JPH02226026A - 光波形観測装置 - Google Patents
光波形観測装置Info
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- JPH02226026A JPH02226026A JP4615589A JP4615589A JPH02226026A JP H02226026 A JPH02226026 A JP H02226026A JP 4615589 A JP4615589 A JP 4615589A JP 4615589 A JP4615589 A JP 4615589A JP H02226026 A JPH02226026 A JP H02226026A
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- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 6
- 230000001934 delay Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光波形観測装置に関するもので、特に高速過渡
光現象を励起プローブ法により観測するものである。
光現象を励起プローブ法により観測するものである。
高速過渡光現象を観測する手法として、アップ拳コンバ
ージョン（ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）と命名された
励起プローブ法が知られている。アップ・コンバージョ
ンとは異方性結晶内で和（または差）振動数を発生する
非線形現象のことで、例えばＢｅｄｄａｒｄらによる装
置（Ｃｈｅｗ、 Ｐｈｙｓ、 ６１．１７−２３（１９
８１年））は次のように構成される。まず、レーザ光源
から出射された振動数ω１のレーザ光は２つに分岐され
、一方のレーザ光（励起光）のみが試料に照射されて振
動数ω２の螢光が生成される。そこで、この螢光（ω２
）と分岐された他方のレーザ光（ω１）を非線形光学素
子に入射すると、その和（または差）周波光である振動
数ω３の光が得られる。このため、試料に入射されるレ
ーザ光を単パルス光とすることができるならば、試料か
らの螢光を高・い時間分解能で観測することができる。
ージョン（ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）と命名された
励起プローブ法が知られている。アップ・コンバージョ
ンとは異方性結晶内で和（または差）振動数を発生する
非線形現象のことで、例えばＢｅｄｄａｒｄらによる装
置（Ｃｈｅｗ、 Ｐｈｙｓ、 ６１．１７−２３（１９
８１年））は次のように構成される。まず、レーザ光源
から出射された振動数ω１のレーザ光は２つに分岐され
、一方のレーザ光（励起光）のみが試料に照射されて振
動数ω２の螢光が生成される。そこで、この螢光（ω２
）と分岐された他方のレーザ光（ω１）を非線形光学素
子に入射すると、その和（または差）周波光である振動
数ω３の光が得られる。このため、試料に入射されるレ
ーザ光を単パルス光とすることができるならば、試料か
らの螢光を高・い時間分解能で観測することができる。
一方、このような過渡光現象を観■１する他の手法とし
て、被ｉＤＪ定光を高速ホトダイオードに入射し、サン
プリングオシロスコープ等で観測するものがある。この
場合には、上記のような螢光だけでなく、光源からのレ
ーザ光そのものについても観測可能である。
て、被ｉＤＪ定光を高速ホトダイオードに入射し、サン
プリングオシロスコープ等で観測するものがある。この
場合には、上記のような螢光だけでなく、光源からのレ
ーザ光そのものについても観測可能である。
しかしながら、上記の励起プローブ法によれば、試料の
螢光等は精度よく観ａ１１することはできるが、光源か
らのレーザ光そのものは観測することができない。これ
に対し、高速ホトダイオードを用いるものでは、光源か
らのレーザ光そのものについても観Ｍ１可能であるが、
高速現象を精度よく観測できない。なぜなら、ＰＩＮフ
ォトダイオードでは応答速度が３０ｐｓｅｃ程度、アバ
ランシェ・フォトダイオードでは応答速度が５０〜１０
０ｐｓｅｃ程度に制限されてしまうからである。さらに
、サンプリングオシロスコープなどを組み合せると、イ
ンピーダンスの不整合等により観測波形が歪んでしまう
という欠点があった。
螢光等は精度よく観ａ１１することはできるが、光源か
らのレーザ光そのものは観測することができない。これ
に対し、高速ホトダイオードを用いるものでは、光源か
