TOP > 国内特許検索 > スペクトル計測装置およびスペクトル計測方法

スペクトル計測装置およびスペクトル計測方法 コモンズ

国内特許コード P110005745
整理番号 NU-0425
掲載日 2011年9月13日
出願番号 特願2011-099445
公開番号 特開2012-230050
登録番号 特許第5807859号
出願日 平成23年4月27日(2011.4.27)
公開日 平成24年11月22日(2012.11.22)
登録日 平成27年9月18日(2015.9.18)
発明者
  • 西澤 典彦
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 スペクトル計測装置およびスペクトル計測方法 コモンズ
発明の概要 【課題】高速に測定を行うことができるスペクトル計測装置を実現すること。
【解決手段】波長可変光源10はErドープ超短パルスレーザファイバー11とEOM12と偏波保持シングルモードファイバーを有し、パルス光の強度を変更することで出力される光ソリトンパルスの波長を掃引することができる。波長可変光源10からの光ソリトンパルスは、櫛歯状分布ファイバー20によって断熱ソリトンスペクトル圧縮され、スペクトルが狭窄化される。この狭窄化された光ソリトンパルスは試料70を透過してフォトダイオード40aにより受光され、デジタルオシロスコープ50によって光強度が計測される。この時間波形と、波長可変光源10での波長掃引との関係から、試料70の吸収スペクトルを計測することができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


広帯域に波長を変化させることができる光源として、短パルス光源と、光強度調整器と、光ファイバとを有した波長可変光源がある(特許文献1)。この特許文献1に記載の波長可変光源は、短パルス光源からのパルス光を光ファイバに入射させ、自己位相変調と波長分散との釣り合いによって光ソリトンパルスを発生させ、光ソリトンパルスの自己周波数シフト効果によって波長を長波長側にシフトさせるものであり、光ファイバに入射させるパルス光の強度を光強度調整器によって調整することにより、波長シフト量を調整して、所望の中心波長のソリトンパルスを発生させるものである。



また、光ソリトンパルスのパルス幅を圧縮する方法として、断熱ソリトン圧縮と呼ばれる方法が知られている(たとえば特許文献2)。これは、伝搬方向に分散値が減少するような光ファイバ中に光ソリトンパルスを伝搬させることでパルス幅を低減させる方法である。このような光ファイバを実現する方法として、分散値の異なる複数の光ファイバを多段に接続する方法や、2種類の分散値の異なる光ファイバを、長さを変えて交互に繰り返し接続する方法がある。

産業上の利用分野


本発明は、高速、高精度、広帯域に測定を行うことができるスペクトル計測装置およびスペクトル計測方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
試料を透過した透過光または試料により反射された反射光のスペクトルを計測するスペクトル計測装置において、
パルス光を出力するパルス光源と、
前記パルス光源の出力する前記パルス光の強度を変更する光強度調整器と、
前記光強度調整器により強度が変更された前記パルス光から光ソリトンパルスを生成すると共に、その光ソリトンパルスの波長を、前記パルス光の強度に応じて変更する波長可変光ファイバーと、
前記光ソリトンパルスに対する二次分散値β2の平均値が負であり、その絶対値が前記光ソリトンパルスの伝搬方向に増加する分散特性を備え、前記波長可変光ファイバーから出力された前記光ソリトンパルスに光ソリトン効果を生じさせて、スペクトル幅が狭窄されたパルス光を出力する光ファイバーと、
前記光ファイバーから出力される光ソリトンパルスの一部を入射させ、等周波数間隔の複数のピークを有したスペクトルの干渉光を出力する干渉計と、
前記光ファイバーから出力されたパルス光を前記試料に照射し、その透過光または反射光を受光して光強度を測定し、前記干渉光を受光して前記干渉光の光強度を測定する受光手段と、
を有し、
前記受光手段により測定した前記透過光または前記反射光の光強度の時間変化と、前記波長可変光ファイバーによる前記パルス光の波長変化との関係から、前記透過光または前記反射光のスペクトルを測定し、前記干渉光のスペクトルによって、前記透過光または前記反射光のスペクトルを校正する、
ことを特徴とするスペクトル計測装置。

