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広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システム

国内特許コード P05A007340
整理番号 RJ005P07
掲載日 2005年5月9日
出願番号 特願2002-081393
公開番号 特開2003-279480
登録番号 特許第3875127号
出願日 平成14年3月22日(2002.3.22)
公開日 平成15年10月2日(2003.10.2)
登録日 平成18年11月2日(2006.11.2)
発明者
  • 小西 毅
  • 一岡 芳樹
  • 後藤 俊夫
  • 西澤 典彦
  • 廣住 知也
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • アイシン精機株式会社
発明の名称 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システム
発明の概要 【課題】 物質における広い波長帯域にわたる超高速現象の過渡的な吸収変化をシングルショットで計測する方法およびそのシステムを提供する。
【解決手段】 広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス(3)を参照光(4)とプローブ光(5)に分岐してプローブ光(5)を光ファイバー(6)に入力し、その光ファイバー(6)から出力された信号光パルス(8)を回折格子(10)に入射し、回折格子(10)で分散された信号光パルス(8)に対して円筒レンズ(11)で周波数分布(12)に時空間変換し、この周波数分布(12)に対して時間-周波数変換フィルタ(13)で空間周波数フィルタリングを行い、さらに円筒レンズ(14)で二次元光波分布(15)に逆時空間変換し、二次元光波分布(15)と参照光(6)からの光波との干渉分布を、信号光パルスの周波数分布の時間的変化を表す光スペクトログラム(16)として得る。
従来技術、競合技術の概要


超高速現象の研究は、超高速デバイス開発、科学現象の発見・解明、光通信技術の発展など様々な分野で非常に重要な産業的意味を持つ。たとえば、光通信の分野においては、時間多重や波長多重などの方法による伝送容量の大容量化が進められており、信号の超高速化と光源の広帯域化が精力的に進められている。特に信号の超高速化に伴う光ファイバー伝播時に発生する非線形効果や、広帯域化に伴う分散の影響を広い帯域にわたって検討することが重要になってきており、とりわけ伝送信号光パルスの波長ごとの過渡的な変化は、伝送容量を決定する伝送信号の品質に関わる重要な問題となっており、この過渡的な変化を計測する方法が強く求められている。



上記のような状況の中で、発明者等は、極短光パルスの持つ波長成分の過渡的な変化を表す光スペクトログラムのシングルショット計測を実現する方法として、特許公開2000-88657号の「極短光パルスの波形計測方法」を提案した。この極短光パルスの波形計測方法は、極短光パルスを回折格子などの分散素子に照射し、その出力光をフーリエ変換することによって一次元周波数光分布に変換し、その一次元周波数光分布を時間-周波数変換フィルタを用いてフィルタリングし、さらに逆フーリエ変換して形成される時間周波数展開された超高速走査二次元分布の強度分布と、極短パルスレーザ光をコリメートして得られる参照波面とを空間的に干渉させて得られる干渉縞の強度分布から、極短光パルスの周波数分布の時間変化およびその振幅と位相を再生するというものである。この方法によって、従来の高調波発生法のように特殊で高価な非線形結晶を用いずに、信号の振幅情報のみならず位相情報を得ることが可能となった。



また、極短光パルスを実現する方法としては様々な方法が提案されてはいたが、それら従来の方法では安定的に広い波長領域をカバーすることは極めて困難であった。しかしながら、広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを発生する方法として、特許公開2000-258809号の「多波長パルス光生成システム」が提案され、この方法により、広範囲の波長領域をカバーする極短光パルスを発生させることが可能となった。また、この広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス光源は、励起光源の波長と光ファイバーの特性を適合させてアンチストークスパルスを効率よく生成することが可能である。



しかしながら一方で、近年の通信帯域のブロード化に伴い、非常に広い帯域と時間幅の狭い極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法が求められているにもかかわらず、これまで有効な方法が得られていないのが現状である。



そこでこの出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、これまで計測できなかった物質における広い波長帯域での超高速現象の同時計測を可能とする広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システムを提供することを課題としている。

産業上の利用分野


この出願の発明は、広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システムに関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、これまで計測できなかった物質における広い波長帯域での超高速現象の同時計測を可能とする広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法およびシングルショット過渡吸収計測システムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】物質における広い波長帯域にわたる超高速現象の過渡的な吸収変化をシングルショットで計測する方法であって、広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを参照光とプローブ光に分岐してプローブ光を計測物質に照射・入力し、その計測物質の超高速状態変化により波長ごとに異なる過渡的な吸収の変化を受けた出力光を信号光パルスとして分散素子に入射し、次いでこの分散素子によって分散された信号光パルスに対して一次元空間的にフーリエ変換を行うことで周波数分布に時空間変換し、この周波数分布に対して時間-周波数変換フィルタによって空間周波数フィルタリングを行い、さらに得られた光波に対して再度一次元空間的にフーリエ変換を行うことにより二次元光波分布に逆時空間変換し、この二次元光波分布とはじめに分岐しておいた参照光からの光波との干渉分布を、信号光パルスの周波数分布の時間的変化を表す光スペクトログラムとして得ることを特徴とする広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法。
【請求項2】広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスが、ファイバーレーザーと光分岐器と複数の光ファイバーとを備えてなる広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス発生装置によって発生されることを特徴とする請求項1に記載の広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法。
【請求項3】計測物質が光ファイバーであることを特徴とする請求項1または2に記載の広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法。
【請求項4】分散素子が回折格子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法。
【請求項5】フーリエ変換が円筒レンズによって行われることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法。
【請求項6】請求項1ないし5のいずれかの広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測方法を行うシングルショット過渡吸収計測システムであって、
1)広帯域スーパーコンティニューム極短光パルス発生装置、
2)広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを参照光とプローブ光に分岐する光分岐器、
3)プローブ光を信号光パルスとして入射し、分散させる分散素子、
4)分散素子からの信号光パルスに対して一次元空間的にフーリエ変換を行い周波数分布に時空間変換する光学素子、
5)その周波数分布に対し、空間周波数フィルタリングを行う時間-周波数フィルタ、
6)さらに得られた光波に対して一次元空間的にフーリエ変換を行い二次元光波分布に逆時空間変換する光学素子、
7)その二次元光波分布とはじめに分岐しておいた参照光からの光波を干渉させる干渉装置、
を備えてなる広帯域スーパーコンティニューム極短光パルスを用いたシングルショット過渡吸収計測システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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