JP2019020650A - Chirped mirror and chirped mirror unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フェムト秒光パルスを始めとするパルス幅の極めて短い光パルス（超短光パルス）等の分散補償を行えるチャープミラー、及びこれを用いたチャープミラーユニットに関する。 The present invention relates to a chirp mirror capable of compensating for dispersion of an optical pulse having an extremely short pulse width (ultra-short optical pulse) including a femtosecond optical pulse, and a chirp mirror unit using the chirp mirror.
特許第３５６９７７７号公報（特許文献１）に記載されているように、近時、分子状態や固体の電子状態の制御、化学反応制御、材料加工等において、フェムト秒光パルスが利用されている。フェムト秒光パルスは、フェムト（１０−１５）秒程度の非常に短いパルス幅において、例えば１０１２Ｗ（ワット）程度以上といった高いピーク強度を有する光である。
フェムト秒光パルスは、様々な波長の光が、位相を揃えた状態で重畳されて構成される。
フェムト秒光パルスは、波長毎に光の速度が異なる媒質中、即ち光の群速度に波長依存性がある媒質中を伝搬すると、ある波長の光に対して別の波長の光がその伝搬方向において相対的に速く進むことないしはその重畳により、パルス幅が広がったり、ピーク強度が下がったりする。光の群速度に波長依存性があることで、波長に応じ光の速度にずれが生ずることは、チャープと呼ばれる。
As described in Japanese Patent No. 3567777 (Patent Document 1), recently, femtosecond light pulses have been used in control of molecular states and solid electronic states, chemical reaction control, material processing, and the like. The femtosecond light pulse is light having a high peak intensity of, for example, about 10 12 W (watts) or more in a very short pulse width of about femto (10 −15 ) seconds.
The femtosecond light pulse is configured by superimposing light of various wavelengths in a state where the phases are aligned.
When a femtosecond light pulse propagates in a medium with a different speed of light for each wavelength, that is, a medium in which the group speed of light is wavelength-dependent, the light of another wavelength is propagated in the propagation direction. As a result, the pulse width is broadened or the peak intensity is lowered due to the relatively fast advancement or superposition thereof. The fact that the group speed of light has a wavelength dependency and the speed of light varies depending on the wavelength is called chirp.
フェムト秒光パルスの特性は、チャープによりパルス幅が広がったりピーク強度が下がったりした分だけ損なわれるため、プリズムや誘電体多層膜鏡により、波長に応じ速度のずれた即ちチャープしたフェムト秒光パルスをずれのないフェムト秒光パルスに戻すことが行われる（分散補償）。
例えば、可視域の波長の光が重畳され、伝搬により赤色光が伝搬方向で他の色の光より速くチャープしたフェムト秒光パルスを、互いに異なる膜厚に係る複数のブラッグ膜を有する誘電体多層膜鏡（チャープミラーの一例）でブラック反射させ、反射における赤色光の光路長を他の色の光の光路長より長くすれば、チャープミラーにおける反射によって、速くずれた赤色光が光路長の差に応じて遅くなり、光路長の差が適切であれば、赤色光のチャープが解消されることとなる。又、他の色においても、チャープミラーの層数や膜厚を調整して光路長の差を調整すれば、同様に補償される。
The characteristics of femtosecond light pulses are lost by the amount of pulse width broadening or peak intensity being reduced by chirping. Therefore, the speed of the femtosecond light pulses is shifted by the prism or dielectric multilayer mirror, that is, chirped femtosecond light pulses. Is returned to a femtosecond optical pulse without deviation (dispersion compensation).
For example, a dielectric multilayer having a plurality of Bragg films with different thicknesses of femtosecond light pulses in which light of a visible wavelength is superimposed and red light chirps faster than other colors in the propagation direction by propagation If the film mirror (an example of a chirp mirror) is reflected black and the optical path length of the red light in the reflection is longer than the optical path length of the light of other colors, the red light that has shifted quickly due to the reflection in the chirp mirror will be different in optical path length. If the difference between the optical path lengths is appropriate, the chirp of red light will be eliminated. Also, other colors can be similarly compensated by adjusting the difference in optical path length by adjusting the number and thickness of the chirp mirror layers.
チャープミラーにおけるブラッグ膜の層数や膜厚は各ブラック膜（誘電体多層膜）の形成により固定されるため、１回の反射における光路長の差が固定されていて、光が相対的に遅く戻される度合（分散補償量）ないしその波長に応じた分布は固定されており、チャープミラーの１回の反射では、所定の分散補償量における補償しか行えず、所定の伝搬経路を通った所定のフェムト秒光パルスしか適切に補償することができない。これでは、伝搬経路及びフェムト秒光パルスの組の種類毎に合わせて設計された複数のブラッグ膜を有するチャープミラーを用意しなければならず、極めて煩わしい。
そこで、特許第３５６９７７７号公報（特許文献１）のチャープ量可変装置では、２枚のチャープミラーが向かい合わせて配置され、それらの間におけるフェムト秒光パルスの反射回数を変えるための可動鏡や固定鏡が更に配置される。この装置によれば、チャープミラーにおける反射回数を変えることで、反射１回当たりの分散補償量の自然数倍の分散補償量において、フェムト秒光パルスの分散補償を行うことができる。
Since the number and thickness of the Bragg films in the chirp mirror are fixed by the formation of each black film (dielectric multilayer film), the difference in optical path length in one reflection is fixed, and the light is relatively slow. The degree of return (dispersion compensation amount) or the distribution according to its wavelength is fixed, and a single reflection of the chirp mirror can only compensate for a predetermined dispersion compensation amount, and a predetermined amount passing through a predetermined propagation path. Only femtosecond light pulses can be compensated appropriately. In this case, it is necessary to prepare a chirp mirror having a plurality of Bragg films designed for each type of propagation path and femtosecond optical pulse set, which is extremely troublesome.
Therefore, in the chirp amount variable device disclosed in Japanese Patent No. 3567777 (Patent Document 1), two chirp mirrors are arranged to face each other, and a movable mirror or a fixed mirror is used to change the number of femtosecond light pulse reflections between them. A mirror is further arranged. According to this apparatus, dispersion compensation of femtosecond light pulses can be performed with a dispersion compensation amount that is a natural number multiple of the dispersion compensation amount per reflection by changing the number of reflections in the chirp mirror.
上記装置では、所定の分散補償量の自然数倍の分散補償量という、離散した分散補償量において、フェムト秒光パルスの分散補償が行われ、分散補償量の微調整は困難である。
又、分散補償量の種類を増やすため、１０回程度以上といった比較的に多い反射回数にも変えられるようにすると、装置が大掛かりになる。
更に、チャープミラーにおける反射率は現実的には１００％未満であり、反射回数が増えるほど、最終的な（総合的な）反射率が低下して、フェムト秒光パルスの損失が大きくなる。
そこで、本発明の主な目的は、フェムト秒光パルスを始めとする超短光パルス等の分散補償をきめ細く行えるチャープミラーを提供することである。
又、本発明の主な目的は、反射回数を抑制することができ、分散補償による超短光パルスの損失を抑制可能であるチャープミラーを提供することである。
加えて、本発明の主な目的は、上述のチャープミラーを有することで、簡単に分散補償が行え、又コンパクトであるチャープミラーユニットを提供することである。
In the above apparatus, dispersion compensation of femtosecond optical pulses is performed with a discrete dispersion compensation amount that is a dispersion compensation amount that is a natural number multiple of a predetermined dispersion compensation amount, and fine adjustment of the dispersion compensation amount is difficult.
Also, if the number of reflections can be changed to a relatively large number of reflections such as about 10 or more in order to increase the type of dispersion compensation amount, the apparatus becomes large.
Further, the reflectivity of the chirped mirror is actually less than 100%. As the number of reflections increases, the final (total) reflectivity decreases and the loss of femtosecond light pulses increases.
Accordingly, a main object of the present invention is to provide a chirp mirror capable of finely compensating for dispersion such as ultrashort light pulses such as femtosecond light pulses.
A main object of the present invention is to provide a chirp mirror that can suppress the number of reflections and can suppress the loss of ultrashort light pulses due to dispersion compensation.
In addition, a main object of the present invention is to provide a chirp mirror unit that can easily perform dispersion compensation and is compact by having the above-described chirp mirror.
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、チャープミラーにおいて、所定波長域内の中心波長での群速度遅延分散ＧＤＤの値が、入射角θの関数となっており、所定入射角域内で、単調増加又は単調減少することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記所定入射角域の大きさが、１５°以上であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、上記発明において、前記所定波長域における群速度遅延分散ＧＤＤの平均値ＧＤＤａｖｅのフィッティング直線が、前記所定入射角域内における前記入射角θと、前記所定入射角域内の所定値である基本入射角θ０について、ＧＤＤａｖｅ＝ａ（θ−θ０）＋ｂ，−２００≦ａ≦２００，−６０００≦ｂ≦６０００，という条件を満たすものであることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、上記発明において、前記所定波長域が、１０２５ｎｍ以上１０３５ｎｍ以下を含んでおり、前記中心波長が、１０３０ｎｍであることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、上記発明において、前記所定波長域が、７８０ｎｍ以上８２０ｎｍ以下を含んでおり、前記中心波長が、８００ｎｍであることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the chirped mirror, the value of the group velocity delay dispersion GDD at the center wavelength in the predetermined wavelength region is a function of the incident angle θ, and the predetermined incident angle is obtained. It is characterized by monotonically increasing or decreasing monotonically within the region.
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, in the above invention, the fitting straight line of the average value GDD ave of the group velocity delay dispersion GDD in the predetermined wavelength range is the incident angle θ in the predetermined incident angle range and the predetermined incident angle range. The basic incident angle θ 0 , which is a predetermined value, satisfies the following conditions: GDD ave = a (θ−θ 0 ) + b, −200 ≦ a ≦ 200, −6000 ≦ b ≦ 6000. Is.
According to a fourth aspect of the present invention, in the above invention, the predetermined wavelength range includes 1025 nm to 1035 nm, and the central wavelength is 1030 nm.
The invention according to
上記目的を達成するため、請求項６に記載の発明は、チャープミラーユニットにおいて、上記チャープミラーと、前記チャープミラーを入射光路に対して相対的に回転させるチャープミラー回転機構と、を備えていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、上記発明において、前記チャープミラーの反射光路を調整する光路調整ミラーを備えていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a sixth aspect of the present invention is a chirped mirror unit comprising the chirped mirror and a chirped mirror rotating mechanism that rotates the chirped mirror relative to an incident optical path. It is characterized by this.
