、被検出光パルスは点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線を通過したと仮定して、被検出光パルスが出力してから、信号出力器２２に与えられるまでの時間Ｔ２２を算出している。この時間Ｔ２２に、ポンプ光パルスがポンプ光源１２から出力されてから被検出光パルス出力部２４に到達するまでの時間Ｔ２１を加えれば、時間Ｔ２を求められる（Ｔ２＝Ｔ２１＋Ｔ２２）。
電流−電圧変換アンプ５２は、信号出力器２２の出力した電流を電圧に変換し、その電圧を増幅する。なお、電流−電圧変換アンプ５２は、ローパスフィルタを有し、増幅した電圧の包絡線検波を行い、波形測定器５４に出力する。
波形測定器５４は、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けてから次のトリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の波形を測定する。波形測定器５４は、例えば、デジタルオシロスコープである。
第２図は、テラヘルツ光（被検出光パルス）（第２図（ａ））、プローブ光パルス（第２図（ｂ））、トリガ信号（第２図（ｃ））のタイムチャートである。
信号出力器２２は、プローブ光パルスの光パワーが最大になった時点におけるテラヘルツ光のパワーに応じた電流を出力する。例えば、時間ｔ＝０，１／ｆ１，２／ｆ１，…におけるテラヘルツ光のパワーに応じた電流を出力する。すなわち、信号出力器２２は、テラヘルツ光のパワーが最大になった時点からΔｔ１（＝１／ｆ１−１／ｆ２）づつずれた時点（０，Δｔ１，２Δｔ１，…）のテラヘルツ光のパワーに応じた電流を出力することになる。信号出力器２２は、やがて、テラヘルツ光のパワーが最大になった時点からのずれが１／ｆ２になったときのテラヘルツ光のパワーに応じた電流を出力する（第２図（ａ）の右端のパルスを参照）。この時点で、テラヘルツ光のパルスの一周期分の測定が完了する。テラヘルツ光のパルスの一周期分の測定が完了するのにかかる時間Δｔは、Δｔ＝１／Δｆ＝１／（ｆ２−ｆ１）となる。
よって、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けて（ｔ＝０）から次のトリガ信号を受ける（ｔ＝Δｔ）までの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の一周期分の波形が測定できる。
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
ポンプ光源１２からポンプ光パルス（繰り返し周波数ｆ２）が出力され、被検出光パルス出力部２４に与えられる。被検出光パルス出力部２４からは被検出光パルス（繰り返し周波数ｆ２）（例えば、テラヘルツ光）が出力される。
テラヘルツ光はレンズ２６を透過して、被測定物２に与えられる。テラヘルツ光は被測定物２を透過して、レンズ２８を透過し、信号出力器２２に与えられる。
信号出力器２２は、プローブ光源１１からプローブ光パルス（繰り返し周波数ｆ１）を受ける。信号出力器２２は、プローブ光パルスを受けた時点で、被検出光パルスのパワーに応じた信号（例えば、電流）を出力する（第２図（ａ）、（ｂ）参照）。この電流は、電流−電圧変換アンプ５２により電圧に変換されてから増幅され、さらに包絡線検波されて、波形測定器５４に出力される。
プローブ光源１１から出力されたプローブ光パルスは、光分波器１３、時間差調整部３２を経由して、第一光電変換部３４ａに与えられる。プローブ光パルスは、第一光電変換部３４ａにより光電変換され、さらに第一増幅部３６ａにより増幅されて、ミキサ４２に与えられる。
ポンプ光源１２から出力されたポンプ光パルスは、光分波器１４、時間差調整部３２を経由して、第二光電変換部３４ｂに与えられる。ポンプ光パルスは、第二光電変換部３４ｂにより光電変換され、さらに第二増幅部３６ｂにより増幅されて、ミキサ４２に与えられる。
ミキサ４２は、第一増幅部３６ａの出力と、第二増幅部３６ｂの出力とを乗算して出力する。ミキサ４２の出力は、増幅部４４により増幅され、ローパスフィルタ４６により包絡線検波されて出力される（第２図（ｃ）参照）。この出力がトリガ信号となる。
波形測定器５４は、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けてから次のトリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の波形を測定する。
ここで、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
第一の実施形態によれば、時間差調整部３２が、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。よって、トリガ信号に含まれるジッタと、被検出光パルスに含まれるジッタとの差が小さくなり、被検出光パルスの測定結果に含まれるジッタを抑制することができる。
なお、第一の実施形態においては、時間差調整部３２が、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスの一方または双方を遅延させている。しかし、第一の実施形態の変形例として、時間差調整部３２が、第一光電変換部３４ａの出力および第二光電変換部３４ｂの出力の一方または双方を遅延させるようにしてもよい。
第３図は、第一の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
光分波器１３と第一光電変換部３４ａとが光ファイバＦ１３１により接続される。光分波器１４と第二光電変換部３４ｂとが光ファイバＦ２３１により接続される。時間差調整部３２は、第一光電変換部３４ａの出力および第二光電変換部３４ｂの出力を受け、それらの一方または双方を遅延させて、第一増幅部３６ａおよび第二増幅部３６ｂに与える。
なお、時間差調整部３２が、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるようにする（例えば、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするか、Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１とする）ことは、第一の実施形態の変形例においても、第一の実施形態と同様である。
