Measuring method of optical pulse waveform
专利汇可以提供Measuring method of optical pulse waveform专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE:To shorten operation time and operation quantity. CONSTITUTION:An input optical pulse is incident to a Michelson interferometer, and the interfered light is subjected to high speed Fourier transformation. A proper phase phie(omega) is given to a basic wave optical spectrum E0(omega) to perform reverse high speed Fourier transformation (S3), the transformation result E(t)phie(t) is subjected to square operation (S4) to calculate the spectrum of double higher harmonics (S5), and the calculated U(omega) is compared with the measured double higher harmonic spectrum U0(omega). When the error is a determined value or more, phase correction is conducted to return to step S2, and the above is repeated. A Boltzmann machine type neural network of multilayer structure is used for this phase correction, phases phie(omega0)--phie(omega255) corresponding to, for example, 256 spectra are inputted to correct all weighs of the neural network on the basis of the error in step S6, and phases phie'(omega0)--phix'(omega255) are obtained as the output of the neural network.，下面是Measuring method of optical pulse waveform专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、極めて狭い光パルスの波形を測定する光パルス波形測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来において光パルスの極めて幅の狭いものの波形を測定する場合には、その光パルスをフォトダイオードのような光センサで電気信号に変換してこれをオシログラフに表示しようとしても、その光センサの応答速度が遅い為、光パルスの波形を表示することができない。
【０００３】このような点から従来において光パルスをマイケルソン干渉計に入射してその干渉光を高速フーリエ変換して基本波の光スペクトラムを求め、又強度相関スペクトラムも求め、さらに干渉光の２倍の高調波を取り出し、それを高速フーリエ変換して２倍高調波の光スペクトラムを得、この３のスペクトラムの相互の関係が成り立つような位相を見つけることによってその光パルスの波形を表示することが提案されている（ＩＥＥＥ
Ｊ． ｏｆ Ｑ． Ｅ． Ｖｏｌ２５ Ｎｏ． ６ Ｊｕｎｅ
１９８９ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｕ
ｌｔｒａｓｈｏｒｔ Ｌｉｇｈｔ Ｐｕｌｓｅ Ｃｈｉ
ｒｐ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この提案されている干渉計を利用して光パルスのスペクトルを求め、光パルスの波形を再生する方法においてはその基本波光スペクトラムと強度相関スペクトラムと２倍高調波スペクトラムとの関係は非線形であるため、簡単な連立方程式で解くことができない。 この為その光スペクトラムに適当な位相を与えて三つのスペクトラムの相互の関係を満足するか計算し、満足しない場合は位相を少し変化させて同様のことを繰返さなければならず、その計算量が膨大なものとなり、且つ計算時間が著しく長くなる欠点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明によれば入力光パルスを干渉計に入射してその干渉光から入力光パルスの基本波光スペクトラムを求め、又その干渉光の周波数を２倍にして２倍高調波の光スペクトラムを求め、さらにその基本波光スペクトラムに未知の位相を与えて逆離散的フーリエ変換を行い、その逆フーリエ変換の結果を２乗演算し、その２乗演算結果に対して離散的フーリエ変換を行い、このフーリエ変換の結果と２倍高調波の光スペクトラムとを比較し、その比較結果に応じて、上記未知の位相を修正して、以上のことを繰返して基本波光スペクトラムに対する真の位相を求め、その真の位相を持つ光スペクトラムから光パルスの波形を再生するが、
