WO2010137536A1 - 光測定装置およびトリガ信号生成装置 - Google Patents

光測定装置およびトリガ信号生成装置 Download PDF

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WO2010137536A1
WO2010137536A1 PCT/JP2010/058690 JP2010058690W WO2010137536A1 WO 2010137536 A1 WO2010137536 A1 WO 2010137536A1 JP 2010058690 W JP2010058690 W JP 2010058690W WO 2010137536 A1 WO2010137536 A1 WO 2010137536A1
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unit
output
time
light pulse
trigger signal
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PCT/JP2010/058690
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English (en)
French (fr)
Inventor
昌一 橋本
昭好 入澤
Original Assignee
株式会社アドバンテスト
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation

Definitions

  • the present invention relates to light measurement.
  • the terahertz light A (which is a pulse) applied to the object to be measured from the terahertz emitter is transmitted through the object to be measured, and the light B having a pulse period slightly different from the pulse period of the terahertz light A is a terahertz detector.
  • a method for measuring an object to be measured is known (for example, see the summary of Patent Document 1).
  • a measurement result is measured by applying a detection result of the terahertz detector and a trigger signal indicating the origin of time to a digital oscilloscope.
  • the trigger signal is applied to a part of the optical pulse output from the first femtosecond laser (probe light supplied to the terahertz detector) and the optical pulse output from the second femtosecond laser (applied to the terahertz emitter). It is obtained by taking an SFG (Sum Frequency Generation) cross-correlation with a part of the pump light (see, for example, FIG. 20 of Patent Document 1).
  • SFG Sud Frequency Generation
  • the trigger signal is also described in Non-Patent Documents 1 to 7.
  • the power of the probe light given to the terahertz detector becomes small.
  • the power of the pump light given to the terahertz emitter is also reduced.
  • the power of part of the probe light to be cross-correlated and part of the pump light is reduced, the power of the probe light given to the terahertz detector and the pump light given to the terahertz emitter can be increased.
  • it becomes difficult to detect cross-correlation light it becomes difficult to detect cross-correlation light.
  • an object of the present invention is to suppress jitter that occurs in a measurement result of light that is transmitted through a device under test, such as terahertz light.
  • a first light measurement device includes a detected light pulse output unit that receives a pump light pulse from a pump light source and outputs a detected light pulse having the same repetition frequency as the repetition frequency of the pump light pulse, A signal output unit that receives a detected light pulse, receives a probe light pulse from a probe light source, and outputs a signal corresponding to the power of the detected light pulse when the probe light pulse is received; and By detecting an output between receiving a trigger signal and receiving the next trigger signal, a waveform measuring unit that measures a waveform of an output of the signal output device, and a first that photoelectrically converts the probe light pulse.
  • One photoelectric conversion unit a second photoelectric conversion unit that photoelectrically converts the pump light pulse, a first amplification unit that amplifies the output of the first photoelectric conversion unit, and the second photoelectric conversion unit
  • a second amplifying unit that amplifies the force
  • a trigger signal output unit that outputs a cross-correlation of outputs of the first amplifying unit and the second amplifying unit as the trigger signal
  • the probe light pulse is output from the probe light source Time T3 from when the pump light pulse is output from the pump light source to the trigger signal output unit, the time T3 from when the pump light pulse is output to the trigger signal output unit.
  • a time difference adjusting unit that adjusts the time difference from the time T4 until the output of the amplifying unit is provided, and configured so that the repetition frequency of the detected light pulse and the repetition frequency of the probe light pulse are different.
  • the detected light pulse output unit receives the pump light pulse from the pump light source and has the same repetition frequency as the repetition frequency of the pump light pulse. Output a pulse.
  • the signal output unit receives the detected light pulse, receives the probe light pulse from the probe light source, and outputs a signal corresponding to the power of the detected light pulse when the probe light pulse is received.
  • the waveform measuring unit detects the output of the signal output unit by detecting the output of the signal output unit between the time when the trigger signal is received and the time when the next trigger signal is received.
  • a first photoelectric conversion unit photoelectrically converts the probe light pulse.
  • a second photoelectric conversion unit photoelectrically converts the pump light pulse.
  • the first amplifying unit amplifies the output of the first photoelectric conversion unit.
  • the second amplification unit amplifies the output of the second photoelectric conversion unit.
  • a trigger signal output unit outputs a cross-correlation between outputs of the first amplification unit and the second amplification unit as the trigger signal.
  • the time difference adjustment unit includes a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is provided as an output of the first amplification unit to the trigger signal output unit, and the pump light pulse is the pump A time difference from a time T4 from when the light is output from the light source to when the trigger signal is output as the output of the second amplifier is adjusted. Moreover, the repetition frequency of the detected light pulse is different from the repetition frequency of the probe light pulse.
  • the trigger signal output unit includes: an electric modulation unit that modulates the output of the first amplification unit with the output of the second amplification unit; and You may make it have an amplification part which amplifies an output, and a detection part which detects an envelope of the output of the said amplification part.
  • the time from when the probe light pulse is output from the probe light source to when the probe light pulse is applied to the signal output device is T1
  • the pump light pulse is the pump light source.
  • the time until the detected light pulse generated by the output pump light pulse is given to the signal output device is T2, and the time difference adjustment unit subtracts time T3 from time T4.
  • the time difference may be adjusted so that the value becomes equal to the value obtained by subtracting the time T1 from the time T2.
  • the time difference adjustment unit may be configured such that the time T4 is equal to the time T2, and the time T3 is equal to the time T1.
  • the time difference adjustment unit may make time T4, time T2, time T3, and time T1 equal.
