(57)【要約】【課題】光を「波」として検出することからくる検出感度の限界を打破した被測定物の光特性の測定を可能とする。【解決手段】エンタングル光子対生成手段２０が生成したエンタングル光子対の内、信号光は被測定物（ＤＵＴ）１０を透過し、アイドラ光は可変遅延器３０を通過する。被測定物（ＤＵＴ）１０を透過した信号光および可変遅延器３０を通過したアイドラ光はハーフミラー４０により量子干渉を起す。そして、第一合波光の光子が第一光子検出器５０ａにより検出される時と、第二合波光の光子が第二光子検出器５０ｂにより検出される時とが一致すれば乗算器６２がパルスを出力しカウンタ６４がパルスをカウントする。このカウントに基づき、特性測定手段７０が一致検出確率を求め、被測定物の光学パラメータの測定を行う。量子干渉を利用した測定のため、高精度あるいは高ダイナミックレンジの被測定物の光特性の測定が可能となる。【選択図】　図１
2004085275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の光特性を測定する光特性測定装置であって、
エンタングル光子対を生成し、該エンタングル光子対の内の一方である第一光を前記被測定物に出力するエンタングル光子対生成手段と、
該エンタングル光子対の内の他方である第二光の光路長および前記第一光の光路長の内の少なくとも一方を変化させる光路長変化手段と、
前記被測定物を透過した前記第一光を透過および反射し、前記第二光を透過および反射し、前記第一光の反射成分と前記第二光の透過成分とを合波した第一合波光を出力し、前記第一光の透過成分と前記第二光の反射成分とを合波した第二合波光を出力する量子干渉手段と、
前記第一合波光および前記第二合波光における光子を検出する光子検出手段と、
前記光子検出手段によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する光子一致検出計測手段と、
前記光子一致検出計測手段が計測した量に基づき前記被測定物の光特性を測定する特性測定手段と、
を備えた光特性測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光特性測定装置であって、
前記エンタングル光子対生成手段は、
入力信号光を生成する信号用光源と、
前記入力信号光よりも周波数が大きい入力励起光を生成する励起用光源と、
前記入力信号光および前記入力励起光を受け、前記入力信号光と周波数が等しい信号光と、前記入力励起光の周波数と前記入力信号光の周波数との差に周波数が等しいアイドラ光とを生成する光パラメトリック増幅器と、
を有する光特性測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光特性測定装置であって、
前記エンタングル光子対生成手段は、
入力励起光を生成する励起用光源と、
前記入力励起光を受け、信号光とアイドラ光とを生成する自発的パラメトリック下方変換手段と
を有する光特性測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光特性測定装置であって、
前記量子干渉手段はハーフミラーである光特性測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光特性測定装置であって、
前記量子干渉手段はビームスプリッタである光特性測定装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の光特性測定装置であって、
前記エンタングル光子対生成手段から、前記量子干渉手段を透過し、前記光子検出手段に到達するまでの前記第一光および前記第二光の透過光路長が等しくできるようになっており、
前記量子干渉手段は、
前記エンタングル光子対生成手段から、前記量子干渉手段により反射され、前記光子検出手段に到達するまでの前記第一光および前記第二光の反射光路長が、前記第一光および前記第二光のコヒーレンス長よりも充分に大きい長さだけ差があるようになっている、
光特性測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光特性測定装置であって、
前記光子検出手段は、
前記第一合波光における光子を検出する第一光子検出手段と、
前記第二合波光における光子を検出する第二光子検出手段と、
を有する光特性測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光特性測定装置であって、
前記光子一致検出計測手段は、
前記第一光子検出手段と前記第二光子検出手段とが同時に光子を検出した時に一致検出信号を出力する一致検出信号出力手段と、
前記一致検出信号出力手段が前記一致検出信号を出力する頻度を数えるカウント手段と、
を有する光特性測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光特性測定装置であって、
前記光子検出手段は、
前記第一合波光または前記第二合波光の偏光の向きを９０度変化させてから、前記第一合波光および前記第二合波光を合波した第三合波光を生成する第三合波光生成手段と、
前記第三合波光を受け、前記第一合波光および前記第二合波光の光強度が同時に強い時に、前記第一合波光および前記第二合波光の周波数の和を周波数とする一致検出光を出力する一致検出光出力手段と、
を有する光特性測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光特性測定装置であって、
前記光子一致検出計測手段は、
前記一致検出光出力手段の出力を受け、前記第一合波光および前記第二合波光の周波数の和の周波数の光を通過させる光フィルタと、
前記光フィルタを通過した光を電気信号に変換する光検出手段と、
前記電気信号の電圧値を測定する電圧測定手段と、
を有する光特性測定装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の光特性測定装置であって、
前記特性測定手段は前記被測定物の遅延時間または分散を測定する光特性測定装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の光特性測定装置であって、
前記特性測定手段は、
前記第一光を前記被測定物に出力する場合の前記光子一致検出計測手段が計測した量と、前記第一光を前記量子干渉手段に直接入力する場合の前記光子一致検出計測手段が計測した量とに基づき前記被測定物の減衰定数を測定する、
光特性測定装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の光特性測定装置であって、
前記特性測定手段は、
前記光子一致検出計測手段が計測した量のフーリエ変換に基づき、前記光パラメトリック増幅器の位相整合周波数を中心とした周波数拡がり数の領域の分散の周波数特性を測定する、
光特性測定装置。
【請求項１４】
被測定物の光特性を測定する光特性測定方法であって、
エンタングル光子対を生成し、該エンタングル光子対の内の一方である第一光を前記被測定物に出力するエンタングル光子対生成工程と、
該エンタングル光子対の内の他方である第二光の光路長および前記第一光の光路長の内の少なくとも一方を変化させる光路長変化工程と、
