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JPH068757B2 - Optical pulse measurement method - Google Patents
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JPH068757B2 - Optical pulse measurement method - Google Patents

Optical pulse measurement method

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JPH068757B2
JPH068757B2 JP2499388A JP2499388A JPH068757B2 JP H068757 B2 JPH068757 B2 JP H068757B2 JP 2499388 A JP2499388 A JP 2499388A JP 2499388 A JP2499388 A JP 2499388A JP H068757 B2 JPH068757 B2 JP H068757B2
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optical pulse
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    • 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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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非常に短い時間幅で高速に変化するパルス幅
およびパルス各部における光の波長の変化、またはそれ
と同等の波長の変化と同値の光の周波数の変化を測定す
る光パルス測定方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is directed to a pulse width that changes rapidly in a very short time width and a change in the wavelength of light in each part of the pulse, or a change equivalent in wavelength to the same value. The present invention relates to an optical pulse measuring method for measuring a change in frequency of light.

本発明の光パルス測定方法は、光学素子の発光特性、透
過特性その他の光学的特性の測定に利用するに適する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The optical pulse measuring method of the present invention is suitable for use in measuring light emission characteristics, transmission characteristics and other optical characteristics of optical elements.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光通信や光信号処理の分野で使用される光学素子の特
性、特にインパルス応答を測定するには、非常に短い時
間幅、特に現存の光検出器の応答時間程度ないしそれ以
下の時間幅で高速に変化する短光パルスのパルス波形お
よびパルス各部における光の波長の変化、またはそれと
同等の波長の変化と同値の光の周波数の変化を測定する
ことが必要となる。
To measure the characteristics of optical elements used in the field of optical communication and optical signal processing, especially impulse response, it is very fast with a very short time width, especially the response time of existing photodetectors or less. It is necessary to measure the pulse waveform of a short optical pulse that changes in the above manner and the change in the wavelength of light in each part of the pulse, or the change in the frequency of light having the same value as the change in wavelength equivalent thereto.

本出願人は、短光パルスが一定周期で繰り返す場合にそ
のパルスの強度波形および瞬間周波数の変化に相当する
パルス位相波形を測定する方法について既に特許出願し
た(特願昭62-73547、以下「先願」という)。この測定
方法では、被測定パルス光束を二つの光束に分岐し、こ
の二つの光束の光路に相対的な光路長差を与えてこの二
つの光束を合波し、この合波された光束を二次高調波発
生能を有する非線形結晶に共軸に入射結焦させて二次高
調波光を発生させ、上記非線形結晶を通過した二つの光
束の合波光と二次高調波光との強度をそれぞれの強度に
比例した電気信号に変換し、上記相対的な光路長差の変
化に対する合波光および二次高調波光の強度変化を記録
し、記録された測定値のフーリエ変換を行うことにより
被測定光パルスの強度波形と位相波形とを演算により求
める。ここで、上記非線形結晶により発生した二次高調
波光の波長は、入射した光パルスの波長の二分の一とな
る。この二次高調波光に対して、非線形結晶を通過した
後にも波長が変化していない光を以下「基本波光」とい
う。
The present applicant has already applied for a patent for a method of measuring a pulse phase waveform corresponding to a change in the intensity waveform and the instantaneous frequency of a short optical pulse when the short optical pulse is repeated at a constant period (Japanese Patent Application No. 62-73547, hereinafter ""Firstapplication"). In this measuring method, the pulsed light flux to be measured is split into two light fluxes, a relative optical path length difference is given to the optical paths of the two light fluxes, the two light fluxes are combined, and the combined light fluxes are divided into two light fluxes. Second harmonic light is generated by coaxially focusing on a nonlinear crystal having the ability to generate second harmonics, and the intensity of the combined light of the two light fluxes passing through the nonlinear crystal and the second harmonic light is adjusted to their respective intensities. The intensity of the light pulse to be measured is converted into a proportional electrical signal, the intensity change of the combined light and the second harmonic light with respect to the change in the relative optical path length difference is recorded, and the Fourier transform of the recorded measurement value is performed. The waveform and the phase waveform are calculated. Here, the wavelength of the second harmonic light generated by the nonlinear crystal is one half of the wavelength of the incident optical pulse. For the second harmonic light, light whose wavelength has not changed even after passing through the nonlinear crystal is hereinafter referred to as “fundamental light”.

良く知られているように、フーリエ変換では周波数軸の
帯域と時間軸の刻みとの間、および時間軸の帯域(時間
幅)と周波数軸の刻みとの間には一定の関係が存在す
る。そして、帯域を広くしようとする場合には刻みを細
かくする必要がある。短光パルスについて考えると、例
えば波長が0.6ミクロンであれば周波数は0.5PHzと非
常な高周波であり、このために必要な時間軸の刻みも1
fs以下の極限的な細かさになる。そこで先願方法では、
連続光光源の波長周期、または波長周期の整数分割のよ
うな常に別細なピッチで相対的光路長差を変化させ、被
測定対象の短光パルスの相対的光路長差の変化に対する
基本波光および二次高調波光の強度変化を測定し、その
測定値をフーリエ変換して、時間軸上の情報を周波数軸
上の情報に変換している。
As is well known, in the Fourier transform, there is a fixed relationship between the frequency axis band and the time axis step, and between the time axis band (time width) and the frequency axis step. And when it is intended to widen the band, it is necessary to make the steps finer. Considering a short optical pulse, for example, if the wavelength is 0.6 micron, the frequency is 0.5 PHz, which is a very high frequency, and the time axis step required for this is 1
The fineness is as fine as fs or less. So, in the earlier application method,
Wavelength period of the continuous light source, or the relative optical path difference is always changed at a fine pitch such as an integer division of the wavelength period, the fundamental wave light for the change of the relative optical path difference of the short optical pulse to be measured and The intensity change of the second harmonic light is measured, the measured value is Fourier transformed, and the information on the time axis is converted to the information on the frequency axis.

短光パルスは一般に「波束」と呼ばれる波の塊であり、
基本波光の周波数で細かに振動する波がパルス状の包絡
線を描く。この短光パルスを二分割し、相対的光路長差
を与え、その後に合波してある種の非線形結晶に入射さ
せると、相対的光路長差に対応する遅延時間軸上の二次
高調波光の強度変化に、包絡線の情報に対応するゆっく
りした変化と、光の周波数による高速の変化が重ね合わ
される。そこで先願方法では、ゆっくりした変化につい
て、二次高調波光の周波数成分にそれぞれどんな位相関
係を与えたら実現できるか、基本波光の周波数軸上の情
報を制限条件として、繰り返し計算により求める。
A short light pulse is a mass of waves commonly called a "wave packet",
A wave that vibrates finely at the frequency of the fundamental wave light draws a pulse-shaped envelope. When this short optical pulse is divided into two, the relative optical path length difference is given, and then they are combined and made incident on some kind of nonlinear crystal, the second harmonic light on the delay time axis corresponding to the relative optical path length difference The intensity change of is superposed by a slow change corresponding to the information of the envelope and a fast change due to the frequency of the light. Therefore, in the prior application method, what kind of phase relation can be realized for the frequency component of the second harmonic light for a slow change, and it is found by iterative calculation with the information on the frequency axis of the fundamental light as a limiting condition.

