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JPH052252B2 - - Google Patents
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JPH052252B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH052252B2
JPH052252B2 JP21110086A JP21110086A JPH052252B2 JP H052252 B2 JPH052252 B2 JP H052252B2 JP 21110086 A JP21110086 A JP 21110086A JP 21110086 A JP21110086 A JP 21110086A JP H052252 B2 JPH052252 B2 JP H052252B2
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JP
Japan
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measured
frequency
light
pulse
optical pulse
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JP21110086A
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Inventor
Kazunori Naganuma
Juichi Noda
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH052252B2 publication Critical patent/JPH052252B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J11/00Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、短光パルス評価方法、さらに詳しく
は現存の光検出器の応答時間程度ないしそれ以下
の時間幅を有するために、これら光検出器をもつ
てしては、その波形を詳細に測定評価できないよ
うな短光パルスについて、その光パルスが一定周
期で繰り返すパルス列をなしている場合に、光パ
ルスの強度波形、位相波形の両者を詳細に測定評
価できる方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a short optical pulse evaluation method, and more specifically, to a method for evaluating short optical pulses. For short optical pulses whose waveforms cannot be measured and evaluated in detail, if the optical pulses form a pulse train that repeats at a constant period, it is possible to analyze both the intensity and phase waveforms of the optical pulses in detail. It relates to a method that can be measured and evaluated.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

第3図は従来の短光パルス測定評価装置の概略
図であるが、この図より明らかなように被測定光
パルス光束は、半透鏡24によつて一部がスペク
トル測定系に振り分けられ、残部が強度相関波形
測定系に入射供給される。スペクトル測定系は波
長送り装置(走査機構)27が装着された高分解
能分光器26、光束を分光器26の入射スリツト
に結焦させる絞り込みレンズ25および光検出器
28、検出器28の出力電圧の増幅器29によつ
て構成される。
FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional short optical pulse measurement and evaluation device. As is clear from this diagram, a part of the optical pulse to be measured is distributed to the spectrum measurement system by the semi-transparent mirror 24, and the remaining part is distributed to the spectrum measurement system. is input to the intensity correlation waveform measurement system. The spectrum measurement system includes a high-resolution spectrometer 26 equipped with a wavelength sending device (scanning mechanism) 27, a focusing lens 25 that focuses the light beam onto the input slit of the spectrometer 26, a photodetector 28, and an amplifier for the output voltage of the detector 28. 29.

強度相関波形測定系においては、入射光束は半
透鏡1により2光束に分枝され、その1光束は固
定されたプリズム2によつて反射され、他の1光
束は移動台4によつて光軸方向に移動可能なプリ
ズム3によつて反射され、以上2つの反射光束は
半透鏡1上で合波され、再び1光束となる。この
半透鏡および2つのプリズム2,3からなる光学
系はマイケルソン干渉計なる名称を有し、入射前
の光電場を時間tの関数として、E(t)と書く
とき、再合波後の光電場は〔E(t)+E(t−
τ)〕/2と表される。ここに、遅延時間τはプ
リズム2を通る光路とプリズム3を通る光路との
間の相対的光路波長差lを光速度Cで除した量で
あり、プリズム3が移動台4によつて可動である
ことから、τを自由に変化させえる。この再合波
後、光束はレンズ5によつて2次高調波光発生能
を有する結晶7中に焦点を結び、〔E(t)+E(t
−τ)〕2に、その電界が比例する2次高調波光の
発生をみる。結晶7からの出射光はレンズ6によ
つて光検出器9に絞り込まれる。この際、光学フ
イルタ8によつて2次高調波光のみが通過され、
光検出器9に達する。光検出器9の応答時間は、
被測定光パルスひいては結晶7より発生した2次
高調波パルスの持続時間に比して極めて長いので
光検出器9の出力電圧パルスの波高は2次高調波
光パルスのエネルギに比例する。光検出器9の出
力電圧パルスは、積分増幅器30により増幅平坦
化される。
In the intensity correlation waveform measurement system, an incident light beam is branched into two light beams by a semi-transparent mirror 1, one of which is reflected by a fixed prism 2, and the other beam is reflected by a movable table 4 on the optical axis. The light beam is reflected by a prism 3 that is movable in the direction, and the above two reflected light beams are combined on a semi-transparent mirror 1 to become one light beam again. This optical system consisting of a semi-transparent mirror and two prisms 2 and 3 has the name Michelson interferometer, and when the optical electric field before incidence is written as E(t) as a function of time t, after recombination The optical electric field is [E(t)+E(t-
τ)]/2. Here, the delay time τ is the amount obtained by dividing the relative optical path wavelength difference l between the optical path passing through the prism 2 and the optical path passing through the prism 3 by the speed of light C, and when the prism 3 is movable by the movable stage 4. For this reason, τ can be changed freely. After this recombination, the light beam is focused by a lens 5 into a crystal 7 having the ability to generate second-order harmonic light, [E(t)+E(t
-τ)] 2 , we see the generation of second-order harmonic light whose electric field is proportional. The light emitted from the crystal 7 is focused onto a photodetector 9 by a lens 6. At this time, only the second harmonic light is passed through the optical filter 8,
It reaches the photodetector 9. The response time of the photodetector 9 is
Since the duration of the optical pulse to be measured is extremely long compared to the duration of the second harmonic pulse generated by the crystal 7, the wave height of the output voltage pulse of the photodetector 9 is proportional to the energy of the second harmonic optical pulse. The output voltage pulse of the photodetector 9 is amplified and flattened by the integrating amplifier 30.

従来の短光パルスの測定評価方法手順を下記に
示す。
The steps of the conventional short optical pulse measurement and evaluation method are shown below.