前記被測定物を透過した前記第一光を透過および反射し、前記第二光を透過および反射し、前記第一光の反射成分と前記第二光の透過成分とを合波した第一合波光を出力し、前記第一光の透過成分と前記第二光の反射成分とを合波した第二合波光を出力する量子干渉工程と、
前記第一合波光および前記第二合波光における光子を検出する光子検出工程と、
前記光子検出工程によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する光子一致検出計測工程と、
前記光子一致検出計測工程において計測された量に基づき前記被測定物の光特性を測定する特性測定工程と、
を備えた光特性測定方法。
【請求項１５】
被測定物の光特性を測定する光特性測定装置であって、エンタングル光子対を生成し、該エンタングル光子対の内の一方である第一光を前記被測定物に出力するエンタングル光子対生成手段と、該エンタングル光子対の内の他方である第二光の光路長および前記第一光の光路長の内の少なくとも一方を変化させる光路長変化手段と、前記被測定物を透過した前記第一光を透過および反射し、前記第二光を透過および反射し、前記第一光の反射成分と前記第二光の透過成分とを合波した第一合波光を出力し、前記第一光の透過成分と前記第二光の反射成分とを合波した第二合波光を出力する量子干渉手段と、前記第一合波光および前記第二合波光における光子を検出する光子検出手段と、前記光子検出手段によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する光子一致検出計測手段とを有する光特性測定装置における光特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記光子一致検出計測手段が計測した量に基づき前記被測定物の光特性を測定する特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１６】
被測定物の光特性を測定する光特性測定装置であって、エンタングル光子対を生成し、該エンタングル光子対の内の一方である第一光を前記被測定物に出力するエンタングル光子対生成手段と、該エンタングル光子対の内の他方である第二光の光路長および前記第一光の光路長の内の少なくとも一方を変化させる光路長変化手段と、前記被測定物を透過した前記第一光を透過および反射し、前記第二光を透過および反射し、前記第一光の反射成分と前記第二光の透過成分とを合波した第一合波光を出力し、前記第一光の透過成分と前記第二光の反射成分とを合波した第二合波光を出力する量子干渉手段と、前記第一合波光および前記第二合波光における光子を検出する光子検出手段と、前記光子検出手段によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する光子一致検出計測手段とを有する光特性測定装置における光特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記光子一致検出計測手段が計測した量に基づき前記被測定物の光特性を測定する特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の減衰定数、遅延時間、分散等の光学パラメータの波長依存性の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバなどの被測定物（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕｎｄｅｒ　Ｔｅｓｔ）の減衰定数、遅延時間、分散等の光学パラメータの波長依存性の測定が行われている。
【０００３】
測定法としては、マイケルソン干渉計を使用する方法と光ネットワークアナライザを使用する方法とが従来より行われている。なお、光ネットワークアナライザを使用する方法は、（１）Ｓ．Ｒｙｕ，　Ｙ．　Ｈｏｒｉｕｃｈｉ，　Ｋ．　Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉ，　“Ｎｏｖｅｌ　ｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｖｅｒ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｇｉｇａｈｅｒｔｚ　ｔｕｎｉｎｇ　ｒａｎｇｅ”　Ｊ．　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌ．，　ｖｏｌ．７，　ｎｏ．　８，　ｐｐ．　１１７７−１１８０，　１９８９（２）Ｍ．　Ｆｕｊｉｓｅ，　Ｍ．　Ｋｕｗａｚｕｒｕ，　Ｍ．　Ｎｕｎｏｋａｗａ，　ａｎｄ　Ｙ．　Ｉｗａｍｏｔｏ，　“Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｖｅｒ　ａ　１００−ｋｍ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｓｈｉｆｔｅｄ　ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ　ｆｉｂｒｅ　ｂｙ　ａ　ｎｅｗ　ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．　２２，　ｎｏ．　１１，　ｐｐ．　５７０−５７２，　１９８６に開示されている。
【０００４】
図８にマイケルソン干渉計を被測定物（ＤＵＴ）の測定に利用した場合の構成を示す。光源１００から出力した光はハーフミラー１０２により反射成分と透過成分に分離される。反射成分は、ＤＵＴ１０４を透過し、ミラー１０６により反射され、再度、ＤＵＴ１０４を透過してハーフミラー１０２に戻る。透過成分は、可変遅延器１０８を通過し、ミラー１１０により反射され、再度、可変遅延器１０８を通過してハーフミラー１０２に戻る。なお、可変遅延器１０８は、透過成分の光路長を変更できるものである。ハーフミラー１０２に戻った反射成分と透過成分とは合波される。このとき、干渉が生じる。ハーフミラー１０２により合波された光はミラー１１２を介して光検出器１１４により検出され、電気信号に変換される。この電気信号に基づき、処理部１１６はＤＵＴ１０４の光学パラメータの波長依存性を測定する。すなわち、ＤＵＴ１０４を透過する光と、可変遅延器１０８を通過する光との干渉を利用して、ＤＵＴ１０４の光学パラメータの波長依存性を測定する。
【０００５】
図９に光ネットワークアナライザを被測定物（ＤＵＴ）の測定に使用する場合の測定システムの構成を示す。波長可変光源２００から出力された光は、光強度変調器２０４により、参照用高周波信号源２０２の信号ｆＩＦに基づき強度変調されて被測定物２０６に入射される。被測定物２０６に入射された光は被測定物２０６を透過し、光検出器２０８により検出され電気信号に変換される。電気信号は増幅器２１０により増幅され、信号ｆＩＦと位相および振幅が位相・振幅比較器２２２により比較される。比較の結果、位相および振幅が求められ、Ａ／Ｄ変換器２２４によりデジタル信号に変換され、データ処理ブロック２２６により処理され、被測定物２０６の光学パラメータの波長依存性が測定される。なお、位相・振幅比較器２２２、Ａ／Ｄ変換器２２４、データ処理ブロック２２６はネットワークアナライザ２２０の一部分である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような方法では、いずれも、光を「波」として検出し（光検出器１１４、光検出器２０８）、電気信号に変換して光学パラメータを測定する。よって、検出感度に限界があり、高精度あるいは高ダイナミックレンジの測定が困難である。例えば、被測定物を光が透過する際の光のパワーの損失が大きい場合は、測定精度が悪化したり、測定不能となる。
