JPH068757B2 - 光パルス測定方法 - Google Patents

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。

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。

〔従来の技術〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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。

この問題点についてさらに詳しく説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔問題点を解決するための手段〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔作用〕

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。

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。

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。

〔実施例〕

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。