JPH02262038A - 光波形測定装置 - Google Patents
光波形測定装置Info
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- JPH02262038A JPH02262038A JP1084268A JP8426889A JPH02262038A JP H02262038 A JPH02262038 A JP H02262038A JP 1084268 A JP1084268 A JP 1084268A JP 8426889 A JP8426889 A JP 8426889A JP H02262038 A JPH02262038 A JP H02262038A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
- G01J2011/005—Streak cameras
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/04—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by beating two waves of a same source but of different frequency and measuring the phase shift of the lower frequency obtained
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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〕
本発明は光波形測定装置に関するもので、例えば測定対
象物にレーザ光を照射したときに生成される螢光の寿命
＋１？Ｊ定などに用いられる。
象物にレーザ光を照射したときに生成される螢光の寿命
＋１？Ｊ定などに用いられる。
高い時間分解能を有する従来の光波形測定装置として、
例えば次のようなものが知られている。
例えば次のようなものが知られている。
第１は時間相関１ｉｔ−光子計数法と呼ばれるもので、
披７１−１定対象に持続時間の十分に短い光パルスを照
射し、この照射によって被測定対象から放出される螢光
の光子を検出し、光パルスを照射してから螢光の光子を
検出するまでの時間を計測するようになっている。なお
、１回の光パルス照射に対しては、高々１個の光子が検
出される程度に調整されている。そして、この時間計測
を多数回繰り返しく精度の高い結果を得るには百万回程
度の繰り返しを行い）、得られた多数のデータをヒスト
グラムに表すことにより、被測定対象の螢光寿命特性を
得ている。
披７１−１定対象に持続時間の十分に短い光パルスを照
射し、この照射によって被測定対象から放出される螢光
の光子を検出し、光パルスを照射してから螢光の光子を
検出するまでの時間を計測するようになっている。なお
、１回の光パルス照射に対しては、高々１個の光子が検
出される程度に調整されている。そして、この時間計測
を多数回繰り返しく精度の高い結果を得るには百万回程
度の繰り返しを行い）、得られた多数のデータをヒスト
グラムに表すことにより、被測定対象の螢光寿命特性を
得ている。
第２はストリークカメラ装置を用いたもので、光パルス
の照射に同期して電子ビームの掃引動作を行なうストリ
ーク管により、被ｎ１定対象からの光の波形を測定する
ようになっている。これによれば、光パルスの照射と掃
引動作を何度も繰り返すことにより、上記第１の場合の
ように被測定対象からの光子数が少ないときでも光波形
を測定できる。また、１回のパルス光照射により被測定
対象から多数の光子が生成されるときでも、その光波形
を測定することができる。
の照射に同期して電子ビームの掃引動作を行なうストリ
ーク管により、被ｎ１定対象からの光の波形を測定する
ようになっている。これによれば、光パルスの照射と掃
引動作を何度も繰り返すことにより、上記第１の場合の
ように被測定対象からの光子数が少ないときでも光波形
を測定できる。また、１回のパルス光照射により被測定
対象から多数の光子が生成されるときでも、その光波形
を測定することができる。
光波形の測定装置としては、上記の場合の他に、サンプ
リング型光波形測定装置や、ピンホトダイオード、アバ
ランシェホトダイオードを光検出器に用いたものなどが
知られている。
リング型光波形測定装置や、ピンホトダイオード、アバ
ランシェホトダイオードを光検出器に用いたものなどが
知られている。
このような測定に対しては、測定開始の基準となる信号
が与えられなければならない。例えば、単一光子計数法
では時間ΔＩＩＩ定の開始信号（スタート信号）が与え
られなければ測定不能であり、ストリークカメラを用い
るものでは掃引の開始信号（トリガ信号）が与えられな
ければ計測不能である。そこで、測定開始の基準となる
信号を、従来装置では、次のようにして得ている。第１
は、レーザ光源からのパルス光をハーフミラ−などで分
岐し、一方を励起・光として試料に照射し、他方を光検
出器に導いてｎ１定開始信号を得るものである。
が与えられなければならない。例えば、単一光子計数法
では時間ΔＩＩＩ定の開始信号（スタート信号）が与え
られなければ測定不能であり、ストリークカメラを用い