第二の実施形態
第二の実施形態にかかる光測定装置１は、ポンプ光を光電変換しないでトリガ信号出力部６０に与える点が、第一の実施形態にかかる光測定装置１と異なる。
第４図は、本発明の第二の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。第二の実施形態にかかる光測定装置１は、プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、時間差調整部３２、第一光電変換部３４ａ、第一増幅部３６ａ、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４、トリガ信号出力部６０を備える。なお、光測定装置１は被測定物２を透過したテラヘルツ波を測定するものである。以後、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
なお、時間差調整部３２、第一光電変換部３４ａ、第一増幅部３６ａ、トリガ信号出力部６０がトリガ信号生成装置を構成する。
プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、第一光電変換部３４ａ、第一増幅部３６ａ、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。ただし、第一増幅部３６ａの出力は、光変調器６２を動作させるために充分な程度大きい。
なお、第一の実施形態とは異なり、光測定装置１は、第二光電変換部３４ｂおよび第二増幅部３６ｂを備えていない。
時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を調整する。
時間Ｔ３の定義は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
時間Ｔ４は、ポンプ光パルスが、ポンプ光源１２から出力されてから、光分波器１４を経由して、トリガ信号出力部６０に与えられるまでの時間である。
なお、時間差調整部３２とトリガ信号出力部６０とは光ファイバＦ２４１で接続される。
時間差調整部３２は、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスを受け、それらの一方または双方を遅延させて、第一光電変換部３４ａおよびトリガ信号出力部６０に与える。時間差調整部３２は、例えば、第一の実施形態と同様に、所定の長さの光ファイバであればよい。
プローブ光源１１と第一光電変換部３４ａとが光ファイバＦ１１、Ｆ１３、Ｆ１４および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続される。ポンプ光源１２とトリガ信号出力部６０とが光ファイバＦ２１、Ｆ２３、Ｆ２４１および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続されている。
なお、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。
例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
時間Ｔ１および時間Ｔ２の定義は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
トリガ信号出力部６０は、光変調器６２、光電変換部６４、増幅部６６、ローパスフィルタ（検波部）６８を有する。
トリガ信号出力部６０は、第一増幅部３６ａの出力およびポンプ光パルスの相互相関をトリガ信号として出力する。
光変調器６２は、ポンプ光パルスを、第一増幅部３６ａの出力で変調する。例えば、第一増幅部３６ａの出力電圧に比例して、ポンプ光パルスのパワーを透過させる比率を変える。なお、ポンプ光パルスを、第一増幅部３６ａの出力で変調するものであれば、スイッチング素子またはコンパレータを光変調器６２にかえて使用できる。
光電変換部６４は、光変調器６２の出力を光電変換する。
増幅部６６は、光電変換部６４の出力を増幅する。
ローパスフィルタ（検波部）６８は、増幅部６６の出力の低周波成分を透過し、高周波成分を遮断することで、増幅部６６の出力を包絡線検波する。ローパスフィルタ６６の出力がトリガ信号（周波数Δｆ（＝ｆ２−ｆ１））である。
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
ポンプ光源１２からポンプ光パルス（繰り返し周波数ｆ２）が出力され、被検出光パルス出力部２４に与えられる。被検出光パルス出力部２４からは被検出光パルス（繰り返し周波数ｆ２）（例えば、テラヘルツ光）が出力される。
テラヘルツ光はレンズ２６を透過して、被測定物２に与えられる。テラヘルツ光は被測定物２を透過して、レンズ２８を透過し、信号出力器２２に与えられる。
信号出力器２２は、プローブ光源１１からプローブ光パルス（繰り返し周波数ｆ１）を受ける。信号出力器２２は、プローブ光パルスを受けた時点で、被検出光パルスのパワーに応じた信号（例えば、電流）を出力する（第２図（ａ）、（ｂ）参照）。この電流は、電流−電圧変換アンプ５２により電圧に変換されてから増幅され、さらに包絡線検波されて、波形測定器５４に出力される。
プローブ光源１１から出力されたプローブ光パルスは、光分波器１３、時間差調整部３２を経由して、第一光電変換部３４ａに与えられる。プローブ光パルスは、第一光電変換部３４ａにより光電変換され、さらに第一増幅部３６ａにより増幅されて、光変調器６２に与えられる。
ポンプ光源１２から出力されたポンプ光パルスは、光分波器１４、時間差調整部３２を経由して、トリガ信号出力部６０の光変調器６２に与えられる。
光変調器６２は、ポンプ光パルスを、第一増幅部３６ａの出力で変調する。
第５図は、光変調器６２に与えられたポンプ光パルス（第５図（ａ））、第一増幅部３６ａの出力する電気信号（第５図（ｂ））、光変調器６２の出力（第５図（ｃ））、ローパスフィルタ６８の出力（第５図（ｄ））を示すタイムチャートである。