  • the pump light source and the detected light pulse output unit are connected by an optical fiber
  • the probe light source and the signal output device are connected by an optical fiber
  • the probe light source and the first photoelectric conversion unit may be connected by an optical fiber
  • the pump light source and the second photoelectric conversion unit may be connected by an optical fiber.
  • the second light measurement device includes a detected light pulse output unit that receives a pump light pulse from a pump light source and outputs a detected light pulse having the same repetition frequency as the repetition frequency of the pump light pulse, A signal output unit that receives a detected light pulse, receives a probe light pulse from a probe light source, and outputs a signal corresponding to the power of the detected light pulse when the probe light pulse is received; and By detecting an output between receiving a trigger signal and receiving the next trigger signal, a waveform measuring unit that measures a waveform of an output of the signal output device, and a first that photoelectrically converts the probe light pulse.
  • One trigger conversion signal a first amplification unit for amplifying the output of the first photoelectric conversion unit, and the correlation between the output of the first amplification unit and the pump light pulse
  • a trigger signal output unit that outputs the probe light pulse, a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is provided to the trigger signal output unit as an output of the first amplification unit, and the pump light
  • a time difference adjusting unit that adjusts a time difference from time T4 from when the pulse is output from the pump light source to when it is given to the trigger signal output unit, and a repetition frequency of the detected light pulse and the probe light pulse The repetition frequency is different from each other.
  • the detected light pulse output unit receives the pump light pulse from the pump light source and has the same repetition frequency as the repetition frequency of the pump light pulse. Output a pulse.
  • the signal output unit receives the detected light pulse, receives the probe light pulse from the probe light source, and outputs a signal corresponding to the power of the detected light pulse when the probe light pulse is received.
  • the waveform measuring unit detects the output of the signal output unit by detecting the output of the signal output unit between the time when the trigger signal is received and the time when the next trigger signal is received.
  • a first photoelectric conversion unit photoelectrically converts the probe light pulse.
  • the first amplifying unit amplifies the output of the first photoelectric conversion unit.
  • a trigger signal output unit outputs a cross-correlation between the output of the first amplifying unit and the pump light pulse as the trigger signal.
  • the time difference adjustment unit includes a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is provided as an output of the first amplification unit to the trigger signal output unit, and the pump light pulse is the pump The time difference from the time T4 from when the light source is output to when it is given to the trigger signal output unit is adjusted. Moreover, the repetition frequency of the detected light pulse is different from the repetition frequency of the probe light pulse.
  • the trigger signal output unit includes an optical modulation unit that modulates the pump light pulse with an output of the first amplification unit, and an output of the optical modulation unit.
  • the photoelectric conversion part to convert the amplification part which amplifies the output of the said photoelectric conversion part, and the detection part which envelope-detects the output of the said amplification part.
  • the time from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is given to the signal output device is T1
  • the pump light pulse is the pump light source.
  • the time until the detected light pulse generated by the output pump light pulse is given to the signal output device is T2
  • the time difference adjustment unit subtracts time T3 from time T4. The time difference may be adjusted so that the value becomes equal to the value obtained by subtracting the time T1 from the time T2.
  • the time difference adjustment unit may be configured such that time T4 is equal to time T2, and time T3 is equal to time T1.
  • the time difference adjustment unit may make time T4, time T2, time T3, and time T1 equal.
  • the pump light source and the detected light pulse output unit are connected by an optical fiber
  • the probe light source and the signal output device are connected by an optical fiber
  • the probe light source and the first photoelectric conversion unit may be connected by an optical fiber
  • the pump light source and the trigger signal output unit may be connected by an optical fiber.
  • a third light measurement device includes a detected light pulse output unit that receives a pump light pulse from a pump light source and outputs a detected light pulse having the same repetition frequency as the repetition frequency of the pump light pulse, A signal output unit that receives a detected light pulse, receives a probe light pulse from a probe light source, and outputs a signal corresponding to the power of the detected light pulse when the probe light pulse is received; and A waveform measuring unit that measures a waveform of an output of the signal output device by detecting an output between receiving a trigger signal and receiving the next trigger signal, and a photoelectric conversion of the pump light pulse Two photoelectric conversion units, a second amplification unit for amplifying the output of the second photoelectric conversion unit, and a cross-correlation between the probe light pulse and the output of the second amplification unit as the trigger signal A trigger signal output unit that outputs the time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when the probe light pulse is applied to the trigger signal output unit, and the pump light pulse is
  • a time difference adjusting unit that adjusts a time difference from a time T4 until the trigger signal output unit outputs the second amplifying unit to the trigger signal output unit, and a repetition frequency of the detected light pulse and the probe light pulse.
  • the repetition frequency is different from each other.
  • the detected light pulse output unit receives the pump light pulse from the pump light source and has the same repetition frequency as the repetition frequency of the pump light pulse. Output a pulse.
  • the signal output unit receives the detected light pulse, receives the probe light pulse from the probe light source, and outputs a signal corresponding to the power of the detected light pulse when the probe light pulse is received.
  • the waveform measuring unit detects the output of the signal output unit by detecting the output of the signal output unit between the time when the trigger signal is received and the time when the next trigger signal is received.
  • a second photoelectric conversion unit photoelectrically converts the pump light pulse.
  • the second amplification unit amplifies the output of the second photoelectric conversion unit.
  • a trigger signal output unit outputs a cross-correlation between the probe light pulse and the output of the second amplification unit as the trigger signal.
  • the time difference adjustment unit includes a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is provided to the trigger signal output unit, and after the pump light pulse is output from the pump light source, the trigger The time difference from the time T4 until the signal output unit is given as the output of the second amplifying unit is adjusted. Moreover, the repetition frequency of the detected light pulse is different from the repetition frequency of the probe light pulse.
  • the trigger signal output unit includes an optical modulation unit that modulates the probe light pulse with an output of the second amplification unit, and an output of the optical modulation unit.