るものでは掃引の開始信号（トリガ信号）が与えられな
ければ計測不能である。そこで、測定開始の基準となる
信号を、従来装置では、次のようにして得ている。第１
は、レーザ光源からのパルス光をハーフミラ−などで分
岐し、一方を励起・光として試料に照射し、他方を光検
出器に導いてｎ１定開始信号を得るものである。
第２は、レーザ光源を構成する半導体レーザの駆動回路
に与えられる信号自体を取り出し、測定開始信号とする
ものである。
に与えられる信号自体を取り出し、測定開始信号とする
ものである。
しかしながら、第１の手法によれば、光パルスを分岐゛
するための光学系が必要になり、構成が複雑化する。ま
た、パルス光を分岐するため光量の有効利用が十分でな
くなる。第２の手法によれば、パルス光源の駆動回路に
おける電気信号とパルス光の出力の間にはドリフトやジ
ッタが生じ、測定開始信号とパルス光のタイミングの間
の時間的関係を一定に保てなくなる。このため、特に複
数回の計数を行なう場合などは、計数ごとにタイミング
がずれて時間分解能を向上させるのが難しくなる。
するための光学系が必要になり、構成が複雑化する。ま
た、パルス光を分岐するため光量の有効利用が十分でな
くなる。第２の手法によれば、パルス光源の駆動回路に
おける電気信号とパルス光の出力の間にはドリフトやジ
ッタが生じ、測定開始信号とパルス光のタイミングの間
の時間的関係を一定に保てなくなる。このため、特に複
数回の計数を行なう場合などは、計数ごとにタイミング
がずれて時間分解能を向上させるのが難しくなる。
一方、蛍光寿命などを測定するに際しては、蛍光の波長
よりも短波長の光を励起光として照射しなければならな
いため、利用できるレーザ光源の種類が限定されてい、
た。特に、小型でパルス発光制御の容易な半導体レーザ
では短波長のレーザ光を得るのが難しかった。
よりも短波長の光を励起光として照射しなければならな
いため、利用できるレーザ光源の種類が限定されてい、
た。特に、小型でパルス発光制御の容易な半導体レーザ
では短波長のレーザ光を得るのが難しかった。
そこで本発明は、構成が簡単であって光源からのパルス
光の光量を有効に利用することができ、しかも時間分解
能を高くすることができるだけでなく、試料の励起に必
要な高エネルギーの励起パルス光も容易に得ることので
きる光波形測定装置を提供することを目的とする。
光の光量を有効に利用することができ、しかも時間分解
能を高くすることができるだけでなく、試料の励起に必
要な高エネルギーの励起パルス光も容易に得ることので
きる光波形測定装置を提供することを目的とする。
本発明に係る光波形測定装置は、試料に励起パルス光を
照射したときに生成される被Ｄ１定光を検出し、その光
波形を測定する光波形測定装置において、いわゆる和周
波混合を応用したことを特徴とする。互いに周波数が異
なり少なくとも一方がパルス光となった第１および第２
の光を出射する光源（例えば半導体発光素子）と、第１
および第２の光を入射して和周波混合させる混合手段と
、この混合手段の出力光から和周波光成分を選択的に抽
出して励起パルス光として試料に照射する選択手段と、
混合手段の出力光のうちの少なくとも和周波光に同期し
たパルス光を検出するパルス検出手段と、パルス検出手
段の出力を測定開始の基準として被測定光の光波形を測
定する測定手段とを備えることを特徴とする。
照射したときに生成される被Ｄ１定光を検出し、その光
波形を測定する光波形測定装置において、いわゆる和周
波混合を応用したことを特徴とする。互いに周波数が異
なり少なくとも一方がパルス光となった第１および第２
の光を出射する光源（例えば半導体発光素子）と、第１
および第２の光を入射して和周波混合させる混合手段と
、この混合手段の出力光から和周波光成分を選択的に抽
出して励起パルス光として試料に照射する選択手段と、
混合手段の出力光のうちの少なくとも和周波光に同期し
たパルス光を検出するパルス検出手段と、パルス検出手
段の出力を測定開始の基準として被測定光の光波形を測
定する測定手段とを備えることを特徴とする。
ここで、測定手段はパルス検出手段の出力から被測定光
の検出までの時間を複数回計数することにより光波形を
ａｌ定する手段としてもよく、パルス検出手段の出力を
トリガ信号として掃引動作を行なうストリークカメラ装
置を有する構成としてもよい。
の検出までの時間を複数回計数することにより光波形を
ａｌ定する手段としてもよく、パルス検出手段の出力を
トリガ信号として掃引動作を行なうストリークカメラ装
置を有する構成としてもよい。
本発明によれば、測定開始の基準とな゛る信号は、和周
波混合による励起パルス光と完全に同期したパルス光か
ら得られるので、駆動回路等のドリフトやジッタによっ
てパルス光とＣＩ定の基準となる信号のタイミングがず
れることはない。また、励起パルス光は和周波混合によ
り得られるので、短波長（高エネルギー）の励起光を試
料に照射できる。
波混合による励起パルス光と完全に同期したパルス光か
ら得られるので、駆動回路等のドリフトやジッタによっ
てパルス光とＣＩ定の基準となる信号のタイミングがず
れることはない。また、励起パルス光は和周波混合によ
り得られるので、短波長（高エネルギー）の励起光を試
