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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-13
(45)【発行日】2024-03-22
(54)【発明の名称】分光測定器及び分光測定方法
(51)【国際特許分類】
G01J 3/453 20060101AFI20240314BHJP
G01M 11/00 20060101ALN20240314BHJP
【ＦＩ】
G01J3/453
G01M11/00 G
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020143158
(22)【出願日】2020-08-27
(65)【公開番号】P2022038579
(43)【公開日】2022-03-10
【審査請求日】2022-08-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】504155293
【氏名又は名称】国立大学法人島根大学
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100160495
【弁理士】
【氏名又は名称】畑 雅明
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】岡本 達也
(72)【発明者】
【氏名】飯田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 文彦
【審査官】平田 佳規
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２２－０１２９７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１４５７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／１４５０７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１９４４３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｊ ９／００－ Ｇ０１Ｊ ９／０４
Ｇ０１Ｊ １／００－ Ｇ０１Ｊ １／０２
Ｇ０１Ｊ １／４２
Ｇ０１Ｊ ３／００－ Ｇ０１Ｊ ３／５４７
Ｇ０１Ｊ １１／００
Ｇ０１Ｍ １１／００
Ｇ０１Ｎ ２１／４１－ Ｇ０１Ｎ ２１／４５
Ｇ０２Ｆ ２／００
Ｈ０４Ｂ ３／４６－ Ｈ０４Ｂ ３／４９３
Ｈ０４Ｂ １０／００－ Ｈ０４Ｂ １０／９０
Ｈ０４Ｂ １７／００－ Ｈ０４Ｂ １７／４０
Ｈ０４Ｊ １４／００－ Ｈ０４Ｊ １４／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いの光コムの繰り返し周波数が異なる２台の光周波数コムと、それぞれの前記光コムから同じ中心光周波数の帯域を切り出し、一方をプローブ光、他方をサンプリング光とするバンドパスフィルタと、
前記サンプリング光と被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第１ビート信号を生成するインパルス応答測定回路と、
単一の光周波数である連続光を出力する連続光源と、
前記連続光と前記被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第２ビート信号、及び前記連続光と前記サンプリング光との第３ビート信号、を生成する基準周波数測定回路と、
前記バンドパスフィルタに設定する前記中心光周波数を変更すること、
前記インパルス応答測定回路に、前記中心光周波数が異なる前記帯域毎に前記第１ビート信号を生成させること、
前記基準周波数測定回路に、前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域毎に、２つの前記帯域の前記中心光周波数の間にある前記単一の光周波数の前記連続光での前記第２ビート信号及び前記第３ビート信号を生成させること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第２ビート信号と前記第３ビート信号の複素共役を乗算した乗算信号を計算すること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第１ビート信号と前記乗算信号の複素共役を乗算し、前記第１ビート信号を前記連続光の前記単一の光周波数を原点とする波形に変換すること、及び
ぞれぞれの前記波形を前記原点で連結すること、
を行う制御回路と、
を備える分光測定器。
【請求項2】