まず、信号切換スイツチ31を右方に倒し、
A/D変換器32をスペクトル測定系に接続す
る。この状態で波長送り装置27によつて分光器
26の中心波長を一定速度で走査しつつ、光検出
器28の出力電圧をA/D変換器32を介してコ
ンピユータ18に時系列的に読み込み記憶させ
る。こうして光パルスのスペクトルD(λ)のデ
ータ列が得られる。次ぎに信号切換スイツチ31
を左方に倒し、A/D変換器を強度相関波形測定
系に接続する。この状態で移動台4を一定速度で
動かしつつ、積分増幅器30の出力電圧をA/D
変換器32を介してコンピユータ18に時系列的
に読み込み記憶させる。この際、積分増幅器30
の遮断周波数は被測定光パルスの中心波長λ0およ
び移動台移動速度Vによつて定まる周波数 0=2V/λ0… (1) よりも充分低く設定される。そのため、こうして
得られたデータ列は1+2G(τ)に比例する。こ
こでG(τ)は強度相関波形であり、パルスの強
度波形I(t)を用いて、 G(τ)=∫ -∞I(t)I(t−τ)dt/∫ -∞
(t)I(t)dt/…(2) と表される。
First, turn the signal changeover switch 31 to the right,
The A/D converter 32 is connected to the spectrum measurement system. In this state, while scanning the center wavelength of the spectrometer 26 at a constant speed using the wavelength sending device 27, the output voltage of the photodetector 28 is read and stored in the computer 18 in time series via the A/D converter 32. let In this way, a data string of the optical pulse spectrum D(λ) is obtained. Next, the signal changeover switch 31
Tilt it to the left and connect the A/D converter to the intensity correlation waveform measurement system. In this state, while moving the moving table 4 at a constant speed, the output voltage of the integrating amplifier 30 is
The information is read and stored in the computer 18 in chronological order via the converter 32. At this time, the integrating amplifier 30
The cutoff frequency is set sufficiently lower than the frequency 0 = 2V/λ 0 (1) determined by the center wavelength λ 0 of the optical pulse to be measured and the moving speed V of the moving table. Therefore, the data string obtained in this way is proportional to 1+2G(τ). Here, G(τ) is the intensity correlation waveform, and using the pulse intensity waveform I(t), G(τ)=∫ -∞ I(t)I(t-τ)dt/∫ -∞ I
It is expressed as (t)I(t)dt/...(2).

以上で測定段階を終え、解析段解に入る。 This completes the measurement stage and begins the analysis stage.

最初に波長λの関数として表わされたスペクト
ルD(λ)を周波数ωの関数としてスペクトルD
(ω)に換算する。被測定パルスの光電場E(t)、
そのフーリエ変換をE〜(ω)とすると、 |E〜(ω)|=√(ω) に従つて、D(ω)の1/2乗からE〜(ω)の絶対値
が求まる。そこで、E〜(ω)=|E〜(ω)|exp
〔iφ(ω)〕 (i:虚数単位) と書くときのフーリエ成分の位相φ(ω)が求ま
れば、被測定パルスの電場E(t)を完全に再構
築できる。そこで、φ(ω)をスペクトルの中心
波長ω0の回りに展開し、 φ(ω)=φ0+(ω−ω0)p+(ω−ω02q+(
ω
−ω03r この際の展開係数、q、r(φ0、pは不要)を
定めるために、 Etr(t)=1/√2π∫ -∞D(ω)exp〔i(ω−ω
02q +i(ω−ω03r−iωt〕dω …(3) の2式に従つて計算したGtr(τ)が、実測の強
度相関波形に最も良い一致をみるように最少二乗
法を用いる。これによつて、3次の精度でφ(ω)
が近似的に求められるので、(3)式に従つて、Etr
(t)を計算すれば、|Etr(t)|2として被測定パ
ルスの強度波形が、arg(Etr(t)より被測定パ
ルスの位相波形が求められることになる。このよ
うに解析段階でφ(ω)の3次の係数までしか求
められないことから、この方法では、原理的に任
意の形のパルス強度波形、位相波形を忠実詳細に
は再現しえない。これは、φ(ω)の、より高次
迄の展開係数を求めることにより改善され得る
が、計算時間の増大のため困難である。
First, the spectrum D(λ) expressed as a function of the wavelength λ is expressed as the spectrum D(λ) as a function of the frequency ω.
Convert to (ω). Optical electric field E(t) of the pulse to be measured,
If the Fourier transform is E~(ω), then the absolute value of E~(ω) can be found from the 1/2 power of D(ω) according to |E~(ω)|=√(ω). Therefore, E~(ω)=|E~(ω)|exp
If the phase φ(ω) of the Fourier component when written as [iφ(ω)] (i: imaginary unit) is determined, the electric field E(t) of the pulse to be measured can be completely reconstructed. Therefore, φ(ω) is expanded around the center wavelength ω 0 of the spectrum, and φ(ω)=φ 0 +(ω−ω 0 )p+(ω−ω 0 ) 2 q+(
ω
−ω 0 ) 3 r In order to determine the expansion coefficients, q and r (φ 0 and p are unnecessary), Etr(t)=1/√2π∫ -∞ D(ω)exp[i(ω −ω
0 ) 2 q + i (ω−ω 0 ) 3 r−iωt〕dω …(3) The least squares method is used so that Gtr(τ) calculated according to the following two equations best matches the actually measured intensity correlation waveform. This allows us to obtain φ(ω) with cubic precision.
can be obtained approximately, so according to equation (3), Etr
(t), the intensity waveform of the pulse to be measured can be found from |Etr(t)| 2 , and the phase waveform of the pulse to be measured can be found from arg(Etr(t). In this way, at the analysis stage Since only the third-order coefficients of φ(ω) can be obtained, this method cannot, in principle, reproduce pulse intensity waveforms and phase waveforms of arbitrary shapes in faithful detail. ) can be improved by finding expansion coefficients up to higher orders, but this is difficult because of the increased calculation time.

更に、スペクトルの測定のために、分光器を使
用する点に多大の問題を内包する。この場合用い
る分光器には極めて高い分解能が要求される。一
例をあげれば、0.6μmを中心波長とする幅1psの
光パルスのスペクトルの半値全幅は概ね5Åであ
り、この半値全幅内で互いに独立とみなせるよう
な測定点を50点とろうとすると、既に分光器に要
求される分解能は0.1Å以下となり、被測定光パ
ルスの幅がより長くなると、それに比例して良い
分解能が必要になる。
Furthermore, there are many problems involved in using a spectrometer to measure spectra. The spectrometer used in this case is required to have extremely high resolution. For example, the full width at half maximum of the spectrum of an optical pulse with a width of 1 ps with a center wavelength of 0.6 μm is approximately 5 Å. The resolution required for the instrument is 0.1 Å or less, and as the width of the optical pulse to be measured becomes longer, proportionally better resolution is required.

上述のような仕様を満足する分光器には焦点距
離1m以上の回折格子分光器ないし掃引形フアブ
リペロエタロンがあるが、前者は大容積かつ光軸
調整が容易でなく、後者は前者に増して慎重な光
軸調整が要求され、いずれも簡便な測定が不可能
であるという欠点があつた。
Spectrometers that satisfy the above specifications include a diffraction grating spectrometer with a focal length of 1 m or more or a swept Fabry-Perot etalon, but the former has a large volume and is difficult to adjust the optical axis, and the latter has a larger capacity than the former. Therefore, careful optical axis adjustment is required, and both methods have the disadvantage of not being able to be easily measured.

