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明細書 :測定装置

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 再公表特許(A1)
発行日 平成29年3月9日(2017.3.9)
発明の名称または考案の名称 測定装置
国際特許分類 G01N  21/27        (2006.01)
FI G01N 21/27 Z
G01N 21/27 H
国際予備審査の請求
全頁数 46
出願番号 特願2015-538858 (P2015-538858)
国際出願番号 PCT/JP2014/004314
国際公開番号 WO2015/045266
国際出願日 平成26年8月21日(2014.8.21)
国際公開日 平成27年4月2日(2015.4.2)
優先権出願番号 2013197192
優先日 平成25年9月24日(2013.9.24)
優先権主張国 日本国(JP)
指定国 AP(BW , GH , GM , KE , LR , LS , MW , MZ , NA , RW , SD , SL , ST , SZ , TZ , UG , ZM , ZW) , EA(AM , AZ , BY , KG , KZ , RU , TJ , TM) , EP(AL , AT , BE , BG , CH , CY , CZ , DE , DK , EE , ES , FI , FR , GB , GR , HR , HU , IE , IS , IT , LT , LU , LV , MC , MK , MT , NL , NO , PL , PT , RO , RS , SE , SI , SK , SM , TR) , OA(BF , BJ , CF , CG , CI , CM , GA , GN , GQ , GW , KM , ML , MR , NE , SN , TD , TG) , AE , AG , AL , AM , AO , AT , AU , AZ , BA , BB , BG , BH , BN , BR , BW , BY , BZ , CA , CH , CL , CN , CO , CR , CU , CZ , DE , DK , DM , DO , DZ , EC , EE , EG , ES , FI , GB , GD , GE , GH , GM , GT , HN , HR , HU , ID , IL , IN , IR , IS , JP , KE , KG , KN , KP , KR , KZ , LA , LC , LK , LR , LS , LT , LU , LY , MA , MD , ME , MG , MK , MN , MW , MX , MY , MZ , NA , NG , NI , NO , NZ , OM , PA , PE , PG , PH , PL , PT , QA , RO , RS , RU , RW , SA , SC , SD , SE , SG , SK , SL , SM , ST , SV , SY , TH , TJ , TM , TN , TR , TT , TZ , UA , UG
発明者または考案者 【氏名】黒川 隆志
【氏名】柏木 謙
【氏名】田中 洋介
【氏名】塩田 達俊
出願人 【識別番号】504132881
【氏名又は名称】国立大学法人東京農工大学
【識別番号】504190548
【氏名又は名称】国立大学法人埼玉大学
個別代理人の代理人 【識別番号】110000877、【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
審査請求 未請求
テーマコード 2G059
Fターム 2G059AA01
2G059BB01
2G059BB12
2G059CC04
2G059CC05
2G059CC16
2G059EE01
2G059EE02
2G059EE12
2G059GG01
2G059GG06
2G059GG08
2G059GG09
2G059HH01
2G059JJ02
2G059JJ03
2G059JJ05
2G059JJ11
2G059JJ13
2G059JJ17
2G059JJ22
2G059KK02
2G059KK04
要約 分光光学系を有する測定装置の測定帯域を広げ、当該測定装置の制御系を簡単にし、かつ、当該測定装置を安価にする。被測定試料の透過特性または反射特性を測定する測定装置であって、一定の周波数間隔を有する複数のモード光を含むコム光を出力する周波数コム光源と、コム光が入力され、コム光における複数のモード光を一つずつ周波数分解する分光光学系と、分光光学系から取り出された複数のモード光のうち少なくとも1つのモード光の強度を検出する光検出器とを備え、光検出器が強度を検出する1つのモード光は、コム光源の出力から、光検出器の入力までの間に配置された被測定試料を透過または反射し、コム光のモード間隔周波数は、分光光学系の光周波数分解能より大きい測定装置を提供する。
特許請求の範囲 【請求項1】
被測定試料の透過特性または反射特性を測定する測定装置であって、
一定の周波数間隔を有する複数のモード光を含むコム光を出力する周波数コム光源と、
前記コム光が入力され、前記コム光における前記複数のモード光を一つずつ周波数分解する分光光学系と、
前記分光光学系から取り出された前記複数のモード光のうち少なくとも1つのモード光の強度を検出する光検出器と
を備え、
前記光検出器が強度を検出する前記1つのモード光は、前記コム光源の出力から、前記光検出器の入力までの間に配置された前記被測定試料を透過または反射し、
前記コム光のモード間隔周波数は、前記分光光学系の光周波数分解能より大きい測定装置。
【請求項2】
前記モード間隔周波数は、前記分光光学系の光周波数分解能の2倍以上である
請求項1に記載の測定装置。
【請求項3】
前記分光光学系は、前記複数のモード光のうち、指定される1つのモード光だけを取り出す出射スリットを有し、
前記光検出器は、前記出射スリットから出射された前記1つのモード光の強度を検出する単一の光電変換素子を有する、
請求項1または2に記載の測定装置。
【請求項4】
前記光検出器は、前記分光光学系によって周波数分解された前記複数のモード光を並列的に検出するイメージセンサを有する、請求項1または2に記載の測定装置。
【請求項5】
前記コム光源は、
前記モード間隔周波数と同一の繰り返し周波数の光パルスを出力するパルス光源と、
前記パルス光源が出力する前記光パルスのスペクトルを周波数シフトさせる周波数シフタと、
前記光パルスの有する周波数帯域を拡大した前記コム光を、前記光パルスに基づいて生成する帯域拡大部と
を有する請求項1から4のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項6】
前記周波数シフタにおけるシフト量に応じて、前記分光光学系が取り出す光周波数の範囲をシフトさせる制御機能を有する制御部を更に備える
請求項5に記載の測定装置。
【請求項7】
前記パルス光源は、
単一周波数の連続光を出力する連続発振レーザと、
前記連続光の周波数を、前記モード間隔周波数に応じた周波数で変調して、複数のモード光を含む種コム光を生成する光変調器と、
前記種コム光における各モード光の位相および振幅を調整し、光パルスを合成する光パルス合成部と
を有する請求項5または6に記載の測定装置。
【請求項8】
前記連続光の周波数を、前記モード間隔周波数よりも小さい周波数で位相変調して、それぞれのモード光に1次の両側サイドバンド光を生じさせて、前記光変調器に入力する位相変調器と、
前記位相変調器に信号を入力する信号発生器と、
前記光検出器の出力と前記信号発生器の信号が位相調整された信号とを受信するロックイン検波器と
を更に有し、
前記分光光学系は、指定される1つのモード光と当該モード光の前記1次の両側サイドバンド光とを同時に取り出して前記光検出器に入射し、
前記光検出器から出力される電気信号は前記ロックイン検波器に送られ、変調信号を用いて位相敏感検波され、直交した2つの信号が取り出される
請求項7に記載の測定装置。
【請求項9】
前記光変調器は、前記連続光が分岐して入力される第1の光変調器および第2の光変調器を含み、
前記第1の光変調器は、前記モード間隔周波数がfの前記コム光の前記種コム光を生成し、前記第2の光変調器は、前記モード間隔周波数がfの前記コム光の前記種コム光を生成し、
とfとの差は、fおよびfのいずれよりも小さく、
前記モード間隔周波数がfの前記コム光および前記モード間隔周波数がfの前記コム光の一方または両方が、前記被測定試料を透過または反射しており、
前記モード間隔周波数がfの前記コム光と前記モード間隔周波数がfの前記コム光とは合波され、前記分光光学系に入射される
請求項7に記載の測定装置。
【請求項10】
前記光パルス合成部は、前記第1の光変調器および前記第2の光変調器に対応する第1の光パルス合成部および第2の光パルス合成部を含み、
前記帯域拡大部は、前記第1の光パルス合成部および前記第2の光パルス合成部に対応する第1の帯域拡大部および第2の帯域拡大部を含む
請求項9に記載の測定装置。
【請求項11】
被測定試料の透過特性または反射特性をヘテロダイン検波により測定する測定装置であって、
周波数が異なる複数のモード光を含むコム光を出力するコム光源と、
前記コム光源から出力されて異なるモード間隔周波数のコム光となった2種類のコム光が、合波されて入力されるデュアルコム受光器と
を備え、
前記コム光源は、
前記コム光において隣接する複数のモード光の周波数間隔であるモード間隔周波数と同一の間隔を有し、且つ、前記コム光よりも少ない数のモード光を含む光パルスを出力するパルス光源と、
前記モード光が存在する周波数帯域を前記光パルスより拡大した前記コム光を、前記光パルスに基づいて生成する帯域拡大部と、
前記パルス光源が出力する前記光パルスの周波数を、前記モード間隔周波数よりも狭い範囲でシフトさせることで、前記コム光の各モード光の周波数を一括してシフトさせる周波数シフタと
を有し、
前記パルス光源は、
連続光を出力する連続発振レーザと、
前記連続光の周波数を、前記モード間隔周波数に応じた周波数で変調して、複数のモード光を含む種コム光を生成する、第1の光変調器および第2の光変調器と、
前記種コム光における各モード光の位相および振幅を調整し、光パルスを合成する光パルス合成部と、
を含み、
前記連続光は2つに分岐され、前記第1の光変調器および前記第2の光変調器にそれぞれ入射されて、
前記第1の光変調器は、前記モード間隔周波数がfの前記コム光の前記種コム光を生成し、前記第2の光変調器は、前記モード間隔周波数がfの前記コム光の前記種コム光を生成し、
とfとの差は、fおよびfのいずれよりも小さく、
前記モード間隔周波数がfの前記コム光および前記モード間隔周波数がfの前記コム光の一方または両方が、前記被測定試料を透過または反射しており、
前記モード間隔周波数がfの前記コム光と前記モード間隔周波数がfの前記コム光とは合波され、前記デュアルコム受光器に入射される測定装置。
【請求項12】
前記光パルス合成部は、前記第1の光変調器および前記第2の光変調器に対応する第1の光パルスシンセサイザおよび第2の光パルスシンセサイザを含み、
前記帯域拡大部は、前記第1の光パルスシンセサイザおよび前記第2の光パルスシンセサイザに対応する第1の帯域拡大部および第2の帯域拡大部を含む
請求項11に記載の測定装置。
【請求項13】
前記光パルス合成部と前記帯域拡大部との間に、光周波数シフタをさらに備える
請求項8から12のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項14】
前記光パルス合成部は、前記第1の光変調器および前記第2の光変調器に対応する第1の分散付与器および第2の分散付与器を含み、
前記帯域拡大部は、前記第1の分散付与器および前記第2の分散付与器に対応する第1の帯域拡大部および第2の帯域拡大部を含み、
前記デュアルコム受光器は、
異なるモード間隔周波数のコム光が合波されて入力される光電変換素子と、