互いの光コムの繰り返し周波数が異なる２台の光周波数コムと、それぞれの前記光コムから同じ中心光周波数の帯域を切り出し、一方をプローブ光、他方をサンプリング光とするバンドパスフィルタと、
前記サンプリング光と被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第１ビート信号を生成するインパルス応答測定回路と、
単一の光周波数である連続光を出力する連続光源と、
前記連続光と前記被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第２ビート信号、及び前記連続光と前記サンプリング光との第３ビート信号、を生成する基準周波数測定回路と、
を備える分光測定装置が行う分光測定方法であって、
前記バンドパスフィルタに設定する前記中心光周波数を変更すること、
前記インパルス応答測定回路に、前記中心光周波数が異なる前記帯域毎に前記第１ビート信号を生成させること、
前記基準周波数測定回路に、前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域毎に、２つの前記帯域の前記中心光周波数の間にある前記単一の光周波数の前記連続光での前記第２ビート信号及び前記第３ビート信号を生成させること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第２ビート信号と前記第３ビート信号の複素共役を乗算した乗算信号を計算すること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第１ビート信号と前記乗算信号の複素共役を乗算し、前記第１ビート信号を前記連続光の前記単一の光周波数を原点とする波形に変換すること、及び
ぞれぞれの前記波形を前記原点で連結すること、
を特徴とする分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光周波数コムを用いる分光測定器及びその方法に関する。
【背景技術】
【0002】
２台の光周波数コムの一方をプローブ光、他方をローカル光とし、広帯域かつ高精度な分光測定を行う手法が提案されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】Ｃｏｄｄｉｎｇｔｏｎ， Ｉａｎ， Ｎａｔｈａｎ Ｎｅｗｂｕｒｙ， ａｎｄ Ｗｉｌｌｉａｍ Ｓｗａｎｎ． “Ｄｕａｌ－ｃｏｍｂ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．” Ｏｐｔｉｃａ ３．４ （２０１６）： ４１４－４２６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
２台の光周波数コムを用いて分光測定を行う手法では、光周波数コムが広帯域になるほど、２つの光周波数コムの間での光周波数ゆらぎが小さいことが求められる。なお、光周波数ゆらぎに求められる条件は数１で表される。このため、非特許文献１では、２つの光周波数コムの間での同期を行うことで広帯域な測定を行っている。このように、２つの光周波数コムの間での同期を行わない非同期の分光測定には、光周波数コムの周波数ゆらぎのため、広帯域な測定が困難であるという課題があった。
【数1】
【0005】
そこで、本発明は、前記課題を解決するために、２つの光周波数コムが非同期であっても広帯域な測定ができる分光測定器及び分光測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明に係る分光測定器は、非同期である２つの光周波数コムから一部の帯域を切り出し、その帯域ごとに分光測定を行った測定結果を所定の光周波数にて連結することとした。
【0007】
具体的には、本発明に係る分光測定器は、
互いの光コムの繰り返し周波数が異なる２台の光周波数コムと、
それぞれの前記光コムから同じ中心光周波数波長の帯域を切り出し、一方をプローブ光、他方をサンプリング光とするバンドパスフィルタと、
前記サンプリング光と被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第１ビート信号を生成するインパルス応答測定回路と、
連続光を出力する連続光源と、
前記連続光と前記被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第２ビート信号、及び前記連続光と前記サンプリング光との第３ビート信号、を生成する基準周波数測定回路と、
前記バンドパスフィルタに設定する前記中心光周波数を変更すること、
前記インパルス応答測定回路に、前記中心光周波数が異なる前記帯域毎に前記第１ビート信号を生成させること、