料に照射できる。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の第１実施例に係る光波形測定装置の構
成図である。同図において、レーザ駆動装置１は例えば
所定周波数の電気的パルスを出力する回路と、これから
の電気パルスにもとづき、数１００ｐｓｅｃの立ち上り
の速い短パルス電流（電気パルス信号）を生成する回路
（共に図示せず）を含み、これを半導体レーザＬＤ、Ｌ
Ｄ２に与える。これにより、半導体レーザＬＤ１゜ＬＤ
２は共に数１０ｐｓｅｃの超短パルスレーザ発光をする
が、その角周波数はそれぞれω１゜ω２であって互いに
異なっている（ｆ−２πω−Ｃ／λ）。半導体レーザＬ
Ｄｌからの超短パルス光ＬＢ１は、ハーフミラ−ＨＭに
よって他方の半導体レーザＬＤ からの超短パルス光
ＬＢ２と合流され、非線形光学素子２に入射される。す
ると、和周波混合によって角周波数ω１．ω２８ω１＋
ω２の３つの周波数の光が非線形光学素子２から出力さ
れ、波長選択フィルタＦに入射される。フィルタＦの透
過光（ω３）は図示しない光学レンズ系を介して被ａＰ
ｊ定対象物（試料３）に照射され、これによって試料３
からは螢光ＰＬが生成される。この螢光ＰＬは光電子増
倍管などからなる光検出器ＰＭＴにより検出され、検出
出力は時間電圧変換器４１のストップ端子に５ＴＯＰ信
号として入力される。
成図である。同図において、レーザ駆動装置１は例えば
所定周波数の電気的パルスを出力する回路と、これから
の電気パルスにもとづき、数１００ｐｓｅｃの立ち上り
の速い短パルス電流（電気パルス信号）を生成する回路
（共に図示せず）を含み、これを半導体レーザＬＤ、Ｌ
Ｄ２に与える。これにより、半導体レーザＬＤ１゜ＬＤ
２は共に数１０ｐｓｅｃの超短パルスレーザ発光をする
が、その角周波数はそれぞれω１゜ω２であって互いに
異なっている（ｆ−２πω−Ｃ／λ）。半導体レーザＬ
Ｄｌからの超短パルス光ＬＢ１は、ハーフミラ−ＨＭに
よって他方の半導体レーザＬＤ からの超短パルス光
ＬＢ２と合流され、非線形光学素子２に入射される。す
ると、和周波混合によって角周波数ω１．ω２８ω１＋
ω２の３つの周波数の光が非線形光学素子２から出力さ
れ、波長選択フィルタＦに入射される。フィルタＦの透
過光（ω３）は図示しない光学レンズ系を介して被ａＰ
ｊ定対象物（試料３）に照射され、これによって試料３
からは螢光ＰＬが生成される。この螢光ＰＬは光電子増
倍管などからなる光検出器ＰＭＴにより検出され、検出
出力は時間電圧変換器４１のストップ端子に５ＴＯＰ信
号として入力される。
一方、フィルタＦで反射された角周波数ω１゜ω２の光
はホトダイオードなどからなる光検出器ＰＤで検出され
、検出出力は時間電圧変換器４１のスタート端子に５Ｔ
ＡＲＴ信号として与えられる。時間電圧変換器４１は上
記の５ＴＯＰ、５ＴＡＲＴ信号により動作し、結果を波
高分析器４２に与える。
はホトダイオードなどからなる光検出器ＰＤで検出され
、検出出力は時間電圧変換器４１のスタート端子に５Ｔ
ＡＲＴ信号として与えられる。時間電圧変換器４１は上
記の５ＴＯＰ、５ＴＡＲＴ信号により動作し、結果を波
高分析器４２に与える。
時間電圧変換器４１と波高分析器４２は光波形をＡＰｌ
定するための測定手段４を構成するが、これは次のよう
に作用する。
定するための測定手段４を構成するが、これは次のよう
に作用する。
まず、角周波数ω 、ω２の光成分は光検出器ＰＤによ
り検出されて時間電圧変換器４１に５ＴＡＲＴ信号とし
て与えられる。この５ＴＡＲＴ信号が与えられる時点と
試料３に和周波混合による超短パルスＬＢ３が照射され
る時点は、同期がとられている。この場合、５ＴＡＲＴ
信号は試料励起用の超短パルスＬＢ３を和周波混合によ
り生成した原因となる角周波数ω ２ ω の光にもと
づいて生成されているので、駆動回路のドリフトやジッ
タにより上記の同期が乱されることはない。
り検出されて時間電圧変換器４１に５ＴＡＲＴ信号とし
て与えられる。この５ＴＡＲＴ信号が与えられる時点と
試料３に和周波混合による超短パルスＬＢ３が照射され
る時点は、同期がとられている。この場合、５ＴＡＲＴ
信号は試料励起用の超短パルスＬＢ３を和周波混合によ
り生成した原因となる角周波数ω ２ ω の光にもと
づいて生成されているので、駆動回路のドリフトやジッ
タにより上記の同期が乱されることはない。
一方、光検出器ＰＭＴによって試料３からの螢光ＰＬに
よる光子が検出されると、光検出器ＰＭＴの出力が５Ｔ
ＯＰ信号として時間電圧変換器４１に入力される。する
と、時間電圧変換器４１は５ＴＡＲＴ信号が入力されて
から５ＴＯＰ信号が入力されるまでの時間に比例した高
さを持つ電圧パルスを生成し、これを波高分析器４２に
与える。波高分析器４２は入力された電圧パルスをディ
ジタル化し、パルスの高さ別にその回数（検出された光
子の個数）を計数する。
よる光子が検出されると、光検出器ＰＭＴの出力が５Ｔ
ＯＰ信号として時間電圧変換器４１に入力される。する
と、時間電圧変換器４１は５ＴＡＲＴ信号が入力されて
から５ＴＯＰ信号が入力されるまでの時間に比例した高
さを持つ電圧パルスを生成し、これを波高分析器４２に
与える。波高分析器４２は入力された電圧パルスをディ
ジタル化し、パルスの高さ別にその回数（検出された光
子の個数）を計数する。