光変調器６２の出力（第５図（ｃ））は、第一増幅部３６ａの出力する電気信号（第５図（ｂ））を、ポンプ光パルス（第５図（ａ））でサンプリングしたものに相当する。
光変調器６２の出力は、光電変換部６４により光電変換され、増幅部６６により増幅されてローパスフィルタ６８に与えられる。ローパスフィルタ６８は、増幅部６６の出力を包絡線検波（第５図（ｄ））して出力する。この出力がトリガ信号となる。
波形測定器５４は、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けてから次のトリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の波形を測定する。
ここで、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
なお、第二の実施形態においては、時間差調整部３２が、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスの一方または双方を遅延させている。しかし、第二の実施形態の変形例として、時間差調整部３２ａが第一光電変換部３４ａの出力を遅延させ、時間差調整部３２ｂがポンプ光パルスを遅延させるようにしてもよい。なお、時間差調整部３２ａおよび時間差調整部３２ｂは両方あってもよいが、どちらか一方だけあってもよい。
第６図は、第二の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
光分波器１３と第一光電変換部３４ａとが光ファイバＦ１３１により接続される。光分波器１４と時間差調整部３２ｂとが光ファイバＦ２４２により接続される。時間差調整部３２ｂとトリガ信号出力部６０とが光ファイバＦ２４３により接続される。
時間差調整部３２ａは、第一光電変換部３４ａの出力を（第一増幅部３６ａを介して）受けて遅延させて、トリガ信号出力部６０に与える。
時間差調整部３２ｂは、ポンプ光パルスを受けて遅延させて、トリガ信号出力部６０に与える。
なお、時間差調整部３２ａ、３２ｂが、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるようにする（例えば、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするか、Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１とする）ことは、第二の実施形態における時間差調整部３２と同様である。
第三の実施形態
第三の実施形態にかかる光測定装置１は、プローブ光を光電変換しないでトリガ信号出力部６０に与える点が、第一の実施形態にかかる光測定装置１と異なる。
第７図は、本発明の第三の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示す図である。第三の実施形態にかかる光測定装置１は、プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、時間差調整部３２、第二光電変換部３４ｂ、第二増幅部３６ｂ、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４、トリガ信号出力部６０を備える。なお、光測定装置１は被測定物２を透過したテラヘルツ波を測定するものである。以後、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
なお、時間差調整部３２、第二光電変換部３４ｂ、第二増幅部３６ｂ、トリガ信号出力部６０がトリガ信号生成装置を構成する。
プローブ光源１１、ポンプ光源１２、光分波器１３、１４、信号出力器２２、被検出光パルス出力部２４、レンズ２６、２８、第二光電変換部３４ｂ、第二増幅部３６ｂ、電流−電圧変換アンプ５２、波形測定器５４は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。ただし、第二増幅部３６ｂの出力は、光変調器６２を動作させるために充分な程度大きい。
なお、第一の実施形態とは異なり、光測定装置１は、第一光電変換部３４ａおよび第一増幅部３６ａを備えていない。
時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を調整する。
時間Ｔ４の定義は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
時間Ｔ３は、プローブ光パルスが、プローブ光源１１から出力されてから、光分波器１３を経由して、トリガ信号出力部６０に与えられるまでの時間である。
なお、時間差調整部３２とトリガ信号出力部６０とは光ファイバＦ１４１で接続される。
時間差調整部３２は、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスを受け、それらの一方または双方を遅延させて、トリガ信号出力部６０および第二光電変換部３４ｂに与える。時間差調整部３２は、例えば、第一の実施形態と同様に、所定の長さの光ファイバであればよい。
プローブ光源１１とトリガ信号出力部６０とが光ファイバＦ１１、Ｆ１３、Ｆ１４１および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続される。ポンプ光源１２と第二光電変換部３４ｂとが光ファイバＦ２１、Ｆ２３、Ｆ２４および時間差調整部３２（光ファイバである）で接続されている。
なお、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。
例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
時間Ｔ１および時間Ｔ２の定義は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
トリガ信号出力部６０は、光変調器６２、光電変換部６４、増幅部６６、ローパスフィルタ（検波部）６８を有する。
トリガ信号出力部６０は、プローブ光パルスおよび第二増幅部３６ｂの出力の相互相関をトリガ信号として出力する。