前記光電変換素子からの出力が入力されるディジタイザと
を有し、
前記測定装置は、
前記第1の分散付与器と前記第1の帯域拡大部との間に設けられた一の周波数シフタと、
前記連続発振レーザからの出力を前記第1の光変調器および前記第2の光変調器に分岐する分岐カプラと前記連続発振レーザとの間に設けられた他の周波数シフタと
をさらに備える、
請求項11に記載の測定装置。
【請求項15】
被測定光源の発光スペクトルをヘテロダイン検波により測定する測定装置であって、
周波数が異なる複数のモード光を含むコム光を出力するコム光源と、
前記コム光が入力され、前記コム光における前記複数のモード光のうち、指定される1つのモード光だけを取り出す分光光学系と、
前記分光光学系から取り出された前記1つのモード光と前記被測定光源の被測定光とが合波された光の強度を検出する光検出器と
を備え、
前記コム光において隣接する前記複数のモード光の周波数間隔であるモード間隔周波数は、前記分光光学系の光周波数分解能より大きい測定装置。
【請求項16】
被測定光源の発光スペクトルをヘテロダイン検波により測定する測定装置であって、
周波数が異なる複数のモード光を含むコム光を出力するコム光源と、
前記コム光と前記被測定光源の被測定光とが合波された光の強度を検出する光検出器と、
前記光検出器の出力が入力される電気スペクトラムアナライザと
を備える測定装置。
【請求項17】
前記コム光源と前記分光光学系との間において、
近赤外の波長帯域のコム光を、前記近赤外の波長帯域よりも長波長である中赤外の波長帯域のコム光に変換する、第1の波長変換部と、
前記第1の波長変換部において中赤外の波長帯域に変換されたコム光を、前記被測定試料を透過または反射した後に、近赤外の波長帯域のコム光に再び変換する、第2の波長変換部と
をさらに備える
請求項1から10のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項18】
前記コム光源と前記デュアルコム受光器との間において、
近赤外の波長帯域のコム光を、前記近赤外の波長帯域よりも長波長である中赤外の波長帯域のコム光に変換する、第1の波長変換部と、
前記第1の波長変換部において中赤外の波長帯域に変換されたコム光を、前記被測定試料を透過または反射した後に、近赤外の波長帯域のコム光に再び変換する、第2の波長変換部と
をさらに備える
請求項11または12に記載の測定装置。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
図25は、周波数コム光源を備える従来の測定装置1400である。測定装置1400を用いて、被測定試料1420の光周波数応答特性を測定することができる。測定装置1400は、モード光の間隔が10GHzオーダーである周波数コム光源1402と、複数の低密度周波数のコム光を発生させるインターリーバ1408と、インターリーバ1408から出射される低密度周波数のコム光を選択する光スイッチ1410と、光スイッチ1410からの出射光を増幅するEDFA(光増幅器)1412と、光増幅器1412からの出射光のうち1つのモード光を取り出す可変光フィルタ1414を備える。
【0003】
測定装置1400においては、可変光フィルタ1414を透過した1つのモード光(周波数f)が、周波数シフタ1416により、光周波数軸上をMHzオーダーの周波数fだけ掃引される。当該掃引された1つのモード光は、被測定試料1420を透過し、高速光検出器1422に入射する。高速光検出器1422には、掃引された1つのモード光に加えて、可変波長レーザ1430の出射光も入射する。高速光検出器1422の出力は、電気アンプ1424およびローパスフィルタ1426を経て、光パワーメータ1428に出力される。これにより、掃引された1つのモード光が可変波長レーザ1430の出射光により光ヘテロダイン検波される。
【0004】
測定装置1400では、周波数コム光源1402から出力されるコム光のうち1つのモード光を取り出し、周波数シフタ1416によりMHzオーダーで周波数掃引して変化させる。それゆえ、被測定試料1420への入射光を、MHzオーダーで制御することができる。また、インターリーバ1408を一段または二段用いてモード間隔を広げているので、可変光フィルタ1414の分解能よりも小さなモード間隔のコム光源に対しても、1つのモード光を選択できる。さらに、光ヘテロダイン検波により、被測定試料1420を透過した光の強度および周波数を測定することができる。したがって、測定装置1400は、被測定試料1420の光周波数に対する応答特性について、MHzオーダーでの分解能を有する(例えば、特許文献1参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2011-017649号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、測定装置1400においては、コム光のモード間隔を広げて1つのモード光だけを取り出すために、インターリーバ1408、光スイッチ1410および可変光フィルタ1414を用いている。また、可変光フィルタ1414の分解能よりもモード間隔を大きくするために、インターリーバ1408を一段または二段にして用いている。光増幅器(EDFA)1412はこれらの部品の損失を補うために必要である。これらの部品の使用可能な波長帯は通信波長帯である1520~1570nmなので、測定帯域がこの波長帯に限定されるという問題がある。また、インターリーバ1408で分配した低密度周波数コム光の中から1つの低密度周波数コム光を光スイッチ1410で順次選択しなければならない。そのため、測定に時間がかかるという問題がある。さらに、測定装置1400においては、光ヘテロダイン検波のための波長可変レーザが必要であるので、測定装置の制御系が複雑であり、かつ、測定装置が高価となる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1の態様においては、被測定試料の透過特性または反射特性を測定する測定装置であって、一定の周波数間隔を有する複数のモード光を含むコム光を出力する周波数コム光源と、コム光が入力され、コム光における複数のモード光を一つずつ周波数分解する分光光学系と、分光光学系から取り出された複数のモード光のうち少なくとも1つのモード光の強度を検出する光検出器とを備え、光検出器が強度を検出する1つのモード光は、コム光源の出力から、光検出器の入力までの間に配置された被測定試料を透過または反射し、コム光のモード間隔周波数は、分光光学系の光周波数分解能より大きい測定装置を提供する。
【0007】
本発明の第2の態様においては、被測定試料の透過特性または反射特性をヘテロダイン検波により測定する測定装置であって、周波数が異なる複数のモード光を含むコム光を出力するコム光源と、前記コム光源から出力されて異なるモード間隔周波数のコム光となった2種類のコム光が、合波されて入力されるデュアルコム受光器とを備え、コム光源は、コム光において隣接する複数のモード光の周波数間隔であるモード間隔周波数と同一の間隔を有し、且つ、コム光よりも少ない数のモード光を含む光パルスを出力するパルス光源と、モード光が存在する周波数帯域を光パルスより拡大したコム光を、光パルスに基づいて生成する帯域拡大部と、パルス光源が出力する光パルスの周波数を、モード間隔周波数よりも狭い範囲でシフトさせることで、コム光の各モード光の周波数を一括してシフトさせる周波数シフタとを有し、パルス光源は、連続光を出力する連続発振レーザと、連続光の周波数を、モード間隔周波数に応じた周波数で変調して、複数のモード光を含む種コム光を生成する、第1の光変調器および第2の光変調器と、種コム光における各モード光の位相および振幅を調整し、光パルスを合成する光パルス合成部と、を含み、連続光は2つに分岐され、第1の光変調器および第2の光変調器にそれぞれ入射されて、第1の光変調器は、モード間隔周波数がfのコム光の種コム光を生成し、第2の光変調器は、モード間隔周波数がfのコム光の種コム光を生成し、fとfとの差は、fおよびfのいずれよりも小さく、モード間隔周波数がfのコム光およびモード間隔周波数がfのコム光の一方または両方が、被測定試料を透過または反射しており、モード間隔周波数がfのコム光とモード間隔周波数がfのコム光とは合波され、デュアルコム受光器に入射される測定装置を提供する。
【0008】
本発明の第3の態様においては、被測定光源の発光スペクトルをヘテロダイン検波により測定する測定装置であって、周波数が異なる複数のモード光を含むコム光を出力するコム光源と、コム光が入力され、コム光における複数のモード光のうち、指定される1つのモード光だけを取り出す分光光学系と、分光光学系から取り出された1つのモード光と被測定光源の被測定光とが合波された光の強度を検出する光検出器とを備え、コム光において隣接する複数のモード光の周波数間隔であるモード間隔周波数は、分光光学系の光周波数分解能より大きい測定装置を提供する。
【0009】
本発明の第4の態様においては、被測定光源の発光スペクトルをヘテロダイン検波により測定する測定装置であって、周波数が異なる複数のモード光を含むコム光を出力するコム光源と、コム光と被測定光源の被測定光とが合波された光の強度を検出する光検出器と、光検出器の出力が入力される電気スペクトラムアナライザとを備える測定装置を提供する。
【0010】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第1の実施形態における測定装置100を示す図である。
【図2】図1における出射スリット58の面上に分光されて結像したコムのモード光を示す図である。
【図3】第1の実施形態の変形例である測定装置105を示す図である。
【図4】第2の実施形態における測定装置200を示す図である。
【図5】SSB変調器14が1本のレーザ光の周波数をシフトすることを示す図である。
【図6】SSB変調器14により周波数シフトされるコム光を示す図である。
【図7】光パルスシンセサイザ24を用いた短パルス光源12を有する周波数コム光源10を示す図である。
【図8】分散付与器21を用いた短パルス光源12を有する周波数コム光源10を示す図である。
【図9】第3の実施形態における測定装置300を示す図である。
【図10】第4の実施形態における測定装置400を示す図である。
【図11】第5の実施形態における測定装置500を示す図である。
【図12】2つの経路を用いたデュアルコム分光の場合におけるスペクトルの変化を示す図である。
【図13】第5の実施形態の変形例である測定装置550を示す図である。
【図14】SSB変調器34-2がコム光を光周波数軸上でシフトさせる様子を示す図である。
【図15】第6の実施形態における測定装置600を示す図である。
【図16】第7の実施形態における測定装置700を示す図である。
【図17】1つの経路を用いたデュアルコム分光の場合におけるスペクトルの変化を示す図である。
【図18】第8の実施形態における測定装置800を示す図である。
【図19】第8の実施形態における光周波数計測の原理を示す図である。
【図20】第9の実施形態における測定装置900を示す図である。
【図21】第10の実施形態における測定装置1000を示す図である。
【図22】第11の実施形態における測定装置1100と測定装置1106を示す図である。
【図23】白色ランプ1204および分光光学系1220を備える測定装置である。
【図24】波長可変レーザ光源を備える測定装置である。
【図25】周波数コム光源を備える従来の測定装置である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0013】
図1は、第1の実施形態における測定装置100を示す図である。測定装置100は、被測定試料40の透過特性または反射特性を測定する。測定装置100は、周波数コム光源10、分光光学系50、光検出器としての単一の光電変換素子60、ADコンバータ70、駆動回路80および制御部としてのプロセッサ90を備える。

