WO2023042375A1 - 光反射測定装置及び方法 - Google Patents

光反射測定装置及び方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023042375A1
WO2023042375A1 PCT/JP2021/034316 JP2021034316W WO2023042375A1 WO 2023042375 A1 WO2023042375 A1 WO 2023042375A1 JP 2021034316 W JP2021034316 W JP 2021034316W WO 2023042375 A1 WO2023042375 A1 WO 2023042375A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
signal
measurement
autocorrelation function
continuous
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/034316
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
槙悟 大野
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to JP2023548061A priority Critical patent/JPWO2023042375A1/ja
Priority to PCT/JP2021/034316 priority patent/WO2023042375A1/ja
Publication of WO2023042375A1 publication Critical patent/WO2023042375A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical reflectance measuring device and method.
  • OLCR Optical Low Coherence Reflectometer
  • Non-Patent Document 1 continuous light is split and one of the beams is irradiated onto the object to be measured, the other of the split beams is reflected by the movable reflective element, and the reflected light from the object to be measured and the reflected light from the movable reflective element interfere with each other. It is a measurement method that uses a signal.
  • a strong interference signal is obtained when the propagation delay time of the reflected light from the movable reflective element and the propagation delay time of the reflected light from the object to be measured match, so the interference signal can be observed while changing the position of the movable reflective element. , it is possible to analyze the reflectance distribution of the object to be measured with respect to the light propagation direction.
  • the reflection at any position in the light propagation direction of the object to be measured cannot be measured unless the position of the movable reflective element is changed to accurately adjust the optical path length. For this reason, a precise optical system design and a stable optical system installation environment are required, and it may be difficult to carry out measurements. There is also the problem that the measurable distance range is limited to the range of motion of the movable reflective element.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to simplify the measurement by omitting the precise adjustment of the optical system when measuring the reflection at any position in the light propagation direction of the measurement object. Also, it is to provide a technique for expanding the measurable distance range.
  • the optical reflectance measurement device includes: a first light source that outputs a first continuous light; a second light source that outputs the second continuous light as local light; Obtained by combining reflected light obtained by irradiating a measurement object with one branch of the first continuous light, reference light that is the other branch of the first continuous light, and the local light a signal processing unit that performs digital signal processing on the received light signal I(t), The signal processing unit calculates an autocorrelation function between the received light signal I(t) and a received light signal I(t+ ⁇ ) obtained by shifting the received light signal by time ⁇ , and using the peak position of the autocorrelation function, A reflection at the measurement object is measured.
  • the optical reflectance measurement method includes: branching of the first continuous light from the first light source; reflected light obtained by irradiating an object to be measured with one branch of the first continuous light, reference light that is the other branch of the first continuous light, and local light from a second light source; and receiving the combined light obtained by the combining, calculating an autocorrelation function between a received light signal I(t) obtained by the received light and a received light signal I(t+ ⁇ ) obtained by shifting the received light signal by time ⁇ ; The positions of the peaks of the autocorrelation function are used to measure the reflection at the measurement object.
  • the received light signal I(t) of the combined light obtained by combining the reflected light, the reference light, and the local light is obtained, and the received light signal I(t) and the received light signal I(t) are shifted by the time ⁇ .
  • the present disclosure can measure the reflection at any position in the light propagation direction of the object to be measured without adjusting the optical path length by the movable reflecting element.
  • the present disclosure does not require adjustment of the optical path length by the movable reflective element, and therefore is not restricted by the range of motion of the movable reflective element. Therefore, when measuring the reflection at any position in the light propagation direction of the measurement object, the present disclosure simplifies the measurement by omitting the precise adjustment of the optical system, and expands the measurable distance range. can provide.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a method of calculating an autocorrelation function in the present disclosure
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of calculation results of an autocorrelation function in the present disclosure
  • 1 is a block diagram showing a device configuration in an embodiment of the present disclosure
  • a light reflection measurement apparatus of the present disclosure includes a first light source that outputs first continuous light incident on an object to be measured, and a second light source that outputs second continuous light that functions as local light.
  • the first continuous light is branched, and two types of light waves are generated: reflected light obtained by irradiating the measurement object with one of the branched light waves, and reference light that is not irradiated on the measurement object.
