(57)【要約】  数サイクルレーザーパルスの振幅エンベロープに対する搬送波の位置を安定化するため安定化した周波数ラインのコーム及び／または超短波レーザーパルスの列を生成する方法及び装置。１つの同じ非線形結晶（４）中の差周波数生成及び自己位相変調によって生成されたスペクトル成分間の干渉によって、キャリアエンベロープオフセット（ＣＥＯ）位相を検出し安定化することが可能になる。記載した技術は安定化の精度を劇的に改善し、挿入損失は非常に小さい。【選択図】図２
2008507143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モード同期レーザー源（２）によって繰り返し周波数ｆrのレーザー光パルスが生成され、前記レーザー光パルスが、ｎ＝１，２．．．Ｎでありｆ0がオフセット周波数である時ｆn＝ｎ・ｆr＋ｆ0である複数のｎ個の周波数成分ｆnを備え、該レーザー光パルスが非線形光媒体（４）に結合される、周波数を安定化した放射を生成する方法であって、前記非線形光媒体によって、差周波数生成及び自己位相変調の両方が行われ、ｋ、ｌが整数でありｆk＝ｋ・ｆr＋ｆ0でありｆｌ＝ｌ・ｆr＋ｆ0である時差周波数成分ｆd＝（ｋ−１）・ｆr＝ｆk−ｆl＝（ｋ・ｆr＋ｆ0）−（ｌ・ｆr＋ｆ0）が生成され、自己位相変調周波数成分ｆSPM＝（ｋ−ｌ）・ｆr＋ｆ0が生成されることと、前記非線形光媒体によって得られる周波数ｆd及びｆSPMの間のビート周波数ｆ0＝ｆSPM−ｆdが検出されることと、検出されるビート周波数ｆ0の値が安定化されていることとを特徴とする方法。
【請求項２】
前記モード同期レーザー源（２）をポンピングするために利用される光ビーム（１’）のパワーを制御するフィードバックループ（１２）によってビート周波数ｆ0を基準発振器（１５）の周波数と比較しそれにロックすることによって、前記ビート周波数ｆ0が安定化されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記モード同期レーザー源（２）が活性媒体としてチタン添加サファイア結晶を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
差周波数生成及び自己位相変調の両方のために利用される前記非線形光媒体（４）が周期分極反転酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム結晶であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
差周波数生成及び自己位相変調の両方のために利用される前記非線形光媒体（４）が周期分極反転ニオブ酸リチウム結晶であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
差周波数生成及び自己位相変調の両方のために利用される前記非線形光媒体（４）が周期分極反転タンタル酸リチウム結晶であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
差周波数生成及び自己位相変調の両方のために利用される前記非線形光媒体（４）が周期分極反転ニオブ酸カリウム結晶であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
安定化された周波数ラインのコームが生成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
キャリアエンベロープオフセット位相の時間的展開が制御された超短波レーザーパルスの列が生成され、その際該レーザー光パルスが非線形光媒体（４）を横断した後分散遅延回路（８）によって圧縮されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
分散遅延回路（８）がレーザー光パルスを圧縮するために使用され、前記分散遅延回路が分散多層ミラー（ＣＭ３、ＣＭ４）からなることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
繰り返し周波数ｆrの、ｎ＝１，２．．．Ｎでありｆ0がオフセット周波数である時ｆn＝ｎ・ｆr＋ｆ0である複数のｎ個の周波数成分ｆnを備えるレーザー光パルスを放射するモード同期レーザー源（２）と、非線形光媒体（４）とを備える、周波数を安定化した放射を生成する装置であって、該非線形光媒体（４）が差周波数生成及び自己位相変調を生じるように配置され、差周波数成分ｆd＝（ｋ−１）・ｆr＝ｆk−ｆl＝（ｋ・ｆr＋ｆ0）−（ｌ・ｆr＋ｆ0）が生成され周波数成分ｆSPM＝（ｋ−ｌ）・ｆr＋ｆ0が生成されることを特徴とし、さらに、前記非線形光媒体によって得られる周波数ｆd及びｆSPMの間のビート周波数ｆ0＝ｆSPM−ｆdを測定するように配置された検出手段（１１）と、検出されるビート周波数ｆ0の値を安定化させるように配置された安定化手段（１２、１４、１５）とを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記安定化手段が、ビート周波数を基準発振器の周波数と比較しそれにロックし、かつ前記モード同期レーザー源（２）をポンピングするために利用される光ビーム（１’）のパワーを制御するための基準発振器（１５）とフィードバックループ（１２）とを備えることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記モード同期レーザー源（２）が活性媒体としてチタン添加サファイア結晶を備えることを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
差周波数生成及び自己位相変調の両方のために利用される前記非線形光媒体（４）が周期分極反転酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム結晶であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
差周波数生成及び自己位相変調の両方のために利用される前記非線形光媒体（４）が周期分極反転ニオブ酸リチウム結晶であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
差周波数生成及び自己位相変調の両方のために利用される前記非線形光媒体（４）が周期分極反転タンタル酸リチウム結晶であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