【0014】
周波数コム光源10から出射された光は、コリメートレンズ35を経由して、被測定試料40に入力される。被測定試料40から出力された光は、コリメートレンズ45を経由して、分光光学系50に入力される。分光光学系50から出力された光は、単一の光電変換素子60に入力される。単一の光電変換素子60は例えばフォトダイオードである。単一の光電変換素子60を用いる場合、単一の光電変換素子60の出力は、ADコンバータ70を経由してプロセッサ90に入力される。プロセッサ90は、ADコンバータ70から出力される信号を取り込むとともに、駆動回路に制御信号を送る。駆動回路80は、当該制御信号に基づいて分光光学系50における回折格子55の回転角度を制御する。

【0015】
周波数コム光源10は、スーパーコンティニューム光と呼ばれるコム光を出力する。周波数コム光源10は、パルス光源としての短パルス光源12と、短パルス光源12の光パルスの光強度を増幅するEDFA(Erbium-Doped optical Fiber Amplifier(光ファイバ型増幅器))16と、EDFA16が出力する光パルスの光周波数帯域を拡大する帯域拡大部としてのHNLF(Highly-Nonlinear Fiber)18とを有する。

【0016】
短パルス光源12は、光パルスを発生させる。また、周波数コム光源10は、短パルス光源12が出力する光パルスの繰り返し周波数に等しいモード間隔周波数のコム光を発生する。なお、本明細書においてモード間隔周波数とは、コム光において隣接する複数のモード光の周波数間隔を指す。本例では、短パルス光源12が出力する光パルスの繰り返し周波数を12.5GHzとすれば、複数のモード光の周波数間隔は12.5GHzである。また、当該光パルスは、波長帯域において、中心波長が1.55μmで、かつ、広がりが10nm程度である光パルスである。短パルス光源12から出力された光パルスは、EDFA16に入力される。

【0017】
EDFA16は、短パルス光源12から出力された光パルスの光強度を増幅する。EDFA16から出射された光パルスは、HNLF18に入力される。

【0018】
HNLF18は、光パルスの繰り返し周波数に等しいモード間隔周波数のスーパーコンティニューム光と呼ばれるコム光を発生する。モード光が存在する周波数帯域を光パルスより拡大したコム光を、光パルスに基づいて生成する。例えば、HNLF18は、波長帯域で10nm程度の広がりを有する光パルスを、数百nm程度に拡大する。これにより、HNLF18は、入力された光パルスよりも広い波長帯域(周波数帯域)において、周波数が異なる複数のモード光を含むコム光を出力する。HNLF18は、GeO等を添加した石英系光ファイバ、または、断面内に空孔が周期配列して存在するフォトニッククリスタルファイバであってよい。HNLF18から出射されたコム光は、コリメートレンズ45を経由して、分光光学系50に入射する。

【0019】
分光光学系50には、被測定試料を透過したコム光が入力される(透過光学系)。なお、分光光学系50には、被測定試料から反射したコム光が入力されてもよい(反射光学系)。反射光学系の場合には、コリメートレンズ35から出射した光はミラー42で反射されて、被測定試料40に入力される。そして、被測定試料40から反射された光が、ミラー42を経てコリメートレンズ45に入力される。

【0020】
分光光学系50は、被測定試料を透過したコム光または被測定試料から反射したコム光が入力され、コム光における複数のモード光のうち、指定される1つのモード光だけを取り出す。分光光学系50は、コム光が入力される入射スリット52、入射スリット52を透過した光が入力されるコリメートレンズ54、コリメートレンズ54を透過したコム光を回折する回折格子55、レンズ56から出力された光を透過させる出射スリット58を有する。当該回折されたコム光はレンズ56を介して出射スリット58の面上にモード光のスペクトルを結像する。

【0021】
出射スリット58の面上に結像されたモード光のスペクトルのうち、回折格子55の角度に応じて定められる1つのモード光だけが出射スリット58を通過し、単一の光電変換素子60に出射する。

【0022】
また、コム光におけるモード間隔周波数は、コム光が生成される段階において、各々厳密に定まっている。よって、回折格子55の回転角度を調整することにより出射スリット58を介して、ある1つのモード光を取得することができ、そのモード光の周波数は厳密に定まっている。これにより、回折格子55の回転角度を調節することにより、被測定試料に対してモード周波数間隔ごとの光周波数応答特性を測定することができる。

【0023】
単一の光電変換素子60は、分光光学系50から取り出された1つのモード光の強度を検出する。当該1つのモード光は、周波数コム光源10の出力から、単一の光電変換素子60の入力までの間に配置された被測定試料40を透過または反射した光である。単一の光電変換素子60は、出射スリット58から出射された1つのモード光の強度を時間に応じてアナログ電気信号に変換する。当該アナログ電気信号は、ADコンバータ70に衆力されてデジタル電気信号に変換される。当該デジタル電気信号は、光強度信号として、プロセッサ90に入力される。

【0024】
プロセッサ90は、光強度信号を受信して駆動回路80を制御する。プロセッサ90は、回折格子55の回転角度の情報を予め有している。よって、プロセッサ90は当該回転角度の情報を基に、出射スリット58から出射された1つのモード光の周波数の情報を予め有している。プロセッサ90は、当該1つのモード光の周波数の情報とADコンバータ70から得られた光強度信号とを基にして、分光光学系50から取得される周波数スペクトルがわかる。

【0025】
プロセッサ90は、分光光学系50から1つのモード光を用いた測定が終了した後に、さらに、分光光学系50から取り出されるモード光を指定する。例えば、プロセッサ90は、既に観測した1つのモード光よりも周波数が高いまたは低いモード光を指定してよい。

【0026】
プロセッサ90は、コム光における複数のモード光のうち1つのモード光だけを順次取り出すべく、駆動回路80に回折格子55の回転角度を制御する制御信号を送信する。駆動回路80は、当該制御信号を受信して、回折格子55の回転角度を調整する。なお、回折格子55の回転角度とは、コリメートレンズ54から出射された平行光に対する、回折格子55の入射光面の角度であってよい。

【0027】
本例で用いられるコム光は、例えば波長帯域が1.2~1.8μmの近赤外帯域とすることができる。つまり、測定装置の波長帯域を、従来の測定装置よりも広げることができる。また、本例の測定装置100においては、光ヘテロダイン検波のための波長可変レーザが不要である。それゆえ、従来の測定装置に比較して制御系が簡単になる。また、それゆえ、測定装置自体を安価に製造することができる。

【0028】
図2は、図1における出射スリット58の面上に分光されて結像したコムのモード光を示す図である。コム光の周波数間隔と分光光学系50の光周波数分解能の関係が表されている。切立ったスペクトルが光コムのモード光のもつ本来のスペクトルである。モード光に比べてなだらかなスペクトルは、分光光学系50によってその分解能まで拡がったモード光のスペクトルである。

【0029】
回折格子55で回折された光は、周波数に応じた角度で射出される。出射スリット58は、回折格子55で回折された光のうち、所定の周波数範囲の光を通過させる。本例において、分光光学系50の光周波数分解能は、出射スリット58が光を通過させる周波数範囲の幅を指す。回折格子55を出射スリット58に対して回転させることで、出射スリット58を通過する光の周波数が変化する。

