JP5647116B2 - 周波数コムを有する同期方式の干渉計 - Google Patents
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Description
f01+n.frep1
且つ、第2コムが次式のように表される場合には、
f02+n.frep2
である。これらのうなり信号は、次式のとおりである。
frep1=frep2(1+a);0<a<<1
bn=f1,n−f2,n=anfrep2+(f01−f02)
これは、aがダウンコンバージョン係数であることを示している。換言すれば、通常は無線周波数ドメインにおいて発生する2つのコムからのラインのペアの間のうなり信号は、光スペクトルのダウンコンバージョンされたイメージを提供する。エイリアシングを回避するべく、aは、a<frep2/2となるように選択しなければならない。但し、これは、可動ミラーによって誘発されるダウンコンバージョン係数よりも3桁だけ大きい。更には、無線周波数ドメインにおけるコヒーレントな信号のヘテロダイン検出に起因し、効率的な技術的雑音の除去を伴って非常に微弱な信号を検出可能であり、且つ、非コヒーレントな光源によるものとは異なり、Co添加(co−additions)が不要である。この方式は、多重型であり、従って、単一検出器による広範なスペクトルドメインの同時分析が可能である。逐次法又はマルチチャネル法と比較した際の計測時間の大幅な低減という利益と共に、この多重型の方式は、広範なスペクトルドメインの観察という固有の利点を具備している。
本出願は、2008年7月25日付けで出願された米国仮特許出願第61/083620号の利益を主張するものであり、この内容は、本引用により、そのすべてが本開示に包含される。
添付図面を参照し、本発明の好適な実施例について詳細に説明することとするが、添付図面においては、類似の参照符号によって類似の要素を示している。本明細書に提示されている同期方法を有する干渉計については、周波数コムフーリエ変換分光法及びすべての関係する計測法(ハイパースペクトル撮像、顕微鏡検査法、振動円2色法、減衰全反射、Zeeman変調、速度変調、選択的検出法、時間分解分光法など)の例示用の例を検討することによって十分に理解することが可能であるが、この同期方法を有する干渉計は、本明細書に記述されているアプリケーション以外にも使用可能であることに留意されたい。例えば、本明細書に記述されている同期法を有する干渉計は、OCT(Optical Coherence Tomography)、干渉測長、LIDAR(Light Detection And Ranging)、反射計測法、線形光学サンプリング、電界の間の相互相関計測において使用するべく適合可能である。本明細書に具体的に記述されてはいない波面又は振幅再結合に基づいたその他の干渉分光アプリケーションも、この同期方法から利益を享受可能である。
frep1=frep2(1+a);0<a<<1
fn,i=f0,i+nfrep,i
である。ここで、モード同期レーザーに基づいた周波数コムの場合には、i=1又は2であり、整数nは、通常、105〜106の範囲であり、且つ、f0,iは、レーザー空洞内のパルスの群及び位相速度の間の差によって誘発されるキャリア−エンベロープオフセット周波数である。繰返し周波数は、一般に、無線周波数ドメインに位置する(この例においては、これらは、100MHzに近接しており、frep,1−frep,2は、自由スペクトルレンジに応じて、10Hz〜20kHzの範囲である)。1つのレーザーが吸収サンプルを精査し(図1)、且つ、両方のビームがビームミキサ上において合成される。高速フォトダイオード上において記録されたそれらのうなり信号lを増幅し、且つ、パーソナルコンピュータ上において高分解能デジタイザを使用してサンプリングする。
bn=f1,n−f2,n=nafrep2+(f01−f02)
この式は、aがダウンコンバージョン係数であることを示している。
Claims (8)
- 干渉計(1)であって、
第1周波数コム生成器(FC1)と、
干渉(I)を生成するべく、前記第1周波数コム生成器(FC1)と相互作用するべく適合された第2周波数コム生成器(FC2)と、
を有し、更に、前記干渉計は、
前記第1周波数コムの第1の単一ライン及び前記第2周波数コムの第2の単一ラインを分離(isolate)する手段(3、4)と、前記第1の単一ライン及び前記第2の単一ラインから少なくとも1つのうなり信号を生成するうなり生成手段と、
前記うなり信号を時間の関数として監視する手段であって、該うなり信号は前記うなり信号を記録する装置のためのトリガとして又はクロックとして使用され、該うなり信号は、各周波数コムのライン位置が無視可能な態様で変動するときには前記干渉のデータ取得をトリガするためのトリガとして、又は、各周波数コムのライン位置が無視可能な態様で変動するものでないときには該うなり信号のサンプリングプロセスのためのクロックとして、使用される、手段と、
を有する干渉計。 - 第1外部基準光の生成器及び第2外部基準光の生成器を更に有し、前記うなり生成手段は、前記第1の単一ラインと前記第1外部基準光との第1うなり信号と、前記第2の単一ラインと前記第2外部基準光との第2うなり信号と、を生成するべく適合されている、請求項1に記載の干渉計。
- 前記うなり生成手段は、前記第1の単一ラインと前記第2の単一ラインとのうなり信号を生成するべく適合されている、請求項1に記載の干渉計。
- 前記分離手段は、光学フィルタ及び/又はファイバ・ブラッグ格子及び/又はファブリーペローエタロン及び/又は電子フィルタリングを有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の干渉計。
- 前記分離手段は、前記第1周波数コム生成器及び前記第2周波数コム生成器との間においてうなりを生成するべく適合された連続波レーザーを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の干渉計。
- サンプルのスペクトルを計測する分光装置であって、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の干渉計を有し、
前記第1周波数コム生成器及び前記第2周波数コム生成器のうちの少なくとも一つは、前記サンプルと相互作用するべく適合されている、
分光装置。 - 前記第1周波数コム生成器及び前記第2周波数コム生成器のうちの一つのみが前記サンプルと相互作用するべく適合されている、請求項6に記載の分光装置。
- 前記第1周波数コム生成器及び前記第2周波数コム生成器が前記サンプルと相互作用するべく適合されている、請求項6に記載の分光装置。
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