第２図は、時間電圧変換器４１から多数の電圧パルスを
波高分析器４２に与えたときの、波高分析器４２での計
数結果の一例を図示したものであり、横軸をパルスの高
さ、縦軸を個数としている。
波高分析器４２に与えたときの、波高分析器４２での計
数結果の一例を図示したものであり、横軸をパルスの高
さ、縦軸を個数としている。
この図において、縦軸はその時刻に光子（螢光ＰＬ）が
検出される確率を示しており、その値はその時刻の螢光
強度に比例することとなる。したがって、この図は、そ
のまま螢光強度の時間変化すなわち螢光寿命特性を表す
ことになる。実際には、百方から数千万回の光パルス照
射を行い、１００万個程度の光子を検出し終えるまで測
定を続け、そのｎ１定結果に基づいて螢光寿命を算出す
る。
検出される確率を示しており、その値はその時刻の螢光
強度に比例することとなる。したがって、この図は、そ
のまま螢光強度の時間変化すなわち螢光寿命特性を表す
ことになる。実際には、百方から数千万回の光パルス照
射を行い、１００万個程度の光子を検出し終えるまで測
定を続け、そのｎ１定結果に基づいて螢光寿命を算出す
る。
ここで、上記の実施例に従って、本発明の装置の特色お
よび利点を説明する。
よび利点を説明する。
第１に、本発明では和周波混合による第３の光（和周波
光）を試料３に入射する励起パルス光として用いている
ため、観測対象を大幅に広げることができる。和周波光
の発生原理については「光エレクトロニクスの基礎Ｊ
Ｐ、２２４〜２２６にも説明されているが、簡単に述べ
ると次のようなものである。すなわち、角周波数ω 、
ω の光をハーフミラ−やプリズムにより併合（合流）
し、これをＬＩ Ｎｂ ０３などの非線形光学結晶やチ
ェレンコフ放射型の導波路型の非線形光学部品からなる
非線形光学素子に入射すると、角周波数ω３の光が生成
される。ここで、 ω （−２πＣ／λ ）、ω２ （−２πＣ／λ ）、
ω３ （−２πＣ／λ３）の間には、ω３一ωｌ＋ω２
の関係が成立している。従って、例えば波長λ１−１．
３μｍのレーザ光と波長λ２＝８５０ｎｍのレーザ光を
混合して、波長λ３３−５１４ｎの和周波光が得られる
。この波長の値（λ３−５１４ ｎ ｍ ）は一般的な
蛍光の波長（通常７００〜８００ｎｍ）よりも十分に短
波長（高エネルギー）であるため、試料を効率よく励起
させて蛍光を生成させうる。
光）を試料３に入射する励起パルス光として用いている
ため、観測対象を大幅に広げることができる。和周波光
の発生原理については「光エレクトロニクスの基礎Ｊ
Ｐ、２２４〜２２６にも説明されているが、簡単に述べ
ると次のようなものである。すなわち、角周波数ω 、
ω の光をハーフミラ−やプリズムにより併合（合流）
し、これをＬＩ Ｎｂ ０３などの非線形光学結晶やチ
ェレンコフ放射型の導波路型の非線形光学部品からなる
非線形光学素子に入射すると、角周波数ω３の光が生成
される。ここで、 ω （−２πＣ／λ ）、ω２ （−２πＣ／λ ）、
ω３ （−２πＣ／λ３）の間には、ω３一ωｌ＋ω２
の関係が成立している。従って、例えば波長λ１−１．
３μｍのレーザ光と波長λ２＝８５０ｎｍのレーザ光を
混合して、波長λ３３−５１４ｎの和周波光が得られる
。この波長の値（λ３−５１４ ｎ ｍ ）は一般的な
蛍光の波長（通常７００〜８００ｎｍ）よりも十分に短
波長（高エネルギー）であるため、試料を効率よく励起
させて蛍光を生成させうる。
第２に、本発明では和周波光の生成原因となった光から
Δ−１定の試亭となる信号を得ているので、時間分解能
を著しく向上できる。ここで、半導体レーザしＤ 、Ｌ
Ｄ２の一方がＤＣ発光するものであれば、他方の半導体
レーザは超短パルス発光をする必要があり、これに同期
した和周波パルス光が生成される。従って、この場合に
はＤＣ発光成分を波長選択フィルタ等で除去して得た後
のパルス発光成分のみを光検出器ＰＤで検出してもよく
、光検出器出力をＡＣ結合とし、パルス成分のみを出力
さ桔て上記の測定基準の信号を得てもよい。
Δ−１定の試亭となる信号を得ているので、時間分解能
を著しく向上できる。ここで、半導体レーザしＤ 、Ｌ
Ｄ２の一方がＤＣ発光するものであれば、他方の半導体
レーザは超短パルス発光をする必要があり、これに同期
した和周波パルス光が生成される。従って、この場合に
はＤＣ発光成分を波長選択フィルタ等で除去して得た後
のパルス発光成分のみを光検出器ＰＤで検出してもよく
、光検出器出力をＡＣ結合とし、パルス成分のみを出力
さ桔て上記の測定基準の信号を得てもよい。
第３に、非線形光学素子の出力光から和周波光ω３をフ
ィルタ！２で選択的に取り出し、残りの角周波数ω 、
ω２の光からｎ１定基準となる信号を得ているので、フ
ィルタＦ等における損失等を無視すれば和周波光は全て
が試料３への励起光として使用される。従って、光源か
らの光量の利用効率が極めて高い。
ィルタ！２で選択的に取り出し、残りの角周波数ω 、
ω２の光からｎ１定基準となる信号を得ているので、フ
ィルタＦ等における損失等を無視すれば和周波光は全て
が試料３への励起光として使用される。従って、光源か
らの光量の利用効率が極めて高い。
第３図は第２実施例に係る光波形測定装置の構成図であ
る。
る。
これが前述の第１実施例と異なる点は、測定手段として
ストリークカメラ装置７が用いられていることである。