【0030】
コム光は回折格子55で回折されて、出射スリット面上にモード光のスペクトルが展開される。モード間隔周波数は、分光光学系50の光周波数分解能より大きくないと、1つのモード光のみを出射スリット58から取り出すことができない。例えば、モード間隔周波数は、分光光学系50の光周波数分解能の2倍以上である。望ましくは、モード光のモード間隔は、分光光学系50の光周波数分解能の3倍から4倍である。

【0031】
本例では、モード光のモード間隔は12.5GHzである。なお、高性能の分光器では一般に、回折格子55、入射スリット52および出射スリット58を合わせた分光光学系50の光周波数分解能は、1500nmの波長の光に対して約4GHzである。したがって、本例のモード光のモード間隔周波数は、分光光学系50の光周波数分解能の約3倍である。それゆえ、約4GHzの光周波数分解能を有する本例の分光光学系50であっても、コム光における複数のモード光を、各々独立に取り出すことができる。

【0032】
図3は、第1の実施形態の変形例である測定装置105を示す図である。本例では、光検出器として、単一の光電変換素子60に代えて、イメージセンサ62を用いる。当該イメージセンサ62の出力は、画像処理回路72において処理されて、プロセッサ90に出力される。なお、本例では第1の実施形態(図1)の例と異なり、出射スリット58を用いない。

【0033】
イメージセンサ62は、アレイ状に配列された複数の光電変換素子を有する。回折格子55から出射される複数のモード光のスペクトルは、イメージセンサ62における異なる各々の光電変換素子にそれぞれ入射する。これによりイメージセンサ62は、分光光学系50から出力された複数のモード光の強度を、アナログの電気信号として並列的に検出する。画像処理回路72は、イメージセンサ62において並列的に検出されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換してプロセッサ90に出力する。なお、イメージセンサ62は、イメージセンサ62の光電変換機能と画像処理回路72のアナログ‐デジタル変換機能とを合わせて有してもよい。

【0034】
本例では、出射スリット58が無くとも、各モード光の強度を測定することができる。また、出射スリット58を用いないので、回折格子55は固定されてよい。したがって、本例では回折格子55を駆動する駆動回路80も無くともよいが、回折格子を粗調整用に回転するために駆動回路があってもよい。よって、第1の実施形態(図1)と比較して、簡易な構成にできる。また、同時に複数のモード光のスペクトルを取得できるので、計測速度を高めることができる。

【0035】
図4は、第2の実施形態における測定装置200を示す図である。第2の実施形態における周波数コム光源10は、短パルス光源12とEDFA16との間に周波数シフタとしてのSSB(Single Side Band)変調器14(単側波帯光変調器)と、当該SSB変調器14に変調信号を入力する信号発生器15と、EDFA16とHNLF18との間にパルス圧縮器17とを備える点が、第1の実施形態と異なる。また、プロセッサ90がSSB変調器14の周波数を制御する点も、第1の実施形態と異なる。

【0036】
短パルス光源12において発生した光パルスは、繰り返し周波数が例えば12.5GHzとすると、その周波数に等しいモード間隔の複数のモード光を含む。なお、図4(a)は短パルス光源12から出射した光パルス(例えば半値幅を4ps)の模式図であって、上側は強度スペクトル(横軸を光周波数、縦軸を光強度)、下側は時間波形(横軸を時間、縦軸を光強度)である。短パルス光源12において発生した光パルスは、SSB変調器14に入射する。

【0037】
SSB変調器14は、信号発生器15から出力される正弦波信号により、短パルス光源12が出力する光パルスのスペクトルを一括してシフトさせる。SSB変調器14は、周波数確度が1Hz以下と極めて高い信号発生器15を用いるので、高精度にMHzオーダーの周波数シフトを実現することができる。

【0038】
なお、図4(b)はSSB変調器14から出射した光パルスの模式図である。上側の強度スペクトル(横軸を光周波数、縦軸を光強度)は一括してΔfだけシフトする様子を示す。なお、ここでは強度スペクトルのみを模式的に示したが、位相スペクトルも同様に一括してΔfだけシフトする。下側は時間波形(横軸を時間、縦軸を光強度)で、光パルスの時間波形がSSB変調器出射後も保持される様子を示す。光パルスの時間波形は、半値幅を4psで保持される。SSB変調器14において中心周波数がΔfだけシフトされた光パルスは、EDFA16を介して、HNLF18に入射する。

【0039】
HNLF18は、中心周波数がシフトされた光パルスに基づいて、コム光を発生させる。当該コム光は、入力された光パルスよりも広い周波数帯域において、入力パルスと同じモード間隔周波数を有するコム光である。ただし、当該コム光は、光パルスの強度/位相スペクトルがSSB変調器14により周波数軸上をΔfだけシフトしたことを反映して、複数のモード光の全てが周波数軸上をΔfだけシフトする。

【0040】
なお、従来、単色の連続光に対してSSB変調器14を用いることにより、単色の連続光を周波数シフトすることは確認されている(特許文献1においても可変光フィルタ1414を通過した単色光の連続光に対してこの現象は用いられている)。

【0041】
図5は、SSB変調器14が1本のレーザ光の周波数をシフトすることを示す図である。光周波数fのレーザ光は、信号発生器15からSSB変調器14に印加される電圧の周波数fに応じて、周波数軸上の正方向に周波数fだけ掃引される。

【0042】
再び図4の説明に戻る。SSB変調器14がピコ秒パルスの振幅だけでなく位相のスペクトルもシフトさせ、かつ、光パルスの時間波形を変化させないことは本出願の発明者により初めて確認された。なお、SSB変調器14は波長依存性を有する。それゆえ、SSB変調器14は、光パルスのもつ波長帯域が拡がる前である、短パルス光源12の直後に配置することが望ましい。SSB変調器14をパルス圧縮器17またはHNLF18の後に配置すると、光パルスのもつ波長帯域が既に拡がっているので、SSB変調器14の持つ波長依存性に起因して、スペクトルを上手くシフトさせることができない。

【0043】
プロセッサ90は、SSB変調器14におけるシフト量に応じて、分光光学系50が取り出す光周波数の範囲をシフトさせる。例えばプロセッサ90は、信号発生器15の周波数を制御することにより各モード光の周波数シフト量をMHzオーダーで制御し、かつ、当該周波数シフト量に応じて回折格子55の回転角度を調整する。

【0044】
プロセッサ90は、分光光学系50が取り出す光周波数の範囲に中心がシフトされた測定対象のモード光の周波数と一致するように、回折格子55の回転角度を調整する。例えばプロセッサ90は、シフトされた測定対象のモード光が、出射スリット58におけるスリットの中心を通過するように、回折格子55の回転角度を調整する。これにより、シフトされたモード光の1つを単一の光電変換素子60により検出することができる。したがって、光周波数の応答特性の測定を、MHzオーダーの高分解能で実現することができる。なお、光周波数シフタを用いた第2の実施形態において、単一の光電変換素子60の代わりにイメージセンサ62を配置し、出射スリット58を除いた構成にしてもよいことはもちろんである。

【0045】
図6は、SSB変調器14により周波数シフトされるコム光を示す図である。コム光に含まれる複数のモード光(‥fm-1、f、fm+1‥)の各々は、信号発生器15からSSB変調器14に印加される電圧の周波数fに応じて、周波数軸上の正方向に周波数fだけ掃引される。本例では、周波数fだけ掃引された光周波数fのモード光が、分光光学系50から取り出される。なお、信号発生器15を制御してSSB変調器14に印加される電圧の周波数fは、プロセッサ90が制御する。

【0046】
図7は、光パルスシンセサイザ24を用いた短パルス光源12を有する周波数コム光源10を示す図である。本例では、光パルス合成部として、光パルスシンセサイザ24を用いる。周波数コム光源10は、短パルス光源12と、短パルス光源12から出射された光パルスが入射するEDFA16と、EDFA16が出射する光パルスのパルス幅を圧縮するパルス圧縮器17と、パルス圧縮器17から出射された光の光周波数帯域を拡大するHNLF18とを有する。

【0047】
短パルス光源12は、連続発振レーザとしての周波数安定化レーザ20と、連続光から種コム光を生成する光変調器22と、種コム光を基に光パルスを合成する光パルスシンセサイザ24とを有する。周波数安定化レーザ20は、発振周波数が長時間一定な(例えば1日当たりの周波数変動1MHz以下)連続光を出力する。周波数安定化レーザは、図7(a‐1)に示すように一定の単一光周波数を有し、図7(b‐1)に示すように時間的に連続して出力されるレーザである。

【0048】
光変調器22は、連続光の周波数を、発生しようとする光パルスの繰り返し周波数に応じた周波数で変調して、複数の側帯波を発生する。ここでは、周波数安定化レーザ20から発振する連続光の単一光周波数と当該単一光周波数から発生した側帯波群とを合わせて種コム光と呼ぶ。光変調器22は、信号発生器23からRF変調を受けて、連続光の光を変調する。光変調器22は、誘電体結晶であるLiNbO(LN)光変調器であってよい。

【0049】
本例の光変調器22は、信号発生器23が発生する例えば12.5GHzの正弦波信号によって周波数間隔が12.5GHzである約30本の側帯波を発生する(図7(a‐2))。これらの側帯波群が種コム光となる。なお、変調後の光は、連続光ではなく、時間的に不連続な波形となる(図7(b‐2))。

