(57)【要約】【課題】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、コンパクトであり、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。又、上述のチャープミラーを有しており簡単に分散補償が行えるチャープミラーユニットを提供する。【解決手段】チャープミラーは、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ものとなっている。チャープミラーユニットは、当該チャープミラーと、それ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。【選択図】図３８
2019020650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
ことを特徴とするチャープミラー。
【請求項２】
前記所定入射角域の大きさが、１５°以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のチャープミラー。
【請求項３】
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
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャープミラー。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
請求項１ないしは請求項５の何れかに記載のチャープミラーと、
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
ことを特徴とするチャープミラーユニット。
【請求項７】
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
ことを特徴とする請求項６に記載のチャープミラーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５６９７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は従来におけるチャープミラーユニット（分散補償ユニット）ないしその作動を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）における波長とＧＶＤの関係を示すグラフである。
【図２】実施例１の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図３】実施例２の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図４】実施例３の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図５】実施例４の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図６】実施例５の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図７】実施例６の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図８】実施例７の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図９】実施例８の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１０】実施例９の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１１】実施例１０の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１２】実施例１１の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１３】実施例１２の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１４】実施例１３の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１５】実施例１４の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１６】実施例１５の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１７】実施例１６の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１８】実施例１７の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図１９】実施例１８の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。
【図２０】実施例１の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２１】実施例２の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２２】実施例３の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２３】実施例４の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２４】実施例５の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２５】実施例６の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２６】実施例７の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２７】実施例８の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２８】実施例９の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図２９】実施例１０の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３０】実施例１１の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３１】実施例１２の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３２】実施例１３の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３３】実施例１４の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３４】実施例１５の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３５】実施例１６の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３６】実施例１７の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３７】実施例１８の反射面におけるＧＤＤの入射角依存性を示すグラフである。
【図３８】所定の入射角範囲における実施例１の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図３９】所定の波長域における実施例１のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図４０】所定の入射角範囲における実施例２の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図４１】所定の波長域における実施例２のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図４２】所定の入射角範囲における実施例３の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図４３】所定の波長域における実施例３のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図４４】所定の入射角範囲における実施例４の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図４５】所定の波長域における実施例４のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図４６】所定の入射角範囲における実施例５の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図４７】所定の波長域における実施例５のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図４８】所定の入射角範囲における実施例６の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図４９】所定の波長域における実施例６のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図５０】所定の入射角範囲における実施例７の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図５１】所定の波長域における実施例７のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図５２】所定の入射角範囲における実施例８の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図５３】所定の波長域における実施例８のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図５４】所定の入射角範囲における実施例９の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図５５】所定の波長域における実施例９のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図５６】所定の入射角範囲における実施例１０の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図５７】所定の波長域における実施例１０のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図５８】所定の入射角範囲における実施例１１の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図５９】所定の波長域における実施例１１のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図６０】所定の入射角範囲における実施例１２の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図６１】所定の波長域における実施例１２のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図６２】所定の入射角範囲における実施例１３の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図６３】所定の波長域における実施例１３のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図６４】所定の入射角範囲における実施例１４の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図６５】所定の波長域における実施例１４のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図６６】所定の入射角範囲における実施例１５の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図６７】所定の波長域における実施例１５のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図６８】所定の入射角範囲における実施例１６の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図６９】所定の波長域における実施例１６のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図７０】所定の入射角範囲における実施例１７の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図７１】所定の波長域における実施例１７のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図７２】所定の入射角範囲における実施例１８の（ａ）反射率，（ｂ）ＧＤＤ（入射角依存性）を示すグラフである。
【図７３】所定の波長域における実施例１８のＧＤＤ（波長依存性）を示すグラフである。
【図７４】本発明に係るチャープミラーユニット（分散補償ユニット）の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
【数１】
2019020650.tif 000003
【００１５】
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。
【００１６】
【数２】
2019020650.tif 000004
【００１７】
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。
【００１８】
【数３】
2019020650.tif 000005
【数４】
2019020650.tif 000006
【００１９】
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。
【００２０】
【数５】
2019020650.tif 000007
【００２１】
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。
【００２２】
【数６】
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【数７】
2019020650.tif 000009
【００２３】
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。
【００２４】
【数８】
2019020650.tif 000010
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
【数９】
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【００２９】
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。
【実施例】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【符号の説明】
【００６２】
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。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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