JP2664187B2 - 光パレス圧縮装置 - Google Patents
光パレス圧縮装置Info
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- JP2664187B2 JP2664187B2 JP63060002A JP6000288A JP2664187B2 JP 2664187 B2 JP2664187 B2 JP 2664187B2 JP 63060002 A JP63060002 A JP 63060002A JP 6000288 A JP6000288 A JP 6000288A JP 2664187 B2 JP2664187 B2 JP 2664187B2
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- optical
- pulse
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、簡単な構成でしかも圧縮特性の優れた光パ
ルス圧縮装置に関するものである。
ルス圧縮装置に関するものである。
（従来の技術） 第２図は、従来の光パルス圧縮装置を示す構成図であ
る。第２図において、１は光パルスを出射するパルスレ
ーザ光源、2,4はレンズ、３はレンズ２及び４間に配設
された単一モード光ファイバ、5a,5bはレンズ４を介し
光ファイバ３の出射光パルスの分散性遅延路をなす一対
の回折格子、６は回折格子5a,5a間の間隔を調整するた
めの調整部、7,8はプリズム、９は石英棒である。
る。第２図において、１は光パルスを出射するパルスレ
ーザ光源、2,4はレンズ、３はレンズ２及び４間に配設
された単一モード光ファイバ、5a,5bはレンズ４を介し
光ファイバ３の出射光パルスの分散性遅延路をなす一対
の回折格子、６は回折格子5a,5a間の間隔を調整するた
めの調整部、7,8はプリズム、９は石英棒である。
第３図は、前記回折格子5a,5aの配置及び調整部６の
構成を示す図である。第３図によれば、回折格子5aは図
示しない固定台上に固定され、光ファイバ３の出射光パ
ルスが所定角度で入射するようになっている。回折格子
5bはその反射面が回折格子5aの反射面と平行となるよう
に調整部６の後記する移動ステージ62上に取り付けら
れ、回折格子5aで反射された光パルスが該反射面で反射
しプリズム７に出射するようになっている。調整部６は
回折格子5aの反射面と所定角度をなして延設された凸部
61aを有する固定ステージ61と、底面に設けた凹部62aが
前記凸部61aと嵌合し該凸部61aを案内として移動する移
動ステージ62と、螺動することによって移動ステージ62
を図中矢印で示す方向に位置調整する調整つまみ63
と、移動ステージ62を調整つまみ63の方向に引き戻すた
めの図示しないばねから構成されている。
構成を示す図である。第３図によれば、回折格子5aは図
示しない固定台上に固定され、光ファイバ３の出射光パ
ルスが所定角度で入射するようになっている。回折格子
5bはその反射面が回折格子5aの反射面と平行となるよう
に調整部６の後記する移動ステージ62上に取り付けら
れ、回折格子5aで反射された光パルスが該反射面で反射
しプリズム７に出射するようになっている。調整部６は
回折格子5aの反射面と所定角度をなして延設された凸部
61aを有する固定ステージ61と、底面に設けた凹部62aが
前記凸部61aと嵌合し該凸部61aを案内として移動する移
動ステージ62と、螺動することによって移動ステージ62
を図中矢印で示す方向に位置調整する調整つまみ63
と、移動ステージ62を調整つまみ63の方向に引き戻すた
めの図示しないばねから構成されている。
なお、ここでは調整部６により回折格子5a,5b間の間
隔は最適値に調整されているものとする。
隔は最適値に調整されているものとする。
上記構成において、パルスレーザ光源１から出射した
光パルスはレンズ２を介して光ファイバ３の一端側に入
射される。光パルスは光ファイバ３中で自己位相変調効
果と正の群速度分散によってパルス幅を広げ、同時に、
光パルスの前方の周波数が低く、後方にいくに従って周
波数が高くなるような変調を受けた光パルス、即ち、チ
ャーピングした光パルスに変換される。このチャーピン
グした光パルスは光ファイバ３の他端側から出射されレ
ンズ４を介して回折格子5aに入射され、ここで反射され
てさらに回折格子5bで反射されプリズム７に出射される
が、これら一対の回折格子5a,5bの有する負の群速度分
散により光パルス中の周波数の低い光パルスの前方の成