  • the light wave obtained by combining the reflected light and the reference light is combined with the local light with high coherence and coherent detection is performed.
  • each reflection point is identified by i.
  • the object 20 to be measured include optical fibers, optical devices such as silicon optical waveguides, and biological tissues such as skin and eyeballs.
  • Optical reflectance measurement for living tissue is also called OCT (Optical Coherence Tomography).
  • the distance z represents the longitudinal distance from the optical circulator (reference numeral 24 shown in FIG. 3), and the distance zi represents the distance z at which the reflection point i is located.
  • the optical circulator 24 and the measurement object 20 are connected by an optical fiber with a length of 1 m, and a reflection point exists at a point of 0.01 m in the longitudinal direction inside the measurement object 20, in this measurement A point is observed to exist.
  • the complex electric field amplitude of the reference light is E 0 (t)
  • the complex electric field amplitude E i (t) of the reflected light from the distance z i on the object to be measured is expressed by the following equation.
  • ⁇ i is the propagation delay time of the reflected light from the distance z i
  • r i is the reflectance of reflection point i located at distance z i .
  • the received light signal I(t) obtained by coherent detection is expressed by the following equation.
  • ⁇ for i represents the summation for a plurality of reflection points present on the measurement object.
  • I( t) I( t)
  • FIG. 1 shows a calculation image of R( ⁇ ).
  • R( ⁇ ) calculates the time integral of the product of waveform I(t+ ⁇ ) obtained by shifting I(t) and I(t) by an arbitrary time ⁇ as a function of ⁇ .
  • R( ⁇ ) is calculated by digital signal processing based on the following equation.
  • Equation (6) When the complex electric field amplitude E i (t) of the reflected light is sufficiently weaker than the complex electric field amplitude E 0 (t) of the reference light (r i ⁇ 1), the fourth term can be ignored in equation (6).
  • the first through third terms are calculated using: where c. c. represents the complex conjugate. If the coherence time of the local light is long enough for the possible values of ⁇ , E * lo (t) Elo (t+ ⁇ ) and its complex conjugate can be regarded as constants independent of t.
  • Equation (12) to (15) into equation (6) R( ⁇ ) and [R( ⁇ )] 2 are expressed as follows.
  • .delta..tau. and .tau.i are Kronecker's deltas, which are functions defined by the following equations.
  • FIG. 2 shows a waveform image of [R( ⁇ )] 2 expressed in Equation (17).
  • [R( ⁇ )] 2 expresses the reflectance distribution of the object to be measured as a function of ⁇ .
  • FIG. 3 is a block diagram showing the device configuration of the light reflection measurement device 10 according to this embodiment.
  • a low coherence light source 11 and a high coherence light source 12 are used as light sources.
  • the low coherence light source 11 functions as a first light source and the high coherence light source 12 functions as a second light source.
  • the first continuous light output from the low-coherence light source 11 is split by the coupler 22a, and one of the split lights is applied to the measurement object 20 via the optical circulator 24.
  • FIG. This embodiment shows an example in which an optical fiber is connected to the optical circulator 24 , an object to be measured 20 is connected to the optical fiber, and light is reflected at an arbitrary position inside the object to be measured 20 .
  • the light connecting the optical circulator 24 and the object to be measured 20 is used in order to increase the efficiency of the irradiation of the incident light and the collection of the reflected light.
  • a lens may be provided between the fiber and the measurement object 20 . This facilitates measurement of reflected light reflected in space.
  • the reflected light from the measurement object 20 is propagated through the optical circulator 24 to the coupler 22b, and combined with the reference light at the coupler 22b.
  • the light obtained by combining the reflected light and the reference light is further combined with the local light output from the high coherence light source 12 by the coupler 16 .
  • the optical reflectance measurement device 10 converts the light obtained by combining the reflected light, the reference light, and the local light into an electric signal by the light receiver 13 .
  • the received light signal converted into an electric signal is converted into a digital signal by the A/D converter 14 and transferred to the signal processing section 15 .
