JPH0670613B2 - 光波形測定装置 - Google Patents
光波形測定装置Info
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- JPH0670613B2 JPH0670613B2 JP1084268A JP8426889A JPH0670613B2 JP H0670613 B2 JPH0670613 B2 JP H0670613B2 JP 1084268 A JP1084268 A JP 1084268A JP 8426889 A JP8426889 A JP 8426889A JP H0670613 B2 JPH0670613 B2 JP H0670613B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
- G01J2011/005—Streak cameras
-
- G—PHYSICS
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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- G01J9/04—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by beating two waves of a same source but of different frequency and measuring the phase shift of the lower frequency obtained
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光波形測定装置に関するもので、例えば測定対
象物にレーザ光を照射したときに生成される螢光の寿命
測定などに用いられる。
象物にレーザ光を照射したときに生成される螢光の寿命
測定などに用いられる。
高い時間分解能を有する従来の光波形測定装置として、
例えば次のようなものが知られている。第１は時間相関
単一光子計数法と呼ばれるもので、被測定対象に持続時
間の十分に短い光パルスを照射し、この照射によって被
測定対象から放出される螢光の光子を検出し、光パルス
を照射してから螢光の光子を検出するまでの時間を計測
するようになっている。なお、１回の光パルス照射に対
しては、高々１個の光子が検出される程度に調整されて
いる。そして、この時間計測を多数回繰り返し（精度の
高い結果を得るには百万回程度の繰り返しを行い）、得
られた多数のデータをヒストグラムに表すことにより、
被測定対象の螢光寿命特性を得ている。
例えば次のようなものが知られている。第１は時間相関
単一光子計数法と呼ばれるもので、被測定対象に持続時
間の十分に短い光パルスを照射し、この照射によって被
測定対象から放出される螢光の光子を検出し、光パルス
を照射してから螢光の光子を検出するまでの時間を計測
するようになっている。なお、１回の光パルス照射に対
しては、高々１個の光子が検出される程度に調整されて
いる。そして、この時間計測を多数回繰り返し（精度の
高い結果を得るには百万回程度の繰り返しを行い）、得
られた多数のデータをヒストグラムに表すことにより、
被測定対象の螢光寿命特性を得ている。
第２はストリークカメラ装置を用いたもので、光パルス
の照射に同期して電子ビームの掃引動作を行なうストリ
ーク管により、被測定対象からの光の波形を測定するよ
うになっている。これによれば、光パルスの照射と掃引
動作を何度も繰り返すことにより、上記第１の場合のよ
うに被測定対象からの光子数が少ないときでも光波形を
測定できる。また、１回のパルス光照射により被測定対
象から多数の光子が生成されるときでも、その光波形を
測定することができる。
の照射に同期して電子ビームの掃引動作を行なうストリ
ーク管により、被測定対象からの光の波形を測定するよ
うになっている。これによれば、光パルスの照射と掃引
動作を何度も繰り返すことにより、上記第１の場合のよ
うに被測定対象からの光子数が少ないときでも光波形を
測定できる。また、１回のパルス光照射により被測定対
象から多数の光子が生成されるときでも、その光波形を
測定することができる。
光波形の測定装置としては、上記の場合の他に、サンプ
リング型光波形測定装置や、ピンホトダイオード、アバ
ランシェホトダイオードを光検出器に用いたものなどが
知られている。
リング型光波形測定装置や、ピンホトダイオード、アバ
ランシェホトダイオードを光検出器に用いたものなどが
知られている。