第4図は先願方法を実施する短光パルス測定装置のブロ
ック構成図である。この装置は、先願の明細書および図
面に開示された装置を改良し、数10kHz以下の比較的低
い周波数で繰り返すパルス列について、そのパルスの強
度波形および位相波形を測定できるようにしたものであ
る。
FIG. 4 is a block diagram of a short optical pulse measuring device that implements the prior application method. This device is an improvement of the device disclosed in the specification and drawings of the prior application so that the intensity waveform and phase waveform of the pulse can be measured for a pulse train that repeats at a relatively low frequency of several tens of kHz or less. .

ビーム・スプリッタ1、固定プリズム2および移動台4
に取り付けられた可動プリズム3は、マイケルソン干渉
計を構成する。このマイケルソン干渉計に、外部電気ト
リガ信号ETに同期して発生した短光パルスLBを入射す
る。
Beam splitter 1, fixed prism 2 and movable table 4
The movable prism 3 attached to the above constitutes a Michelson interferometer. A short light pulse LB generated in synchronization with the external electric trigger signal ET is incident on the Michelson interferometer.

この短光パルスLBは、ビーム・スプリッタ1により分岐
され、固定プリズム2および可動プリズム3により反射
してビーム・スプリッタ1で合波され、レンズ5を介し
て、二次高調波発生能を有する非線形結晶7に共軸で入
射する。ビーム・スプリッタ1により分岐される二つの
光束の光路長差は、可動プリズム3を移動させることに
より変化させることができる。非線形結晶7を通過した
光は、レンズ6を介してビームスプリッタ24に入射し、
基本波とこの非線形結晶7により発生した二次高調波光
とがそれぞれ二分され、光学フィルタ8、30によりそれ
ぞれの波長(周波数)成分が選択されて光検出器9、28
に入射する。光検出器9、28の検出出力はサンプル・ホ
ールド回路31に供給される。このサンプル・ホールド回
路31は、外部電気トリガ信号ETに同期してデータを保持
する。
This short light pulse LB is split by the beam splitter 1, reflected by the fixed prism 2 and the movable prism 3, combined by the beam splitter 1, and passed through the lens 5 to generate a nonlinear second harmonic wave generating function. It is incident on the crystal 7 coaxially. The optical path length difference between the two light beams split by the beam splitter 1 can be changed by moving the movable prism 3. The light that has passed through the nonlinear crystal 7 enters the beam splitter 24 through the lens 6,
The fundamental wave and the second harmonic light generated by the non-linear crystal 7 are divided into two, and the respective wavelength (frequency) components are selected by the optical filters 8 and 30, and the photodetectors 9 and 28 are selected.
Incident on. The detection outputs of the photodetectors 9 and 28 are supplied to the sample and hold circuit 31. The sample and hold circuit 31 holds data in synchronization with the external electric trigger signal ET.

ここで、サンプル・ホールド回路31の役割を簡単に説明
する。短光パルスが高速に繰り返す場合には、光検出器
9、28の応答が緩和する前に次の光パルスが到達し、光
検出器9、28で自動的に平均操作が行われる。しかし、
この装置が測定する短光パルスの繰り返し周期は高々数
10kHzであり、比較的応答の遅い光検出器を使用して
も、光パルスの間隔の間に光検出器の出力が緩和してし
まう。そこで、サンプル・ホールド回路31を用いて、光
パルスが到達した時点における光検出器の出力を外部電
気トリガ信号ETでタイミングをとりながら保持する。
Here, the role of the sample and hold circuit 31 will be briefly described. When the short light pulse repeats at high speed, the next light pulse arrives before the response of the photodetectors 9 and 28 relaxes, and the photodetectors 9 and 28 automatically perform the averaging operation. But,
The repetition cycle of short light pulse measured by this device is at most several
Even if a photodetector with a relatively slow response of 10 kHz is used, the output of the photodetector is relaxed during the interval of the light pulse. Therefore, the sample / hold circuit 31 is used to hold the output of the photodetector at the time when the optical pulse arrives, while timing with the external electrical trigger signal ET.

次に、適当な間隔の相対的光路長差に対して基本波光と
二次高調波光との強度を記録する方法について説明す
る。このためには、波長が詐粋で連続光を発生する光源
11、例えば連続発振He−Neレーザを用い、この光源11か
らの光について、反射鏡12を介してマイケルソン干渉計
に入射し、短光パルスLBと同様に、二分して相対的光路
長差を付与した後に合波する。このとき、二つに分岐さ
れた光路の一方に1/8波長板19を挿入しておき、合波さ
れた光束を偏光ビーム・スプリッタ20により分離して光
検出器21、22に入射する。光検出器21、22は、相対的光
路長差の変化とともに干渉縞周期で正弦波的に変化する
信号を受信する。そこで、その正弦波的信号の位相が
0、π/2、……となる毎にトリガ信号発生回路23から
トリガ信号を発生すると、相対的光路長差を光源11の波
長周期、または波長周期を整数で分割した値で較正する
ことができる。さらにこのトリガ信号のタイミングでア
ナログ・ディジタル変換器32を動作させ、サンプル・ホ
ールド回路31の出力をディジタル信号に変換し、これを
演算処理装置33により演算処理する。
Next, a method of recording the intensities of the fundamental wave light and the second harmonic light with respect to the relative optical path length difference at an appropriate interval will be described. For this purpose, the light source that emits continuous light with a deceptive wavelength
11.For example, using a continuous wave He-Ne laser, the light from this light source 11 is incident on a Michelson interferometer via a reflecting mirror 12, and is bisected in the same manner as the short optical pulse LB to obtain a relative optical path length difference. After adding, combine. At this time, the 1/8 wavelength plate 19 is inserted in one of the two branched optical paths, and the combined light flux is separated by the polarization beam splitter 20 and is incident on the photodetectors 21 and 22. The photodetectors 21 and 22 receive a signal that changes sinusoidally at the period of the interference fringes as the relative optical path length difference changes. Therefore, when a trigger signal is generated from the trigger signal generating circuit 23 every time the phase of the sinusoidal signal becomes 0, π / 2, ..., The relative optical path length difference is determined by the wavelength cycle of the light source 11 or the wavelength cycle of the light source 11. It can be calibrated with integer divided values. Further, the analog / digital converter 32 is operated at the timing of this trigger signal to convert the output of the sample / hold circuit 31 into a digital signal, and the arithmetic processing unit 33 performs arithmetic processing.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、この従来例では、独立に動作する二つのトリガ
信号によって短光パルスを測定するため、二つのトリガ
信号のビート周期に対応するような極めて低速でしか測
定できない欠点があった。
However, in this conventional example, since the short optical pulse is measured by the two trigger signals that operate independently, there is a drawback that the measurement can be performed only at an extremely low speed corresponding to the beat cycle of the two trigger signals.

この問題点についてさらに詳しく説明する。This problem will be described in more detail.