  • the low-coherence light source 11 used in this embodiment has a coherence time shorter than 2 ⁇ z/v, where ⁇ z is the spatial resolution required for diagnosing and analyzing the measurement object 20.
  • the high coherence light source 15 has a coherence time longer than 2z max /v, where z max is the measurement distance range required for measurement of the object 20 to be measured.
  • the signal processing unit 15 of the present disclosure can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network. Further, in the above-described embodiment, after the reflected light and the reference light are combined by the coupler 22b, the combined light and the local light are combined by the coupler 16, but the present disclosure is not limited to this. For example, after the reflected light and the local light are combined, the combined light and the reference light may be combined. Also, the reflected light, the reference light, and the local light may be multiplexed by one device.
  • the present disclosure it is possible to realize optical reflection measurement without adjusting the optical path length using a movable reflective element like the conventional OLCR. This simplifies the measurement as compared with the conventional OLCR, and enables optical reflection measurement in a wide measurement range exceeding the measurement limit due to the conventional optical path length movable range.
  • This disclosure can be applied to the information and communications industry.
  • Coupler 20 Object to be measured 22: Coupler 24: Optical circulator

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本開示の目的は、測定対象物の光伝搬方向における任意の位置での反射を測定するに際し、精密な光学系の調整を省略し測定を簡易化するとともに、測定可能距離レンジを拡大する技術を提供することにある。　本開示は、第一の連続光を出力する第一の光源と、第二の連続光をローカル光として出力する第二の光源と、前記第一の連続光の分岐した一方を測定対象物に照射して得られる反射光と、前記第一の連続光の分岐した他方である参照光と、前記ローカル光との合波から得られる受光信号Ｉ（ｔ）にデジタル信号処理を施す信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記受光信号Ｉ（ｔ）と前記受光信号を時間τだけずらした受光信号Ｉ(ｔ＋τ)との自己相関関数を計算し、前記自己相関関数のピークの位置を用いて、前記測定対象物における反射を測定する、光反射測定装置である。

Description

光反射測定装置及び方法
　本開示は、光反射測定装置及び方法に関する。
　光導波路の故障箇所診断や物体の形状・構造解析等に用いられる光反射測定法の一つに低コヒーレンス光反射測定法（以下、「ＯＬＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｏｗ　Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）」とする。）がある。ＯＬＣＲの概要は非特許文献１で述べられているとおりである。具体的には、連続光を分岐させて一方を測定対象物に照射し、分岐したもう一方を可動反射素子で反射させ、測定対象物からの反射光と可動反射素子からの反射光との干渉信号を利用する測定法である。可動反射素子からの反射光の伝搬遅延時間と測定対象物からの反射光の伝搬遅延時間が一致する場合に強い干渉信号が得られるため、可動反射素子の位置を変えながら干渉信号を観測することで、光伝搬方向に対する測定対象物の反射率分布を解析できる。