このような測定に対しては、測定開始の基準となる信号
が与えられなければならない。例えば、単一光子計数法
では時間測定の開始信号（スタート信号）が与えられな
ければ測定不能であり、ストリークカメラを用いるもの
では掃引の開始信号（トリガ信号）が与えられなければ
計測不能である。そこで、測定開始の基準となる信号
を、従来装置では、次のようにして得ている。第１は、
レーザ光源からのパルス光をハーフミラーなどで分岐
し、一方を励起光として試料に照射し、他方を光検出器
に導いて測定開始信号を得るものである。第２は、レー
ザ光源を構成する半導体レーザの駆動回路に与えられる
信号自体を取り出し、測定開始信号とするものである。
が与えられなければならない。例えば、単一光子計数法
では時間測定の開始信号（スタート信号）が与えられな
ければ測定不能であり、ストリークカメラを用いるもの
では掃引の開始信号（トリガ信号）が与えられなければ
計測不能である。そこで、測定開始の基準となる信号
を、従来装置では、次のようにして得ている。第１は、
レーザ光源からのパルス光をハーフミラーなどで分岐
し、一方を励起光として試料に照射し、他方を光検出器
に導いて測定開始信号を得るものである。第２は、レー
ザ光源を構成する半導体レーザの駆動回路に与えられる
信号自体を取り出し、測定開始信号とするものである。
しかしながら、第１の手法によれば、光パルスを分岐す
るための光学系が必要になり、構成が複雑化する。ま
た、パルス光を分岐するため光量の有効利用が十分でな
くなる。第２の手法によれば、パルス光源の駆動回路に
おける電気信号とパルス光の出力の間にはドリフトやジ
ッタが生じ、測定開始信号とパルス光のタイミングの間
の時間的関係を一定に保てなくなる。このため、特に複
数回の計数を行なう場合などは、計数ごとにタイミング
がずれて時間分解能を向上させるのが難しくなる。
るための光学系が必要になり、構成が複雑化する。ま
た、パルス光を分岐するため光量の有効利用が十分でな
くなる。第２の手法によれば、パルス光源の駆動回路に
おける電気信号とパルス光の出力の間にはドリフトやジ
ッタが生じ、測定開始信号とパルス光のタイミングの間
の時間的関係を一定に保てなくなる。このため、特に複
数回の計数を行なう場合などは、計数ごとにタイミング
がずれて時間分解能を向上させるのが難しくなる。
一方、蛍光寿命などを測定するに際しては、蛍光の波長
よりも短波長の光を励起光として照射しなければならな
いため、利用できるレーザ光源の種類が限定されてい
た。特に、小型でパルス発光制御の容易な半導体レーザ
では短波長のレーザ光を得るのが難しかった。
よりも短波長の光を励起光として照射しなければならな
いため、利用できるレーザ光源の種類が限定されてい
た。特に、小型でパルス発光制御の容易な半導体レーザ
では短波長のレーザ光を得るのが難しかった。
そこで本発明は、構成が簡単であって光源からのパルス
光の光量を有効に利用することができ、しかも時間分解
能を高くすることができるだけでなく、試料の励起に必
要な高エネルギーの励起パルス光も容易に得ることので
きる光波形測定装置を提供することを目的とする。
光の光量を有効に利用することができ、しかも時間分解
能を高くすることができるだけでなく、試料の励起に必
要な高エネルギーの励起パルス光も容易に得ることので
きる光波形測定装置を提供することを目的とする。
本発明に係る光波形測定装置は、試料に励起パルス光を
照射したときに生成される被測定光を検出し、その光波
形を測定する光波形測定装置において、いわゆる和周波
混合を応用したことを特徴とする。互いに周波数が異な
り少なくとも一方がパルス光となった第１および第２の
光を出射する光源（例えば半導体発光素子）と、第１お
よび第２の光を入射して和周波混合させる混合手段と、
この混合手段の出力光から和周波光成分を選択的に抽出
して励起パルス光として試料に照射する選択手段と、混
合手段の出力光のうちの少なくとも和周波光に同期した
パルス光を検出するパルス検出手段と、パルス検出手段
の出力を測定開始の基準として被測定光の光波形を測定
する測定手段とを備えることを特徴とする。
照射したときに生成される被測定光を検出し、その光波
形を測定する光波形測定装置において、いわゆる和周波
混合を応用したことを特徴とする。互いに周波数が異な
り少なくとも一方がパルス光となった第１および第２の
光を出射する光源（例えば半導体発光素子）と、第１お
よび第２の光を入射して和周波混合させる混合手段と、
この混合手段の出力光から和周波光成分を選択的に抽出
して励起パルス光として試料に照射する選択手段と、混