光変調器６２は、プローブ光パルスを、第二増幅部３６ｂの出力で変調する。例えば、第二増幅部３６ｂの出力の大きさに比例して、プローブ光パルスのパワーを透過させる比率を変える。なお、プローブ光パルスを、第二増幅部３６ｂの出力で変調するものであれば、スイッチング素子またはコンパレータを光変調器６２にかえて使用できる。
光電変換部６４、増幅部６６およびローパスフィルタ（検波部）６８は、第二の実施形態と同様であり説明を省略する。
次に、第三の実施形態の動作を説明する。
ポンプ光源１２からポンプ光パルス（繰り返し周波数ｆ２）が出力され、被検出光パルス出力部２４に与えられる。被検出光パルス出力部２４からは被検出光パルス（繰り返し周波数ｆ２）（例えば、テラヘルツ光）が出力される。
テラヘルツ光はレンズ２６を透過して、被測定物２に与えられる。テラヘルツ光は被測定物２を透過して、レンズ２８を透過し、信号出力器２２に与えられる。
信号出力器２２は、プローブ光源１１からプローブ光パルス（繰り返し周波数ｆ１）を受ける。信号出力器２２は、プローブ光パルスを受けた時点で、被検出光パルスのパワーに応じた信号（例えば、電流）を出力する（第２図（ａ）、（ｂ）参照）。この電流は、電流−電圧変換アンプ５２により電圧に変換されてから増幅され、さらに包絡線検波されて、波形測定器５４に出力される。
プローブ光源１１から出力されたプローブ光パルスは、光分波器１３、時間差調整部３２を経由して、トリガ信号出力部６０の光変調器６２に与えられる。
ポンプ光源１２から出力されたポンプ光パルスは、光分波器１４、時間差調整部３２を経由して、第二光電変換部３４ｂに与えられる。ポンプ光パルスは、第二光電変換部３４ｂにより光電変換され、さらに第二増幅部３６ｂにより増幅されて、光変調器６２に与えられる。
光変調器６２は、プローブ光パルスを、第二増幅部３６ｂの出力で変調する。
光変調器６２の出力は、光電変換部６４により光電変換され、増幅部６６により増幅されてローパスフィルタ６８に与えられる。ローパスフィルタ６８は、増幅部６６の出力を包絡線検波して出力する。この出力がトリガ信号となる。
波形測定器５４は、信号出力器２２の出力を、トリガ信号を受けてから次のトリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、信号出力器２２の出力の波形を測定する。
ここで、時間差調整部３２は、時間Ｔ３と時間Ｔ４との時間差を、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように調整する。例えば、時間差調整部３２は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする。または、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにしてもよい（Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１）。
第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
なお、第三の実施形態においては、時間差調整部３２が、プローブ光パルスおよびポンプ光パルスの一方または双方を遅延させている。しかし、第三の実施形態の変形例として、時間差調整部３２ａがプローブ光パルスを遅延させ、時間差調整部３２ｂが第二光電変換部３４ｂの出力を遅延させるようにしてもよい。なお、時間差調整部３２ａおよび時間差調整部３２ｂは両方あってもよいが、どちらか一方だけあってもよい。
第８図は、第三の実施形態の変形例にかかる光測定装置１の構成を示す図である。
光分波器１４と第二光電変換部３４ｂとが光ファイバＦ２３１により接続される。光分波器１３と時間差調整部３２ａとが光ファイバＦ１４２により接続される。時間差調整部３２ａとトリガ信号出力部６０とが光ファイバＦ１４３により接続される。
時間差調整部３２ａは、プローブ光パルスを受けて遅延させて、トリガ信号出力部６０に与える。
時間差調整部３２ｂは、第二光電変換部３４ｂの出力を受けて遅延させて、トリガ信号出力部６０に与える。
なお、時間差調整部３２ａ、３２ｂが、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるようにする（例えば、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにするか、Ｔ４＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ１とする）ことは、第三の実施形態における時間差調整部３２と同様である。
Claims (27)
- ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、
前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、
前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、
前記プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、
前記ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、
前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、
前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、
前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、
前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、
を備え、
前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる、
光測定装置。 - 請求項１に記載の光測定装置であって、
前記トリガ信号出力部が、
前記第一増幅部の出力を、前記第二増幅部の出力で変調する電気変調部と、
前記電気変調部の出力を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部と、