分を周波数の高い光パルスの後方の成分に比べて遅延さ
せることにより、最終的に光パルスは圧縮され、また、
チャーピングした光パルスは直線的、即ち、時間に対し
て周波数が一定の割合で変化するものであるが、その線
形成分は前記調整部６による回折格子5a,5b間の間隔調
整により補償されている。
光パルスはレンズ２を介して光ファイバ３の一端側に入
射される。光パルスは光ファイバ３中で自己位相変調効
果と正の群速度分散によってパルス幅を広げ、同時に、
光パルスの前方の周波数が低く、後方にいくに従って周
波数が高くなるような変調を受けた光パルス、即ち、チ
ャーピングした光パルスに変換される。このチャーピン
グした光パルスは光ファイバ３の他端側から出射されレ
ンズ４を介して回折格子5aに入射され、ここで反射され
てさらに回折格子5bで反射されプリズム７に出射される
が、これら一対の回折格子5a,5bの有する負の群速度分
散により光パルス中の周波数の低い光パルスの前方の成
分を周波数の高い光パルスの後方の成分に比べて遅延さ
せることにより、最終的に光パルスは圧縮され、また、
チャーピングした光パルスは直線的、即ち、時間に対し
て周波数が一定の割合で変化するものであるが、その線
形成分は前記調整部６による回折格子5a,5b間の間隔調
整により補償されている。
さらに、この線形成分が補償された光パルスをプリズ
ム7,8及び石英棒９を通過させ当該装置の出力特性に影
響を与える前記一対の回折格子5a,5bの有する分散の非
線形成分を打消し、良好な圧縮光パルスを得ていた。
ム7,8及び石英棒９を通過させ当該装置の出力特性に影
響を与える前記一対の回折格子5a,5bの有する分散の非
線形成分を打消し、良好な圧縮光パルスを得ていた。
このように従来の装置では回折格子の角度は固定であ
り、間隔のみを変化させていたため、回折格子の有する
分散の非線形成分は有害であり、除去する方法が考案さ
れてきた。
り、間隔のみを変化させていたため、回折格子の有する
分散の非線形成分は有害であり、除去する方法が考案さ
れてきた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記装置によれば、光ファイバ中で生
じたチャーピングによる光パルスの非線形成分を補償す
るためのプリズム7,8及び石英棒９を構成要素としてい
るため、光学素子の増大にともなう装置構成の複雑化を
招くとともに、光学素子による光の反射、吸収等による
損失が発生し出力を大きくとることができないという問
題点があった。
じたチャーピングによる光パルスの非線形成分を補償す
るためのプリズム7,8及び石英棒９を構成要素としてい
るため、光学素子の増大にともなう装置構成の複雑化を
招くとともに、光学素子による光の反射、吸収等による
損失が発生し出力を大きくとることができないという問
題点があった。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、光学素子数を低
減した単純な構成を実現し、しかも光ファイバ中で生じ
たチャーピングによる非線形成分を補償し、効率的な光
パルス圧縮が可能な光パルス圧縮装置を提供することに
ある。
減した単純な構成を実現し、しかも光ファイバ中で生じ
たチャーピングによる非線形成分を補償し、効率的な光
パルス圧縮が可能な光パルス圧縮装置を提供することに
ある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するため、光パルスを出射
するパルスレーザ光源と、前記光パルスが伝搬する光フ
ァイバと、該光ファイバの出射光パルスの分散性遅延路
をなす一対の回折格子とよりなる光パルス圧縮装置にお
いて、該一対の回折格子間の間隔及び配置角度を調整す
る調整部を備えた。
するパルスレーザ光源と、前記光パルスが伝搬する光フ
ァイバと、該光ファイバの出射光パルスの分散性遅延路
をなす一対の回折格子とよりなる光パルス圧縮装置にお
いて、該一対の回折格子間の間隔及び配置角度を調整す
る調整部を備えた。
（作 用） 第１図は、本発明の原理を説明するための図である。
第１図において、θは入射光パルスと回折光のなす角
度、γは入射角、ｂは光路に沿った回折格子5a,5b間の
間隔、ω０は光パルスの中心周波数、ANは回折格子5aの
法線である。ここで第１図の光学系を周波数ω０の光パ
ルスが通過するに要する時間をτ０、光速をｃ、ｄは回
折格子5a,5bの刻線数の逆数、分散の直線成分をμ
-1性、分散の非直線成分をσとすると、一対の回折格子
5a,5bの分散特性は次式のように表すことができる（E.