ストリークカメラ装置７が用いられていることである。
ストリークカメラ装置７はストリーク管７１と、掃引制
御回路７２と、ＴＶカメラ７３により構成される。スト
リーク管７１は螢光ＰＬを受けて光電子を放出する光電
面７４と、光電面７４からの電子を加速する加速電極７
５と、光電面７４から出た電子ビームをＭＣＰ上に結像
する集束電極（図示せず）と、加速された電子ＥＢを掃
引制御回路７２からの制御により偏向させる偏向電極７
６と、電子ＥＢを増倍する１イクロチヤネルプレート（
ＭＣＰ）７７と、電子の照射により螢光を発する螢光面
７８とを有している。
御回路７２と、ＴＶカメラ７３により構成される。スト
リーク管７１は螢光ＰＬを受けて光電子を放出する光電
面７４と、光電面７４からの電子を加速する加速電極７
５と、光電面７４から出た電子ビームをＭＣＰ上に結像
する集束電極（図示せず）と、加速された電子ＥＢを掃
引制御回路７２からの制御により偏向させる偏向電極７
６と、電子ＥＢを増倍する１イクロチヤネルプレート（
ＭＣＰ）７７と、電子の照射により螢光を発する螢光面
７８とを有している。
そして、この螢光面７８に形成されたストリーク像は、
例えばＣＣＤで構成されるＴＶカメラ７３で撮像される
。
例えばＣＣＤで構成されるＴＶカメラ７３で撮像される
。
上記の第２実施例の装置は、次のように作用する。
まず、半導体レーザしＤ 、ＬＤ２からのレーザ光（ω
、ω ）により和周波光（ω３）が生成されると、こ
れと同期したレーザ光（ω１゜ω２）が光検出器ＰＤで
検出されてストリークカメラ装置７の掃引制御回路７２
にトリガ信号（ＴＲＧ）として送られる。ここで、トリ
ガ信号は励起光としての和周波光（ω３）と完全に同期
したレーザ光にもとづき生成されているため、レーザ駆
動装置１でドリフトやジッタがあっても、トリガ信号の
入力タイミングと試料３への励起光照射のタイミングと
の関係は一定に保たれる。従って、試料３に角周波数ω
の超短パルス光ＬＢ３が照射されるのと同期して、掃
引制御回路７２の作用によってストリークカメラ装置７
の掃引が開始される。
、ω ）により和周波光（ω３）が生成されると、こ
れと同期したレーザ光（ω１゜ω２）が光検出器ＰＤで
検出されてストリークカメラ装置７の掃引制御回路７２
にトリガ信号（ＴＲＧ）として送られる。ここで、トリ
ガ信号は励起光としての和周波光（ω３）と完全に同期
したレーザ光にもとづき生成されているため、レーザ駆
動装置１でドリフトやジッタがあっても、トリガ信号の
入力タイミングと試料３への励起光照射のタイミングと
の関係は一定に保たれる。従って、試料３に角周波数ω
の超短パルス光ＬＢ３が照射されるのと同期して、掃
引制御回路７２の作用によってストリークカメラ装置７
の掃引が開始される。
この実施例において、試料３への１回の超短パルスＬＢ
３の照射で多数の光子が螢光ＰＬとして放出されるとき
は、掃引制御回路７２による１回の掃引によって第２図
のような光波形を観測することも可能である。しかし、
多数の光子が一度に放出されないときは、上記の半導体
レーザＬＤ１゜Ｌ Ｄ ２の発光と掃引制御回路７２に
よる掃引を複数回繰り返し、これにより得られるストリ
ーク像のデータを蓄積して積算すればよい。この場合、
第１の実施例では、１回の超短パルスＬＢ３の照射によ
り生じる光子は１個以下である必要があったが、この実
施例ではストリーク管７１を用いているので、１回の超
短パルス光Ｌ Ｂ ａの照射につき複数個の光子が生じ
ていてもよい。
３の照射で多数の光子が螢光ＰＬとして放出されるとき
は、掃引制御回路７２による１回の掃引によって第２図
のような光波形を観測することも可能である。しかし、
多数の光子が一度に放出されないときは、上記の半導体
レーザＬＤ１゜Ｌ Ｄ ２の発光と掃引制御回路７２に
よる掃引を複数回繰り返し、これにより得られるストリ
ーク像のデータを蓄積して積算すればよい。この場合、
第１の実施例では、１回の超短パルスＬＢ３の照射によ
り生じる光子は１個以下である必要があったが、この実
施例ではストリーク管７１を用いているので、１回の超
短パルス光Ｌ Ｂ ａの照射につき複数個の光子が生じ
ていてもよい。
なお、第３図に示したストリークカメラ装置７の代わり
に、サンプリング型光波形観Ｄ１手段を用いることもで
きる。
に、サンプリング型光波形観Ｄ１手段を用いることもで
きる。
このサンプリング型光波形観測手段の構造例及びその動
作について、第４図および第５図を参照して簡単に説明
する。第４図に示したサンプリング型光波形観Δ−１手
段は、主としてサンプリング型ストリーク管９１と、こ
れによって被測定光ＰＬの一部を抽出して得られる被測
定光の光波形に関する情報を処理する情報処理部１００
とから構成されている。試料から放射され、サンプリン
グ型光波形観測手段によって観測される被測定光ＰＬは
、レンズ９２によってサンプリング型ストリーク管９１
の光電面９３に集光される。この入射光は光電面９３で
その光強度に応じた電子に変換され、変換された電子は
加速電極９４によって加速され、偏向板９５の間を通過
してスリット板９６に導かれる。電子は偏向板９５の間
を通過するときに、偏向板９５相互間に印加される掃引
電圧によって掃引され、スリット板９６に到達する。ス