を有する光測定装置。 - 請求項１または２に記載の光測定装置であって、
前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、
前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整する、
光測定装置。 - 請求項３に記載の光測定装置であって、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする、
光測定装置。 - 請求項４に記載の光測定装置であって、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにする、
光測定装置。 - 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光測定装置であって、
前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、
前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、
前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、
前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されている、
光測定装置。 - ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、
前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、
前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、
前記プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、
前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、
前記第一増幅部の出力および前記ポンプ光パルスの相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、
前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、
を備え、
前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる、
光測定装置。 - 請求項７に記載の光測定装置であって、
前記トリガ信号出力部が、
前記ポンプ光パルスを、前記第一増幅部の出力で変調する光変調部と、
前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、
前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部と、
を有する光測定装置。 - 請求項７または８に記載の光測定装置であって、
前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、
前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整する、
光測定装置。 - 請求項９に記載の光測定装置であって、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする、
光測定装置。 - 請求項１０に記載の光測定装置であって、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにする、
光測定装置。 - 請求項７ないし１１のいずれか一項に記載の光測定装置であって、
前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、
前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、
前記プローブ光源と前記第一光電変換部とが光ファイバで接続され、
前記ポンプ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続されている、
光測定装置。 - ポンプ光源からポンプ光パルスを受け、前記ポンプ光パルスの繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数を有する被検出光パルスを出力する被検出光パルス出力部と、
前記被検出光パルスを受け、プローブ光源からプローブ光パルスを受け、前記プローブ光パルスを受けた時点で、前記被検出光パルスのパワーに応じた信号を出力する信号出力器と、
前記信号出力器の出力を、トリガ信号を受けてから次の前記トリガ信号を受けるまでの間に検出することにより、前記信号出力器の出力の波形を測定する波形測定部と、
前記ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、
前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、
前記プローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関を前記トリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、
前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、前記ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、
を備え、
前記被検出光パルスの繰り返し周波数と前記プローブ光パルスの繰り返し周波数とが異なる、
光測定装置。 - 請求項１３に記載の光測定装置であって、
前記トリガ信号出力部が、
前記プローブ光パルスを、前記第二増幅部の出力で変調する光変調部と、
前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、
前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部と、