前記基準周波数測定回路に、前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域毎に、２つの前記帯域の前記中心光周波数の間にある光周波数の前記連続光での前記第２ビート信号及び前記第３ビート信号を生成させること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第２ビート信号と前記第３ビート信号の複素共役を乗算した乗算信号を計算すること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第１ビート信号と前記乗算信号の複素共役を乗算し、前記第１ビート信号を前記連続光の前記光周波数を原点とする波形に変換すること、及び
ぞれぞれの前記波形を前記原点で連結すること、
を行う制御回路と、
を備える。
互いの光コムの繰り返し周波数が異なる２台の光周波数コムと、
それぞれの前記光コムから同じ中心光周波数波長の帯域を切り出し、一方をプローブ光、他方をサンプリング光とするバンドパスフィルタと、
前記サンプリング光と被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第１ビート信号を生成するインパルス応答測定回路と、
連続光を出力する連続光源と、
前記連続光と前記被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第２ビート信号、及び前記連続光と前記サンプリング光との第３ビート信号、を生成する基準周波数測定回路と、
前記バンドパスフィルタに設定する前記中心光周波数を変更すること、
前記インパルス応答測定回路に、前記中心光周波数が異なる前記帯域毎に前記第１ビート信号を生成させること、
前記基準周波数測定回路に、前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域毎に、２つの前記帯域の前記中心光周波数の間にある光周波数の前記連続光での前記第２ビート信号及び前記第３ビート信号を生成させること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第２ビート信号と前記第３ビート信号の複素共役を乗算した乗算信号を計算すること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第１ビート信号と前記乗算信号の複素共役を乗算し、前記第１ビート信号を前記連続光の前記光周波数を原点とする波形に変換すること、及び
ぞれぞれの前記波形を前記原点で連結すること、
を行う制御回路と、
を備える。
【0008】
また、本発明に係る分光測定方法は、
互いの光コムの繰り返し周波数が異なる２台の光周波数コムと、
それぞれの前記光コムから同じ中心光周波数波長の帯域を切り出し、一方をプローブ光、他方をサンプリング光とするバンドパスフィルタと、
前記サンプリング光と被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第１ビート信号を生成するインパルス応答測定回路と、
連続光を出力する連続光源と、
前記連続光と前記被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第２ビート信号、及び前記連続光と前記サンプリング光との第３ビート信号、を生成する基準周波数測定回路と、
を備える分光測定装置が行う分光測定方法であって、
前記バンドパスフィルタに設定する前記中心光周波数を変更すること、
前記インパルス応答測定回路に、前記中心光周波数が異なる前記帯域毎に前記第１ビート信号を生成させること、
前記基準周波数測定回路に、前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域毎に、２つの前記帯域の前記中心光周波数の間にある光周波数の前記連続光での前記第２ビート信号及び前記第３ビート信号を生成させること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第２ビート信号と前記第３ビート信号の複素共役を乗算した乗算信号を計算すること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第１ビート信号と前記乗算信号の複素共役を乗算し、前記第１ビート信号を前記連続光の前記光周波数を原点とする波形に変換すること、及び
ぞれぞれの前記波形を前記原点で連結すること、
を特徴とする。
互いの光コムの繰り返し周波数が異なる２台の光周波数コムと、
それぞれの前記光コムから同じ中心光周波数波長の帯域を切り出し、一方をプローブ光、他方をサンプリング光とするバンドパスフィルタと、
前記サンプリング光と被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第１ビート信号を生成するインパルス応答測定回路と、
連続光を出力する連続光源と、