以上のように、従来の短光パルス測定評価法に
おいては、光パルスの強度相関波形測定に用いら
れるマイケルソン干渉計に加えて、別個にスペク
トル測定のために高い分解能の分光器が必要とさ
れ、測定評価装置の体積、価格の大半が分光器に
よつて占められ、小型化、低価格化、調整の簡便
化を阻んでいた。更に、付随する測定データ解析
方法が粗い近似にとどまつており、光パルスの詳
細な評価がなし得なかつた。
As described above, in the conventional short optical pulse measurement evaluation method, in addition to the Michelson interferometer used to measure the intensity correlation waveform of the optical pulse, a high-resolution spectrometer is required for spectrum measurement. The spectrometer accounts for most of the volume and price of measurement and evaluation equipment, which hinders miniaturization, lower cost, and easier adjustment. Furthermore, the accompanying measurement data analysis method remains at a rough approximation, making detailed evaluation of the optical pulse impossible.

〔発明の概要) 本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、
分光器を必要とすることなく、かつ光パルスの詳
細にわたる測定評価が可能な短光パルス測定評価
方法を提供することを目的とする。
[Summary of the invention] The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide a short optical pulse measurement and evaluation method that does not require a spectrometer and allows detailed measurement and evaluation of optical pulses.

したがつて、本発明による短光パルス測定評価
方法は、繰り返し発生する短光パルスを測定評価
する方法であつて、被測定光束を半透鏡にて2光
束に分枝し、相異なる径路を経由せしめることに
より、前記2光束に相対的光路長差を付与した
後、2光束を再び合波し、合波した光束を2次高
調波光発生器を有する結晶中に入射結焦せしめ、
該結晶内で発生する2次高調波光強度を光検出器
にて電気信号に変換する短光パルス測定評価方法
において、前記相対的光路長差に対する記録し、
記録したデータをフーリエ解析して基本波の干渉
フリンジの周波数間隔をもつて分布する3つのス
ペクトルを求め、これらのスペクトルの内零周波
数近傍のスペクトルを1/2乗した後、フーリエ逆
変換することにより、被測定光パルスの強度波形
の再構築を行い、しかるのち、基本波の干渉フリ
ンジの周波数の2倍の周波数近傍のスペクトルを
1/2乗したものと、既求の強度波形とから反復計
算によつて被測定光パルスの位相を再構築するこ
とを特徴とするものである。
Therefore, the short optical pulse measurement and evaluation method according to the present invention is a method for measuring and evaluating repeatedly occurring short optical pulses, in which the light beam to be measured is branched into two light beams using a semi-transparent mirror, and the light beams are divided into two light beams through different paths. After imparting a relative optical path length difference to the two light beams by increasing the light beam, the two light beams are combined again, and the combined light beam is incident and focused into a crystal having a second harmonic light generator,
In the short optical pulse measurement and evaluation method of converting the second harmonic light intensity generated in the crystal into an electrical signal by a photodetector, recording the relative optical path length difference,
Perform Fourier analysis on the recorded data to obtain three spectra distributed with the frequency interval of the interference fringe of the fundamental wave, raise the spectrum near the zero frequency of these spectra to the 1/2 power, and then perform inverse Fourier transform. The intensity waveform of the optical pulse to be measured is reconstructed using This method is characterized by reconstructing the phase of the optical pulse to be measured through calculation.

また、本発明による第二の短光パルス測定評価
方法によれば、繰り返し発生する短光パルスを測
定評価する方法であつて、被測定光束を半透鏡に
て2光束に分枝し、相異なる径路を経由せしめる
ことにより前記2光束に相対的光路長差を付与し
た後、2光束を再び合波し、合波した光束を2次
高調波光発生能を有する結晶中に入射結焦せし
め、該結晶内で発生する2次高調波光強度を光検
出器にて電気信号に変換する短光パルス測定評価
方法において、前記電気信号を2つに分枝し、そ
の1者を低周波通過濾過器を通過せしめることに
より、DC近傍の周波数成分を抽出し、一方他者
を高周波通過濾過器を通過せしめることにより、
基本波の干渉フリンジの周波数の2倍の周波数近
傍の周波数成分を抽出後、交流電圧計にて該成分
の振幅を求め、以上のDC近傍の電圧および交流
電圧計指示値を、前記相対的光路長差に対する変
化として記録し、記録した1対のデータ列をそれ
ぞれフーリエ解析してスペクトルを求め、前記
DC近傍成分により得られるスペクトルを1/2乗し
た後、フーリエ逆変換することにより、被測定光
パルスの強度波形の再構築を行い、しかる後、前
記交流電圧指示値より得られるスペクトルを1/2
乗したものと、既求の強度波形とから反復計算に
よつて被測定光パルスの位相を再構築することを
特徴としている。
Further, according to a second short optical pulse measurement and evaluation method according to the present invention, a method of measuring and evaluating repeatedly occurring short optical pulses is provided, in which a light beam to be measured is branched into two light beams by a semi-transparent mirror, and two different light beams are used. After imparting a relative optical path length difference to the two light beams by causing them to pass through a path, the two light beams are combined again, and the combined light beam is incident and focused into a crystal having the ability to generate second harmonic light. In a short optical pulse measurement and evaluation method in which the intensity of second-order harmonic light generated in By forcing the frequency components near DC to be extracted, and by passing the other components through a high frequency pass filter,
After extracting a frequency component near twice the frequency of the interference fringe of the fundamental wave, the amplitude of this component is determined using an AC voltmeter, and the voltage near DC and the value indicated by the AC voltmeter are calculated using the relative optical path. The change in length is recorded, and each pair of recorded data strings is subjected to Fourier analysis to obtain a spectrum, and the above-mentioned
After raising the spectrum obtained from the DC neighborhood component to the 1/2 power, the intensity waveform of the measured optical pulse is reconstructed by inverse Fourier transform, and then the spectrum obtained from the AC voltage instruction value is raised to the 1/2 power. 2
It is characterized in that the phase of the optical pulse to be measured is reconstructed by repeated calculations from the multiplied product and the already determined intensity waveform.

本発明によれば、従来法におけるスペクトルに
代えて、2次高調波光電場相関波形を測定する方
式を案出し、マイケルソン干渉計と2次高調波光
発生能を有する結晶を用いて、パルスの強度相関
波形と2次高調波光電場相関波形を同時に測定記
録し、それらを解析することにより分光器を用い
ることなく光パルスの強度波形、位相波形を測定
評価可能になる。
According to the present invention, a method is devised to measure the second harmonic optical electric field correlation waveform instead of the spectrum in the conventional method, and the pulse intensity is measured using a Michelson interferometer and a crystal capable of generating second harmonic light. By simultaneously measuring and recording the correlation waveform and the second harmonic optical electric field correlation waveform and analyzing them, it becomes possible to measure and evaluate the intensity waveform and phase waveform of the optical pulse without using a spectrometer.