The invention described in
本発明の主な効果は、フェムト秒光パルスを始めとする超短光パルス等の分散補償をきめ細く行えるチャープミラーを提供することである。
又、本発明の主な効果は、反射回数を抑制することができ、分散補償による超短光パルスの損失を抑制可能であるチャープミラーを提供することである。
更に、本発明の主な効果は、上述のチャープミラーを有することで、簡単に分散補償が行え、又コンパクトであるチャープミラーユニットを提供することである。
The main effect of the present invention is to provide a chirp mirror capable of finely compensating for dispersion such as ultrashort optical pulses such as femtosecond optical pulses.
The main effect of the present invention is to provide a chirped mirror that can suppress the number of reflections and can suppress the loss of ultrashort light pulses due to dispersion compensation.
Furthermore, the main effect of the present invention is to provide a chirp mirror unit that can easily perform dispersion compensation and is compact by having the above-described chirp mirror.
以下、本発明に係る実施の形態の例が、適宜図面に基づいて説明される。尚、本発明の形態は、これらの例に限定されない。 Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described based on the drawings as appropriate. The embodiment of the present invention is not limited to these examples.
本発明に係るチャープミラーは、反射面を備えた基材を有しており、反射面において超短光パルスを反射することにより、超短光パルスの分散補償を行うものである。
以下、超短光パルスがフェムト秒光パルスである場合について説明されるが、本発明において、超短光パルスはフェムト秒光パルスに限定されるものではない。又、本発明は、超短光パルスではない光パルスや、フェムト秒であるものを始めとした様々な周期に係る光に適用することも可能である。尚、以下、特に断られない限り、フェムト秒光パルスは単に光パルスとされる。
The chirped mirror according to the present invention has a base material having a reflecting surface, and performs dispersion compensation of the ultrashort light pulse by reflecting the ultrashort light pulse on the reflecting surface.
Hereinafter, the case where the ultrashort optical pulse is a femtosecond optical pulse will be described. However, in the present invention, the ultrashort optical pulse is not limited to the femtosecond optical pulse. The present invention can also be applied to light having various periods including light pulses that are not ultrashort light pulses and those that are femtoseconds. Hereinafter, unless otherwise specified, the femtosecond optical pulse is simply an optical pulse.
光パルスが媒質中を伝搬すると、媒質の種類に応じて、波長毎の速度にずれが生じてチャープし、光パルスのパルス幅が広がったり、光パルスのピーク強度が下がったりする。
例えば、媒質が石英である場合、波長４００ｎｍにおける光（青色光）の群速度は約１９８ｎｍ／ｆｓ（ナノメートル毎フェムト秒）であり、５５０ｎｍ（緑色光）での群速度は約２０２ｎｍ／ｆｓであり、７００ｎｍ（赤色光）での群速度は約２０４ｎｍ／ｆｓであって、４００ｎｍ以上１２００ｎｍの波長域において、波長（ｎｍ）の増加に応じ、群速度（ｎｍ／ｆｓ）が緩やかに単調増加する。
よって、石英中を伝搬する光パルスは、赤色光が緑色光や青色光に対して相対的に速くなり、赤色光が伝搬方向で先行するようにずれて行く。
尚、群速度Ｖｇ（ｎｍ／ｆｓ）は、波長をλ（ｎｍ），波長λの関数である媒質の屈折率をｎ（λ）、光速をｃ（ｎｍ／ｆｓ）とすると、次の［数１］で表される。
When the light pulse propagates through the medium, the speed for each wavelength is shifted and chirped depending on the type of the medium, and the pulse width of the light pulse is widened or the peak intensity of the light pulse is lowered.
For example, when the medium is quartz, the group velocity of light (blue light) at a wavelength of 400 nm is about 198 nm / fs (nanometer per femtosecond), and the group velocity at 550 nm (green light) is about 202 nm / fs. Yes, the group velocity at 700 nm (red light) is about 204 nm / fs, and the group velocity (nm / fs) increases gently and monotonously as the wavelength (nm) increases in the wavelength range from 400 nm to 1200 nm. .
Therefore, the light pulse propagating in the quartz is shifted so that the red light is relatively faster than the green light and the blue light, and the red light precedes in the propagation direction.
The group velocity V g (nm / fs) is expressed as follows, assuming that the wavelength is λ (nm), the refractive index of the medium as a function of the wavelength λ is n (λ), and the speed of light is c (nm / fs). [Expression 1]
そして、群速度のずれの指標として、次の［数２］で表される群速度分散ＧＶＤ（Ｇｒｏｕｐ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｆｓ２／ｃｍ，フェムト秒フェムト秒毎センチメートル）が用いられる。群速度分散ＧＶＤは、群速度の傾きに応じるものであり、ＧＶＤ＝０であれば、群速度に波長依存性がないこととなって、媒体中を伝搬する光パルスはチャープしない。他方、ＧＶＤ≠０であれば、群速度に波長依存性が存在して、ＧＶＤ≠０の媒体中を伝搬する光パルスはチャープする。 Then, a group velocity dispersion GVD (Group Velocity Dispersion, fs 2 / cm, femtosecond femtosecond per centimeter) expressed by the following [Equation 2] is used as an index of group velocity deviation. The group velocity dispersion GVD corresponds to the gradient of the group velocity. If GVD = 0, the group velocity has no wavelength dependence and the optical pulse propagating in the medium is not chirped. On the other hand, if GVD ≠ 0, the group velocity has wavelength dependence, and the optical pulse propagating through the medium with GVD ≠ 0 chirps.
チャープを経た光パルスのピーク強度Ｉｍａｘないしパルス幅Δτは、群速度分散ＧＶＤを用いて、順に次の［数３］，［数４］で表される。ここで、ｘは媒体の厚み（ｃｍ）であり、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ所定の定数であり、Ｉｍａｘ，０，Δτ０は順に初期ピーク強度（Ｗ），初期パルス幅（ｆｓ）である。 The peak intensity I max or the pulse width Δτ of the optical pulse that has passed through the chirp is expressed by the following [Equation 3] and [Equation 4] in order using the group velocity dispersion GVD. Here, x is the thickness (cm) of the medium, C 1 and C 2 are respectively predetermined constants, and I max, 0 and Δτ 0 are the initial peak intensity (W) and the initial pulse width (fs) in this order. is there.
かようにチャープした光パルスは、チャープミラーの反射面において、各波長の光の光路長に差が付いた状態で反射することで、分散補償される。
例えば、チャープミラーの反射面において、互いに異なる膜厚に係る複数のブラッグ膜を有する光学多層膜が形成されれば、ブラッグ反射により、光パルスは各波長の光の光路長に差が付いた状態で反射される。又、回折格子により、光パルスが各波長の光の光路長に差が付いた状態で反射されるようにすることも可能である。
光パルスは、ブラッグ反射により、角速度ωの関数である位相のずれ即ちチャープミラーの反射位相φ（ω）を生ずる。反射位相φ（ω）は、時刻をｔ（秒）、所定の定数をＣとすると、次の［数５］で表される。
The optical pulse thus chirped is reflected and compensated for by being reflected on the reflecting surface of the chirped mirror in a state where the optical path length of the light of each wavelength is different.
For example, if an optical multilayer film having a plurality of Bragg films with different film thicknesses is formed on the reflecting surface of a chirped mirror, the optical pulse has a difference in optical path length of light of each wavelength due to Bragg reflection. Reflected by. It is also possible to reflect a light pulse with a difference in optical path length of light of each wavelength by a diffraction grating.
The optical pulse causes a phase shift that is a function of the angular velocity ω, that is, a reflection phase φ (ω) of the chirped mirror, due to Bragg reflection. The reflection phase φ (ω) is expressed by the following [Equation 5], where time is t (seconds) and a predetermined constant is C.
反射位相に係る［数５］のうち、ωの時間遅延の最低次項である−∂φ／∂ω｜０は、φとして中心波長の値が代入されるものであり、群速度遅延ＧＤ（Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ）に対応するものであって、チャープミラー（光学多層膜内）の滞在時間に応じた値となっている。中心波長は、所定の波長域（対象波長域）に含まれる波長であり、分散補償の対象としての光パルスにおけるピーク波長（強度が最大となる波長）に対応して把握される。尚、中心波長は、対象波長域の中央値でなくても良い。又、光パルスの強度は、中心波長において最大でなくても良い。
又、ωの非線形項の最低次項である−∂２φ／∂ω２｜０は、φとして中心波長の値が代入されるものであり、群速度遅延分散ＧＤＤ（Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）に対応するものであって、位相のずれの指標となる。そして、ＧＤＤ＝−∂２φ／∂ω２である。
チャープを経た光パルスのピーク強度Ｉｍａｘないしパルス幅Δτは、群速度分散ＧＶＤと同様に、群速度遅延分散ＧＤＤを用いて、順に次の［数６］，［数７］で表すこともできる。
Of [Equation 5] related to the reflection phase, −∂φ / ∂ω | 0 , which is the lowest term of the time delay of ω, is substituted with the value of the center wavelength as φ, and the group velocity delay GD (Group) This corresponds to (Delay) and has a value corresponding to the stay time of the chirp mirror (in the optical multilayer film). The center wavelength is a wavelength included in a predetermined wavelength range (target wavelength range) and is grasped corresponding to a peak wavelength (a wavelength at which the intensity is maximum) in an optical pulse as a dispersion compensation target. The center wavelength may not be the median value of the target wavelength range. Further, the intensity of the light pulse may not be the maximum at the center wavelength.
Further, −∂ 2 φ / ∂ω 2 | 0 , which is the lowest order term of the nonlinear term of ω, is a value in which the center wavelength is substituted as φ, and corresponds to group velocity delay dispersion GDD (Group Delay Dispersion). And is an index of phase shift. Then, GDD = −∂ 2 φ / ２ω 2 .
Similar to the group velocity dispersion GVD, the peak intensity I max or the pulse width Δτ of the optical pulse that has passed through the chirp can be expressed by the following [Equation 6] and [Equation 7] in order using the group velocity delay dispersion GDD. .
所定の伝搬経路を通った光パルスがチャープミラーに反射されてなされる分散補償は、次の［数８］を満たすようにすると、最大限に行われる。
ここで、ｉは、伝搬経路中における媒質の種類毎に付されるナンバーであり、伝搬経路に石英ガラスと空気が存在する場合は、例えばｉ＝１（石英），ｉ＝２（空気）である。又、ＧＶＤ１は石英のＧＶＤであり、ＧＶＤ２は空気のＧＶＤである。更に、媒質の厚さ１は石英の厚さ（石英における経路長）であり、媒質の厚さＧＶＤ２は空気の厚さ（空気における経路長）である。
即ち、チャープミラーにおいて、伝搬経路全体におけるＧＶＤが打ち消されるＧＤＤを有するようにすれば、分散補償がなされる。
尚、４００ｎｍ以上１２００ｎｍの波長域において、石英のＧＶＤも空気のＧＶＤも共に単調減少し、波長８００ｎｍの光において石英のＧＶＤは３６３．４９ｆｓ２／ｃｍ、空気のＧＶＤは０．２１ｆｓ２／ｃｍであって、他の波長でも同様のオーダーであることから、石英のＧＶＤは空気のＧＶＤのおよそ１０００倍であり、目安として石英中を１ｍｍ（ミリメートル）進行する場合のＧＶＤと空気中を１ｍ（メートル）進行する場合のＧＶＤがほぼ同様になる。
Dispersion compensation performed by reflecting an optical pulse that has passed through a predetermined propagation path to a chirp mirror is maximized if the following [Equation 8] is satisfied.