その場合未知位相をニューラルネットワークに入力し、
そのニューラルネットワークの出力を上記修正位相とし、上記比較結果に応じて上記ニューラルネットワークの各重みを修正する。
【０００６】上述において基本波光スペクトラムのかわりに２倍高調波光スペクトラムに対して未知位相を与え、その逆離散的フーリエ変換を行い、その逆フーリエ変換結果を開平演算し、その開平演算結果に対して離散的フーリエ変換を行い、そのフーリエ変換の結果と基本波光スペクトラムとを比較して位相を修正するようにしてもよい。
【０００７】
【実施例】図１にこの発明の方法を適応する測定装置を示す。 入力光パルス１１はマイケルソン干渉計１２に入射され、そのビームスプリッタ１３によって分割されて固定ミラー１４と可動ミラー１５とに入射し、その両反射光がビームスプリッタ１３で干渉し、その干渉光１６
は受光素子１７で電気信号に変換される。 その電気信号はＡ／Ｄ変換器１８でデジタル信号に変換され、このデジタル信号は信号処理器１９に供給される。
【０００８】又干渉光１６は分岐されて二次高調波発生器２１へ供給され、その出力はフィルタ２２へ供給されて２倍の周波数成分が取り出され、そのフィルタ２２の出力はフォトマルチプライア２３により増幅され、さらにフォトンカウンタ２４で電気信号に変換され、その電気信号はＡ／Ｄ変換器３０でデジタル信号に変換され、
そのデジタル信号は信号処理器１９へ供給される。
【０００９】なお、ヘリウムネオンレーザ２５よりの基準光もマイケルソン干渉計１２に入射され、その干渉光が受光素子２５で電気信号に変換され、その変換出力は２倍の逓倍器２７で周波数が２倍にされ、この出力がＡ
／Ｄ変換器１８及び３０にそれぞれサンプリングパルスとして与えられ、可動ミラー１５の単位移動ごとにデジタル信号への変換が行なわれる。
【００１０】この信号処理器１９においてはＡ／Ｄ変換器１８からのデジタル信号を高速フーリエ変換して入力光パルスの基本波光スペクトラムＥ 0 （ω）を求め、
又、フォトンカウンタ２４からの信号を高速フーリエ変換して入力光パルスの２倍高調波の光スペクトラムＵ 0
（ω）を求める。 これら光スペクトラムは振幅のみであって位相情報を持っていない。 従って図２に示すようにまず各角周波数ωに適当な未知位相φ e （ω）を想定し（Ｓ 1 ）これを各基本波光スペクトラムＥ o （ω）にそれぞれ与える（Ｓ 2 ）。 次にこのような位相を与えた基本波スペクトラムを逆高速フーリエ変換してＥ（ｔ）φ
e （ｔ）を得る（Ｓ 3 ）。 その逆高速フーリエ変換された結果を２乗する（Ｓ 4 ）。 その２乗した結果を高速フーリエ変換して２倍の高調波光スペクトラムＵ（ω）を求める（Ｓ 5 ）。
【００１１】その演算して求めた２倍の高調波光スペクトラムＵ（ω）と先に測定して求めた２倍の高調波光スペクトラムＵ 0 （ω）とを比較する（Ｓ 6 ）。 その比較結果（誤差）が所定値か否かをチェックし所定値以下でなければ先に設定した位相φ e （ω）を修正し、その修正した位相φ e ′（ω）をφ e （ω）としてステップＳ
2に戻る（Ｓ 7 ）。 以上の事を繰返し、計算した２倍の高調波スペクトラムＵ（ω）が測定値Ｕ 0 （ω）との誤差が所定値以下になった場合は、その時の位相φ
e （ω）をその入力光パルスの各スペクトルの真の位相とみなし、この位相φ e （ω）と測定した基本波光スペクトラムＥ 0 （ω）とを用いて逆高速フーリエ変換して光パルス波形を求めて表示器２８に表示する（Ｓ 9 ）。
【００１２】ところでステップＳ 8における位相修正をニューラルネットワークを利用して行う。 例えば図３に示すように高速フーリエ変換により分解される周波数成分が２５６ポイントの場合、その各周波数成分についての位相φ e （ω 0 ）〜φ e （ω 255 ）がニューラルネットワーク３１に入力される。 このニューラルネットワークとしてはボルツマンマシン形式の多層構造のものが好ましく、この各重みをステップＳ 6の比較結果（誤差）
に応じて修正し、ニューラルネットワーク３１の出力に修正された位相φ e ′（ω o ）〜φ e ′（ω 255 ）を得る。 このようにする事によって早い収束、すなわち真の位相が得られる。 学習過程では逆プロパゲーションアルゴリズムを用い、又学習の程度に従ってアニールプロセスを導入する。 このようにして繰返し回数を２５００〜
３程度に減少することができる。
【００１３】図２の中のステップＳ 2において基本波光スペクトラムではなく２倍高調波光スペクトラムＵ
0 （ω）に位相を与え、ステップＳ 4において２乗演算ではなく開平演算を行い、ステップＳ 6においては計算した基本波光スペクトラムＥ（ω）と測定した基本波スペクトラムＥ 0 （ω）とを比較し、その他については前述と同様にしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によればニューラルネットワークを用いて位相修正を行うため、その真の位相に早く収斂し、つまり演算時間が少なくかつ演算量が少なく、短い光パルスの波形を再生することができる。
【図１】この発明の方法を実施する装置の一例を示すブロック図。
【図２】この発明の方法の一部の動作の流れを示す流れ図。
【図３】位相修正のニューラルネットワークを示す図。
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