【０００７】
そこで、本発明は、光を「波」として検出することからくる検出感度の限界を打破し、高精度あるいは高ダイナミックレンジの被測定物の光学パラメータの測定を可能とすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被測定物の光特性を測定する光特性測定装置であって、エンタングル光子対を生成し、エンタングル光子対の内の一方である第一光を被測定物に出力するエンタングル光子対生成手段と、エンタングル光子対の内の他方である第二光の光路長および第一光の光路長の内の少なくとも一方を変化させる光路長変化手段と、被測定物を透過した第一光を透過および反射し、第二光を透過および反射し、第一光の反射成分と第二光の透過成分とを合波した第一合波光を出力し、第一光の透過成分と第二光の反射成分とを合波した第二合波光を出力する量子干渉手段と、第一合波光および第二合波光における光子を検出する光子検出手段と、光子検出手段によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する光子一致検出計測手段と、光子一致検出計測手段が計測した量に基づき被測定物の光特性を測定する特性測定手段とを備えるように構成される。
【０００９】
上記のように構成された光特性測定装置によれば、エンタングル光子対の量子干渉を利用し、光子を検出することによって被測定物の光特性を測定する。よって、光を「波」として検出することからくる検出感度の限界を打破し、高精度あるいは高ダイナミックレンジの被測定物の光学パラメータの測定が可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、エンタングル光子対生成手段は、入力信号光を生成する信号用光源と、入力信号光よりも周波数が大きい入力励起光を生成する励起用光源と、入力信号光および入力励起光を受け、入力信号光と周波数が等しい信号光と、入力励起光の周波数と入力信号光の周波数との差に周波数が等しいアイドラ光とを生成する光パラメトリック増幅器とを有するように構成される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、エンタングル光子対生成手段は、入力励起光を生成する励起用光源と、入力励起光を受け、信号光とアイドラ光とを生成する自発的パラメトリック下方変換手段とを有するように構成される。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、量子干渉手段はハーフミラーであるように構成される。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、量子干渉手段はビームスプリッタであるように構成される。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明であって、エンタングル光子対生成手段から、量子干渉手段を透過し、光子検出手段に到達するまでの第一光および第二光の透過光路長が等しくできるようになっており、量子干渉手段は、エンタングル光子対生成手段から、量子干渉手段により反射され、光子検出手段に到達するまでの第一光および第二光の反射光路長が、第一光および第二光のコヒーレンス長よりも充分に大きい長さだけ差があるようになっているように構成される。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、光子検出手段は、第一合波光における光子を検出する第一光子検出手段と、第二合波光における光子を検出する第二光子検出手段とを有するように構成される。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明であって、光子一致検出計測手段は、第一光子検出手段と第二光子検出手段とが同時に光子を検出した時に一致検出信号を出力する一致検出信号出力手段と、一致検出信号出力手段が一致検出信号を出力する頻度を数えるカウント手段とを有するように構成される。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、光子検出手段は、第一合波光または第二合波光の偏光の向きを９０度変化させてから、第一合波光および第二合波光を合波した第三合波光を生成する第三合波光生成手段と、第三合波光を受け、第一合波光および第二合波光の光強度が同時に強い時に、第一合波光および第二合波光の周波数の和を周波数とする一致検出光を出力する一致検出光出力手段とを有するように構成される。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明であって、光子一致検出計測手段は、一致検出光出力手段の出力を受け、第一合波光および第二合波光の周波数の和の周波数の光を通過させる光フィルタと、光フィルタを通過した光を電気信号に変換する光検出手段と、電気信号の電圧値を測定する電圧測定手段とを有するように構成される。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、特性測定手段は被測定物の遅延時間または分散を測定するように構成される。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、特性測定手段は、第一光を被測定物に出力する場合の光子一致検出計測手段が計測した量と、第一光を量子干渉手段に直接入力する場合の光子一致検出計測手段が計測した量とに基づき被測定物の減衰定数を測定するように構成される。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、特性測定手段は、光子一致検出計測手段が計測した量のフーリエ変換に基づき、光パラメトリック増幅器の位相整合周波数を中心とした周波数拡がり数の領域の分散の周波数特性を測定するように構成される。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、被測定物の光特性を測定する光特性測定方法であって、エンタングル光子対を生成し、エンタングル光子対の内の一方である第一光を被測定物に出力するエンタングル光子対生成工程と、エンタングル光子対の内の他方である第二光の光路長および第一光の光路長の内の少なくとも一方を変化させる光路長変化工程と、被測定物を透過した第一光を透過および反射し、第二光を透過および反射し、第一光の反射成分と第二光の透過成分とを合波した第一合波光を出力し、第一光の透過成分と第二光の反射成分とを合波した第二合波光を出力する量子干渉工程と、第一合波光および第二合波光における光子を検出する光子検出工程と、光子検出工程によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する光子一致検出計測工程と、光子一致検出計測工程において計測された量に基づき被測定物の光特性を測定する特性測定工程とを備えたように構成される。