らのレーザ光そのものについても観Ｍ１可能であるが、
高速現象を精度よく観測できない。なぜなら、ＰＩＮフ
ォトダイオードでは応答速度が３０ｐｓｅｃ程度、アバ
ランシェ・フォトダイオードでは応答速度が５０〜１０
０ｐｓｅｃ程度に制限されてしまうからである。さらに
、サンプリングオシロスコープなどを組み合せると、イ
ンピーダンスの不整合等により観測波形が歪んでしまう
という欠点があった。
そこで本発明は、波形が高速で繰り返される被測定光の
波形を、精度よく観測することのできる光波形観測装置
を提供することを目的とする。
波形を、精度よく観測することのできる光波形観測装置
を提供することを目的とする。
本発明に係る光波形観測装置は、被〃１定光の波形の繰
り返しに同期したトリガ信号を得るトリガ手段と、トリ
ガ信号にもとづき被測定光の波形よりも時間幅が十分に
短く波長が異なるプローブパルス光を出射するパルス光
源と、被測定光とプローブパルス光を和または差周波混
合させる混合手段と、トリガ信号によるプローブパルス
光の出射タイミングを被測定光の波形の繰り返しごとに
順次にシフトさせて被３＄３定光をサンプリングする遅
延手段と、サンプリングされた混合手段による和または
差周波光成分を抽出して記録、解析することにより、被
測定光よりも低速で波形が繰り返される光観ＩＪ波形を
求める記録解析手段とを備えることを特徴とする。
り返しに同期したトリガ信号を得るトリガ手段と、トリ
ガ信号にもとづき被測定光の波形よりも時間幅が十分に
短く波長が異なるプローブパルス光を出射するパルス光
源と、被測定光とプローブパルス光を和または差周波混
合させる混合手段と、トリガ信号によるプローブパルス
光の出射タイミングを被測定光の波形の繰り返しごとに
順次にシフトさせて被３＄３定光をサンプリングする遅
延手段と、サンプリングされた混合手段による和または
差周波光成分を抽出して記録、解析することにより、被
測定光よりも低速で波形が繰り返される光観ＩＪ波形を
求める記録解析手段とを備えることを特徴とする。
ここで、記録解析手段の出力にもとづき光観測波形を表
示する表示手段を更に設けてもよい。また、トリガ手段
は被測定光を検出してトリガ信号を出力する光検出器で
構成してもよく、被測定光の光源の駆動信号からトリガ
信号を出力するようにしてもよい。
示する表示手段を更に設けてもよい。また、トリガ手段
は被測定光を検出してトリガ信号を出力する光検出器で
構成してもよく、被測定光の光源の駆動信号からトリガ
信号を出力するようにしてもよい。
本発明によれば、被測定光からトリガ信号が得られて、
これが順次に遅延されてプローブパルス光が出力される
ので、和または差周波混合によりプローブパルス光で披
１１−１定光をサンプリングすることができる。
これが順次に遅延されてプローブパルス光が出力される
ので、和または差周波混合によりプローブパルス光で披
１１−１定光をサンプリングすることができる。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は実施例に係る光波形成ハｌ装置の構成図である
。被測定光源１は例えば半導体レーザなどで構成され、
光強度波形が高速で繰り返される波長λ の被測定光Ｐ
λ１を出力する。この被測定光Ｐλ１は光ファイバ２を
介して光分岐器３に入射され、２つの光に分岐される。
。被測定光源１は例えば半導体レーザなどで構成され、
光強度波形が高速で繰り返される波長λ の被測定光Ｐ
λ１を出力する。この被測定光Ｐλ１は光ファイバ２を
介して光分岐器３に入射され、２つの光に分岐される。
一方の分岐光は高速ホトダイオードなどの光検出器４で
検出され、他方の分岐光は光学的遅延用の光ファイバ５
を介して遅延波測定光Ｐλ′１として光結合器６に入射
される。光検出器４は被測定光Ｐ、２１の検出によりト
リガパルスＴ を生成し、これを遅延回路７に送る。遅
延回路７はトリガパルスＴ を所定の時間だけ遅延させ
てパルス光Ｒ８に与え、これによってパルス光源８はプ
ローブパルスを出力する。
検出され、他方の分岐光は光学的遅延用の光ファイバ５
を介して遅延波測定光Ｐλ′１として光結合器６に入射
される。光検出器４は被測定光Ｐ、２１の検出によりト
リガパルスＴ を生成し、これを遅延回路７に送る。遅
延回路７はトリガパルスＴ を所定の時間だけ遅延させ
てパルス光Ｒ８に与え、これによってパルス光源８はプ
ローブパルスを出力する。
第２図（ａ）〜（ｄ）はこの間の作用を示している。ま
ず、ｍ 測定光Ｒ１からの波計１定光Ｐλ１が第２図（
ａ）ような波形になっているときは、その光強度Ｉλ