合手段の出力光のうちの少なくとも和周波光に同期した
パルス光を検出するパルス検出手段と、パルス検出手段
の出力を測定開始の基準として被測定光の光波形を測定
する測定手段とを備えることを特徴とする。
ここで、測定手段はパルス検出手段の出力から被測定光
の検出までの時間を複数回計数することにより光波形を
測定する手段としてもよく、パルス検出手段の出力をト
リガ信号として掃引動作を行なうストリークカメラ装置
を有する構成としてもよい。
の検出までの時間を複数回計数することにより光波形を
測定する手段としてもよく、パルス検出手段の出力をト
リガ信号として掃引動作を行なうストリークカメラ装置
を有する構成としてもよい。
本発明によれば、測定開始の基準となる信号は、和周波
混合による励起パルス光と完全に同期したパルス光から
得られるので、駆動回路等のドリフトやジッタによって
パルス光と測定の基準となる信号のタイミングがずれる
ことはない。また、励起パルス光は和周波混合により得
られるので、短波長（高エネルギー）の励起光を試料に
照射できる。
混合による励起パルス光と完全に同期したパルス光から
得られるので、駆動回路等のドリフトやジッタによって
パルス光と測定の基準となる信号のタイミングがずれる
ことはない。また、励起パルス光は和周波混合により得
られるので、短波長（高エネルギー）の励起光を試料に
照射できる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の第１実施例に係る光波形測定装置の構
成図である。同図において、レーザ駆動装置１は例えば
所定周波数の電気的パルスを出力する回路と、これから
の電気パルスにもとづき、数100psecの立ち上りの速い
短パルス電流（電気パルス信号）を生成する回路（共に
図示せず）を含み、これを半導体レーザLD1,LD2に与え
る。これにより、半導体レーザLD1,LD2は共に数10psec
の超短パルスレーザ発光をするが、その角周波数はそれ
ぞれω1,ω２であって互いに異なっている（ｆ＝２πω
＝ｃ／λ）。半導体レーザLD1からの超短パルス光LB
1は、ハーフミラーHMによって他方の半導体レーザLD2か
らの超短パルス光LB2と合流され、非線形光学素子２に
入射される。すると、和周波混合によって角周波数ω1,
ω2,ω３＝ω１＋ω２の３つの周波数の光が非線形光学
素子２から出力され、波長選択フィルタＦに入射され
る。フィルタＦの透過光（ω３）は図示しない光学レン
ズ系を介して被測定対象物（試料３）に照射され、これ
によって試料３からは螢光Ｐが生成される。この螢光PL
は光電子増倍管などからなる光検出器PMTにより検出さ
れ、検出出力は時間電圧変換器41のストップ端子にSTOP
信号として入力される。
成図である。同図において、レーザ駆動装置１は例えば
所定周波数の電気的パルスを出力する回路と、これから
の電気パルスにもとづき、数100psecの立ち上りの速い
短パルス電流（電気パルス信号）を生成する回路（共に
図示せず）を含み、これを半導体レーザLD1,LD2に与え
る。これにより、半導体レーザLD1,LD2は共に数10psec
の超短パルスレーザ発光をするが、その角周波数はそれ
ぞれω1,ω２であって互いに異なっている（ｆ＝２πω
＝ｃ／λ）。半導体レーザLD1からの超短パルス光LB
1は、ハーフミラーHMによって他方の半導体レーザLD2か
らの超短パルス光LB2と合流され、非線形光学素子２に
入射される。すると、和周波混合によって角周波数ω1,
ω2,ω３＝ω１＋ω２の３つの周波数の光が非線形光学
素子２から出力され、波長選択フィルタＦに入射され
る。フィルタＦの透過光（ω３）は図示しない光学レン
ズ系を介して被測定対象物（試料３）に照射され、これ
によって試料３からは螢光Ｐが生成される。この螢光PL
は光電子増倍管などからなる光検出器PMTにより検出さ
れ、検出出力は時間電圧変換器41のストップ端子にSTOP
信号として入力される。
一方、フィルタＦで反射された角周波数ω1,ω２の光は
ホトダイオードなどからなる光検出器PDで検出され、検
出出力は時間電圧変換器41のスタート端子にSTART信号
として与えられる。時間電圧変換器41は上記のSTOP,STA
RT信号により動作し、結果を波高分析器42に与える。
ホトダイオードなどからなる光検出器PDで検出され、検
出出力は時間電圧変換器41のスタート端子にSTART信号
として与えられる。時間電圧変換器41は上記のSTOP,STA
RT信号により動作し、結果を波高分析器42に与える。
時間電圧変換器41と波高分析器42は光波形を測定するた
