(57)【要約】【課題】従来よりも干渉信号の強度を大きくできるようにする。【解決手段】帯域１オクターブ以上の光２ａをその中心波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光するミラー１１と、長波長成分の光をさらに２以上の波長成分に分光するミラー１２1〜１２kと、ミラー１２1〜１２kにより分光されたそれぞれの波長成分の光を第２高調波に波長変換する第２高調波発生器１５1〜１５kと、短波長成分の光と波長変換された２以上の光とを干渉させた干渉信号を合成する偏光子２１とを備える。【選択図】  図２
2006308512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域１オクターブ以上の光を３以上の波長成分に分光する分光手段と、
分光された２以上の波長成分の光を高調波に波長変換する波長変換手段と、
波長変換された光と他の波長変換された光または分光された光とを２組以上干渉させた干渉信号を合成する干渉手段と
を備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項２】
帯域１オクターブ以上の光を３以上の波長成分に分光する分光手段と、
最も短い波長成分の光を除く２以上の波長成分の光を高調波に波長変換する波長変換手段と、
前記最も短い波長成分の光と波長変換された２以上の光とを干渉させた干渉信号を合成する干渉手段と
を備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項３】
請求項２に記載の干渉信号増幅装置において、
前記波長変換手段により波長変換されたそれぞれの光の中心波長は、前記最も短い波長成分に含まれることを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の干渉信号増幅装置において、
前記波長変換手段は、前記２以上の波長成分の光をそれぞれ波長変換する２以上の波長変換器を備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の干渉信号増幅装置において、
前記分光手段は、前記帯域１オクターブ以上の光をこの光の中心波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光する第１の分光手段と、前記第１の分光手段により分光された前記長波長成分の光をさらに２以上の波長成分に分光する第２の分光手段とを備え、
前記高調波は、第２高調波である
ことを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項６】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の干渉信号増幅装置において、
前記分光手段は、前記帯域１オクターブ以上の光を所定波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光する第１の分光手段と、前記第１の分光手段により分光された前記長波長成分の光をさらに２以上の波長成分に分光する第２の分光手段とを備え、
さらに、前記第２の分光手段により分光されたそれぞれの波長成分の光が通過する光路毎に光路長を調整する光路長調整手段を備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項７】
請求項６に記載の干渉信号増幅装置において、
前記干渉手段により合成された干渉信号を検出する干渉信号検出手段をさらに備え、
前記光路長調整手段は、前記干渉信号検出手段により検出された前記干渉信号の強度が最大となるように前記光路長を調整することを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項８】
請求項４に記載の干渉信号増幅装置において、
前記干渉手段により合成された干渉信号を検出する干渉信号検出手段をさらに備え、
前記波長変換器は、前記干渉信号検出手段により検出された前記干渉信号の強度が最大となるように波長変換後の中心波長が選択されることを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の干渉信号増幅装置において、
光搬送波絶対位相オフセットを含む光パルスを前記帯域１オクターブ以上の光に変換し、前記分光手段に出射する広帯域化手段をさらに備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