【0050】
光サーキュレータ25は、光変調器22から入力された光を光パルスシンセサイザ24に出力する。光パルスシンセサイザ24は、光変調器22から入力された種コム光における各モード光の位相および振幅を調整する。光パルスシンセサイザ24は、アレイ導波路格子26、強度変調器27、位相変調器28、電流制御器29およびミラー30を有する。アレイ導波路格子26は、強度変調器27に光を導波させる。

【0051】
種コム光の各モード光は、アレイ導波路格子26によって異なるチャネル導波路へ分波される。チャネルごとに設置された強度変調器27および位相変調器28によって、各モード光の位相および振幅を調整されて光パルスが合成される(図7(a-3))。この光パルスシンセサイザ24については非特許文献1がある。合成された光パルスは、光サーキュレータ25を経由し、EDFA16へ出力される(非特許文献1:H.Tsuda, Y. Tanaka,T. Shioda,and T. Kurokawa:"Analog and digital optical pulse synthesizers using arrayed-waveguide gratings for high-speed optical signal processing," IEEE J. Lightwave Technol.,Vol.26, No.6, pp. 670-677,(2008))。

【0052】
これにより、本例では、繰り返し周波数12.5GHz(パルス間隔80ps)を有する光パルスが合成される(図7(b-3))。光パルスシンセサイザ24で合成された光パルスは、EDFA16を経てパルス圧縮器17に入力される。

【0053】
パルス圧縮器17は、光パルスのパルス幅を圧縮することにより、光パルスの光強度ピークを高くする。パルス圧縮された光パルスは、HNLF18に入力される。

【0054】
HNLF18は、モード光が存在する周波数帯域を光パルスより拡大したコム光を生成する(図7(a-4))。なお、当該コム光のモード間隔周波数は、種コム光のモード間隔周波数と同じ12.5GHzで維持される。

【0055】
図8は、分散付与器21を用いた短パルス光源12を有する周波数コム光源10を示す図である。本例では、光パルス合成部として、光パルスシンセサイザ24の代わりに、分散付与器21を用いる。分散付与器21は、合成しようとする光パルスの中心波長において分散の絶対値が大きな値を持つものであって、例えば、波長1.55μm付近においては標準の単一モードファイバを用いることができる。分散付与器21を用いても、光パルスシンセサイザ24と同様に、連続光を基にして光パルスを合成することができる。光パルスシンセサイザを用いる場合に比べて、合成される光パルスの質(例えばFT積)はやや劣るものの、デバイス構成が簡単なため低コストとなり、操作も簡便となる利点がある。

【0056】
図9は、第3の実施形態における測定装置300を示す図である。測定装置300により、FM分光を実行することができる。測定装置300は、基本的には、第1の実施形態における測定装置100の周波数コム光源10を、図7の周波数コム光源10とした構成である。ただし、位相変調器31、信号発生器32、位相調整器120およびロックイン検波器110を設ける点が異なる。

【0057】
本例の短パルス光源12は、周波数安定化レーザ20および光変調器22の間に位相変調器31を有する。位相変調器31には、信号発生器32からMHzオーダーの変調電圧が加えられる。位相変調器31は、周波数安定化レーザ20の連続光の周波数を、モード間隔周波数よりも小さい周波数で位相変調する。本例では、位相変調器31の変調周波数は、光変調器22の変調周波数よりも小さい。位相変調器31は、周波数安定化レーザ20が発振した単一周波数連続光に1次の両側サイドバンド光を生じさせて(図9(a‐1))、当該光を光変調器22に入力する。

【0058】
つまり、本例では、周波数安定化レーザ20から出射する連続発振光を位相変調器31で位相変調するだけで、周波数コム全てのモードを同じように位相変調することができる。

【0059】
光変調器22は、位相変調器31から入力された光を変調して種コム光を生成する。種コム光の各モードは1次の両側サイドバンドを有する(図9(a‐2))。信号発生器32が発生する正弦波信号は、位相変調器31に入力される。同時に信号発生器32が発生する正弦波信号は位相調整器120によって位相が調整されて、ロックイン検波器110にも入力される。

【0060】
位相変調器31により浅く位相変調された1つのモード光は、分光光学系50によって取り出され、光検出器としての単一の光電変換素子60に入射する。制御部としてのプロセッサ90は、ロックイン検波器110から出力される信号を取り込むとともに、駆動回路80に制御信号を送る。駆動回路80は、当該制御信号に基づいて分光光学系50における回折格子55の回転角度を制御する。単一の光電変換素子60が検出する光強度には、位相変調器31における変調信号と同じ周波数で変動する成分が含まれる。当該成分には、変調信号と位相がπ/2ずれている直交位相成分と、変調信号と同位相の同位相成分とが含まれる(SIN成分およびCOS成分)。

【0061】
これらのSIN成分とCOS成分の振幅がそれぞれ位相と振幅の情報を含む。この合成波のSIN成分とCOS成分それぞれを、位相変調器31における変調信号を用いてロックイン検波器110で検出する。ロックイン検波器110は、位相変調器31における変調信号と、当該変調信号の位相をπ/2変化させた信号とを用いて、SIN成分とCOS成分をそれぞれ検波する。これにより、振幅と位相の変化を検出できる。本例では、位相変調器31によって位相変調されたコム光が、被測定試料40と分光光学系50を通った後、単一の光電変換素子60で電気信号に変換され、位相変調器31における変調信号によってダブルバランス検波され、吸収と位相の微小変動が検出される。

【0062】
図10は、第4の実施形態における測定装置400を示す図である。測定装置400は2つの光路を用いたデュアルコム分光に用いられる。測定装置400のデュアルコム受光器150は、被測定試料40を透過または反射する信号光と参照光とをヘテロダイン検波することにより、被測定試料40の光周波数応答特性を検出する。

【0063】
測定装置400の周波数コム光源10は、図7に記載の周波数コム光源10と基本的に同じである。ただし、周波数安定化レーザ20からの出力が分岐カプラ33により分岐されて、一方は、被測定試料40を透過する信号光となり、他方は参照光となる点が異なる。

【0064】
本例の光変調器22は、周波数安定化レーザ20の連続光が分岐して入力される第1の光変調器22-1および第2の光変調器22-2を含む。第1の光変調器22-1には、周波数fの変調電圧が与えられる。一方、第2の光変調器22-2には、周波数fの変調電圧が与えられる。これにより、第1の光変調器22-1は、モード間隔周波数がfの種コム光を生成する。また、第2の光変調器22-2は、モード間隔周波数がfの種コム光を生成する。

【0065】
本例では、fとfとの差は、fおよびfのいずれよりも十分に小さい。具体的には、fは12.5GHzである。一方、fは(12.5+δf)GHzであり、またδfは一般に数kHz~数10MHzに設定する。

【0066】
測定においては、δfおよびfの比またはδfおよびfの比によりサンプリング点数の上限が定まる。したがって、δfをfまたはfよりも十分小さく設定することにより、サンプリング点数を多くとることができる。これにより、測定帯域を広くすることができる。

【0067】
モード間隔周波数がfの種コム光およびモード間隔周波数がfの種コム光は、それぞれEDFA16-1および16-2、パルス圧縮器17-1および17-2、ならびに、HNLF18-1および18-2を経て、モード間隔周波数がfのコム光およびモード間隔周波数がfの種コム光となる。

【0068】
本例の光パルスシンセサイザ24は、第1の光変調器22-1および第2の光変調器22-2に対応する、第1の光パルス合成部としての第1の光パルスシンセサイザ24-1および第2の光パルス合成部としての第2の光パルスシンセサイザ24-2を含む。第1の光パルスシンセサイザ24-1には、第1の光変調器22-1からモード間隔周波数がfの種コム光が入力される。同様に、第2の光パルスシンセサイザ24-2には、第2の光変調器22-2からモード間隔周波数がfの種コム光が入力される。

【0069】
帯域拡大部としてのHNLF18は、第1の光パルスシンセサイザ24-1および第2の光パルスシンセサイザ24-2に対応する第1の帯域拡大部としてのHNLF18-1および第2の帯域拡大部としてのHNLF18-2を含む。HNLF18-1および18-2は、それぞれモード間隔周波数がfのコム光およびモード間隔周波数がfのコム光を発生させる。

【0070】
モード間隔周波数がfのコム光は、被測定試料40を透過または反射して、信号光となる。モード間隔周波数がfのコム光はミラー42を経由し、参照光となる。被測定試料40を透過または反射したモード間隔周波数がfのコム光と、モード間隔周波数がfのコム光とは合波ミラー36において合波され、分光光学系50に入射される。当該合波された光は、分光光学系50で分光され、単一の光電変換素子60でヘテロダイン検波される。コム光の中心周波数f(周波数安定化レーザ20の発振周波数に等しい)からN番目の信号モード光の周波数はf+N・fとなる。また、N番目の参照モード光の周波数はf+N・(f+δf)となる。両者の周波数差N・δfをfよりも小さく設定すれば、分光光学系によりN番目の信号モード光と参照モード光が選択され、単一の光電変換素子60に入射する。したがって、単一の光電変換素子60の最大帯域をf1に設定すれば、両者間のヘテロダイン信号が得られる。これにより、被測定試料40の光周波数応答特性が検出される。

【0071】
本例では、1つの周波数安定化レーザ20から信号光と参照光の光コムを独立に発生させるので、2つの光コムのモードは同期されており安定である。また、デュアルコム受光器150により参照光を検出する前に、信号光と参照光とを合波することにより、高感度な検出ができる。つまり、信号光の強度が吸収により減衰しても、強い参照光とのヘテロダイン検波により高感度な検出ができる。なお、本明細書において、単に、モード間隔周波数がfまたはfのコム光と記載した場合、当該コム光は、被測定試料40を透過したコム光または被測定試料40から反射されたコム光に限定されない。

