特許ウォッチ

公開番号2025128973
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024026047
出願日2024-02-22
発明の名称分光計、プログラム及びスペクトル測定方法
出願人沖電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類G01J 9/04 20060101AFI20250827BHJP(測定;試験)
要約【課題】光周波数コムの線幅が太い場合に有効な、デュアルコム分光を行う技術を提供する。
【解決手段】フリースペクトルレンジが異なる2つの光周波数コムを干渉させて発生するビートのスペクトルを測定する分光計であって、前記ビートが入力される信号処理部が、ビートをフーリエ変換して周波数スペクトルを取得するフーリエ変換手段、前記周波数スペクトルに、分布関数を乗算する分布関数乗算手段、前記周波数スペクトルに前記分布数を乗算した後、周波数についての積分を行う数値積分手段、及び前記周波数についての積分を行った結果得られる連立方程式の解として、2つの光周波数コムの強度を取得する強度取得手段を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
フリースペクトルレンジが異なる２つの光周波数コムを干渉させて発生するビート信号のスペクトルを測定する分光計であって、
前記ビート信号が入力される信号処理部が、
ビート信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを取得するフーリエ変換手段、
前記周波数スペクトルに、分布関数を乗算する分布関数乗算手段、
前記周波数スペクトルに前記分布関数を乗算した後、周波数についての積分を行う数値積分手段、及び
前記周波数についての積分を行った結果得られる連立方程式の解として、２つの光周波数コムの強度を取得する強度取得手段
を備える分光計。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記２つの周波数コムが、ローレンツ分布に近似される信号光及び局部発振光であり、
前記信号光のスペクトルＳＳ（ｆ）及び前記局部発振光のスペクトルＳＬＯ（ｆ）が、以下の式（１）～（３）で与えられ、
前記ビートのスペクトルＳＲＦ（ｆ）が以下の式（４）で与えられ、
前記連立方程式が以下の式（５）で与えられ、
前記強度取得手段は、前記連立方程式の解として、信号光の強度Ｐｓ，ｎ及び局部発振光の強度ＰＬＯ，ｎを取得する
請求項１に記載の分光計。
TIFF
2025128973000013.tif
101
132
【請求項３】
前記ビート信号を発生させる光学部を備え、
前記光学部は、
広帯域光を生成する広帯域光源と、
前記広帯域光を前記第１光及び前記第２光に２分岐する光分波器と、
前記第１光及び前記第２光がそれぞれ入力される、第１リング共振器及び第２リング共振器と、
前記第１リング共振器で生成される信号光と、前記第２リング共振器で生成される局部発振光を合波する光合波器と、
前記光合波器で合波された干渉光を光電変換して電気信号である前記ビートを生成して前記信号処理部に送る受光器と
を備え、
前記第１リング共振器のフリースペクトルレンジと、前記第２リング共振器のフリースペクトルレンジが互いに異なる
請求項１に記載の分光計。
【請求項４】
前記ビート信号を発生させる光学部を備え、
前記光学部は、
広帯域光を生成する広帯域光源と、
前記広帯域光を前記第１光及び前記第２光に２分岐する光分波器と、
前記第１光及び前記第２光がそれぞれ入力される、第１リング共振器及び第２リング共振器と、
前記第１リング共振器で生成される、フリースペクトルレンジがｆ
ｒ
である信号光と、前記第２リング共振器で生成される、フリースペクトルレンジｆ
ｒ
＋Δｆ
ｒ
が局部発振光を合波する光合波器と、
前記光合波器で合波された干渉光を光電変換して電気信号である前記ビートを生成して前記信号処理部に送る受光器と
を備える
請求項２に記載の分光計。
【請求項５】
前記第１リング共振器に代えて、第１ファブリペローフィルタを備え、
前記第２リング共振器に代えて、第２ファブリペローフィルタを備える
請求項３～４のいずれか一項に記載の分光計。
【請求項６】
フリースペクトルレンジが異なる２つの光周波数コムを干渉させて発生するビート信号が入力される信号処理部に、
ビート信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを取得するフーリエ変換手段、
前記周波数スペクトルに、分布関数を乗算する分布関数乗算手段、
前記周波数スペクトルに前記分布関数を乗算した後、周波数についての積分を行う数値積分手段、及び
前記周波数についての積分を行った結果得られる連立方程式の解として、２つの光周波数コムの強度を取得する強度取得手段
を実現させるプログラム。