リット板９６には掃引方向に直角な微小スリットが形成
されているため、スリット板９６に達した電子の一部の
みがこのスリットを通過し、その後方の螢光面９７に達
する。螢光面９７ば電子の衝突によって発光する。この
発光強度は光電子増倍管９８によって捕えられ、アンプ
９つによって増幅され、電気信号として出力される。こ
のようにして、被測定光ＰＬの光強度をサンプリングし
て得られた信号は、情報処理部１００に記憶されるよう
になっている。
作について、第４図および第５図を参照して簡単に説明
する。第４図に示したサンプリング型光波形観Δ−１手
段は、主としてサンプリング型ストリーク管９１と、こ
れによって被測定光ＰＬの一部を抽出して得られる被測
定光の光波形に関する情報を処理する情報処理部１００
とから構成されている。試料から放射され、サンプリン
グ型光波形観測手段によって観測される被測定光ＰＬは
、レンズ９２によってサンプリング型ストリーク管９１
の光電面９３に集光される。この入射光は光電面９３で
その光強度に応じた電子に変換され、変換された電子は
加速電極９４によって加速され、偏向板９５の間を通過
してスリット板９６に導かれる。電子は偏向板９５の間
を通過するときに、偏向板９５相互間に印加される掃引
電圧によって掃引され、スリット板９６に到達する。ス
リット板９６には掃引方向に直角な微小スリットが形成
されているため、スリット板９６に達した電子の一部の
みがこのスリットを通過し、その後方の螢光面９７に達
する。螢光面９７ば電子の衝突によって発光する。この
発光強度は光電子増倍管９８によって捕えられ、アンプ
９つによって増幅され、電気信号として出力される。こ
のようにして、被測定光ＰＬの光強度をサンプリングし
て得られた信号は、情報処理部１００に記憶されるよう
になっている。
このようなサンプリング操作を、被測定光ＰＬの入射タ
イミングに対して、掃引のタイミングを僅かずつ順次ず
らして繰り返し行ない、得られた情報から第５図に示し
た如くに光波形を得ることが出来るようになっている。
イミングに対して、掃引のタイミングを僅かずつ順次ず
らして繰り返し行ない、得られた情報から第５図に示し
た如くに光波形を得ることが出来るようになっている。
なお、半導体レーザＬＤ、ＬＤ２の少なくと■
もいず・れか一方に与える超短パルス電流の出力回路（
レーザ駆動装置１の内部回路）の構成に郷しては、スイ
ッチング速度の速いデバイスとして例えばアバランシェ
トランジスタ、トンネルダイオード、ステップリカバリ
ダイオードを用いることができる。また、半導体レーザ
ＬＤ、ＬＤ２の出力側に波長変換素子を設けることもで
きる。
レーザ駆動装置１の内部回路）の構成に郷しては、スイ
ッチング速度の速いデバイスとして例えばアバランシェ
トランジスタ、トンネルダイオード、ステップリカバリ
ダイオードを用いることができる。また、半導体レーザ
ＬＤ、ＬＤ２の出力側に波長変換素子を設けることもで
きる。
以上、詳細に説明した通り本発明によれば、測定開始の
基準となる信号は、和周波光による励起パルス光と完全
に同期したパルス光から得られるので、駆動回路等のド
リフトやジッタによってパルス光とｎ１定開始信号のタ
イミングがずれることはない。また、励起パルス光は和
周波混合により得られるので、短波長の励起光を試料に
照射できる。このため、本発明の装置は、構成が簡単で
あって光源からのパルス光の光量を有効に利用すること
ができ、しかも時間分解能を高くすることができる。更
に、」１定対象物の範囲を広げることも可能になる。
基準となる信号は、和周波光による励起パルス光と完全
に同期したパルス光から得られるので、駆動回路等のド
リフトやジッタによってパルス光とｎ１定開始信号のタ
イミングがずれることはない。また、励起パルス光は和
周波混合により得られるので、短波長の励起光を試料に
照射できる。このため、本発明の装置は、構成が簡単で
あって光源からのパルス光の光量を有効に利用すること
ができ、しかも時間分解能を高くすることができる。更
に、」１定対象物の範囲を広げることも可能になる。
第１図は本発明の第１実施例に係る光波形１ｌＰＪ定装
置の構成図、第２図は第１実施例の装置による測定結果
を示す図、第３図は第２実施例に係る光波形測定装置の
構成図、第４図および第５図は他の実施例に係る光波形
測定装置の構成および作用図である。 １・・・レーザ駆動装置、３・・・試料、４１・・・時
間電圧変換器、４２・・・波高分析器、７・・・ストリ
ークカメラ装置、７１・・・ストリーク管、７２・・・
線引制御回路、７３・・・ＴＶ左カメラ９１・・・サン
プリング型ストリーク管、ＬＤ 、ＬＤ２・・・半導体
レーザ、ＰＭＴ・・・光検出器、ＬＤ３・・・超短パル
ス光（和周波光）、ＰＬ・・・螢光。 代理人弁理士 長谷用 芳 樹浸り定舶果 第２図
置の構成図、第２図は第１実施例の装置による測定結果
を示す図、第３図は第２実施例に係る光波形測定装置の
構成図、第４図および第５図は他の実施例に係る光波形
測定装置の構成および作用図である。 １・・・レーザ駆動装置、３・・・試料、４１・・・時
間電圧変換器、４２・・・波高分析器、７・・・ストリ
ークカメラ装置、７１・・・ストリーク管、７２・・・
線引制御回路、７３・・・ＴＶ左カメラ９１・・・サン
プリング型ストリーク管、ＬＤ 、ＬＤ２・・・半導体