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、被測定物の光特性を測定する光特性測定装置であって、エンタングル光子対を生成し、エンタングル光子対の内の一方である第一光を被測定物に出力するエンタングル光子対生成手段と、エンタングル光子対の内の他方である第二光の光路長および第一光の光路長の内の少なくとも一方を変化させる光路長変化手段と、被測定物を透過した第一光を透過および反射し、第二光を透過および反射し、第一光の反射成分と第二光の透過成分とを合波した第一合波光を出力し、第一光の透過成分と第二光の反射成分とを合波した第二合波光を出力する量子干渉手段と、第一合波光および第二合波光における光子を検出する光子検出手段と、光子検出手段によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する光子一致検出計測手段とを有する光特性測定装置における光特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、光子一致検出計測手段が計測した量に基づき被測定物の光特性を測定する特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、被測定物の光特性を測定する光特性測定装置であって、エンタングル光子対を生成し、エンタングル光子対の内の一方である第一光を被測定物に出力するエンタングル光子対生成手段と、エンタングル光子対の内の他方である第二光の光路長および第一光の光路長の内の少なくとも一方を変化させる光路長変化手段と、被測定物を透過した第一光を透過および反射し、第二光を透過および反射し、第一光の反射成分と第二光の透過成分とを合波した第一合波光を出力し、第一光の透過成分と第二光の反射成分とを合波した第二合波光を出力する量子干渉手段と、第一合波光および第二合波光における光子を検出する光子検出手段と、光子検出手段によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する光子一致検出計測手段とを有する光特性測定装置における光特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、光子一致検出計測手段が計測した量に基づき被測定物の光特性を測定する特性測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる光特性測定装置の構成を示すブロック図である。第一の実施形態にかかる光特性測定装置は、被測定物１０（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕｎｄｅｒ　Ｔｅｓｔ）の遅延時間、減衰定数、分散等の光学パラメータの波長依存性の測定を行う。
【００２７】
光特性測定装置は、エンタングル光子対生成手段２０、可変遅延器（光路長変化手段）３０、ハーフミラー（量子干渉手段）４０、光子検出手段５０、光子一致検出計測手段６０、特性測定手段７０を備える。
【００２８】
エンタングル光子対生成手段２０は、エンタングル光子対を生成する。エンタングル光子対生成手段２０は、信号用光源２２、励起用光源２４、光パラメトリック増幅器２６を有する。
【００２９】
信号用光源２２は、入力信号光を生成する。入力信号光は少なくとも周波数ωｓの成分を含む。入力信号光は、光パラメトリック増幅器２６の位相整合周波数ωｃで有限のパルス幅による周波数拡がりがσｓのガウシアン型微弱パルスである。あるいは、入力信号光は、パルス幅が無視できるぐらい充分に狭い微弱パルス（σｓ≫σｃ：ただしσｃは光パラメトリック増幅器２６の位相整合の拡がり）か、ＡＳＥのような白色広帯域微弱光であってもよい。さらに、入力信号光は、微弱ｃｗ光であってもよい。
【００３０】
励起用光源２４は、入力励起光を生成する。入力励起光は少なくとも周波数ωｐの成分を含む。ただし、ωｐ＞ωｓである。
【００３１】
光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ）２６は、入力信号光（周波数ωｓ）および入力励起光（周波数ωｐ）を受ける。光パラメトリック増幅器２６は、信号光（周波数ωｓ）と、アイドラ光（周波数ωｉ＝ωｐ−ωｓ）を生成する。信号光とアイドラ光とはエンタングル光子対である。
【００３２】
光パラメトリック増幅器２６の性能は、位相整合周波数ωｃ、位相整合の拡がりσｃ（出力光が位相整合周波数からずれた場合に、出力光の電界強度が１／ｅになる周波数拡がり）で規定される。このとき、ωｃ＝ωｐ／２とすることにより効率良くエンタングル光子対を生成できる。よって、第一の実施形態においては、ωｃ＝ωｐ／２とする。光パラメトリック増幅器２６から出力されるエンタングル光子対の状態ベクトルは、下記の式（１）のように表される。
【００３３】
【数１】
2004085275.tif 000003
光パラメトリック増幅器２６から出力される信号光の電界オペレータの正の周波数成分は式（２）、アイドラ光の電界オペレータの正の周波数成分は式（３）のように、フーリエ積分により表される。
【００３４】
【数２】
2004085275.tif 000004
ここで、Ａｓ（ω）は信号光の周波数ωの電界振幅成分であり、Ａｉ（ω）はアイドラ光の周波数ωの電界振幅成分である。ここでは、光パラメトリック増幅器２６として信号光とアイドラ光との偏光方向が同じになるタイプＩ型の非線形光学結晶を用いることとしている。
【００３５】
光パラメトリック増幅器２６から出力される信号光の周波数ωとアイドラ光の周波数ω’は、微小パラメータεを導入すると、
ω　＝ωｃ＋ε
ω’＝ωｃ−ε
のように表される。
【００３６】
光パラメトリック増幅器２６の性能が、位相整合周波数ωｃ、位相整合の拡がりσｃで規定され、入力信号光が光パラメトリック増幅器２６の位相整合周波数ωｃで有限のパルス幅による周波数拡がりがσｓのガウシアン型微弱パルスであり、入力励起（ポンプ）光が周波数ωｐの単一周波数の光である場合は、Ａｓ（ω）、Ａｉ（ω’）は式（４）、（５）のように表される。ただし、前述のとおり、ωｐ＝２ωｃである。
【００３７】
【数３】
2004085275.tif 000005
ここで、σ２　＝　σｃ２σｓ２／（σｃ２　＋σｓ２）である。σと、信号光およびアイドラ光のコヒーレンス長Ｌｃｏｈの間には、Ｌｃｏｈ　＝　√２ｃ／σの関係がある。ただし、ｃは光速である。
【００３８】
光パラメトリック増幅器２６の性能が、位相整合周波数ωｃ、位相整合の拡がりσｃで規定され、入力信号光は、パルス幅が無視できるぐらい充分に狭い微弱パルス（周波数帯域としては、位相整合の周波数帯域よりも充分広い、σｓ≫σｃ）か、ＡＳＥのような白色広帯域微弱光であり、入力励起（ポンプ）光が周波数ωｐの単一周波数の光である場合は、Ａｓ（ω）、Ａｉ（ω’）は式（６）、（７）のように表される。
【００３９】
【数４】
2004085275.tif 000006
σｃと、信号光およびアイドラ光のコヒーレンス長Ｌｃｏｈの間には、Ｌｃｏｈ　＝　√２ｃ／σｃの関係がある。
【００４０】
光パラメトリック増幅器２６が出力する信号光（第一光）は被測定物１０に、アイドラ光（第二光）は可変遅延器３０に与えられる。
【００４１】
ここで、被測定物１０のインパルス応答関数は式（８）のように表すことができる。ただし、分散は考慮にいれていない。