を有する光測定装置。 - 請求項１３または１４に記載の光測定装置であって、
前記プローブ光パルスが、前記プローブ光源から出力されてから前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ１とし、
前記ポンプ光パルスが前記ポンプ光源から出力されてから、出力された前記ポンプ光パルスにより発生した前記被検出光パルスが前記信号出力器に与えられるまでの時間をＴ２とし、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４から時間Ｔ３を減じた値が、時間Ｔ２から時間Ｔ１を減じた値と等しくなるように、前記時間差を調整する、
光測定装置。 - 請求項１５に記載の光測定装置であって、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４が時間Ｔ２に等しくなり、時間Ｔ３が時間Ｔ１に等しくなるようにする、
光測定装置。 - 請求項１６に記載の光測定装置であって、
前記時間差調整部は、時間Ｔ４、時間Ｔ２、時間Ｔ３および時間Ｔ１が等しくなるようにする、
光測定装置。 - 請求項１３ないし１７のいずれか一項に記載の光測定装置であって、
前記ポンプ光源と前記被検出光パルス出力部とが光ファイバで接続され、
前記プローブ光源と前記信号出力器とが光ファイバで接続され、
前記プローブ光源と前記トリガ信号出力部とが光ファイバで接続され、
前記ポンプ光源と前記第二光電変換部とが光ファイバで接続されている、
光測定装置。 - プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、
前記プローブ光パルスとは繰り返し周波数が異なるポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、
前記第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、
前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、
前記第一増幅部および前記第二増幅部の出力の相互相関をトリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、
前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、
を備えたトリガ信号生成装置。 - 請求項１９に記載のトリガ信号生成装置であって、
前記トリガ信号出力部が、
前記第一増幅部の出力を、前記第二増幅部の出力で変調する電気変調部と、
前記電気変調部の出力を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部と、
を有するトリガ信号生成装置。 - 請求項１９または２０に記載のトリガ信号生成装置であって、
前記第一光電変換部が、前記プローブ光源に光ファイバで接続され、
前記第二光電変換部が、前記ポンプ光源に光ファイバで接続されている、
トリガ信号生成装置。 - プローブ光パルスを光電変換する第一光電変換部と、
第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部と、
前記第一増幅部の出力および前記プローブ光パルスとは繰り返し周波数が異なるポンプ光パルスの相互相関をトリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、
前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第一増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、
を備えたトリガ信号生成装置。 - 請求項２２に記載のトリガ信号生成装置であって、
前記トリガ信号出力部が、
前記ポンプ光パルスを、前記第一増幅部の出力で変調する光変調部と、
前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、
前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部と、
を有するトリガ信号生成装置。 - 請求項２２または２３に記載のトリガ信号生成装置であって、
前記第一光電変換部が、前記プローブ光源に光ファイバで接続され、
前記トリガ信号出力部が、前記ポンプ光源に光ファイバで接続されている、
トリガ信号生成装置。 - ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部と、
前記第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部と、
前記ポンプ光パルスとは繰り返し周波数が異なるプローブ光パルスおよび前記第二増幅部の出力の相互相関をトリガ信号として出力するトリガ信号出力部と、
前記プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから前記トリガ信号出力部に与えられるまでの時間Ｔ３と、前記ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、前記トリガ信号出力部に前記第二増幅部の出力として与えられるまでの時間Ｔ４との時間差を調整する時間差調整部と、
を備えたトリガ信号生成装置。 - 請求項２５に記載のトリガ信号生成装置であって、
前記トリガ信号出力部が、
前記プローブ光パルスを、前記第二増幅部の出力で変調する光変調部と、
前記光変調部の出力を光電変換する光電変換部と、
前記光電変換部の出力を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力を包絡線検波する検波部と、
を有するトリガ信号生成装置。 - 請求項２５または２６に記載のトリガ信号生成装置であって、
前記トリガ信号出力部が、前記プローブ光源に光ファイバで接続され、
前記第二光電変換部が、前記ポンプ光源に光ファイバで接続されている、
トリガ信号生成装置。
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