【0072】
なお、本例においても、第1の実施形態と同様に光パルスシンセサイザ24とパルス圧縮器17の間に、SSB変調器34をさらに備えてよい。具体的には、SSB変調器34は、光パルスシンセサイザ24-1から出力されたモード間隔周波数がfの種コム光および光パルスシンセサイザ24-2から出力されたモード間隔周波数がfの種コム光を、光周波数軸上で周波数掃引してよい。これにより、SSB変調器34を用いない場合と比較して、さらに高い分解能でスペクトル測定をすることができる。また、第2の実施形態(図4)と同様に、制御部としてのプロセッサ90が分光光学系50における回折格子55とSSB変調器34とを制御し、かつ、単一の光電変換素子60の出力信号を取得してもよい。

【0073】
図11は、第5の実施形態における測定装置500を示す図である。測定装置500は、測定装置400と同様に2つの光路を用いたデュアルコム分光に用いられる。測定装置500のデュアルコム受光器160は、被測定試料40の光透過特性または光反射特性を、被測定試料40を透過または反射する信号光と参照光とを用いてヘテロダイン検波により測定する。

【0074】
ただし、測定装置500のデュアルコム受光器160は、分光光学系50および単一の光電変換素子60に代えて、単一の光電変換素子60および電気スペクトラムアナライザ130を有する点が、デュアルコム受光器150と異なる。つまり、被測定試料を透過または反射したモード間隔周波数がfのコム光と、モード間隔周波数がfのコム光とは合波され、まず、単一の光電変換素子60に入力される。そして、単一の光電変換素子60の出力は、電気スペクトラムアナライザ130に入力される。

【0075】
なお、測定装置500は、HNLF18-2と合波ミラー36との間に、可変波長フィルタ19を設ける点も、測定装置400と異なる。可変波長フィルタ19を用いることにより、測定に使用しないモード間隔周波数fのコム光(参照光)の一部をフィルタリングする。

【0076】
本例のデュアルコム分光法によれば、モード間隔周波数fのコム光(信号光)とモード間隔周波数fのコム光(参照光)とをヘテロダイン検波する。つまり、電気スペクトラムアナライザ130は、ヘテロダイン検波された電気信号のスペクトルを検出する。したがって、マイクロ波波長帯域の電気スペクトラムアナライザ130により、被測定試料40の光周波数応答特性を検出することができる。さらに、数MHz前後の高分解な分光を実現するためには、単一の光電変換素子60があれば足りる。また、一度の測定において測定波長帯域を広くして測定することができるので、一度の測定で大容量な情報を取得することができる。

【0077】
図12は、2つの経路を用いたデュアルコム分光の場合におけるスペクトルの変化を示す図である。図12(a‐1)は、HNLF18-1から出力されるモード間隔周波数がfのコム光を示す。図12(b‐1)は、HNLF18-2から出力されるモード間隔周波数がfのコム光を示す。上述のように、fはfよりもδfだけ大きいので、モード間隔周波数がfのコム光は、モード間隔周波数がfのコム光と連続光に由来する中央のモード光(太線)とを一致させた位置から、0、δf、2δf、3δf‥の周波数差を有する。

【0078】
図12(a‐2)は、被測定試料40を透過した後のモード間隔周波数がfのコム光を示す。図12(b‐2)は、可変波長フィルタ19を透過した後のモード間隔周波数がfのコム光を示す。モード間隔周波数がfのコム光は、被測定試料40を透過して、特定のモード光の光強度が減衰する。当該減衰した情報を有するモード間隔周波数がfのコム光が、被測定試料40の光周波数応答特性を示す信号光となる。なお、中央のモード光(太線)よりも低周波数のスペクトルは測定に用いない場合はフィルタリングしてよい。

【0079】
図12(a‐3)は、被測定試料40を透過した後のモード間隔周波数がfのコム光(信号光)とモード間隔周波数がfのコム光(参照光)とが、合波ミラー36で合波され、ヘテロダイン検波されたスペクトルを示す。当該スペクトルは、分光光学系50を有するデュアルコム受光器150でも、電気スペクトラムアナライザ130を有するデュアルコム受光器160でも、測定することができる。

【0080】
上述のように、δfは12.5GHzよりも十分に小さい周波数(波長帯域でマイクロ波のオーダー)である。それゆえ、δf、2δf、3δf‥は、電気スペクトラムアナライザ130でも検出することができる。

【0081】
図13は、第5の実施形態の変形例である測定装置550を示す図である。本例では、デュアルコム受光器160は、単一の光電変換素子60およびディジタイザ140を有する。ディジタイザ140は、時間的に変化するアナログ信号を順次AD変換してデジタル信号として記録する。また、光パルス合成部として、第1の光パルスシンセサイザ24-1および第2の光パルスシンセサイザ24-2に代えて、第1の分散付与器21-1および第2の分散付与器21-2を有する。さらに、周波数シフタとしてのSSB変調器34-2が第1の分散付与器21-1とパルス圧縮器17-1の間に設けられる。また、SSB変調器34-1が、周波数安定化レーザ20と分岐カプラ33との間に設けられる。上記の点が第5の実施形態の測定装置500と異なる。SSB変調器34-1によって、第5の実施形態と同様に、モード間隔周波数がfとfの2つのコム光を光周波数軸上で周波数掃引することができる。

【0082】
図14は、SSB変調器34-2がコム光を光周波数軸上でシフトさせる様子を示す図である。図14の左側上段は、図13の第1の分散付与器21-1から出力される、モード間隔周波数がfであるコム光を示す。図14の左側下段は、図13の第2の分散付与器21-1から出力される、モード間隔周波数がfであるコム光を示す。モード間隔周波数がfのコム光は、モード間隔周波数がfのコム光に対して光周波数fで一致している。モード間隔周波数がfのコム光は、モード間隔周波数がfのコム光に対して光周波数fから、0、δf、2δf、3δf‥の周波数差を有する。

【0083】
図14の左側上段における図面左向きの矢印は、モード間隔周波数がfのコム光を周波数シフトさせる向きを表す。本例では、モード間隔周波数がfのコム光を低周波数方向に、4δfだけ周波数シフトさせる。図14の右側上段は、SSB変調器34-2によってシフトされたモード間隔周波数がfのコム光を示す。また、図14の右側下段は、モード間隔周波数がfのコム光を示す。

【0084】
このように、SSB変調器34-2によって、モード間隔周波数がfのコム光のみを光周波数軸上でシフトして、2つのコム光が一致するモードを選択することができる。これによって、測定したい波長域に合わせて2つのコム光のモードを一致させることができる。

【0085】
図15は、第6の実施形態における測定装置600を示す図である。測定装置600は1つの光路を用いたデュアルコム分光に用いられる。測定装置600は、光変調器22-1および22-2から出力された光が、光パルスシンセサイザ24に入力される前に分岐カプラ33で合波される点で、第4の実施形態における測定装置400と異なる。その他の点は、測定装置400と同様である。また、第2の実施形態(図4)と同様に、制御部としてのプロセッサ90が分光光学系50における回折格子55とSSB変調器34とを制御し、かつ、単一の光電変換素子60の出力信号を取得してもよい。

【0086】
図16は、第7の実施形態における測定装置700を示す図である。測定装置700は、1つの光路を用いたデュアルコム分光に用いられる。測定装置700は、光変調器22-1および22-2から出力された光が、光パルスシンセサイザ24に入力される前に分岐カプラ33で合波される点で、第5の実施形態における測定装置500と異なる。その他の点は、測定装置500と同様である。

【0087】
1つの光路を用いたデュアルコム分光(第6および第7の実施形態)は、2つの経路を用いたデュアルコム分光(第4および第5の実施形態)と比較して、検出感度が低い。しかしながら、2つの経路を用いたデュアルコム分光と比較して、装置の構成部品数を削減することができ、かつ、装置の構成を簡素化することができる。したがって、2つの経路を用いたデュアルコム分光よりも高い精度を必要としない場合には、1つの経路を用いたデュアルコム分光を用いることもできる。

【0088】
図17は、1つの経路を用いたデュアルコム分光の場合におけるスペクトルの変化を示す図である。図17(a‐1)は、HNLF18から出力されるモード間隔周波数がfのコム光を示す。図17(b‐1)も、HNLF18から出力されるモード間隔周波数がfのコム光を示す。なお、モード間隔周波数がfのコム光とモード間隔周波数がfのコム光とは、光パルスシンセサイザ24に入力される前に分岐カプラ33で合波されているが、説明のためにあえて2つに分離して図示した。

【0089】
上述のように、fはfよりもδfだけ大きい。したがって、モード間隔周波数がfのコム光は、モード間隔周波数がfのコム光と連続光に由来する中央のモード光(太線)とを一致させた位置から、0、δf、2δf、3δf‥の周波数差を有する。

【0090】
図17(a‐2)は、被測定試料40を透過した後における、モード間隔周波数がfのコム光を示す。図17(b‐2)は、被測定試料40を透過した後における、モード間隔周波数がfのコム光を示す。モード間隔周波数がfのコム光およびモード間隔周波数がfのコム光は、被測定試料40を透過して特定のモード光の光強度が減衰する。なお、中央のモード光(太線)よりも低周波数のスペクトルは測定に用いない場合はフィルタリングしてよい。