Ｗ．Ｖ．Ｓｏｒｉｎ　ａｎｄ　Ｄ．Ｆ．Ｇｒａｙ，"Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ　Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｎｄ　Ｇｒｏｕｐ　Ｉｎｄｅｘ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｓｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｏｗ－Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ，"ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１，ｐｐ．１０５－１０７，１９９２．
　従来のＯＬＣＲでは可動反射素子の位置を変えて光路長を正確に調整しながら測定を実施しなければ、測定対象物の光伝搬方向における任意の位置での反射を測定することができない。このため、精密な光学系の設計や安定的な光学系設置環境が要求され、測定の実施が困難な場合がある。また、測定可能な距離レンジが可動反射素子の可動域に制限されるという問題がある。
　本開示は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は測定対象物の光伝搬方向における任意の位置での反射を測定するに際し、精密な光学系の調整を省略し測定を簡易化するとともに、測定可能距離レンジを拡大する技術を提供することにある。
　具体的には、本開示に係る光反射測定装置は、
　第一の連続光を出力する第一の光源と、
　第二の連続光をローカル光として出力する第二の光源と、
　前記第一の連続光の分岐した一方を測定対象物に照射して得られる反射光と、前記第一の連続光の分岐した他方である参照光と、前記ローカル光との合波から得られる受光信号Ｉ（ｔ）にデジタル信号処理を施す信号処理部と、を備え、
　前記信号処理部は、前記受光信号Ｉ（ｔ）と前記受光信号を時間τだけずらした受光信号Ｉ(ｔ＋τ)との自己相関関数を計算し、前記自己相関関数のピークの位置を用いて、前記測定対象物における反射を測定する。
　具体的には、本開示に係る光反射測定方法は、
　第一の光源からの第一の連続光の分岐し、
　前記第一の連続光を分岐した一方を測定対象物に照射して得られる反射光と、前記第一の連続光の分岐した他方である参照光と、第二の光源からのローカル光と、を合波し、
　前記合波によって得られた合波光を受光し、
　前記受光によって得られる受光信号Ｉ（ｔ）と前記受光信号を時間τだけずらした受光信号Ｉ(ｔ＋τ)との自己相関関数を計算し、
　前記自己相関関数のピークの位置を用いて、前記測定対象物における反射を測定する。
　本開示によれば、反射光、参照光及びローカル光を合波した合波光の受光信号Ｉ（ｔ）を取得し、受光信号Ｉ（ｔ）と受光信号Ｉ（ｔ）を時間τだけずらした受光信号Ｉ(ｔ＋τ)との自己相関関数を計算することで、測定対象物の光伝搬方向ｚごとの反射を測定することができる。このため、本開示は、可動反射素子による光路長調整を行うことなく、測定対象物の光伝搬方向における任意の位置での反射を測定することができる。また本開示は、可動反射素子による光路長調整を行う必要がないため、可動反射素子の可動域による制限を受けることがない。したがって、本開示は、測定対象物の光伝搬方向における任意の位置での反射を測定するに際し、精密な光学系の調整を省略し測定を簡易化するとともに、測定可能距離レンジを拡大する技術を提供することができる。
本開示における自己相関関数の計算方法の概念図である。 本開示における自己相関関数の計算結果の概念図である。 本開示の実施形態における装置構成を示すブロック図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
　本開示の光反射測定装置は、測定対象物に入射する第一の連続光を出力する第一の光源と、ローカル光として機能する第二の連続光を出力する第二の光源と、を備える。本開示では、第一の連続光を分岐させ、分岐させた一方を測定対象物に照射して得られる反射光と、測定対象物には照射しない参照光と、の２種類の光波を生成し、反射光と参照光とを合波させた光波をコヒーレンス性の高いローカル光と合波してコヒーレント検波し、コヒーレント検波で得られる信号に対してデジタル自己相関処理を施すことにより、精密な光学系の調整を行うことなく光反射測定を実現する。
　測定対象物（図３に示す符号２０）内には複数の反射点があり、それぞれの反射点をｉで識別する。測定対象物２０の例としては、光ファイバの他、シリコン光導波路のような光デバイス、その他皮膚や眼球などの生体組織も考えられる。なお、生体組織用の光反射測定はＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）とも呼ばれる。また、距離ｚは光サーキュレータ（図３に示す符号２４）からの長手方向の距離を表し、距離ｚｉは、反射点ｉがある距離ｚを表す。例えば、光サーキュレータ２４と測定対象物２０が長さ１ｍの光ファイバで接続され、測定対象物２０内の長手方向０．０１ｍ地点に反射点が存在する場合、本測定では１．０１ｍ地点に反射点が存在するように観測される。参照光の複素電界振幅をＥ０（ｔ）とすると、測定対象物における距離ｚｉからの反射光の複素電界振幅Ｅｉ（ｔ）は次式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここでτｉは距離ｚｉからの反射光の伝搬遅延時間であり、光伝搬速度をｖとするとｚｉに対してτｉ＝２ｚｉ／ｖの関係にある。ｒｉは距離ｚｉの位置にある反射点ｉの反射率である。