〔発明の具体的説明〕[Specific description of the invention]

本発明によれば、マイケルソン干渉計によつて
相対的光路差を付与された重畳された光束が2次
高調波光発生能を有する結晶中にレンズの作用に
より焦点を結び、発生した2次高調波の強度が光
検出器をもつて電圧に変換される。
According to the present invention, the superimposed light flux to which a relative optical path difference is imparted by the Michelson interferometer is focused by the action of a lens in a crystal having the ability to generate second-order harmonic light, and the second-order harmonic light is generated. The intensity of the waves is converted into voltage using a photodetector.

この電圧値は下式に比例し、本発明は下式中の
G(τ)およびF2(τ)を測定することを特徴と
している。
This voltage value is proportional to the following formula, and the present invention is characterized by measuring G(τ) and F 2 (τ) in the following formula.

1+2G(τ)+4F1(τ)cos(ω0τ+φ1(τ))+F2
(τ)cos(2ω0τ+φ2(τ)) …(4) ここで、τは遅延時間、ω0=2πC/λ0は被測定
光パルスの中心角周波数であり、F2(τ)、φ2
(τ)は、パルスの光電場E(t)を、 E(t)=〔ε(t)exp(−iω0t)+ε*(t)exp
(iω0t)〕/2 (肩の*は共役複素数を表す) と書くとき、下式により定義される。この左辺を
2次高調波電場相関波形と呼ぶ。
1+2G(τ)+4F 1 (τ)cos(ω 0 τ+φ 1 (τ))+F 2
(τ)cos(2ω 0 τ+φ 2 (τ)) …(4) Here, τ is the delay time, ω 0 = 2πC/λ 0 is the center angular frequency of the optical pulse to be measured, and F 2 (τ), φ2
(τ) is the optical electric field E(t) of the pulse, E(t)=[ε(t)exp(-iω 0 t)+ε * (t)exp
(iω 0 t)]/2 (* on the shoulder represents a conjugate complex number) is defined by the following formula. This left side is called the second harmonic electric field correlation waveform.

F2(τ)exp(−iφ2(τ))=∫ -∞〔ε(t)2
ε*(t−
τ)〕2dt …(5) 従来法においてはマイケルソン干渉計を用いて
(4)式中のG(τ)のみを測定していたのに対し、
本発明においては、同干渉計を用いて(4)式中のG
(τ)、F2(τ)を測定し、従来法において別個に
必要であつた分光器によるスペクトル測定を不要
としている。
F 2 (τ) exp (−iφ 2 (τ)) = ∫ -∞ [ε(t) 2 [
ε * (t-
τ)〕 2 dt …(5) In the conventional method, a Michelson interferometer is used to
Whereas only G(τ) in equation (4) was measured,
In the present invention, using the same interferometer, G in equation (4) is
(τ) and F 2 (τ), thereby eliminating the need for spectrum measurement using a spectrometer, which was separately required in the conventional method.

また前記2つの相関波形からパパルスの強度波
形I(t)およびφ(t)を求める解析段階におい
ては、本発明においては、パルスがある時刻を境
にして左右対称である、いわゆる対称パルスであ
ると仮定して解析を進める。現存する短光パルス
光源が通常動作時に発生するパルスは、対称パル
スが多く、またこれらのパルスが光フアイバ、光
導波路中を変形されつつ通過した後も依然パルス
は対称であるから、上記仮定は短光パルス評価法
の多くの適用状況で妥当する。この仮定の下に本
発明では強度自己相関波形データG(τ)から、
パルスの強度波形I(t)を下記の(6)式にしたが
つて再構築する。
Furthermore, in the analysis stage of determining the intensity waveforms I(t) and φ(t) of the pulse from the two correlated waveforms, in the present invention, the pulse is symmetrical with respect to a certain time, that is, a so-called symmetrical pulse. We proceed with the analysis assuming that. Most of the pulses generated by existing short optical pulse light sources during normal operation are symmetrical, and the pulses remain symmetrical even after being deformed through the optical fiber or optical waveguide, so the above assumption does not apply. It is valid in many application situations of short optical pulse evaluation method. Based on this assumption, in the present invention, from the intensity autocorrelation waveform data G(τ),
The pulse intensity waveform I(t) is reconstructed according to the following equation (6).

I(t)=∫ -∞ -∞G(τ)exp(iωτ)dτ1/
2exp(−iωt)dω…(6) この計算方法により、対称パルスである限り、
いかなる複雑な波形であつても完全に再現できる
ことが証明される。次ぎに2次高調波電場相関波
形データF2(τ)をフーリエ変換して、被測定パ
ルスの電場の2乗〔s(t)〕2のフーリエ変換S〜
(ω)の絶対値の2乗が得られる。すなわち、対
称パルスの仮定の下で、 ∫ -∞F2(τ)exp(iωτ)dτ=|S〜(ω)|2…(
7) 一方〔ε(t)〕2は、パルスの位相φ(t)およ
び強度波形I(t)によつて、 〔ε(t)〕2=I(t)exp〔2iφ(t)〕 と表され、これとS〜(ω)の定義を組合せて、 ∫ -∞I(t)exp〔2iφ(t)+iωt〕dt=S〜(ω
)…(8) の関係があるので、既に求めたI(t)およびデ
ータF2(τ)から(7)式によつて算出した|S〜
(ω)|から、反復計算 exp(2iφk+1) =arg(F〔|S〜|arg(F〔Iexp(2iφk)〕)〕)
…(9) によつてパルスの位相φ(t)を高い精度で求め
ることができる。
I(t)=∫ -∞ -∞ G(τ)exp(iωτ)dτ1/
2exp(−iωt)dω…(6) With this calculation method, as long as it is a symmetrical pulse,
It has been proven that any complex waveform can be perfectly reproduced. Next, the second-order harmonic electric field correlation waveform data F 2 (τ) is subjected to Fourier transformation to obtain the Fourier transformation S of the square of the electric field of the pulse to be measured [s(t)] 2
The square of the absolute value of (ω) is obtained. That is, under the assumption of symmetric pulses, ∫ -∞ F 2 (τ)exp(iωτ)dτ=|S~(ω)| 2 …(
7) On the other hand, [ε(t)] 2 is determined by the pulse phase φ(t) and intensity waveform I(t) as follows: [ε(t)] 2 = I(t)exp[2iφ(t)] By combining this with the definition of S~(ω), we get ∫ -∞ I(t)exp[2iφ(t)+iωt]dt=S~(ω
)…(8), so it was calculated by equation (7) from the already obtained I(t) and data F 2 (τ) |S~
From (ω)|, iterative calculation exp(2iφ k+1 ) = arg(F[|S~|arg(F[Iexp(2iφ k )]))]
...(9) allows the pulse phase φ(t) to be determined with high accuracy.