差周波数生成及び自己位相変調の両方のために利用される前記非線形光媒体（４）が周期分極反転ニオブ酸カリウム結晶であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１８】
安定化された周波数ラインのコームが生成されることを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１９】
キャリアエンベロープオフセット位相の時間的展開が制御された超短波レーザーパルスの列が生成され、分散遅延回路（８）が、非線形光媒体を横断した後のレーザーパルスを圧縮することを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項２０】
前記パルスを圧縮するように配置された分散遅延回路（８）が分散多層ミラー（ＣＭ３、ＣＭ４）を備えることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にフェムト秒レーザーの開発、周波数計測学に関し、より詳細には、フェムト秒レーザー発振器のキャリアエンベロープ位相の安定化に関する。
【０００２】
特に、本発明は、周波数を安定化した放射、すなわち、安定化した周波数ラインのコーム及び／またはキャリアエンベロープオフセット位相の時間的展開が制御された超短波レーザーパルスの列を生成する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
米国特許第６，７２４，７８８Ｂ１号は、ｆ0がオフセット周波数を表しｎ＝１，．．，Ｎである時ｆn＝ｎ・ｆr＋ｆ0である複数のｎ個の周波数成分ｆnを備える、繰り返し周波数ｆrのレーザー光パルスを生成する、周波数を安定化した放射を生成する方法及び装置を開示する。前記周波数成分は、第１及び第２の異なる周波数部分を有するコームを形成する。１次光出力は、少なくとも１つの出力周波数成分が前記第１及び第２の周波数部分の周波数の差に対応する非線形光媒体によって生成する。しかし、位相整合のため、独立した、比較的複雑な干渉計形ユニットを使用する。
【０００４】
近年、超短波パルス化光放射の生成及び制御は劇的に進歩した。さらなる短波長のレーザーパルスを追求した結果、パルスの持続時間はキャリアフィールドの発振周期の約２倍の短さになり（チタン添加サファイアレーザーの中心周波数λ0＝０．８μｍでＴ0〜２．６ｆｓ）、レーザーサイクルによって設定された限界に近づいている（参考文献［１、２、３、４］参照）。この限界は高次高調波生成（ＨＨＧ）により光パルスをより高い周波数の放射に変換することによって克服することができる。この処理は、数サイクルパルス（参考文献［５、６］参照）によって駆動するならば、駆動レーザーの発振周期より短い（参考文献［７］参照）、またさらには持続時間が１ｆｓより短い（参考文献［８］参照）Ｘ線パルスを供給することができる。この処理から生じるアト秒パルスのパラメータは、電界Ｅ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｅｘｐ［−ｉ（ω0ｔ＋Φ）］＋ｃ．ｃ．の発振が振幅エンベロープ内にどのように収まるかに敏感に依存する（参考文献［９、１０、１１、１２］参照）。これは、光パルスのキャリアエンベロープオフセット（ＣＥＯ）位相と呼ばれている位相角Φによって決定される（参考文献［１３］参照）。
【０００５】
すなわち、本発明の目的は、このキャリアエンベロープオフセットの測定及び安定化を提供することである。ＣＥＯ位相の安定化は、数サイクルパルスによる強電界実験（例えば、ＨＨＧ）だけでなく、周波数領域計測学にとっても極めて重要である（参考文献［１４］参照）。
【０００６】
数サイクルパルスは通常モード同期レーザー共振器から生成されるので、光パルスは、パルス間遅延時間Ｔ、すなわち繰り返し周波数ｆr＝１／Ｔの周期的パルス列として放射される。モード同期レーザーから放射されたこうした列Ｅn＝Ａn（ｔ）ｅｘｐ［−ｉ（ω0ｔ＋Φn）］＋ｃ．ｃ．（ω0はキャリアの角周波数、Ｅnはｎ番目のパルスの電界強度、及びＡnはｎ番目のパルスのフィールドエンベロープである）中の連続パルスのキャリアエンベロープ位相Φは、ΔΦn＝（Φn+1）−Φn＝ΔΦ0＋δｎだけ変化すると予想される。この位相変化の予測可能な部分ΔΦ0は、レーザーキャビティ中のキャリア周波数での有効群速度Ｖgと位相速度Ｖpとの間の差から生じ、多数のパルスについて平均したΔΦnの平均値を表す、すなわちΔΦ0＝＜ΔΦn＞である。長さがＬで屈折率がｎ（ω）の透明な材料を通じて伝播する時パルスが受けるキャリアエンベロープ位相シフトは、Ｌdが、Φがπによってシフトされる伝播長である、すなわち
（１）
である時＝π・Ｌ／Ｌdとして表すことができる。
【０００７】
この位相をずらす距離Ｌdは、空気中では〜２０ｃｍ、及びサファイア中では〜１９μｍである。こうした値をＴｉ：サファイア発振器における対応する媒体中の伝播長と比較すると、共振器を往復する際レーザーパルスが経験するキャリアエンベロープの位相のずれは、２πの大きな整数倍に２πの有理分数を加えたものになると結論付けられるであろう。この物理的に関連する部分はΔΦnで表され、パルス間または往復キャリアエンベロープオフセット位相シフトと呼ばれる。レーザーキャビティの長さは、原則としては、往復位相変化が２πの整数倍に等しくなり、放射された列中の全てのパルスが、小さな不規則な変化δnだけに影響される一定の絶対位相を有するように調整することができる。しかし、繰り返し周波数は非常に高い（通常数１０ＭＨｚ）ので、δnの値は小さくとも、ごく短い時間内に急速に蓄積してΦの大きな（＞＞２π）ジッタになる。従って、Φnを測定し安定化すること、すなわち、ＣＥＯ位相の時間的展開を測定し安定化することが絶対必要である。
【０００８】
モード同期パルスの列のスペクトルは、ｆn+1−ｆn＝ｆrとなるように、繰り返し周波数ｆrで分離したスペクトルラインｆnからなる（図１Ｂも参照）。周波数ラインｆnは繰り返し周波数ｆrの整数倍ではなく、ｆCEO＝ｆrΔΦ／（２π）がＣＥＯ位相がそれ自体を再生する周波数であって、ＣＥＯ周波数と呼ばれる周波数である時、ｆn＝ｎ・ｆr＋ｆCEOとして表すことができるのが示されている（参考文献［１５］参照）。従って、ＣＥＯ位相の安定化にはＣＥＯ周波数ｆCEOの測定及び安定化が必要である。
【０００９】
