JPH02257027A - 光パルス測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、時間幅の短い光パルスのパルス幅等を測定
する装置に関するものである。

〈従来技術〉 第５図に、自己相関法を用いて光パルスを測定するＳＨ
Ｇ相関計の原理構成を示す。第５図において、被測定光
である繰り返し光パルスはハーフミラ−１に入射され２
つの分岐される。すなわち、その透過光はミラー２で反
射され、さらにハーフミラ−１で反射される。一方、反
射光はコーナーキューブ３でその向きが変えられて経路
を逆進し、ハーフミラ−１を透過して、ミラー２で反射
された光と重ね合わされる。この合波光は対物レンズ４
で集束されてＳＨＧ結晶５に入射される。ＳＨＧ結晶５
は入射光の２次高調波を発生して出力するものである。

この２次高調波はフィルタ６で選択されて受光素子７で
その光強度が測定される。

コーナーキューブ３の位置を矢印方向に移動させてハー
フミラ−１との距離を変えるとこの２つの経路の光路長
の差を変えることか出来るので、光路長を変えて光強度
を測定することにより、被測定光のパルス幅を測定する
事が出来る。

〈発明が解決すべき課題〉 しかしながら、この様なＳＨＧ相関計には次のような課
題があった。

（１）自己相関法であるために、パルスの形状を測定す
ることが出来ない。従って、同じパルス幅であっても、
パルスの形状か異なるとパルス幅か異なって測定される
。

（２）ＳＨＧ結晶で２次高調波を発生さる構成であるた
め効率が低く、被測定光の強度が低いと測定することか
出来ない。

この様な課題の為に、その使用が制限されていた。

〈発明の目的〉 この発明の目的は、パルスの形状及びパルス幅を高精度
で測定できる光パルス測定装置を提供する事にある。

く課題を解決する為の手段〉 前記課題を解決するために本発明では、被測定光とこの
被測定光よりも時間幅の短い光パルスを合波し、非線形
光学効果によってこの合波光の高調波光を発生させて、
この高調波光の光強度の時間変化を測定する構成であっ
て、前記被測定光、時間幅の短い光パルスのいずれかを
遅延させ、かつその遅延量を可変するようにしたもので
ある。

また、遅延させる代わりに、被測定光を出力する光源と
光パルス発生手段の駆動の位相を可変するようにしたも
のである。

く作用〉 光パルス発生手段の出力光と被測定光の時間関係を少し
ずつすらし、かつその合成光の高調波光の強度を測定す
る事により、被測定光の強度が弱い場合でも高精度でパ
ルスの形状などを測定する事が出来る。

〈実施例〉 第１図に本発明に係る光パルス測定装置の一実施例を示
す。第１図において、１０はパルスレーザ−であり、紙
面に対して垂直に偏光した光パルスを発生する（○で表
わす）。１１はパルス圧縮器であり、パルスレーサー１
０の出力光か入射され、この光パルスを時間的に圧縮す
る。この圧縮された光パルスはミラー１２で反射され、
光のデイレイライン１３に入射される。デイレイライン
１３はミラー１３１及びコーナーキューブ１３２から構
成される。光はミラー１３１で反射されてコーナーキュ
ーブ１３２に至り、このコーナーキューブ１３２で向き
が変えられて再びミラー１３１で反射されて出力される
。コーナーキューブ１３２を矢印方向に移動させてミラ
ー１３１と間の距離を変えることにより、遅延時間を変
えることが出来る。１４は偏光子であり、デイレイライ
ン１３の出力光が入射される。１５は被測定光を出力す
る光源であり、駆動部１６によって駆動される。この被
測定光は紙面内で偏光している（Ｉで表わす）。被測定
光はレンズ１７で集束され、ミラー１８で反射されて偏
光子１４に入射される。