第5図は測定上の問題点を説明する波形図である。二次
高調波の強度は、その二次高調波の干渉縞の周期で変化
するため、相対的光路長差の掃引と共に第5図(a)のよ
うに変化する。この波長をそのままデータとして記録し
て演算処理できれば、測定誤差は非常に小さくなる。と
ころが、ゆっくり相対的光路長差を変化させたとして
も、短光パルス自体も緩慢な繰り返し周期でしか発生し
ないため、本来なめらかに変化する波長として測定され
るべき強度変化が、第5図(b)のように、なめらかに波
長を包絡線とするスパイクの集合として測定される。こ
の波長に対して、例えば第5図(c)に示したように、ス
パイクのピークをサンプル・ホールドし、上向き矢印で
示したタイミングでアナログ・ディジタル変換すると、
そのときの測定値は第5図(d)の黒点となる。すなわ
ち、求めるべき波長から大きくずれ、大きな誤差を含ん
でしまう。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining problems in measurement. Since the intensity of the second harmonic changes with the period of the interference fringes of the second harmonic, it changes as shown in FIG. 5 (a) as the relative optical path length difference is swept. If this wavelength is recorded as it is as data and arithmetic processing can be performed, the measurement error becomes very small. However, even if the relative optical path length difference is slowly changed, the short optical pulse itself also occurs only at a slow repetition period, so that the intensity change that should be measured as a wavelength that naturally changes smoothly is shown in FIG. ), Is smoothly measured as a set of spikes having a wavelength as an envelope. For this wavelength, for example, as shown in FIG. 5 (c), when the peak of the spike is sampled and held, and analog-digital conversion is performed at the timing indicated by the upward arrow,
The measured value at that time becomes a black dot in FIG. 5 (d). That is, the wavelength is largely deviated from the desired wavelength, and a large error is included.

この誤差発生を防止するには、緩慢な短光パルスの繰り
返し周期よりさらにゆっくりした周期で相対的光路長差
を掃引する。そのときの波形は、第5図(b)の波形にお
ける包絡線がスパイクで埋めつくされたようになる。し
かし、これは現実的ではない。その理由を第6図を参照
して説明する。
In order to prevent this error from occurring, the relative optical path length difference is swept at a cycle slower than the repetition cycle of the slow short optical pulse. The waveform at that time is such that the envelope curve in the waveform of FIG. 5 (b) is filled with spikes. But this is not realistic. The reason will be described with reference to FIG.

第6図は相対的光路長差の変化と光パルスの発生間隔と
の比に対する測定最大誤差を示す。この図において、横
軸は、相対的光路長差がなめらかに変化すると仮定し、
被測定光パルスの基本波の1波長分だけ相対的光路長差
が変化するのに要する時間を分母とし、光パルスの発生
間隔(時間)を分子とした比率を表す。また、縦軸は測
定の最大誤差を表す。第6図は、これら相互の関係を二
次高調波と基本波とについて求めたものである。上側の
斜線が二次高調波の値を示し、下側の斜線が基本波の値
を示す。
FIG. 6 shows the maximum measurement error with respect to the ratio between the change in relative optical path length difference and the light pulse generation interval. In this figure, the horizontal axis assumes that the relative optical path length difference changes smoothly,
The denominator is the time required for the relative optical path length difference to change by one wavelength of the fundamental wave of the measured light pulse, and the numerator is the light pulse generation interval (time). The vertical axis represents the maximum measurement error. FIG. 6 shows the mutual relationship between the second harmonic and the fundamental wave. The upper diagonal line shows the value of the second harmonic, and the lower diagonal line shows the value of the fundamental wave.

この図から、例えば測定誤差を0.1%とするには、横
軸で示した時間比をおよび2×10-4以下としなければな
らないことがわかる。すなわち、光パルスが5000個発生
してはじめて1波長分の測定が完了することになる。光
パルスの繰り返し周期を1kHzとすると、1波長分の測
定に要する時間は5秒である。例えば光パルスの幅が1
ps以下の場合には1000波長分の測定が必要となり、その
場合には測定に5000秒、すなわち1時間30分を要する。
この測定中にわたり短光パルス光源が安定に動作する必
要があり、しかも測定装置が機械的な振動その他の外部
からの影響を受けないように、装置全体を保護しておく
必要がある。さらにパルスの繰り返し周期が100Hz以下
の場合には、測定時間が膨大となり、現実的に測定不能
となってしまう。
From this figure, it can be seen that, for example, in order to set the measurement error to 0.1%, the time ratio shown on the horizontal axis must be set to 2 × 10 −4 or less. That is, the measurement for one wavelength is completed only when 5000 optical pulses are generated. When the repetition period of the optical pulse is 1 kHz, the time required to measure one wavelength is 5 seconds. For example, the width of the light pulse is 1
In the case of ps or less, it is necessary to measure 1000 wavelengths, and in that case, 5000 seconds, that is, 1 hour 30 minutes is required for measurement.
The short pulse light source must operate stably during this measurement, and the entire device must be protected so that the measuring device is not affected by mechanical vibration or other external influences. Further, when the pulse repetition cycle is 100 Hz or less, the measurement time becomes enormous and the measurement becomes impossible in reality.

また、従来例の測定方法では、単発的な短光パルスにつ
いては測定できない欠点があった。
In addition, the measuring method of the conventional example has a drawback that it is impossible to measure a single short light pulse.

本発明は、以上の問題点を解決し、繰り返し周期が数10
kHz以下の短光パル、さらには単発的な短光パルスにつ
いて、そのパルス波形およびパルス各部における光の波
長の変化、またはそれと同値の光の周波数の変化を測定
可能な光パルス測定方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems, and the repetition cycle is several tens.
An optical pulse measurement method that can measure the change of the wavelength of light at the pulse waveform and each pulse part, or the change of the frequency of light of the same value for short optical pulses of kHz or less, and for single-shot short optical pulses. The purpose is to

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の光パルス測定方法は、二つの光束の相対的光路
長差の変化に対する二次高調波光の強度変化と、二つの
光束の少なくとも一方のスペクトルと、二次高調波光の
スペクトルとを測定し、これらの測定値から演算処理に
より被測定光パルスの強度波形および位相波形を求める
ことを特徴する。
The optical pulse measurement method of the present invention measures the intensity change of the second harmonic light with respect to the change in the relative optical path length difference between the two light beams, the spectrum of at least one of the two light beams, and the spectrum of the second harmonic light. It is characterized in that the intensity waveform and the phase waveform of the optical pulse to be measured are calculated from these measured values by arithmetic processing.

光パルスがほぼ一定の周期で繰り返す短光パルスの場合
には、相対的光路長差を変化させながら測定を繰り返
す。この場合に、二つの光束による干渉を防止するため
に、二つの光束を非線形結晶に非共軸の関係で入射し、
この非線形結晶を通過した二つの光束の一方についてそ
のスペクトルを測定するか、または、二つの光束を合波
して非線形結晶に入射し、相対的光路長差を振動させな
がら二次高調波光の強度、上記非線形結晶を透過した合
波光のスペクトルおよび上記二次高調波光のスペクトル
を測定する。
When the light pulse is a short light pulse that repeats at a substantially constant cycle, the measurement is repeated while changing the relative optical path length difference. In this case, in order to prevent interference by the two light beams, the two light beams are incident on the nonlinear crystal in a non-coaxial relationship,
The spectrum of one of the two light beams that passed through this nonlinear crystal is measured, or the two light beams are combined and incident on the nonlinear crystal, and the intensity of the second harmonic light is oscillated while oscillating the relative optical path length difference. The spectrum of the combined light transmitted through the nonlinear crystal and the spectrum of the second harmonic light are measured.

これらの測定値から、相対的光路長差に対する二次高調
波光の強度変化のフーリエ解析値と、二次高調波光のス
ペクトルと、二つの光束の少なくとも一方のスペクトル
の基本波成分とにより繰り返し演算を行う。
From these measured values, the Fourier analysis value of the intensity change of the second harmonic light with respect to the relative optical path length difference, the spectrum of the second harmonic light, and the fundamental wave component of the spectrum of at least one of the two light fluxes are used to repeatedly calculate. To do.