前記連続光と前記被測定光ファイバを通過した前記プローブ光との第２ビート信号、及び前記連続光と前記サンプリング光との第３ビート信号、を生成する基準周波数測定回路と、
を備える分光測定装置が行う分光測定方法であって、
前記バンドパスフィルタに設定する前記中心光周波数を変更すること、
前記インパルス応答測定回路に、前記中心光周波数が異なる前記帯域毎に前記第１ビート信号を生成させること、
前記基準周波数測定回路に、前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域毎に、２つの前記帯域の前記中心光周波数の間にある光周波数の前記連続光での前記第２ビート信号及び前記第３ビート信号を生成させること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第２ビート信号と前記第３ビート信号の複素共役を乗算した乗算信号を計算すること、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第１ビート信号と前記乗算信号の複素共役を乗算し、前記第１ビート信号を前記連続光の前記光周波数を原点とする波形に変換すること、及び
ぞれぞれの前記波形を前記原点で連結すること、
を特徴とする。
【0009】
本発明に係る分光測定器は、バンドパスフィルタでプローブ光とサンプリング光の帯域を分割し、バンドパスフィルタの中心波長とＣＷ光源波長（基準周波数）を変えて、順次測定を行い、その後、各分割帯域の測定結果を別途算出した光周波数にて連結する。
【0010】
光周波数コムの帯域を分割して分光測定し、分割帯域における測定結果を連結することで広帯域な測定を実現することができる。そして、帯域を分割することで広帯域に求められる光周波数コムの周波数揺らぎに求められる条件を緩和することができる。つまり、周波数揺らぎを安定させなくても、広帯域な測定を実現することができる。本分光測定器は、光周波数コムの周波数揺らぎの条件を緩和でき、非同期である２台の光周波数コムで広帯域な測定を可能とする。
さらに、本分光測定器は、非同期の光周波数コムを利用できるため、プローブ光とサンプリング光が互いに遠隔に設置されているような状況（例えば光伝送路）でも測定可能である。
さらに、本分光測定器は、非同期の光周波数コムを利用できるため、プローブ光とサンプリング光が互いに遠隔に設置されているような状況（例えば光伝送路）でも測定可能である。
【0011】
従って、本発明は、２つの光周波数コムが非同期であっても広帯域な測定ができる分光測定器及び分光測定方法を提供することができる。
【0012】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、２つの光周波数コムが非同期であっても広帯域な測定ができる分光測定器及び分光測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明に係る分光測定器を説明する図である。
【図2】本発明に係る分光測定器が使用する光の帯域を説明する図である。
【図3】本発明に係る分光測定方法を説明する図である。
【図4】本発明に係る分光測定方法を説明する図である。
【図5】本発明に係る分光測定器を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【0016】
図１は、本実施形態の分光測定器３０１を説明する図である。分光測定器３０１は、２つの光周波数コムから所定の帯域を切り出し、当該帯域のコムで被測定光ファイバ５０の線形光サンプリング測定を行う。そして、分光測定器３０１は、切り出す帯域を変え、再度線形光サンプリング測定を行う。分光測定器３０１は、これを任意の回数を繰り返し、得られた測定結果を連結することで広帯域な測定結果を得る。被測定光ファイバ５０は、例えば、マルチコア光ファイバであり、各コアへ光コムを配分し、各コアからの光コムを合波するファンインファンアウトも含まれる。
【0017】
分光測定器３０１の具体的構成は次のとおりである。分光測定器３０１は、
互いの光コムの繰り返し周波数が異なる２台の光周波数コム（１１－１、１１－２）と、
それぞれの前記光コムから同じ中心光周波数の帯域を切り出し、一方をプローブ光、他方をサンプリング光とするバンドパスフィルタ（１３－１、１３－２）と、
前記サンプリング光と被測定光ファイバ５０を通過した前記プローブ光との第１ビート信号を生成するインパルス応答測定回路１８と、
連続光を出力する連続光源（２０－１、２０－２）と、
前記連続光と被測定光ファイバ５０を通過した前記プローブ光との第２ビート信号、及び前記連続光と前記サンプリング光との第３ビート信号、を生成する基準周波数測定回路２８と、
これらの動作を制御するとともに測定結果の演算を行う制御回路３０と、
を備える。
互いの光コムの繰り返し周波数が異なる２台の光周波数コム（１１－１、１１－２）と、