が光検出器４の閾値■ＴＨを越えたとさ（時点ｔ。）に
、第２図（ｂ）のようなトリガパルスＴ が出力される
。一方、光分岐器３をａ過した被ｎノ定光Ｐλ１は、遅
延用光ファイバ５を通過することにより、第２図（Ｃ）
のような波形の遅延波測定光Ｐλ′１となる。なお、こ
の遅延量（時間Ｔ。）は一定である。これに対し、遅延
量が順次に変えられる（シフトされる）遅延回路７から
の信号により制御されるパルス光源８は、第２図（ｄ）
の如き波形のプローブパルス光Ｐス２を出力する。ここ
で、トリガパルスＴ、とプローブパルス光Ｐλ２の間の
時間差Δｔは遅延回路７により定められる。
ず、ｍ 測定光Ｒ１からの波計１定光Ｐλ１が第２図（
ａ）ような波形になっているときは、その光強度Ｉλ
が光検出器４の閾値■ＴＨを越えたとさ（時点ｔ。）に
、第２図（ｂ）のようなトリガパルスＴ が出力される
。一方、光分岐器３をａ過した被ｎノ定光Ｐλ１は、遅
延用光ファイバ５を通過することにより、第２図（Ｃ）
のような波形の遅延波測定光Ｐλ′１となる。なお、こ
の遅延量（時間Ｔ。）は一定である。これに対し、遅延
量が順次に変えられる（シフトされる）遅延回路７から
の信号により制御されるパルス光源８は、第２図（ｄ）
の如き波形のプローブパルス光Ｐス２を出力する。ここ
で、トリガパルスＴ、とプローブパルス光Ｐλ２の間の
時間差Δｔは遅延回路７により定められる。
このような遅延波）１１定光Ｐλ′１とプローブパルス
光Ｐλ２が光結合器６で一本のビーム光とされ、Ｌ ｉ
Ｎ ｂ ０３などの異方性結晶からなる非線形光学素
子９に入射されると、いわゆる和周波（又は差周波）混
合が生じる。すなわち、遅延波ｆｌ？１定光Ｐλ′ の
波長をλ 、プローブパルス光Ｐλ の波長をλ２とす
ると、非線形光学素子９からは波長λ ５ λ 、λ
の３つの光が得られる。ここで、波長λ３の和周波混合
光の強度を■λ３とすると、位相整合条件下では Ｉ λ ｃｃｌ λ ′ −１λとなり、各々
の光の振動数をω、６２π・Ｃ／λ１１ω 冒２πΦＣ
／λ 、ω 露２π・Ｃ／λ３とすると（ｃ：光速）、 ω３−０１ ＋″）２ となる。そこで、非線形光学素子９からの光を分光器１
０に通して波長λ３の光のみを光検出器１１で検出する
と、第２図（ｅ）に斜線で示す光強度■λ３に対応した
信号出力が得られる。
光Ｐλ２が光結合器６で一本のビーム光とされ、Ｌ ｉ
Ｎ ｂ ０３などの異方性結晶からなる非線形光学素
子９に入射されると、いわゆる和周波（又は差周波）混
合が生じる。すなわち、遅延波ｆｌ？１定光Ｐλ′ の
波長をλ 、プローブパルス光Ｐλ の波長をλ２とす
ると、非線形光学素子９からは波長λ ５ λ 、λ
の３つの光が得られる。ここで、波長λ３の和周波混合
光の強度を■λ３とすると、位相整合条件下では Ｉ λ ｃｃｌ λ ′ −１λとなり、各々
の光の振動数をω、６２π・Ｃ／λ１１ω 冒２πΦＣ
／λ 、ω 露２π・Ｃ／λ３とすると（ｃ：光速）、 ω３−０１ ＋″）２ となる。そこで、非線形光学素子９からの光を分光器１
０に通して波長λ３の光のみを光検出器１１で検出する
と、第２図（ｅ）に斜線で示す光強度■λ３に対応した
信号出力が得られる。
光検出器１１の出力はデータ記録解析装置１２に送られ
、記録される。ここで、第２図に示すような処理は、被
測定光Ｐλ１の波形の繰り返しごとに、遅延時間Δｔを
順次に変えて実行される。
、記録される。ここで、第２図に示すような処理は、被
測定光Ｐλ１の波形の繰り返しごとに、遅延時間Δｔを
順次に変えて実行される。
従って、データ記録解析装置１２にはサンプリングされ
た波形が記録されることになるので、−周期のサンプリ
ング処理が終了した後に、これをＣＲＴ等の表示装置１
３で表示できる。
た波形が記録されることになるので、−周期のサンプリ
ング処理が終了した後に、これをＣＲＴ等の表示装置１
３で表示できる。
上記のサンプリング作用を第３図のタイムチャートに示
す。
す。
同図（ａ）のように、波形が周期的に繰り返される被測
定光Ｐλ１から得られた同図（ｂ）のトリガパルスＴ
は、サンプリングのためのプローブパルス光Ｐλ２ （
同図（ｄ）図示）のタイミングを定める基準となり、そ
の時間差はΔｔｉ＝Δｔ 、・・・Δｔ 、Δｔ７・・
・と順次に変えられる。
定光Ｐλ１から得られた同図（ｂ）のトリガパルスＴ
は、サンプリングのためのプローブパルス光Ｐλ２ （
同図（ｄ）図示）のタイミングを定める基準となり、そ
の時間差はΔｔｉ＝Δｔ 、・・・Δｔ 、Δｔ７・・
・と順次に変えられる。
従って、被測定光Ｐλ１と相似の波形を、同図（ｅ）に
−点鎖線で示す如く和周波光Ｐλ３により得ることがで
きる。
−点鎖線で示す如く和周波光Ｐλ３により得ることがで
きる。
本発明については、各種の変形をすることが可能である
。
。
例えば、トリガパルスＴ は第１図に点線Ｔ′ で示す
ように、被測定光源１の駆動信号から得るようにしても
よい。プローブ用のパルス光源８としては各種の超短光
パルス発生装置を用い得るが、半導体レーザを用いれば
３０〜５ｐｓｅｃの超短光パルスは十分に可能である。
ように、被測定光源１の駆動信号から得るようにしても
よい。プローブ用のパルス光源８としては各種の超短光
パルス発生装置を用い得るが、半導体レーザを用いれば
３０〜５ｐｓｅｃの超短光パルスは十分に可能である。
また、和または差周波混合の変換効率を上げるために、
導波路構造の非線形光学素子を用いてもよい。
導波路構造の非線形光学素子を用いてもよい。
分光手段１０は分光器または狭帯域の波長選択フィルタ
を用いてもよい。例えば、被測定光Ｐλ が光フアイバ
通信に用いられる波長λ１−１．５５μｍのレーザ光で
あり、プローブパルス光Ｐλ が波長λ２−８５０口ｍ
であるときは、和周波光の波長はλ３ ＝ ５４９ ｎ
ｍであるので、このようなフィルタを用いればよい。
を用いてもよい。例えば、被測定光Ｐλ が光フアイバ
通信に用いられる波長λ１−１．５５μｍのレーザ光で
あり、プローブパルス光Ｐλ が波長λ２−８５０口ｍ
であるときは、和周波光の波長はλ３ ＝ ５４９ ｎ
ｍであるので、このようなフィルタを用いればよい。
なお、実施例では振動数がω −ω ＋ω２となる和周
波混合について説明したが、振動数がω４−ωｌω２と
なる差周波混合にも同様に適用できる。
波混合について説明したが、振動数がω４−ωｌω２と
なる差周波混合にも同様に適用できる。
以上、詳細に説明した通り本発明によれば、被測定光か
らトリガ信号が得られて、これが順次に遅延されてプロ
ーブパルス光が出力されるので、和または差周波混合に
よりプローブパルス光で被ｉ’ｌＰＩ定光をサンプリン
グすることができる。このため、波形が高速で繰り返さ
れる披ｎ１定光（ｆｌえば光源からのレーザ光そのもの
）の波形を、精度よく観測することができる。
らトリガ信号が得られて、これが順次に遅延されてプロ
ーブパルス光が出力されるので、和または差周波混合に
よりプローブパルス光で被ｉ’ｌＰＩ定光をサンプリン
グすることができる。このため、波形が高速で繰り返さ
れる披ｎ１定光（ｆｌえば光源からのレーザ光そのもの
）の波形を、精度よく観測することができる。
光、Ｐλ′ ・・・遅延被測定光、Ｐλ２・・・プロー
ブパルス光、Ｐλ３・・・和（または差）周波混合光。
ブパルス光、Ｐλ３・・・和（または差）周波混合光。
第１図は本発明の実施例に係る光波形観測装置の構成図
、第２図は被測定光Ｐλ１の波形の１回の繰り返しにお
けるタイミングを示す図、第３図はサンプリングの様子
を示す図である。 １・・・被測定光源、３・・・光分岐器、４・・・光検
出器、５・・・遅延用光ファイバ、６・・・光結合器、
７・・・遅延回路、８・・・パルス光源、９・・・非線
形光学素子、１０・・・分光手段、１１・・・光検出器
、１２・・・データ記録解析装置、１３・・・表示装置
、Ｐλ１・・・被測定特許出願人 浜松ホトニクス株
式会社代理人弁理士 長谷用 芳 樹１λ３ご
１λ？ ×１人２ タイム５マート 第２図
、第２図は被測定光Ｐλ１の波形の１回の繰り返しにお
けるタイミングを示す図、第３図はサンプリングの様子
を示す図である。 １・・・被測定光源、３・・・光分岐器、４・・・光検
出器、５・・・遅延用光ファイバ、６・・・光結合器、
７・・・遅延回路、８・・・パルス光源、９・・・非線
形光学素子、１０・・・分光手段、１１・・・光検出器
、１２・・・データ記録解析装置、１３・・・表示装置
、Ｐλ１・・・被測定特許出願人 浜松ホトニクス株
式会社代理人弁理士 長谷用 芳 樹１λ３ご
１λ？ ×１人２ タイム５マート 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、波形が繰り返される被測定光の光波形を観測する光
波形観測装置において、 前記被測定光の波形の繰り返しに同期したトリガ信号を
得るトリガ手段と、前記トリガ信号にもとづき前記被測
定光の波形よりも時間幅が十分に短く波長が異なるプロ
ーブパルス光を出射するパルス光源と、前記被測定光と
前記プローブパルス光を和または差周波混合させる混合
手段と、前記トリガ信号による前記プローブパルス光の
出射タイミングを前記被測定光の波形の繰り返しごとに
順次にシフトさせて当該被測定光をサンプリングする遅