Here, i is a number assigned to each type of medium in the propagation path. When quartz glass and air exist in the propagation path, for example, i = 1 (quartz) and i = 2 (air). is there. GVD 1 is quartz GVD, and GVD 2 is air GVD. Further, the thickness 1 of the medium is the thickness of quartz (path length in quartz), and the thickness GVD 2 of the medium is the thickness of air (path length in air).
That is, if the chirp mirror has GDD that cancels GVD in the entire propagation path, dispersion compensation is performed.
In the wavelength range from 400 nm to 1200 nm, both quartz GVD and air GVD monotonously decrease, and for light with a wavelength of 800 nm, quartz GVD is 363.49 fs 2 / cm and air GVD is 0.21 fs 2 / cm. Since the GVD of quartz is approximately 1000 times that of air, the GVD of air travels 1 mm (millimeters) in quartz as a guide, and 1 m (meter) in air. ) GVD when traveling is almost the same.
従来、図１（ａ）に示されるように、光学多層膜の形成の容易さや作動の安定性（設計通りの作動の実現）を確保する観点から、チャープミラーＭｐに対する光パルスの入射角そして反射角は固定されていた。
従って、例えば、向かい合わせのチャープミラーＭｐにおいて所定の入射角ないし反射角で合計１０回各反射地点Ｒ１〜Ｒ１０で反射されるように光パルスＰ２を入射させて、図１（ｂ）において一点鎖線で示されるＧＶＤを有する光パルスＰ２が、各反射によるＧＤＤの減少によりＧＶＤが都度減少され（同図における１０本の実線）、７６０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長域で分散補償される（光パルスＰ３）。尚、同図の実線に対し、反射地点Ｒ１〜Ｒ１０と同じ符号が付される。
ここでのチャープミラーＭｐは、当該入射角において、当該波長域におけるＧＶＤの大きさの１／１０に相当する大きさであるＧＤＤを有するものとされており、当該波長域においておよそ−６０ｆｓ２（６００の１／１０）でフラットである。尚、ＧＤＤがマイナスであるチャープミラーＭｐは、負分散ミラーとも呼ばれる。
光パルスＰ１は、発振装置から発出され、例えば模式的に７段階の波長成分（図１（ａ）における短波長側から順に波長成分Ｗ１〜Ｗ７）を互いに位相が揃った状態で有しているところ、１ｃｍ厚の光学ガラスＢＫ７ないし空気を通ってチャープミラーＭｐに達するまでに、長波長側の波長成分Ｗ７，Ｗ６・・が短波長側の波長成分Ｗ１，Ｗ２・・に対して伝搬方向で先行するようにチャープする。かようにチャープした光パルスＰ２のＧＶＤは、図１（ｂ）の一点鎖線Ｇのようになるところ、１回目の反射で当該波長域において１／１０程度即ち６０ｆｓ２程度減少し、同図において一点鎖線Ｇに最も近い（最上の）実線Ｒ１で示されるＧＶＤとなる。又、２回目の反射で、図１（ｂ）において次に近い（上から２番目の）実線Ｒ２に係るＧＶＤとなり、以下同様にして、１０回目の反射で、当該波長域にわたってＧＶＤが０となって、光パルスＰ１と同等であるように補償された光パルスＰ３が得られる。
かような従来の向かい合うチャープミラーＭｐでは、光学ガラスＢＫ７の厚みが変わる場合、６０ｆｓ２／ｃｍ又はその倍数に相当するようにＧＶＤが変化する厚みの離散的な変化に対しては、反射回数を変更することで分散補償可能であるが、その離散的な厚み以外の厚みに対しては、光学多層膜（ブラッグ膜構成）について別途設計された別のチャープミラーＭｐが必要になる。
Conventionally, as shown in FIG. 1 (a), from the viewpoint of ensuring the ease of forming an optical multilayer film and the stability of operation (realization of operation as designed), the incident angle and reflection of an optical pulse with respect to the chirp mirror Mp. The corner was fixed.
Therefore, for example, the light pulse P2 is incident on the opposite chirp mirror Mp so as to be reflected at each reflection point R1 to R10 a total of 10 times at a predetermined incident angle or reflection angle, and the dashed line in FIG. The optical pulse P2 having the GVD shown in FIG. 4 is reduced each time due to the reduction of the GDD due to each reflection (10 solid lines in the figure), and is dispersion-compensated in the wavelength range of 760 nm to 850 nm (optical pulse P3). . In addition, the same code | symbol as reflection point R1-R10 is attached | subjected with respect to the continuous line of the figure.
The chirped mirror Mp here has GDD which is a size corresponding to 1/10 of the size of GVD in the wavelength region at the incident angle, and is approximately −60 fs 2 ( 1/10 of 600) and flat. The chirp mirror Mp whose GDD is negative is also called a negative dispersion mirror.
The optical pulse P1 is emitted from the oscillation device, and typically has, for example, seven steps of wavelength components (wavelength components W1 to W7 in order from the short wavelength side in FIG. 1A) in a state where the phases are aligned with each other. However, the wavelength components W7, W6,... On the long wavelength side are propagated in the propagation direction with respect to the wavelength components W1, W2,. Chirp ahead. GVD of such the optical pulse P2 which is chirped, where is as dashed line G in FIG. 1 (b), reduced by two order of about That 60
In such a conventional chirped mirror Mp facing each other, when the thickness of the optical glass BK7 is changed, the number of reflections is set for a discrete change in thickness in which the GVD changes so as to correspond to 60 fs 2 / cm or a multiple thereof. The dispersion can be compensated by changing, but for the thickness other than the discrete thickness, another chirp mirror Mp separately designed for the optical multilayer film (Bragg film configuration) is required.
これに対し、本発明では、光学多層膜（ブラッグ膜構成）の設計等により、光パルスの入射角の変化に応じ、所定の入射角域内でＧＤＤが単調増加または単調減少するようにする。即ち、チャープミラーのＧＤＤは、入射角の関数となっており、所定入射角域内で単調増加又は単調減少するものである。
従って、光パルスのチャープミラー反射面に対する入射角を、光パルス入射経路に対するチャープミラーの相対的な回転等によって調整すれば、ＧＤＤを連続的に変化させることができ、光学ガラスＢＫ７の厚みが様々に変わる等、光パルスの伝搬経路が様々に変化したとしても、光パルスに対して分散補償を行うことができる。
尚、本発明において、光パルスの入射角の変化に応じＧＤＤが単調増加または単調減少するチャープミラーが、１０回程度の反射のなされる光学系に組み込まれても良く、この場合であっても、チャープミラーの相対的な回転により、ＧＤＤを容易に微調整することができる。
On the other hand, in the present invention, the GDD monotonously increases or decreases monotonously within a predetermined incident angle region in accordance with the change in the incident angle of the optical pulse by designing the optical multilayer film (Bragg film configuration). That is, the GDD of the chirp mirror is a function of the incident angle, and monotonously increases or decreases monotonously within a predetermined incident angle range.
Therefore, if the incident angle of the optical pulse with respect to the chirped mirror reflecting surface is adjusted by the relative rotation of the chirped mirror with respect to the optical pulse incident path, etc., the GDD can be continuously changed, and the thickness of the optical glass BK7 varies. Even if the propagation path of the optical pulse changes variously, such as changing to, dispersion compensation can be performed on the optical pulse.
In the present invention, a chirped mirror whose GDD monotonously increases or decreases monotonously according to the change in the incident angle of the light pulse may be incorporated in an optical system that reflects about 10 times. The GDD can be easily fine-tuned by the relative rotation of the chirp mirror.
かようなＧＤＤの変化においては、対象とする波長域の中心波長において、ＧＤＤが入射角の大きさに応じ単調増加又は単調減少すれば良い。
又、入射角θの変化の幅Δθ（所定入射角域の大きさ）は、１５°以上あれば、ＧＤＤの調整幅や調整精度を十分に確保することができる。入射角の変化の幅Δθ内において、最も多用する（設計においてＧＤＤが狙った値をとる）角度として定められた基本入射角θ０が含まれるようにすれば、基本入射角θ０を標準として入射角θを変化の幅Δθ内で調整することにより、ＧＤＤがより調整し易くなる。尚、基本入射角θ０は、所定入射角域内に含まれていれば、どのような値であっても良く、所定入射角域内の定数（所定値）であると言える。又、入射角の変化の幅Δθについて、５°以上とすることもできるし、１０°以上とすることもできるし、２０°以上とすることもできるし、他の任意の値以上とすることもでき、大きいほどＧＤＤの調整幅が十分なものとなり、あるいはＧＤＤの微調整が可能となる。
更に、対象とする波長域は、用途やチャープミラーの作製の容易さ等に応じて限定されていて良く、１０２５ｎｍ以上１０３５ｎｍ以下あるいはこれを含むものとされれば、中心波長１０３０ｎｍのＹｂ：ＹＡＧレーザーに係る光パルスの分散補償に好適なものとなり、７８０ｎｍ以上８２０ｎｍ以下あるいはこれを含むものとされれば、中心波長８００ｎｍのＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーに係る光パルスの分散補償に好適なものとなる。
加えて、対象とする波長域におけるＧＤＤの平均値ＧＤＤａｖｅが、入射角θと基本入射角θ０を用いて、次の［数９］で示される関係を有するようにすれば、チャープミラーが一層ＧＤＤを調整し易いものとなる。ここで、ａは定数であって、−２００≦ａ≦２００［ｆｓ２／°］であり、ｂは定数であって、−６０００≦ｂ≦６０００［ｆｓ２］である。
In such a change in GDD, the GDD may be monotonously increased or decreased monotonously depending on the incident angle at the center wavelength of the target wavelength range.
Further, if the width Δθ of change in the incident angle θ (the size of the predetermined incident angle region) is 15 ° or more, the GDD adjustment width and adjustment accuracy can be sufficiently secured. If the basic incident angle θ 0 defined as the angle that is most frequently used (the value that GDD aims at in the design) is included within the change width Δθ of the incident angle, the basic incident angle θ 0 is used as a standard. By adjusting the incident angle θ within the change width Δθ, it becomes easier to adjust the GDD. The basic incident angle θ 0 may be any value as long as it is included in the predetermined incident angle region, and can be said to be a constant (predetermined value) within the predetermined incident angle region. In addition, the incident angle change width Δθ can be 5 ° or more, 10 ° or more, 20 ° or more, or any other value or more. The larger the value is, the more the GDD adjustment width becomes, or the GDD fine adjustment becomes possible.