【請求項2】
前記干渉計は、マッハツェンダー干渉計であることを特徴とする請求項に記載のスペクトル計測装置。

【請求項3】
試料を透過した透過光または試料により反射された反射光のスペクトルを計測するスペクトル計測装置において、
パルス光を出力するパルス光源と、
前記パルス光源の出力する前記パルス光の強度を変更する光強度調整器と、
前記光強度調整器により強度が変更された前記パルス光から光ソリトンパルスを生成すると共に、その光ソリトンパルスの波長を、前記パルス光の強度に応じて変更する波長可変光ファイバーと、
前記光ソリトンパルスに対する二次分散値β2の平均値が負であり、その絶対値が前記光ソリトンパルスの伝搬方向に増加する分散特性を備え、前記波長可変光ファイバーから出力された前記光ソリトンパルスに光ソリトン効果を生じさせて、スペクトル幅が狭窄されたパルス光を出力する光ファイバーと、
前記光ファイバーから出力されたパルス光を前記試料に照射し、その透過光または反射光を受光して光強度を測定する受光手段と、
を有し、
前記光強度変調器により前記光ソリトンパルスの波長をf*Δλ2/Δλ1(ここでfはパルス光の繰り返し周波数、Δλ1は波長掃引幅、Δλ2は前記光ソリトンパルスのスペクトル幅)未満の速度で掃引し、
前記受光手段により測定した前記透過光または前記反射光の光強度の時間変化と、前記波長可変光ファイバーによる前記パルス光の波長変化との関係から、前記透過光または前記反射光のスペクトルを測定する、
ことを特徴とするスペクトル計測装置。

【請求項4】
前記光強度調整器は、電気光学変調器であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のスペクトル計測装置。

【請求項5】
前記光ファイバーは、前記二次分散値β2の異なる光ファイバーを複数本接続させた構成である、ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のスペクトル計測装置。

【請求項6】
前記光ファイバーは、前記二次分散値β2の互いに異なる2つの光ファイバーを、長さの割合を変えて交互に繰り返し接続することで、前記二次分散値β2の絶対値が前記光ソリトンパルスの伝搬方向に増加する分散特性を備えるよう構成したことを特徴とする請求項に記載のスペクトル計測装置。

【請求項7】
試料を透過した透過光または試料により反射された反射光のスペクトルを計測するスペクトル計測方法において、
パルス光を発生させてパルス光の強度を変更し、
その強度変更されたパルス光から光ソリトンパルスを生成すると共に、その光ソリトンパルスの波長を、前記パルス光の強度に応じて変更し、
前記光ソリトンパルスに対する二次分散値β2の平均値が負であり、その絶対値が前記光ソリトンパルスの伝搬方向に増加する分散特性を備えた媒質に前記光ソリトンパルスを入射させて、前記光ソリトンパルスに光ソリトン効果を生じさせて、スペクトル幅が狭窄された光ソリトンパルスを出力させ、
スペクトル幅が狭窄された光ソリトンパルスの一部から、等周波数間隔の複数のピークを有したスペクトルの干渉光を生成し、
スペクトル幅が狭窄された前記光ソリトンパルスを前記試料に照射し、その透過光または反射光を受光して光強度を測定し、
前記透過光または前記反射光の光強度の時間変化と、前記光ソリトンパルスの波長変化との関係から、前記透過光または前記反射光のスペクトルを測定し、
前記干渉光のスペクトルにより、前記透過光または前記反射光のスペクトルを校正する、
ことを特徴とするスペクトル計測方法。

【請求項8】
試料を透過した透過光または試料により反射された反射光のスペクトルを計測するスペクトル計測方法において、
パルス光を発生させてパルス光の強度を変更し、
その強度変更されたパルス光から光ソリトンパルスを生成すると共に、その光ソリトンパルスの波長を、前記パルス光の強度に応じて変更し、
前記光ソリトンパルスに対する二次分散値β2の平均値が負であり、その絶対値が前記光ソリトンパルスの伝搬方向に増加する分散特性を備えた媒質に前記光ソリトンパルスを入射させて、前記光ソリトンパルスに光ソリトン効果を生じさせて、スペクトル幅が狭窄された光ソリトンパルスを出力させ、
スペクトル幅が狭窄された前記光ソリトンパルスを前記試料に照射し、その透過光または反射光を受光して光強度を測定し、
前記光ソリトンパルスの波長をf*Δλ2/Δλ1(ここでfはパルス光の繰り返し周波数、Δλ1は波長掃引幅、Δλ2は前記光ソリトンパルスのスペクトル幅)未満の速度で掃引し、
前記透過光または前記反射光の光強度の時間変化と、前記光ソリトンパルスの波長変化との関係から、前記透過光または前記反射光のスペクトルを測定する、
ことを特徴とするスペクトル計測方法。
産業区分
  • 測定
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2011099445thum.jpg
出願権利状態 登録
名古屋大学の公開特許情報を掲載しています。ご関心のある案件がございましたら、下記まで電子メールでご連絡ください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close