  • the photoelectric conversion part to convert the amplification part which amplifies the output of the said photoelectric conversion part, and the detection part which envelope-detects the output of the said amplification part.
  • the time from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is applied to the signal output device is T1
  • the pump light pulse is the pump light source.
  • the time until the detected light pulse generated by the output pump light pulse is given to the signal output device is T2
  • the time difference adjustment unit subtracts time T3 from time T4. The time difference may be adjusted so that the value becomes equal to the value obtained by subtracting the time T1 from the time T2.
  • the time difference adjustment unit may be configured such that the time T4 is equal to the time T2, and the time T3 is equal to the time T1.
  • the time difference adjustment unit may make time T4, time T2, time T3, and time T1 equal.
  • the pump light source and the detected light pulse output unit are connected by an optical fiber
  • the probe light source and the signal output device are connected by an optical fiber
  • the probe light source and the trigger signal output unit may be connected by an optical fiber
  • the pump light source and the second photoelectric conversion unit may be connected by an optical fiber.
  • a first trigger signal generation device includes a first photoelectric conversion unit that photoelectrically converts a probe light pulse, a second photoelectric conversion unit that photoelectrically converts a pump light pulse, and an output of the first photoelectric conversion unit.
  • a first amplifying unit for amplifying, a second amplifying unit for amplifying the output of the second photoelectric conversion unit, and a trigger signal for outputting a cross-correlation of outputs of the first amplifying unit and the second amplifying unit as the trigger signal An output unit, a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is given to the trigger signal output unit as an output of the first amplification unit, and the pump light pulse is output from the pump light source
  • a time difference adjustment unit that adjusts a time difference from time T4 until the trigger signal output unit is provided as an output of the second amplification unit, and a repetition frequency of the pump light pulse, And repetition frequency of the serial probe light pulse is differently constructed.
  • the first photoelectric conversion unit photoelectrically converts the probe light pulse.
  • the second photoelectric conversion unit photoelectrically converts the pump light pulse.
  • the first amplifying unit amplifies the output of the first photoelectric conversion unit.
  • the second amplification unit amplifies the output of the second photoelectric conversion unit.
  • a trigger signal output unit outputs a cross-correlation between outputs of the first amplification unit and the second amplification unit as the trigger signal.
  • the time difference adjustment unit includes a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is provided as the output of the first amplification unit to the trigger signal output unit, and the pump light pulse is transmitted from the pump light source.
  • the trigger signal output unit modulates the output of the first amplification unit with the output of the second amplification unit, and the electric modulation unit.
  • An amplifying unit for amplifying the output of the amplifying unit, and a detecting unit for detecting an envelope of the output of the amplifying unit may be provided.
  • a second trigger signal generation device includes a first photoelectric conversion unit that photoelectrically converts a probe light pulse, a first amplification unit that amplifies an output of the first photoelectric conversion unit, and an output of the first amplification unit.
  • a trigger signal output unit that outputs the cross-correlation of the pump light pulse as the trigger signal, and the probe light pulse is output from the probe light source and then provided to the trigger signal output unit as an output of the first amplification unit
  • a time difference adjustment unit that adjusts a time difference between the time T3 until the time T3 and the time T4 from when the pump light pulse is output from the pump light source to when the pump light pulse is applied to the trigger signal output unit, and repeating the pump light pulse The frequency is different from the repetition frequency of the probe light pulse.
  • the first photoelectric conversion unit photoelectrically converts the probe light pulse.
  • the first amplifying unit amplifies the output of the first photoelectric conversion unit.
  • the trigger signal output unit outputs the cross-correlation between the output of the first amplification unit and the pump light pulse as the trigger signal.
  • the time difference adjustment unit includes a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is provided as the output of the first amplification unit to the trigger signal output unit, and the pump light pulse is transmitted from the pump light source. The time difference from the time T4 until it is given to the trigger signal output unit after being outputted is adjusted. In addition, the repetition frequency of the pump light pulse is different from the repetition frequency of the probe light pulse.
  • the trigger signal output unit includes an optical modulation unit that modulates the pump light pulse with an output of the first amplification unit, and an output of the optical modulation unit.
  • a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion, an amplification unit that amplifies the output of the photoelectric conversion unit, and a detection unit that detects an envelope of the output of the amplification unit may be included.
  • the probe light source and the first photoelectric conversion unit are connected by an optical fiber
  • the pump light source and the trigger signal output unit are connected by an optical fiber. You may make it.
  • a third trigger signal generation device includes a second photoelectric conversion unit that photoelectrically converts a pump light pulse, a second amplification unit that amplifies an output of the second photoelectric conversion unit, a probe light pulse, and the first A trigger signal output unit that outputs the cross-correlation of the outputs of the two amplifying units as the trigger signal; a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to the trigger signal output unit; and the pump A time difference adjusting unit for adjusting a time difference from a time T4 from when the light pulse is output from the pump light source to when the light signal is supplied to the trigger signal output unit as the output of the second amplifying unit,
  • the repetition frequency is configured to be different from the repetition frequency of the probe light pulse.
  • the second photoelectric conversion unit photoelectrically converts the pump light pulse.
  • the second amplification unit amplifies the output of the second photoelectric conversion unit.
  • the trigger signal output unit outputs a cross-correlation between the probe light pulse and the output of the second amplification unit as the trigger signal.
  • the time difference adjustment unit outputs the trigger signal after a time T3 from when the probe light pulse is output from the probe light source to when it is provided to the trigger signal output unit, and after the pump light pulse is output from the pump light source.
  • the time difference from the time T4 until it is given to the unit as the output of the second amplifying unit is adjusted.
  • the repetition frequency of the pump light pulse is different from the repetition frequency of the probe light pulse.
