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公開番号2024030561
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-07
出願番号2022133524
出願日2022-08-24
発明の名称計測システム及び計測方法
出願人国立大学法人東京大学
代理人弁理士法人IPX
主分類G01J 11/00 20060101AFI20240229BHJP(測定;試験)
要約【課題】変調信号の位相揺らぎの影響を低減して光パルスのスペクトル強度とスペクトル位相とを計測する計測システム及び計測方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様によれば、計測システムが提供される。この計測システムは、変調部と、復調部と、演算部とを備える。変調部は、光パルスを強度変調して第1の周波数で変調された光パルス列を生成する。復調部は、光パルス列を検出し、第1の周波数で復調して光パルスの振幅と位相とを特定する。振幅及び位相は、光パルスに含まれる光の波長ごとに特定される。演算部は、振幅に基づいてスペクトル強度を算出し、位相に基づいてスペクトル位相を算出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
計測システムであって、
変調部と、復調部と、演算部とを備え、
前記変調部は、光パルスを強度変調して第１の周波数で変調された光パルス列を生成し、
前記復調部は、前記光パルス列を検出し、前記第１の周波数で復調して前記光パルスの振幅と位相とを特定し、
前記振幅及び前記位相は、前記光パルスに含まれる光の波長ごとに特定され、
前記演算部は、前記振幅に基づいてスペクトル強度を算出し、前記位相に基づいてスペクトル位相を算出する
計測システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の計測システムにおいて、
前記復調部は、分光部と、光電変換部と、検出部とを備え、
前記分光部は、前記光パルス列を波長ごとに分光して第１の電気信号に変換し、
前記光電変換部は、前記光パルス列を光電変換して第２の電気信号を生成し、
前記検出部は、前記第２の電気信号を参照して前記第１の電気信号から前記振幅及び前記位相を検出する
計測システム。
【請求項３】
請求項２に記載の計測システムにおいて、
前記変調部は、信号生成部と、強度変調部とを備え、
前記信号生成部は、第２の周波数の逓倍から前記第１の周波数を増加または減少させた第３の周波数の正弦波信号を生成し、
前記第２の周波数は、前記光パルスの周波数であり、
前記強度変調部は、前記正弦波信号を変調信号として前記光パルスを強度変調する
計測システム。
【請求項４】
請求項３に記載の計測システムにおいて、
前記信号生成部は、位相同期回路であり、
前記強度変調部は、マッハツェンダ型強度変調器であり、
前記分光部は、光スペクトラムアナライザであり、
前記光電変換部は、フォトディテクタであり、
前記検出部は、ロックインアンプである
計測システム。
【請求項５】
請求項４に記載の計測システムにおいて、
前記第１の周波数は、前記光スペクトラムアナライザが許容する周波数以下の周波数である
計測システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の計測システムにおいて、
前記光パルスは、ピコ秒光パルスである
計測システム。
【請求項７】
計測方法であって、
変調ステップと、復調ステップと、演算ステップとを備え、
前記変調ステップでは、光パルスを強度変調して第１の周波数で変調された光パルス列を生成し、
前記復調ステップでは、前記光パルス列を前記第１の周波数で復調して該光パルスの振幅と位相とを特定し、
前記振幅及び前記位相は、前記光パルスに含まれる光の波長ごとに特定され、
前記演算ステップでは、前記振幅に基づいてスペクトル強度を算出し、前記位相に基づいてスペクトル位相を算出する
計測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測システム及び計測方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ピコ秒光パルスを用いた誘導ラマン顕微法の生体イメージング応用が広がるとともに、量子増強による感度向上も試みられている。そこでは光パルス波形のチャープを正確に計測し、制御することが重要である。なお、従来のパルス計測法の多くは非線形光学効果とスペクトル計測を利用している（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－２９８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、非線形光学効果とスペクトル計測を利用するパルス計測法では、低ピークパワーかつ狭帯域のピコ秒光パルスを計測することは困難であるため、低ピークパワーの光パルス計測法として光変調器を用いる手法がいくつか提案されている。しかしながら、提案されている手法は、いずれもパルス光源の繰り返し周波数の高調波に同期した高周波変調を必要とするため、変調信号の位相揺らぎがあると計測ができないという課題があった。
【０００５】
本発明では上記事情を鑑み、変調信号の位相揺らぎの影響を低減して光パルスのスペクトル強度とスペクトル位相とを計測する計測システム及び計測方法を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、計測システムが提供される。この計測システムは、変調部と、復調部と、演算部とを備える。変調部は、光パルスを強度変調して第１の周波数で変調された光パルス列を生成する。復調部は、光パルス列を検出し、第１の周波数で復調して光パルスの振幅と位相とを特定する。振幅及び位相は、光パルスに含まれる光の波長ごとに特定される。演算部は、振幅に基づいてスペクトル強度を算出し、位相に基づいてスペクトル位相を算出する。
【０００７】
本発明の一態様によれば、変調信号の位相揺らぎの影響を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態に係る計測システム１の構成の概要を示した図である。
計測システム１の構成例を示した図である。
強度変調を説明するための図である。
強度変調結果の例を示した図である。
波長ごとの波形の例を示した図である。
演算結果の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【００１０】
ところで、本実施形態において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、例えば電圧・電流・光等で表す信号値の物理的な値、又は、０又は１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。
（【００１１】以降は省略されています）

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