レーザ、ＰＭＴ・・・光検出器、ＬＤ３・・・超短パル
ス光（和周波光）、ＰＬ・・・螢光。 代理人弁理士 長谷用 芳 樹浸り定舶果 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料に励起パルス光を照射したときに生成される被
測定光を検出し、その光波形を測定する光波形測定装置
において、 互いに周波数が異なり少なくとも一方がパルス光となっ
た第１および第２の光を出射する光源と、前記第１およ
び第２の光を入射して和周波混合させる混合手段と、こ
の混合手段の出力光から和周波光成分を選択的に抽出し
て前記励起パルス光として試料に照射する選択手段と、
前記混合手段の出力光のうちの少なくとも前記和周波光
に同期したパルス光を検出するパルス検出手段と、前記
パルス検出手段の出力を測定開始の基準として前記被測
定光の光波形を測定する測定手段とを備えることを特徴
とする光波形測定装置。 ２、前記測定手段は前記被測定光の検出器を含み、前記
パルス検出手段の出力から前記検出器の出力までの時間
を複数回計数することにより光波形を測定する手段であ
る請求項１記載の光波形測定装置。 ３、前記測定手段は前記被測定光を入射して光電子を生
成させ、前記パルス検出手段の出力をトリガ信号として
前記光電子の掃引動作を行なうストリークカメラで構成
される請求項１記載の光波形測定装置。 ４、前記測定手段は前記被測定光を入射して光電子を生
成させ、前記パルス検出手段の出力をトリガ信号として
動作するサンプリング型光波形観測装置で構成される請
求項１記載の光波形測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1084268A JPH0670613B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 光波形測定装置 |
| US07/460,009 US5032714A (en) | 1989-04-03 | 1990-01-02 | Light waveform measuring device including a streak camera |
| GB9000392A GB2230089B (en) | 1989-04-03 | 1990-01-08 | Light waveform measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1084268A JPH0670613B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 光波形測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02262038A true JPH02262038A (ja) | 1990-10-24 |
| JPH0670613B2 JPH0670613B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=13825708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1084268A Expired - Fee Related JPH0670613B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 光波形測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5032714A (ja) |
| JP (1) | JPH0670613B2 (ja) |
| GB (1) | GB2230089B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006088047A1 (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-24 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5348018A (en) * | 1991-11-25 | 1994-09-20 | Alfano Robert R | Method for determining if tissue is malignant as opposed to non-malignant using time-resolved fluorescence spectroscopy |
| US5294799A (en) * | 1993-02-01 | 1994-03-15 | Aslund Nils R D | Apparatus for quantitative imaging of multiple fluorophores |
| US5784157A (en) * | 1995-11-21 | 1998-07-21 | The Research Foundation Of State University Of New York | Method and apparatus for identifying fluorophores |