Furthermore, the wavelength range of interest may be limited depending on the application, ease of production of the chirped mirror, and the like, and if it is 1025 nm or more and 1035 nm or less or includes this, a Yb: YAG laser having a center wavelength of 1030 nm If it is suitable for the dispersion compensation of the optical pulse according to the above, and if it is 780 nm or more and 820 nm or less or includes this, it will be suitable for the dispersion compensation of the optical pulse concerning the Ti: Sapphire laser with the center wavelength of 800 nm.
In addition, if the average value GDD ave of GDD in the target wavelength region has the relationship represented by the following [Equation 9] using the incident angle θ and the basic incident angle θ 0 , the chirp mirror This makes it easier to adjust the GDD. Here, a is a constant, −200 ≦ a ≦ 200 [fs 2 / °], and b is a constant, −6000 ≦ b ≦ 6000 [fs 2 ].
又、かような本発明のチャープミラーと、これを回転角調整可能に回転移動可能な回転機構と、により、ＧＤＤの連続的な調整が可能であるチャープミラーユニット（分散補償ユニット）が形成されても良い。
更に、かようなチャープミラーユニットにおいて、チャープミラーが複数設けられていても良いし、回転移動可能及び平行移動可能な複数のチャープミラーが設けられていても良いし、１以上の回転するチャープミラーと１以上の通常のミラー（分散補償せずあるいはＧＤＤ変化させずに反射即ち伝搬方向変換のみ行うことを目的としたミラー）が設けられていても良い。
Moreover, a chirp mirror unit (dispersion compensation unit) capable of continuous GDD adjustment is formed by such a chirp mirror of the present invention and a rotation mechanism that can rotate and adjust the rotation angle. May be.
Further, in such a chirp mirror unit, a plurality of chirp mirrors may be provided, or a plurality of chirp mirrors capable of rotating and translating may be provided, or one or more rotating chirp mirrors may be provided. And one or more ordinary mirrors (mirrors intended to perform only reflection, that is, propagation direction conversion without dispersion compensation or GDD change) may be provided.
次に、本発明の実施例が示される。
但し、実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。特に、実施例の中心波長は、８００ｎｍあるいは１０３０ｎｍとされているところ、本発明における中心波長は、これらのものに限られない。
又、本発明の捉え方により、実施例が本発明の範囲外となる実質的な比較例となったり、比較例が本発明の範囲内である実質的な実施例となったりすることがある。
Next, examples of the present invention will be described.
However, the examples do not limit the scope of the present invention. In particular, the center wavelength in the embodiment is 800 nm or 1030 nm, but the center wavelength in the present invention is not limited to these.
Further, depending on the way of understanding the present invention, the embodiment may become a substantial comparative example that falls outside the scope of the present invention, or the comparative example may become a substantial embodiment that falls within the scope of the present invention. .
本発明の実施例として、同一の板状の基材の片面（反射面）において、互いに膜構成の異なる誘電体多層膜を有しているチャープミラーの形成がシミュレートされた。
基材は、直径３０ｍｍの円形板状であり、光学ガラスＢＫ７製である。
尚、反射面における誘電体多層膜は、真空蒸着によって、膜物質を、各膜厚の制御された状態で交互に蒸着させることで実際に形成可能である。
As an example of the present invention, the formation of a chirp mirror having dielectric multilayer films having different film configurations on one surface (reflection surface) of the same plate-like substrate was simulated.
The substrate has a circular plate shape with a diameter of 30 mm and is made of optical glass BK7.
Note that the dielectric multilayer film on the reflecting surface can be actually formed by alternately vapor-depositing a film substance in a state where each film thickness is controlled by vacuum vapor deposition.
実施例１〜６における誘電体多層膜は、奇数層がＴａ２Ｏ５（高屈折率材料による高屈折率層）、偶数層がＳｉＯ２（低屈折率材料による低屈折率層）である交互膜であり、各層は順に図２〜７に示すような物理膜厚を有している。実施例１〜６における誘電体多層膜の全層数は、順に７２，７２，７２，７２，４０，７２である。
実施例７における誘電体多層膜は、奇数層がＮｂ２Ｏ５（高屈折率層）、偶数層がＳｉＯ２であり、各層は図８に示すような物理膜厚を有している。実施例７における誘電体多層膜の全層数は、４４である。
実施例８〜９における誘電体多層膜は、奇数層がＴａ２Ｏ５、偶数層がＳｉＯ２であり、各層は順に図９〜１０に示すような物理膜厚を有している。実施例８〜９における誘電体多層膜の全層数は、順に５８，７０である。
実施例１０〜１１における誘電体多層膜は、奇数層がＮｂ２Ｏ５、偶数層がＳｉＯ２であり、各層は図１１〜１２に示すような物理膜厚を有している。実施例１０〜１１における誘電体多層膜の全層数は、順に６２，６６である。
実施例１２〜１６における誘電体多層膜は、奇数層がＴａ２Ｏ５、偶数層がＳｉＯ２であり、各層は順に図１３〜１７に示すような物理膜厚を有している。実施例１２〜１６における誘電体多層膜の全層数は、順に６２，６２，７２，５０，５０である。
実施例１７〜１８における誘電体多層膜は、奇数層がＮｂ２Ｏ５、偶数層がＳｉＯ２であり、各層は順に図１８〜１９に示すような物理膜厚を有している。実施例１７〜１８における誘電体多層膜の全層数は、順に４４，４４である。
In the dielectric multilayer films in Examples 1 to 6, the odd layer is Ta 2 O 5 (high refractive index layer made of a high refractive index material), and the even layer is alternating SiO 2 (low refractive index layer made of a low refractive index material). Each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of dielectric multilayer films in Examples 1 to 6 is 72, 72, 72, 72, 40, 72 in order.
In the dielectric multilayer film of Example 7, the odd number layer is Nb 2 O 5 (high refractive index layer), the even number layer is SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIG. The total number of dielectric multilayer films in Example 7 is 44.
In the dielectric multilayer films in Examples 8 to 9, the odd layer is Ta 2 O 5 and the even layer is SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of dielectric multilayer films in Examples 8 to 9 is 58 and 70 in this order.
In the dielectric multilayer films in Examples 10 to 11, the odd layer is Nb 2 O 5 and the even layer is SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of dielectric multilayer films in Examples 10 to 11 is 62 and 66 in order.
In the dielectric multilayer films in Examples 12 to 16, the odd layer is Ta 2 O 5 and the even layer is SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of dielectric multilayer films in Examples 12 to 16 is 62, 62, 72, 50, and 50 in this order.
In the dielectric multilayer films in Examples 17 to 18, the odd layer is Nb 2 O 5 and the even layer is SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of dielectric multilayer films in Examples 17 to 18 is 44 and 44 in this order.
実施例１〜１８の各反射面において、所定の波長の光パルスが入射角θ［°］につき０を超えて９０未満で変えていった状態で反射する場合のＧＤＤの分布（ＧＤＤの０°〜９０°の入射角依存性）がシミュレーションにより測定された。
光パルスの波長は、実施例１〜６，８〜９，１２〜１６において中心波長１０３０ｎｍないしその前後の１０２５ｎｍ，１０３５ｎｍ（Ｙｂ：ＹＡＧレーザー）であり、実施例７，１１，１７〜１８において中心波長８００ｎｍないしその前後の７８０ｎｍ，８２０ｎｍ（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザー）である。
実施例１〜１８に係る０°〜９０°の入射角依存性が、順に図２０〜３７に示される。
In each reflecting surface of Examples 1 to 18, GDD distribution (0 ° of GDD) when a light pulse of a predetermined wavelength is reflected in a state where the light pulse is changed by more than 0 and less than 90 per incident angle θ [°]. (Incidence angle dependence of ˜90 °) was measured by simulation.
The wavelengths of the light pulses are 1030 nm and 1035 nm (Yb: YAG laser) before and after the center wavelength of 1030 nm in Examples 1 to 6, 8 to 9, and 12 to 16, and are centered in Examples 7, 11, and 17 to 18. The wavelength is 800 nm or around 780 nm or 820 nm (Ti: Sapphire laser).
The incident angle dependence of 0 ° to 90 ° according to Examples 1 to 18 is shown in FIGS.
実施例１（図２０）では、５≦θ≦３０（Δθ＝２５）において、中心波長（１０３０ｎｍ）ないしその前後の波長（１０２５，１０３５ｎｍ）即ち対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、１０２５ｎｍ〜１０３５ｎｍにおけるＧＤＤ分布の平均に対し最小二乗法によりフィッティングした直線であるフィッティング直線（上記［数９］）のａ＝３７．２，ｂ＝−１０６０．９である。尚、基本入射角θ０＝５（ｓ偏光）において、中心波長のＧＤＤ＝−１０００である。この入射角範囲（入射角域）における実施例１の反射率とＧＤＤ（図２０の一部拡大図）とが、図３８に示される。又、対象波長域及びその前後の領域即ち１０２０〜１０４０ｎｍにおいて、所定の入射角（θ＝５，１０，１５，２０，２５，３０）毎に、波長を徐々に変化させた場合の実施例１の反射率とＧＤＤ（波長依存性）とが、図３９に示される。尚、フィッティング直線は、横軸をθとし縦軸をＧＤＤとした平面において定められるものであり、最小二乗法以外の手法によりフィッティングされたものであっても良い。
他方、４５≦θ≦６８（Δθ＝２３）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 1 (FIG. 20), in 5 ≦ θ ≦ 30 (Δθ = 25), the central wavelength (1030 nm) or the wavelengths before and after (1025 nm, 1035 nm), that is, the GDD relating to the
On the other hand, in 45 ≦ θ ≦ 68 (Δθ = 23), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例２（図２１）では、５≦θ≦３０（Δθ＝２５）において対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線におけるａ＝１９．９，ｂ＝−９８８．２である。尚、θ０＝５（ｓ偏光）において、中心波長のＧＤＤ＝−１０００である。この入射角範囲における実施例２の反射率とＧＤＤとが図４０に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて、所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例２の反射率とＧＤＤとが図４１に示される。
他方、４５≦θ≦５２（Δθ＝７）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
更に、７５≦θ＜９０（Δθ＝１５）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 2 (FIG. 21), the GDD relating to the
On the other hand, in 45 ≦ θ ≦ 52 (Δθ = 7), the GDD related to the target wavelength region is monotonously decreased.