繰り返し周波数ｆrは、フォトダイオードによってレーザー出力を測定し、ｆr以上の周波数を抑圧するローパスフィルタでその信号をフィルタリングすることによって直接アクセスすることができる。ＣＥＯ周波数ｆCEOは直接測定可能な周波数を表すものではなく、周波数シフトを表すので、その決定は自明なものではない。ＣＥＯ周波数ｆCEOへのアクセスは異なる次数の非線形周波数変換処理によりレーザーコームから得られるモードをヘテロダインすることによって得ることができる。所与のモードに近い周波数ｆk＝ｋｆrは、次式のようにｑ次非線形処理によってモードｆnから生成するか、またはｐ次非線形処理によってモードｆmから生成することができる（ｋ、ｍ及びｎは、ｎｑ＝ｍｐとなるような大きな整数）。
ｆqn＝ｑｆn＝ｑｎｆr＋ｑｆCEO                                   （２）
ｆpm＝ｐｆm＝ｐｍｆr＋ｐｆCEO                                   （３）
ｆpmによってｆqnをヘテロダインすると、次式のビートノートが生じる。
Δｆ＝ｑｎｆr＋ｑｆCEO−ｐｍｆr−ｐｆCEO＝（ｑ−ｐ）ｆCEO       （４）
【００１０】
周波数コームが狭い場合、同じスペクトルラインをもたらす２つの異なる非線形周波数変換経路を実現するには、１つかそれ以上の追加の位相同期転送発振器を使用する必要があることがある（参考文献［１５］参照）。しかし、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）の出現によって、ピークパワーが１ＭＷより大きい専用設計の発振器と標準の単一モードファイバを使用して行っていた（参考文献［１７］参照）のと同様に、１つより多い光オクターブへの共振器外の拡大が可能になっている（参考文献［１６、１４］参照）。こうした進歩によって、上記の用語法でｐ＝１及びｑ＝２とし、上記の概念を最も簡単に実現できるようにする道が開かれた。この場合、ＣＥＯ周波数ｆCEOの測定は、周波数逓倍長波長モードによるコームの短波長モードのヘテロダイン検出に依存し、これは周波数コームが光オクターブ全体にわたる場合達成できる。この方法は、「ｆ−ｔｏ−２ｆ」技術と呼ばれている。共振器の分散または共振器内エネルギーによって往復ＣＥＯ位相を制御するフィードバックループによって、ＣＥＯを測定したＣＥＯ周波数ｆCEOを、安定化した高周波と比較し、それにロックしてもよい。
【００１１】
ｆ−ｔｏ−２ｆ安定化技術の技術的欠点は、その煩雑な複雑さと安定化の侵入的な性質である。これまで、位相安定化装置を通過したパルスは再圧縮することも、適用業務のために使用することもできなかった。その結果、ＣＥＯ位相の時間的展開をシステムの有用な出力で直接測定及び安定化することはなかった。この理由のため、１〜１０ｍｓの観察時間付近で大きな位相エラーが常に発生している（参考文献［１８］参照）。
【００１２】
一旦ＣＥＯ周波数ｆCEOを基準周波数にロックしたならば、レーザーパルスの列に対応する周波数コームは、正確に知られよく制御された間隔を有する精密に固定された周波数ラインからなる。この固定された周波数コームは周波数領域計測学のための有益なツールである。ｆ−ｔｏ−２ｆ技術に対する代替案として、米国特許第６，７２４，７８８Ｂ１号に記載されているように、レーザースペクトルの異なる周波数ライン間の差周波数の生成を行うことによってこうした固定した周波数のコームを生成することが提案されている。２つの周波数成分ｆn＝ｎ・ｆr＋ｆCEO（またはｆk＝ｋ・ｆr＋ｆ0）及びｆm＝ｍ・ｆr＋ｆCEO（またはｆl＝ｋ・ｆr＋ｆ0）について、結果として得られる差周波数ｆm−ｆn＝（ｍ−ｎ）・ｆr（またはｆk−ｆl＝（ｋ−１）・ｆr）はｆCEOに依存しないので、本質的に安定している（ｍ、ｎまたはｋ、ｌはそれぞれ整数）。レーザーパルス列のＣＥＯ位相展開を安定化するには、基本スペクトルと、スペクトルウィング間の差周波数生成から得たスペクトルとの間のビート信号を検出する必要がある（参考文献［１９、２０］参照）。これは１つより多い光オクターブにわたって延びるスペクトルによってしか達成できない。こうしたスペクトルは、フェムト秒レーザー発振器から直接容易に生成することはできないので、上記で言及した米国特許第６，７２４，７８８Ｂ１号では、差周波数信号を生成する前に非線形要素中のスペクトルを拡大することが提案されている。この解決法は、非線形光媒体の後のパルスが非圧縮性で、ＣＥＯ周波数ｆCEOの測定には拡大したパルスの全エネルギーが必要であるという、ｆ−ｔｏ−２ｆ測定を特徴付ける欠点を伴っている。
【００１３】
この解決法とは対照的に、本発明によれば、同じ、比較的短い非線形光媒体中で、（自己パルス変調による）スペクトル拡大処理と、差周波数生成処理とを実現することが提案される。媒体が適度な長さであれば、その群遅延分散を補償することができる。ｆCEOでのビート信号は、入射パルスのスペクトルから十分に分離されたスペクトル範囲内で検出される。このスペクトル範囲は、実験のためさらに利用可能なパルス列のスペクトルから容易に分離できる。
【００１４】
ここで、１つの同じ非線形媒体中で、（ここで提案する差周波数生成とは対照的に）第２高調波生成とスペクトル拡大を行うことによってｆCEOでのビート信号を検出することが以前提案されていたことに言及すべきである（参考文献［２１］参照）。第２高調波生成を利用することは、（参考文献［２１］に示されるように）、ｉ）ｆCEOを測定するため完全に拡大した出力が必要である、ｉｉ）ｆCEOは検出できるが、この周波数でのビート信号は弱すぎて検出できない、という欠点を有するので、本発明に係るスキームで非線形変換処理として差周波数生成を選択したことは極めて重要である。
【発明の開示】
【００１５】
従って、本発明の目的は、先行技術の欠点が回避され、目指すところの周波数を安定化した放射の生成が簡単だが効率的な方法で達成される、周波数を安定化した放射、特に、ＣＥＯ位相の時間的展開を制御した超短波レーザーパルスの安定化した周波数ラインのコーム及び／または列を生成する方法及び装置を提供することである。
【００１６】
さらに、本発明の目的は、非線形光媒体を通過し、それによって拡大された後のレーザーパルスの圧縮が効率的な方法で可能になる放射生成技術を提供することである。
【００１７】
その上、上記で言及したように、本発明の目的は、キャリアエンベロープオフセット（ＣＥＯ）の測定及び安定化が可能な放射生成技術を提供することである。
【００１８】
本発明によれば、これらの目的及びさらなる目標は、添付の独立請求項に記載のものによって達成される。有利な好適実施形態は従属請求項に記載する。
【００１９】
本発明によれば、先行技術と比較して、非常に簡単で、効率的で、特に正確な安定化が達成され、発生する挿入損失はごくわずかに過ぎない。さらなる効果及び利点は上記及び以下の説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を例示により添付の図面を参照して説明する。
【００２１】
図１Ａ及び図１Ｂは、時間領域（図１Ａ）中及び周波数領域（図１Ｂ）中のレーザー光パルスの概略表示を示す。図１Ｂに示すレーザー光パルスの列のスペクトルは、ｆn+1−ｆn＝ｆrとなるように、繰り返し周波数ｆrで分離したスペクトルラインからなる。さらに、オフセット周波数ｆ0として示されることもある周波数ｆCEOが図１Ｂに示され、図１Ａには、ＣＥＯ位相シフトΔΦ及び周期Ｔ及びその逆数である繰り返し周波数ｆrも示される。
【００２２】
図２は、本発明に係る、ｆCEO安定化スキームを備える装置の好適実施形態の概略構成図を示す。この装置の構成要素としては、例えばダイオードポンプＮｄ：ＹＶＯ４レーザー（例えば市販のレーザーであるコヒーレント（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）社のヴェルディ（Ｖｅｒｄｉ）、５３２ｎｍ、３．８５Ｗ）の第２高調波であるポンプレーザー１が存在する。ポンプレーザービーム１’をＴｉ：サファイアレーザー発振器２に印加すると、そこで周知のモード同期原理によりレーザー光ビーム３が生成される。そして、レーザー光ビーム３は、１対の石英ガラスウェッジプレートＷ（これはビーム３が搬送するパルスの持続時間を最適化するために使用することができる）及びチャープミラーＣＭ１及びＣＭ２、及びさらなるミラー５、６及び７を通過した後非線形光媒体４に結合される。チャープミラーＣＭ１、ＣＭ２は、周知のように、負の群遅延分散（ＧＤＤ）を提供し、ウェッジプレートＷは正のＧＤＤを導入する。従って、ＧＤＤの補償はＣＭ１、ＣＭ２によって達成することができる。
【００２３】
非線形光媒体４は、図２に示すように、周期分極反転酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム（ＰＰ−ＭｇＯ：ＬＮ）結晶を備えてもよいが、代替的には、例えば米国特許第５，７８７，１０２Ａ号に開示されたような擬似位相整合（ＱＰＭ）及び上記で説明した差周波数生成（参考文献［２３］も比較されたい）が可能な他の光学的非線形周期分極反転結晶材料を備えてもよい。すなわち、例えば、周期分極反転ニオブ酸リチウム結晶、周期分極反転タンタル酸リチウム結晶、または周期分極反転ニオブ酸カリウム結晶を使用してもよい。
【００２４】
非線形媒体４、または結晶４の出力は、凹面鏡９を介して（多重反射を有する）チャープミラーＣＭ３、ＣＭ４を備える遅延回路に結合される。遅延回路の出力８’で、例えば、６−ｆｓ位相安定化パルス、すなわち、０．６〜１．２μｍの波長範囲にわたるスペクトルを有するレーザー光のパルスの列が得られる。
【００２５】
さらに、非線形結晶４の出力光は、１４００ｎｍのカットオフ波長を有するロングパスフィルタＬＦと、例えばＩｎ−ＧａＡｓフォトダイオードであるフォトダイオードＰＤとを含む検出器１１を備える検出器・安定化ユニット１０に送られる。周波数を安定化するため、例えばスタンフォードリサーチシステム（Ｓｔａｎｆｏｒｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍ）社（ＳＲ５６０型）から入手可能な電子増幅器であるローパス増幅器１３と、例えばメンロシステムズ（Ｍｅｎｌｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）社製の「ロックボックス（ｌｏｃｋ  ｂｏｘ）」のような、位相同期電子装置１４と、例えば、１Ｍｈｚで動作するマルコーニ（Ｍａｒｃｏｎｉ）社の２０２２Ｄ信号発生器のようなｒｆ（高周波）基準発振器１５とを備えるフィードバックループが提供される。
【００２６】
図２から、さらに、発振器２で自己位相変調を生じさせてオフセット周波数ｆ0＝ｆCEOを一定に維持するようにポンプのレーザービーム１’を制御するため、「ロックボックス」１４の「電子的」出力を電子光学変調器すなわちＥＯＭに印加していることが分かる（当業者に周知のように、この種の制御の代わりに、ポンプレーザー１のパワーを制御することも可能であろう）。
【００２７】
先行技術と比較した時、図２に係る装置によって、ＣＥＯ位相の時間的展開の劇的に良好な安定化が可能になる。レーザーパルスのピーク輝度と非線形周波数混合結晶、すなわち光学的非線形媒体４の非線形性が十分に大きい場合、２次非線形周波数混合（第２高調波生成または差周波数生成、→ｆd）と自己位相変調（→ｆSPM）とが非線形媒体４の助けによって同時に発生する。これら２つの生成された成分ｆd及びｆSPMのスペクトルが重なり合っているならば、それらの間のビート信号（ビート周波数）ｆ0はｆCEOで発生する、すなわちｆ0＝ｆCEOになるはずである。上記のように、スペクトル拡大と第２高調波生成のために薄いＺｎＯ結晶を利用する先行技術のスキームはｆCEOでビート信号が観察されることを実証された（参考文献［２１］参照）。しかし、位相の安定化は達成できなかった。本発明の場合、Ｔｉ：サファイア発振器２からの６−ｆｓ、３−ｎＪパルスは、例えば周期分極反転酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウムバルク結晶（ＰＰ−ＭｇＯ：ＬＮ）の形態である非線形光媒体４に緊密に焦点を合わせており、この結晶４はＺｎＯ結晶より高い非線形変換効率を有し、そこでは自己位相変調と差周波数生成との両方が同時に発生し、それらのスペクトルは約１４００ｎｍで重なり合う。その結果、強い干渉ビート信号がこの１４００ｎｍの波長で観察され、レーザーのｆCEOの安定化が可能になる。この位相安定化技術の最も顕著な特徴はビート信号が元のレーザースペクトルの外で生成されることである。これは、位相安定化のために使用したパルスをその他のアプリケーションのために使用できることを意味する。さらに、全てのビームは同一線上にあり、２つの非線形混合成分ｆd及びｆSPMを調整する遅延回路は必要ない。すなわち、先行技術のｆ  ｔｏ  ２ｆシステムと対照的に、本発明のシステムは不整合の影響を受けにくく、より良好な位相ロック品質が期待できる。
【００２８】
このスキームの基礎となる処理を図３Ａで説明する。高い周波数成分と低い周波数成分（例えば、６００ｎｍと１０５０ｎｍ）の間の差周波数ｆdを（周波数混合によって）１４００ｎｍで生成する。同時に、結晶４内の自己位相変調もこの波長で光を生成する。差周波数のキャリアエンベロープオフセット周波数は常に０である（参考文献［１９、２０］）が、その一方でスーパコンティニュームは元のパルス列のｆCEOを搬送する。その結果、１４００ｎｍで干渉ビート信号が観察できる。図３Ａ中の水平の矢印は、「ＤＦＧ」信号として示されたスペクトルを生じる差周波数生成（「ＤＦＧ」）の処理で混合される周波数ラインの対を示す。「元のスペクトル」という表示は、非線形結晶４に焦点を合わせたパルスのスペクトルに関連している。このスペクトルは非線形媒体４中で自己位相変調（ＳＰＭ）により拡大される。ＤＦＧ領域と拡大されたスペクトルとが重なり合うスペクトル領域では、周波数ｆCEOを有するビート信号が生じる。
【００２９】
図３Ｂは、結晶を通過した後のパルスの長波長エッジスペクトルを示す。図３Ｂのスペクトルは光スペクトルアナライザ（安藤電気株式会社（Ａｎｄｏ）、ＡＱ−６３１５Ａ）によって測定した。図３Ｂでは、実線はビーム３が結晶４に焦点が合っている時のスペクトルを示し、点線はビームが焦点が合っていない時のこのスペクトルを示す。影付きの領域でビート信号が観察される。この領域中の新しく生成されたスペクトル成分はパルスが結晶４により緊密に焦点が合っている時明瞭に見られる。これは主として結晶４による自己位相変調及び位相整合が発生する場合の差周波数混合のためである。
【００３０】
図４は、ループ外位相ノイズパワースペクトル密度（ＰＳＤ）及び積算ＣＥＯ位相エラー（ＣＥＯ  ＰＥ）対周波数のグラフを、観察時間（周波数-1）の関数としても示す。
【００３１】
実験では、非線形結晶４を通過したパルスは遅延回路８によって６ｆｓまで再圧縮されたが、これは数サイクルパルスであり、測定されたループ外位相ノイズは０．０４２７π（１０μｓから３５分の観察時間）であったが、これは先行技術の位相安定化方法のものより約５倍良好であった（参考文献［１８、２２］参照）。（図４で１６として示す）約２００Ｈｚに対応する観察時間付近の大きな位相エラーの階段上の構造は参考文献［１８］のものよりはるかに目立たないものになっている。
【００３２】
参考文献
［１］Ａ．バルトゥスカ（Ａ．Ｂａｌｔｕｓｋａ）、Ｚ．ウェイ（Ｚ．Ｗｅｉ）、Ｍ．Ｓ．プシェニチニコフ（Ｍ．Ｓ．Ｐｓｈｅｎｉｃｈｎｉｋｏｖ）、及びＤ．Ａ．ウィーアズマ（Ｄ．Ａ．Ｗｉｅｒｓｍａ）、「１ＭＨｚ繰り返し率での５ｆｓへの光パルス圧縮（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｕｌｓｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｔｏ  ５  ｆｓ  ａｔ  １−ＭＨｚ  ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２２：１０２−１０４、１９９７。
【００３３】
［２］Ｚ．チェング（Ｚ．Ｃｈｅｎｇ）、Ａ．フィールバッハ（Ａ．Ｆｉｉｒｂａｃｈ）、Ｓ．サルタニア（Ｓ．Ｓａｒｔａｎｉａ）、Ｍ．レンツナー（Ｍ．Ｌｅｎｚｎｅｒ）、Ｃｈ．シュピールマン（Ｃｈ．Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「５−ｆｓレジームにおける高パワーレーザーパルスの振幅及びチャープ特性（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ａｎｄ  ｃｈｉｒｐｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５−ｆｓ  ｒｅｇｉｍｅ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２４：２４７−２４９、１９９９。
【００３４】
［３］Ｕ．モーグナー（Ｕ．Ｍｏｒｇｎｅｒ）、Ｆ．Ｘ．カートナー（Ｆ．Ｘ．Ｋａｒｔｎｅｒ）、Ｓ．Ｈ．チョー（Ｓ．Ｈ．Ｃｈｏ）、Ｙ．チェン（Ｙ．Ｃｈｅｎ）、Ｈ．Ａ．ハウス（Ｈ．Ａ．Ｈａｕｓ）、Ｊ．Ｇ．フジモト（Ｊ．Ｇ．Ｆｕｊｉｍｏｔｏ）、Ｅ．Ｐ．イッペン（Ｅ．Ｐ．Ｉｐｐｅｎ）、Ｖ．ショワー（Ｖ．Ｓｃｈｅｕｅｒ）、Ｇ．アンゲロフ（Ｇ．Ａｎｇｅｌｏｗ）、及びＴ．チューディ（Ｔ．Ｔｓｃｈｕｄｉ）、「カーレンズモード同期Ｔｉ：サファイアレーザーからの２サイクル以下のパルス（Ｓｕｂ−ｔｗｏ−ｃｙｃｌｅ  ｐｕｌｓｅｓ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｋｅｒｒ−ｌｅｎｓ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  Ｔｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅ  ｌａｓｅｒ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２４：４１１−４１３、１９９９。
【００３５】
［４］Ｄ．Ｈ．サッター（Ｄ．Ｈ．Ｓｕｔｔｅｒ）、Ｇ．スタインメイヤー（Ｇ．Ｓｔｅｉｎｍｅｙｅｒ）、Ｌ．ゴールマン（Ｌ．Ｇａｌｌｍａｎｎ）、Ｎ．マトゥシェック（Ｎ．Ｍａｔｕｓｃｈｅｋ）、Ｆ．モリエ−ジェヌー（Ｆ．Ｍｏｒｉｅｒ−Ｇｅｎｏｕｄ）、Ｕ．ケラー（Ｕ．Ｋｅｌｌｅｒ）、Ｖ．ショワー（Ｖ．Ｓｃｈｅｕｅｒ）、Ｇ．アンゲロフ（Ｇ．Ａｎｇｅｌｏｗ）、及びＴ．チューディ（Ｔ．Ｔｓｃｈｕｄｉ）、「２サイクルレジームのパルスを発生する半導体可飽和吸収体ミラー支援カーレンズモード同期Ｔｉ：サファイアレーザー（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓａｔｕｒａｂｌｅ−ａｂｓｏｒｂｅｒ  ｍｉｒｒｏｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｋｅｒｒ−ｌｅｎｓ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  Ｔｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅ  ｌａｓｅｒ  ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｐｕｌｓｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｔｗｏ−ｃｙｃｌｅ  ｒｅｇｉｍｅ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２４：６３１−６３３、１９９９。
【００３６】
［５］Ｃｈ．シュピールマン（Ｃｈ．Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ）、Ｎ．Ｈ．バーネット（Ｎ．Ｈ．Ｂｕｒｎｅｔｔ）、Ｓ．サルタニア（Ｓ．Ｓａｒｔａｎｉａ）、Ｒ．コッピチュ（Ｒ．Ｋｏｐｐｉｔｓｃｈ）、Ｍ．シュニーラー（Ｍ．Ｓｃｈｎｉｉｒｅｒ）、Ｃ．カン（Ｃ．Ｋａｎ）、Ｍ．レンツナー（Ｍ．Ｌｅｎｚｎｅｒ）、Ｐ．ウォブラウシェック（Ｐ．Ｗｏｂｒａｕｓｃｈｅｋ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「５フェムト秒レーザーパルスを使用したウォーターウィンドウ中のコヒーレントＸ線の生成（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｘ−ｒａｙｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｗａｔｅｒ  ｗｉｎｄｏｗ  ｕｓｉｎｇ  ５−ｆｅｍｔｏ−ｓｅｃｏｎｄ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ）」、科学（Ｓｃｉｅｎｃｅ）、２７８：６６１−６６４、１９９７。
【００３７】
［６］Ｍ．シュニーラー（Ｍ．Ｓｃｈｎｉｉｒｅｒ）、Ｃｈ．シュピールマン（Ｃｈ．Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ）、Ｐ．ウォブラウシェック（Ｐ．Ｗｏｂｒａｕｓｃｈｅｋ）、Ｃ．ストレリ（Ｃ．Ｓｔｒｅｌｉ）、Ｎ．Ｈ．バーネット（Ｎ．Ｈ．Ｂｕｒｎｅｔｔ）、Ｃ．カン（Ｃ．Ｋａｎ）、Ｋ．フェレンツ（Ｋ．Ｆｅｒｅｎｃｚ）、Ｒ．コッピチュ（Ｒ．Ｋｏｐｐｉｔｓｃｈ）、Ｚ．チェング（Ｚ．Ｃｈｅｎｇ）、Ｔ．ブラベッツ（Ｔ．Ｂｒａｂｅｃ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「１０−ｆｓ以下のレーザーによって駆動されたヘリウムからのコヒーレント０．５−ｋｅｖ  Ｘ線放射（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ０．５−ｋｅｖ  ｘ−ｒａｙ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ｈｅｌｉｕｍ  ｄｒｉｖｅｎ  ｂｙ  ａ  ｓｕｂ−１０−ｆｓ  ｌａｓｅｒ）」、物理学評論通信（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．）、８０：３２３６−３２３９、１９９８。
【００３８】
［７］Ｍ．ドレシャー（Ｍ．Ｄｒｅｓｃｈｅｒ）、Ｍ．ヘンチェル（Ｍ．Ｈｅｎｔｓｃｈｅｌ）、Ｒ．キーンベルガー（Ｒ．Ｋｉｅｎｂｅｒｇｅｒ）、Ｇ．テンペア（Ｇ．Ｔｅｍｐｅａ）、Ｃ．シュピールマン（Ｃ．Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ）、Ｇ．Ａ．レイダー（Ｇ．Ａ．Ｒｅｉｄｅｒ）、Ｐ．Ｂ．コーカム（Ｐ．Ｂ．Ｃｏｒｋｕｍ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「アト秒の最前線に近づくＸ線パルス（Ｘ−ｒａｙ  ｐｕｌｓｅｓ  ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ  ｔｈｅ  ａｔｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｆｒｏｎｔｉｅｒ）」、科学（Ｓｃｉｅｎｃｅ）、２９１：１９２３−１９２７、２００１。
【００３９】
［８］Ｒ．キーンベルガー（Ｒ．Ｋｉｅｎｂｅｒｇｅｒ）、Ｍ．ヘンチェル（Ｍ．Ｈｅｎｔｓｃｈｅｌ）、Ｃ．シュピールマン（Ｃ．Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ）、Ｇ．Ａ．レイダー（Ｇ．Ａ．Ｒｅｉｄｅｒ）、Ｎ．ミロシェヴィッチ（Ｎ．Ｍｉｌｏｓｅｖｉｃ）、Ｕ．ハインツマン（Ｕ．Ｈｅｉｎｚｍａｎｎ）、Ｍ．ドレシャー（Ｍ．Ｄｒｅｓｃｈｅｒ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「フェムト秒以下のＸ線パルスの生成及び測定（Ｓｕｂ−ｆｅｍｔｏ−ｓｅｃｏｎｄ  ｘ−ｒａｙ  ｐｕｌｓｅ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）」、応用物理学Ｂ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ）、７４：Ｓ３−Ｓ９、２００２。
【００４０】
［９］Ａ．デ・ボハン（Ａ．ｄｅ  Ｂｏｈａｎ）、Ｐ．アントワーヌ（Ｐ．Ａｎｔｏｉｎｅ）、Ｄ．Ｂ．ミロシェヴィッチ（Ｄ．Ｂ．Ｍｉｌｏｓｅｖｉｃ）、及びＢ．ピロー（Ｂ．Ｐｉｒａｕｘ）、「超短波レーザーパルスによる位相依存高調波放射（Ｐｈａｓｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｕｌｔｒａｓｈｏｒｔ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ）」、物理学評論通信（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．）、８１：１８３７−１８４０、１９９８。
【００４１】
［１０］Ｇ．テンペア（Ｇ．Ｔｅｍｐｅａ）、Ｍ．ガイスラー（Ｍ．Ｇｅｉｓｓｌｅｒ）、及びＴ．ブラベッツ（Ｔ．Ｂｒａｂｅｃ）、「数サイクルレーザーパルスによる高次高調波生成の位相感度（Ｐｈａｓｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  ｈｉｇｈ−ｏｒｄｅｒ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｆｅｗ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ）」、アメリカ光学学会雑誌（Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ）、Ｂ、１６：６６９−６７３、１９９９。
【００４２】
［１１］Ａ．バルトゥスカ（Ａ．Ｂａｌｔｕｓｋａ）、Ｔｈ．ウデム（Ｔｈ．Ｕｄｅｍ）、Ｍ．ウイベラッカー（Ｍ．Ｕｉｂｅｒａｃｋｅｒ）、Ｍ．ヘンチェル（Ｍ．Ｈｅｎｔｓｃｈｅｌ）、Ｅ．ゴウリエルマキス（Ｅ．Ｇｏｕｌｉｅｌｍａｋｉｓ）、Ｃｈ．ゴール（Ｇｏｈｌｅ）、Ｒ．ホルツワース（Ｒ．Ｈｏｌｚｗａｒｔｈ）、Ｖ．Ｓ．ヤコヴレフ（Ｖ．Ｓ．Ｙａｋｏｖｌｅｖ）、Ａ．スクリンジ（Ａ．Ｓｃｒｉｎｚｉ）、Ｔ．Ｗ．ハンシュ（Ｔ．Ｗ．Ｈａｎｓｃｈ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「強光場による電子処理のアト秒制御（Ａｔｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｂｙ  ｉｎｔｅｎｓｅ  ｌｉｇｈｔ  ｆｉｅｌｄｓ）」、ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、４２１：６１１−６１５、２００３。
【００４３】
［１２］Ｍ．ニソリ（Ｍ．Ｎｉｓｏｌｉ）、Ｇ．サンソーネ（Ｇ．Ｓａｎｓｏｎｅ）、Ｓ．スタゲイラ（Ｓ．Ｓｔａｇｉｒａ）、Ｓ．デ  シルヴェストリ（Ｓ．Ｄｅ  Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉ）、Ｃ．ヴォッジ（Ｃ．Ｖｏｚｚｉ）、Ｍ．パスコリーニ（Ｍ．Ｐａｓｃｏｌｉｎｉ）、Ｌ．ポレット（Ｌ．Ｐｏｌｅｔｔｏ）、Ｐ．ヴィッロレージ（Ｐ．Ｖｉｌｌｏｒｅｓｉ）、及びＧ．トンデッロ（Ｇ．Ｔｏｎｄｅｌｌｏ）、「シングルショット高次高調波スペクトルにおける数光サイクル光パルスのキャリアエンベロープ位相差の効果（Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ  ｏｆ  ｆｅｗ−ｏｐｔｉｃａｌ−ｃｙｃｌｅ  ｌｉｇｈｔ  ｐｕｌｓｅｓ  ｉｎ  ｓｉｎｇｌｅ−ｓｈｏｔ  ｈｉｇｈ−ｏｒｄｅｒ−ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｓｐｅｃｔｒａ）」、物理学評論通信（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．）、９１：２１３９０５、２００３。
【００４４】
［１３］Ｌ．シュ（Ｌ．Ｘｕ）、Ｃ．シュピールマン（Ｃ．Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ）、Ａ．ポッペ、Ｔ．ブラベッツ（Ｔ．Ｂｒａｂｅｃ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「超短波光パルスの位相制御への道（Ｒｏｕｔｅ  ｔｏ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｕｌｔｒａｓｈｏｒｔ  ｌｉｇｈｔ  ｐｕｌｓｅｓ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２１：２００８−２０１０、１９９６。
【００４５】
［１４］Ｒ．ホルツワース（Ｒ．Ｈｏｌｚｗａｒｔｈ）、Ｔｈ．ウデム（Ｔｈ．Ｕｄｅｍ）、Ｔ．Ｗ．ハンシュ（Ｔ．Ｗ．Ｈａｎｓｃｈ）、Ｊ．Ｃ．ナイト（Ｊ．Ｃ．Ｋｎｉｇｈｔ）、Ｗ．Ｊ．ワズワース（Ｗ．Ｊ．Ｗａｄｓｗｏｒｔｈ）、及びＰ．Ｓｔ．Ｊ．ラッセル（Ｐ．Ｓｔ．Ｊ．Ｒｕｓｓｅｌ）、「精密分光学のための光周波数シンセサイザ（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ  ｆｏｒ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）」、物理学評論通信（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．）、８５：２２６４−２２６７、２０００。
【００４６】
［１５］Ｈ．Ｒ．テレ（Ｈ．Ｒ．Ｔｅｌｌｅ）、Ｇ．スタインメイヤー（Ｇ．Ｓｔｅｉｎｍｅｙｅｒ）、Ａ．Ｅ．ダンロップ（Ａ．Ｅ．Ｄｕｎｌｏｐ）、Ｊ．ステンガー（Ｊ．Ｓｔｅｎｇｅｒ）、Ｄ．Ｈ．サッター（Ｄ．Ｈ．Ｓｕｔｔｅｒ）、及びＵ．ケラー（Ｕ．Ｋｅｌｌｅｒ）、「キャリアエンベロープオフセット位相制御：絶対光周波数測定及び超短波パルス生成のための新しい概念（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｏｆｆｓｅｔ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ：Ａ  ｎｏｖｅｌ  ｃｏｎｃｅｐｔ  ｆｏｒ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｕｌｔｒａｓｈｏｒｔ  ｐｕｌｓｅ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）」、応用物理学Ｂ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｂ）、６９：３２７−３３２、１９９９。
【００４７】
［１６］Ｄ．Ｊ．ジョーンズ（Ｄ．Ｊ．Ｊｏｎｅｓ）、Ｓ．Ａ．ディダムズ（Ｓ．Ａ．Ｄｉｄｄａｍｓ）、Ｊ．Ｋ．ランカ（Ｊ．Ｋ．Ｒａｎｋａ）、Ａ．ステンツ（Ａ．Ｓｔｅｎｔｚ）、Ｒ．Ｓ．ウィンデラー（Ｒ．Ｓ．Ｗｉｎｄｅｌｅｒ）、Ｊ．Ｌ．ホール（Ｊ．Ｌ．Ｈａｌｌ）、及びＳ．Ｔ．カンディフ（Ｓ．Ｔ．Ｃｕｎｄｉｆｆ）、「フェムト秒モード同期レーザーのキャリアエンベロープ位相制御及び直接光周波数合成（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ｄｉｒｅｃｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）」、科学（Ｓｃｉｅｎｃｅ）、２８８：６３５−６３９、２０００。
【００４８】
［１７］Ａ．アポロンスキ（Ａ．Ａｐｏｌｏｎｓｋｉ）、Ａ．ポッペ（Ａ．Ｐｏｐｐｅ）、Ｇ．テンペア（Ｇ．Ｔｅｍｐｅａ）、Ｃｈ．シュピールマン（Ｃｈ．Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ）、Ｔｈ．ウデム（Ｔｈ．Ｕｄｅｍ）、Ｒ．ホルツワース（Ｒ．Ｈｏｌｚｗａｒｔｈ）、Ｔ．Ｗ．ハンシュ（Ｔ．Ｗ．Ｈａｎｓｃｈ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「数サイクル光パルスの位相展開の制御（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｔｈｅ  ｐｈａｓｅ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｅｗ−ｃｙｃｌｅ  ｌｉｇｈｔ  ｐｕｌｓｅｓ）」、物理学評論通信（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．）、８５：７４０−７４３、２０００。
【００４９】
［１８］Ｔ．Ｍ．フォルティエ（Ｔ．Ｍ．Ｆｏｒｔｉｅｒ）、Ｄ．Ｊ．ジョーンズ（Ｄ．Ｊ．Ｊｏｎｅｓ）、Ｊ．イエ（Ｊ．Ｙｅ）、及びＳ．Ｔ．カンディフ（Ｓ．Ｔ．Ｃｕｎｄｉｆｆ）、「長期キャリアエンベロープ位相コヒーレンス（Ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２７：１４３６−１４３８、２００２。
【００５０】
［１９］Ｍ．ツィンマーマン（Ｍ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎ）、Ｃｈ．ゴール（Ｇｏｈｌｅ）、Ｒ．ホルツワース（Ｒ．Ｈｏｌｚｗａｒｔｈ）、Ｔｈ．ウデム（Ｔｈ．Ｕｄｅｍ）、及びＴ．Ｗ．ハンシュ（Ｔ．Ｗ．Ｈａｎｓｃｈ）、「オフセットのない差周波数コームによる光学的時計仕掛け：和／差周波数生成の精度（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｌｏｃｋｗｏｒｋ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｏｆｆｓｅｔ−ｆｒｅｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｃｏｍｂ：ａｃｃｕｒａｃｙ  ｏｆ  ｓｕｍ−  ａｎｄ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２９：３１０−３１２、２００４。
【００５１】
［２０］藤貴夫（Ｔ．Ｆｕｊｉ）、Ａ．アポロンスキ（Ａ．Ａｐｏｌｏｎｓｋｉ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「差周波数生成の使用によるキャリアエンベロープオフセット位相の自己安定化（Ｓｅｌｆ−ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｏｆｆｓｅｔ  ｐｈａｓｅ  ｂｙ  ｕｓｅ  ｏｆ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２９：６３２−６３４、２００４。
【００５２】
［２１］Ｏ．Ｄ．ミイッケ（Ｏ．Ｄ．Ｍｉｉｃｋｅ）、Ｔ．トリシュラー（Ｔ．Ｔｒｉｔｓｃｈｌｅｒ）、Ｍ．ウェーゲナー（Ｍ．Ｗｅｇｅｎｅｒ）、Ｕ．モルグナー（Ｕ．Ｍｏｒｇｎｅｒ）、及びＦ．Ｘ．カートナー（Ｆ．Ｘ．Ｋａｒｔｎｅｒ）、「ｚｎｏ中の極度に非線形な光学素子による５−ｆｓパルスのキャリアエンベロープオフセット周波数の決定（Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｏｆｆｓｅｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｏｆ  ５−ｆｓ  ｐｕｌｓｅｓ  ｗｉｔｈ  ｅｘｔｒｅｍｅ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｏｐｔｉｃｓ  ｉｎ  ｚｎｏ）」、光学通信（Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．）、２７：２１２７−２１２９、２００２。
【００５３】
［２２］Ｐ．ドンビ（Ｐ．Ｄｏｍｂｉ）、Ａ．アポロンスキ（Ａ．Ａｐｏｌｏｎｓｋｉ）、Ｃｈ．レメル（Ｃｈ．Ｌｅｍｅｌｌ）、Ｇ．Ｇ．パウルス（Ｇ．Ｇ．Ｐａｕｌｕｓ）、欠端雅之（Ｍ．Ｋａｋｅｈａｔａ）、Ｒ．ホルツワース（Ｒ．Ｈｏｌｚｗａｒｔｈ）、Ｔｈ．ウデム（Ｔｈ．Ｕｄｅｍ）、鳥塚健二（Ｋ．Ｔｏｒｉｚｕｋａ）、Ｊ．ブルグドーファー（Ｊ．Ｂｕｒｇｄｏｒｆｅｒ）、Ｔ．Ｗ．ハンシュ（Ｔ．Ｗ．Ｈａｎｓｃｈ）、及びＦ．クラウズ（Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ）、「単一サイクルレジームに近づく光パルス中のキャリアエンベロープ位相の直接測定及び分析（Ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｉｎ  ｌｉｇｈｔ  ｐｕｌｓｅｓ  ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃｙｃｌｅ  ｒｅｇｉｍｅ）」、物理学新雑誌（Ｎｅｗ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ）、６：３９、２００４。
【００５４】
［２３］Ｊ．Ａ．アームストロング（Ｊ．Ａ．Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ）、Ｎ．ブルームバーゲン（Ｎ．Ｂｌｏｅｍｂｅｒｇｅｎ）、Ｊ．デュキン（Ｊ．Ｄｕｃｕｉｎｇ）、Ｐ．Ｓ．ペルシャン（Ｐ．Ｓ．Ｐｅｒｓｈａｎ）、「非線形誘電体中の光波間の相互作用（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｗａｖｅｓ  ｉｎ  ａ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）」、物理学評論（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．）、１２７（６）：１９１８−１９３９、１９６２。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】時間領域中のレーザーパルスの概略表示を示す。
【図１Ｂ】周波数領域中のレーザーパルスの概略表示を示す。
【図２】本発明の好適実施形態に係る、ｆCEO安定化のためのフィードバックループを備える装置の概略構成図を示す。
【図３Ａ】周波数領域中のキャリアエンベロープオフセットを観察するスキームを示す。
【図３Ｂ】非線形光媒体を通過した後のレーザー光パルスの輝度（任意の単位）対波長（単位ｎｍ）のグラフを示す。
【図４】ループ外位相ノイズパワースペクトル密度ＰＳＤ及び積算ＣＥＯ位相エラー対周波数のグラフを、観察時間（周波数-1）の関数としても示す。
【図１Ａ】
2008507143.tif 000003
【図１Ｂ】
2008507143.tif 000004
【図２】
2008507143.tif 000005
【図３Ａ】
2008507143.tif 000006
【図３Ｂ】
2008507143.tif 000007
【図４】
2008507143.tif 000008
【国際調査報告】
2008507143.tif 000009
2008507143.tif 000010