【0091】
図17(a‐3)は、被測定試料40を透過した後のモード間隔周波数がfのコム光とモード間隔周波数がfのコム光とを、合成したスペクトルを示す。図17(a‐4)は、スペクトル強度を補正してヘテロダイン検波をする様子を示す。上述のように、一つの経路を用いたデュアルコム分光では、被測定試料40の透過光強度をIsとすると、電気スペクトラムアナライザ130の出力はIsの自乗に比例する。そこで、被測定試料40の透過光強度Isを取得することを目的として、スペクトル強度の平方根を算出して補正する。当該補正されたスペクトルは、分光光学系50を有するデュアルコム受光器150でも、電気スペクトラムアナライザ130を有するデュアルコム受光器160でも、測定することができる。

【0092】
2つの経路を用いたデュアルコム分光(第4および第5の実施形態)、ならびに、1つの光路を用いたデュアルコム分光(第6および第7の実施形態)においては、同じ周波数安定化レーザ20を光源とする。それゆえ、ヘテロダイン用のレーザを別途設けなくともよい。加えて、仮に周波数安定化レーザ20の出力周波数に揺らぎが生じたとしても、同一の光源を用いてヘテロダイン検波することにより、観測する2つのコムの周波数差(δf)には影響が生じない。よって、仮に周波数安定化レーザ20の出力周波数に揺らぎがある場合であっても、ヘテロダイン検波の精度を担保することができる。

【0093】
図18は、第8の実施形態における測定装置800を示す図である。測定装置800は、被測定光源38の発光スペクトルをヘテロダイン検波により測定する。つまり、測定装置800は、被測定光源38から出力される被測定光の発光スペクトルを計測する。測定装置800は、コリメートレンズ35および45の間に被測定試料40を有しないことを除いて、第2の実施形態における測定装置200とほぼ同じである。

【0094】
測定装置800は、周波数コム光源10、合波ミラー36、被測定光源38および分光光学系50を有する。周波数コム光源10は、周波数が異なる複数のモード光を含むコム光を出力する。周波数コム光源10は、第2の実施形態における測定装置200の短パルス光源12として、図7で説明した光パルスシンセサイザ24を用いた短パルス光源12を有する。

【0095】
HNLF18から出力されたコム光は、コリメートレンズ35を通過後、合波ミラー36において、被測定光源38から出力された被測定光と合波される。合波された光は、コリメートレンズ45を経て、分光光学系50へ出力される。

【0096】
分光光学系50は、第1から第3の実施形態に記載された分光光学系50と同じでああってよい。分光光学系50は、コム光が入力され、コム光における複数のモード光のうち、指定される1つのモード光だけを取り出す。なお、コム光において隣接する複数のモード光の周波数間隔であるモード間隔周波数は、分光光学系50の光周波数分解能より大きい。

【0097】
光検出器としての単一の光電変換素子60は、分光光学系50から取り出された1つのモード光と被測定光源の被測定光とが合波された光の強度を検出する。合波された光の強度は、単一の光電変換素子60において電気信号に変換されて、BPF(Band Pass Filter)65を経てADコンバータ70へ出力される。なお、上述のように、回折格子55の回転角度に応じて、出射スリット58から出力される光周波数は予め定められている。

【0098】
BPF65は、周波数fがf<f<f+Δfの範囲の電気信号のみを通過させる。したがって、単一の光電変換素子60で検出したヘテロダイン信号の周波数帯域はBPF65によって上記範囲に制限されて、ADコンバータ70へ透過される。なお、BPF65の透過周波数幅(Δf)の中心周波数fは、隣接するコム光の間隔の半分よりも十分に小さな周波数とする。例えば、中心周波数fは、6.25(=12.5/2)GHzよりも十分に小さな値であってよい。

【0099】
これにより、1つのモード光と被測定光から生じるヘテロダイン信号が、BPF65の透過周波数帯域と一致した場合に、測定装置800は光ビートの光強度信号および周波数を測定することができる。当該1つのモード光の光強度および光周波数が既知であれば、ビート信号の被測定光の光強度および光周波数から、被測定光の光強度および光周波数を算出することができる。

【0100】
ADコンバータ70は、当該光強度信号を制御部としてのプロセッサ90へ出力する。プロセッサ90は、光強度信号および光周波数(つまり、観測した光周波数スペクトル)に基づいて、SSB変調器14へ印加する電圧の周波数および回折格子55の回転角度を制御してよい。例えば、プロセッサ90は、光周波数スペクトルを一旦観測した後、SSB変調器14を制御してモード光を掃引してよい。また、プロセッサ90は、光周波数スペクトルを一旦観測した後、回折格子55の回転角度を変更して、観測に用いたモード光とは異なる光周波数のモード光を分光光学系50が取り出すように指定してよい。

【0101】
図19は、第8の実施形態における光周波数計測の原理を示す図である。図19(a)に示すように、光コムのスペクトルは複数の異なるモード光を有する。図19(b)に示すように、分光光学系50は1つのモード光を含む透過帯域幅を有する。また、BPF65は、分光光学系50の周波数分解能の幅より狭い周波数幅(Δf)の透過帯域幅を有する。

【0102】
図19(c)に示すように、BPF65の透過周波数帯域は、f<f<f+Δfの範囲である。周波数fは、隣接するコム光の間隔の半分よりも十分に小さな周波数を有する。図19(d)に示すように、1つのモード光と被測定光との光ビートの周波数がBPF65の透過周波数と一致した場合に、測定装置800は光強度信号を測定することができる。一方、光ビートの周波数がBPF65の透過周波数と一致しない場合は、光強度信号が測定されない。

【0103】
図20は、第9の実施形態における測定装置900を示す図である。本例の測定装置900は、分光光学系50によりコム光のうち1つのモード光が分光された後に、当該モード光と被測定光源38の被測定光とをヘテロダイン検波する点が、上述の測定装置800と相違する。他の構成は、上述の測定装置800と同一である。

【0104】
図21は、第10の実施形態における測定装置1000を示す図である。測定装置1000は、被測定光源の発光スペクトルをヘテロダイン検波により測定する。測定装置1000は、第8の実施形態の測定装置800と比較して、分光光学系50および単一の光電変換素子60を、光検出器としての単一の光電変換素子60および電気スペクトラムアナライザ130に代えた点で基本的に異なる。測定装置1000は、波長帯域でマイクロ波のオーダーのビート信号をヘテロダイン検波により検出するので、分光光学系50に代えて、コム光と被測定光源38の被測定光とが合波された光の強度を検出する単一の光電変換素子60および光検出器の出力が入力される電気スペクトラムアナライザ130を備える。当該構成によっても、ヘテロダイン検波をすることができる。

【0105】
図22は、第11の実施形態における測定装置1100を示す図である。測定装置1100は、近赤外域(1.2~1.8μm)である光周波数コム光源の波長帯域を、中赤外域(2.0~5.0μm)の波長帯域へ変換することができる。これにより、当該中赤外の波長帯域において、被測定試料40の透過特性もしくは反射特性の測定、または、被測定光源38の被測定光の発光スペクトル計測をすることができる。また、透過特性もしくは反射特性の測定または発光スペクトル計測をするときに、中赤外域から近赤外域に光の波長帯域を変換する。

【0106】
測定装置1100は、近赤外の周波数コム光源10、第1の波長変換部1102、第2の波長変換部1104、分光光学系50および光検出器としての単一の光電変換素子60を備える。周波数コム光源10、分光光学系50および単一の光電変換素子60は第1から第10の実施形態において上述した通りである。第1の波長変換部1102および第2の波長変換部1104は、周波数コム光源10と分光光学系50との間に設けられる。

【0107】
第1の波長変換部1102は、分極反転デバイス172とポンプ光170とを有する。分極反転デバイス172は、光学異方性を有する非線形光学結晶である。分極反転デバイス172は、PPLN(Periodically poled lithium niobate)であってよい。ポンプ光170は、周波数安定化されたレーザ光である。ポンプ光170は、0.98μmの波長を有するレーザ光であってよい。

【0108】
第1の波長変換部1102は、光周波数コム光源10から出力された近赤外の波長帯域のコム光を、近赤外の波長帯域よりも長波長である中赤外の波長帯域のコム光に変換する。第1の波長変換部1102は、近赤外の波長帯域のコム光(中心波長λ)とポンプ光170(波長λ)とを合波ミラー36により合波し、分極反転デバイス172に入力する。分極反転デバイス172は、差周波発生により、1/λ=1/λ-1/λ(式1)を満たす波長λの光を発生させる。差周波発生とは、非線形光学結晶にλおよびλ(λ<λ)の2つの波長の光を入射したとき、λおよびλのいずれよりも長いλの波長の光が発生する現象である。

【0109】
例えば、分極反転デバイス172は、近赤外の波長帯域のコム光(中心波長λ=1.5μm)とポンプ光170(波長λ=0.98μm)とにより、中赤外の波長帯域のコム光(中心波長λ=2.8μm)を発生させる。なお、当該中赤外の波長帯域のコム光におけるモード光の周波数間隔は、近赤外の波長帯域のコム光(中心波長λ=1.5μm)と同じ周波数間隔となる。

【0110】
分極反転デバイス172から出力される中赤外の波長帯域のコム光は、被測定試料40に入力される。なお、本例は、被測定試料40の透過特性を測定する場合について説明するが、第1の実施形態で説明したように、反射特性を測定するよう構成を変更してもよい。また、測定装置1106のように、分極反転デバイス172から出力される中赤外の波長帯域のコム光と被測定光源38から出力される被測定光とを合波ミラー36により合波して、被測定光のスペクトル計測をしてもよい。