【請求項７】
前記２つの周波数コムが、ローレンツ分布に近似される信号光及び局部発振光であり、
前記信号光のスペクトルＳ
Ｓ
（ｆ）及び前記局部発振光のスペクトルＳ
ＬＯ
（ｆ）が、以下の式（１）～（３）で与えられ、
前記ビートのスペクトルＳ
ＲＦ
（ｆ）が以下の式（４）で与えられ、
前記連立方程式が以下の式（５）で与えられ、
前記強度取得手段は、前記連立方程式の解として、信号光の強度Ｐ
ｓ，ｎ
及び局部発振光の強度Ｐ
ＬＯ，ｎ
を取得する
請求項６に記載のプログラム。
TIFF
2025128973000014.tif
101
132
【請求項８】
フリースペクトルレンジが異なる２つの光周波数コムを干渉させて発生するビート信号のスペクトル測定方法であって、
前記ビート信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを取得する過程、
前記周波数スペクトルに、分布関数を乗算する過程、
前記周波数スペクトルに前記分布関数を乗算した後、周波数についての積分を行う過程、及び
前記周波数についての積分を行った結果得られる連立方程式の解として、２つの光周波数コムの強度を取得する過程
を備えるスペクトル測定方法。
【請求項９】
前記２つの周波数コムが、ローレンツ分布に近似される信号光及び局部発振光であり、
前記信号光のスペクトルＳ
Ｓ
（ｆ）及び前記局部発振光のスペクトルＳ
ＬＯ
（ｆ）が、以下の式（１）～（３）で与えられ、
前記ビートのスペクトルＳ
ＲＦ
（ｆ）が以下の式（４）で与えられ、
前記連立方程式が以下の式（５）で与えられ、
前記２つの光周波数コムの強度を取得する過程では、前記連立方程式の解として、信号光の強度Ｐ
ｓ，ｎ
及び局部発振光の強度Ｐ
ＬＯ，ｎ
を取得する
請求項８に記載のスペクトル測定方法。
TIFF
2025128973000015.tif
101
132
【請求項１０】
広帯域光を生成する過程と、
前記広帯域光を前記第１光及び前記第２光に２分岐する過程と、
第１リング共振器で信号光を生成する過程と、
第２リング共振器で局部発振光を生成する過程と、
信号光及び局部発振光を合波して干渉光を生成する過程と、
前記干渉光を光電変換して電気信号である前記ビートを生成する過程
を備え、
フリースペクトルレンジが互いに異なる前記第１リング共振器及び前記第２リング共振器を用いる
請求項８に記載のスペクトル測定方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、デュアルコム分光に用いて好適な、分光計、プログラム及びスペクトル測定方法に関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
分光測定を行う方法の一つとして、デュアルコム分光が知られている。デュアルコム分光は、光周波数コムと呼ばれる光を用いた分光技術である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
光周波数コムとは、図１に示される、離散的で等間隔に周波数成分が並んだ光のことである。光周波数スペクトルが、周波数領域で櫛（コム：ｃｏｍｂ）のようになっていることから、光周波数コムと呼ばれる。各成分（モードとも称する。）の周波数は以下の式（１）で表される。
【０００４】
TIFF
2025128973000002.tif
16
134
【０００５】
ここで、ｎは整数であり、ｆ
ｒ
は、隣り合う周波数成分同士の間隔を表すフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ：ＦｒｅｅＳｐｅｃｔｒａｌＲａｎｇｅ）であり、ｆ
ＣＥＯ
は、キャリアエンベロープオフセット（ＣａｒｅｅｒＥｎｖｅｌｏｐｅＯｆｆｓｅｔ）周波数と呼ばれる。
【０００６】
図２を参照して、マルチヘテロダイン検波について説明する。図２は、マルチヘテロダイン検波について説明するための模式図である。
【０００７】
ＦＳＲがわずかに異なる光周波数コム、すなわち、周波数が上記式（１）で与えられる光周波数コム（図２中、Ｉで表す。）と、以下の式（２）で与えられる光周波数コム（図２中、ＩＩで表す。）が干渉すると、各々のｎ番目のモード同士から周波数が以下の式（３）で与えられるビートが発生する（図２中、ＩＩＩで表す。）。
【０００８】
TIFF
2025128973000003.tif
16
134
【０００９】
TIFF
2025128973000004.tif
16
134
【００１０】
このように、ビートのスペクトルもまた光周波数コムと同様の櫛のようなスペクトル形状をしている。すなわち、光周波数コムのスペクトルは、ビートのスペクトルに「コピー」される。マルチヘテロダイン検波では、以上の原理を用いてビートのスペクトルから光周波数コムのスペクトルを知ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許