  • the trigger signal output unit includes an optical modulation unit that modulates the probe light pulse with an output of the second amplification unit, and an output of the optical modulation unit.
  • a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion, an amplification unit that amplifies the output of the photoelectric conversion unit, and a detection unit that detects an envelope of the output of the amplification unit may be included.
  • the probe light source and the trigger signal output unit are connected by an optical fiber, and the pump light source and the second photoelectric conversion unit are connected by an optical fiber. You may make it.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the light measurement apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a time chart of terahertz light (detected light pulse) (FIG. 2 (a)), probe light pulse (FIG. 2 (b)), and trigger signal (FIG. 2 (c)).
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the light measurement device 1 according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the light measurement apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a pump light pulse (FIG. 5A) given to the optical modulator 62, an electrical signal output from the first amplifying unit 36a (FIG. 5B), and an output of the optical modulator 62.
  • FIG. 5 (c) is a time chart showing the output of the low-pass filter 68 (FIG. 5 (d)).
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the light measurement device 1 according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the light measurement apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the light measurement device 1 according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the light measurement apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the light measurement apparatus 1 according to the first embodiment includes a probe light source 11, a pump light source 12, optical demultiplexers 13, 14, a signal output unit 22, a detected light pulse output unit 24, lenses 26, 28, and a time difference adjustment unit. 32, a first photoelectric conversion unit 34a, a second photoelectric conversion unit 34b, a first amplification unit 36a, a second amplification unit 36b, a trigger signal output unit 40, a current-voltage conversion amplifier 52, and a waveform measuring instrument 54.
  • the light measuring device 1 measures a terahertz wave that has passed through the device under test 2.
  • the time difference adjustment unit 32, the first photoelectric conversion unit 34a, the second photoelectric conversion unit 34b, the first amplification unit 36a, the second amplification unit 36b, and the trigger signal output unit 40 constitute a trigger signal generation device.
  • the probe light source 11 outputs laser pulse light (probe light pulse) having a near-infrared wavelength having a pulse width of several tens of femtoseconds. Note that the repetition frequency of the probe light pulse is f 1 It is.
  • the pump light source 12 outputs laser pulse light (pump light pulse) having a near infrared wavelength having a pulse width of several tens of femtoseconds.
  • the optical demultiplexer 13 receives the probe light pulse from the probe light source 11 and supplies it to the signal output unit 22 and the time difference adjustment unit 32.
  • the optical demultiplexer 13 and the probe light source 11 are connected by an optical fiber F11.
  • the optical demultiplexer 13 and the signal output unit 22 are connected by an optical fiber F12.
  • the optical demultiplexer 13 and the time difference adjustment unit 32 Are connected by an optical fiber F13.
  • the optical demultiplexer 13 is configured by an optical fiber.
  • the probe light source 11 and the signal output unit 22 are connected by the optical fibers F11 and F12 and the optical demultiplexer 13 (configured by an optical fiber).
  • the optical demultiplexer 14 receives the pump light pulse from the pump light source 12 and supplies it to the detected light pulse output unit 24 and the time difference adjustment unit 32.
  • the optical demultiplexer 14 and the pump light source 12 are connected by an optical fiber F21, and the optical demultiplexer 14 and the detected optical pulse output unit 24 are connected by an optical fiber F22, and the time difference adjustment with the optical demultiplexer 14 is performed.
  • the unit 32 is connected by an optical fiber F23.
  • the optical demultiplexer 14 is configured by an optical fiber.
  • the pump light source 12 and the detected light pulse output unit 24 are connected by the optical fibers F21 and F22 and the optical demultiplexer 14 (consisting of an optical fiber).
  • the detected light pulse output unit 24 receives the pump light pulse from the pump light source 12 and detects the detected light pulse (repetition frequency f) having the same repetition frequency as the repetition frequency of the pump light pulse. 2 ) Is output.
  • the detected light pulse output unit 24 is, for example, a photoconductive switch. When a pump light pulse is applied to the photoconductive switch, terahertz light (detected light pulse) is output from the photoconductive switch. Note that the configuration of the photoconductive switch is well known and will not be described. Further, the detected light pulse output unit 24 may be a nonlinear optical crystal.
  • the repetition frequency f of the detected light pulse 2 And the repetition frequency f of the probe light pulse 1 Is different. Further, terahertz light (detected light pulse) is emitted from one point P1 of the detected light pulse output unit 24.
  • the lens 26 is a convex lens.
  • the terahertz light output from the detected light pulse output unit 24 passes through the lens 26 and is given to the object 2 to be measured.
  • the lens 28 is a convex lens.
  • the terahertz light that has passed through the DUT 2 passes through the lens 28 and is supplied to the signal output unit 22. Terahertz light is collected at one point P2 of the signal output unit 22.
  • the signal output unit 22 receives the detected light pulse (terahertz light), receives the probe light pulse from the probe light source 11, and outputs a signal corresponding to the power of the detected light pulse when the probe light pulse is received.
  • the signal output unit 22 receives the terahertz light via the device under test 2.
  • the signal output device 22 is, for example, a photoconductive switch.
  • the signal output from the photoconductive switch is a current. Note that the configuration of the photoconductive switch is well known and will not be described.
  • the signal output device 22 may be a nonlinear optical crystal.
  • the first photoelectric conversion unit 34a receives the probe light pulse via the optical demultiplexer 13 and the time difference adjustment unit 32, and photoelectrically converts the probe light pulse.
  • the second photoelectric conversion unit 34b receives the pump light pulse via the optical demultiplexer 14 and the time difference adjustment unit 32, and photoelectrically converts the pump light pulse.
  • the first amplification unit 36a amplifies the output of the first photoelectric conversion unit 34a.
  • the output of the first amplifying unit 36 a is given to the mixer 42.