【0111】
第2の波長変換部1104は、第1の波長変換部1102において中赤外の波長帯域に変換されたコム光を、被測定試料40を透過または反射した後に、近赤外の波長帯域のコム光に再び変換する。第2の波長変換部1104は、中赤外の波長帯域のコム光(波長λ')とポンプ光(波長λ')とを合波ミラー36により合波し、分極反転デバイス172に入力する。分極反転デバイス172は、差周波発生により、1/λ'=1/λ'-1/λ'(式1)を満たす波長λ'の光を発生させる。なお、当該近赤外の波長帯域のコム光におけるモード光の周波数間隔は、光周波数コム光源10のコム光と同じ周波数間隔となる。

【0112】
本例では、近赤外域から中赤外へ波長帯域を変換し、その後、中赤外から近赤外へと再度波長帯域を変換する。これにより、中赤外域用の分光光学系50を別途用いることなく、近赤外用の分光光学系50をそのまま用いることができる。また、中赤外域用の光検出器は感度が低く雑音が大きい。しかし、本例では、中赤外から近赤外に波長帯域を再変換する。したがって、中赤外の波長帯域で光検出する場合と比較して、光検出の感度を上げ、かつ、雑音を減らすことができる。

【0113】
また、本例では、近赤外の波長帯域の光コムを差周波発生によりガス分析に有用な中赤外の波長帯域の光コムへ波長変換できる。さらに、中赤外の波長帯域のコム光を近赤外の波長帯域に再変換することにより、高感度・低雑音な光周波数応答特性の検出をすることができる。

【0114】
なお、本例では、分光光学系50を有する測定装置1100および1106について述べたが、分光光学系50および単一の光電変換素子60を光検出器および電気スペクトラムアナライザに置き換えてもよい。この場合、第1の波長変換部および第2の波長変換部は、コム光源と光検出器との間に設けられる。これにより、被測定光源38の被測定光をヘテロダイン検波することができる。
(比較例1)

【0115】
図23は、白色ランプ1204および分光光学系1220を備える測定装置1200である。白色ランプ1204として、可視から赤外域にかけて連続的に広がったスペクトルを有するタングステンランプが用いられている。白色ランプ1204の光をコリメートレンズ1206により平行光束にして、光源1202から被測定試料1210に出力する。被測定試料1210を透過した光は、分光光学系1220に出力される。

【0116】
分光光学系1220には回折格子1222が用いられる。回折格子1222に光を当てて光を分散させ、スリット1224を通すことにより、目的の波長を有する単色光を得る。スリット1224の後ろに光電子増倍管またはフォトダイオードなどの光検出器1230を設けて、単色光を検出する。

【0117】
測定装置1200は、白色ランプ1204を光源とするので波長帯域が広帯域であるが、分解能は分光光学系1220の回折格子により定められ、一般に数GHz程度である。また、光源がタングステンランプであるので、光強度も微弱である。さらに、周波数確度を得るには基準光源による較正が必要となる。
(比較例2)

【0118】
図24は、波長可変レーザ光源を備える測定装置1300である。波長可変レーザ1304としては、外部共振器型の半導体レーザが一般的に用いられる。波長可変レーザ1304はモード間隔(一般に、約1pm=約100MHz)ごとに波長を掃引できる。波長可変レーザ1304は、被測定試料1310を透過したレーザ光を光検出器1324で検出するだけの簡単な構成である。波長は波長可変レーザ1304に組み込まれた波長計で検出されるので、分光光学系は不要である。

【0119】
測定装置1300では、波長可変レーザ1304を用いて波長を掃引するので、10~100MHz程度と高い分解能が得られる。しかし、レーザの可変波長範囲は高々100nmであるので、測定帯域が狭い(100nm程度)という問題点がある。また、周波数確度を得るには基準光源による較正が必要となる。
(比較例3)

【0120】
他に、FM分光測定装置がある。FM分光法は、1980年に提案されたレーザ分光技術であるが、極めて高感度かつ高分解能であるので、原子分子などのスペクトルを観測できる。FM分光法では、位相変調によりレーザ光に側帯波を発生させ、この側帯波と搬送波の間でヘテロダイン検出を行う。光検出器の後にダブルバランスミキサーを用いることで、吸収と位相の両方を高感度に検出できる。光源には周波数安定化された半導体レーザを用いることで、0.1MHzの高い分解能を得ることができる(参考文献:G.C.Bjorklund,"Frequency-Modulation Spectroscopy",Opt.Lett.,5,p.15,1980.)。

【0121】
FM分光測定装置は、レーザの位相変調により、極めて高感度かつ高い分解能(0.1MHz)が得られる。しかし、周波数安定化された半導体レーザを用いるので、測定波長範囲が極めて狭い波長範囲(1nm程度)となる。したがって、被測定試料に応じて異なる波長で測定するためには、異なる発振波長のレーザを準備する必要がある。
(比較例4)

【0122】
その他に、デュアルコム分光測定装置がある。デュアルコム分光法の報告は、2台のフェムト秒レーザ(100MHz間隔の光コム、δf=4kHz)を用いたHCN吸収スペクトルの計測結果として、2008年位NIST(米)によりなされた(参考文献I.Coddington et al.,"Coherent Multiheterodyne spectroscopy using stabilized optical frequency combs"Phys.Rev.Lett.(100,013902(2008).)。

【0123】
デュアルコム分光法は、電気スペクトラムアナライザを用いることで、1台の光検出器のみで100MHz前後の高い分解能のスペクトルを得ることができる。しかし、提案されたデュアルコム分光法では、2台のフェムト秒レーザのモードおよびレーザのモード間隔を同期する必要があるので、測定が容易ではない。また、一度に測定することができる周波数帯域が狭い。

【0124】
本願と比較例1から4および背景技術で記載したマルチGHzコム光源との対比結果を、下記の表1にまとめる。

【0125】
【表1】
JP2015045266A1_000003t.gif

【産業上の利用可能性】
【0126】
本願に記載の測定装置は、医療・ライフサイエンス、工業化学、薬品・食品などの分野で広く利用することができる。
【0127】
医療・生体への応用(血中グルコース濃度測定等)。
例えば、糖尿病(国内に約700万人)に関して、血液中のグルコース濃度の定量分析が非侵襲で行うことができれ、治療または予防に大きな効果が期待できる。これまで20年以上に渡って国内外で光を用いた非侵襲分析技術の研究が進められてきたが、実用化に至っていない。その主な原因は、広帯域、高分解能、高光強度の分光分析が未開拓なことによる。
【0128】
ガス分析(CO、CO、NO等)。
化学プラント等ではガス漏洩または混合比などを管理するために、分光分析技術が主流となっている。そこでは多様なガスに対応するため、近赤外から中赤外にかけて高強度の光源が必要となる。
【0129】
光通信(変調スペクトルの測定、光源の線スペクトル測定等)。
光通信分野では、周波数資源の枯渇から1.2μm~1.8μmと広い波長領域に高密度に周波数チャンネルを割り当てる研究が進んでおり、広い周波数帯域でのMHzオーダーの変調信号解析が必要となる。
【0130】
物性研究(原子・分子のエネルギー準位の精密測定、同位体分離)。
物性研究分野では、原子・分子のエネルギー順位の精密測定または同位体分離のためにMHz精度の周波数確度が求められている。
【0131】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【0132】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0133】
10 周波数コム光源、12 短パルス光源、14 SSB変調器、15 信号発生器、16 EDFA、17 パルス圧縮器、18 HNLF、19 可変波長フィルタ、20 周波数安定化レーザ、21 分散付与器、22 光変調器、23 信号発生器、24 光パルスシンセサイザ、25 光サーキュレータ、26 アレイ導波路格子、27 強度変調器、28 位相変調器、29 電流制御器、30 ミラー、31 位相変調器、32 信号発生器、33 分岐カプラ、34 SSB変調器、35 コリメートレンズ、36 合波ミラー、38 被測定光源、40 被測定試料、42 ミラー、45 コリメートレンズ、50 分光光学系、52 入射スリット、54 コリメートレンズ、55 回折格子、56 レンズ、58 出射スリット、60 単一の光電変換素子、62 イメージセンサ、65 BPF、70 ADコンバータ、72 画像処理回路、80 駆動回路、90 プロセッサ、100 測定装置、105 測定装置、110 ロックイン検波器、120 位相調整器、130 電気スペクトラムアナライザ、140 ディジタイザ、150 デュアルコム受光器、160 デュアルコム受光器、170 ポンプ光、172 分極反転デバイス、200 測定装置、300 測定装置、400 測定装置、500 測定装置、550 測定装置、600 測定装置、700 測定装置、800 測定装置、900 測定装置、1000 測定装置、1100 測定装置、1102 第1の波長変換部、1104 第2の波長変換部、1106 測定装置、1200 測定装置、1202 光源、1204 白色ランプ、1206 コリメートレンズ、1210 被測定試料、1220 分光光学系、1222 回折格子、1224 スリット、1230 光検出器、1300 測定装置、1304 波長可変レーザ、1310 被測定試料、1324 光検出器、1400 測定装置、1402 周波数コム光源、1408 インターリーバ、1410 光スイッチ、1412 EDFA、1414 可変光フィルタ、1416 周波数シフタ、1420 被測定試料、1422 高速光検出器、1424 電気アンプ、1426 ローパスフィルタ、1428 光パワーメータ、1430 可変波長レーザ
図面
【図1】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図2】
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