| DE19747572C1 (de) * | 1997-10-28 | 1999-04-08 | Inst Chemo Biosensorik | Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von Fluoreszenzimmuntests |
| US5949065A (en) * | 1997-12-12 | 1999-09-07 | Fastlite | Sweep generator circuit for a streak camera |
| WO1999031487A1 (fr) * | 1997-12-16 | 1999-06-24 | Platanchev Alexandr Nikolaevic | Fluorimetre |
| US6690001B2 (en) * | 2000-04-06 | 2004-02-10 | Rensselaer Polytechnic Institute | THz pulse measurement with an optical streak camera |
| DE10063508B4 (de) * | 2000-12-20 | 2005-09-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Werkstückträger |
| US7378636B2 (en) * | 2002-02-13 | 2008-05-27 | Riken | Method of evaluating non-linear optical crystal and device therefor and wavelength conversion method and device therefor |
| DE102004017956B4 (de) | 2004-04-14 | 2022-07-07 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Verfahren zur Untersuchung der Lebensdauer angeregter Zustände in einer Probe |
| KR100640006B1 (ko) * | 2005-10-14 | 2006-11-01 | 한국전자통신연구원 | 광학적 클럭 신호 추출 장치 및 방법 |
| CN102494764B (zh) * | 2011-11-11 | 2014-04-16 | 华东师范大学 | 一种覆盖可见光宽波段的微光探测方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110745A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Horiba Ltd | 発光寿命測定装置 |
| DD254998A1 (de) * | 1985-07-26 | 1988-03-16 | Zeiss Jena Veb Carl | Anordnung zur bildlichen darstellung und analyse von fluoreszenzsignalen |
| US4895156A (en) * | 1986-07-02 | 1990-01-23 | Schulze John E | Sensor system using fluorometric decay measurements |
-
1989
- 1989-04-03 JP JP1084268A patent/JPH0670613B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-02 US US07/460,009 patent/US5032714A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-08 GB GB9000392A patent/GB2230089B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006088047A1 (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-24 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 |
| US7822558B2 (en) | 2005-02-15 | 2010-10-26 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | Fluorescence detecting device and fluorescence detecting method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2230089B (en) | 1993-02-10 |
| US5032714A (en) | 1991-07-16 |
| JPH0670613B2 (ja) | 1994-09-07 |
| GB2230089A (en) | 1990-10-10 |
| GB9000392D0 (en) | 1990-03-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |