JPH0460464A - 狭スペクトル短パルス光源装置及び電圧検出装置 - Google Patents
狭スペクトル短パルス光源装置及び電圧検出装置Info
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- JPH0460464A JPH0460464A JP2171275A JP17127590A JPH0460464A JP H0460464 A JPH0460464 A JP H0460464A JP 2171275 A JP2171275 A JP 2171275A JP 17127590 A JP17127590 A JP 17127590A JP H0460464 A JPH0460464 A JP H0460464A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/22—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-emitting devices, e.g. LED, optocouplers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、狭スペクトル短パルス光を出力する狭スペ
クトル短パルス光源装置及びこれを利用した電圧検出装
置に関するものである。
クトル短パルス光源装置及びこれを利用した電圧検出装
置に関するものである。
従来、光パルスをサンプリングゲートとして用い、電気
光学効果を利用して電気信号を計測する電気光学（Ｅ−
０）サンプリング装！（ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｑｕａｎｔｕｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｖｏ
ｌ。 ＱＥ−２２，Ｎｏ、１．Ｊａｎ、１９８６の２６９−７
８参照）がある。 又、短パルス光源を用いて、非接触で電気信号計測を行
う方法については、特開昭６３−３００９７０、特開昭
６４−４６６５９等に示されている。 ここで、パルス光のパルス幅が時間分解能を決定するた
め、電気信号の高時間分解計測を行う場合には短パルス
光が必要である０時間分解能の観点からは、パルス幅が
ピコ秒〜フェムト秒のパルス光を発生する色素レーザー
が有利であるが、装置か大型になる。このため、小型の
半導体レーザをパルス光源として用いることが考えられ
ている（ＳＰＩＥ Ｖｏｌ、１１５５．Ｐ４９９〜５
１０参照）。 現在、半導体レーザからの短パルス光の実用可能なパル
ス幅は、２００〜３０ピコ秒程度である。 又、波長は、半導体レーザの種類によって変わり、通常
、６７０ｎｍ〜１．５μを程度である。又、半導体レー
サのパルス光の第２高調波を発生させれば、３４０ｎｎ
程度までのパルス光が得られる。このような光パルスの
繰返し周波数は、目的によっても興なるが、一般に０．
１〜２００Ｍ田である。 又、技術的にはＧＨ２領域の超高繰返しパルス光や、数
百上程度のパルス光も発生可能である。
光学効果を利用して電気信号を計測する電気光学（Ｅ−
０）サンプリング装！（ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｑｕａｎｔｕｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｖｏ
ｌ。 ＱＥ−２２，Ｎｏ、１．Ｊａｎ、１９８６の２６９−７
８参照）がある。 又、短パルス光源を用いて、非接触で電気信号計測を行
う方法については、特開昭６３−３００９７０、特開昭
６４−４６６５９等に示されている。 ここで、パルス光のパルス幅が時間分解能を決定するた
め、電気信号の高時間分解計測を行う場合には短パルス
光が必要である０時間分解能の観点からは、パルス幅が
ピコ秒〜フェムト秒のパルス光を発生する色素レーザー
が有利であるが、装置か大型になる。このため、小型の
半導体レーザをパルス光源として用いることが考えられ
ている（ＳＰＩＥ Ｖｏｌ、１１５５．Ｐ４９９〜５
１０参照）。 現在、半導体レーザからの短パルス光の実用可能なパル
ス幅は、２００〜３０ピコ秒程度である。 又、波長は、半導体レーザの種類によって変わり、通常
、６７０ｎｍ〜１．５μを程度である。又、半導体レー
サのパルス光の第２高調波を発生させれば、３４０ｎｎ
程度までのパルス光が得られる。このような光パルスの
繰返し周波数は、目的によっても興なるが、一般に０．
１〜２００Ｍ田である。 又、技術的にはＧＨ２領域の超高繰返しパルス光や、数
百上程度のパルス光も発生可能である。
従来の上記のようなＥ−０サンプリング装置では、ファ
プリーベロー型の半導体レーザーをパルス発脈させ、こ
れを光源としていたが、半導体レーザーをパルス発振さ
せると、第１２図（Ａ）に示されるＣＷ発振のスペクト
ル波形と異なり、第１２図（Ｂ）に示されるように、多
モードで発振して、波長幅が拡がることになる。 従って、半導体レーザーからのパルス光を光変調器に入
射させると、波長拡がりにより光変調器の直交偏光成分
間の相違差がπとなる印加電圧（以下、半波長電圧Ｖπ
という、）に差が生じる。 即ち、電気光学結晶を用いた光変調器を使用した場合、
該光変調器の半波長電圧Ｖπは入射光の波長により変わ
るので、波長拡がりの長波長側では半波長電圧が高く、
逆に短波長側では半波長電圧が低くなる。 このように波長により半波長電圧Ｖπが変わるため、印
加電圧と光変調器からの出力強度との関係も変わってし
まう。 例えば第１３図に示されるように、多モード発振で、中
心波長がλ０、波長がλ１〜λ２まで（λ１くλ０〈λ
２）拡がっていると、印加電圧出力強度特性も変わって
しまう。 ところで、光変調器では、ある印加電圧に対応する状態
を光学的開塾によって形成することができる。 この機能により、印加電圧変化に対して、光強度変化を
最大とするために、■π／２に相当する光学的状態を動
作点とするようにしておくことか行われている。 しかしながら、波長λ０での■π／２（第１３図のＡ点
）に、動作点を設定しても、波長λイではＢ点に、又は
波長λ２では０点となり、λ１あるいはλ２でのＶπ／
２にならない。つまりＢＣ′からずれてしまう、又、λ
１、λ０、λ２で印加電圧変化に対する出力光強度変化
の割合も異なる。 このように電気信号が変調器に加わっても、各波長での
変調のされ方が興なる。 同様な事は半導体レーザーの出力にモードホッピングや
温度による波長シフトがあった場合にも生じる。このと
きも同じ振幅の電気信号を加えても光変調器出力光の光
強度変化が変動してしまう。 Ｅ−０サンプリング装置では、光強度変化から印加電圧
、即ち、被測定電圧を測定するものであり、上記のよう
に半導体レーザーのモードホッピングや波長シフトは、
そのｉま測定系の雑音となり、正確な電圧検出を妨げ、
測定精度を劣化させるという問題点がある。又、パルス
光のスペクトル幅が広い場合には、電気光学結晶等の分
散媒質により波長毎の速度差が生じ、結果としてパルス
光のパルス幅を更に拡げる結果となり、これか更に測定
時の時間分解能を劣化させるという問題点を生じる。 この発明は、上記従来の短パルス光源の波長拡がりによ
る間Ｕ点を解決する狭スペクトル幅の短パルス光を発生
することのできる狭スペクトル短パルス光源装置を提供
することを目的とする。 又、このような狭スペクトル短パルス光源装置を用いて
、出力強度変動に基づく雑音を低減させて、正確な電圧
測定を高時間分解能で行うことができる電圧検出装置を
提供することを目的とする。
プリーベロー型の半導体レーザーをパルス発脈させ、こ
れを光源としていたが、半導体レーザーをパルス発振さ
せると、第１２図（Ａ）に示されるＣＷ発振のスペクト
ル波形と異なり、第１２図（Ｂ）に示されるように、多
モードで発振して、波長幅が拡がることになる。 従って、半導体レーザーからのパルス光を光変調器に入
射させると、波長拡がりにより光変調器の直交偏光成分
間の相違差がπとなる印加電圧（以下、半波長電圧Ｖπ
という、）に差が生じる。 即ち、電気光学結晶を用いた光変調器を使用した場合、
該光変調器の半波長電圧Ｖπは入射光の波長により変わ
るので、波長拡がりの長波長側では半波長電圧が高く、
逆に短波長側では半波長電圧が低くなる。 このように波長により半波長電圧Ｖπが変わるため、印
加電圧と光変調器からの出力強度との関係も変わってし
まう。 例えば第１３図に示されるように、多モード発振で、中
心波長がλ０、波長がλ１〜λ２まで（λ１くλ０〈λ
２）拡がっていると、印加電圧出力強度特性も変わって
しまう。 ところで、光変調器では、ある印加電圧に対応する状態
を光学的開塾によって形成することができる。 この機能により、印加電圧変化に対して、光強度変化を
最大とするために、■π／２に相当する光学的状態を動
作点とするようにしておくことか行われている。 しかしながら、波長λ０での■π／２（第１３図のＡ点
）に、動作点を設定しても、波長λイではＢ点に、又は
波長λ２では０点となり、λ１あるいはλ２でのＶπ／
２にならない。つまりＢＣ′からずれてしまう、又、λ
１、λ０、λ２で印加電圧変化に対する出力光強度変化
の割合も異なる。 このように電気信号が変調器に加わっても、各波長での
変調のされ方が興なる。 同様な事は半導体レーザーの出力にモードホッピングや
温度による波長シフトがあった場合にも生じる。このと
きも同じ振幅の電気信号を加えても光変調器出力光の光
強度変化が変動してしまう。 Ｅ−０サンプリング装置では、光強度変化から印加電圧
、即ち、被測定電圧を測定するものであり、上記のよう
に半導体レーザーのモードホッピングや波長シフトは、
そのｉま測定系の雑音となり、正確な電圧検出を妨げ、
測定精度を劣化させるという問題点がある。又、パルス
光のスペクトル幅が広い場合には、電気光学結晶等の分
散媒質により波長毎の速度差が生じ、結果としてパルス
光のパルス幅を更に拡げる結果となり、これか更に測定
時の時間分解能を劣化させるという問題点を生じる。 この発明は、上記従来の短パルス光源の波長拡がりによ
る間Ｕ点を解決する狭スペクトル幅の短パルス光を発生
することのできる狭スペクトル短パルス光源装置を提供
することを目的とする。 又、このような狭スペクトル短パルス光源装置を用いて
、出力強度変動に基づく雑音を低減させて、正確な電圧
測定を高時間分解能で行うことができる電圧検出装置を
提供することを目的とする。
この発明は、短パルス光源と；この短パルス光源の出力
光の一部を検出する光検出器、及び、この光検出器の出
力信号に応じて、前記短パルス光源の出力パルス光の光
強度が一定となるように制御する制御器を備え、前記短
パルス光源をパルス発振させる出力安定化駆動装置と：
入カパルス光のチャーブを補正するチャーブ補正器と；
入カバルス光から所望の波長光を狭帯域で取出す波長選
択器と：を有してなり、前記短パルス光源からの出力パ
ルス光を、前記チャーブ補正器及び波長選択器に、この
順又は逆の順に通すことを特徴とする狭スペクトル短パ
ルス光源装置により上記目的を達成するものである。 又、前記出力安定化駆動装置を、出力光のうちの前記波
長選択器を透過した特定波長の出力パルス光の一部を検
出する光検出器を備え、前記制御器を、該特定波長の出
力パルス光の光強度を安定化するように前記短パルス光
源を制御するようにして上記目的を達成するものである
。 又、前記類パルス光源を、半導体レーザーを用い、前記
出力安定化駆動装置を、前記半導体レーザーに電気パル
スを印加して、これをパルス発振させる電気パルス発生
器を備えると共に、前記制御器を、前記光検出器からの
信号に応じて、前記半導体レーザーに流すバイアス電流
を変調させるバイアス電流源とすることにより上記目的
を達成するものである。 更に、被測定物の所定の部分の電圧によって屈折率が変
化する電気光学材料を用いたＥ−〇プローブに、前記狭
スペクトル短パルス光源装置からの出力光をプローブ光
として導くようにして電圧検出装置を梢成し上記目的を
達成するものである。
光の一部を検出する光検出器、及び、この光検出器の出
力信号に応じて、前記短パルス光源の出力パルス光の光
強度が一定となるように制御する制御器を備え、前記短
パルス光源をパルス発振させる出力安定化駆動装置と：
入カパルス光のチャーブを補正するチャーブ補正器と；
入カバルス光から所望の波長光を狭帯域で取出す波長選
択器と：を有してなり、前記短パルス光源からの出力パ
ルス光を、前記チャーブ補正器及び波長選択器に、この
順又は逆の順に通すことを特徴とする狭スペクトル短パ
ルス光源装置により上記目的を達成するものである。 又、前記出力安定化駆動装置を、出力光のうちの前記波
長選択器を透過した特定波長の出力パルス光の一部を検
出する光検出器を備え、前記制御器を、該特定波長の出
力パルス光の光強度を安定化するように前記短パルス光
源を制御するようにして上記目的を達成するものである
。 又、前記類パルス光源を、半導体レーザーを用い、前記
出力安定化駆動装置を、前記半導体レーザーに電気パル
スを印加して、これをパルス発振させる電気パルス発生
器を備えると共に、前記制御器を、前記光検出器からの
信号に応じて、前記半導体レーザーに流すバイアス電流
を変調させるバイアス電流源とすることにより上記目的
を達成するものである。 更に、被測定物の所定の部分の電圧によって屈折率が変
化する電気光学材料を用いたＥ−〇プローブに、前記狭
スペクトル短パルス光源装置からの出力光をプローブ光
として導くようにして電圧検出装置を梢成し上記目的を
達成するものである。
【作用及び効果１
この発明においては、短パルス光源からの短パルス光が
、出力安定化駆動装置により光強度が一定となるように
制御されるので、例えば半導体レーザーにおけるモード
ホッピングや波長シフトが低減され、更に、チャープ補
正器と波長選択器とにより、出力光の分散を補正して狭
帯域且つ短パルス化することができる。 従って、Ｅ−０電圧検出装置に用いた場合は、短パルス
化による時間分解能の向上、狭スペクトル化による変調
器出力強度変動の抑制、更にほこの出力強度変動抑制に
よる雑音の低下、及び正確な測定を図ることができると
いう効果を有する。 【実施例】 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は本発明に係る狭スペクトル短パルス光源装置の
実施例を示すブロック図である。第１図に示されるよう
に、この実８＃！例は、短パルス光源である半導体レー
ザー１０と、この半導体レーザー１０を駆動するための
出力安定化駆動装置１２と、半導体レーザー１０の出力
パルス光のチャーブを補正するチャーブ補正器１４と、
このチャーブ補正器１４からの出力パルス光がら所望の
波長光を狭帯域で取出す波長選択！ｆ１６と、を含んで
、狭スペクトル短パルス光源装置１８を構成したもので
ある。 前記出力安定化駆動装置１２は、前記半導体レーザー１
０にコンデンサＣ１を介して電気パルスを印加すること
により、該半導体レーザー１ｏをパルス発振させるため
の電気パルス発生器２ｏと、前記半導体レーザー１０の
出力パルス光の一部を検出する光検出器２２と、前記半
導体レーザーにインダクタンスＬを介してバイアス電流
を流すと共に、前記光検出器２２の出力信号に応じて、
バイアス電流を変調することにより、前記半導体レーザ
ー１０の出力強度を安定化するバイアス電流Ｒ２４と、
から構成されている。 次に、上記実施例装置の作用を説明する。 前記半導体レーザー１０に、バイアス電流源２４からバ
イアス電流を流し、電気パルス発生器２０から電気パル
スを印加することによって、半導体レーザー１ｏはパル
ス発振する。 この半導体レーザー１０の出力パルス光を前記光検出器
２２が検出して、この検出信号がバイアス電流源２４に
入力されることによって、該バイアス電流源２４は、半
導体レーザー１０の出力強度を安定化するように、バイ
アス電流を変調する。 このとき、通常のファプリーベロー型半導体レーザーで
は、多モード発振していて、例えば、半導体レーザー１
０の出力パルス光を、ストリークカメラと分光器（図示
省略）を組合わせた時間分解分光器で観測すると、第２
図に示されるようになる。第２図左側は積分された時間
軸プロファイル、下側は時間積分されたスペクトルを、
それぞれ示す。 この図からもわかるように、多モード発振している半導
体レーザーの出力光は、長波長側のモードはど時間的に
遅れて発振し、又、各モード内でもチャーブがあり、長
波長側にシフトしている。 このような多モード発振出力光を、チャープ補正器１４
に通すと、チャーブが補正され、出力パルス光は短パル
ス化することになる。 ここで、チャーブ補正器１４は、半導体レーザー１０の
出力光のチャーブを補正する分散特性を持つ。 即ち、半導体レーザ１０の出力光は、第３図（Ａ）に示
されるようであったものが、チャープ補正器１４を通す
ことによって、第３図（Ｂ）に示されるようになる。 このチャープが補正されたレーザーパルス光を、波長選
択器１６を通すことにより波長抽出すると、第３図（Ｃ
）で示されるような狭スペクトル幅短パルス光か得られ
ることになる。 又、第３図は、１つのモードでのチャープを補正した後
、波長選択器により波長抽出したものであるか、これは
、第４図に示されるように、まずモード間のチャーブを
補正した後に波長抽出するようにしてもよい。 出力パルス光を、最短パルス幅にする場合は第３図のよ
うに１つのモードでのチャーブを補正した後に波長抽出
するが、第４図の場合の方が、チャーブ補正するための
チャープ補正器１４の分散量が少なくて済み、チャープ
補正器１４を小型にすることができるという利点がある
。 なお、上記実施例では、半導体レーザー１０の出力パル
ス光をチャー１補正器１４を通した後に波長選択器１６
に入力させているが、これは、まず波長選択器１６を通
過させた後、チャープ補正器１４に入力させるようにし
てもよい。 上記実施例におけるチャーブ補正器１４の具体例として
は、第５図に示されるようなものがある。 即ち、第５図（Ａ）に示されるような、光ファイバー２
６を用いたらの、第５図（Ｂ）に示されるような、プリ
ズムへアー２８を用いたもの、第５図（Ｃ）に示される
ように、複数対のプリズムベアー２８を用いたもの、第
５図（Ｄ＞に示されるように、回折格子対３０を用いた
もの、第５図（Ｅ）に示されるように、複数対の回折格
子対３０を用いたもの等がある。 第５図（Ａ）の符号２６Ａは集光レンズであり、又、前
記光ファイバー２６は、半導体レーザー１０の出力のチ
ャーブを補正する分散を持つ材質と長さが選択される。 又、第５図（Ｂ）、（Ｃ）のプリズムベアー２８の場合
は、１つのプリズムを頂角方向に動かすことで補正量を
変えることができるために微調整が容易であり、又、半
導体レーザー１０の種類を変えても容易に補正量を追随
させることができる。 次に、第６図に示されれる波長選択器１６の具体例につ
いて説明する。 第６図（Ａ）は、波長選択器として分光器３１を用いた
ものを示す。 この分光器３１は、例えばプリズムから構成される。 又、第６図（Ｂ）に示されるように、回折格子３２とス
リット３４を用いたものかある。 この場合、入射光は、回折格子３２で反射されるが、波
長により反射角が異なるために、この反射光をスリット
３４に通すことによって、特定の波長成分だけを取出す
ことができる。又、スリット３４の位置で波長を、回折
格子３２に対する間隔で波長幅を、それぞれ選択するこ
とができる。 第６図（Ｂ）の符号３４Ａは回折格子３２の反射光をス
リット３４方向に反射させるためのミラーを示す。 第６図（Ｃ）は、ファプリーベローエタロン３６を用い
たものであり、図に示されるように、間隔の違うフ・ｒ
ブリーペローエタロン３６ヲ３ｆｌｉ！成として、波長
選択度を向上させている。 当然、ファプリーペローエタロン３６は単段又は任意の
複数段であってもよい。 次に、第７図に、前記第５図及び第６図に示されるチャ
ーブ補正器と波長選択器の具体例の組合わせ例を示す。 この組合わせ例は、２対のプリズムへア一３８Ａ、３８
Ｂの間にスリット３４を配置して、チャーブ補正器と波
長選択器を構成したものである。 即ち、第５図（Ｃ）に示される構成と同一のチャーブ補
正のための２対のプリズムへア一３８Ａ、３８Ｂの間に
、波長選択するためのスリット３４を装入して、チャー
ブ補正器と波長選択器を一体に構成したものである。 次に、第８図に示される狭スペクトル短パルス光源装置
の第２実施例について説明する。 この第２実施例は、半導体レーザー１０からの出力パル
ス光をまず波長選択器１６に通した後にチャーブ補正器
１４に通すものであり、出力安定化駆動装置４０に、波
長選択器１６からの出力光のうちの特定波長の出力パル
ス光の一部を検出する特定波長光検出器４２を設け、該
特定波長光検出器４２からの出力信号に基づいて、前記
バイアス電流源２４により、半導体レーザー１０の出力
パルス光のうちの、該特定波長光の光強度か一定となる
ように、バイアス電流源２４を制御するようにしたもの
である。 図の符号４４は波長選択器１６の出力光の一部を取出す
ためのビームスプリッタを示す。 他の構成は前記第１実施例と同一であるので、第１実施
例と同−又は相当部分には第１図と同一の符号を付する
ことにより説明を省略するものとする。 なお、第８図で、２点鎖線で示されるように、光検出器
４２の出力信号を、温度等の条件に従って補正する補正
器４５を設け、更に、出力を安定させることができる。 第１１図は、前記発明に係る狭スペクトル短パルス光源
装置５０からの出力パルス光を利用した電圧測定装２４
６の実施例を示すブロック図である。 この実施例では、出力パルス光は、偏光子５２及びハー
フミラ−５４を介してＥ−０プローブ５６に入射され、
該Ｅ−０プローブ５６先端からの反射光をハーフミラ−
５４によって取出し、検光子５７を介して光検出器５８
で受光されるものである。 前記Ｅ−０プローブ５６は、被測定デバイス６０からの
電界によって屈折率変化を生じる電気光学材料からなり
、被測定デバイス６０の電圧変化に応じて、入射する直
線偏光の偏光状態を変化させるものである。 従って、偏光の状態が変化した反射光を検光子５７を介
して光検出器５８で検出することにより、被測定デバイ
ス６０の電圧変化の状態を検出することができる。 図の符号６２は被測定デバイス６０及び狭スペクトル短
パルス光源装置５０を制御する制御部６４に信号を出力
する駆動回路、６６は制御＃６４からの信号に対応して
光検出器５８の出力信号を処理する計測部、６８は計測
部６６の処理結果を表示するための表示装置をそれぞれ
示す。 この実施例においては、前述の如く、狭スペクトル短パ
ルス光源装置５０の出力パルス光は、短パルス化されて
いるので、電圧検出の時間分解能を向上させることがで
きる。 又、出力光か狭スペクトル幅であるので、波長拡がりに
よるＥ−０プローブ５６を用いた光変詭器の動作点のす
れかなく、モードホッピングや波長シフト等、半導体レ
ーザー出力の波長変動による変調器出力強度変動を避け
ることができる。 従って、この出力強度変動による雑音を低下させ、正確
な電圧測定を行うことかできる。 第１０図及び第１１図に、電圧測定装置のための光源と
しての具体的構成を示す。 第１０図は、第１図に示される半導体レーザー１０から
の出力光を、チャープ補正器を構成する集光レンズ７０
、光ファイバー７２、コリメータレンズ７４、及び、波
長選択器を構成する回折格子７６、ミラー７８及びスリ
ット８０を経て狭スペクトル短パルス光を出力するよう
にしたものである。 又、第１１図の実施例は、光源として、分布帰還型半導
体レーザ（ＤＢＦ−ＬＤ）８２を用いて、集光レンズ７
０、光ファイバー７２及びコリメータレンズ７４を経て
狭スペクトル幅短パルス光を出力するようにしたもので
ある。 即ち、この第１１図の実施例の場合、ＤＢＦ−ＬＤ８２
を用いているので、その出力光自体が狭スペクトル幅で
あり、波長選択手段か不要となる。 なお、この第１１図の実施例の場合、数本のモードが生
じることがあるので、この場合は第１０図の実施例のよ
うに構成すれば、得られる出力光は更に狭スペクトル幅
となる。 上記実施例は、短パルス光源として半導体レーザーを用
いたものであるが、本発明はこれに限定されるものでな
く、短パルス光源としては、カスレーザー、ｒ１ｉＪ＃
レーザー等の他のレーザーを用いることもできる。
、出力安定化駆動装置により光強度が一定となるように
制御されるので、例えば半導体レーザーにおけるモード
ホッピングや波長シフトが低減され、更に、チャープ補
正器と波長選択器とにより、出力光の分散を補正して狭
帯域且つ短パルス化することができる。 従って、Ｅ−０電圧検出装置に用いた場合は、短パルス
化による時間分解能の向上、狭スペクトル化による変調
器出力強度変動の抑制、更にほこの出力強度変動抑制に
よる雑音の低下、及び正確な測定を図ることができると
いう効果を有する。 【実施例】 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は本発明に係る狭スペクトル短パルス光源装置の
実施例を示すブロック図である。第１図に示されるよう
に、この実８＃！例は、短パルス光源である半導体レー
ザー１０と、この半導体レーザー１０を駆動するための
出力安定化駆動装置１２と、半導体レーザー１０の出力
パルス光のチャーブを補正するチャーブ補正器１４と、
このチャーブ補正器１４からの出力パルス光がら所望の
波長光を狭帯域で取出す波長選択！ｆ１６と、を含んで
、狭スペクトル短パルス光源装置１８を構成したもので
ある。 前記出力安定化駆動装置１２は、前記半導体レーザー１
０にコンデンサＣ１を介して電気パルスを印加すること
により、該半導体レーザー１ｏをパルス発振させるため
の電気パルス発生器２ｏと、前記半導体レーザー１０の
出力パルス光の一部を検出する光検出器２２と、前記半
導体レーザーにインダクタンスＬを介してバイアス電流
を流すと共に、前記光検出器２２の出力信号に応じて、
バイアス電流を変調することにより、前記半導体レーザ
ー１０の出力強度を安定化するバイアス電流Ｒ２４と、
から構成されている。 次に、上記実施例装置の作用を説明する。 前記半導体レーザー１０に、バイアス電流源２４からバ
イアス電流を流し、電気パルス発生器２０から電気パル
スを印加することによって、半導体レーザー１ｏはパル
ス発振する。 この半導体レーザー１０の出力パルス光を前記光検出器
２２が検出して、この検出信号がバイアス電流源２４に
入力されることによって、該バイアス電流源２４は、半
導体レーザー１０の出力強度を安定化するように、バイ
アス電流を変調する。 このとき、通常のファプリーベロー型半導体レーザーで
は、多モード発振していて、例えば、半導体レーザー１
０の出力パルス光を、ストリークカメラと分光器（図示
省略）を組合わせた時間分解分光器で観測すると、第２
図に示されるようになる。第２図左側は積分された時間
軸プロファイル、下側は時間積分されたスペクトルを、
それぞれ示す。 この図からもわかるように、多モード発振している半導
体レーザーの出力光は、長波長側のモードはど時間的に
遅れて発振し、又、各モード内でもチャーブがあり、長
波長側にシフトしている。 このような多モード発振出力光を、チャープ補正器１４
に通すと、チャーブが補正され、出力パルス光は短パル
ス化することになる。 ここで、チャーブ補正器１４は、半導体レーザー１０の
出力光のチャーブを補正する分散特性を持つ。 即ち、半導体レーザ１０の出力光は、第３図（Ａ）に示
されるようであったものが、チャープ補正器１４を通す
ことによって、第３図（Ｂ）に示されるようになる。 このチャープが補正されたレーザーパルス光を、波長選
択器１６を通すことにより波長抽出すると、第３図（Ｃ
）で示されるような狭スペクトル幅短パルス光か得られ
ることになる。 又、第３図は、１つのモードでのチャープを補正した後
、波長選択器により波長抽出したものであるか、これは
、第４図に示されるように、まずモード間のチャーブを
補正した後に波長抽出するようにしてもよい。 出力パルス光を、最短パルス幅にする場合は第３図のよ
うに１つのモードでのチャーブを補正した後に波長抽出
するが、第４図の場合の方が、チャーブ補正するための
チャープ補正器１４の分散量が少なくて済み、チャープ
補正器１４を小型にすることができるという利点がある
。 なお、上記実施例では、半導体レーザー１０の出力パル
ス光をチャー１補正器１４を通した後に波長選択器１６
に入力させているが、これは、まず波長選択器１６を通
過させた後、チャープ補正器１４に入力させるようにし
てもよい。 上記実施例におけるチャーブ補正器１４の具体例として
は、第５図に示されるようなものがある。 即ち、第５図（Ａ）に示されるような、光ファイバー２
６を用いたらの、第５図（Ｂ）に示されるような、プリ
ズムへアー２８を用いたもの、第５図（Ｃ）に示される
ように、複数対のプリズムベアー２８を用いたもの、第
５図（Ｄ＞に示されるように、回折格子対３０を用いた
もの、第５図（Ｅ）に示されるように、複数対の回折格
子対３０を用いたもの等がある。 第５図（Ａ）の符号２６Ａは集光レンズであり、又、前
記光ファイバー２６は、半導体レーザー１０の出力のチ
ャーブを補正する分散を持つ材質と長さが選択される。 又、第５図（Ｂ）、（Ｃ）のプリズムベアー２８の場合
は、１つのプリズムを頂角方向に動かすことで補正量を
変えることができるために微調整が容易であり、又、半
導体レーザー１０の種類を変えても容易に補正量を追随
させることができる。 次に、第６図に示されれる波長選択器１６の具体例につ
いて説明する。 第６図（Ａ）は、波長選択器として分光器３１を用いた
ものを示す。 この分光器３１は、例えばプリズムから構成される。 又、第６図（Ｂ）に示されるように、回折格子３２とス
リット３４を用いたものかある。 この場合、入射光は、回折格子３２で反射されるが、波
長により反射角が異なるために、この反射光をスリット
３４に通すことによって、特定の波長成分だけを取出す
ことができる。又、スリット３４の位置で波長を、回折
格子３２に対する間隔で波長幅を、それぞれ選択するこ
とができる。 第６図（Ｂ）の符号３４Ａは回折格子３２の反射光をス
リット３４方向に反射させるためのミラーを示す。 第６図（Ｃ）は、ファプリーベローエタロン３６を用い
たものであり、図に示されるように、間隔の違うフ・ｒ
ブリーペローエタロン３６ヲ３ｆｌｉ！成として、波長
選択度を向上させている。 当然、ファプリーペローエタロン３６は単段又は任意の
複数段であってもよい。 次に、第７図に、前記第５図及び第６図に示されるチャ
ーブ補正器と波長選択器の具体例の組合わせ例を示す。 この組合わせ例は、２対のプリズムへア一３８Ａ、３８
Ｂの間にスリット３４を配置して、チャーブ補正器と波
長選択器を構成したものである。 即ち、第５図（Ｃ）に示される構成と同一のチャーブ補
正のための２対のプリズムへア一３８Ａ、３８Ｂの間に
、波長選択するためのスリット３４を装入して、チャー
ブ補正器と波長選択器を一体に構成したものである。 次に、第８図に示される狭スペクトル短パルス光源装置
の第２実施例について説明する。 この第２実施例は、半導体レーザー１０からの出力パル
ス光をまず波長選択器１６に通した後にチャーブ補正器
１４に通すものであり、出力安定化駆動装置４０に、波
長選択器１６からの出力光のうちの特定波長の出力パル
ス光の一部を検出する特定波長光検出器４２を設け、該
特定波長光検出器４２からの出力信号に基づいて、前記
バイアス電流源２４により、半導体レーザー１０の出力
パルス光のうちの、該特定波長光の光強度か一定となる
ように、バイアス電流源２４を制御するようにしたもの
である。 図の符号４４は波長選択器１６の出力光の一部を取出す
ためのビームスプリッタを示す。 他の構成は前記第１実施例と同一であるので、第１実施
例と同−又は相当部分には第１図と同一の符号を付する
ことにより説明を省略するものとする。 なお、第８図で、２点鎖線で示されるように、光検出器
４２の出力信号を、温度等の条件に従って補正する補正
器４５を設け、更に、出力を安定させることができる。 第１１図は、前記発明に係る狭スペクトル短パルス光源
装置５０からの出力パルス光を利用した電圧測定装２４
６の実施例を示すブロック図である。 この実施例では、出力パルス光は、偏光子５２及びハー
フミラ−５４を介してＥ−０プローブ５６に入射され、
該Ｅ−０プローブ５６先端からの反射光をハーフミラ−
５４によって取出し、検光子５７を介して光検出器５８
で受光されるものである。 前記Ｅ−０プローブ５６は、被測定デバイス６０からの
電界によって屈折率変化を生じる電気光学材料からなり
、被測定デバイス６０の電圧変化に応じて、入射する直
線偏光の偏光状態を変化させるものである。 従って、偏光の状態が変化した反射光を検光子５７を介
して光検出器５８で検出することにより、被測定デバイ
ス６０の電圧変化の状態を検出することができる。 図の符号６２は被測定デバイス６０及び狭スペクトル短
パルス光源装置５０を制御する制御部６４に信号を出力
する駆動回路、６６は制御＃６４からの信号に対応して
光検出器５８の出力信号を処理する計測部、６８は計測
部６６の処理結果を表示するための表示装置をそれぞれ
示す。 この実施例においては、前述の如く、狭スペクトル短パ
ルス光源装置５０の出力パルス光は、短パルス化されて
いるので、電圧検出の時間分解能を向上させることがで
きる。 又、出力光か狭スペクトル幅であるので、波長拡がりに
よるＥ−０プローブ５６を用いた光変詭器の動作点のす
れかなく、モードホッピングや波長シフト等、半導体レ
ーザー出力の波長変動による変調器出力強度変動を避け
ることができる。 従って、この出力強度変動による雑音を低下させ、正確
な電圧測定を行うことかできる。 第１０図及び第１１図に、電圧測定装置のための光源と
しての具体的構成を示す。 第１０図は、第１図に示される半導体レーザー１０から
の出力光を、チャープ補正器を構成する集光レンズ７０
、光ファイバー７２、コリメータレンズ７４、及び、波
長選択器を構成する回折格子７６、ミラー７８及びスリ
ット８０を経て狭スペクトル短パルス光を出力するよう
にしたものである。 又、第１１図の実施例は、光源として、分布帰還型半導
体レーザ（ＤＢＦ−ＬＤ）８２を用いて、集光レンズ７
０、光ファイバー７２及びコリメータレンズ７４を経て
狭スペクトル幅短パルス光を出力するようにしたもので
ある。 即ち、この第１１図の実施例の場合、ＤＢＦ−ＬＤ８２
を用いているので、その出力光自体が狭スペクトル幅で
あり、波長選択手段か不要となる。 なお、この第１１図の実施例の場合、数本のモードが生
じることがあるので、この場合は第１０図の実施例のよ
うに構成すれば、得られる出力光は更に狭スペクトル幅
となる。 上記実施例は、短パルス光源として半導体レーザーを用
いたものであるが、本発明はこれに限定されるものでな
く、短パルス光源としては、カスレーザー、ｒ１ｉＪ＃
レーザー等の他のレーザーを用いることもできる。
第１図は本発明に係る狭スペクトル短パルス光源装置の
実施例を示すブロック図、第２図は半導体レーザーの出
力光の時間と波長との関係を示す線図、第３図は上記第
１図の実施例によるパルス光の処理過程を示す線図、第
４図は同実施例による、パルス光の他の処理過程を示す
線図、第５図は同実施例におけるチャー１補正器の各種
具体例を示す光学系統図、第６図は同実施例における波
長選択器の各種具体例を示す光学系統図、第７図はチャ
ープ補正器と波長選択器の組合わせ例を示す光学系統図
、第８図は狭スペクトル短パルス光源装置の第２実施例
を示すブロック図、第９図は前記狭スペクトル短パルス
光源装置を用いた電圧測定装置の実施例を示すブロック
図、第１０図及び第１１図は電圧測定装置に適用した場
合の前記狭スペクトル短パルス光源装置の構成例を示す
ブロック図、第１２図は半導体レーザーにおけるＣＷ発
振及びパルス発振の状態を示す線図、第１３図は半導体
レーザーにおける印加電圧、相対出力及び波長との関係
を示す線図である。 １６・・・波長選択器、 １８．５０・・・狭スペクトル短パルス光源装置、２０
・・・電気パルス発生器、 ２２・・・光検出器、 ２４・・・バイアス電流源、 ４２・・・光検出器、 ５６・・・Ｅ−０グローブ、 ６０・・・被測定デバイス、 ８２・・・分布帰還型半導体レーザ （ＤＢＦ−ＬＤ）。
実施例を示すブロック図、第２図は半導体レーザーの出
力光の時間と波長との関係を示す線図、第３図は上記第
１図の実施例によるパルス光の処理過程を示す線図、第
４図は同実施例による、パルス光の他の処理過程を示す
線図、第５図は同実施例におけるチャー１補正器の各種
具体例を示す光学系統図、第６図は同実施例における波
長選択器の各種具体例を示す光学系統図、第７図はチャ
ープ補正器と波長選択器の組合わせ例を示す光学系統図
、第８図は狭スペクトル短パルス光源装置の第２実施例
を示すブロック図、第９図は前記狭スペクトル短パルス
光源装置を用いた電圧測定装置の実施例を示すブロック
図、第１０図及び第１１図は電圧測定装置に適用した場
合の前記狭スペクトル短パルス光源装置の構成例を示す
ブロック図、第１２図は半導体レーザーにおけるＣＷ発
振及びパルス発振の状態を示す線図、第１３図は半導体
レーザーにおける印加電圧、相対出力及び波長との関係
を示す線図である。 １６・・・波長選択器、 １８．５０・・・狭スペクトル短パルス光源装置、２０
・・・電気パルス発生器、 ２２・・・光検出器、 ２４・・・バイアス電流源、 ４２・・・光検出器、 ５６・・・Ｅ−０グローブ、 ６０・・・被測定デバイス、 ８２・・・分布帰還型半導体レーザ （ＤＢＦ−ＬＤ）。
Claims (4)
- （１）短パルス光源と；この短パルス光源の出力光の一
部を検出する光検出器、及び、この光検出器の出力信号
に応じて、前記短パルス光源の出力パルス光の光強度が
一定となるように制御する制御器を備え、前記短パルス
光源をパルス発振させる出力安定化駆動装置と；入力パ
ルス光のチャープを補正するチャープ補正器と；入力パ
ルス光から所望の波長光を狭帯域で取出す波長選択器と
；を有してなり、前記短パルス光源からの出力パルス光
を、前記チャープ補正器及び波長選択器に、この順又は
逆の順に通すことを特徴とする狭スペクトル短パルス光
源装置。 - （２）請求項１において、前記出力安定化駆動装置は、
出力光のうちの前記波長選択器を透過した特定波長の出
力パルス光の一部を検出する光検出器を備え、前記制御
器は、該特定波長の出力パルス光の光強度を安定化する
ように前記短パルス光源を制御するようにされたことを
特徴とする狭スペクトル短パルス光源装置。 - （３）請求項１又は２において、前記短パルス光源は、
半導体レーザーであり、前記出力安定化駆動装置は、前
記半導体レーザーに電気パルスを印加して、これをパル
ス発振させる電気パルス発生器を備えると共に、前記制
御器は、前記光検出器からの信号に応じて、前記半導体
レーザーに流すバイアス電流を変調させるバイアス電流
源を含むことを特徴とする狭スペクトル短パルス光源装
置。 - （４）被測定物の所定の部分の電圧によって屈折率が変
化する電気光学材料を用いたＥ−Ｏプローブに、請求項
１乃至３のうちいずれかの狭スペクトル短パルス光源装
置からの出力光をプローブ光として導くようにされた電
圧検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2171275A JPH0810776B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 狭スペクトル短パルス光源装置及び電圧検出装置 |
| US07/713,215 US5289114A (en) | 1990-06-28 | 1991-06-11 | Voltage detection apparatus using short pulse light source with narrow spectral band width |
| EP91305377A EP0468632B1 (en) | 1990-06-28 | 1991-06-13 | A narrow bandwidth pulsed light source and a voltage detection apparatus using it |
| DE69121490T DE69121490T2 (de) | 1990-06-28 | 1991-06-13 | Schmalbandige Pulslichtquelle und Verwendung derselben in einer Spannungsdetektionsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2171275A JPH0810776B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 狭スペクトル短パルス光源装置及び電圧検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0460464A true JPH0460464A (ja) | 1992-02-26 |
| JPH0810776B2 JPH0810776B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=15920308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2171275A Expired - Fee Related JPH0810776B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 狭スペクトル短パルス光源装置及び電圧検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5289114A (ja) |
| EP (1) | EP0468632B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0810776B2 (ja) |
| DE (1) | DE69121490T2 (ja) |
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| WO2016175301A1 (ja) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | 株式会社トプコン | 発光装置および距離測定装置 |
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| JP4693972B2 (ja) * | 2000-09-29 | 2011-06-01 | オリンパス株式会社 | レーザ顕微鏡 |
| GB0029815D0 (en) * | 2000-12-06 | 2001-01-17 | Pace Micro Tech Plc | Voltage measuring apparatus |
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| DE102004061820A1 (de) | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Bruker Daltonik Gmbh | Lasersystem für die lonisation durch matrixunterstützte Laserdesorption (MALDI) im ultravioletten Spektralbereich (UV) |
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| US8378661B1 (en) | 2008-05-29 | 2013-02-19 | Alpha-Omega Power Technologies, Ltd.Co. | Solar simulator |
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| CN111352144A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-30 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种x射线超快检测装置及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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