延手段と、サンプリングされた前記混合手段による和ま
たは差周波光成分を抽出して記録、解析することにより
、前記被測定光よりも低速で波形が繰り返される光観測
波形を求める記録解析手段とを備えることを特徴とする
光波形観測装置。 ２、前記記録解析手段の出力にもとづき前記光観測波形
を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求
項１記載の光波形観測装置。 ３、前記トリガ手段は前記被測定光を検出してトリガ信
号を出力する光検出器を有する請求項１記載の光波形観
測装置。 ４、前記トリガ手段は前記被測定光を出射する光源の駆
動信号からトリガ信号を出力する請求項１記載の光波形
観測装置。 ５、前記混合手段は非線形光学素子を有する請求項１記
載の光波形観測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4615589A JPH02226026A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 光波形観測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4615589A JPH02226026A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 光波形観測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02226026A true JPH02226026A (ja) | 1990-09-07 |
| JPH0574013B2 JPH0574013B2 (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=12739102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4615589A Granted JPH02226026A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 光波形観測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02226026A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018124237A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | アンリツ株式会社 | 光サンプリングオシロスコープ及びその感度改善方法 |
| JP2018526639A (ja) * | 2015-08-21 | 2018-09-13 | アプレ インストゥルメンツ， エルエルシーＡｐｒｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｌｌｃ | 時間多重スペクトル制御干渉法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111189619B (zh) * | 2020-01-10 | 2022-06-03 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种激光器调谐精度的测量装置及方法 |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP4615589A patent/JPH02226026A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018526639A (ja) * | 2015-08-21 | 2018-09-13 | アプレ インストゥルメンツ， エルエルシーＡｐｒｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｌｌｃ | 時間多重スペクトル制御干渉法 |
| JP2018124237A (ja) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | アンリツ株式会社 | 光サンプリングオシロスコープ及びその感度改善方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0574013B2 (ja) | 1993-10-15 |
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