二つの光束の相対的光路長差は、これらの二つの光束を
非線形結晶に非共軸の関係で入射したときのそれぞれの
光束の径の広がりによる交差点の差により得ることがで
き、そのときには、非線形結晶から出射される二次高調
波光の強度を空間的に測定する。この方法により、単発
的なパルスでも測定できる。
The relative optical path length difference between the two light beams can be obtained by the difference in the crossing points due to the spread of the diameters of the two light beams when these two light beams are incident on the nonlinear crystal in a non-coaxial relationship. The intensity of the second harmonic light emitted from the nonlinear crystal is spatially measured. By this method, even a single pulse can be measured.

この場合には、被測定光パルスを二つの光束に分岐する
前に、その径を拡大して平行光束に変換しておくことが
望ましい。
In this case, it is desirable that the diameter of the light pulse to be measured is enlarged and converted into a parallel light flux before the light pulse to be measured is split into two light fluxes.

このときの演算処理としては、二次高調波光の空間的強
度分布のフーリエ解析値と、二次高調波光のスペクトル
と、二つの光束の少なくとも一方のスペクトルの基本波
成分とにより繰り返し演算を行う。
As the calculation processing at this time, the Fourier analysis value of the spatial intensity distribution of the secondary harmonic light, the spectrum of the secondary harmonic light, and the fundamental wave component of the spectrum of at least one of the two light fluxes are repeatedly calculated.

〔作用〕[Action]

本発明の光パルス測定方法は、二次高調波光の強度変化
の測定に、分光器によるスペクトル測定を組み合わせた
ものである。
The optical pulse measuring method of the present invention combines the measurement of the intensity change of the second harmonic light with the spectrum measurement by the spectroscope.

光の周波数軸上の情報は光の波長軸上の情報に対応し、
その情報は分光器によるスペクトル測定により得られ
る。したがって、基本波光と二次高調波光のスペクトル
を測定すれば、複雑な測定およびフーリエ変換を簡単化
することができる。ところが、短光パルスの二次高調波
光強度がスペクトルを測定する程度には大きくない場合
には、分光器の使用は不可能である。先願方法はそのよ
うな弱い短光パルスでも測定できる利点があった。しか
し、この先願方法では低速の繰り返しの短光パルスを測
定することが困難である。そこで本発明では、先願方法
と相補的な方法として、スペクトル測定を併用する。本
発明方法は、二次高調波光の強度がスペクトル測定可能
な短光パルスについて測定可能である。
The information on the frequency axis of light corresponds to the information on the wavelength axis of light,
The information is obtained by spectral measurement with a spectroscope. Therefore, by measuring the spectra of the fundamental wave light and the second harmonic light, complicated measurement and Fourier transform can be simplified. However, if the second harmonic light intensity of the short light pulse is not large enough to measure the spectrum, the spectroscope cannot be used. The prior application method had an advantage that even such a weak short light pulse could be measured. However, it is difficult to measure low-speed repetitive short light pulses with this prior application method. Therefore, in the present invention, spectrum measurement is used together as a method complementary to the prior application method. The method of the present invention can measure a short optical pulse whose intensity of the second harmonic light can be spectrally measured.

また、本発明方法は、繰り返し周期が低速の短光パルス
について、二次高調波光のゆっくりした強度変化とその
スペクトルとを同一の光学系で測定でき、単発的なパル
スの場合にはその測定を一度に行うことができる。
Further, the method of the present invention can measure a slow intensity change of the second harmonic light and its spectrum with the same optical system for a short optical pulse having a low repetition period, and in the case of a single pulse, the measurement can be performed. Can be done at once.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明第一実施例光パルス測定装置の構成図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram of an optical pulse measuring device according to a first embodiment of the present invention.

この装置はほぼ一定の周期で繰り返す短光パルスを測定
する装置であり、被測定光パルスを二つの光束に分岐す
るビーム・スプリッタ1と、この二つの光束に相対的光
路長差を与える固定プリズム2および移動台4に取り付
けられた可動プリズム3と、この相対的光路長差が与え
られた二つの光束を非線形結晶7に入射して二次高調波
光を発生させる光学手段、すなわちビーム・スプリッタ
1、固定プリズム2、可動プリズム3およびレンズ5
と、非線形結晶7を通過した二つの光束の少なくとも一
方および二次高調波光を測定する手段、すなわちレンズ
6、光学フィルタ45、46、スリット42、波長掃引装置41
が設けられた分光器40、スリット43、光検出器47、増幅
器48およびアナログ・ディジタル変換器49と、その測定
値を演算処理することにより被測定光パルスの強度波形
および位相波形を求める演算処理装置33とを備える。測
定する手段は、二つの光束の相対的光路長差に対する上
記二次高調波光の強度変化と、二つの光束の少なくとも
一方のスペクトルと、二次高調波光のスペクトルとを測
定することができる。
This device is a device for measuring a short optical pulse that repeats at a substantially constant period, and includes a beam splitter 1 that splits an optical pulse to be measured into two light beams, and a fixed prism that gives a relative optical path length difference to these two light beams. 2 and a movable prism 3 attached to a movable table 4, and an optical means for injecting two light beams having the relative optical path length difference into a non-linear crystal 7 to generate a second harmonic light, that is, a beam splitter 1. , Fixed prism 2, movable prism 3 and lens 5
And means for measuring at least one of the two light fluxes passing through the nonlinear crystal 7 and the second harmonic light, that is, the lens 6, the optical filters 45 and 46, the slit 42, the wavelength sweeping device 41.
The spectroscope 40, the slit 43, the photodetector 47, the amplifier 48, and the analog-to-digital converter 49 provided with, and the calculation processing for calculating the intensity waveform and the phase waveform of the measured optical pulse by processing the measurement values And a device 33. The measuring means can measure the intensity change of the second harmonic light with respect to the relative optical path length difference between the two light fluxes, the spectrum of at least one of the two light fluxes, and the spectrum of the second harmonic light.

この測定測置では、二つの光束が非線形結晶7に非共軸
の関係で入射し、この非線形結晶を通過した二つの光束
の一方についてそのスペクトルを測定する。
In this measurement and measurement, two light beams are incident on the nonlinear crystal 7 in a non-coaxial relationship, and the spectrum of one of the two light beams that have passed through this nonlinear crystal is measured.

演算処理装置33は、相対的光路長差に対する二次高調波
光の強度変化のフーリエ解析値と、二次高調波光のスペ
クトルと、一方の光束のスペクトルの基本波成分とによ
る繰り返し演算を行う。
The arithmetic processing unit 33 repeatedly performs an operation based on the Fourier analysis value of the intensity change of the secondary harmonic light with respect to the relative optical path length difference, the spectrum of the secondary harmonic light, and the fundamental wave component of the spectrum of one light flux.

この実施例装置による測定方法についてさらに詳しく説
明する。
The measuring method by the apparatus of this embodiment will be described in more detail.

短光パルスLBはビーム・スプリッタ1に入射し、二つの
光束に分割される。第一の光束は固定プリズム2を通過
し、第二の光束は可動プリズム3を通過する。可動プリ
ズム3は移動台4に取に付けられ、モータによりその位
置を可変に移動でき、二つの光束に相対的光路長差を付
与できる。この二つの光束はさらに、ビーム・スプリッ
タ1、レンズ5を経由して非線形結晶7に非共軸に入射
し、この非線形結晶7内で焦点を結ぶ。非線形結晶7を
通過した基本波光およびこの非線形結晶7で発生した二
次高調波光は、レンズ6を通して分光器40に入射する。
分光器40には波長掃引装置41とスリット42、43とが設け
られている。また、レンズ6と分光器40の間には、光学
フィルタ45、46を装着したフィルタ・ホルダ44が挿入さ
れている。光学フィルタ45は、基本波光の波長成分のみ
を通過させ、二次高調波光を阻止する。また、光学フィ
ルタ46は、二次高調波光の波長成分のみを通過させ、基
本波光を阻止する。分光器40を通過した光は光検出器47
により検出される。光検出器47の電気的な出力は増幅器
48で増幅され、アナログ・ディジタル変換器49によりデ
ィジタル信号に変換され、演算処理装置33に蓄えられ、
数値計算される。
The short light pulse LB enters the beam splitter 1 and is split into two light beams. The first light flux passes through the fixed prism 2 and the second light flux passes through the movable prism 3. The movable prism 3 is mounted on a moving table 4, and its position can be variably moved by a motor, and a relative optical path length difference can be given to two light beams. The two light beams further enter the nonlinear crystal 7 non-coaxially via the beam splitter 1 and the lens 5, and are focused within the nonlinear crystal 7. The fundamental wave light that has passed through the nonlinear crystal 7 and the second harmonic light that has been generated by this nonlinear crystal 7 enter the spectroscope 40 through the lens 6.
The spectroscope 40 is provided with a wavelength sweeping device 41 and slits 42 and 43. Further, a filter holder 44 having optical filters 45 and 46 attached is inserted between the lens 6 and the spectroscope 40. The optical filter 45 passes only the wavelength component of the fundamental wave light and blocks the second harmonic light. Further, the optical filter 46 passes only the wavelength component of the second harmonic light and blocks the fundamental wave light. The light passing through the spectroscope 40 is a photodetector 47.
Detected by. The electrical output of the photodetector 47 is an amplifier
Amplified by 48, converted into a digital signal by the analog-digital converter 49, stored in the arithmetic processing unit 33,
Numerically calculated.

最初に、二次高調波光の相対的光路長差の変化に対応す
るゆっくりした強度変化の測定について説明する。
First, the measurement of the slow intensity change corresponding to the change in the relative optical path length difference of the second harmonic light will be described.

この測定のためには、光学フィルタ46が光を透過する位
置にフィルタ・ホルダ44をセットする。次に、スリット
42または43を調整し、分光器40の波長分解能を低く設定
する。この状態で移動台4を動作させながら、相対的光
路長差の掃引と共に二次高調波光の強度変化を光検出器
47で検出し、増幅器48で増幅し、アナログ・ディジタル
変換器49でディジタル信号に変換して、演算処理装置33
に記録する。
For this measurement, the filter holder 44 is set at a position where the optical filter 46 transmits light. Then slit
Adjust 42 or 43 to set the wavelength resolution of the spectrometer 40 low. While operating the movable table 4 in this state, the relative optical path length difference is swept and the intensity change of the second harmonic light is detected by the photodetector.
The signal is detected by 47, amplified by the amplifier 48, converted into a digital signal by the analog / digital converter 49, and the arithmetic processing unit 33
To record.

この測定では、二次高調波光のゆっくりした強度変化だ
けを測定できるようにしている。すなわち、二次高調波
光の強度が干渉縞の周期で変化しないように、非線形結
晶7に非共軸に二つの光束を入射することと、二次高調
波光の存在する波長帯域すべての光が通過できるよう
に、分光器40の波長分解能を低くしたこととが重要であ
る。干渉縞周期の微細なピッチでの測定を行う必要がな
いので、移動台4を移動させるモータとして通常のステ
ップ・モータ等を利用でき、短光パルスの繰り返し速度
に比較してゆっくり掃引するだけでよい。
In this measurement, only the slow intensity change of the second harmonic light can be measured. That is, in order to prevent the intensity of the second-harmonic light from changing in the cycle of the interference fringes, two light beams are made to enter the non-linear crystal 7 in a non-coaxial manner, and all light in the wavelength band in which the second-harmonic light exists is transmitted. It is important to lower the wavelength resolution of the spectroscope 40 so that it can be performed. Since it is not necessary to measure the interference fringe cycle at a fine pitch, a normal step motor or the like can be used as a motor for moving the moving table 4, and it is only necessary to sweep slowly compared to the repetition rate of the short light pulse. Good.

ここで、増幅器48の応答速度が短光パルスの繰り返し速
度よりも高速の場合には、アナログ・ディジタル変換器
49を短光パルスのトリガ信号と同期させて動作する必要
がある。逆の場合には、外部からトリガ信号を入力する
必要がなく、増幅器48で平均化処理することができる。
Here, when the response speed of the amplifier 48 is faster than the repetition speed of the short optical pulse, the analog-digital converter
It is necessary to operate 49 in synchronization with the trigger signal of short light pulse. In the opposite case, it is not necessary to input a trigger signal from the outside, and the averaging process can be performed by the amplifier 48.

次に、同一の測定装置による基本波光と2次高調波光と
のスペクトル測定について説明する。
Next, spectrum measurement of the fundamental wave light and the second harmonic light by the same measuring device will be described.

このときには、二次高調波光強度が最大の場合になるよ
うに、移動台4を掃引して二つの光束の相対的光路長差
を零に設定し、移動台4を静止させる。この状態で、分
光器40の波長分解能が十分高くなるように、スリット42
または43を調整する。そして、光学フィルタ45を光が透
過するように設定し、波長掃引装置41を動作させ、波長
毎の基本波光強度(スペクトル)を記録する。次に、光
学フィルタ46を透過の位置に移動し、同様に二次高調波
光のスペクトルを記録する。
At this time, the moving table 4 is swept to set the relative optical path length difference between the two light fluxes to zero so that the second harmonic light intensity becomes maximum, and the moving table 4 is stopped. In this state, the slit 42 is set so that the wavelength resolution of the spectrometer 40 is sufficiently high.
Or adjust 43. Then, the optical filter 45 is set to transmit light, the wavelength sweeping device 41 is operated, and the fundamental wave light intensity (spectrum) for each wavelength is recorded. Next, the optical filter 46 is moved to the transmission position, and the spectrum of the second harmonic light is recorded in the same manner.

ここで、分光器40として回析格子を用いる場合には、同
じ格子角度で、一次回折格光と二次回折光として基本波
光と2二高調波光を回折させることができ、波長掃引装
置41の掃引の較正が容易となる。分光器40としてプリズ
ムを用いる場合には、波長掃引を基本波光と二次高調波
光で異なる位置で行う必要がある。
Here, when a diffraction grating is used as the spectroscope 40, the fundamental wave light and the second harmonic light can be diffracted as the first-order diffracted light and the second-order diffracted light at the same grating angle, and the sweep of the wavelength sweeping device 41 can be performed. Calibration becomes easy. When a prism is used as the spectroscope 40, it is necessary to perform wavelength sweep at different positions for the fundamental wave light and the second harmonic light.

以上述べたように、本実施例では、全く同一の測定装置
を用い、分光器40の波長分解能と移動台4の動作条件と
を変化させるだけで、二次高調波光の相対的光路長差に
対するゆっくりした強度変化波形と、基本波光のスペク
トルと、二次高調波光のスペクトルとを測定できる。こ
れにより短光パルスの波形決定に必要な情報をすべて得
ることができるので、先願方法その他の従来からの方法
と同様にして、演算処理により波形やパルス各部におけ
る波長の変化を求めることができる。また、相対的光路
長差を波長ピッチで較正する必要がなく、しかもこのピ
ッチでトリガ信号を発生する必要がなく、測定時間を大
幅に短縮できる。
As described above, in the present embodiment, the same measurement device is used, and only the wavelength resolution of the spectroscope 40 and the operating condition of the movable table 4 are changed, and the relative optical path length difference of the second harmonic light is corrected. It is possible to measure a slow intensity change waveform, the spectrum of the fundamental wave light, and the spectrum of the second harmonic light. This makes it possible to obtain all the information necessary for determining the waveform of the short optical pulse, and thus it is possible to obtain the change in the waveform and the wavelength in each part of the pulse by arithmetic processing in the same manner as the prior application method and other conventional methods. . Further, it is not necessary to calibrate the relative optical path length difference with the wavelength pitch, and it is not necessary to generate the trigger signal with this pitch, and the measurement time can be greatly reduced.

上述の実施例では、二次高調波発生能を有する非線形結
晶7に二つの光束を非共軸に入射している。しかし、被
測定短光パルスの時間幅が短い場合には、非線形結晶7
内での光の波長分散が誤差の原因となることがある。波
長分散の影響を削減するには、二つの光束を共軸にして
非線形結晶7に入射させることが望ましい。しかし、共
軸に入射させた場合には、二つの光束が干渉して測定光
に明暗が重畳される問題がある。このような問題点を解
決し、共軸入射でしかも干渉縞周期の影響を受けない実
施例を次に説明する。
In the above-described embodiment, the two light beams are incident non-coaxially on the nonlinear crystal 7 having the second harmonic generation capability. However, when the time width of the measured short light pulse is short, the nonlinear crystal 7
The chromatic dispersion of light inside may cause an error. In order to reduce the influence of chromatic dispersion, it is desirable that the two light beams be made coaxial and are incident on the nonlinear crystal 7. However, when the light beams are made incident on the same axis, there is a problem in that the two light beams interfere with each other and the light and dark are superimposed on the measurement light. An embodiment will be described below which solves such a problem and is coaxially incident and is not affected by the interference fringe period.

第2図は本発明第二実施例光パルス測定装置の構成図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram of an optical pulse measuring device according to a second embodiment of the present invention.

この実施例は、二つの光束を合波して非線形結晶7に入
射すること、および相対的光路長差を振動させながら二
次高調波光の強度、非線形結晶を透過した合波光のスペ
クトルおよび二次高調波光のスペクトルを測定すること
が第一実施例と異なる。相対的光路長差を振動させるた
めに、移動台4に微小振動機50が取り付けられている。
In this embodiment, two light fluxes are combined and incident on the nonlinear crystal 7, and the intensity of the second harmonic light while oscillating the relative optical path difference, the spectrum of the combined light transmitted through the nonlinear crystal, and the secondary light. The measurement of the spectrum of harmonic light is different from the first embodiment. A micro-vibrator 50 is attached to the movable table 4 in order to vibrate the relative optical path length difference.

相対的光路長差を微小振動させることにより、干渉縞周
期の明暗を平均化することができる。このためには、振
動の振幅を光の波長程度の大きさとする。したがって、
モータとは別に微小振動機50を設けてもよく、一方向へ
の緩慢な進行と微小振動とを行うモータを使用すること
もできる。そして、相対的光路長差の変化に対応する二
次高調波光のゆっくりした強度変化を測定する場合、お
よび基本波光と二次高調波光とのスペクトルを測定する
場合に、常にこの微小振動機50を動作させる。これによ
り、共軸入射の場合でも、干渉縞の影響を受けることな
く測定することができる。
By slightly oscillating the relative optical path length difference, it is possible to average the contrast of the interference fringe period. For this purpose, the amplitude of the vibration is set to be as large as the wavelength of light. Therefore,
A micro-vibrator 50 may be provided separately from the motor, and a motor that slowly moves in one direction and micro-vibrates may be used. Then, when measuring the slow intensity change of the second harmonic light corresponding to the change of the relative optical path length difference, and when measuring the spectrum of the fundamental wave light and the second harmonic light, this micro vibrator 50 is always To operate. As a result, even in the case of coaxial incidence, measurement can be performed without being affected by interference fringes.

このように、第二実施例により、第一実施例と同様に、
同一の測定装置を用いて、分光器の波長分解能およびモ
ータの動作条件を変化させるだけで、二次高調波光の相
対的光路長差に対するゆっくりした強度変化波形と、基
本波光のスペクトルと、二次高調波光のスペクトルを測
定することができる。この方法により、短光パルスの波
形決定に必要なすべての情報が得られ、従来からの演算
処理により、短光パルスの波形およびパルス各部におけ
る波長の変化を求めることができる。また、この測定方
法では、相対的光路長差を波長ピッチで較正する必要が
なく、しかもそのため、このピッチでのトリガ信号が不
要になり、測定時間を大幅に短縮できる。
Thus, according to the second embodiment, as in the first embodiment,
Using the same measuring device, only by changing the wavelength resolution of the spectroscope and the operating conditions of the motor, a slow intensity change waveform with respect to the relative optical path length difference of the second harmonic light, the spectrum of the fundamental light, and the secondary The spectrum of harmonic light can be measured. By this method, all the information necessary for determining the waveform of the short light pulse can be obtained, and the waveform of the short light pulse and the change in the wavelength at each part of the pulse can be obtained by the conventional arithmetic processing. Further, in this measuring method, it is not necessary to calibrate the relative optical path length difference by the wavelength pitch, and therefore, the trigger signal at this pitch is not necessary, and the measuring time can be greatly shortened.

第3図は本発明第三実施例光パルス測定装置の構成図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram of an optical pulse measuring device according to a third embodiment of the present invention.

第一実施例および第二実施例で説明した光パルス測定方
法は、スペクトル測定が可能な程度に十分な強度の二次
高調波光を発生できる光源であれば、従来技術では測定
時間が長すぎるような低速繰り返しの短光パルスを測定
できる。しかし、単発的に発生する短光パルスについて
測定できない。そこで第三実施例では、二つの光束を非
線形結晶に非共軸の関係で入射し、このときに光束の径
の広がりによる交差点の差を相対的光路長差として用
い、二次高調波光の強度を空間的に測定して同様に短光
パルスを測定する。
The optical pulse measurement method described in the first and second embodiments, the light source capable of generating the second harmonic light of sufficient intensity to allow spectrum measurement, the measurement time seems to be too long in the prior art. It is possible to measure short light pulses that are repeated at low speed. However, it is not possible to measure short-lived light pulses. Therefore, in the third embodiment, two light beams are incident on the non-linear crystal in a non-coaxial relationship, and at this time, the difference between the intersections due to the spread of the diameter of the light beams is used as the relative optical path length difference, and the intensity of the second harmonic light is Is measured spatially and a short light pulse is similarly measured.

単発的な短光パルスLBはビーム・エキスパンダ51に入射
し、径方向に同一な光強度を持つ太い光束に拡大され、
周辺の不均一な部分がアパーチャ52によって除去され
る。太い光束はビーム・スプリッタ1によって二つの光
束に分割され、一方の光束ELB1はプリズム2を通過して
再びビーム・スプリッタ1で反射し、二次高調波発生能
を有する非線形結晶7に入射する。他方の光束ELB2は、
反射鏡53、54で反射されて非線形結晶7に入射する。こ
のとき、交差する二つの光束の各中心線が非線形結晶7
の表面で交差し、しかも二つの中心線の中心線のなす角
度の二等分線が非線形結晶7の法線と一致するように設
定しておく。これにより、例えば結晶の右側では光束EL
B1が光束ELB2より先に非線形結晶7に到達し、中心線の
交差点では光束ELB1と光束ELB2とが同時に到達し、非線
形結晶7の左側では光束ELB2が光束ELB1に先行して到達
する。
The one-shot short light pulse LB enters the beam expander 51 and is expanded into a thick light beam having the same light intensity in the radial direction.
The peripheral non-uniform portion is removed by the aperture 52. The thick light beam is split into two light beams by the beam splitter 1, and one light beam ELB1 passes through the prism 2 and is reflected by the beam splitter 1 again, and is incident on the nonlinear crystal 7 having a second harmonic generation capability. The other luminous flux ELB2 is
The light is reflected by the reflecting mirrors 53 and 54 and enters the nonlinear crystal 7. At this time, the center lines of the two light fluxes intersecting each other are nonlinear crystals 7
Are set so that they intersect each other on the surface of and the bisector of the angle formed by the center lines of the two center lines coincides with the normal line of the nonlinear crystal 7. Thus, for example, on the right side of the crystal, the luminous flux EL
B1 reaches the nonlinear crystal 7 before the luminous flux ELB2, the luminous flux ELB1 and the luminous flux ELB2 simultaneously reach at the intersection of the center lines, and the luminous flux ELB2 precedes the luminous flux ELB1 on the left side of the nonlinear crystal 7.

このように、非線形結晶7の入射位置によって二つの光
束に相対的な光路長差を与えることができる。この場合
には、非線形結晶7の位置毎に光路長差が異なることに
対応して、発生する二次高調波光の強度が空間的に分布
する。この空間的な強度分布を光検出器58で検出する。
ここで、アパーチャ55は、この光検出器58への基本波光
の入射を避けるためのものである。また、光検出器58と
しては、光強度の位置分布を測定できることが必要であ
り、このような例としては、光検出素子を線状に配置し
た光検出器や、カメラその他を用いることができる。
In this way, a relative optical path length difference can be given to the two light beams depending on the incident position of the nonlinear crystal 7. In this case, the intensity of the generated second harmonic light is spatially distributed corresponding to the difference in optical path length depending on the position of the nonlinear crystal 7. The photodetector 58 detects this spatial intensity distribution.
Here, the aperture 55 is for avoiding the incidence of the fundamental wave light on the photodetector 58. Further, as the photodetector 58, it is necessary to be able to measure the position distribution of the light intensity, and as such an example, a photodetector in which photodetection elements are linearly arranged, a camera or the like can be used. .

次に、基本波光と二次高調波光のスペクトル測定につい
て説明する。非線形結晶7を通過した光は、ビーム・ス
プリッタ24によって分割される。分割された基本波光と
二次高調波光のそれぞれの光束は、集光レンズ57によっ
て集光され、分光器63の入射スリット65に入射する。ア
パーチャ56は分光器63内での基本波光の二つの光束の干
渉を防止するため、一方の基本波光束を遮断する。分光
器63は反射鏡66、凹面鏡67、68、回折格子69および反射
鏡70を備えたツェルニー・ターナー形の分光器であり、
出射側の反射鏡70は半透鏡となっている。出射側にはス
リットを設けず、その位置に位置分解可能な光検出器59
を配置し、反射鏡70の透過側には、同じく位置分解可能
な光検出器60が配置される。この二つの光検出器59、60
の前面には光学フィルタ61、62が配置され、光検出器59
には基本波光だけが入射し、光検出器60には二次高調波
光だけが入射する。
Next, spectrum measurement of the fundamental wave light and the second harmonic light will be described. The light that has passed through the nonlinear crystal 7 is split by the beam splitter 24. Each of the split light fluxes of the fundamental wave light and the second harmonic light is condensed by the condenser lens 57 and enters the entrance slit 65 of the spectroscope 63. The aperture 56 blocks one of the fundamental wave bundles in order to prevent the interference of the two luminous fluxes of the fundamental wave spectrum in the spectroscope 63. The spectroscope 63 is a Czerny-Turner type spectroscope including a reflecting mirror 66, concave mirrors 67 and 68, a diffraction grating 69, and a reflecting mirror 70.
The reflecting mirror 70 on the emitting side is a semi-transparent mirror. A photodetector 59 that does not have a slit on the exit side and is positionally resolvable at that position
And a position-resolvable photodetector 60 is arranged on the transmission side of the reflecting mirror 70. These two photodetectors 59, 60
Optical filters 61 and 62 are arranged on the front surface of the
To the photodetector 60, only the second-harmonic light enters.

ここで、出射側のスリットを除去したことについて説明
する。通常の分光器では、波長毎に異なる角度に曲げら
れた光の所望の波長成分だけを取り出すため、出射側に
スリットが設けられている。しかし、本実施例の場合に
は、異なる位置に集光される波長成分と位置分解可能な
光検出器59、60により同時に測定し、そのスペクトルを
得る。
Here, the removal of the exit side slit will be described. In a normal spectroscope, a slit is provided on the emission side in order to extract only a desired wavelength component of light bent at different angles for each wavelength. However, in the case of the present embodiment, the wavelength components collected at different positions and the position-resolvable photodetectors 59 and 60 are simultaneously measured to obtain the spectra.

三つの光検出器58、59、60の出力は、制御装置64により
アナログ・ディジタル変換され、演算処理装置33により
数値計算される。
The outputs of the three photodetectors 58, 59, 60 are converted from analog to digital by the control device 64 and numerically calculated by the arithmetic processing device 33.

以上の説明した測定により、相対的光路長差に対する二
次高調波光強度のゆっくりした変化、基本波光のスペク
トルおよび二次高調波光のスペクトルが測定される。す
なわち、短光パルスの波形決定に必要な情報が総て得ら
れ、従来からの方法と同様の演算により、波長およびパ
ルス各部における波長の変化を求めることができる。
By the above-described measurement, the slow change of the second harmonic light intensity with respect to the relative optical path difference, the spectrum of the fundamental light and the spectrum of the second harmonic light are measured. That is, all the information necessary for determining the waveform of the short optical pulse can be obtained, and the wavelength and the change in the wavelength at each part of the pulse can be obtained by the same calculation as the conventional method.

短光パルスが単発的に発生するのではなく、少なくとも
二以上の光パルスが連続して発生する場合には、第三本
実施例における光学フィルタ61の代わりに、第一の本実
施例の光学フィルタ45、46と同様に二つの光学フィルタ
を用い、1回目の短光パルスでは基本波光のスペクトル
を測定し、2回目の短光パルスでは二次高調波光のスペ
クトルを測定することにより、光検出器の数を一つ削減
することができる。
In the case where at least two or more light pulses are continuously generated instead of the short light pulse being generated individually, instead of the optical filter 61 in the third embodiment, the optical of the first embodiment is used. Similar to filters 45 and 46, two optical filters are used to measure the spectrum of the fundamental wave light in the first short light pulse and the spectrum of the second harmonic light in the second short light pulse to detect light. The number of vessels can be reduced by one.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の光パルス測定方法は、相
対的光路長差に対する二次高調波光強度のゆっくりした
変化、基本波光のスペクトルおよび二次高調波光のスペ
クトルを測定する。これにより、短光パルスの繰り返し
が測定時間上問題となるような低速の場合、および短光
パルスの発生が単発的な場合に、その短光パルスの強度
波形および位相波形を詳細に決定できる。
As described above, the optical pulse measuring method of the present invention measures the slow change of the intensity of the second harmonic light with respect to the relative optical path length difference, the spectrum of the fundamental light and the spectrum of the second harmonic light. This makes it possible to determine in detail the intensity waveform and the phase waveform of the short light pulse when the repetition of the short light pulse is a low speed that causes a problem in measurement time and when the short light pulse is generated only once.

本発明は、光学素子の特性を測定する場合、例えば発光
素子の発光特性、光ファイバ伝送路その他の受動素子の
特性のその他を測定する場合に、短時間の測定が可能と
なる効果がある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect of enabling measurement in a short time when measuring characteristics of an optical element, for example, when measuring emission characteristics of a light emitting element, characteristics of an optical fiber transmission line and other passive elements.

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

第1図は本発明第一実施例光パルス測定装置の構成図。 第2図は本発明第二実施例光パルス測定装置の構成図。 第3図は本発明第三実施例光パルス測定装置の構成図。 第4図は従来例光パルス測定装置の構成図。 第5図は従来例の測定上の問題点を説明する図。 第6図は従来例における測定のピッチと最大誤差との関
係を示す図。 1、24…ビーム・スプリッタ、2、3…プリズム、4…
移動台、5、6…レンズ、7…非線形結晶、8、30、4
5、46、61、62…光学フィルタ、9、21、22、28、47、5
8、59、60…光検出器、10、29…積分増幅器、11…光
源、12、53、54、66、70…反射鏡、19…8分の1波長
板、20…偏光ビーム・スプリッタ、23…トリガ信号発生
回路、31…サンプル・ホールド回路、32、49…アナログ
・ディジタル変換器、33…演算処理装置、40、63…分光
器、41…波長掃引装置、42、43…スリット、44…フィル
タ・ホルダ、48…増幅器、50…微小振動機、51…ビーム
・エキスパンダ、52、55、56…アパーチャ、57…集光レ
ンズ、64…制御装置、65…入射スリット、67、68…凹面
鏡、69…回折格子。
FIG. 1 is a block diagram of an optical pulse measuring device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of an optical pulse measuring device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram of an optical pulse measuring device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of a conventional optical pulse measuring device. FIG. 5 is a diagram for explaining a measurement problem of the conventional example. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the measurement pitch and the maximum error in the conventional example. 1, 24 ... Beam splitter, 2, 3 ... Prism, 4 ...
Mobile stand 5, 6, ... Lens, 7 ... Non-linear crystal, 8, 30, 4
5, 46, 61, 62 ... Optical filter, 9, 21, 22, 28, 47, 5
8, 59, 60 ... Photodetector, 10, 29 ... Integrating amplifier, 11 ... Light source, 12, 53, 54, 66, 70 ... Reflecting mirror, 19 ... 1/8 wavelength plate, 20 ... Polarizing beam splitter, 23 ... Trigger signal generating circuit, 31 ... Sample and hold circuit, 32, 49 ... Analog-digital converter, 33 ... Arithmetic processing device, 40, 63 ... Spectrometer, 41 ... Wavelength sweeping device, 42, 43 ... Slit, 44 ... Filter holder, 48 ... Amplifier, 50 ... Micro vibrator, 51 ... Beam expander, 52, 55, 56 ... Aperture, 57 ... Focusing lens, 64 ... Control device, 65 ... Incident slit, 67, 68 ... Concave mirror, 69 ... Diffraction grating.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定光パルスを二つの光束に分岐し、 この二つの光束に相対的光路長差を与え、 この相対的光路長差が与えられた二つの光束を非線形結
晶に入射して二次高調波光を発生させ、 上記非線形結晶を通過した二つの光束の少なくとも一方
および上記二次高調波光を測定し、 その測定値を演算処理することにより被測定光パルスの
強度波形および位相波形を求める 光パルス測定方法において、 上記測定は、上記二つの光束の相対的光路長差に対する
上記二次高調波光の強度変化と、上記二つの光束の少な
くとも一方のスペクトルと、上記二次高調波光のスペク
トルとを測定する ことを特徴とする光パルス測定方法。
1. A light pulse to be measured is split into two light beams, a relative optical path length difference is given to the two light beams, and the two light beams having the relative optical path length difference are incident on a nonlinear crystal. Generate the second harmonic light, measure at least one of the two light fluxes that have passed through the nonlinear crystal and the second harmonic light, and calculate the measured values to obtain the intensity waveform and phase waveform of the measured optical pulse. In the optical pulse measuring method to be obtained, the measurement is a change in intensity of the second harmonic light with respect to a relative optical path length difference between the two light fluxes, at least one spectrum of the two light fluxes, and a spectrum of the second harmonic light. An optical pulse measuring method characterized by measuring and.
【請求項2】光パルスはほぼ一定の周期で繰り返す短光
パルスであり、相対的光路長差を変化させながら測定を
繰り返す請求項1記載の光パルス測定方法。
2. The optical pulse measuring method according to claim 1, wherein the optical pulse is a short optical pulse that repeats at a substantially constant cycle, and the measurement is repeated while changing the relative optical path length difference.
【請求項3】二つの光束を非線形結晶に非共軸の関係で
入射し、 この非線形結晶を通過した二つの光束の一方についてそ
のスペクトルを測定する 請求項2記載の光パルス測定方法。
3. The optical pulse measuring method according to claim 2, wherein the two light beams are incident on the nonlinear crystal in a non-coaxial relationship, and the spectrum of one of the two light beams passing through the nonlinear crystal is measured.
【請求項4】二つの光束を合波して非線形結晶に入射
し、 上記相対的光路長差を振動させながら二次高調波光の強
度、上記非線形結晶を透過した合波光のスペクトルおよ
び上記二次高調波光のスペクトルを測定する 請求項2記載の光パルス測定方法。
4. The intensity of the second harmonic light, the spectrum of the combined light transmitted through the nonlinear crystal, and the second order while the two light beams are combined and incident on the nonlinear crystal while oscillating the relative optical path length difference. The optical pulse measuring method according to claim 2, wherein a spectrum of harmonic light is measured.
【請求項5】二つの光束の相対的光路長差は、これらの
二つの光束を非線形結晶に非共軸の関係で入射したとき
のそれぞれの光束の径の広がりによる交差点の差により
与えられ、 上記非線形結晶から出射される二次高調波光の強度を空
間的に測定する 請求項1記載の光パルス測定方法。
5. The relative optical path length difference between the two light beams is given by the difference between the intersections due to the spread of the diameters of the two light beams when these two light beams are incident on the nonlinear crystal in a non-coaxial relationship, The optical pulse measuring method according to claim 1, wherein the intensity of the second harmonic light emitted from the nonlinear crystal is spatially measured.
【請求項6】光パルスは単発的なパルスである請求項5
記載の光パルス測定方法。
6. The light pulse is a single pulse.
The optical pulse measurement method described.
【請求項7】被測定光パルスを二つの光束に分岐する前
に、その径を拡大して平行光束に変換する請求項5また
は6記載の光パルス測定方法。
7. The optical pulse measuring method according to claim 5, wherein the diameter of the measured optical pulse is enlarged and converted into a parallel luminous flux before the optical pulse is split into two luminous fluxes.
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US7405829B2 (en) * 2005-06-17 2008-07-29 Jds Uniphase Corporation Apparatus and method for characterizing pulsed optical signals

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