　ローカル光の複素電界振幅をＥｌｏ（ｔ）とすると、コヒーレント検波で得られる受光信号Ｉ（ｔ）は次式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここでｉに関するΣは測定対象物に存在する複数の反射点に関する足し合わせを表す。
　第一の連続光の光強度に比べてローカル光強度が十分強く、反射光同士の干渉成分、参照光同士の干渉成分、及び反射光と参照光との干渉成分は無視できるとすると、Ｉ（ｔ）は次式のように記述できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　次に、Ｉ（ｔ）の自己相関関数Ｒ（τ）を計算する。図１にＲ（τ）の計算イメージを示す。Ｒ（τ）はＩ（ｔ）とＩ（ｔ）を任意の時間τだけずらした波形Ｉ（ｔ＋τ）の積の時間積分をτの関数として算出する。Ｒ（τ）は次式に基づきデジタル信号処理により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　参照光の複素電界振幅Ｅ０（ｔ）に比べて反射光の複素電界振幅Ｅｉ（ｔ）が十分弱い場合（ｒｉ＜＜１）、式（６）において第４項は無視できる。第１～３項は以下を用いて計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 ここでｃ．ｃ．は複素共役を表す。とり得るτの値に対してローカル光のコヒーレンス時間が十分長い場合、Ｅ＊ ｌｏ（ｔ）Ｅｌｏ（ｔ＋τ）及びその複素共役はｔに依存しない定数とみなせる。
　また、とり得るτの値に対して低コヒーレンス光源１１からの第一の連続光のコヒーレンス時間が十分短い場合、次式が成り立つとみなせる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　したがって、式（１１）を式（７）～（１０）に適用すると以下のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　式（１２）～（１５）を式（６）に代入すると、Ｒ（τ）及び［Ｒ（τ）］２は次式のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 ここでδτ，τｉはクロネッカーのデルタであり、次式で定義される関数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　式（１７）に表される［Ｒ（τ）］２の波形イメージを図２に示す。［Ｒ（τ）］２は測定対象物の反射率分布をτの関数として表現されたものであり、反射点ｉに対応する遅延時間τｉの位置に反射率に比例する強さのピークを持つ。τｉは距離ｚｉに対してτｉ＝２ｚｉ／ｖの関係にあるから、式（１７）は距離ｚの関数に置き換えることができる。これにより、光伝搬方向における距離ｚｉに対する測定対象物の反射率分布が求められる。
　図３は本実施形態における光反射測定装置１０の装置構成を示すブロック図である。光源には低コヒーレンス光源１１及び高コヒーレンス光源１２を用いる。低コヒーレンス光源１１は第一の光源として機能し、高コヒーレンス光源１２は第二の光源として機能する。低コヒーレンス光源１１から出力される第一の連続光をカプラ２２ａで分岐させ、分岐した一方を光サーキュレータ２４を介して測定対象物２０に照射する。本実施形態では、光サーキュレータ２４に光ファイバが接続され、当該光ファイバに測定対象物２０が接続され、測定対象物２０内部の任意の位置で反射する例を示す。なお、測定対象物２０が内部に空間の存在する物体である場合には、入射光の照射および反射光の集光の効率を高めるために、光サーキュレータ２４と測定対象物２０とを接続する光ファイバと測定対象物２０との間にレンズを設けてもよい。これにより、空間内で反射された反射光を測定が容易になる。
　測定対象物２０からの反射光は光サーキュレータ２４を介してカプラ２２ｂに伝搬され、カプラ２２ｂで参照光と合波される。反射光と参照光とが合波された光は、さらにカプラ１６で高コヒーレンス光源１２から出力されたローカル光と合波される。光反射測定装置１０は、反射光、参照光及びローカル光が合波された光を受光器１３で電気信号に変換する。電気信号に変換した受光信号をＡ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換し、信号処理部１５に転送する。
　信号処理部１５では、デジタル信号に変換された受光信号Ｉ（ｔ）を用いて式（６）により自己相関関数Ｒ（τ）及びその二乗［Ｒ（τ）］２を計算する。具体的には、信号処理部１５は、受光信号Ｉ（ｔ）と受光信号を時間τだけずらした受光信号Ｉ(ｔ＋τ)との自己相関関数Ｒ（τ）を計算する。そして、信号処理部１５は、［Ｒ（τ）］２に関してτ＝２ｚ／ｖの関係を用いて遅延時間τを距離ｚに変換し、測定対象物２０の反射率分布を得る。
　なお、本実施形態に用いられる低コヒーレンス光源１１は、測定対象物２０を診断・解析するために必要とされる空間分解能をΔｚとした場合に、コヒーレンス時間が２Δｚ／ｖよりも短いものを用い、高コヒーレンス光源１５は、測定対象物２０の測定に際して必要とされる測定距離レンジをｚｍａｘとした場合にコヒーレンス時間が２ｚｍａｘ／ｖよりも長いものを用いる。
　本開示の信号処理部１５はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。また、上述の実施形態では、反射光と参照光をカプラ２２ｂで合波した後に、その合波光とローカル光をカプラ１６で合波したが、本開示はこれに限定されない。例えば、反射光とローカル光とを合波した後に、その合波光と参照光を合波してもよい。また、反射光と参照光とローカル光を１つのデバイスで合波してもよい。