めの測定手段４を構成するが、これは次のように作用す
る。
めの測定手段４を構成するが、これは次のように作用す
る。
まず、角周波数ω1,ω２の光成分は光検出器PDにより検
出されて時間電圧変換器41にSTART信号として与えられ
る。このSTART信号が与えられる時点と試料３に和周波
混合による超短パルスLB3が照射される時点は、同期が
とられている。この場合、START信号は試料励起用の超
短パルスLB3を和周波混合により生成した原因となる角
周波数ω1,ω２の光にもとづいて生成されているので、
駆動回路のドリフトやジッタにより上記の同期が乱され
ることはない。
出されて時間電圧変換器41にSTART信号として与えられ
る。このSTART信号が与えられる時点と試料３に和周波
混合による超短パルスLB3が照射される時点は、同期が
とられている。この場合、START信号は試料励起用の超
短パルスLB3を和周波混合により生成した原因となる角
周波数ω1,ω２の光にもとづいて生成されているので、
駆動回路のドリフトやジッタにより上記の同期が乱され
ることはない。
一方、光検出器PMTによって試料３からの螢光PLによる
光子が検出されると、光検出器PMTの出力がSTOP信号と
して時間電圧変換器41に入力される。すると、時間電圧
変換器41はSTART信号が入力されてからSTOP信号が入力
されるまでの時間に比例した高さを持つ電圧パルスを生
成し、これを波高分析器42に与える。波高分析器42は入
力された電圧パルスをディジタル化し、パルスの高さ別
にその回数（検出された光子の個数）を計数する。
光子が検出されると、光検出器PMTの出力がSTOP信号と
して時間電圧変換器41に入力される。すると、時間電圧
変換器41はSTART信号が入力されてからSTOP信号が入力
されるまでの時間に比例した高さを持つ電圧パルスを生
成し、これを波高分析器42に与える。波高分析器42は入
力された電圧パルスをディジタル化し、パルスの高さ別
にその回数（検出された光子の個数）を計数する。
第２図は、時間電圧変換器41から多数の電圧パルスを波
高分析器42に与えたときの、波高分析器42での計数結果
の一例を図示したものであり、横軸をパルスの高さ、縦
軸を個数としている。この図において、縦軸はその時刻
に光子（螢光PL）が検出される確率を示しており、その
値はその時刻の螢光強度に比例することになる。したが
って、この図は、そのまま螢光強度の時間変化すなわち
螢光寿命特性を表すことになる。実際には、百万から数
千万回の光パルス照射を行い、100万個程度の光子を検
出し終えるまで測定を続け、その測定結果に基づいて螢
光寿命を算出する。
高分析器42に与えたときの、波高分析器42での計数結果
の一例を図示したものであり、横軸をパルスの高さ、縦
軸を個数としている。この図において、縦軸はその時刻
に光子（螢光PL）が検出される確率を示しており、その
値はその時刻の螢光強度に比例することになる。したが
って、この図は、そのまま螢光強度の時間変化すなわち
螢光寿命特性を表すことになる。実際には、百万から数
千万回の光パルス照射を行い、100万個程度の光子を検
出し終えるまで測定を続け、その測定結果に基づいて螢
光寿命を算出する。
ここで、上記の実施例に従って、本発明の装置の特色お
よび利点を説明する。
よび利点を説明する。
第１に、本発明では和周波混合による第３の光（和周波
光）を試料３に入射する励起パルス光として用いている
ため、観測対象を大幅に広げることができる。和周波光
の発生原理については「光エレクトロニクスの基礎」P.
224〜226にも説明されているが、簡単に述べると次のよ
うなものである。すなわち、角周波数ω1,ω２の光をハ
ーフミラーやプリズムにより併合（合流）し、これをLi
NbO3などの非線形光学結晶やチェレンコフ放射型の導波
路型の非線形光学部品からなる非線形光学素子に入射す
ると、角周波数ω３の光が生成される。ここで、 ω１（＝２πｃ／λ１）、ω２（＝２πｃ／λ２）、ω
３（＝２πｃ／λ３）の間には、ω３＝ω１＋ω２の関
係が成立している。従って、例えば波長λ１＝1.3μｍ
のレーザ光と波長λ２＝850nmのレーザ光を混合して、
波長λ３＝514nmの和周波光が得られる。この波長の値
（λ３＝514nm）は一般的な蛍光の波長（通常700〜800n
m）よりも十分に短波長（高エネルギー）であるため、
試料を効率よく励起させて蛍光を生成させうる。
光）を試料３に入射する励起パルス光として用いている
ため、観測対象を大幅に広げることができる。和周波光
の発生原理については「光エレクトロニクスの基礎」P.