Furthermore, when 75 ≦ θ <90 (Δθ = 15), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例３（図２２）では、５≦θ≦３０（Δθ＝２５）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線のａ＝０．００３，ｂ＝−９９９．７である。尚、θ０＝５（ｓ偏光）において、中心波長のＧＤＤ＝−１０００である。この入射角範囲における実施例３の反射率とＧＤＤとが図４２に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例３の反射率とＧＤＤとが図４３に示される。
他方、４０≦θ≦５７（Δθ＝１７）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
更に、７０≦θ＜７５（Δθ＝５）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 3 (FIG. 22), in 5 ≦ θ ≦ 30 (Δθ = 25), the GDD relating to the
On the other hand, in 40 ≦ θ ≦ 57 (Δθ = 17), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
Further, in 70 ≦ θ <75 (Δθ = 5), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例４（図２３）では、５≦θ≦３０（Δθ＝２５）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調減少しており、フィッティング直線のａ＝−１９．２，ｂ＝−１０１３．４である。尚、θ０＝５（ｓ偏光）において、フィッティング直線（線形（Ａｖｅ））のＧＤＤ＝−１０００である。この入射角範囲における実施例４の反射率とＧＤＤとが図４４に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例４の反射率とＧＤＤとが図４５に示される。
他方、３８≦θ≦６２（Δθ＝２４）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 4 (FIG. 23), in 5 ≦ θ ≦ 30 (Δθ = 25), the GDD relating to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm is monotonously decreased, and the fitting straight line a = −19.2, b = −. 1013.4. Note that, when θ 0 = 5 (s-polarized light), the fitting straight line (linear (Ave)) GDD = −1000. The reflectance and GDD of Example 4 in this incident angle range are shown in FIG. 44, and the reflectance and GDD of Example 4 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle in 1020 to 1040 nm are shown in FIG. Shown in
On the other hand, in 38 ≦ θ ≦ 62 (Δθ = 24), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例５（図２４）では、５≦θ≦３０（Δθ＝２５）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線のａ＝１２．０，ｂ＝−３０１．９である。尚、θ０＝５（ｓ偏光）において、フィッティング直線のＧＤＤ＝−３００である。この入射角範囲における実施例５の反射率とＧＤＤとが図４６に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例５の反射率とＧＤＤとが図４７に示される。
他方、３８≦θ≦６２（Δθ＝２４）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 5 (FIG. 24), the GDD relating to the
On the other hand, in 38 ≦ θ ≦ 62 (Δθ = 24), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例６（図２５）では、１２≦θ≦３０（Δθ＝１８）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線のａ＝１５４．９，ｂ＝−２９４６．０である。中心波長１０３０ｎｍのＧＤＤは、５≦θ≦３０（Δθ＝２５）において単調増加している。尚、θ０＝５（ｓ偏光）において、フィッティング直線のＧＤＤ＝約−３０００である。この入射角範囲における実施例６の反射率とＧＤＤとが図４８に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例６の反射率とＧＤＤとが図４９に示される。
他方、３８≦θ≦４３（Δθ＝５）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
更に、５０≦θ≦５５（Δθ＝５）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
又、６２≦θ≦７２（Δθ＝１０）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 6 (FIG. 25), in 12 ≦ θ ≦ 30 (Δθ = 18), the GDD relating to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously increases, and the fitting line a = 154.9, b = −2946 .0. The GDD having a center wavelength of 1030 nm monotonously increases when 5 ≦ θ ≦ 30 (Δθ = 25). Note that Gθ of the fitting straight line is approximately −3000 at θ 0 = 5 (s-polarized light). 48 shows the reflectance and GDD of Example 6 in this incident angle range, and FIG. 49 shows the reflectance and GDD of Example 6 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle in the range of 1020 to 1040 nm. Shown in
On the other hand, in 38 ≦ θ ≦ 43 (Δθ = 5), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
Further, in 50 ≦ θ ≦ 55 (Δθ = 5), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
Further, in 62 ≦ θ ≦ 72 (Δθ = 10), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例７（図２６）では、５≦θ≦３０（Δθ＝２５）において、対象波長域７８０〜８２０ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線のａ＝１．３，ｂ＝−４４．３である。尚、θ０＝５（ｓ偏光）において、対象波長域平均（Ａｖｅ）のＧＤＤ＝−４０である。この入射角範囲における実施例７の反射率とＧＤＤとが図５０に示され、対象波長域及びその前後の領域即ち７７０〜８３０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例５の反射率とＧＤＤとが図５１に示される。
他方、７０≦θ≦７７（Δθ＝７）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 7 (FIG. 26), GDD relating to the target wavelength range of 780 to 820 nm monotonously increases in 5 ≦ θ ≦ 30 (Δθ = 25), and a = 1.3 and b = −44 of the fitting straight line. .3. It should be noted that when θ 0 = 5 (s-polarized light), the target wavelength range average (Ave) GDD = −40. The reflectance and GDD of Example 7 in this incident angle range are shown in FIG. 50, and Example 5 in the case where the wavelength is changed for each predetermined incident angle in the target wavelength region and the regions before and after that, that is, 770 to 830 nm. FIG. 51 shows the reflectance and GDD.
On the other hand, in 70 ≦ θ ≦ 77 (Δθ = 7), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例８（図２７）では、３７≦θ≦５３（Δθ＝１６）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線のａ＝３３．３，ｂ＝−６６６．６である。尚、θ０＝４５（ｓ偏光）において、フィッティング直線のＧＤＤ＝−６５０である。この入射角範囲における実施例８の反射率とＧＤＤとが図５２に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例８の反射率とＧＤＤとが図５３に示される。
他方、０≦θ≦３３（Δθ＝３３）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
更に、５５≦θ≦５８（Δθ＝３）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
又、７０≦θ＜９０（Δθ＝２０）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 8 (FIG. 27), in 37 ≦ θ ≦ 53 (Δθ = 16), the GDD relating to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm increases monotonously, and the fitting straight line a = 33.3, b = −666. .6. Note that Gθ of the fitting straight line is −650 at θ 0 = 45 (s-polarized light). The reflectance and GDD of Example 8 in this incident angle range are shown in FIG. 52, and the reflectance and GDD of Example 8 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle in 1020 to 1040 nm are shown in FIG. Shown in
On the other hand, in 0 ≦ θ ≦ 33 (Δθ = 33), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
Further, in 55 ≦ θ ≦ 58 (Δθ = 3), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
In addition, when 70 ≦ θ <90 (Δθ = 20), the GDD related to the target wavelength region is monotonously decreased.
実施例９（図２８）では、３７≦θ≦５４（Δθ＝１７）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線のａ＝３３．６，ｂ＝−６６４．９である。尚、θ０＝４５（ｓ偏光）において、フィッティング直線のＧＤＤ＝−６５０である。この入射角範囲における実施例９の反射率とＧＤＤとが図５４に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例９の反射率とＧＤＤとが図５５に示される。
他方、２３≦θ≦３３（Δθ＝１０）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
又、８５≦θ＜９０（Δθ＝５）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調増加している。
In Example 9 (FIG. 28), GDD relating to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously increases in 37 ≦ θ ≦ 54 (Δθ = 17), and the fitting straight line a = 33.6, b = −664. .9. Note that Gθ of the fitting straight line is −650 at θ 0 = 45 (s-polarized light). FIG. 54 shows the reflectance and GDD of Example 9 in this incident angle range, and FIG. 55 shows the reflectance and GDD of Example 9 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle at 1020 to 1040 nm. Shown in
On the other hand, in 23 ≦ θ ≦ 33 (Δθ = 10), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
In addition, when 85 ≦ θ <90 (Δθ = 5), the GDD relating to the target wavelength region monotonously increases.
実施例１０（図２９）では、３８≦θ≦５３（Δθ＝１５）において、対象波長域７８０〜８２０ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線のａ＝１．８，ｂ＝−３４．１である。中心波長のＧＤＤは、３６≦θ≦５５（Δθ＝１９）において単調増加している。尚、θ０＝４５（ｓ偏光）において、対象波長域平均のＧＤＤ＝−３３である。この入射角範囲における実施例１０の反射率とＧＤＤとが図５６に示され、対象波長域及びその前後の領域即ち７７０〜８３０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１０の反射率とＧＤＤとが図５７に示される。
他方、０≦θ≦１０（Δθ＝７）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 10 (FIG. 29), GDD concerning the target wavelength range of 780 to 820 nm monotonously increases in 38 ≦ θ ≦ 53 (Δθ = 15), and the fitting straight line a = 1.8, b = −34. .1. The GDD of the center wavelength increases monotonously at 36 ≦ θ ≦ 55 (Δθ = 19). It should be noted that when θ 0 = 45 (s-polarized light), the target wavelength band average GDD = −33. The reflectivity and GDD of Example 10 in this incident angle range are shown in FIG. 56, and Example 10 in the case where the wavelength is changed for each predetermined incident angle in the target wavelength region and the regions before and after that, that is, 770 to 830 nm. FIG. 57 shows the reflectance and GDD.
On the other hand, when 0 ≦ θ ≦ 10 (Δθ = 7), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例１１（図３０）では、４０≦θ≦５２（Δθ＝１２）において、対象波長域７８０〜８２０ｎｍに係るＧＤＤが単調増加しており、フィッティング直線のａ＝１．８，ｂ＝−３４．１である。中心波長のＧＤＤは、３５≦θ≦５５（Δθ＝２０）において単調増加している。尚、θ０＝４５（ｓ偏光）において、対象波長域平均のＧＤＤ＝−３０である。この入射角範囲における実施例１１の反射率とＧＤＤとが図５８に示され、対象波長域及びその前後の領域即ち７７０〜８３０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１１の反射率とＧＤＤとが図５９に示される。
他方、０≦θ≦３０（Δθ＝３０）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
In Example 11 (FIG. 30), GDD relating to the target wavelength range of 780 to 820 nm monotonously increases in 40 ≦ θ ≦ 52 (Δθ = 12), and a = 1.8 and b = −34 of the fitting straight line. .1. The GDD of the center wavelength increases monotonously at 35 ≦ θ ≦ 55 (Δθ = 20). It should be noted that when θ 0 = 45 (s-polarized light), the target wavelength range average GDD = −30. The reflectance and GDD of Example 11 in this incident angle range are shown in FIG. 58, and Example 11 in the case where the wavelength is changed for each predetermined incident angle in the target wavelength region and the regions before and after that, that is, 770 to 830 nm. FIG. 59 shows the reflectance and GDD.
On the other hand, in 0 ≦ θ ≦ 30 (Δθ = 30), the GDD relating to the target wavelength region monotonously decreases.
実施例１２（図３１）では、２５≦θ≦６４（Δθ＝３９）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調減少している。
又、５≦θ≦３０の入射角範囲における実施例１２の反射率とＧＤＤとが図６０に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１２の反射率とＧＤＤとが図６１に示される。図３１，６０によれば、０≦θ≦１３（Δθ＝１３）において対象波長域に係るＧＤＤが単調減少しており、１９≦θ≦２２（Δθ＝３）において対象波長域に係るＧＤＤが単調増加している。尚、中心波長のＧＤＤは、０≦θ＜１５（Δθ＝１５）において単調減少しており、１５≦θ≦２２（Δθ＝７）において単調増加している。
In Example 12 (FIG. 31), GDD relating to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously decreases in 25 ≦ θ ≦ 64 (Δθ = 39).