B.Treacy,IEEE J.QE,QE−５（1969）454参照）。
第１図において、θは入射光パルスと回折光のなす角
度、γは入射角、ｂは光路に沿った回折格子5a,5b間の
間隔、ω０は光パルスの中心周波数、ANは回折格子5aの
法線である。ここで第１図の光学系を周波数ω０の光パ
ルスが通過するに要する時間をτ０、光速をｃ、ｄは回
折格子5a,5bの刻線数の逆数、分散の直線成分をμ
-1性、分散の非直線成分をσとすると、一対の回折格子
5a,5bの分散特性は次式のように表すことができる（E.
B.Treacy,IEEE J.QE,QE−５（1969）454参照）。
τ＝τ０−（ω−ω０）／μ＋３σ（ω−ω０）２＋… …（１） τ０＝bc-1（１＋COSθ） …（２） μ-1＝４π2bc/ω0 3d2 ×（１−（２πc/ω０φ（−sinγ）２ …（３） σ＝（２ω０μ）-1（１＋λ/d・sinγ＋sin2γ） …（４） 上記（１）〜（４）式からわかるように、回折格子5
a,5a間の間隔を変化させることは、上記（２），（３）
のｂを変化させることであり、回折格子5a,5bの配置間
隔を変化させることは、上記（３），（４）のγを変化
させることであり、このように、分散特性の直線成分と
非直線成分の大きさは別個に調整することができる。
a,5a間の間隔を変化させることは、上記（２），（３）
のｂを変化させることであり、回折格子5a,5bの配置間
隔を変化させることは、上記（３），（４）のγを変化
させることであり、このように、分散特性の直線成分と
非直線成分の大きさは別個に調整することができる。
しかし、従来はこの非直線成分をパルス圧縮に利用す
ることは行われていなかった。これは非直線成分は副次
的なものであるため、上記文献並びにそれに続く多くの
圧縮装置の設計において無視されているためである。
ることは行われていなかった。これは非直線成分は副次
的なものであるため、上記文献並びにそれに続く多くの
圧縮装置の設計において無視されているためである。
従って、本発明によれば、一対の回折格子の間隔及び
配置角度を調整するための調整部を設けたので、回折格
子間の間隔を調整することにより線形成分を補償できる
とともに、回折格子の配置角度を調整することにより非
線形成分を補償することができる。
配置角度を調整するための調整部を設けたので、回折格
子間の間隔を調整することにより線形成分を補償できる
とともに、回折格子の配置角度を調整することにより非
線形成分を補償することができる。
（実施例） 第４図は、本発明による光パルス圧縮装置を示す構成
図であって、従来例を示す第２図と同一構成のものは同
一符号をもって表す。即ち、１はパルスレーザ光源、2,
4はレンズ、３は単一モード光ファイバ、5a,5bは一対の
回折格子である。
図であって、従来例を示す第２図と同一構成のものは同
一符号をもって表す。即ち、１はパルスレーザ光源、2,
4はレンズ、３は単一モード光ファイバ、5a,5bは一対の
回折格子である。
10は回折格子5a,5b間の間隔及び配置角度を調整する
ための調整部で、第５図はこの調整部10の構成を示す図
である。第５図によれば、当該調整部10は凸部11aが形
成された固定ステージ11bと、前記凸部11aと嵌合する凹
部11cが形成された移動ステージ11dと、螺動することに
より移動ステージ11dを図中矢印で示す方向に位置調
整可能な調整つまみ11eと、移動ステージ11dを調整つま
み11eの方向に引き戻すための図示しないばねから構成
されている平行移動ステージ11と，前記移動ステージ11
d上に固定されその上面に凸部（図示せず）が形成され
た円筒状の固定ステージ12a及び前記固定ステージ12aの
凸部に嵌合する凹部（図示せず）が形成されこの凸部に
沿って回転用つまみ12bの操作により回転可能でその上
面に回折格子5bが固定された回転ステージ12cとからな
る角度調整ステージ12と、図示しない固定台に固定され
角度調整ステージ12と同一構成を有しその上面に回折格
子5aが固定された角度調整ステージ13から構成されてお
り、回折格子5a,5bの各反射面は互いに平行状態を維持
するように用いられる。
ための調整部で、第５図はこの調整部10の構成を示す図
である。第５図によれば、当該調整部10は凸部11aが形
成された固定ステージ11bと、前記凸部11aと嵌合する凹
部11cが形成された移動ステージ11dと、螺動することに