それぞれの前記光コムから同じ中心光周波数の帯域を切り出し、一方をプローブ光、他方をサンプリング光とするバンドパスフィルタ（１３－１、１３－２）と、
前記サンプリング光と被測定光ファイバ５０を通過した前記プローブ光との第１ビート信号を生成するインパルス応答測定回路１８と、
連続光を出力する連続光源（２０－１、２０－２）と、
前記連続光と被測定光ファイバ５０を通過した前記プローブ光との第２ビート信号、及び前記連続光と前記サンプリング光との第３ビート信号、を生成する基準周波数測定回路２８と、
これらの動作を制御するとともに測定結果の演算を行う制御回路３０と、
を備える。
【0018】
光周波数コム（１１－１、１１－２）が出力する光コムのスペクトルは同等の波長域Ｆに広がっているとする。線形光サンプリングとして被測定光ファイバ５０のインパルス応答を測定するため、プローブ光とサンプリング光ともにフーリエ変換限界パルス（各縦モードの位相関係がフラット）であることが理想的な条件である。このため、光周波数コム（１１－１、１１－２）は、パッシブモードロックファイバレーザであることが好ましい。
【0019】
図１のｆｒｅｐは、光コムの繰り返し周波数であり、パッシブモードロックファイバレーザの場合、数ＭＨｚ～数ＧＨｚ程度である。線形光サンプリングとして等価時間サンプリングを行うため、光周波数コム（１１－１、１１－２）が出力する光コムは、互いにの繰返し周波数をΔｆだけ離調している。つまり、プローブ光を出力する光周波数コム１１－１の光コムの繰り返し周波数ｆｒｅｐに対し、サンプリング光を出力する光周波数コム１１－２の光コムの繰り返し周波数はｆｒｅｐ＋Δｆとする。なお、ｆｒｅｐとΔｆとの比率は、Δｆ／ｆｒｅｐ＝１ｅ－５程度である。
また、光周波数コム（１１－１、１１－２）は参照周波数にロックしていないため、中心周波数（絶対周波数）は揺らいでいるが、繰り返し周波数ｆｒｅｐと繰り返し周波数はｆｒｅｐ＋Δｆは安定しているものとする。
また、光周波数コム（１１－１、１１－２）は参照周波数にロックしていないため、中心周波数（絶対周波数）は揺らいでいるが、繰り返し周波数ｆｒｅｐと繰り返し周波数はｆｒｅｐ＋Δｆは安定しているものとする。
【0020】
線形光サンプリングでは２つの光周波数コムのスペクトルが重なっている領域しか被測定光ファイバの光周波数特性を測定できない。このため、プローブ光とサンプリング光を切り出すＢＰＦ（バンドパスフィルタ）（１３－１、１３－２）の中心周波数は同じとする。
【0021】
インパルス応答測定回路１８は、光９０度ハイブリッド１５とアナログデジタル変換器１７を有する。基準周波数測定回路２８は、光９０度ハイブリッド（２５－１～２５－４）とアナログデジタル変換器１７を有する。
【0022】
連続光源（２０－１、２０－２）は、制御回路３０から指示された光周波数の連続光を出力する。図２は、ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定される中心周波数と帯域、連続光の光周波数との関係を説明する図である。
まず、連続光源２０－１は、出力する連続光として、１回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数と２回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数との間にある光周波数ＣＷ＃１を設定する。
そして、連続光源２０－２は、出力する連続光として、２回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数と３回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数との間にある光周波数ＣＷ＃２を設定する。
なお、ＢＰＦ（１３－１、１３－２）が切り出す帯域が２つ（設定される中心光周波数が２つ（１回目と２回目））だけの場合、連続光源は１つ（連続光の光周波数は１つ）だけでよい。
まず、連続光源２０－１は、出力する連続光として、１回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数と２回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数との間にある光周波数ＣＷ＃１を設定する。
そして、連続光源２０－２は、出力する連続光として、２回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数と３回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数との間にある光周波数ＣＷ＃２を設定する。
なお、ＢＰＦ（１３－１、１３－２）が切り出す帯域が２つ（設定される中心光周波数が２つ（１回目と２回目））だけの場合、連続光源は１つ（連続光の光周波数は１つ）だけでよい。