224〜226にも説明されているが、簡単に述べると次のよ
うなものである。すなわち、角周波数ω1,ω２の光をハ
ーフミラーやプリズムにより併合（合流）し、これをLi
NbO3などの非線形光学結晶やチェレンコフ放射型の導波
路型の非線形光学部品からなる非線形光学素子に入射す
ると、角周波数ω３の光が生成される。ここで、 ω１（＝２πｃ／λ１）、ω２（＝２πｃ／λ２）、ω
３（＝２πｃ／λ３）の間には、ω３＝ω１＋ω２の関
係が成立している。従って、例えば波長λ１＝1.3μｍ
のレーザ光と波長λ２＝850nmのレーザ光を混合して、
波長λ３＝514nmの和周波光が得られる。この波長の値
（λ３＝514nm）は一般的な蛍光の波長（通常700〜800n
m）よりも十分に短波長（高エネルギー）であるため、
試料を効率よく励起させて蛍光を生成させうる。
第２に、本発明では和周波光の生成原因となった光から
測定の基準となる信号を得ているので、時間分解能を著
しく向上できる。ここで、半導体レーザLD1,LD2の一方
がCD発光するものであれば、他方の半導体レーザは超短
パルス発光をする必要があり、これに同期した和周波パ
ルス光が生成される。従って、この場合にはDC発光成分
を波長選択フィルタ等で除去して得た後のパルス発光成
分のみを光検出器PDで検出してもよく、光検出器出力を
AC結合とし、パルス成分のみを出力させて上記の測定基
準の信号を得てもよい。
測定の基準となる信号を得ているので、時間分解能を著
しく向上できる。ここで、半導体レーザLD1,LD2の一方
がCD発光するものであれば、他方の半導体レーザは超短
パルス発光をする必要があり、これに同期した和周波パ
ルス光が生成される。従って、この場合にはDC発光成分
を波長選択フィルタ等で除去して得た後のパルス発光成
分のみを光検出器PDで検出してもよく、光検出器出力を
AC結合とし、パルス成分のみを出力させて上記の測定基
準の信号を得てもよい。
第３に、非線形光学素子の出力光から和周波光ω３をフ
ィルタＦで選択的に取り出し、残りの角周波数ω1,ω２
の光から測定基準となる信号を得ているので、フィルタ
Ｆ等における損失等を無視すれば和周波光は全てが試料
３への励起光として使用される。従って、光源からの光
量の利用効率が極めて高い。
ィルタＦで選択的に取り出し、残りの角周波数ω1,ω２
の光から測定基準となる信号を得ているので、フィルタ
Ｆ等における損失等を無視すれば和周波光は全てが試料
３への励起光として使用される。従って、光源からの光
量の利用効率が極めて高い。
第３図は第２実施例に係る光波形測定装置の構成図であ
る。
る。
これが前述の第１実施例と異なる点は、測定手段として
ストリークカメラ装置７が用いられていることである。
ストリークカメラ装置７はストリーク管71と、掃引制御
回路72と、TVカメラ73により構成される。ストリーク管
71は螢光PLを受けて光電子を放出する光電面74と、光電
面74からの電子を加速する加速電極75と、光電面74から
出た電子ビームをMCP上に結像する集束電極（図示せ
ず）と、加速された電子EBを掃引制御回路72からの制御
により偏向させる偏向電極76と、電子EBを増倍するマイ
クロチャネルプレート（MCP）77と、電子の照射により
螢光を発する螢光面78とを有している。そして、この螢
光面78に形成されたストリーク像は、例えばCCD構成さ
れるTVカメラ73で撮像される。
ストリークカメラ装置７が用いられていることである。
ストリークカメラ装置７はストリーク管71と、掃引制御
回路72と、TVカメラ73により構成される。ストリーク管
71は螢光PLを受けて光電子を放出する光電面74と、光電
面74からの電子を加速する加速電極75と、光電面74から
出た電子ビームをMCP上に結像する集束電極（図示せ
ず）と、加速された電子EBを掃引制御回路72からの制御
により偏向させる偏向電極76と、電子EBを増倍するマイ
クロチャネルプレート（MCP）77と、電子の照射により
螢光を発する螢光面78とを有している。そして、この螢
光面78に形成されたストリーク像は、例えばCCD構成さ
れるTVカメラ73で撮像される。
上記の第２実施例の装置は、次のように作用する。
まず、半導体レーザLD1,LD2からのレーザ光（ω1,
ω２）により和周波光（ω３）が生成されると、これと
同期したレーザ光（ω1,ω２）が光検出器PDで検出され
てストリークカメラ装置７の掃引制御回路72にトリガ信
号（TRG）として送られる。ここで、トリガ信号は励起
光としての和周波光（ω３）と完全に同期したレーザ光
にもとづき生成されているため、レーザ駆動装置１でド
リフトやジッタがあっても、トリガ信号の入力タイミン
グと試料３への励起光照射のタイミングとの関係は一定
に保たれる。従って、試料３に角周波数ω３の超短パル
ス光LB3が照射されるのと同期して、掃引制御回路72の
作用によってストリークカメラ装置７の掃引が開始され
る。
ω２）により和周波光（ω３）が生成されると、これと
同期したレーザ光（ω1,ω２）が光検出器PDで検出され
てストリークカメラ装置７の掃引制御回路72にトリガ信
号（TRG）として送られる。ここで、トリガ信号は励起
光としての和周波光（ω３）と完全に同期したレーザ光
にもとづき生成されているため、レーザ駆動装置１でド
リフトやジッタがあっても、トリガ信号の入力タイミン
グと試料３への励起光照射のタイミングとの関係は一定
に保たれる。従って、試料３に角周波数ω３の超短パル
ス光LB3が照射されるのと同期して、掃引制御回路72の
作用によってストリークカメラ装置７の掃引が開始され
る。
この実施例において、試料３への１回の超短パルスLB3
の照射で多数の光子が螢光PLとして放出されるときは、
掃引制御回路72による１回の掃引によって第２図のよう