The reflectance and GDD of Example 12 in the incident angle range of 5 ≦ θ ≦ 30 are shown in FIG. 60, and the reflection of Example 12 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle in the range of 1020 to 1040 nm. The rate and GDD are shown in FIG. 31 and 60, the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases when 0 ≦ θ ≦ 13 (Δθ = 13), and the GDD related to the target wavelength region when 19 ≦ θ ≦ 22 (Δθ = 3). Monotonically increasing. The GDD of the center wavelength monotonously decreases when 0 ≦ θ <15 (Δθ = 15), and monotonically increases when 15 ≦ θ ≦ 22 (Δθ = 7).
実施例１３（図３２）では、１９≦θ≦６７（Δθ＝４８）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調減少している。
又、５≦θ≦３０の入射角範囲における実施例１３の反射率とＧＤＤとが図６２に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１３の反射率とＧＤＤとが図６３に示される。図３２，６２によれば、０≦θ≦７（Δθ＝７）において対象波長域に係るＧＤＤが単調減少しており、１５≦θ≦１７（Δθ＝２）において対象波長域に係るＧＤＤが単調増加している。尚、中心波長のＧＤＤは、０≦θ＜１２（Δθ＝１２）において単調減少しており、１２≦θ≦１７（Δθ＝５）において単調増加している。
In Example 13 (FIG. 32), GDD relating to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously decreases in 19 ≦ θ ≦ 67 (Δθ = 48).
The reflectance and GDD of Example 13 in the incident angle range of 5 ≦ θ ≦ 30 are shown in FIG. 62, and the reflection of Example 13 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle at 1020 to 1040 nm. The rate and GDD are shown in FIG. 32 and 62, the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases in 0 ≦ θ ≦ 7 (Δθ = 7), and the GDD related to the target wavelength region in 15 ≦ θ ≦ 17 (Δθ = 2). Monotonically increasing. Note that the GDD of the central wavelength monotonously decreases when 0 ≦ θ <12 (Δθ = 12), and monotonically increases when 12 ≦ θ ≦ 17 (Δθ = 5).
実施例１４（図３３）では、３０≦θ≦３６（Δθ＝６）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調減少しており、４０≦θ≦４３（Δθ＝３）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調増加しており、４６≦θ≦５２（Δθ＝６）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少しており、６２≦θ≦８２（Δθ＝２０）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
又、５≦θ≦３０の入射角範囲における実施例１４の反射率とＧＤＤとが図６４に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１４の反射率とＧＤＤとが図６５に示される。図３３，６４によれば、９≦θ≦１６（Δθ＝７）において対象波長域に係るＧＤＤが単調増加している。尚、中心波長のＧＤＤは、５≦θ≦２２（Δθ＝１７）において単調増加している。
In Example 14 (FIG. 33), GDD relating to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously decreases in 30 ≦ θ ≦ 36 (Δθ = 6), and in 40 ≦ θ ≦ 43 (Δθ = 3). The GDD related to the wavelength range monotonously increases, and the GDD related to the target wavelength range monotonously decreases when 46 ≦ θ ≦ 52 (Δθ = 6), and the target when 62 ≦ θ ≦ 82 (Δθ = 20). The GDD related to the wavelength region is monotonously decreasing.
The reflectance and GDD of Example 14 in the incident angle range of 5 ≦ θ ≦ 30 are shown in FIG. 64, and the reflection of Example 14 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle at 1020 to 1040 nm. The rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 33 and 64, GDD related to the target wavelength region monotonously increases in 9 ≦ θ ≦ 16 (Δθ = 7). Note that the GDD of the center wavelength monotonously increases when 5 ≦ θ ≦ 22 (Δθ = 17).
実施例１５（図３４）では、０≦θ≦２２（Δθ＝２２）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調減少しており、５７≦θ＜９０（Δθ＝３３）において、対象波長域に係るＧＤＤが単調減少している。
又、３５≦θ≦５５の入射角範囲における実施例１５の反射率とＧＤＤとが図６６に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１５の反射率とＧＤＤとが図６７に示される。図３４，６６によれば、３５≦θ≦４２（Δθ＝７）において対象波長域に係るＧＤＤが単調減少しており、５０≦θ≦５３（Δθ＝３）において対象波長域に係るＧＤＤが単調増加している。尚、中心波長のＧＤＤは、３０≦θ≦４２（Δθ＝１２）において単調減少しており、４５≦θ≦５５（Δθ＝１０）において単調増加している。
In Example 15 (FIG. 34), the GDD relating to the
Further, the reflectance and GDD of Example 15 in the incident angle range of 35 ≦ θ ≦ 55 are shown in FIG. 66, and the reflection of Example 15 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle at 1020 to 1040 nm. The rate and GDD are shown in FIG. 34 and 66, the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases when 35 ≦ θ ≦ 42 (Δθ = 7), and the GDD related to the target wavelength region when 50 ≦ θ ≦ 53 (Δθ = 3). Monotonically increasing. The GDD of the center wavelength monotonously decreases when 30 ≦ θ ≦ 42 (Δθ = 12), and monotonically increases when 45 ≦ θ ≦ 55 (Δθ = 10).
実施例１６（図３５）では、０≦θ≦４２（Δθ＝４２）において、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが単調減少している。
又、３５≦θ≦５５の入射角範囲における実施例１６の反射率とＧＤＤとが図６８に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１６の反射率とＧＤＤとが図６９に示される。尚、図６９（ｂ）において、θ＝５５のデータは省略されている。
図３５，６８によれば、５１≦θ≦５３（Δθ＝２）において対象波長域に係るＧＤＤが単調増加している。尚、中心波長のＧＤＤは、０≦θ≦４３（Δθ＝４３）において単調減少しており、５０≦θ≦５４（Δθ＝４）において単調増加している。
In Example 16 (FIG. 35), GDD relating to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously decreases in 0 ≦ θ ≦ 42 (Δθ = 42).
Further, the reflectance and GDD of Example 16 in the incident angle range of 35 ≦ θ ≦ 55 are shown in FIG. 68, and the reflection of Example 16 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle at 1020 to 1040 nm. The rate and GDD are shown in FIG. In FIG. 69 (b), the data of θ = 55 is omitted.
According to FIGS. 35 and 68, GDD related to the target wavelength region monotonously increases in 51 ≦ θ ≦ 53 (Δθ = 2). The central wavelength GDD monotonically decreases when 0 ≦ θ ≦ 43 (Δθ = 43), and monotonically increases when 50 ≦ θ ≦ 54 (Δθ = 4).
実施例１７（図３６）では、中心波長８００ｎｍのＧＤＤが、０≦θ≦３２（Δθ＝３２）において単調減少し、３３≦θ≦４２（Δθ＝９）において単調増加し、４３≦θ≦５３（Δθ＝１０）において単調減少し、５３≦θ＜６１（Δθ＝８）において単調増加し、３３≦θ≦４２（Δθ＝９）において単調増加し、６２≦θ≦６７（Δθ＝５）において単調減少する。
又、３５≦θ≦５５の入射角範囲における実施例１７の反射率とＧＤＤとが図７０に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１７の反射率とＧＤＤとが図７１に示される。図３６，７０によれば、この入射角範囲において対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍに係るＧＤＤが何れも単調増加したり、何れも単調減少したりする部分は見受けられない。
In Example 17 (FIG. 36), the GDD with a center wavelength of 800 nm monotonously decreases when 0 ≦ θ ≦ 32 (Δθ = 32), monotonically increases when 33 ≦ θ ≦ 42 (Δθ = 9), and 43 ≦ θ ≦. 53 (Δθ = 10) monotonously decreases, 53 ≦ θ <61 (Δθ = 8) monotonically increases, 33 ≦ θ ≦ 42 (Δθ = 9) monotonically increases, and 62 ≦ θ ≦ 67 (Δθ = 5) ) Monotonously decreases.
The reflectance and GDD of Example 17 in the incident angle range of 35 ≦ θ ≦ 55 are shown in FIG. 70, and the reflection of Example 17 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle at 1020 to 1040 nm. The rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 36 and 70, in this incident angle range, there is no portion where the GDD relating to the
実施例１８（図３７）では、対象波長域７８０〜８２０ｎｍに係るＧＤＤが、０≦θ≦３２（Δθ＝３２）において単調減少する。尚、中心波長８００ｎｍのＧＤＤが、０≦θ＜３７（Δθ＝３５）において単調減少し、３７≦θ≦４９（Δθ＝１２）において単調増加し、４９＜θ≦７０（Δθ＝２１）において単調減少し、７０＜θ≦８０（Δθ＝１０）において単調増加する。
又、３５≦θ≦５５の入射角範囲における実施例１６の反射率とＧＤＤとが図７２に示され、１０２０〜１０４０ｎｍにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例１８の反射率とＧＤＤとが図７３に示される。図３７，７２によれば、対象波長域のＧＤＤが、４２≦θ≦４４（Δθ＝２）において単調増加する。
In Example 18 (FIG. 37), the GDD relating to the target wavelength range of 780 to 820 nm monotonously decreases when 0 ≦ θ ≦ 32 (Δθ = 32). Note that the GDD with a center wavelength of 800 nm monotonically decreases when 0 ≦ θ <37 (Δθ = 35), monotonically increases when 37 ≦ θ ≦ 49 (Δθ = 12), and 49 <θ ≦ 70 (Δθ = 21). It decreases monotonously and increases monotonously at 70 <θ ≦ 80 (Δθ = 10).
In addition, the reflectance and GDD of Example 16 in the incident angle range of 35 ≦ θ ≦ 55 are shown in FIG. 72, and the reflection of Example 18 when the wavelength is changed for each predetermined incident angle at 1020 to 1040 nm. The rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 37 and 72, the GDD in the target wavelength region monotonously increases when 42 ≦ θ ≦ 44 (Δθ = 2).