【請求項１０】
帯域１オクターブ以上の光を３以上の波長成分に分光するステップと、
最も短い波長成分の光を除く２以上の波長成分の光を高調波に波長変換するステップと、
前記最も短い波長成分の光と波長変換された２以上の光とを干渉させた干渉信号を合成するステップと
を備えることを特徴とする干渉信号増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉信号増幅装置および方法に関し、特に、光を分光し干渉させて得られた干渉信号の強度を増幅させる干渉信号増幅装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の可視・近赤外波長領域の極短パルスレーザ技術によって、パルスの半値全幅（パルス幅）が例えば１０ｆｓ以下という、光の振動時間に極めて近い極短光パルスを容易に発生できるようになってきた。このような極短光パルスは、そのパルス幅の中に光の電界振動を２〜３周期しか含んでおらず、「数サイクルパルス」と呼ばれている。例えば、この数サイクルパルス発生に典型的に用いられるチタン・サファイアレーザでは、その中心波長がおよそ８００ｎｍであり、振動周期が２．７ｆｓになるので、パルス幅５ｆｓの光パルスを仮定すると、図４に示すように、極短光パルスはそのパルス幅中に電界振動をおよそ２周期しか含まない。
【０００３】
このような数サイクルパルスにおいては、パルス幅中の電界振動の位相がその光パルスを特徴付ける重要なパラメータとなってくる。この位相は、光搬送波絶対位相と呼ばれ、光パルスの電界（光搬送波電界）をＥ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ（ωｔ−ΔφCE）とした場合に、位相角ΔφCEで定義される。ここで、ωは電界振動の角周波数、ｔは時間、Ａ（ｔ）は時間０に尖頭値をとる電界振動の包絡線関数を表す。図４にω＝２．３５×１０15［Ｈｚ］、ΔφCE＝π／２［ｒａｄ］、Ａ（ｔ）＝ｓｅｃｈ（１．７６２７ｔ／Δτ）を仮定した場合（Δτ＝５［ｆｓ］はパルス幅）の光パルスの電界を示す。この場合、包絡線のピークと電界振動のピークとが、ΔφCE／ω［ｓ］の時間だけずれていることがわかる。
【０００４】
また、レーザパルスを出射するモード同期レーザ発振器内では通常、屈折率変化を生じ、パルス間で光搬送波絶対位相ΔφCEに揺らぎが生じる。パルス間ごとの光搬送絶対位相ΔφCEの変化量は、光搬送絶対位相オフセットと呼ばれている。隣り合うパルスにおいて、包絡線のピーク間の時間幅をｔとすると、図５に示すレーザパルスに含まれる縦モードのモード間隔（繰り返し周波数）ｆrepとｔとの間に式（１）のような関係がある。
ｆrep＝１／ｔ                   …（１）
【０００５】
また、任意の縦モードの周波数ｆnは、式（２）で表される。
ｆn＝ｎ×ｆrep＋δ              …（２）
ここで、ｎは任意の整数である。また、δは光搬送絶対位相オフセット周波数であり、光搬送波絶対位相オフセットをΔφとすると、式（３）で表される。
δ＝（Δφ／２π）×ｆrep       …（３）
したがって、レーザパルス内の光搬送波絶対位相オフセットΔφは、光搬送絶対位相オフセット周波数δに比例する。
【０００６】
包絡線のピーク強度を考えると、パルス幅中に多数の電界振動を含む「マルチサイクルパルス」の場合には、光搬送波絶対位相ΔφCEの変化に対するピーク強度の違いは無視できる程に小さいのに対して、数サイクルパルスの場合には、その違いは最大数パーセントにも達し、光電界イオン化などの光非線形現象に大きな影響を与えることになる。また、光非線形現象が起こるタイミングも変化する。数サイクルパルスにおける数ｆｓという時間スケールにおいては、このタイミング変化は決して小さなものではない。したがって、光非線形現象に対する極短光パルスの利用を考えた場合に、長期安定化した光搬送波絶対位相の制御方法を確立することが極めて重要である。
【０００７】
近年、モード同期レーザの光搬送波絶対位相オフセットを安定化させる方法が提案された。以下、その方法について説明する。