偏光子１４は被測定光とデイレイライン１３の出力先を
合波して出力する。偏光子１４に入射される２つの光は
互いに直交する直線面波になっている為、同一光路に合
波出来る。１９は高調波光発生手段であり、偏光子１４
で合波された光か入射される。高調波光発生手段１９は
例えばＫＤＰ結晶等非線形光学材料で構成され、入射さ
れる光の２次高調波を出力する。２０はフィルタであり
、高調波光発生手段１９の出力光が入射され、２次高調
波のみを透過させる。２１は受光素子であり、フィルタ
２０の出力光が入射され、その光強度を電気信号に変換
する。この変換された電気信号は演算・表示部２２に入
力され、パルスの幅及び形状が演算されて表示される。

次に、この実施例の動作を説明する。パルスレーザ−１
０及び被測定光は偏光子１４で合波される。パルスレー
ザ−１０の出力光はパルス圧縮器１１で時間的に圧縮さ
れるので、そのパルス幅は光源１５の出力光である被測
定光のパルス幅より狭くなっている。第２図は偏光子１
４の出力側におけるパルス圧縮器１１の出力光と被測定
光の時間関係を示したものであり、３０．３１はパルス
圧縮器１１の出力光、３２は被測定光である。デイレイ
ライン１３の遅延時間を変えることにより、パルス圧縮
器１１の出力光と被測定光の時間関係を３０または３１
のように変えることか出来る。

すなわち、パルス圧縮器１１の出力光で被測定光をスキ
ャンする事が出来る。この２つの光は偏光子１４で合波
され、高調波光発生手段１９に入射される。高調波光発
生手段１９は入射光の２次高調波を発生し、その強度Ｐ
は下式（１）式によって表わされる。

Ｐ　＝　ｒ　　　−Ｅ　　−Ｅ　２　／　２ｒ１２３：
非線形効果の起こり易さを表わす係数 Ｅｌ　：被測定光の強度 Ｅ２：パルス圧縮器１１の出力光の強度すなわち、高調
波光発生手段１９は被測定光とパルス圧縮器１１の出力
光が時間的に重なった時のみ、それらの強度の積に比例
する強度の２次高調波を出力する。この２次高調波はフ
ィルタ２０で選別され、受光素子２１でその強度が電気
信号に変換される。よって、パルス圧縮器１１の出力光
の強度を一定とすると、デイレイライン１３の遅延時間
を変化させてパルス圧縮器１１の出力光で被測定光をス
キャンすることにより、受光素子２１の出力から被測定
光の各部分の光強度を測定することが出来る。従って、
被測定光のパルス幅及びパルス形状を求めることか出来
る。また、前記（１）式から明らかなように、パルス圧
縮器１１の出力光の強度Ｅ２を増加させることにより２
次高調波の強度Ｐを高くすることが出来るので、被測定
光の強度Ｅ１か弱くても高Ｓ／Ｎ比で測定することか出
来る。

第３図に本発明の他の実施例を示す。この実施例は被測
定光の光路にティレイライン１３を挿入するようにした
ものである。なお、第１図と同じ要素には同一符号を付
し、説明を省略する。第３図において、ミラー１８で反
射された被測定光はデイレイライン１３に入射される。

このデイレイライン１３の出力光は偏光子１４に入射さ
れる。

また、ミラー１２で反射されたパルス圧縮器１１の出力
光は直接偏光子１４に入射される。この発明では、被測
定光と光パルス発生手段の出力光の相対的な時間関係を
可変にすればよいので、このように構成することも出来
る。

第４図にさらに他の実施例を示す。この実施例はデイレ
イライン１３を用いず、光源１５とパルスレーザ−１０
の駆動のタイミングを可変させて同様の効果を得るもの
である。なお、第１図と同じ要素には同一符号を付し、
説明を省略する。第４図において、駆動部１６は光源１
５及びパルスレーザ−１０の双方を駆動するようにする
。その際、駆動のタイミング（位相）を少しずつずらす
ようにする。このようにすると、被測定光とパルス圧縮
器１１の出力光の時間関係は第２図に示したようになり
、パルス圧縮器１１の出力光で被測定光をスキャンする
ことが出来る。なお、ミラー１８で反射された被測定光
及びミラー１２で反射されたパルス圧縮器１１の出力光
は直接偏光子１４に入射するようにする。