これらの実施例によれば、チャープミラーの反射面に対する光パルスの入射角を変更することで、ＧＤＤを連続的に変更することができる。
光パルスの入射角θは、図７４に示すようなチャープミラーユニット（分散補償ユニット）によって、容易に調整することができる。
即ち、チャープミラーユニットＵは、光パルスＰ（伝搬経路即ち光路について一点鎖線で示される）の入射口ＩＮ及び出射口ＯＵＴを有するケース２と、光学多層膜Ｅ（誘電体多層膜）が形成された反射面Ｆを有するチャープミラーＭと、チャープミラーＭを回転可能であり又所望の回転位置で保持可能であるチャープミラー回転機構３と、光路調整ミラー４と、光路調整ミラー４を回転可能ないし平行移動可能であり又所望の回転位置ないし平行移動位置で保持可能である光路調整ミラー移動機構５と、を備えている。
チャープミラーＭ（実施例１〜１８の何れか等）は、ケース２内において、チャープミラー回転機構３を介して設けられている。チャープミラー回転機構３は、チャープミラーＭにつながる鉛直方向の軸６を有しており、チャープミラーＭを、その反射面Ｆの一点（例えば中心点）を含む鉛直線の周りで回転させ、又所望の回転位置で保持する。当該反射面Ｆの一点は、ここでは入射口ＩＮから入った光パルスＰを受ける（反射させる）点である。
光路調整ミラー４は、ケース２内において、光路調整ミラー移動機構５を介して設けられている。光路調整ミラー移動機構５は、光路調整ミラー４につながる鉛直方向の軸（図示略）と、その軸が入るレール７とを有しており、光路調整ミラー４を、その中心を通る鉛直線の周りで回転可能であるようにし、又入射口ＩＮから入った光パルスＰの伝搬経路と平行なレール７に沿って平行移動可能であるようにし、更に所望の回転位置ないし平行移動位置で保持する。光路調整ミラー４は、ここでは、対象波長域内で、何れの入射角においても（少なくとも対象入射角全域で）ＧＤＤがほぼ０である低分散ミラーである。尚、光路調整ミラー４は、光学多層膜を備えない金属製のミラーであっても良いし、光学多層膜を有するミラーであっても良いし、チャープミラーであっても良い。
出射口ＯＵＴは、レール７の仮想的な延長線上あるいはその隣接部位に配置され、入射口ＩＮと反対側に配置される。光路調整ミラー４は、チャープミラーＭからの光パルスＰの伝搬方向即ち反射光路の方向を、出射口ＯＵＴに向かう方向であって、レール７と平行な方向に変える。尚、出射口ＯＵＴは、入射口ＩＮと同じ側等に配置されても良い。又、光路調整ミラー４は、光パルスＰの伝搬方向を、レール７と平行ではない方向や入射口ＩＮから入った光パルスＰと平行ではない方向に変えても良い。又、光路調整ミラー４が複数設けられるようにし、反射光路が様々に変更されるようにしても良い。
According to these embodiments, the GDD can be continuously changed by changing the incident angle of the light pulse with respect to the reflecting surface of the chirp mirror.
The incident angle θ of the light pulse can be easily adjusted by a chirped mirror unit (dispersion compensation unit) as shown in FIG.
That is, the chirped mirror unit U is formed with a
The chirp mirror M (any one of Examples 1 to 18) is provided in the
The optical
The exit port OUT is disposed on a virtual extension line of the
チャープミラーユニットＵにおいて、入射口ＩＮまでの光パルスＰのＧＶＤに応じたＧＤＤとなる入射角θを、入射口ＩＮからの光パルスＰについて有するように、チャープミラーＭがチャープミラー回転機構３により回転される。光路調整ミラー４は低分散ミラーであるから、そのＧＤＤは考慮する必要がなく、チャープミラーＭの回転による入射角θの調整が容易である。尚、チャープミラーユニットＵにおいて、変更可能なＧＤＤの幅（領域の大きさ）や対象波長域等を変更するといった目的で、チャープミラーＭが交換可能であるようにされていても良い。又、チャープミラーＭの回転に代えて、あるいはその回転と共に、チャープミラーＭに入射する光パルスＰの光路の移動を行うことで、入射角θの調整がなされても良い。
加えて、光路調整ミラー４が、チャープミラーＭと平行となるように回転され、更にチャープミラーＭからの光パルスＰを反射するように平行移動されれば、チャープミラーＭにより分散補償された光パルスＰは、入射口ＩＮからの光パルスＰと平行な一定の光路で出射口ＯＵＴから出ることとなり、チャープミラーＭの回転移動毎にチャープミラーユニットＵ外部の光学系を調整し直す必要がなく、手間がかからない。
尚、光路調整ミラー４がチャープミラーである場合、チャープミラーＭは、反射された光パルスが光路調整チャープミラーにより補償される分と同等のＧＤＤを有するように、角度調整（ＧＤＤ調整）される。
In the chirp mirror unit U, the chirp mirror M is driven by the chirp
In addition, if the optical
When the optical
そして、実施例１〜１８では、中心波長に係るＧＤＤの値が、入射角θに対して単調増加又は単調減少する所定の入射角θの範囲を有している。
例えば、実施例１では、５≦θ≦３０の範囲において、中心波長１０３０ｎｍに係るＧＤＤが、入射角θに対して、−１０００程度から−１８０程度までにかけて単調増加している。
かような入射角θの範囲において入射角θを変更すれば、ＧＤＤを連続的に変更することができ、又単調増加あるいは単調減少により、入射角θの増加に対してＧＤＤの変化が常に増加あるいは減少となって、入射角θの調整によるＧＤＤの調整が行い易い。
And in Examples 1-18, the value of GDD which concerns on a center wavelength has the range of the predetermined incident angle (theta) which monotonously increases or monotonously decreases with respect to incident angle (theta).
For example, in Example 1, in the range of 5 ≦ θ ≦ 30, the GDD related to the center wavelength of 1030 nm increases monotonically from about −1000 to about −180 with respect to the incident angle θ.
If the incident angle θ is changed in such a range of the incident angle θ, the GDD can be continuously changed, and the change of the GDD always increases with the increase of the incident angle θ due to the monotonic increase or decrease. Alternatively, the GDD can be easily adjusted by adjusting the incident angle θ.
又、ＧＤＤが単調増加あるいは単調減少する入射角θの範囲（入射角θの変化の幅Δθ）が、１５°以上あれば、入射角θの調整幅が十分なものとなり、ＧＤＤの調整幅を十分に確保したり（例えば実施例１の５≦θ≦３０の範囲ではＧＤＤ＝−１０００〜−１８０で調整可能）、ＧＤＤの微調整を可能としたり（例えば実施例３の５≦θ≦３０の範囲参照）することができる。尚、入射角の変化の幅Δθについて、５°以上とすることもできるし、１０°以上とすることもできるし、２０°以上とすることもできるし、他の任意の値以上とすることもでき、大きいほどＧＤＤの調整幅が十分なものとなり、あるいはＧＤＤの微調整が可能となる。 Further, if the range of the incident angle θ in which the GDD monotonously increases or decreases (the change width Δθ of the incident angle θ) is 15 ° or more, the adjustment range of the incident angle θ is sufficient, and the GDD adjustment range is increased. It can be ensured sufficiently (for example, GDD = −1000 to −180 can be adjusted in the range of 5 ≦ θ ≦ 30 of the first embodiment), or fine adjustment of GDD can be performed (for example, 5 ≦ θ ≦ 30 of the third embodiment). Range). The incident angle change width Δθ can be 5 ° or more, 10 ° or more, 20 ° or more, or any other value or more. The larger the value is, the more the GDD adjustment width becomes, or the GDD fine adjustment becomes possible.
更に、対象波長域が１０２５〜１０３５ｎｍであれば、中心波長１０３０ｎｍのＹｂ：ＹＡＧレーザーに係る光パルスの分散補償に好適であり、７８０〜８２０ｎｍ以下であれば、中心波長８００ｎｍのＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーに係る光パルスの分散補償に好適である。 Further, if the target wavelength range is 1025 to 1035 nm, it is suitable for dispersion compensation of an optical pulse related to a Yb: YAG laser having a center wavelength of 1030 nm. It is suitable for dispersion compensation of such an optical pulse.
又、対象波長域内における何れの波長においても、対象とする入射角変化領域内でＧＤＤが入射角θについて単調増加しあるいは単調減少するようにすれば、対象波長域内全域に亘りＧＤＤを同様に調整することができ、更に適切にＧＤＤが調整されるチャープミラーＭが提供される。中心波長１０３０ｎｍのＹｂ：ＹＡＧレーザーに係る光パルスを分散補償する場合、中心波長の両側に係る波長の光も構成要素として含んでいるから、その両側の領域のＧＤＤも中心波長のＧＤＤと同様に変化するものとすれば、より適切な分散補償に資することとなる。
例えば、実施例１では、図３９（ｂ）に示されるように、対象波長域１０２５〜１０３５ｎｍの何れの波長に対しても、入射角θ［°］＝５のＧＤＤより１０のＧＤＤが大きく、同様に１５，２０，２５，３０の順でＧＤＤがより大きく、対象波長域内における何れの波長においても、対象とする入射角変化領域（５≦θ≦３０）内でＧＤＤが入射角θについて単調増加し、入射角を増すと対象波長域全域でＧＤＤが単調増加する。
In addition, if the GDD monotonically increases or decreases monotonously with respect to the incident angle θ within the target incident angle change region at any wavelength within the target wavelength range, the GDD is similarly adjusted over the entire target wavelength range. And a chirp mirror M is provided in which the GDD is adjusted appropriately. When dispersion compensation is performed for an optical pulse related to a Yb: YAG laser having a center wavelength of 1030 nm, light of wavelengths on both sides of the center wavelength is also included as a component, so that the GDD in the region on both sides is also the same as the GDD of the center wavelength If it changes, it will contribute to more appropriate dispersion compensation.
For example, in Example 1, as shown in FIG. 39B, 10 GDD is larger than GDD of incident angle θ [°] = 5 for any wavelength in the
加えて、対象波長域の中心波長と両端の波長について、入射角θに対するＧＤＤの各分布が（対象入射角領域内で）同様であると、対象波長域の大部分で入射角θに対するＧＤＤの値が同様となり、対象波長域の大部分ないし全部に亘り適切にＧＤＤが調整されるチャープミラーＭが提供される。
例えば、実施例１では、図３８（ｂ）に示されるように、５≦θ≦３０において、１０２５ｎｍ（対象波長域最小端）のＧＤＤ分布と、１０３０ｎｍ（中心波長）のＧＤＤ分布と、１０３５ｎｍ（対象波長域最大端）のＧＤＤ分布とが、何れもＧＤＤ＝−１０００〜−２００にかけて右上がりの直線に沿ったものとなっており、互いに重なっている。よって、対象波長域の大部分ないし全部において、入射角θに対するＧＤＤの値が同様となる。
実施例１では、対象波長域のＧＤＤの平均値ＧＤＤａｖｅの入射角θに対する分布に対して、対象波長域最小端のＧＤＤ分布と、中心波長のＧＤＤ分布と、対象波長域最大端のＧＤＤ分布とが、何れもＧＤＤａｖｅの変化幅の上下各１５％以内に全て入っている。実施例１のθ＝３０において、ＧＤＤａｖｅの値（−１６０）に対して対象波長域最大端（１０３５ｎｍ）のＧＤＤの値（−４０）が最も離れているところ、対象波長域におけるＧＤＤａｖｅの変化幅は８４０（−１０００−（−１６０）の絶対値）であり、その上１５％は−１６０＋８４０×０．１５＝−３４であって、−３４≧−４０であるから、ＧＤＤａｖｅの値に対して対象波長域最大端のＧＤＤの値は、ＧＤＤａｖｅの変化幅の上１５％以内に入っており、対象波長域最小端のＧＤＤ分布と、中心波長のＧＤＤ分布と、対象波長域最大端のＧＤＤ分布との同等度が高い。尚、ＧＤＤａｖｅの変化幅の１５％以内ではなく、５％以内、１０％以内、２０％以内、あるいは他の任意の値以内とすることもでき、小さいほど対象波長域におけるＧＤＤ分布の同等性が高くなる。又、ＧＤＤａｖｅに代えて、そのフィッティング直線において上下所定％以内であるための基準線及び変化幅の少なくとも一方を把握することもできる。
かような観点を加味すると、実施例１７は、０≦θ＜９０の何れの入射角においても、対象波長域最小端のＧＤＤ分布と、中心波長のＧＤＤ分布と、対象波長域最大端のＧＤＤ分布との同一性が少なく、又共に単調増加あるいは共に単調減少する入射角域も少なく、従って、他の実施例の方がより一層ＧＤＤを調整し易いものとなっている。
In addition, if the GDD distribution with respect to the incident angle θ is the same (within the target incident angle region) for the center wavelength and the wavelengths at both ends of the target wavelength region, the GDD for the incident angle θ in most of the target wavelength region. A chirp mirror M in which GDD is adjusted appropriately over most or all of the target wavelength range is provided with similar values.
For example, in Example 1, as shown in FIG. 38 (b), when 5 ≦ θ ≦ 30, the GDD distribution of 1025 nm (target wavelength range minimum end), the GDD distribution of 1030 nm (center wavelength), and 1035 nm ( Each of the GDD distributions at the maximum end of the target wavelength band is along a straight line going up to GDD = −1000 to −200 and overlaps each other. Therefore, the GDD value with respect to the incident angle θ is the same in most or all of the target wavelength range.
In the first embodiment, the GDD distribution at the minimum end of the target wavelength range, the GDD distribution at the center wavelength, and the GDD distribution at the maximum end of the target wavelength range with respect to the distribution of the average value GDD ave of the target wavelength range with respect to the incident angle θ. Are all within 15% above and below the change width of GDD ave . In the theta = 30 Example 1, where the value of the GDD of the target wavelength range up end (1035nm) (-40) are the farthest to the value of GDD ave (-160), the GDD ave in the subject wavelength region Since the change width is 840 (absolute value of −1000 − (− 160)) and 15% is −160 + 840 × 0.15 = −34 and −34 ≧ −40, the value of GDD ave On the other hand, the value of GDD at the maximum end of the target wavelength range is within 15% of the change width of GDD ave , the GDD distribution at the minimum end of the target wavelength range, the GDD distribution of the center wavelength, and the maximum target wavelength range The degree of equivalence with the edge GDD distribution is high. In addition, it may be within 5%, within 10%, within 20%, or within any other value, not within 15% of the change width of GDD ave . Becomes higher. Further, instead of GDD ave , it is also possible to grasp at least one of the reference line and the change width that are within a predetermined vertical range of the fitting straight line.
In consideration of such a viewpoint, in Example 17, the GDD distribution at the minimum end of the target wavelength range, the GDD distribution at the center wavelength, and the GDD at the maximum end of the target wavelength range at any incident angle of 0 ≦ θ <90. There is little identity with the distribution, and there are few incident angle regions where both monotonously increase or both monotonously decrease. Therefore, the other embodiments are easier to adjust the GDD.
又、対象波長域の中心波長とその他の波長について、入射角θに対するＧＤＤの各分布が（対象入射角領域内で）定数分を除いて平行である場合、高次の分散補償をしつつＧＤＤの調整を行うこともできる。
例えば、実施例５では、図４７で示されるように、ＧＤＤの値が波長の関数として増加しているので、このミラーは負の３次分散（Ｔｈｉｒｄ Ｏｒｄｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：ＴＯＤ）を有している（ＴＯＤ＜０）。ここで、ＴＯＤは、上記［数５］におけるωの非線形項の第２項であり、ＴＯＤ＝−∂３φ／∂ω３｜０である。入射角が増加すると、波長間の大小関係が変わることなく、ＧＤＤが単調増加する。即ち、３次分散が固定された状態で、２次分散であるＧＤＤが調整可能となる。
Further, when the distribution of GDD with respect to the incident angle θ is parallel except for a constant (within the target incident angle region) with respect to the center wavelength and other wavelengths in the target wavelength region, GDD while performing high-order dispersion compensation. You can also make adjustments.
For example, in Example 5, as shown in FIG. 47, since the value of GDD increases as a function of wavelength, this mirror has negative Third Order Dispersion (TOD) ( TOD <0). Here, TOD is the second term of the non-linear term of ω in the above [Formula 5], and TOD = −∂ 3 φ / ∂ω 3 | 0 . As the incident angle increases, the GDD monotonically increases without changing the magnitude relationship between wavelengths. That is, the GDD which is the secondary dispersion can be adjusted in a state where the third order dispersion is fixed.
更に、ＧＤＤａｖｅのフィッティング直線が、上記［数９］であって−２００≦ａ≦２００［ｆｓ２／°］であり、ｂは定数であって、−６０００≦ｂ≦６０００［ｆｓ２］となるようであれば、対象入射角域においてＧＤＤがより穏やかに変化するものとなり、入射角θの変化に基づくＧＤＤの変化が取り扱い易いものとなって、ＧＤＤを制御し易いものとなる。
かようなフィッティング直線を有するものとして、上述の通り、実施例１〜３，５〜７（５≦θ≦３０），実施例４（５≦θ≦２９），実施例８（３７≦θ≦５３），実施例９（３７≦θ≦５４），実施例１０（３６≦θ≦５５），実施例１１（３５≦θ≦５５）が挙げられる。尚、実施例１４では、ａ＝２２６．３となり、この観点からは急激に変化し過ぎるものとなる。
Further, the fitting line of GDD ave is the above [Equation 9], −200 ≦ a ≦ 200 [fs 2 / °], b is a constant, and −6000 ≦ b ≦ 6000 [fs 2 ]. If so, the GDD changes more gently in the target incident angle region, the change in GDD based on the change in the incident angle θ becomes easier to handle, and the GDD becomes easier to control.
As described above, Examples 1 to 3 and 5 to 7 (5 ≦ θ ≦ 30), Example 4 (5 ≦ θ ≦ 29), and Example 8 (37 ≦ θ ≦) have such fitting straight lines. 53), Example 9 (37 ≦ θ ≦ 54), Example 10 (36 ≦ θ ≦ 55), and Example 11 (35 ≦ θ ≦ 55). In Example 14, a = 226.3, which is too rapid to change from this viewpoint.
又、対象入射角域でＧＤＤがマイナスからプラスに変化するようにすれば、正分散ミラーと負分散ミラーの２種類の特性が１つのチャープミラーにより実現され、ＧＤＤが多様に調整可能となって便利であるし、正分散ミラーと負分散ミラーを双方配置することが不要となって分散補償ユニットがコンパクトになる。
かような特徴を有するものとして、実施例６（５≦θ≦３０，ＧＤＤ＝−２８００〜１０００），実施例１２〜１５が挙げられる。
Also, if the GDD is changed from minus to plus in the target incident angle region, two kinds of characteristics of a positive dispersion mirror and a negative dispersion mirror can be realized by one chirp mirror, and GDD can be adjusted in various ways. This is convenient, and it is not necessary to dispose both the positive dispersion mirror and the negative dispersion mirror, and the dispersion compensation unit becomes compact.
Examples having such characteristics include Example 6 (5 ≦ θ ≦ 30, GDD = −2800 to 1000) and Examples 12 to 15.
３・・チャープミラー回転機構、４・・光路調整ミラー、５・・光路調整ミラー移動機構、Ｅ・・光学多層膜（誘電体多層膜）、Ｆ・・反射面、Ｍ・・チャープミラー、Ｕ・・チャープミラーユニット。 3 .... Chirp mirror rotation mechanism, 4 .... Optical path adjusting mirror, 5 .... Optical path adjusting mirror moving mechanism, E ... Optical multilayer film (dielectric multilayer film), F ... Reflecting surface, M ... Chirp mirror, U・ ・ Chirp mirror unit.
Claims (7)
ことを特徴とするチャープミラー。 A chirp mirror characterized in that the value of the group velocity delay dispersion GDD at a center wavelength within a predetermined wavelength region is a function of the incident angle θ and monotonously increases or decreases monotonically within the predetermined incident angle region.
ことを特徴とする請求項１に記載のチャープミラー。 The chirp mirror according to claim 1, wherein the predetermined incident angle region has a size of 15 ° or more.
ＧＤＤａｖｅ＝ａ（θ−θ０）＋ｂ，
−２００≦ａ≦２００，
−６０００≦ｂ≦６０００，
という条件を満たすものである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャープミラー。 The fitting straight line of the average value GDD ave of the group velocity delay dispersion GDD in the predetermined wavelength region is about the incident angle θ in the predetermined incident angle region and the basic incident angle θ 0 which is a predetermined value in the predetermined incident angle region.
GDD ave = a (θ−θ 0 ) + b,
−200 ≦ a ≦ 200,
−6000 ≦ b ≦ 6000,
The chirp mirror according to claim 1, wherein the chirp mirror satisfies the following condition.
前記中心波長が、１０３０ｎｍである
ことを特徴とする請求項１ないしは請求項３の何れかに記載のチャープミラー。 The predetermined wavelength range includes 1025 nm or more and 1035 nm or less,
The chirp mirror according to any one of claims 1 to 3, wherein the central wavelength is 1030 nm.
前記中心波長が、８００ｎｍである
ことを特徴とする請求項１ないしは請求項３の何れかに記載のチャープミラー。 The predetermined wavelength region includes 780 nm or more and 820 nm or less,
4. The chirp mirror according to claim 1, wherein the central wavelength is 800 nm.
前記チャープミラーを入射光路に対して相対的に回転させるチャープミラー回転機構と、
を備えている
ことを特徴とするチャープミラーユニット。 A chirp mirror according to any one of claims 1 to 5,
A chirp mirror rotation mechanism for rotating the chirp mirror relative to an incident optical path;
A chirp mirror unit characterized by comprising.
を備えている
ことを特徴とする請求項６に記載のチャープミラーユニット。 The chirp mirror unit according to claim 6, further comprising an optical path adjustment mirror that adjusts a reflection optical path of the chirp mirror.
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