モード同期レーザ発振器から出射されたレーザ光の一部をフォトニック結晶ファイバに入射し、フォトニック結晶ファイバで生じる自己位相変調効果を用いて、帯域１オクターブ以上の白色光を発生させる。この白色光を、周波数Ｆ1＝ｍ×ｆrep＋δ（ｍは整数）が含まれる長波長成分と、周波数Ｆ2＝２×ｍ×ｆrep＋δが含まれる短波長成分とに分光する。続いて、白色光の長波長成分に含まれる周波数Ｆ1の光の第２高調波を発生させる。第２高調波の周波数はＦ3＝２×（ｍ×ｆrep＋δ）となる。この周波数Ｆ3の光と周波数Ｆ2の光とを干渉させ、得られた干渉信号を電気信号に変換する。この電気信号からδ成分だけを取り出し、参照信号と比較する。両者の差分が一定になるように制御回路でモード同期レーザ発振器内の屈折率を制御することにより、光搬送絶対位相オフセットを安定化させることができる（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００８】
【非特許文献１】D.J.Jones, et al., SCIENCE VOL.288, 28 APRIL 2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現在、一般的な制御回路を用いて光搬送波絶対位相オフセットの安定化を行なうには、干渉信号の強度を３０ｄＢ以上とする必要がある。
しかし、レーザ光のフォトニック結晶ファイバへの結合効率が悪いため、レーザ発振器からの光のうちオフセット安定化に用いる割合を高くしなければ、３０ｄＢ以上の干渉信号を得ることはできなかった。オフセット安定化に用いる割合を高くすると、本来の使用目的に使用できるレーザ光の強度が必然的に低下してしまう。
また、ファイバ端面への埃付着などにより、日々、結合効率が下がっていくため、光搬送波絶対位相オフセットを長時間安定させることができなかった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、従来よりも干渉信号の強度を大きくできるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明に係る干渉信号増幅装置は、帯域１オクターブ以上の光を３以上の波長成分に分光する分光手段と、分光された２以上の波長成分の光を高調波に波長変換する波長変換手段と、波長変換された光と他の波長変換された光または分光された光とを２組以上干渉させた干渉信号を合成する干渉手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る干渉信号増幅装置は、帯域１オクターブ以上の光を３以上の波長成分に分光する分光手段と、最も短い波長成分の光を除く２以上の波長成分の光を高調波に波長変換する波長変換手段と、最も短い波長成分の光と波長変換された２以上の光とを干渉させた干渉信号を合成する干渉手段とを備えることを特徴とする。
この干渉信号増幅装置において、波長変換手段により波長変換されたそれぞれの光の中心波長は、最も短い波長成分に含まれる。
また、波長変換手段は、２以上の波長成分の光をそれぞれ波長変換する２以上の波長変換器を備えるものであってもよい。
【００１３】
また、分光手段は、帯域１オクターブ以上の光を所定波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光する第１の分光手段と、第１の分光手段により分光された長波長成分の光をさらに２以上の波長成分に分光する第２の分光手段とを備えるものであってもよい。
例えば、長波長成分と短波長成分とに分光する境界を帯域１オクターブ以上の光の中心波長とし、長波長信号の光を第２高調波に変換するようにしてもよい。
【００１４】
また、上述した干渉信号増幅装置は、第２の分光手段により分光されたそれぞれの波長成分の光が通過する光路毎に光路長を調整する光路長調整手段をさらに備えていてもよい。
また、干渉手段により合成された干渉信号を検出する干渉信号検出手段をさらに備え、光路長調整手段は、干渉信号の強度が最大となるように、光路長を調整することができる。また、干渉信号の強度が最大となるように、波長変換器による波長変換後の中心波長を選択することができる。
【００１５】
また、上述した干渉信号増幅装置は、光搬送波絶対位相オフセットを含む光パルスを帯域１オクターブ以上の光に変換し、分光手段に出射する広帯域化手段をさらに備えるものであってもよい。
【００１６】
また、本発明に係る干渉信号増幅方法は、帯域１オクターブ以上の光を３以上の波長成分に分光するステップと、最も短い波長成分の光を除く２以上の波長成分の光を高調波に波長変換するステップと、最も短い波長成分の光と波長変換された２以上の光とを干渉させた干渉信号を合成するステップとを備えることを特徴とする。