上記式中、記号Fはフーリエ変換を実行するこ
と表し、argは複素数の位相を算出することを示
す。
In the above formula, the symbol F represents performing a Fourier transform, and arg represents calculating the phase of a complex number.

以上の解析法は、従来のような有限次元までの
近似解法とは異なり、原理的には無限次まで取り
入れており、高い精度で被測定パルスの強度、波
形、位相を求めるものである。
The above analysis method is different from the conventional approximation method up to a finite dimension, in principle, it incorporates up to an infinite order, and is used to obtain the intensity, waveform, and phase of the pulse to be measured with high accuracy.

実施例 1 第1図に本発明による短光パルス評価方法を実
施するための装置の一例の構成を示す。
Example 1 FIG. 1 shows the configuration of an example of an apparatus for implementing the short optical pulse evaluation method according to the present invention.

図示の装置は半透鏡1、固定プリズム2、およ
び移動台4によつて可動なプリズム3よりなるマ
イケルソン干渉計を設けており、この干渉計の相
対的光路差長の較正に用いるヘリウムイオンレー
ザ11からの光および被測定パルス光束が平行に
マイケルソン干渉計に入射する。干渉計から出射
したヘリウムネオンレーザ光は鏡13、レンズ1
4によつてSi光検出器15に導かれ、検出器15
は光強度に比例した電気信号を出力する。その出
力は増幅器16によつて増幅され、波形記憶装置
17のチヤンネルの1つに加えられる。一方、干
渉計から出射した被測定パルス光束は、レンズ5
によつて2次高調波光発生能を有する結晶7、た
とえばヨウ素酸リチウム結晶7中で焦点を結び、
2次高調波の発生を見る。結晶7からの出射光は
レンズ6によつてSi検出器9に集光されるが、こ
の際、途中に介したフイルタ8により2次高調波
光のみが光検出器9に達し、光検出器9は2次高
調波光エネルギに比例した波高の電圧パルスを出
力する。この電圧パルスは積分増幅器10より増
幅平坦化され、波形記憶装置のチヤンネルの他の
1つに加えられる。波形記憶装置17には測定
後、記憶されたデータを読み出し、解析を行うた
めのコンピユータ18が接続されている。
The illustrated device is equipped with a Michelson interferometer consisting of a semi-transparent mirror 1, a fixed prism 2, and a prism 3 movable by a movable stage 4, and a helium ion laser used to calibrate the relative optical path difference length of this interferometer. The light from 11 and the pulsed beam to be measured enter the Michelson interferometer in parallel. The helium neon laser beam emitted from the interferometer is mirror 13 and lens 1.
4 to the Si photodetector 15;
outputs an electrical signal proportional to the light intensity. Its output is amplified by amplifier 16 and applied to one of the channels of waveform storage 17. On the other hand, the pulsed beam to be measured emitted from the interferometer is transmitted through the lens 5.
focuses in a crystal 7, for example a lithium iodate crystal 7, which has the ability to generate second harmonic light by
Look at the generation of second harmonics. The light emitted from the crystal 7 is focused on the Si detector 9 by the lens 6, but at this time, only the second harmonic light reaches the photodetector 9 due to the filter 8 interposed in the middle. outputs a voltage pulse with a wave height proportional to the second harmonic optical energy. This voltage pulse is amplified and flattened by an integrating amplifier 10 and applied to another one of the channels of the waveform storage device. A computer 18 is connected to the waveform storage device 17 for reading out and analyzing the stored data after measurement.

以上の短光パルス評価装置は次のように動作す
る。
The short optical pulse evaluation device described above operates as follows.

移動台4を一定の移動速度Vで移動させつつ、
波形記憶装置17により、一定のサンプリング間
隔で増幅器16および積分増幅器10の出力電圧
をそれぞれ測定し、記録する。この際、サンプリ
ング間隔Δt、積分増幅器10の時定数T、被測
定パルスの繰り返し間隔Pおよび移動台移動速度
Vは、 P《T《Δt《λ0/(2V) の関係を満足するように設定する。ここで、λ0
被測定パルス光の中心波長である。
While moving the moving table 4 at a constant moving speed V,
A waveform storage device 17 measures and records the output voltages of the amplifier 16 and the integrating amplifier 10, respectively, at regular sampling intervals. At this time, the sampling interval Δt, the time constant T of the integrating amplifier 10, the repetition interval P of the pulse to be measured, and the moving speed V of the moving table are set to satisfy the relationship P<<T<Δt<<λ 0 /(2V)). do. Here, λ 0 is the center wavelength of the pulsed light to be measured.

以下の解析段階では、まず最初に波形記憶装置
17に記憶された積分増幅器10の出力電圧変化
と増幅器16の出力電圧変化とをコンピユータ1
8に読み込み、後者を参照して移動台4の移動速
度のむらによる前者波形のゆがみを補正する。こ
うして第4図に示すような相関データをえる。
In the following analysis stage, the computer 1 first analyzes the output voltage changes of the integrating amplifier 10 and the output voltage changes of the amplifier 16 stored in the waveform storage device 17.
8, and by referring to the latter, distortion of the former waveform due to unevenness in the moving speed of the moving table 4 is corrected. In this way, correlation data as shown in FIG. 4 is obtained.

このデータをフーリエ解析してえたスペクトル
を第5図に示す。図中、0は式(1)により定義され
る基本波の干渉フリンジ周波数である。このスペ
クトルのうち、零周波数近傍の山は、強度相関波
形G(τ)のフーリエ変換 ∫ -∞G(τ)exp(iωτ)dτ に相当する。
FIG. 5 shows the spectrum obtained by Fourier analysis of this data. In the figure, 0 is the interference fringe frequency of the fundamental wave defined by equation (1). In this spectrum, the peak near the zero frequency corresponds to the Fourier transform ∫ -∞ G(τ)exp(iωτ)dτ of the intensity correlation waveform G(τ).

したがつて、それを用いて、(6)式にしたがつて
計算することにより、パルスの強度波形I(t)
が求められる。さらに前記スペクトルのうち、周
波数20近傍の山は|S〜(ω)|2に相当するので、
これの1/2乗と既求のI(t)を用い、(9)式に従つ
て反復計算を実行し、パルス位相が求められる。
Therefore, by using this and calculating according to equation (6), the pulse intensity waveform I(t)
is required. Furthermore, in the spectrum, the peak near frequency 20 corresponds to |S~(ω)| 2 , so
Using this to the 1/2 power and the already determined I(t), iterative calculations are performed according to equation (9) to determine the pulse phase.

以上の解析方法の有効性の検証として、第6図
に示した強度波形、位相を有するパルスについ
て、計算機を用いて式(4)に従つて想定される測定
データを生成し、それを上記の解析方法に従つて
解析し、得られた強度波形の位相を第8図に示
す。これより強度波形は完全に再現され、また位
相も強度の弱いパルスの裾部以外では高い精度で
再現されることが明らかになつた。
In order to verify the effectiveness of the above analysis method, we used a computer to generate the expected measurement data according to equation (4) for the pulse having the intensity waveform and phase shown in Figure 6, and then used it as described above. The phase of the intensity waveform obtained by analysis according to the analysis method is shown in FIG. This revealed that the intensity waveform was completely reproduced, and the phase was also reproduced with high accuracy except for the tails of weak pulses.

この実施例に示した測定方法は、被測定パルス
幅が光電場の振動の周期の高々数倍から数十倍程
度の極めて短い光パルス、例を挙げるならば中心
波長0.6μmに対し10fsから60fs程度の幅の光パル
スの測定評価に有効である。それ以上の幅を有す
る光パルスに対して適用する場合、波形記憶装置
17およびコンピユータ18の装備すべき記憶容
量が大きくなるため、上記の長いパルスの測定に
は、下記の実施例2の適用が望ましい。一方、実
施例2は上に示したような極めて短い光パルスに
対しては誤差を免れないので、この事情より実施
例1と実施例2は相補的な関係にある。
The measurement method shown in this example uses an extremely short optical pulse whose pulse width is several times to several tens of times the period of the vibration of the optical electric field, for example, from 10 fs to 60 fs with a center wavelength of 0.6 μm. This is effective for measuring and evaluating optical pulses with a certain width. When applied to optical pulses having a width larger than that, the storage capacity of the waveform storage device 17 and the computer 18 will be large, so it is recommended to apply Example 2 below to the measurement of the above-mentioned long pulses. desirable. On the other hand, since the second embodiment is subject to errors for extremely short optical pulses as shown above, for this reason, the first and second embodiments have a complementary relationship.

実施例 2 第2図に本発明による短光パルス評価方法を実
施するための装置の一例の構成を示す。
Example 2 FIG. 2 shows the configuration of an example of an apparatus for implementing the short optical pulse evaluation method according to the present invention.

図示の装置は、実施例1におけると同様なマイ
ケルソン干渉計、2次高調波光発生能を有する結
晶およびフイルタ、光検出器を備えている。光検
出器の発生した電圧パルスは積分増幅器10によ
つて増幅平坦化された後、低周波通過濾過器19
および高調波通過濾過器20に分配供給される。
低周波通過濾過器の出力電圧はA/D変換器22
を介しコンピユータ18に読み込まれ記憶され
る。一方、高周波通過濾過器の出力交流電圧は交
流電圧計21に供給され、検波され、交流電圧値
に対応する電圧値に変換された後、A/D変換器
23を介してコンピユータ18に読み込まれ記憶
される。
The illustrated device includes a Michelson interferometer similar to that in Example 1, a crystal and filter capable of generating second harmonic light, and a photodetector. The voltage pulse generated by the photodetector is amplified and flattened by an integrating amplifier 10, and then passed through a low frequency pass filter 19.
and distributed to the harmonic pass filter 20.
The output voltage of the low frequency pass filter is determined by the A/D converter 22.
The data is read into the computer 18 via the computer 18 and stored. On the other hand, the output AC voltage of the high frequency pass filter is supplied to the AC voltmeter 21, detected, and converted into a voltage value corresponding to the AC voltage value, and then read into the computer 18 via the A/D converter 23. be remembered.

以上の短光パルスの評価装置の動作を次に説明
する。
The operation of the short optical pulse evaluation apparatus described above will be explained next.

移動台4を一定速度Vで移動させつつ、一定の
時間間隔をもつてコンピユータにより各A/D変
換器の出力を読み込み、記憶する。この際、積分
増幅器10の時定数T、被測定パルスの繰り返し
間隔Pおよび移動台移動速度Vは、関係 P《T《λ0/(2V) を充たすように設定する。データの読み込み時間
間隔は任意に長く設定できる。低周波通過濾過器
の遮断周波数LPおよび高周波通過濾過器の遮断
周波数HPは、関係 LP<0<HP(0は基本波の干渉フリンジ周
波数) を満足するように定められる。
While moving the movable table 4 at a constant speed V, the computer reads and stores the outputs of each A/D converter at constant time intervals. At this time, the time constant T of the integrating amplifier 10, the repetition interval P of the pulse to be measured, and the moving speed V of the moving table are set so as to satisfy the relationship P<<T<<λ 0 /(2V)). The data loading time interval can be set arbitrarily long. The cutoff frequency LP of the low frequency pass filter and the cutoff frequency HP of the high frequency pass filter are determined to satisfy the relationship LP < 0 < HP ( 0 is the interference fringe frequency of the fundamental wave).

以上述べたように、本実施例ではデータの読み
込み時間間隔を任意に長く採れるため、一定の記
憶容量をもつて、幅のいかに長いパルスでも測定
可能である。ただし、本実施例では光検出器9の
発生する電圧(式(4))の周波数0,0,20の近
傍の変化成分を濾過器によつ分離しているため、
パルスの幅が極めて短く、G(τ)、F1(τ)、F2
(τ)が急激に変化する場合、濾過器の周波数特
性のためにG(τ)、F2(τ)が受ける変形に起因
する誤差が無視できない。したがつて、本実施例
の適用可能なパルス幅の下限は、パルスの光電場
の振動周期の十数倍程度である。
As described above, in this embodiment, since the data reading time interval can be set arbitrarily long, it is possible to measure pulses of any width with a certain storage capacity. However, in this embodiment, since the changing components of the voltage generated by the photodetector 9 (Equation (4)) near frequencies 0, 0 , and 20 are separated using a filter,
The pulse width is extremely short, G (τ), F 1 (τ), F 2
When (τ) changes rapidly, errors caused by deformation of G(τ) and F 2 (τ) due to the frequency characteristics of the filter cannot be ignored. Therefore, the lower limit of the applicable pulse width in this embodiment is about ten times the oscillation period of the optical electric field of the pulse.

以上により第7図に示すような2種の相関デー
タを得る。図中、実線が低周波通過濾過器による
強度相関波形G(τ)、点線が高周波通過濾過器お
よび交流電圧計による2次高調波光電場相関波形
F2(τ)である。ただし、ここで実際交流計の指
示値として測定されるのは|F2(τ)|であるの
で、指示値が零になる点を検出して、その点で測
定された波形を横軸を中心として折り返す操作を
行い、F2(τ)を得ている。
As described above, two types of correlation data as shown in FIG. 7 are obtained. In the figure, the solid line is the intensity correlation waveform G(τ) obtained by the low frequency pass filter, and the dotted line is the second harmonic optical electric field correlation waveform obtained by the high frequency pass filter and AC voltmeter.
F 2 (τ). However, what is actually measured as the indicated value of the AC meter here is |F 2 (τ)|, so the point where the indicated value becomes zero is detected and the waveform measured at that point is plotted on the horizontal axis. F 2 (τ) was obtained by folding around the center.

以下の解析段階では、まずデータG(τ)を用
いて、(6)式にしたがつて計算を行うことによりパ
ルスの強度波形I(t)を求め、引き続いてデー
タF2(τ)より(7)式によつて算出した|S〜(ω)
2の1/2乗および既求のI(t)を用い、(9)式に
したがつて反復計算を実行してパルス位相を求め
る。
In the analysis stage below, first, the pulse intensity waveform I(t) is obtained by calculating according to equation (6) using data G(τ), and then from data F 2 (τ) ( 7) Calculated by formula |S~(ω)
| Using 2 to the 1/2 power and the determined I(t), perform iterative calculations according to equation (9) to find the pulse phase.

以上の解析方法の有効性の検証として第6図に
示した強度波形、位相を有するパルスについて、
式(2)及び式(5)に従つて想定される測定でG(τ)、
F2(τ)を算出し、それを上記解析方法にしたが
つて、解析した。原パルスが第1の実施例につい
ての同様な検証において用いたものと同一である
ため、得られた強度波形、位相も、くだんの実施
例で得られたものと全く同一で、第8図に示した
ものとなつた。これより、本実施例に伴う解析方
法も、強度波形の再現は完全、かつ位相の再現も
パルスの裾以外では高精度を有することが確認で
きた。
As a verification of the effectiveness of the above analysis method, for the pulse with the intensity waveform and phase shown in Figure 6,
G(τ) in the measurements assumed according to equations (2) and (5),
F 2 (τ) was calculated and analyzed according to the above analysis method. Since the original pulse is the same as that used in the similar verification of the first example, the obtained intensity waveform and phase are also exactly the same as those obtained in the previous example, and are shown in Fig. 8. It became as shown. From this, it was confirmed that the analysis method according to this example also reproduced the intensity waveform perfectly and had high accuracy in reproducing the phase except at the tail of the pulse.

第9図に本実施例による短光パルス評価方法を
用いて半導体レーザの発生する光パルスを測定評
価してえられた強度波形、位相を示す。用いた半
導体レーザは、波長1.3μmのInGaAsPレーザで、
注入電流に周波数200MHzの正弦波を重畳し、変
調することによりパルスを発生させた。移動台移
動速度Vは1.55mm/minとし、これによる基本波
のフリンジ周波数40Hzに対し、低周波通過濾過器
の遮断周波数を10Hz、高周波通過濾過器の遮断周
波数を70Hzに設定し測定を実行した。
FIG. 9 shows the intensity waveform and phase obtained by measuring and evaluating the optical pulses generated by the semiconductor laser using the short optical pulse evaluation method according to this embodiment. The semiconductor laser used was an InGaAsP laser with a wavelength of 1.3 μm.
Pulses were generated by superimposing and modulating the injected current with a 200MHz sine wave. The moving speed V of the moving table was 1.55 mm/min, and the fringe frequency of the fundamental wave was 40 Hz, and the cut-off frequency of the low-frequency pass filter was set to 10 Hz, and the cut-off frequency of the high-frequency pass filter was set to 70 Hz, and measurements were performed. .

第9図の解析結果より、パルスはなだらかな裾
を引く強度波形を有し、また強度がピークの1/5
程度に落ちる迄の広い範囲で、放物型の位相を持
つことが見れる。
From the analysis results in Figure 9, the pulse has an intensity waveform with a gentle tail, and the intensity is 1/5 of the peak.
It can be seen that it has a parabolic phase over a wide range up to a certain degree.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明より明らかなように、本発明による
短光パルス評価方法によれば、小型低廉な測定装
置を用いて、被測定光パルスの強度波形および位
相を従来法に比較して高精度に求めることが可能
になる。本発明によれば、パルス位相が極めて詳
細に求められるので、光フアイバを用いたパルス
圧縮器の最適化、調整などに際して本発明は、特
に有効である。さらに、短光パルス光源の調整評
価などの一般的用途にも、本発明の測定装置が、
従来の比較して小型かつ低廉であるため、広く活
用可能である。
As is clear from the above explanation, according to the short optical pulse evaluation method according to the present invention, the intensity waveform and phase of the optical pulse to be measured can be determined with higher precision than the conventional method using a small and inexpensive measuring device. becomes possible. According to the present invention, since the pulse phase can be determined in extremely detailed manner, the present invention is particularly effective in optimizing and adjusting a pulse compressor using an optical fiber. Furthermore, the measuring device of the present invention can also be used for general purposes such as adjusting and evaluating short optical pulse light sources.
Since it is smaller and cheaper than conventional methods, it can be widely used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明による短光パルス評価方法の
第1の実施例を実施するための構成の概略図、第
2図は第2の実施例を実施するための構成の概略
図、第3図は従来の短光パルス評価装置の構成概
略図、第4図は本発明による第1の実施例の装置
の測定結果を表す図、第5図は第4図の測定結果
のフーリエ解析の結果を表す図であり、第6図は
本発明による第1、第2の実施例の解析方法の妥
当性の検証に用いた原パルスの強度波形および位
相を示す図、第7図は本発明の第2の実施例の装
置の測定結果を示す図、第8図は第6図の原パル
スか算定した想定される測定結果を下に、本発明
の第1、第2の実施例の解析方法を用いて共通に
再構築されたパルスの強度波形および位相を示す
図、第9図は本発明の第2の実施例において、実
測データを解析して得られた被測定パルスの強度
波形および位相を示す図である。 1…半透鏡、2,3…プリズム、4…移動台、
5,6…レンズ、7…2次高調波発生能を有する
結晶、8…光学フイルタ、9…光検出器、10…
積分増幅器、11…ヘリウムネオンレーザ、1
2,13…鏡、14…レンズ、15…光検出器、
16…増幅器、17…波形記憶装置、18…コン
ピユータ、19…低周波通過濾過器、20…高周
波通過濾過器、21…交流電圧計、22,23…
A/D変換器、24…半透鏡、25…レンズ、2
6…分光器、27…波長送り装置、28…光検出
器、29…増幅器、30…積分増幅器、31…切
換スイツチ、32…A/D変換器。
FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration for implementing the first embodiment of the short optical pulse evaluation method according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration for implementing the second embodiment, and FIG. The figure is a schematic diagram of the configuration of a conventional short optical pulse evaluation device, FIG. 4 is a diagram showing the measurement results of the device of the first embodiment according to the present invention, and FIG. 5 is the result of Fourier analysis of the measurement results of FIG. 4. FIG. 6 is a diagram showing the intensity waveform and phase of the original pulse used to verify the validity of the analysis methods of the first and second embodiments of the present invention, and FIG. A diagram showing the measurement results of the device of the second embodiment. FIG. 8 shows the assumed measurement results calculated from the original pulse of FIG. 6, and the analysis method of the first and second embodiments of the present invention. FIG. 9 shows the intensity waveform and phase of the pulse to be measured obtained by analyzing the measured data in the second embodiment of the present invention. FIG. 1... Semi-transparent mirror, 2, 3... Prism, 4... Moving table,
5, 6... Lens, 7... Crystal having second harmonic generation ability, 8... Optical filter, 9... Photodetector, 10...
Integrating amplifier, 11... Helium neon laser, 1
2, 13... Mirror, 14... Lens, 15... Photodetector,
16...Amplifier, 17...Waveform storage device, 18...Computer, 19...Low frequency pass filter, 20...High frequency pass filter, 21...AC voltmeter, 22, 23...
A/D converter, 24...semi-transparent mirror, 25...lens, 2
6... Spectrometer, 27... Wavelength sending device, 28... Photodetector, 29... Amplifier, 30... Integrating amplifier, 31... Changeover switch, 32... A/D converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 繰り返し発生する短光パルスを測定評価する
方法であつて、被測定光束を半透鏡にて2光束に
分枝し、相異なる径路を経由せしめることにより
前記2光束に相対的光路長差を付与した後、2光
束を再び合波し、合波した光束を2次高調波光発
生能を有する結晶中に入射結焦せしめ、該結晶内
で発生する2次高調波光強度を光検出器にて電気
信号に変換する短光パルス測定評価方法におい
て、前記相対的光路長差に対する前記電気信号の
変化を記録し、記録したデータをフーリエ解析し
て、基本波の干渉フリンジの周波数間隔をもつて
分布する3つのスペクトルを求め、これらのスペ
クトルの内零周波数近傍のスペクトルを1/2乗し
た後、フーリエ逆変換することにより、被測定光
パルスの強度波形の再構築を行い、しかるのち、
基本波の干渉フリンジの周波数の2倍の周波数近
傍のスペクトルを1/2乗したものと、既求の強度
波形とから反復計算によつて被測定光パルスの位
相を再構築することを特徴とする短光パルス測定
評価方法。 2 繰り返し発生する短光パルスを測定評価する
方法であつて、被測定光束を半透鏡にて2光束に
分枝し、相異なる径路を経由せしめることにより
前記2光束に相対的光路長差を付与した後、2光
束を再び合波し、合波した光束を2次高調波光発
生能を有する結晶中に入射結焦せしめ、該結晶内
で発生する2次高調波光強度を光検出器にて電気
信号に変換する短光パルス測定評価方法におい
て、前記電気信号を2つに分枝し、その1者を低
周波通過濾過器を通過せしめることにより、DC
近傍の周波数成分を抽出し、一方他者を高周波通
過濾過器を通過せしめることにより、基本波の干
渉フリンジの周波数の2倍の周波数近傍の周波数
成分を抽出後、交流電圧計にて該成分の振幅を求
め、以上のDC近傍の電圧および交流電圧計指示
値を、前記相対的光路長差に対する変化として記
録し、記録した1対のデータ列をそれぞれフーリ
エ解析してスペクトルを求め、前記DC近傍成分
より得られるスペクトルを1/2乗した後、フーリ
エ逆変換することにより、被測定光パルスの強度
波形の再構築を行い、しかる後、前記交流電圧指
示値より得られるスペクトルを1/2乗したものと、
既求の強度波形とから反復計算によつて被測定光
パルスの位相を再構築することを特徴とする短光
パルス測定評価方法。
[Scope of Claims] 1. A method for measuring and evaluating repeatedly occurring short light pulses, which splits the light beam to be measured into two light beams using a semi-transparent mirror, and makes the two light beams pass through different paths. After giving a desired optical path length difference, the two beams are combined again, and the combined beam is focused into a crystal that has the ability to generate second-order harmonic light, and the intensity of the second-order harmonic light generated within the crystal is In a short optical pulse measurement evaluation method in which a detector converts into an electrical signal, changes in the electrical signal with respect to the relative optical path length difference are recorded, and the recorded data is subjected to Fourier analysis to determine the frequency interval of the interference fringe of the fundamental wave. After obtaining three spectra distributed with , and raising the spectrum near the zero frequency among these spectra to the 1/2 power, the intensity waveform of the optical pulse to be measured is reconstructed by inverse Fourier transform. after,
The feature is that the phase of the optical pulse to be measured is reconstructed by iterative calculation from the spectrum near the frequency twice the frequency of the interference fringe of the fundamental wave raised to the 1/2 power and the determined intensity waveform. Short optical pulse measurement evaluation method. 2. A method for measuring and evaluating repeatedly occurring short light pulses, in which the light beam to be measured is branched into two light beams using a semi-transparent mirror, and the two light beams are given a relative optical path length difference by passing through different paths. After that, the two beams are combined again, the combined beam is focused into a crystal that has the ability to generate second harmonic light, and the intensity of the second harmonic light generated within the crystal is detected as an electrical signal by a photodetector. In the method for measuring and evaluating short optical pulses, the electrical signal is branched into two, and one of them is passed through a low frequency pass filter.
After extracting a frequency component in the vicinity of twice the frequency of the interference fringe of the fundamental wave by extracting a nearby frequency component and passing the other one through a high frequency pass filter, the frequency component of the component is measured with an AC voltmeter. The amplitude is determined, the voltage near DC and the indicated value of the AC voltmeter are recorded as changes with respect to the relative optical path length difference, and the pair of recorded data strings is subjected to Fourier analysis to obtain a spectrum. After raising the spectrum obtained from the components to the 1/2 power, the intensity waveform of the optical pulse to be measured is reconstructed by inverse Fourier transform, and then the spectrum obtained from the AC voltage indication value is raised to the 1/2 power. and
A short optical pulse measurement and evaluation method characterized by reconstructing the phase of an optical pulse to be measured by iterative calculation from a previously determined intensity waveform.
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