【0023】
さらに、ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に４回以上中心光周波数が設定される場合、連続光源２０－１は、出力する連続光として、３回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数と４回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数との間にある光周波数ＣＷ＃３を設定する。連続光源２０－２は、出力する連続光として、４回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数と５回目にＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定された中心光周波数との間にある光周波数ＣＷ＃４を設定する。このように、ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に中心光周波数が設定される毎に連続光源（２０－１、２０－２）は出力する連続光の光周波数を切り替えていく。
【0024】
ＢＰＦ（１３－１、１３－２）で切り出される帯域は、図２のように隣接する帯域の一部が重複し、連続光の光周波数は、当該帯域が重複する範囲にあることが望ましい。
【0025】
光分岐部１４－１は、被測定光ファイバ５０を通過したプローブ光を光９０度ハイブリッド１５、光９０度ハイブリッド２５－１、及び光９０度ハイブリッド２５－２に入力する。
光分岐部１４－２は、サンプリング光を光９０度ハイブリッド１５、光９０度ハイブリッド２５－３、及び光９０度ハイブリッド２５－４に入力する。
光分岐部１４－３は、連続光源２０－１からの連続光を光９０度ハイブリッド２５－１、及び光９０度ハイブリッド２５－３に入力する。
光分岐部１４－４は、連続光源２０－２からの連続光を光９０度ハイブリッド２５－２、及び光９０度ハイブリッド２５－４に入力する。
光分岐部１４－２は、サンプリング光を光９０度ハイブリッド１５、光９０度ハイブリッド２５－３、及び光９０度ハイブリッド２５－４に入力する。
光分岐部１４－３は、連続光源２０－１からの連続光を光９０度ハイブリッド２５－１、及び光９０度ハイブリッド２５－３に入力する。
光分岐部１４－４は、連続光源２０－２からの連続光を光９０度ハイブリッド２５－２、及び光９０度ハイブリッド２５－４に入力する。
【0026】
インパルス応答測定回路１８は、光周波数コム１１－２からの光コムをＢＰＦ１３－２で切り出されたサンプリング光と、光周波数コム１１－１からの光コムをＢＰＦ１３－１で切り出され被測定光ファイバ５０を通過したプローブ光との第１ビート信号を生成する。インパルス応答測定回路１８は、ＢＰＦが切り出した帯域毎、且つ被測定光ファイバ５０の伝搬モードの数だけ第１ビート信号を生成する。なお、第１ビート信号は、次のように表現される。
である。
【数2】
【0027】
基準周波数測定回路２８は、光周波数コム１１－１からの光コムをＢＰＦ１３－１で切り出され被測定光ファイバ５０を通過したプローブ光と、連続光源（２０－１、２０－２）からの連続光との第２ビート信号を生成する。さらに、基準周波数測定回路２８は、光周波数コム１１－２からの光コムをＢＰＦ１３－２で切り出されたサンプリング光と、連続光源（２０－１、２０－２）からの連続光との第３ビート信号を生成する。インパルス応答測定回路１８は、ＢＰＦが切り出した帯域毎に第２ビート信号及び第３ビート信号を生成する。なお、第２ビート信号及び第３ビート信号は、次のように表現される。
である。
【数3】
【0028】
制御回路３０は、ＢＰＦ（１３－１、１３－２）が切り出す帯域及び連続光源（２０－１、２０－２）が出力する連続光の光周波数を調整し、被測定光ファイバ５０の測定を行う。つまり、制御回路３０は、ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に第１の中心光周波数を設定し、光周波数コム（１１－１、１１－２）の光コムから任意の帯域のプローブ光とサンプリング光を切り出す。そして、制御回路３０は、同時に、インパルス応答測定回路１８にプローブ光とサンプリング光によるインパルス応答測定をさせ、基準周波数測定回路２８に基準周波数の測定をさせる。続いて、制御回路３０は、ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に次の中心光周波数を設定し、同様にインパルス応答測定回路１８にインパルス応答測定をさせ、基準周波数測定回路２８に基準周波数の測定をさせる。制御回路３０は、これをＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定する中心光周波数、及び連続光源（２０－１、２０－２）を変化させて順次測定させる。最後に、制御回路３０は、全ての帯域のインパルス応答測定結果を測定した基準周波数で連結する。