さらに、光搬送波絶対位相オフセットを含む光パルスを帯域１オクターブ以上の光に変換するステップを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、帯域１オクターブ以上の光を３以上の波長成分に分光し、最も短い波長成分の光を除く２以上の波長成分の光を高調波に波長変換した後、最も短い波長成分の光と干渉させ、得られた干渉信号を合成する。これにより、従来と同じ強度の光を使用して、干渉信号の強度を大きくすることができる。逆に、同じ干渉信号の強度を得るのに必要な光の強度を小さくすることができる。
したがって、本発明を光搬送波絶対位相オフセットの安定化に利用することにより、オフセット安定化に必要な光の強度が小さくなるので、大半の光を本来の使用目的に有効活用することができる。
また、干渉信号の強度が増大した結果、従来よりも長時間、光搬送波絶対位相オフセットを安定化させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる光搬送波絶対位相オフセット計測装置が適用されたシステムの全体構成を示すブロック図である。
このシステムは、極短パルスレーザ装置１と、白色光発生装置２と、光搬送波絶対位相オフセット計測装置３と、制御回路４とから構成される。
【００１９】
ここで、極短パルスレーザ装置１は、極短パルスレーザ光１ａを出射するものである。例えばモード同期発振器で構成される。
白色光発生装置（広帯域化手段）２は、極短パルスレーザ装置１から入射された極短パルスレーザ光１ａを１オクターブ以上の帯域を有する白色光２ａに変換するものである。例えば、フォトニック結晶ファイバなどで構成され、自己位相変調効果を利用して入射光を広帯域化する。なお、「オクターブ」とは、光の周波数比が２：１となる間隔をいう。
【００２０】
光搬送波絶対位相オフセット計測装置３は、白色光発生装置２から入射された白色光２ａを分光し干渉させることにより、極短パルスレーザ光１ａの光搬送波絶対位相オフセット周波数δを示す信号を得て、この信号と繰り返し周波数ｆrepを示す参照信号とを比較することにより、光搬送波絶対位相オフセット周波数δの揺らぎを示す制御信号３ａを生成するものである。光搬送波絶対位相オフセット計測装置３の具体的な構成については、後述する。
【００２１】
制御回路４は、光搬送波絶対位相オフセット計測装置３から入力された制御信号３ａに基づき、光搬送波絶対位相オフセット周波数δが一定になるように、極短パルスレーザ装置１内の屈折率を調整する。例えば、音響変調素子（ＡＯＭ）を用いて励起光源の強度変調を行い、極短パルスレーザ装置１内の屈折率を調整する。
これにより、光搬送波絶対位相オフセットを安定化させることができる。例えば、光搬送波絶対位相オフセット周波数δが繰り返し周波数ｆrepの４分の１となるようにすれば、式（３）から光搬送波絶対位相オフセットΔφがπ／２となるので、４個おきのパルス同士が同じ包絡線と光搬送波電界との関係を持つことができる。
【００２２】
次に、光搬送波絶対位相オフセット計測装置３の構成について説明する。図２は、本装置３の一構成例を示す図である。
本装置３は、帯域１オクターブ以上の白色光２ａを３以上の波長成分に分光し、最も短い波長成分の光を除く２以上の波長成分の光を高調波に波長変換した後、最も短い波長成分の光と干渉させ、干渉信号を合成することにより、干渉信号の強度を増幅する機能を有する。
【００２３】
具体的には、本装置３は、第１の分光手段としてのミラー１１と、第２の分光手段を構成するｋ個（ｋは２以上の整数）のミラー１２1〜１２kと、光路長調整手段を構成するｋ個の光路長調整器１３1〜１３kと、ｋ個の集光用レンズ１４1〜１４kと、波長変換手段を構成するｋ個の第２高調波発生器１５1〜１５kと、ｋ個のコリメート用レンズ１６1〜１６kと、１／２波長板１７およびｋ個の１／２波長板１７1〜１７kと、ミラー１８と、ｋ個の偏光ビームスプリッタ１９1〜１９kと、干渉手段としての偏光子２０と、干渉信号検出器２１と、参照信号検出器２２と、制御信号生成回路２３とから構成される。
【００２４】
ミラー１１は、白色光発生装置２から入射される帯域１オクターブ以上の白色光２ａを、短波長成分と長波長成分とに分光する。より具体的に言えば、ミラー１１は、白色光２ａの短波長成分を反射し、長波長成分を透過させる鏡である。ここでは、反射波長と透過波長との境界を、白色光２ａのスペクトル帯域の中心波長とする。例えば、白色光２ａのスペクトル帯域が４００−１２００ｎｍの場合には、４００−８００ｎｍの短波長成分を反射し、８００−１２００ｎｍの長波長成分を透過させる。ミラー１１としては、例えばダイクロイックミラーを用いることができる。なお、ミラー１１の反射波長および透過波長は、白色光２ａのスペクトル、ミラー１１の反射率および透過率、後述する干渉信号検出器２１の波長感度特性などを考慮して決定される。