な光波形を観測することも可能である。しかし、多数の
光子が一度に放出されないときは、上記の半導体レーザ
LD1,LD2の発光と掃引制御回路72による掃引を複数回繰
り返し、これにより得られるストリーク像のデータを蓄
積して積算すればよい。この場合、第１の実施例では、
１回の超短パルスLB3の照射により生じる光子は１個以
下である必要があったが、この実施例ではストリーク管
71を用いているので、１回の超短パルス光LB3の照射に
つき複数個の光子が生じていてもよい。
の照射で多数の光子が螢光PLとして放出されるときは、
掃引制御回路72による１回の掃引によって第２図のよう
な光波形を観測することも可能である。しかし、多数の
光子が一度に放出されないときは、上記の半導体レーザ
LD1,LD2の発光と掃引制御回路72による掃引を複数回繰
り返し、これにより得られるストリーク像のデータを蓄
積して積算すればよい。この場合、第１の実施例では、
１回の超短パルスLB3の照射により生じる光子は１個以
下である必要があったが、この実施例ではストリーク管
71を用いているので、１回の超短パルス光LB3の照射に
つき複数個の光子が生じていてもよい。
なお、第３図に示したストリークカメラ装置７の代わり
に、サンプリング型光波形観測手段を用いることもでき
る。
に、サンプリング型光波形観測手段を用いることもでき
る。
このサンプリング型光波形観測手段の構造例及びその動
作について、第４図および第５図を参照して簡単に説明
する。第４図に示したサンプリング型光波形観測手段
は、主としてサンプリング型ストリーク管91と、これに
よって被測定光PLの一部を抽出して得られる被測定光の
光波形に関する情報を処理する情報処理部100とから構
成されている。試料から放射され、サンプリング型光波
形観測手段によって観測される被測定光PLは、レンズ92
によってサンプリング型ストリーク管91の光電面93に集
光される。この入射光は光電面93でその光強度に応じた
電子に変換され、変換された電子は加速電極94によって
加速され、偏向板95の間を通過してスリット板96に導か
れる。電子は偏向板95の間を通過するときに、偏向板95
相互間に印加される掃引電圧によって掃引され、スリッ
ト板96に到達する。スリット板96には掃引方向に直角な
微小スリットが形成されているため、スリット板96に達
した電子の一部のみがこのスリットを通過し、その後方
の螢光面97に達する。螢光面97は電子の衝突によって発
光する。この発光強度は光電子増倍管98によって捕えら
れ、アンプ99によって増幅され、電気信号として出力さ
れる。このようにして、被測定光PLの光強度をサンプリ
ングして得られた信号は、情報処理部100に記憶される
ようになっている。
作について、第４図および第５図を参照して簡単に説明
する。第４図に示したサンプリング型光波形観測手段
は、主としてサンプリング型ストリーク管91と、これに
よって被測定光PLの一部を抽出して得られる被測定光の
光波形に関する情報を処理する情報処理部100とから構
成されている。試料から放射され、サンプリング型光波
形観測手段によって観測される被測定光PLは、レンズ92
によってサンプリング型ストリーク管91の光電面93に集
光される。この入射光は光電面93でその光強度に応じた
電子に変換され、変換された電子は加速電極94によって
加速され、偏向板95の間を通過してスリット板96に導か
れる。電子は偏向板95の間を通過するときに、偏向板95
相互間に印加される掃引電圧によって掃引され、スリッ
ト板96に到達する。スリット板96には掃引方向に直角な
微小スリットが形成されているため、スリット板96に達
した電子の一部のみがこのスリットを通過し、その後方
の螢光面97に達する。螢光面97は電子の衝突によって発
光する。この発光強度は光電子増倍管98によって捕えら
れ、アンプ99によって増幅され、電気信号として出力さ
れる。このようにして、被測定光PLの光強度をサンプリ
ングして得られた信号は、情報処理部100に記憶される
ようになっている。
このようなサンプリング操作を、被測定光PLの入射タイ
ミングに対して、掃引のタイミングを僅かずつ順次ずら
して繰り返し行ない、得られた情報から第５図に示した
如くに光波形を得ることが出来るようになっている。
ミングに対して、掃引のタイミングを僅かずつ順次ずら
して繰り返し行ない、得られた情報から第５図に示した
如くに光波形を得ることが出来るようになっている。
なお、半導体レーザLD1,LD2の少なくともいずれか一方
に与える超短パルス電流の出力回路（レーザ駆動装置１
の内部回路）の構成に際しては、スイッチング速度の速
いデバイスとして例えばアバランシェトランジスタ、ト
ンネルダイオード、ステップリカバリダイオードを用い
ることができる。また、半導体レーザLD1,LD2の出力側
に波長変換素子を設けることもできる。
に与える超短パルス電流の出力回路（レーザ駆動装置１
の内部回路）の構成に際しては、スイッチング速度の速
いデバイスとして例えばアバランシェトランジスタ、ト
ンネルダイオード、ステップリカバリダイオードを用い
ることができる。また、半導体レーザLD1,LD2の出力側
に波長変換素子を設けることもできる。
以上、詳細に説明した通り本発明によれば、測定開始の
基準となる信号は、和周波光による励起パルス光と完全
に同期したパルス光から得られるので、駆動回路等のド
リフトやジッタによってパルス光と測定開始信号のタイ
ミングがずれることはない。また、励起パルス光は和周
波混合により得られるので、短波長の励起光を試料に照
射できる。このため、本発明の装置は、構成が簡単であ
って光源からのパルス光の光量を有効に利用することが
でき、しかも時間分解能を高くすることができる。更