  • the output of the first amplifying unit 36a is large enough to operate the mixer 42.
  • the second amplification unit 36b amplifies the output of the second photoelectric conversion unit 34b.
  • the output of the second amplifying unit 36b is given to the mixer 42.
  • the output of the second amplifying unit 36b is large enough to operate the mixer 42.
  • the trigger signal output unit 40 outputs a cross-correlation of outputs from the first amplifying unit 36a and the second amplifying unit 36b as a trigger signal.
  • the trigger signal output unit 40 includes a mixer (electric modulation unit) 42, an amplification unit 44, and a low-pass filter (detection unit) 46.
  • the mixer (electric modulation unit) 42 multiplies the output of the first amplification unit 36a and the output of the second amplification unit 36b and outputs the result.
  • the output frequency of the mixer 42 is equal to the output frequency f of the first amplifying unit 36a. 1
  • the output frequency f of the second amplifying unit 36b. 2 ⁇ f ( f 2 -F 1 ).
  • the mixer (electric modulation unit) 42 modulates the output of the first amplification unit 36a with the output of the second amplification unit 36b. Further, if the output of the first amplifying unit 36a is modulated by the output of the second amplifying unit 36b, the mixer 42 can be used. For example, a switching element that transmits the output of the first amplifier 36a in proportion to the output voltage of the second amplifier 36b can be used instead of the mixer 42. Further, for example, a comparator that compares the output of the first amplifying unit 36a and the output of the second amplifying unit 36b and changes the output depending on which is larger can be used instead of the mixer 42. The amplifying unit 44 amplifies the output of the mixer 42.
  • the low-pass filter (detection unit) 46 transmits the low frequency component of the output of the amplification unit 44 and blocks the high frequency component, thereby detecting the envelope of the output of the amplification unit 44.
  • the time difference adjustment unit 32 adjusts the time difference between the time T3 and the time T4. However, at time T ⁇ b> 3, after the probe light pulse is output from the probe light source 11, it is photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 34 a via the optical demultiplexer 13, and is first amplified to the trigger signal output unit 40. This is the time until it is given as the output of the unit 36a.
  • the second photoelectric conversion unit 34 b performs photoelectric conversion via the optical demultiplexer 14, and the trigger signal output unit 40 performs second amplification. This is the time until it is given as the output of the unit 36b.
  • the time difference adjustment unit 32 and the first photoelectric conversion unit 34a are connected by an optical fiber F14.
  • the time difference adjustment unit 32 and the second photoelectric conversion unit 34b are connected by an optical fiber F24.
  • the time difference adjustment unit 32 receives the probe light pulse and the pump light pulse, delays one or both of them, and supplies the delayed light to the first photoelectric conversion unit 34a and the second photoelectric conversion unit 34b.
  • the time difference adjusting unit 32 may be an optical fiber having a predetermined length, for example.
  • the probe light pulse is delayed.
  • the optical fiber F23 and the optical fiber F24 are connected by an optical fiber having a predetermined length, and the optical fiber F13 and the optical fiber F14 are directly connected, the pump light pulse is delayed.
  • the probe light pulse and the pump light pulse are transmitted. Will be delayed.
  • the probe light source 11 and the first photoelectric conversion unit 34a are connected by optical fibers F11, F13, F14 and a time difference adjustment unit 32 (which is an optical fiber).
  • the pump light source 12 and the second photoelectric conversion unit 34b are connected by optical fibers F21, F23, and F24 and a time difference adjustment unit 32 (which is an optical fiber).
  • the time difference adjustment unit 32 adjusts the time difference between the time T3 and the time T4 so that a value obtained by subtracting the time T3 from the time T4 is equal to a value obtained by subtracting the time T1 from the time T2. For example, the time difference adjustment unit 32 makes time T4 equal to time T2 and time T3 equal to time T1.
  • the time T1 is the time from when the probe light pulse is output from the probe light source 11 until it is given to the signal output device 22 via the optical demultiplexer 13.
  • the time T2 reaches the detected light pulse output unit 24 via the optical demultiplexer 14 after the pump light pulse is output from the pump light source 12, and is detected by the output pump light pulse. This is the time until the detection light pulse (terahertz light) is given to the signal output device 22.
  • a time T22 from when the detected light pulse is output until it is given to the signal output unit 22 is calculated.
  • the current-voltage conversion amplifier 52 converts the current output from the signal output unit 22 into a voltage and amplifies the voltage.
  • the current-voltage conversion amplifier 52 has a low-pass filter, performs envelope detection of the amplified voltage, and outputs it to the waveform measuring instrument 54.
  • the waveform measuring device 54 measures the waveform of the output of the signal output device 22 by detecting the output of the signal output device 22 between the time when the trigger signal is received and the time when the next trigger signal is received.
  • the waveform measuring instrument 54 is a digital oscilloscope, for example.
  • FIG. 2 is a time chart of terahertz light (detected light pulse) (FIG. 2 (a)), probe light pulse (FIG. 2 (b)), and trigger signal (FIG. 2 (c)).
  • Pump light pulse from the pump light source 12 (repetition frequency f 2 ) Is output to the detected light pulse output unit 24.
  • the detected light pulse (repetition frequency f) is output from the detected light pulse output unit 24. 2 ) (For example, terahertz light) is output.
  • the terahertz light passes through the lens 26 and is given to the object 2 to be measured.
  • the terahertz light is transmitted through the DUT 2, transmitted through the lens 28, and given to the signal output device 22.
  • the signal output unit 22 sends a probe light pulse (repetition frequency f) from the probe light source 11. 1 )
  • the signal output unit 22 When receiving the probe light pulse, the signal output unit 22 outputs a signal (for example, current) corresponding to the power of the detected light pulse (see FIGS. 2A and 2B). This current is converted into a voltage by the current-voltage conversion amplifier 52 and then amplified, further envelope-detected, and output to the waveform measuring instrument 54.