【００４２】
【数５】
2004085275.tif 000007
ただし、αｓ：被測定物１０の散乱及び吸収による減衰定数、Ｔｓ：被測定物１０の遅延時間である。
【００４３】
可変遅延器（光路長変化手段）３０は、アイドラ光（第二光）の光路長を変化させることができる。可変遅延器３０は、可動ミラー３０ａ、固定ミラー３０ｂを有する。可動ミラー３０ａおよび固定ミラー３０ｂによって、アイドラ光の光路が形成されており、可動ミラー３０ａを固定ミラー３０ｂに近づけるあるいは遠ざけることによってアイドラ光の光路長を変化させることができる。可変遅延器３０をアイドラ光が通過するためにかかる時間を遅延時間τという。可変遅延器３０は、アイドラ光の光路長を変化させることにより、遅延時間τを変化させることができる。
【００４４】
後述するように、遅延時間τを変化させていき、信号光（第一光）とアイドラ光（第二光）との光子が同時に検出される確率が最大となる遅延時間τを求める。この遅延時間τが、被測定物１０の遅延時間Ｔｓである。
【００４５】
なお、可変遅延器（光路長変化手段）３０は、アイドラ光の光路長を変化させるかわりに、信号光の光路長を変化させるようにしてもよい。あるいは、アイドラ光および信号光の光路長を変化させるようにしてもよい。また、ここでいう光路長とは、アイドラ光または信号光がハーフミラー４０を反射あるいは透過して光子検出手段５０に到達するまでの光路長をいう。
【００４６】
ハーフミラー（量子干渉手段）４０は、被測定物１０を透過した信号光（第一光）および可変遅延器３０を通過したアイドラ光（第二光）を受ける。被測定物１０を透過した信号光（第一光）の電界オペレータの正の周波数成分は式（９）、可変遅延器３０を通過したアイドラ光（第二光）の電界オペレータの正の周波数成分は式（１０）のように表される。ただし、可変遅延器３０における光の損失は無視できるものとする。
【００４７】
【数６】
2004085275.tif 000008
ハーフミラー４０は、被測定物１０を透過した信号光および可変遅延器３０を通過したアイドラ光に対して４５度傾いている。ただし、被測定物１０を透過した信号光および可変遅延器３０を通過したアイドラ光のなす角度が９０度になるようにしてハーフミラー４０に入射されているものとする。ハーフミラー４０の表面に被測定物１０を透過した信号光が、ハーフミラー４０の裏面に可変遅延器３０を通過したアイドラ光が入射する。なお、ハーフミラー４０の透過率と反射率とは、５０％：５０％であるとする。
【００４８】
ハーフミラー４０は、被測定物１０を透過した信号光を反射する。この反射光は位相がπ／２変化する。ハーフミラー４０は、可変遅延器３０を通過したアイドラ光を透過させる。ハーフミラー４０により反射された信号光と、ハーフミラー４０を透過したアイドラ光とは合波され、第一合波光となって出力される。第一合波光の進行方向は、可変遅延器３０を通過したアイドラ光のハーフミラー４０への入射方向と同じである。
【００４９】
ハーフミラー４０は、被測定物１０を透過した信号光を透過させる。ハーフミラー４０は、可変遅延器３０を通過したアイドラ光を反射する。この反射光は位相がπ／２変化する。ハーフミラー４０を透過した信号光と、ハーフミラー４０により反射されたアイドラ光とは合波され、第二合波光となって出力される。第二合波光の進行方向は、被測定物１０を透過した信号光のハーフミラー４０への入射方向と同じである。
【００５０】
ハーフミラー４０は、ハーフミラー４０が反射する光の光路長を時間δτに相当するだけ変化させられる可動機構（図示省略）を備えている。第一合波光の電界オペレータの正の周波数成分は式（１１）、第二合波光の電界オペレータの正の周波数成分は式（１２）のように表される。
【００５１】
【数７】
2004085275.tif 000009
ハーフミラー４０は、信号光（第一光）の反射光路長とアイドラ光（第二光）の反射光路長との差が、信号光（第一光）およびアイドラ光（第二光）のコヒーレンス長Ｌｃｏｈより充分大きくなるように変位させておくことが好ましい。ただし、ハーフミラー４０を、図１に示した矢印に沿って、平行に変位させる。すなわち、ハーフミラー４０は変位後も信号光（第一光）およびアイドラ光（第二光）に対して４５度傾いたままである。なお、ここでいう信号光（第一光）の反射光路長とは、信号光が光パラメトリック増幅器２６からハーフミラー４０によって反射され、光子検出手段５０（具体的には、後述する第一光子検出器５０ａ）に到達するまでの光路長である。また、ここでいうアイドラ光（第二光）の反射光路長とは、アイドラ光が光パラメトリック増幅器２６からハーフミラー４０によって反射され、光子検出手段５０（具体的には、後述する第二光子検出器５０ｂ）に到達するまでの光路長である。
【００５２】
ここで、ハーフミラー４０が変位しても、信号光（第一光）の透過光路長とアイドラ光（第二光）の透過光路長とは一定のまま変化しないことに留意されたい。なお、ここでいう信号光（第一光）の透過光路長とは、信号光が光パラメトリック増幅器２６からハーフミラー４０を透過し、光子検出手段５０（具体的には、後述する第二光子検出器５０ｂ）に到達するまでの光路長である。また、ここでいうアイドラ光（第二光）の透過光路長とは、アイドラ光が光パラメトリック増幅器２６からハーフミラー４０を透過し、光子検出手段５０（具体的には、後述する第一光子検出器５０ａ）に到達するまでの光路長である。信号光の反射光路長とアイドラ光の反射光路長との差が、信号光およびアイドラ光のコヒーレンス長Ｌｃｏｈより充分大きくなるように変位させておくことで、被測定物１０の光特性を正確に測定できる。
【００５３】
なお、ハーフミラー４０は、ビームスプリッタでも代用可能である。
【００５４】
光子検出手段５０は、第一合波光および第二合波光における光子を検出する。光子検出手段５０は、第一光子検出器５０ａ、第二光子検出器５０ｂを有する。第一光子検出器５０ａは、第一合波光における単一光子を検出する。第二光子検出器５０ｂは、第二合波光における単一光子を検出する。第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂは、単一光子を検出できるものである。第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂは、例えばＳｉ−ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を光子計数モードにすることにより実現可能である。第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂの内の少なくともいずれか一方は、ハーフミラー４０がδτ＝０のいわゆる０ポジション（ゼロ位置）で、ハーフミラー４０から第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂまでの光路長を正確に同一にする目的で、位置を微調整できるようにすることが望ましい。
【００５５】