に、測定対象物の範囲を広げることも可能になる。
基準となる信号は、和周波光による励起パルス光と完全
に同期したパルス光から得られるので、駆動回路等のド
リフトやジッタによってパルス光と測定開始信号のタイ
ミングがずれることはない。また、励起パルス光は和周
波混合により得られるので、短波長の励起光を試料に照
射できる。このため、本発明の装置は、構成が簡単であ
って光源からのパルス光の光量を有効に利用することが
でき、しかも時間分解能を高くすることができる。更
に、測定対象物の範囲を広げることも可能になる。
第１図は本発明の第１実施例に係る光波形測定装置の構
成図、第２図は第１実施例の装置による測定結果を示す
図、第３図は第２実施例に係る光波形測定装置の構成
図、第４図および第５図は他の実施例に係る光波形測定
装置の構成および作用図である。 １……レーザ駆動装置、３……試料、41……時間電圧変
換器、42……波高分析器、７……ストリークカメラ装
置、71……ストリーク管、72……掃引制御回路、73……
TVカメラ、91……サンプリング型ストリーク管、LD1,LD
2……半導体レーザ、PMT……光検出器、LB3……超短パ
ルス光（和周波光）、PL……螢光。
成図、第２図は第１実施例の装置による測定結果を示す
図、第３図は第２実施例に係る光波形測定装置の構成
図、第４図および第５図は他の実施例に係る光波形測定
装置の構成および作用図である。 １……レーザ駆動装置、３……試料、41……時間電圧変
換器、42……波高分析器、７……ストリークカメラ装
置、71……ストリーク管、72……掃引制御回路、73……
TVカメラ、91……サンプリング型ストリーク管、LD1,LD
2……半導体レーザ、PMT……光検出器、LB3……超短パ
ルス光（和周波光）、PL……螢光。
Claims (4)
- 【請求項１】試料に励起パルス光を照射したときに生成
される被測定光を検出し、その光波形を測定する光波形
測定装置において、 互いに周波数が異なり少なくとも一方がパルス光となっ
た第１および第２の光を出射する光源と、前記第１およ
び第２の光を入射して和周波混合させる混合手段と、こ
の混合手段の出力光から和周波光成分を選択的に抽出し
て前記励起パルス光として試料に照射する選択手段と、
前記混合手段の出力光のうちの少なくとも前記和周波光
に同期したパルス光を検出するパルス検出手段と、前記
パルス検出手段の出力を測定開始の基準として前記被測
定光の光波形を測定する測定手段とを備えることを特徴
とする光波形測定装置。 - 【請求項２】前記測定手段は前記被測定光の検出器を含
み、前記パルス検出手段の出力から前記検出器の出力ま
での時間を複数回計数することにより光波形を測定する
手段である請求項１記載の光波形測定装置。 - 【請求項３】前記測定手段は前記被測定光を入射して光
電子を生成させ、前記パルス検出手段の出力をトリガ信
号として前記光電子の掃引動作を行なうストリークカメ
ラで構成される請求項１記載の光波形測定装置。 - 【請求項４】前記測定手段は前記被測定光を入射して光
電子を生成させ、前記パルス検出手段の出力をトリガ信
号として動作するサンプリング型光波形観測装置で構成
される請求項１記載の光波形測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1084268A JPH0670613B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 光波形測定装置 |
| US07/460,009 US5032714A (en) | 1989-04-03 | 1990-01-02 | Light waveform measuring device including a streak camera |
| GB9000392A GB2230089B (en) | 1989-04-03 | 1990-01-08 | Light waveform measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1084268A JPH0670613B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 光波形測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02262038A JPH02262038A (ja) | 1990-10-24 |
| JPH0670613B2 true JPH0670613B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=13825708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1084268A Expired - Fee Related JPH0670613B2 (ja) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | 光波形測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5032714A (ja) |
| JP (1) | JPH0670613B2 (ja) |
| GB (1) | GB2230089B (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5348018A (en) * | 1991-11-25 | 1994-09-20 | Alfano Robert R | Method for determining if tissue is malignant as opposed to non-malignant using time-resolved fluorescence spectroscopy |