【0029】
図３は、制御回路３０の動作を説明する図である。制御回路３０は、
ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定する前記中心光周波数を変更すること（ステップＳ０１）、
インパルス応答測定回路１８に、前記中心光周波数が異なる前記帯域毎に前記第１ビート信号を生成させること（ステップＳ０２）、
基準周波数測定回路２８に、前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域毎に、２つの前記帯域の前記中心光周波数の間にある光周波数の前記連続光での前記第２ビート信号及び前記第３ビート信号を生成させること（ステップＳ０３）、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第２ビート信号と前記第３ビート信号の複素共役を乗算した乗算信号を計算すること（ステップＳ０４）、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第１ビート信号と前記乗算信号の複素共役を乗算し、前記第１ビート信号を前記連続光の前記光周波数を原点とする波形に変換すること（ステップＳ０５）、及び
ぞれぞれの前記波形を前記原点で連結すること（ステップＳ０６）、
を行う。
ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に設定する前記中心光周波数を変更すること（ステップＳ０１）、
インパルス応答測定回路１８に、前記中心光周波数が異なる前記帯域毎に前記第１ビート信号を生成させること（ステップＳ０２）、
基準周波数測定回路２８に、前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域毎に、２つの前記帯域の前記中心光周波数の間にある光周波数の前記連続光での前記第２ビート信号及び前記第３ビート信号を生成させること（ステップＳ０３）、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第２ビート信号と前記第３ビート信号の複素共役を乗算した乗算信号を計算すること（ステップＳ０４）、
前記中心光周波数が異なる２つの前記帯域のそれぞれについて、前記第１ビート信号と前記乗算信号の複素共役を乗算し、前記第１ビート信号を前記連続光の前記光周波数を原点とする波形に変換すること（ステップＳ０５）、及び
ぞれぞれの前記波形を前記原点で連結すること（ステップＳ０６）、
を行う。
【0030】
図４を用いて、図３の測定方法を詳細に説明する。
（１）ステップＳ０１～Ｓ０４
ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に中心光周波数ｉ（本例ではｉ＝１～３とする）を順に設定し、連続光源（２０－１、２０－２）にそれぞれ光周波数ＣＷ＃１とＣＷ＃２を設定する。そして、それぞれの帯域（ＢＰＦ＃１～ＢＰＦ＃３）で第１ビート信号、第２ビート信号、及び第３ビート信号を測定する。そして、第２ビート信号と第３ビート信号の複素共役を乗算した次式の乗算信号を計算する。
ここで、“ＸＹ＊”と記載されている“＊”は信号Ｙの複素共役を示し、“ＸＹ”は信号Ｘと信号Ｙの乗算を意味する。
（１）ステップＳ０１～Ｓ０４
ＢＰＦ（１３－１、１３－２）に中心光周波数ｉ（本例ではｉ＝１～３とする）を順に設定し、連続光源（２０－１、２０－２）にそれぞれ光周波数ＣＷ＃１とＣＷ＃２を設定する。そして、それぞれの帯域（ＢＰＦ＃１～ＢＰＦ＃３）で第１ビート信号、第２ビート信号、及び第３ビート信号を測定する。そして、第２ビート信号と第３ビート信号の複素共役を乗算した次式の乗算信号を計算する。
【数4】
【0031】
上記のように測定及び計算された信号（第１ビート信号、乗算信号）をフーリエ変換すると、図４（Ａ）のようになる。
【0032】
（２）ステップＳ０５
次式の信号を計算する。
次式の信号を計算する。
【数5】
【0033】
上記のように計算された３信号をフーリエ変換すると、図４（Ｂ）のようになる。数５の第１式及び第２式の信号は、ＢＰＦ＃１及びＢＰＦ＃２のときのインパルス応答（第１ビート信号）をＣＷ１に対する相対周波数のスペクトルに変換したものである。数５の第３式の信号は、ＢＰＦ＃３のときのインパルス応答（第１ビート信号）をＣＷ２に対する相対周波数のスペクトルに変換したものである。
【0034】
【0035】
（３）ステップＳ０６
図４（２）の上段の信号（数５の第１式）と図４（２）の中段の信号（数５の第２式）とを、０Ｈｚ（ＣＷ＃１に対する相対周波数）を転結点として連結する。