なお、これらの実施例ではパルスレーザ−１゜の出力光
の波長と被測定光の波長が同じであるとし、その波長の
２次高調波の強度を測定するようにしたが、波長が異な
る場合は和または差の波長の２次高調波を用いるように
してもよい。また、２次高調波の代わりに、３次以上の
高調波光を用いるようにしてもよい。これらの場合はフ
ィルタ２０の特性を変えて、これらの波長のみ透過させ
るようにすればよい。

また、光パルス発生手段としてパルスレーザ−１０とパ
ルス圧縮器１１の組み合わせを用いるようにしたが、こ
の構成には限定されない。要は、被測定光の時間幅より
も狭い時間幅を有する光パルスが発生出来るものであれ
ばよい。

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、この
発明では被測定光と光パルス発生手段の出力光の位相を
変えて、これら２つの光を合渡し、その高調波光を発生
させて、その光強度を測定するようにした。その為、被
測定光の強度が弱くても、光パルス発生手段の出力光の
強度を高くすることにより高調波光の強度を高くするこ
とが出来るので、高Ｓ／Ｎ比で測定することか出来ると
いう効果がある。

まな、光パルス発生手段の出力光の強度が一定であると
、被測定光のパルスの形状を求めることも出来るという
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光パルス測定装置の一実施例を示
す構成図、第２図は２つの光パルスの相対的な関係を示
す図、第３図及び第４図は他の実施例を示す構成図、第
５図は従来の光パルス測定装置であるＳＧＨ相関計の構
成図である。 １０・・・パルスレーザ−１１１・・・パルス圧縮器、
１３・・・デイレイライン、１４・・・偏光子、１５・
・・光源、１６・・・駆動部、１９・・・高調波光発生
手段、２０・・・フィルタ、２１・・・受光素子、２２
・・・演算・表示部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定光と、この被測定光よりも時間幅の短いパ
   ルス光を発生する光パルス発生手段と、この光パルス発
   生手段の出力光を所定時間遅延させる遅延手段と、この
   遅延手段の出力及び前記被測定光を合波する合波手段と
   、この合波手段の出力光が入射され非線形光学効果によ
   り光を発生する高調波光発生手段と、この高調波光発生
   手段の出力光が入射され特定の波長の光のみ透過させる
   フィルタと、このフィルタの出力光が入射されその光強
   度を電気信号に変換する受光素子とからなり、前記遅延
   手段の遅延量を可変するようにした事を特徴とする光パ
   ルス測定装置。
2. （２）被測定光と、この被測定光が入射され所定の遅延
   量を与える遅延手段と、前記被測定光よりも時間幅の短
   いパルス光を発生する光パルス発生手段と、この光パル
   ス発生手段の出力光及び前記遅延手段の出力光を合波す
   る合波手段と、この合波手段の出力光が入射され非線形
   光学効果により光を発生する高調波光発生手段と、この
   高調波光発生手段の出力光が入射され特定の波長の光の
   み透過させるフィルタと、このフィルタの出力光が入射
   されその光強度を電気信号に変換する受光素子とからな
   り、前記遅延手段の遅延量を可変するようにしたことを
   特徴とする光パルス測定装置。
3. （３）被測定光を出力する光源と、この被測定光よりも
   時間幅の短いパルス光を発生する光パルス発生手段と、
   この光パルス発生手段及び前記光源を駆動する駆動部と
   、前記光パルス発生手段の出力光及び前記被測定光を合
   波する合波手段と、この合波手段の出力光が入射され非
   線形光学効果により光を発生する高調波光発生手段と、
   この高調波光発生手段の出力光が入射され特定の波長の
   光のみ透過させるフィルタと、このフィルタの出力光が
   入射されその光強度を電気信号に変換する受光素子とか
   らなり、前記駆動部により前記光パルス発生手段と前記
   光源の駆動の位相を可変するようにしたことを特徴とす
   る光パルス測定装置。