| US5294799A (en) * | 1993-02-01 | 1994-03-15 | Aslund Nils R D | Apparatus for quantitative imaging of multiple fluorophores |
| US5784157A (en) * | 1995-11-21 | 1998-07-21 | The Research Foundation Of State University Of New York | Method and apparatus for identifying fluorophores |
| DE19747572C1 (de) * | 1997-10-28 | 1999-04-08 | Inst Chemo Biosensorik | Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von Fluoreszenzimmuntests |
| US5949065A (en) * | 1997-12-12 | 1999-09-07 | Fastlite | Sweep generator circuit for a streak camera |
| BR9807381A (pt) * | 1997-12-16 | 2000-03-14 | Vintel Ltd | Fluorìmetro |
| US6690001B2 (en) * | 2000-04-06 | 2004-02-10 | Rensselaer Polytechnic Institute | THz pulse measurement with an optical streak camera |
| DE10063508B4 (de) * | 2000-12-20 | 2005-09-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Werkstückträger |
| EP1482293B1 (en) * | 2002-02-13 | 2016-11-09 | Riken | Method of evaluating non-linear optical crystal and device therefor and wavelength conversion method and device therefor |
| DE102004017956B4 (de) | 2004-04-14 | 2022-07-07 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Verfahren zur Untersuchung der Lebensdauer angeregter Zustände in einer Probe |
| WO2006088047A1 (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-24 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | 蛍光検出装置及び蛍光検出方法 |
| KR100640006B1 (ko) * | 2005-10-14 | 2006-11-01 | 한국전자통신연구원 | 광학적 클럭 신호 추출 장치 및 방법 |
| CN102494764B (zh) * | 2011-11-11 | 2014-04-16 | 华东师范大学 | 一种覆盖可见光宽波段的微光探测方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110745A (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Horiba Ltd | 発光寿命測定装置 |
| DD254998A1 (de) * | 1985-07-26 | 1988-03-16 | Zeiss Jena Veb Carl | Anordnung zur bildlichen darstellung und analyse von fluoreszenzsignalen |
| US4895156A (en) * | 1986-07-02 | 1990-01-23 | Schulze John E | Sensor system using fluorometric decay measurements |
-
1989
- 1989-04-03 JP JP1084268A patent/JPH0670613B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-02 US US07/460,009 patent/US5032714A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-08 GB GB9000392A patent/GB2230089B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02262038A (ja) | 1990-10-24 |
| US5032714A (en) | 1991-07-16 |
| GB2230089B (en) | 1993-02-10 |
| GB9000392D0 (en) | 1990-03-07 |
| GB2230089A (en) | 1990-10-10 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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