図４（２）の中段の信号（数５の第２式）と図４（２）の下段の信号（数５の第３式）とを、数６の周波数（ＣＷ＃１に対する相対周波数）を転結点として連結する。
図４（３）は、３つの信号を連結した結果を説明する図である。
図４（２）の上段の信号（数５の第１式）と図４（２）の中段の信号（数５の第２式）とを、０Ｈｚ（ＣＷ＃１に対する相対周波数）を転結点として連結する。
図４（２）の中段の信号（数５の第２式）と図４（２）の下段の信号（数５の第３式）とを、数６の周波数（ＣＷ＃１に対する相対周波数）を転結点として連結する。
図４（３）は、３つの信号を連結した結果を説明する図である。
【0036】
（４）補足
本実施例では、ｉ＝１～３の場合を説明したが、図２のようにｉ＝４以上の場合、次のように処理する。
連続光源２０－１に光周波数ＣＷ＃３を設定し、第１ビート信号、第２ビート信号及び第３ビート信号を測定する。
上述したように、
の信号を計算する。数８の信号は、第１ビート信号をＣＷ＃３に対する相対周波数のスペクトルに変換したものである。
そして、この信号と図４（２）の下段の信号（数５の第３式）とを、数９の周波数（ＣＷ＃２に対する相対周波数）を転結点として連結する。
以下、同様にｉを増加していく。
本実施例では、ｉ＝１～３の場合を説明したが、図２のようにｉ＝４以上の場合、次のように処理する。
連続光源２０－１に光周波数ＣＷ＃３を設定し、第１ビート信号、第２ビート信号及び第３ビート信号を測定する。
上述したように、
【数8】
そして、この信号と図４（２）の下段の信号（数５の第３式）とを、数９の周波数（ＣＷ＃２に対する相対周波数）を転結点として連結する。
【数9】
【0037】
（発明の効果）
本発明の分光測定器は、光周波数コムの全帯域をそのまま使うのではなく、光周波数コムの帯域を分割してインパルス応答測定を行い、連続光源を分割帯域の連結点の基準として各測定結果を矛盾なく連結する。
本発明の分光測定器は、光周波数コムの帯域を分割し、測定時の帯域を小さくすることで、光周波数コムの周波数揺らぎに求められる条件を緩和できる。また、分割帯域における測定結果を連結することで、広帯域な測定を実現することもできる。すなわち、本発明の分光測定器は、周波数揺らぎを安定させなくても、広帯域な測定を実現できる。
本発明の分光測定器は、光周波数コムの周波数揺らぎの条件を緩和することで、２台の光周波数コムが非同期であっても広帯域な測定を可能にする。このため、プローブ光用の光周波数コムとサンプリング光用の光周波数コムが遠隔に設置されているような状況（例えば、図５のように被測定光ファイバが光伝送路であるような状況）でも、本発明の分光測定器はそれを測定できる。
本発明の分光測定器は、光周波数コムの全帯域をそのまま使うのではなく、光周波数コムの帯域を分割してインパルス応答測定を行い、連続光源を分割帯域の連結点の基準として各測定結果を矛盾なく連結する。
本発明の分光測定器は、光周波数コムの帯域を分割し、測定時の帯域を小さくすることで、光周波数コムの周波数揺らぎに求められる条件を緩和できる。また、分割帯域における測定結果を連結することで、広帯域な測定を実現することもできる。すなわち、本発明の分光測定器は、周波数揺らぎを安定させなくても、広帯域な測定を実現できる。
本発明の分光測定器は、光周波数コムの周波数揺らぎの条件を緩和することで、２台の光周波数コムが非同期であっても広帯域な測定を可能にする。このため、プローブ光用の光周波数コムとサンプリング光用の光周波数コムが遠隔に設置されているような状況（例えば、図５のように被測定光ファイバが光伝送路であるような状況）でも、本発明の分光測定器はそれを測定できる。
【符号の説明】
【0038】
１１－１、１１－２：光周波数コム
１３－１、１３－２：バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１４－１、１４－２、１４－３、１４－４：光分岐部
１５：光９０度ハイブリッド
１７：アナログデジタル変換器
１８：インパルス応答測定回路
２０－１、２０－２：連続光源
２５－１、２５－２、２５－３、２５－４：光９０度ハイブリッド
２８：基準周波数測定回路
５０：被測定光ファイバ
３０１：分光測定器
１３－１、１３－２：バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１４－１、１４－２、１４－３、１４－４：光分岐部
１５：光９０度ハイブリッド
１７：アナログデジタル変換器
１８：インパルス応答測定回路
２０－１、２０－２：連続光源
２５－１、２５－２、２５－３、２５－４：光９０度ハイブリッド
２８：基準周波数測定回路
５０：被測定光ファイバ
３０１：分光測定器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】