  • the probe light pulse output from the probe light source 11 is given to the first photoelectric conversion unit 34 a via the optical demultiplexer 13 and the time difference adjustment unit 32.
  • the probe light pulse is photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 34 a, further amplified by the first amplification unit 36 a, and given to the mixer 42.
  • the pump light pulse output from the pump light source 12 is given to the second photoelectric conversion unit 34b via the optical demultiplexer 14 and the time difference adjustment unit 32.
  • the pump light pulse is photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 34 b, further amplified by the second amplification unit 36 b, and given to the mixer 42.
  • the mixer 42 multiplies the output of the first amplification unit 36a and the output of the second amplification unit 36b and outputs the result.
  • the output of the mixer 42 is amplified by the amplifier 44, envelope-detected by the low-pass filter 46, and output (see FIG. 2 (c)). This output becomes a trigger signal.
  • the waveform measuring device 54 measures the waveform of the output of the signal output device 22 by detecting the output of the signal output device 22 between the time when the trigger signal is received and the time when the next trigger signal is received.
  • the time difference adjustment unit 32 adjusts the time difference between the time T3 and the time T4 so that a value obtained by subtracting the time T3 from the time T4 is equal to a value obtained by subtracting the time T1 from the time T2.
  • the time difference adjustment unit 32 makes time T4 equal to time T2 and time T3 equal to time T1.
  • the time difference adjusting unit 32 sets the time difference between the time T3 and the time T4 so that the value obtained by subtracting the time T3 from the time T4 is equal to the value obtained by subtracting the time T1 from the time T2. adjust. Therefore, the difference between the jitter included in the trigger signal and the jitter included in the detected optical pulse is reduced, and the jitter included in the measurement result of the detected optical pulse can be suppressed.
  • the time difference adjustment unit 32 delays one or both of the probe light pulse and the pump light pulse.
  • the time difference adjustment unit 32 may delay one or both of the output of the first photoelectric conversion unit 34a and the output of the second photoelectric conversion unit 34b.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the light measurement device 1 according to a modification of the first embodiment.
  • the optical demultiplexer 13 and the first photoelectric conversion unit 34a are connected by an optical fiber F131.
  • the optical demultiplexer 14 and the second photoelectric conversion unit 34b are connected by an optical fiber F231.
  • the time difference adjustment unit 32 receives the output of the first photoelectric conversion unit 34a and the output of the second photoelectric conversion unit 34b, delays one or both of them, and provides the first amplification unit 36a and the second amplification unit 36b.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the light measurement apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the light measurement apparatus 1 according to the second embodiment includes a probe light source 11, a pump light source 12, optical demultiplexers 13, 14, a signal output unit 22, a detected light pulse output unit 24, lenses 26, 28, and a time difference adjustment unit. 32, a first photoelectric conversion unit 34a, a first amplification unit 36a, a current-voltage conversion amplifier 52, a waveform measuring instrument 54, and a trigger signal output unit 60.
  • the light measuring device 1 measures a terahertz wave that has passed through the device under test 2.
  • the time difference adjustment unit 32, the first photoelectric conversion unit 34a, the first amplification unit 36a, and the trigger signal output unit 60 constitute a trigger signal generation device.
  • the conversion amplifier 52 and the waveform measuring instrument 54 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the output of the first amplifying unit 36 a is large enough to operate the optical modulator 62.
  • the light measurement device 1 does not include the second photoelectric conversion unit 34b and the second amplification unit 36b.
  • the time difference adjustment unit 32 adjusts the time difference between the time T3 and the time T4.
  • the definition of time T3 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
  • Time T4 is the time from when the pump light pulse is output from the pump light source 12 until it is given to the trigger signal output unit 60 via the optical demultiplexer 14.
  • the time difference adjusting unit 32 and the trigger signal output unit 60 are connected by an optical fiber F241.
  • the time difference adjustment unit 32 receives the probe light pulse and the pump light pulse, delays one or both of them, and supplies the delayed light to the first photoelectric conversion unit 34 a and the trigger signal output unit 60.
  • the time difference adjustment unit 32 may be an optical fiber having a predetermined length, for example, as in the first embodiment.
  • the probe light source 11 and the first photoelectric conversion unit 34a are connected by optical fibers F11, F13, F14 and a time difference adjustment unit 32 (which is an optical fiber).
  • the pump light source 12 and the trigger signal output unit 60 are connected by optical fibers F21, F23, F241 and a time difference adjustment unit 32 (which is an optical fiber).
  • the definitions of the time T1 and the time T2 are the same as in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
  • the trigger signal output unit 60 includes an optical modulator 62, a photoelectric conversion unit 64, an amplification unit 66, and a low-pass filter (detection unit) 68.
  • the trigger signal output unit 60 outputs the output of the first amplifying unit 36a and the cross correlation between the pump light pulses as a trigger signal.
  • the optical modulator 62 modulates the pump light pulse with the output of the first amplifying unit 36a. For example, the ratio of transmitting the power of the pump light pulse is changed in proportion to the output voltage of the first amplifying unit 36a. If the pump light pulse is modulated by the output of the first amplifying unit 36a, a switching element or a comparator can be used instead of the light modulator 62.
  • the photoelectric conversion unit 64 photoelectrically converts the output of the light modulator 62.
  • the amplification unit 66 amplifies the output of the photoelectric conversion unit 64.
  • the low-pass filter (detection unit) 68 transmits the low-frequency component of the output of the amplification unit 66 and blocks the high-frequency component, thereby detecting the output of the amplification unit 66 as an envelope.
  • the detected light pulse (repetition frequency f) is output from the detected light pulse output unit 24. 2 ) (For example, terahertz light) is output. The terahertz light passes through the lens 26 and is given to the object 2 to be measured. The terahertz light is transmitted through the DUT 2, transmitted through the lens 28, and given to the signal output device 22.
  • the signal output unit 22 sends a probe light pulse (repetition frequency f) from the probe light source 11. 1 ) When receiving the probe light pulse, the signal output unit 22 outputs a signal (for example, current) corresponding to the power of the detected light pulse (see FIGS. 2A and 2B).
  • This current is converted into a voltage by the current-voltage conversion amplifier 52 and then amplified, further envelope-detected, and output to the waveform measuring instrument 54.
  • the probe light pulse output from the probe light source 11 is given to the first photoelectric conversion unit 34 a via the optical demultiplexer 13 and the time difference adjustment unit 32.
  • the probe light pulse is photoelectrically converted by the first photoelectric converter 34 a, further amplified by the first amplifier 36 a, and given to the optical modulator 62.
  • the pump light pulse output from the pump light source 12 is given to the optical modulator 62 of the trigger signal output unit 60 via the optical demultiplexer 14 and the time difference adjustment unit 32.
  • the optical modulator 62 modulates the pump light pulse with the output of the first amplifying unit 36a.
  • FIG. 5 shows a pump light pulse (FIG. 5A) given to the optical modulator 62, an electrical signal output from the first amplifying unit 36a (FIG. 5B), and an output of the optical modulator 62.
  • FIG. 5 (c) is a time chart showing the output of the low-pass filter 68 (FIG. 5 (d)).
  • the output of the optical modulator 62 (FIG. 5 (c)) was obtained by sampling the electrical signal (FIG. 5 (b)) output from the first amplifying unit 36a with a pump light pulse (FIG. 5 (a)). It corresponds to a thing.
  • the output of the optical modulator 62 is photoelectrically converted by the photoelectric converter 64, amplified by the amplifier 66, and given to the low pass filter 68.
  • the low-pass filter 68 outputs the output of the amplifying unit 66 by envelope detection (FIG. 5 (d)). This output becomes a trigger signal.
  • the waveform measuring device 54 measures the waveform of the output of the signal output device 22 by detecting the output of the signal output device 22 between the time when the trigger signal is received and the time when the next trigger signal is received.
  • the time difference adjustment unit 32 adjusts the time difference between the time T3 and the time T4 so that a value obtained by subtracting the time T3 from the time T4 is equal to a value obtained by subtracting the time T1 from the time T2.
  • the time difference adjustment unit 32 makes time T4 equal to time T2 and time T3 equal to time T1.
  • the time difference adjustment unit 32 delays one or both of the probe light pulse and the pump light pulse.
  • the time difference adjustment unit 32a may delay the output of the first photoelectric conversion unit 34a, and the time difference adjustment unit 32b may delay the pump light pulse. Note that both the time difference adjustment unit 32a and the time difference adjustment unit 32b may be provided, or only one of them may be provided.
  • the optical demultiplexer 13 and the first photoelectric conversion unit 34a are connected by an optical fiber F131.
  • the optical demultiplexer 14 and the time difference adjustment unit 32b are connected by an optical fiber F242.
  • the time difference adjustment unit 32b and the trigger signal output unit 60 are connected by an optical fiber F243.
  • the time difference adjustment unit 32 a receives and delays the output of the first photoelectric conversion unit 34 a (via the first amplification unit 36 a) and supplies the delayed signal to the trigger signal output unit 60.
  • the time difference adjustment unit 32 b receives the pump light pulse, delays it, and supplies it to the trigger signal output unit 60.
  • Third embodiment The light measurement device 1 according to the third embodiment is different from the light measurement device 1 according to the first embodiment in that the probe light is supplied to the trigger signal output unit 60 without photoelectric conversion.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the light measurement apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention.
  • the light measurement apparatus 1 includes a probe light source 11, a pump light source 12, optical demultiplexers 13, 14, a signal output unit 22, a detected light pulse output unit 24, lenses 26, 28, and a time difference adjustment unit. 32, a second photoelectric conversion unit 34b, a second amplification unit 36b, a current-voltage conversion amplifier 52, a waveform measuring instrument 54, and a trigger signal output unit 60.
  • the light measuring device 1 measures a terahertz wave that has passed through the device under test 2. Henceforth, the same part as 1st embodiment attaches
  • the time difference adjustment unit 32, the second photoelectric conversion unit 34b, the second amplification unit 36b, and the trigger signal output unit 60 constitute a trigger signal generation device.
  • the conversion amplifier 52 and the waveform measuring instrument 54 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
  • the output of the second amplifying unit 36b is large enough to operate the optical modulator 62.
  • the light measurement device 1 does not include the first photoelectric conversion unit 34a and the first amplification unit 36a.
  • the time difference adjustment unit 32 adjusts the time difference between the time T3 and the time T4.
  • the definition of time T4 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
  • Time T3 is the time from when the probe light pulse is output from the probe light source 11 until it is given to the trigger signal output unit 60 via the optical demultiplexer 13.
  • the time difference adjusting unit 32 and the trigger signal output unit 60 are connected by an optical fiber F141.
  • the time difference adjustment unit 32 receives the probe light pulse and the pump light pulse, delays one or both of them, and supplies the pulse signal to the trigger signal output unit 60 and the second photoelectric conversion unit 34b.
  • the time difference adjustment unit 32 may be an optical fiber having a predetermined length, for example, as in the first embodiment.
  • the probe light source 11 and the trigger signal output unit 60 are connected by optical fibers F11, F13, F141 and a time difference adjustment unit 32 (which is an optical fiber).
  • the pump light source 12 and the second photoelectric conversion unit 34b are connected by optical fibers F21, F23, and F24 and a time difference adjustment unit 32 (which is an optical fiber).
  • the time difference adjustment unit 32 adjusts the time difference between the time T3 and the time T4 so that a value obtained by subtracting the time T3 from the time T4 is equal to a value obtained by subtracting the time T1 from the time T2. For example, the time difference adjustment unit 32 makes time T4 equal to time T2 and time T3 equal to time T1.
  • the trigger signal output unit 60 includes an optical modulator 62, a photoelectric conversion unit 64, an amplification unit 66, and a low-pass filter (detection unit) 68.
  • the trigger signal output unit 60 outputs a cross correlation between the probe light pulse and the output of the second amplifying unit 36b as a trigger signal.
  • the optical modulator 62 modulates the probe light pulse with the output of the second amplifying unit 36b.
  • the ratio of transmitting the probe light pulse power is changed in proportion to the output level of the second amplifying unit 36b.
  • a switching element or a comparator can be used in place of the optical modulator 62.
  • the photoelectric conversion unit 64, the amplification unit 66, and the low-pass filter (detection unit) 68 are the same as those in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • Pump light pulse from the pump light source 12 (repetition frequency f 2 ) Is output to the detected light pulse output unit 24.
  • the detected light pulse (repetition frequency f) is output from the detected light pulse output unit 24.
  • terahertz light (For example, terahertz light) is output.
  • the terahertz light passes through the lens 26 and is given to the object 2 to be measured.
  • the terahertz light is transmitted through the DUT 2, transmitted through the lens 28, and given to the signal output device 22.
  • the signal output unit 22 sends a probe light pulse (repetition frequency f) from the probe light source 11. 1 )
  • the signal output unit 22 When receiving the probe light pulse, the signal output unit 22 outputs a signal (for example, current) corresponding to the power of the detected light pulse (see FIGS. 2A and 2B). This current is converted into a voltage by the current-voltage conversion amplifier 52 and then amplified, further envelope-detected, and output to the waveform measuring instrument 54.
  • the probe light pulse output from the probe light source 11 is given to the optical modulator 62 of the trigger signal output unit 60 via the optical demultiplexer 13 and the time difference adjustment unit 32.
  • the pump light pulse output from the pump light source 12 is given to the second photoelectric conversion unit 34b via the optical demultiplexer 14 and the time difference adjustment unit 32.
  • the pump light pulse is photoelectrically converted by the second photoelectric converter 34 b, further amplified by the second amplifier 36 b, and given to the optical modulator 62.
  • the optical modulator 62 modulates the probe light pulse with the output of the second amplifying unit 36b.
  • the output of the optical modulator 62 is photoelectrically converted by the photoelectric converter 64, amplified by the amplifier 66, and given to the low pass filter 68.
  • the low-pass filter 68 performs envelope detection on the output of the amplification unit 66 and outputs the result. This output becomes a trigger signal.
  • the waveform measuring device 54 measures the waveform of the output of the signal output device 22 by detecting the output of the signal output device 22 between the time when the trigger signal is received and the time when the next trigger signal is received.
  • the time difference adjustment unit 32 adjusts the time difference between the time T3 and the time T4 so that a value obtained by subtracting the time T3 from the time T4 is equal to a value obtained by subtracting the time T1 from the time T2. For example, the time difference adjustment unit 32 makes time T4 equal to time T2 and time T3 equal to time T1.
  • the time difference adjustment unit 32 delays one or both of the probe light pulse and the pump light pulse.
  • the time difference adjustment unit 32a may delay the probe light pulse
  • the time difference adjustment unit 32b may delay the output of the second photoelectric conversion unit 34b. Note that both the time difference adjustment unit 32a and the time difference adjustment unit 32b may be provided, or only one of them may be provided.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the light measurement device 1 according to a modification of the third embodiment.
  • the optical demultiplexer 14 and the second photoelectric conversion unit 34b are connected by an optical fiber F231.
  • the optical demultiplexer 13 and the time difference adjustment unit 32a are connected by an optical fiber F142.
  • the time difference adjustment unit 32a and the trigger signal output unit 60 are connected by an optical fiber F143.
  • the time difference adjustment unit 32 a receives and delays the probe light pulse, and supplies it to the trigger signal output unit 60.
  • the time difference adjustment unit 32 b receives and delays the output of the second photoelectric conversion unit 34 b and supplies the delayed signal to the trigger signal output unit 60.

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Abstract

本発明による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34aと、ポンプ光パルスを光電変換する第二光電変換部34bと、第一光電変換部の出力を増幅する第一増幅部36aと、第二光電変換部の出力を増幅する第二増幅部36bと、第一増幅部および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40と、プローブ光パルスが、プローブ光源から出力されてから、トリガ信号出力部に第一増幅部の出力として与えられるまでの時間T3と、ポンプ光パルスが、ポンプ光源から出力されてから、トリガ信号出力部に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32とを備える。

Description

光測定装置およびトリガ信号生成装置
 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
 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。
 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。
 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f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fである。なお、f−f=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f)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fと、プローブ光パルスの繰り返し周波数f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fおよび第二増幅部36bの出力の周波数fとの差Δf(=f−f)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(=f−f))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/f,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Δt(=1/f−1/f)づつずれた時点(0,Δt,2Δt,…)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/f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/(f−f)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f)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f)(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f)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(=f−f))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f)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f)(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f)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f)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f)(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f)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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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、
     トリガ信号生成装置。
  20. 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。
  21. 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、
     トリガ信号生成装置。
  22. 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、
     トリガ信号生成装置。
  23. 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。
  24. 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、
     トリガ信号生成装置。
  25. 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、
     トリガ信号生成装置。
  26. 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。
  27. 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、
     トリガ信号生成装置。
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