なお、０ポジション（ゼロ位置）とは、信号光（第一光）の反射光路長とアイドラ光（第二光）の反射光路長との差が０になるようなハーフミラー４０の位置である。ここでいう信号光（第一光）の反射光路長とは、信号光が光パラメトリック増幅器２６からハーフミラー４０によって反射され、光子検出手段５０（具体的には、第一光子検出器５０ａ）に到達するまでの光路長である。また、ここでいうアイドラ光（第二光）の反射光路長とは、アイドラ光が光パラメトリック増幅器２６からハーフミラー４０によって反射され、光子検出手段５０（具体的には、第二光子検出器５０ｂ）に到達するまでの光路長である。
【００５６】
光子一致検出計測手段６０は、光子検出手段５０によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する。具体的には、光子検出手段５０によって同時に光子が検出される頻度を数える。光子一致検出計測手段６０は、乗算器（一致検出信号出力手段）６２、カウンタ６４を有する。
【００５７】
乗算器（一致検出信号出力手段）６２は、第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂが同時に光子を検出した時にパルス（一致検出信号）を出力する。
【００５８】
カウンタ６４は、乗算器６２の出力するパルス（一致検出信号）をカウントし、パルスが出力される頻度を出力する。
【００５９】
特性測定手段７０は、光子一致検出計測手段６０の出力（一致検出信号が出力される頻度）に基づき被測定物１０の光特性を測定する。測定される光特性は、例えば、遅延時間、減衰定数、屈折率、分散、分散の周波数特性がある。
【００６０】
まず、遅延時間の測定法を説明する。
【００６１】
第一合波光の電界オペレータの正の周波数成分、第二合波光の電界オペレータの正の周波数成分、光パラメトリック増幅器２６から出力されるエンタングル光子対の状態ベクトルの積は式（１３）のように表される。
【００６２】
【数８】
2004085275.tif 000010
可変遅延器３０の遅延時間τを変化させたときにエンタングル光子対が一致検出される確率（第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂが同時に光子を検出する確率）は、式（１３）に、これのハミルトニアン（位相）共役を掛け合わせることにより、式（１４）のように表される。
【００６３】
【数９】
2004085275.tif 000011
ただし、ηは第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂの検出効率である。
【００６４】
光パラメトリック増幅器２６から出力される信号光の電界オペレータの正の周波数成分Ａｓ（ω）、アイドラ光の電界オペレータの正の周波数成分Ａｉ（ω）を図２に示す。
【００６５】
また、エンタングル光子対が一致検出される確率Ｐ（τ）（τ＝Ｔｓの時）を図３に示す。図３からわかるように、Ｐ（τ）が意味をもつためには、δτを０の位置から±１／σよりも充分大きくずらす必要がある。すなわち、ハーフミラー４０の可動距離ｃδτ（ｃは光速）を、信号光（第一光）およびアイドラ光（第二光）のコヒーレンス長Ｌｃｏｈより充分大きくするとよい。もし、δτ＝０であれば、一致検出される確率Ｐ（τ）は０になってしまう。δτを０の位置から±１／σよりも充分大きくずらした場合は、一致検出される確率Ｐ（τ）のδτの項は無視でき、Ｐ（τ）はτのみの関数で近似できる。
【００６６】
この状態で、τを可変しながらＰ（τ）を測定すると図４に示すようにτ＝Ｔｓとなる場合、すなわち、可変遅延器３０の遅延時間τが、被測定物１０の遅延時間Ｔｓと等しくなった場合に一致検出される確率Ｐ（τ）がピークをとる。
【００６７】
よって、可動ミラー３０ａを移動させることにより、可変遅延器３０の遅延時間τを変化させ、一致検出される確率Ｐ（τ）がピークをとった時の遅延時間τが被測定物１０の遅延時間Ｔｓである。
【００６８】
次に、減衰定数の測定法を説明する。
【００６９】
まず、被測定物１０を光特性測定装置に接続して一致検出される確率Ｐ（τ）を計測する。次に、被測定物１０を光特性測定装置から外して、信号光（第一光）をハーフミラー４０に直接与える。このときの一致検出される確率をＰ０（τ’）とする。被測定物１０が無い状態の減衰定数を０とすれば、
Ｐ（τ）／Ｐ０（τ’）　＝　ｅｘｐ（−２αｓ）
となる。よって、被測定物１０の減衰定数αｓを測定することができる。
【００７０】
ここで、δτを０の位置から±１／σよりも充分大きくずらした場合、τを調節することで一致検出される確率Ｐ（τ）がピーク（極大値）をとる理由を説明する。この場合、信号光（第一光）の反射光路長（光パラメトリック増幅器２６→ハーフミラー４０→第一光子検出器５０ａ）とアイドラ光（第二光）の反射光路長（光パラメトリック増幅器２６→ハーフミラー４０→第二光子検出器５０ｂ）との差が、信号光およびアイドラ光のコヒーレンス長Ｌｃｏｈより充分大きくなる。なお、δτ＝０の場合は、信号光（第一光）の反射光路長とアイドラ光（第二光）の反射光路長との差が０になる。
【００７１】
よって、ハーフミラー４０で反射するエンタングル光子対は、それぞれの光子対が第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂに到達する時間が異なる。したがって、一致検出の確率の向上に寄与しない。
【００７２】
一方、ハーフミラー４０を透過するエンタングル光子対は、ハーフミラー４０の位置に影響されることなく、可変遅延器３０によりそれぞれの光子が第一光子検出器５０ａおよび第二光子検出器５０ｂに到達する時間を正確に同一にできる。すなわち、信号光（第一光）の透過光路長とアイドラ光（第二光）の透過光路長とを等しくすることができる。よって、一致検出の確率の向上に寄与する。
【００７３】
よって、可変遅延器３０の遅延時間τを調節することで一致検出の確率Ｐ（τ）がピーク（極大値）をとるようになる。
【００７４】
次に、屈折率の測定法を説明する。
【００７５】
被測定物１０が挿入されている信号光の光路と、可変遅延器３０が挿入されているアイドラ光の光路とが、被測定物１０および可変遅延器３０以外は全く同一（光路長やミラーなどの構成等）の場合は、上記のようにτ＝Ｔｓで一致検出の確率Ｐ（τ）がピーク（極大値）をとる。
【００７６】
しかし、実際には、上記の二つの光路は同一とは限らず、τ＝Ｔｓ＋Δで一致検出の確率Ｐ（τ）がピーク（極大値）をとる。ここで、被測定物１０を光特性測定装置から外して、信号光（第一光）をハーフミラー４０に直接与える。このとき、τ’＝Ｔ０＋Δで一致検出される確率Ｐ０（τ’）がピーク（極大値）をとる。ただし、Ｔ０は被測定物１０が接続されていないときの、被測定物１０が接続されていた部分の遅延時間である。よって、被測定物１０が接続されているときといないときに測定された一致検出の確率Ｐ（τ）、Ｐ０（τ’）がピーク（極大値）をとる遅延時間の差τ−τ’が、被測定物１０の遅延時間Ｔｓと被測定物１０が接続されていないときの遅延時間Ｔ０（光が真空または空気中を被測定物１０の長さ分進む時間）との差となる。すなわち、
τ−τ’＝Ｔｓ−Ｔ０
である。
【００７７】
さらに、被測定物１０の長さＬＤＵＴと、被測定物１０が接続されていないときの、被測定物１０が接続されていた部分の屈折率ｎ０がわかっていれば、被測定物１０の屈折率ｎは、式（１５）のように求められる。
【００７８】
【数１０】
2004085275.tif 000012
次に、分散の測定法を説明する。
【００７９】
分散を考慮した場合の被測定物１０のインパルス応答関数は式（１６）のように表すことができる。
【００８０】
【数１１】
2004085275.tif 000013
ただし、βｓは分散パラメータ、ｌｓは被測定物１０の長さである。
【００８１】
分散パラメータβｓと波長分散Ｄｓとの間には、式（１７）に示すような関係がある。
【００８２】
【数１２】
2004085275.tif 000014
このときの一致検出確率Ｐ’（τ）は、新たなσＴを導入することにより式（１８）のように表される。
【００８３】
【数１３】
2004085275.tif 000015
ここで、σＴは式（１９）のように表される。
【００８４】
【数１４】
2004085275.tif 000016
図５に示すように、一致検出確率Ｐ’（τ）は分散の影響から、分散を考慮しない一致検出確率Ｐ　（τ）に比べて、より広がったものになる。この広がりから被測定物１０の分散が求まる。
【００８５】
最後に、分散の周波数特性の測定法を説明する。
【００８６】
被測定物１０の分散が周波数依存性を有する場合、一致検出確率Ｑ（τ）は、分散の周波数依存性を考慮しなかった場合の一致検出確率Ｐ（τ）に関数Ｆ（τ）を掛けたものとなる。すなわち、
Ｑ（τ）＝Ｐ（τ）Ｆ（τ）
である。
【００８７】
よって、測定の結果得られた一致検出確率Ｑ（τ）のフーリエ変換を計算することにより周波数スペクトルがわかるので、ωｃを中心とした周波数拡がり数σｃの領域の分散の周波数特性を求めることができる。
【００８８】
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
【００８９】
信号用光源２２により生成された入力信号光と、励起用光源２４により生成された入力励起光とは、光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ）２６に入力される。これにより、信号光とアイドラ光とが生成される。信号光（第一光）は被測定物１０に、アイドラ光（第二光）は可変遅延器３０に与えられる。被測定物１０を透過した信号光および可変遅延器３０を通過したアイドラ光は、ハーフミラー４０に与えられる。
【００９０】
ハーフミラー４０により反射された信号光と、ハーフミラー４０を透過したアイドラ光とは合波され、第一合波光となって出力される。ハーフミラー４０を透過した信号光と、ハーフミラー４０により反射されたアイドラ光とは合波され、第二合波光となって出力される。
【００９１】
第一合波光は第一光子検出器５０ａにより、第二合波光は第二光子検出器５０ｂにより光子が検出される。同時に光子が検出されると、乗算器６２がパルス（一致検出信号）を出力し、その頻度がカウンタ６４により特性測定手段７０へ出力される。
【００９２】
特性測定手段７０は、一致検出信号の出力頻度から一致検出の確率を求める。そして、被測定物１０の光特性を測定する。
【００９３】
第一の実施形態によれば、エンタングル光子対の量子干渉を利用し、光子を検出することによって被測定物１０の光特性を測定する。よって、光を「波」として検出することからくる検出感度の限界を打破し、高精度あるいは高ダイナミックレンジの被測定物１０の光学パラメータの測定が可能となる。
【００９４】
なお、微弱光で測定が行えるため、被測定物１０の非破壊、無侵襲測定が可能である。しかも、従来のマイケルソン干渉計と異なり、フリンジパターンが生じないから、周期や位相２πの整数倍のあいまいさが無く、干渉計単独で、被測定物１０の減衰定数だけではなく、遅延時間及び波長分散が測定できる。
【００９５】
さらに、従来の光ネットワークアナライザと異なり、光強度変調器を使用しないため、変調器の伝送特性自体や伝送特性のドリフトによる被測定物１０の光学的パラメータの測定精度への影響が問題にならない。
【００９６】
なお、第一の実施形態は、従来のＨｏｎｇ−Ｏｕ−Ｍａｎｄｅｌ量子干渉計（Ｃ．Ｋ．　Ｈｏｎｇ，　Ｚ．Ｙ．　Ｏｕ，　ａｎｄ　Ｌ．　Ｍａｎｄｅｌ，　Ｐｈｙｓ．　Ｒｅｖ．　Ｌｅｔｔ．　５９，　２０４４　（１９８７）参照）と類似しているように見えるが、重大な相違点がある。
【００９７】
Ｈｏｎｇ−Ｏｕ−Ｍａｎｄｅｌ量子干渉計は、図６に示すように、エンタングル光子対を光路ａ、ｂに入射し、ビームスプリッタ（ＢＳ）で結合する。このとき、光路ａ、ｂの光路差は、エンタングル光子対のコヒーレンス長の範囲内とする。これにより光子の一致検出確率はディップ（極小値）をとる（図３のδτ＝０付近を参照）。これは、光子対が両方ともビームスプリッタを透過したのか、ビームスプリッタに反射されたのかの、いずれかの場合に起きる。しかし、どちらの現象が起きたかは区別できない。どのような現象が起きたか決められないということによって生じる干渉は、量子力学の概念を拡張するものである。ここで重要なことは、光路ａ、ｂの光路差は、エンタングル光子対のコヒーレンス長の範囲内にしなければならないということである。
【００９８】
一方、第一の実施形態においては、信号光（第一光）の反射光路長（光パラメトリック増幅器２６→ハーフミラー４０→第一光子検出器５０ａ）とアイドラ光（第二光）の反射光路長（光パラメトリック増幅器２６→ハーフミラー４０→第二光子検出器５０ｂ）との差が、信号光およびアイドラ光のコヒーレンス長Ｌｃｏｈより充分大きい。これにより、光子の一致検出確率はディップ（極小値）から外れる（図３のδτを０の位置から±１／σよりも充分大きくずらした部分を参照）。さもないと、光子の一致検出確率が測定できず、被測定物１０の光特性を測定できない。
【００９９】
すなわち、第一の実施形態においては、干渉計の二つの光路の光路差を、エンタングル光子対のコヒーレンス長よりも充分に大きくしたという、従来のＨｏｎｇ−Ｏｕ−Ｍａｎｄｅｌ量子干渉計とは正反対の特徴がある。
【０１００】
第二の実施形態
第二の実施形態は、第一の実施形態と、エンタングル光子対生成手段２０、光子検出手段５０および光子一致検出計測手段６０の構成が異なる。
【０１０１】
図７は、本発明の第二の実施形態にかかる光特性測定装置の構成を示すブロック図である。第二の実施形態にかかる光特性測定装置は、被測定物１０（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕｎｄｅｒ　Ｔｅｓｔ）の遅延時間、減衰定数、分散等の光学パラメータの波長依存性の測定を行う。
【０１０２】
光特性測定装置は、エンタングル光子対生成手段２０、可変遅延器（光路長変化手段）３０、ハーフミラー（量子干渉手段）４０、光子検出手段５０、光子一致検出計測手段６０、特性測定手段７０を備える。以後、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
【０１０３】
エンタングル光子対生成手段２０は、エンタングル光子対を生成する。エンタングル光子対生成手段２０は、励起用光源２４、自発的パラメトリック下方変換器（ＳＰＤＣ：ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）２８を有する。
【０１０４】
励起用光源２４は第一の実施形態と同様である。自発的パラメトリック下方変換器２８は、入力励起光（周波数ωｐ）を受け、信号光（周波数ωｓ）と、アイドラ光（周波数ωｉ＝ωｐ−ωｓ）を生成する。なお、自発的パラメトリック下方変換器２８は、光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ）２６に入力信号光を入れないことにより生成可能である。
【０１０５】
可変遅延器（光路長変化手段）３０およびハーフミラー（量子干渉手段）４０は第一の実施形態と同様である。
【０１０６】
光子検出手段５０は、第一合波光および第二合波光における光子を検出する。光子検出手段５０は、ミラー５２ａ、ｂ、二分の一波長板５３、ハーフミラー５４、非線形結晶（一致検出光出力手段）５６を有する。
【０１０７】
ミラー５２ａは第一合波光の進行方向を９０度変え、ミラー５２ｂは第二合波光の進行方向を９０度変える。これにより、第一合波光および第二合波光は交差するようになる。
【０１０８】
二分の一波長板５３は、第一合波光および第二合波光が交差する前に、ミラー５２ｂに反射された第二合波光の偏光の向きを９０度ずらす。なお、二分の一波長板５３を、第一合波光および第二合波光が交差する前に、ミラー５２ａに反射された第一合波光の偏光の向きを９０度ずらすように配置してもよい。
【０１０９】
ハーフミラー５４は、第一合波光および第二合波光が交差する点に配置される。ハーフミラー５４は、第一合波光および第二合波光を合波して第三合波光とし、非線形結晶５６に出力する。
【０１１０】
非線形結晶（一致検出光出力手段）５６は、タイプＩＩ型の非線形結晶（ＳＨＧ結晶で、ωｃ＝ωｐ／２とωｐで位相整合条件を満たす）である。非線形結晶５６は、第一合波光および第二合波光の光強度が同時に強い時に、第一合波光および第二合波光の周波数の和（すなわち、ωｐ）を周波数とする一致検出光を出力する。
【０１１１】
光子一致検出計測手段６０は、光子検出手段５０によって同時に光子が検出されることによって変化する量を計測する。具体的には、光子検出手段５０が出力する一致検出光の強度変化を計測する。光子一致検出計測手段６０は、光フィルタ６６、光検出器６７、デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）（電圧測定手段）６８を有する。
【０１１２】
光フィルタ６６は、非線形結晶５６の出力を受け、第一合波光および第二合波光の周波数の和ωｐの光のみを通過させ、他の光を除去する。光検出器６７は、光フィルタ６６の出力を光電変換する。デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）（電圧測定手段）６８は、光検出器６７の出力した電気信号の電圧値を計測する。この電圧値は、一致検出光の強度変化を示す。電圧値は、特性測定手段７０に与えられる。
【０１１３】
特性測定手段７０は第一の実施形態と同様である。なお、一致検出光の強度変化は、第一の実施形態における一致検出確率Ｐ（τ）と同様に取り扱える。
【０１１４】
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
【０１１５】
励起用光源２４により生成された入力励起光は、自発的パラメトリック下方変換器２８に入力される。これにより、信号光とアイドラ光とが生成される。信号光（第一光）は被測定物１０に、アイドラ光（第二光）は可変遅延器３０に与えられる。被測定物１０を透過した信号光および可変遅延器３０を通過したアイドラ光は、ハーフミラー４０に与えられる。
【０１１６】
ハーフミラー４０により反射された信号光と、ハーフミラー４０を透過したアイドラ光とは合波され、第一合波光となって出力される。ハーフミラー４０を透過した信号光と、ハーフミラー４０により反射されたアイドラ光とは合波され、第二合波光となって出力される。
【０１１７】
第一合波光はミラー５２ａにより、第二合波光はミラー５２ｂにより進行方向が９０度変化して、ハーフミラー５４において交差する。ただし、第二合波光は、交差する前に、二分の一波長板５３により偏光の向きが９０度変化する。第一合波光および第二合波光はハーフミラー５４により合波され第三合波光となり、非線形結晶５６に与えられる。非線形結晶５６は、第一合波光および第二合波光の光強度が同時に強い時に、第一合波光および第二合波光の周波数の和（すなわち、ωｐ）を周波数とする一致検出光を出力する。
【０１１８】
非線形結晶５６の出力は、光フィルタ６６によりフィルタリングされ、一致検出光のみが光検出器６７に与えられる。光検出器６７により一致検出光は光電変換され、変換結果たる電気信号はデジタルマルチメータ（ＤＭＭ）６８により電圧値が測定される。この電圧値は、一致検出光の強度変化を示す。電圧値は、特性測定手段７０に与えられる。
【０１１９】
特性測定手段７０は、一致検出光の強度変化から被測定物１０の光特性を測定する。
【０１２０】
第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
【０１２１】
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、上記の各部分、例えば特性測定手段７０を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる光特性測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】光パラメトリック増幅器２６から出力される信号光の電界オペレータの正の周波数成分Ａｓ（ω）、アイドラ光の電界オペレータの正の周波数成分Ａｉ（ω）を示すグラフである。
【図３】エンタングル光子対が一致検出される確率Ｐ（τ）（τ＝Ｔｓの時）を示すグラフである。
【図４】一致検出される確率Ｐ（τ）とτの関係を示すグラフである。
【図５】分散を考慮した一致検出確率Ｐ’（τ）と、分散を考慮しない一致検出確率Ｐ　（τ）とを示すグラフである。
【図６】従来技術のＨｏｎｇ−Ｏｕ−Ｍａｎｄｅｌ量子干渉計の構成を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施形態にかかる光特性測定装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来技術のマイケルソン干渉計を被測定物（ＤＵＴ）の測定に利用した場合の構成を示す図である。
【図９】従来技術の光ネットワークアナライザを被測定物（ＤＵＴ）の測定に使用する場合の測定システムの構成を示す。
【符号の説明】
１０　被測定物（ＤＵＴ）
２０　エンタングル光子対生成手段
２２　信号用光源
２４　励起用光源
２６　光パラメトリック増幅器
２８　自発的パラメトリック下方変換器
３０　可変遅延器（光路長変化手段）
４０　ハーフミラー（量子干渉手段）
５０　光子検出手段
５０ａ　第一光子検出器
５０ｂ　第二光子検出器
５２ａ、ｂ　ミラー
５３　二分の一波長板
５４　ハーフミラー
５６　非線形結晶（一致検出光出力手段）
６０　光子一致検出計測手段
６２　乗算器（一致検出信号出力手段）
６４　カウンタ
６６　光フィルタ
６７　光検出器
６８　デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）（電圧測定手段）
７０　特性測定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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