【００２５】
ミラー１２1〜１２kは、ミラー１１を透過した長波長成分の光をさらにｋ個の波長成分に分光する。より具体的に言えば、ミラー１２1〜１２kのそれぞれは、長波長成分を反射し、短波長成分を透過させる鏡である。ただし、反射波長と透過波長との境界が、初段のミラー１２1から最終段のミラー１２kに向かって所定波長ずつシフトしていくものとする。白色光２ａのスペクトル帯域が４００−１２００ｎｍの場合には、例えば、初段のミラー１２1の境界波長を１１７０ｎｍ、次段のミラー１２2の境界波長を１１４０ｎｍ、というように境界波長を３０ｎｍずつシフトさせ、最終段のミラー１２2の境界波長を８３０ｎｍとする。これにより、ミラー１２1〜１２kの反射領域の下限が３０ｎｍずつシフトしていき、ミラー１１を透過した長波長成分の光がさらに３０ｎｍずつ分光される。ミラー１２1〜１２kとしては、例えばダイクロイックミラー、ノッチフィルターなどを用いることができる。ノッチフィルターとは、ある波長域のみを反射させ、それ以外の波長域を透過させるフィルターである。
【００２６】
光路長調整器１３1〜１３kは、ミラー１２1〜１２kにより分光されたそれぞれの波長成分の光が通過するｋ個の光路上に配置され、それぞれの光路の光路長を調整する。
第２高調波発生器１５1〜１５kは、ミラー１２1〜１２kにより分光されたそれぞれの波長成分の光を第２高調波に波長変換する。よって、第２高調波発生器１５1〜１５kは波長変換器として機能する。第２高調波発生器１５1〜１５kのそれぞれについて、波長変換された第２高調波の強度が最大となる波長を、その第２高調波発生器の中心波長と呼ぶ。第２高調波発生器１５1〜１５kとしては、それぞれの中心波長が、ミラー１１により分光された白色光２ａの短波長成分に含まれるものを用いる。第２高調波発生器１５1〜１５kとしては、例えばＢＢＯ結晶（バリウムボーレート結晶）を用いることができる。
第２高調波発生器１５1〜１５kの前段にはそれぞれ集光用レンズ１４1〜１４kが配置され、後段にはそれぞれコリメート用レンズ１６1〜１６kが配置されている。
【００２７】
１／２波長板１７は、ミラー１１により分光された白色光２ａの短波長成分の光の直線偏光をＰ偏光に回転させる。
一方、１／２波長板１７1〜１７kは、ミラー１２1〜１２kにより分光されたそれぞれの波長成分の第２高調波の光の直線偏光をＳ偏光に回転させる。
ミラー１８は、ミラー１１により分光された白色光２ａの短波長成分の光を全反射する鏡である。
【００２８】
偏光ビームスプリッタ１９1〜１９kは、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する素子である。ミラー１１により分光された白色光２ａの短波長成分の光は、Ｐ偏光であるから偏光ビームスプリッタ１９1〜１９kを透過し、ミラー１２1〜１２kにより分光されたそれぞれの波長成分の第２高調波の光は、Ｓ偏光であるから偏光ビームスプリッタ１９1〜１９kで反射されることになる。
【００２９】
偏光子２０は、入射されたＰ偏光の光およびＳ偏光の光の同一の偏光成分を通過させる。これにより、ミラー１２1により分光された波長成分の第２高調波の光は、ミラー１１により分光された白色光２ａの短波長成分の中の近い波長成分と干渉する。その他のミラー１２2〜１２kにより分光された波長成分の第２高調波の光についても同様である。なお、偏光子２０を通過する偏光成分は、後述する干渉信号検出器２１により検出される干渉信号の強度が最大となるように選択される。
【００３０】
干渉信号検出器２１は、各波長成分の干渉によって得られた干渉信号を合成したものを検出し、電気信号に変換する。干渉信号検出器２１としては、例えばフォトダイオードや光電子倍増管などを用いることができる。
参照信号検出器２２は、ミラー１２kにより分光された波長成分の第２高調波の光から繰り返し周波数ｆrepを検出し、繰り返し周波数ｆrepを示す電気信号を参照信号として出力する。なお、参照信号検出器２２は、他のミラー１２1〜１２k-1により分光された波長成分の第２高調波の光から繰り返し周波数ｆrepを検出するようにしてもよい。
制御信号生成回路２３は、干渉信号に基づく電気信号と参照信号との差分をとり、制御信号３ａとして制御回路４に出力する。
【００３１】
次に、光搬送波絶対位相オフセット計測装置３による干渉信号の増幅原理について説明する。
レーザパルスに含まれる任意の縦モードの周波数ｆnは、上述したように式（２）で表される。したがって、白色光２ａの長波長成分の周波数ｆlは式（４）、短波長成分の周波数ｆsは式（５）で表すことができる。ただし、ｌ，ｓは整数であり、ｌ＜ｓである。
ｆl＝ｌ×ｆrep＋δ              …（４）
ｆs＝ｓ×ｆrep＋δ              …（５）
【００３２】
本装置３では、長波長成分の光をさらにｋ個に分光し、それぞれの波長成分を第２高調波に波長変換する。第２高調波の周波数ｆl1，ｆl2，…，ｆlkは、それぞれ式（６1）〜式（６k）で表すことができる。ただし、ｌ1，ｌ2，…，ｌkはｌに含まれる整数である。
ｆl1＝２×（ｌ1×ｆrep＋δ）    …（６1）
ｆl2＝２×（ｌ2×ｆrep＋δ）    …（６2）
：
ｆlk＝２×（ｌk×ｆrep＋δ）    …（６k）
このように、第２高調波の光搬送波絶対位相オフセット周波数は、２×δとなる。
【００３３】
白色光２ａの帯域は１オクターブ以上あり、その中心波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光したので、短波長成分には２×ｌ1×ｆrep＋δ，２×ｌ2×ｆrep＋δ，…，２×ｌk×ｆrep＋δの各波長成分が含まれている。
したがって、長波長成分を波長変換した光と短波長成分の光とを重ね合わせることにより、それぞれの波長成分が干渉し、光搬送波絶対位相オフセット周波数δを示す干渉信号を合成したものが検出される。
このように、本装置３では２以上の波長域で干渉させることにより、１つの波長域で干渉させていた従来技術と比較して、干渉信号の強度を増大させることが可能となる。
【００３４】
なお、本装置３では、干渉信号検出器２１により検出される干渉信号の強度が最大となるように、光路長調整器１３1〜１３kを用いてそれぞれの光路長を調整することができる。例えば、各波長成分の干渉によって得られる各干渉信号の位相が揃うように光路長を調整する。
同じく、干渉信号検出器２１により検出される干渉信号の強度が最大となるように、第２高調波発生器１５1〜１５kの中心波長を選択することができる。例えば、各波長成分の干渉によって得られる各干渉信号の位相が揃うように、中心波長を選択する。
【００３５】
本装置３の構成は、図２に示したものに限られるものではない。
例えば、図２では、白色光２ａの短波長成分の光をＰ偏光とし、すべての偏光ビームスプリッタ１９1〜１９kを透過して、長波長成分の光と合成する構成としたが、図３に示すように、白色光２ａの短波長成分の光をＳ偏光とし、偏光ビームスプリッタ３１1〜３１kの最終段で、長波長成分の光と合成する構成としてもよい。この構成では、短波長成分の光路に直線偏光をＳ偏光に回転させる１／２波長板３２が配置され、長波長成分の各光路に直線偏光をＰ偏光に回転させる１／２波長板３２1〜３２Kがそれぞれ配置される。符号１８1〜１８kはミラーである。
【００３６】
また、図２では、白色光２ａの短波長成分の光がすべての偏光ビームスプリッタ１９1〜１９kを透過し、最終段の偏光ビームスプリッタ１９kの後段に配置された偏光子２０によって、長波長成分を波長変換した光と干渉する構成としたが、白色光２ａの短波長成分をｋ等分し、それぞれが偏光ビームスプリッタ１９1〜１９kを透過し、偏光ビームスプリッタ１９1〜１９kのそれぞれの後段に配置された偏光子によって、長波長成分を波長変換した光と干渉する構成としてもよい。この場合、偏光子がｋ個必要となるが、それぞれの偏光子を通過する偏光成分をそれぞれの干渉信号の強度が最大となるよう個別に決定することにより、図２の構成よりも干渉信号の総和をさらに大きくすることができる。
【００３７】
また、図２に示した構成において、干渉信号検出器２１で検出された干渉信号の強度を示す信号を光路長調整器１３1〜１３kにフィードバックし、干渉信号の強度が最大となるようにそれぞれの光路の光路長を自動調整することも可能である。
【００３８】
また、図２では、白色光２ａの長波長成分を第２高調波に波長変換し、短波長成分と干渉させているが、長波長成分を第３，第４高調波に波長変換したものを干渉させてもよい。すなわち、白色光２ａの第Ｎ高調波（Ｎは２以上の整数）に波長変換し、短波長成分と干渉させる構成としてもよい。
さらに、第Ｎ高調波に波長変換された光同士を干渉させてもよい。
したがって、白色光２ａを３以上の波長成分に分光し、その中の２以上の波長成分の光を第Ｎ高調波に波長変換し、波長変換された光と他の波長成分の光（他の波長成分の光は、波長変換された光でも、波長変換されていない光であってもよい）とを２組以上干渉させる構成とすることができる。
【００３９】
次に、本実施の形態に関する計算結果を示す。
ここでは、チタン・サファイアレーザを用い、白色光発生装置２によりスペクトル帯域４００ｎｍから１２００ｎｍまで等しい強度の光を発生させ、光搬送波絶対位相オフセット計測装置３として図２に示した構成のものを用いた場合について計算した。
【００４０】
［第１例］
第１例では、ミラー１１，１２1〜１２kとしてダイクロイックミラーのみを用いるものとした。ダイクロイックミラーの特性は、４５度反射で、反射率９９．５％、透過率９０％である。
ミラー１１により、４００−８００ｎｍを反射させ、８００ｎｍ以上を透過させる。
続いて、ミラー１２1により、１１７０−１２００ｎｍを反射、８００−１１７０ｎｍを透過させる。ミラー１２2により、１１４０−１１７０ｎｍを反射、８００−１１４０ｎｍを透過させる。以降のミラー１２3〜１２k-1の反射領域を３０ｎｍずつシフトさせていき、最後のミラー１２kにより、８００−８３０ｎｍを反射させる。
この構成は、８００ｎｍ以上の長波長の光に損失が多い。これは、一般的に検出器が長波長側に感度が良いことを考慮している。
この構成を用いた場合には、１つの波長領域のみを干渉させる従来の方法と比較し、干渉信号の強度が約９倍に増加するという結果が得られた。
【００４１】
［第２例］
第２例では、ミラー１１としてダイクロイックミラーを用い、ミラー１２1〜１２kとしてノッチフィルターを用いるものとした。ダイクロイックミラーの特性は、４５度反射で、反射率９９．５％、透過率９０％である。ノッチフィルターの特性は、反射率９９．５％、透過率７０％である。
ミラー１１により、４００−８００ｎｍを反射させ、８００ｎｍ以上を透過させる。
続いて、ミラー１２1により、１１９０−１２００ｎｍを反射、８００−１１９０ｎｍを透過させる。ミラー１２2により、１１８０−１１９０ｎｍを反射、８００−１１８０ｎｍを透過させる。以降のミラー１２3〜１２k-1の反射領域を１０ｎｍずつシフトさせていき、最後のミラー１２kにより、８００−８１０ｎｍを反射させる。
この構成を用いた場合には、従来の方法と比較し、干渉信号の強度が約１５倍に増加するという結果が得られた。
【００４２】
なお、チタン・サファイアレーザとは異なる発振波長のモード同期レーザを用いても、干渉信号の強度の増幅は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、例えば極短光パルスを用いる分野に利用可能であり、最小限の光で極短光パルスの光搬送波絶対位相オフセットの揺らぎを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる光搬送波絶対位相オフセット計測装置が適用されたシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態にかかる光搬送波絶対位相オフセット計測装置の一構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態にかかる光搬送波絶対位相オフセット計測装置の他の構成例を示す図である。
【図４】時間領域における極短光パルスの光搬送波絶対位相を説明する図である。
【図５】周波数領域における極短光パルスの光搬送波絶対位相を説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…極短パルスレーザ装置、１ａ…極短パルスレーザ光、２…白色光発生装置、２ａ…白色光、３…光搬送波絶対位相オフセット計測装置、３ａ…制御信号、４…制御回路、１１，１２1〜１２k，１８，１８1〜１８k…ミラー、１３1〜１３k…光路長調整器、１４1〜１４k…集光用レンズ、１５1〜１５k…第２高調波発生器、１６1〜１６k…コリメート用レンズ、１７，１７1〜１７k，３２，３２1〜３２k…１／２波長板、１９1〜１９k，３１1〜３１k…偏光ビームスプリッタ、２０…偏光子、２１…干渉信号検出器、２２…参照信号検出器、２３…制御信号生成回路。
【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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