　本開示により、従来のＯＬＣＲのような可動反射素子による光路長調整を行うことなく光反射測定を実現できる。これにより、従来のＯＬＣＲと比べて測定を簡易化するとともに、従来の光路長可動域による測定制限を超える広い測定レンジでの光反射測定が可能となる。
　本開示は、情報通信産業に適用することができる。
１０：光反射測定装置
１１：低コヒーレンス光源
１２：高コヒーレンス光源
１３：受光器
１４：Ａ／Ｄ変換器
１５：信号処理部
１６：カプラ
２０：測定対象物
２２：カプラ
２４：光サーキュレータ

Claims (7)

  1. 　第一の連続光を出力する第一の光源と、
    　第二の連続光をローカル光として出力する第二の光源と、
    　前記第一の連続光の分岐した一方を測定対象物に照射して得られる反射光と、前記第一の連続光の分岐した他方である参照光と、前記ローカル光との合波から得られる受光信号Ｉ（ｔ）にデジタル信号処理を施す信号処理部と、を備え、
    　前記信号処理部は、前記受光信号Ｉ（ｔ）と前記受光信号を時間τだけずらした受光信号Ｉ(ｔ＋τ)との自己相関関数を計算し、前記自己相関関数のピークを用いて、前記測定対象物における反射を測定する、
    光反射測定装置。
  2. 　前記信号処理部は、前記自己相関関数のピークの位置に基づいて、前記測定対象物の光伝搬方向における位置を判定する、
    　請求項１に記載の光反射測定装置。
  3. 　前記信号処理部は、前記自己相関関数の二乗を計算し、前記自己相関関数の二乗のピークの強度を用いて、前記測定対象物における反射率を求める、
    　請求項１又は２に記載の光反射測定装置。
  4. 　前記信号処理部は、前記自己相関関数の二乗のピークの強度及び位置から前記測定対象物における反射率分布を求める
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光反射測定装置。
  5. 　前記測定対象物における光伝搬速度をｖとして、
    　前記第一の連続光のコヒーレンス時間は、前記測定対象物の反射率分布を測定するために必要な空間分解能Δｚから求まるコヒーレンス時間２Δｚ／ｖよりも短く、
    　前記第二の連続光のコヒーレンス時間は、低コヒーレンス光反射測定法により測定可能な測定距離レンジｚｍａｘから求まるコヒーレンス時間２ｚｍａｘ／ｖよりも長い
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光反射測定装置。
  6. 　前記自己相関関数の二乗において前記測定対象物の異なる反射点間の受光信号相関を無視することができる程度に、前記参照光の強度が前記反射光の強度よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光反射測定装置。
  7. 　第一の連続光を分岐させて一方を測定対象物に照射し、
    　前記測定対象物からの反射光と分岐させたもう一方の第一の連続光を、前記第一の連続光と異なる第二の光源から出力されるローカル光と合波し、
    　前記合波によって得られた合波光を受光し、
    　前記受光によって得られる受光信号Ｉ（ｔ）と前記受光信号を時間τだけずらした受光信号Ｉ(ｔ＋τ)との自己相関関数を計算し、
    　前記自己相関関数のピークを用いて、前記測定対象物における反射を測定することを特徴とする、
    　光反射測定方法。
PCT/JP2021/034316 2021-09-17 2021-09-17 光反射測定装置及び方法 WO2023042375A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023548061A JPWO2023042375A1 (ja) 2021-09-17 2021-09-17
PCT/JP2021/034316 WO2023042375A1 (ja) 2021-09-17 2021-09-17 光反射測定装置及び方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/034316 WO2023042375A1 (ja) 2021-09-17 2021-09-17 光反射測定装置及び方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023042375A1 true WO2023042375A1 (ja) 2023-03-23

Family

ID=85602606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/034316 WO2023042375A1 (ja) 2021-09-17 2021-09-17 光反射測定装置及び方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2023042375A1 (ja)
WO (1) WO2023042375A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000016034A1 (en) * 1998-09-11 2000-03-23 Izatt Joseph A Interferometers for optical coherence domain reflectometry and optical coherence tomography using nonreciprocal optical elements