より移動ステージ11dを図中矢印で示す方向に位置調
整可能な調整つまみ11eと、移動ステージ11dを調整つま
み11eの方向に引き戻すための図示しないばねから構成
されている平行移動ステージ11と，前記移動ステージ11
d上に固定されその上面に凸部（図示せず）が形成され
た円筒状の固定ステージ12a及び前記固定ステージ12aの
凸部に嵌合する凹部（図示せず）が形成されこの凸部に
沿って回転用つまみ12bの操作により回転可能でその上
面に回折格子5bが固定された回転ステージ12cとからな
る角度調整ステージ12と、図示しない固定台に固定され
角度調整ステージ12と同一構成を有しその上面に回折格
子5aが固定された角度調整ステージ13から構成されてお
り、回折格子5a,5bの各反射面は互いに平行状態を維持
するように用いられる。
上記構成による光パルス圧縮装置では、平行移動ステ
ージ11の調整つまみ11eを螺動することにより移動ステ
ージ11dを移動させ回折格子5aと回折格子5bとの間隔を
調整するとともに、角度調整ステージ12,13の各回転用
つまみ12b,13bを操作し互いの反射面は平行状態を維持
するように配置角度を調整することにより、光ファイバ
３中で生じたチャーピングによる線形成分の補償はもと
より、非線形成分の補償も行なうことができる。
ージ11の調整つまみ11eを螺動することにより移動ステ
ージ11dを移動させ回折格子5aと回折格子5bとの間隔を
調整するとともに、角度調整ステージ12,13の各回転用
つまみ12b,13bを操作し互いの反射面は平行状態を維持
するように配置角度を調整することにより、光ファイバ
３中で生じたチャーピングによる線形成分の補償はもと
より、非線形成分の補償も行なうことができる。
第６図は、入力パルス幅50fsec,ピーク強度200KW,光
ファイバ長1.2cm,コア径４μm,回折格子の刻線数600本/
mmと仮定した場合の自己相関波形を示す図で、同図
（ａ）は回折格子5a,5bの間隔のみを調整した場合の波
形、同図（ｂ）は間隔ともに配置角度も調整（前述の第
１図におけるγ＝17゜）した場合の波形を示す図であ
り、両図とも横軸が時間、縦軸が自己相関の強度を示し
ている。第５図からわかるように、回折格子5a,5b間の
間隔のみを最適化した場合に比べて、回折格子5a,5bの
間隔のみならず配置角度も最適化した場合の方が、パル
ス幅は15％細くなり、ピーク強度は29％強くなっている
ことがわかる。
ファイバ長1.2cm,コア径４μm,回折格子の刻線数600本/
mmと仮定した場合の自己相関波形を示す図で、同図
（ａ）は回折格子5a,5bの間隔のみを調整した場合の波
形、同図（ｂ）は間隔ともに配置角度も調整（前述の第
１図におけるγ＝17゜）した場合の波形を示す図であ
り、両図とも横軸が時間、縦軸が自己相関の強度を示し
ている。第５図からわかるように、回折格子5a,5b間の
間隔のみを最適化した場合に比べて、回折格子5a,5bの
間隔のみならず配置角度も最適化した場合の方が、パル
ス幅は15％細くなり、ピーク強度は29％強くなっている
ことがわかる。
第７図は、前記第６図と同様の計算を他の条件に基づ
いて行なった結果、即ち、入力パルス幅176fsec,ピーク
強度200KW,光ファイバ長1.3cm,コア径４μm,回折格子の
刻線数1200本/mmと仮定した場合の自己相関波形を示す
図で、同図（ａ）は回折格子5a,5bの間隔のみを調整し
た場合の波形、同図（ｂ）は間隔とともに配置角度も調
整（前述の第１図におけるγ＝46゜）した場合の波形を
示す図であり、両図とも横軸が時間、縦軸が自己相関の
強度を示している。第６図からわかるように、回折格子
5a,5b間の間隔のみを最適化した場合に比べて、回折格
子5a,5bの間隔のみならず配置角度も最適化した場合の
方が、パルス幅は24％細くなり、ピーク強度は48％強く
なっていることがわかる。
いて行なった結果、即ち、入力パルス幅176fsec,ピーク
強度200KW,光ファイバ長1.3cm,コア径４μm,回折格子の
刻線数1200本/mmと仮定した場合の自己相関波形を示す
図で、同図（ａ）は回折格子5a,5bの間隔のみを調整し
た場合の波形、同図（ｂ）は間隔とともに配置角度も調
整（前述の第１図におけるγ＝46゜）した場合の波形を
示す図であり、両図とも横軸が時間、縦軸が自己相関の
強度を示している。第６図からわかるように、回折格子
5a,5b間の間隔のみを最適化した場合に比べて、回折格
子5a,5bの間隔のみならず配置角度も最適化した場合の
方が、パルス幅は24％細くなり、ピーク強度は48％強く
なっていることがわかる。
本実施例によれば、一対の回折格子5a,5bの間隔及び
配置角度を調整するための調整部10を設けたので、回折
格子間の間隔を調整することにより線形成分を補償でき
るとともに、回折格子の配置角度を調整することにより
非線形成分を補償することができるので、プリズム、石
英棒等の光学素子を設ける必要がなくなり当該装置の構
成の単純化及び光の反射，吸収等による損失を低減でき
出力特性の改善を実現できる。
配置角度を調整するための調整部10を設けたので、回折
格子間の間隔を調整することにより線形成分を補償でき
るとともに、回折格子の配置角度を調整することにより
非線形成分を補償することができるので、プリズム、石
英棒等の光学素子を設ける必要がなくなり当該装置の構
成の単純化及び光の反射，吸収等による損失を低減でき
出力特性の改善を実現できる。
なお、一対の回折格子5a,5bの間隔及び配置角度を調
整するための調整部10は、間隔及び配置角度を調整でき
るものであれば良く、本実施例に限定されるものでない
ことは勿論である。
整するための調整部10は、間隔及び配置角度を調整でき
るものであれば良く、本実施例に限定されるものでない
ことは勿論である。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、光パルスを出
射するパルスレーザ光源と、前記光パルスが伝搬する光
ファイバと、該光ファイバの出射光パルスの分散性遅延
路をなす一対の回折格子とよりなる光パルス圧縮装置に
おいて、該一対の回折格子間の間隔及び配置角度を調整
する調整部を備えたので、プリズム、石英棒等の光学素
子を設ける必要がなくなり部品点数の削減、当該装置の
構成の単純化及び光の反射，吸収等による損失を低減で
き出力特性の改善を実現できる利点がある。
射するパルスレーザ光源と、前記光パルスが伝搬する光
ファイバと、該光ファイバの出射光パルスの分散性遅延
路をなす一対の回折格子とよりなる光パルス圧縮装置に
おいて、該一対の回折格子間の間隔及び配置角度を調整
する調整部を備えたので、プリズム、石英棒等の光学素
子を設ける必要がなくなり部品点数の削減、当該装置の
構成の単純化及び光の反射，吸収等による損失を低減で
き出力特性の改善を実現できる利点がある。
第１図は本発明の原理を説明するための図、第２図は従
来の光パルス圧縮装置を示す構成図、第３図は従来の調
整部の構成を示す図、第４図は本発明による光パルス圧
縮装置を示す構成図、第５図は本発明に係る調整部の構
成を示す図、第６図は本発明による光パルス圧縮装置の
自己相関波形の数値計算例を示す図、第７図は本発明に
よる光パルス圧縮装置の自己相関波形の他の数値計算例
を示す図である。 図中、１……パルスレーザ光源、３……単一モード光フ
ァイバ、5a,5b……回折格子、10……調整部、11……平
行移動ステージ、12,13……角度調整ステージ。
来の光パルス圧縮装置を示す構成図、第３図は従来の調
整部の構成を示す図、第４図は本発明による光パルス圧
縮装置を示す構成図、第５図は本発明に係る調整部の構
成を示す図、第６図は本発明による光パルス圧縮装置の
自己相関波形の数値計算例を示す図、第７図は本発明に
よる光パルス圧縮装置の自己相関波形の他の数値計算例
を示す図である。 図中、１……パルスレーザ光源、３……単一モード光フ
ァイバ、5a,5b……回折格子、10……調整部、11……平
行移動ステージ、12,13……角度調整ステージ。
Claims (1)
- 【請求項１】光パルスを出射するパルスレーザ光源と、 前記光パルスが伝搬する光ファイバと、 該光ファイバの出射光パルスの分散性遅延路をなす一対
の回折格子とよりなる光パルス圧縮装置において、 該一対の回折格子間の間隔及び配置角度を調整する調整
部を備えた ことを特徴とする光パルス圧縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63060002A JP2664187B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 光パレス圧縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63060002A JP2664187B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 光パレス圧縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01233416A JPH01233416A (ja) | 1989-09-19 |
| JP2664187B2 true JP2664187B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=13129460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63060002A Expired - Fee Related JP2664187B2 (ja) | 1988-03-14 | 1988-03-14 | 光パレス圧縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2664187B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5014015A (en) * | 1989-12-05 | 1991-05-07 | Tektronix, Inc. | Ultra-short optical pulse source |
| DE19733193B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-09-08 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Mikroskop mit adaptiver Optik |
| FR2772937A1 (fr) * | 1997-12-19 | 1999-06-25 | Thomson Csf | Systeme d'etirement/compression d'impulsion lumineuse |
| DE19827139C2 (de) * | 1998-06-18 | 2002-01-31 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Mikroskop mit einem über eine Lichtleitfaser eingekoppelten Kurzpulslaser |
| JP4550963B2 (ja) * | 2000-03-23 | 2010-09-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光波形整形装置 |
| US7486705B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-02-03 | Imra America, Inc. | Femtosecond laser processing system with process parameters, controls and feedback |
| WO2007046833A2 (en) | 2004-12-20 | 2007-04-26 | Imra America, Inc. | Pulsed laser source with adjustable grating compressor |
| US20080123105A1 (en) * | 2005-01-17 | 2008-05-29 | Kouji Seki | Segmented Grating Alignment Device |
| JP4804767B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2011-11-02 | オリンパス株式会社 | 超短パルスレーザ伝達装置 |
| EP2286284B1 (en) | 2008-05-30 | 2015-05-06 | Koninklijke Philips N.V. | A higher order dispersion compensation device |
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1988
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