JP2006191937A (ja) * 2004-07-09 2006-07-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 歯の光干渉トモグラフィー用可変波長光発生装置及び歯の光干渉トモグラフィー装置
JP2017110953A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 日本電信電話株式会社 伝搬モード間群遅延差測定方法及び伝搬モード間群遅延差測定システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000016034A1 (en) * 1998-09-11 2000-03-23 Izatt Joseph A Interferometers for optical coherence domain reflectometry and optical coherence tomography using nonreciprocal optical elements
JP2006191937A (ja) * 2004-07-09 2006-07-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 歯の光干渉トモグラフィー用可変波長光発生装置及び歯の光干渉トモグラフィー装置
JP2017110953A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 日本電信電話株式会社 伝搬モード間群遅延差測定方法及び伝搬モード間群遅延差測定システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZILIO S. C.: "Simultaneous thickness and group index measurement with a single arm low-coherence interferometer", OPTICS EXPRESS, vol. 22, no. 22, 3 November 2014 (2014-11-03), pages 27392, XP093047773, DOI: 10.1364/OE.22.027392 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023042375A1 (ja) 2023-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6034468B1 (ja) テラヘルツ波を用いたリアルタイム非接触非破壊厚さ測定装置
US5872628A (en) Noise pair velocity and range echo location system
CN101297750B (zh) 一种复谱频域光学相干层析成像方法以及系统
WO2020040019A1 (ja) 光ファイバの損失測定装置および光ファイバの損失測定方法
JPH09119815A (ja) フィルム厚の測定方法及び装置
WO2020071128A1 (ja) 後方散乱光増幅装置、光パルス試験装置、後方散乱光増幅方法、及び光パルス試験方法
JP2004101472A (ja) 光ファイバを用いた歪み温度計測装置
JP7120400B2 (ja) 光干渉断層撮像器
CN110987147B (zh) 光纤水听器阵列光程差测试设备、方法及装置
JP2017110953A (ja) 伝搬モード間群遅延差測定方法及び伝搬モード間群遅延差測定システム
US7460242B2 (en) Systems and methods for high-precision length measurement
CN105476605B (zh) 高速光学相干层析成像系统和方法
WO2023042375A1 (ja) 光反射測定装置及び方法
KR101987392B1 (ko) 고속 빗살 파장 가변 광원 장치 및 이를 이용하는 원거리 형상 변화 고속 측정을 위한 장치
JP2020134143A (ja) 光周波数反射計測装置およびその計測方法
Petermann et al. Characterization of fiber Bragg gratings by use of optical coherence-domain reflectometry
JP3282135B2 (ja) 光周波数領域反射測定装置
KR100991121B1 (ko) 광간섭현상을 이용한 광학측정시스템 및 그를 위한 광지연길이 연장방법
JP5207252B2 (ja) 光周波数領域反射測定方法及び光周波数領域反射測定装置
WO2023042370A1 (ja) 光強度分布パターン測定装置及び方法
CN106705863A (zh) 一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法
JP2022088831A (ja) 測定システムおよび測定方法
WO2022044204A1 (ja) 光干渉断層撮像装置
JP6751371B2 (ja) 空間モード分散測定方法及び空間モード分散測定装置
CN110793445A (zh) 一种基于全光纤频域干涉的多通道同步绝对距离测量方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21957556

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023548061

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE