(57)【要約】  発明の目的は、特に、リアルタイムで、マルチサイクルパルスを含む、レーザーパルスの高速キャリアエンベロープ位相評価を可能にすることである。上記目的は、位相で評価されるレーザーパルスの変更のための偏光ゲートステージ（８）と、変更されたレーザーパルスの位相の位置を測定するための、次の位相評価ステージ（１５）とを提供することによって、達成される。発明は、例えば、単一サイクルパルスの生成、及び、監視のためのレーザー技術において使用される。【選択図】図４
2014510289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ直線偏光の少なくとも一つの領域及び非線形偏光の少なくとも一つの領域をそれぞれ含むレーザーパルスを生成することにより、前記ほぼ直線偏光の少なくとも一つの領域の位相が、測定される、特に、レーザー放射のマルチサイクルパルスの高速位相評価方法。
【請求項２】
一番目と、それぞれ結合された、少なくとも二番目の時間遅延パルスとで構成されるレーザーパルスの組み合わせのうち、ほぼ直線偏光で、それぞれオーバーラップするパルスエリアが生成され、前記オーバーラップするパルスエリアの前記位相をそれぞれ測定するように、前記オーバーラップするパルスエリアの位相評価の目的のために、それぞれ直線的に偏光されたレーザーパルスのうちの前記一番目のパルスに部分的にオーバーラップする、前記少なくとも二番目の時間遅延パルスが生成される、ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
位相で評価されるためのレーザーパルス（７）を変更するための偏光ゲートステージ（８）と、
前記の変更されたレーザーパルスの前記位相の位置を測定するために、前記偏光ゲートステージ（８）に接続された位相評価ステージ（１５）と、
を含む、特に、レーザー放射のマルチサイクルパルスの高速位相評価装置。
【請求項４】
前記偏光ゲートステージ（８）は、二重屈折結晶（１０）及び更なる二重屈折結晶（１２）で実現される、ことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記偏光ゲートステージ（８）は、二重屈折結晶（１０）、部分的な偏光窓（１１）、及び更なる二重屈折結晶（１２）で実現される、ことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記偏光ゲートステージ（８）は、干渉法による配置を含む、ことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記偏光ゲートステージ（８）は、わずかに異なる中心周波数で、相互に垂直な、直線的に偏光されたレーザーパルスのビートに基づく配置を含む、ことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、レーザー放射のマルチサイクルパルスの高速位相評価方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶対位相は、パルスエンベロープの最大値と、レーザーパルスの電場の搬送波の最も近い最大値との間の偏移と定義される。絶対位相は、キャリアエンベロープ位相（ＣＥＰ）ともよく呼ばれる。したがって、これは、任意の種類のレーザーパルスの電場の正確なコース（ｃｏｕｒｓｅ）を記述するために必要とされる量である。以下のパルスの電場は、特に、かなりＣＥＰ依存の非対称性を有するので、ＣＥＰは、光学的サイクルが少ししかないＦＷＨＭ（半値全幅）、いわゆる数サイクルパルス又は単一サイクルパルスを有するパルスエンベロープのレーザーパルスにおいて、特に、中心的役割を果たす。しかしながら、ＣＥＰ依存性は、マルチサイクルパルスの実験によっても観測される。
【０００３】
単一サイクルパルスの生成は、１９９７年から可能である（Ｍ．  Ｎｉｓｏｌｉ，  Ｓ．  Ｓｔａｇｉｒａ，  Ｓ．  Ｄｅ  Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉ，  Ｏ．  Ｓｖｅｌｔｏ，  Ｓ．  Ｓａｒｔａｎｉａ，  Ｚ．  Ｃｈｅｎｇ，  Ｍ．  Ｌｅｎｚｎｅｒ，  Ｃ．  Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ，  Ｆ．  Ｋｒａｕｓｚ：  Ａ  ｎｏｖｅｌ  ｈｉｇｈ  ｅｎｅｒｇｙ  ｐｕｌｓｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ：  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｇｉｇａｗａｔｔ  ｓｕｂ−５−ｆｓ  ｐｕｌｓｅｓ，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｂ−Ｌａｓｅｒｓ  Ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，  １９９７，  Ｖｏｌ．  ６５；  １８９−１９６）。それ以来、これらのレーザーパルス及び物質とそれらの相互作用は、興味の中心（ｃｅｎｔｒａｌ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の研究分野を構成し、大規模に研究される。
【０００４】
２００１年に、絶対位相の効果は、希ガスの光電離で直接的に検出された（Ｇ．Ｇ．  Ｐａｕｌｕｓ，  Ｆ．  Ｇｒａｓｂｏｎ，  Ｈ．  Ｗａｌｔｈｅｒ，  Ｐ．  Ｖｉｌｌｏｒｅｓｉ，  Ｍ．  Ｎｉｓｏｌｉ，  Ｓ．  Ｓｔａｇｉｒａ，  Ｅ．  Ｐｒｉｏｒｉ，  Ｓ．  Ｄｅ  Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉ：  Ａｂｓｏｌｕｔｅ−ｐｈａｓｅ  ｐｈｅｎｏｍｅｎａ  ｉｎ  ｐｈｏｔｏｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｆｅｗ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ，  ＮＡＴＵＲＥ，  ２００１，  Ｖｏｌ．  ４１４，  １８２−１８４）。そのようにすることで、単一サイクルパルスのＣＥＰ依存の非対称性は、空間的に非対称に発せられた光電子の形で観測された。この目的を達成するために、二つの反対の位置に配置された飛行時間分光計（ステレオ飛行時間分光計）は使用された。
【０００５】
それ以来、ＣＥＰ測定のための他の装置は、提案され、部分的に実装された。その場合、レーザーパルスのＣＥＰを判定するために、幾百、又は、幾千のレーザーパルスによって引き起こされる極端な効果を平均化することが通常必要であった。同様に、大多数のこれらの方法は、レーザーパルスがほぼ二つの光学的サイクル（半値幅）（レーザーの中心波長８００ｎｍで約６ｆｓ）よりも短い場合にだけ通常機能した。（Ｔ．Ｍ．  Ｆｏｒｔｉｅｒ，  Ｐ．Ａ．  Ｒｏｏｓ，  Ｄ．Ｊ．  Ｊｏｎｅｓ，  Ｓ．Ｔ．  Ｃｕｎｄｉｆｆ，  Ｒ．Ｄ．Ｒ．  Ｂｈａｔ，  Ｊ．Ｅ．  Ｓｉｐｅ：  Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｅｎｖｅｌｏｐｅ  Ｐｈａｓｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｉｎｊｅｃｔｅｄ  Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２００４，  Ｖｏｌ．  ９２，  Ｎｏ．  １４；  Ａ．  Ａｐｏｌｏｎｓｋｉ，  Ｐ．  Ｄｏｍｂｉ，  Ｇ．Ｇ．  Ｐａｕｌｕｓ，  Ｍ．  Ｋａｋｅｈａｔａ，  Ｒ．  Ｈｏｌｚｗａｒｔｈ，  Ｔｈ．  Ｕｄｅｍ，  Ｃｈ．  Ｌｅｍｅｌｌ，  Ｋ．  Ｔｏｒｉｚｕｋａ，  Ｊ．  Ｂｕｒｇｄｏｒｆｅｒ，  Ｔ．Ｗ．  Ｈａｎｓｃｈ，  Ｆ．  Ｋｒａｕｓｚ：  Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ−Ｐｈａｓｅ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｐｈｏｔｏｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｍｅｔａｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２００４，  Ｖｏｌ．  ９２，  Ｎｏ．  ７；  Ｍ．  Ｋｒｅｂ，  Ｔ．  Ｌｏｆｆｌｅｒ，  Ｍ．Ｄ．  Ｔｈｏｍｓｏｎ，  Ｒ．  Ｄｏｒｎｅｒ，  Ｈ．  Ｇｉｍｐｅｌ，  Ｋ．  Ｚｒｏｓｔ，  Ｔ．  Ｅｒｇｌｅｒ，  Ｒ．  Ｍｏｓｈａｍｍｅｒ，  Ｕ．  Ｍｏｒｇｎｅｒ，  Ｊ．  Ｕｌｌｒｉｃｈ，  Ｈ．Ｇ．  Ｒｏｓｋｏｓ：  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｏｆ  ｆｅｗ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ  ｗｉｔｈ  ｔｅｒａｈｅｒｔｚ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔ．，  ２００６，  Ｖｏｌ．  ２，  ３２７−３３１；  Ｃ．Ａ．  Ｈａｗｏｒｔｈ，  Ｌ．Ｅ．  Ｃｈｉｐｐｅｒｆｉｅｌｄ，  Ｊ．Ｓ．  Ｒｏｂｉｎｓｏｎ，  Ｐ．Ｌ．  Ｋｎｉｇｈｔ，  Ｊ．Ｐ．  Ｍａｒａｎｇｏｓ，  Ｊ．Ｗ．Ｇ．  Ｔｉｓｃｈ：  Ｈａｌｆ−ｃｙｃｌｅ  ｃｕｔｏｆｆｓ  ｉｎ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｓｐｅｃｔｒａ  ａｎｄ  ｒｏｂｕｓｔ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｒｅｔｒｉｅｖａｌ，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ２００７，  Ｖｏｌ．  ３，  ５２−５７；  Ｇ．Ｇ．  Ｐａｕｌｕｓ，  Ｆ．  Ｌｉｎｄｎｅｒ，  Ｈ．  Ｗａｌｔｈｅｒ，  Ａ．  Ｂａｌｔｕｓｋａ，  Ｅ．  Ｇｏｕｌｉｅｌｍａｋｉｓ，  Ｍ．  Ｌｅｚｉｕｓ，  Ｆ．  Ｋｒａｕｓｚ：  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｈａｓｅ  ｏｆ  ｆｅｗ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ，  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔ．，  ２００３，  Ｖｏｌ．  ９１，  Ｉｓｓｕｅ  ２５）。
【０００６】
２００９年に、単一ショットモードで上述したステレオ飛行時間分光計配置を使用して、高精度で、単一サイクルパルスのＣＥＰを判定することが初めて可能になった（Ｔ．  Ｗｉｔｔｍａｎｎ，  Ｂ．  Ｈｏｒｖａｔｈ，  Ｗ．  Ｈｅｌｍｌ，  Ｍ．Ｇ．  Ｓｃｈａｔｚｅｌ，  Ｘ．  Ｇｕ，  Ａ．Ｌ．  Ｃａｖａｌｉｅｒｉ，  Ｇ．Ｇ．  Ｐａｕｌｕｓ，  Ｒ．  Ｋｉｅｎｂｅｒｇｅｒ：  Ｓｉｎｇｌｅ−ｓｈｏｔ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｆｅｗ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ２００９，  Ｖｏｌ．  ５；  ３５７−３６２）。この配置は、８ｆｓより少ないピークの半分の持続時間を有する単一サイクルパルスのＣＥＰを測定するためにのみ適している。
【０００７】
２０１０年に、単一ショットモードで３８ｆｓのパルス持続時間を有する超短パルスのＣＥＰの測定を可能にする、更なる方法が示された（Ｐ．  Ｔｚａｌｌａｓ，  Ｅ．  Ｓｋａｎｔｚａｋｉｓ，  ａｎｄ  Ｄ．  Ｃｈａｒａｌａｍｂｉｄｉｓ：  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｏｆ  ｍａｎｙ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｆｉｅｌｄｓ，  ＰＨＹＳＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  Ａ  ８２，  ０６１４０１（Ｒ），  ２０１０）。時間依存の偏光とともに、レーザーパルスは、極紫外線領域、いわゆる高調波で放射の生成のための希ガスとの相互作用で使用される。超短パルスのＣＥＰは、極紫外線放射のスペクトル強度のコースの正確な測定から判定できる。しかしながら、その方法は、比較的高価な設備を必要とし、とても高い（５０ｍＪより大きい）エネルギーではじめて実装され得る。さらに、その方法は、データ転送の高出費と、パルス繰り返し数が制限されるようなＣＥＰの計算を必要とする。したがって、その方法は、ＣＥＰの判定も、リアルタイムにおけるＣＥＰ又は他の物理量の測定とともにＣＥＰ測定の相関の任意の影響の判定も不可能である。特に、とても高いパルスエネルギーの必要性は、低パルス繰り返し数及び数１０ｍＪのパルスエネルギーを提供するレーザーシステムのためだけのリアルタイムの他の物理量の測定を伴うＣＥＰ制御、又は、ＣＥＰ測定の相関（ＣＥＰタギング）（ＣＥＰ  ｔａｇｇｉｎｇ）を根拠として、その方法の利用が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ステレオ飛行時間分光計の原理に基づいてＣＥＰの判定を著しく向上させる、単一サイクルパルスの高速位相評価装置も既に提案された（独国特許出願番号第１０  ２０１０  ０１９  ８１４．５号）（ＤＥ  １０  ２０１０  ０１９  ８１４．５）。その装置は、ＫＨｚの範囲で繰り返し数のリアルタイムの単一サイクルパルスのＣＥＰの単一ショットの判定を可能にする。それに加えて、要求は数１０μＪとほぼ同程度のパルスエネルギーに比較的抑える一方で、ＣＥＰ測定に必要とされる設備は、大幅に減少し、２００ｍｒａｄ未満の範囲のＣＥＰ測定の高精度が達成される。したがって、出力半径パラメータｒは、単一サイクルパルスからマルチサイクルパルスへの遷移で減少するというＣＥＰの判定の不利益があるものの、散乱Δｒは、大部分一定に保たれる（Ａ．Ｍ．  Ｓａｙｌｅｒ，  Ｔｉｍ  Ｒａｔｈｊｅ，  Ｗ．  Ｍｕｌｌｅｒ，  Ｃｈ．  Ｋｕｒｂｉｓ，  Ｋｌａｕｓ  Ｒｕｈｌｅ，  Ｇｅｒｏ  Ｓｔｉｂｅｎｚ，  ａｎｄ  Ｇ．Ｇ．  Ｐａｕｌｕｓ：  Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｐｕｌｓｅ  ｌｅｎｇｔｈ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｆｅｗ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ａｂｏｖｅ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  Ｖｏｌ．  １９，  Ｉｓｓ．  ５，  ２０１１，  ４４６４−４４７１）、一方で、その装置は、リアルタイムで他の物理量の測定を伴うＣＥＰ制御又はＣＥＰ測定（ＣＥＰタギング）（ＣＥＰ  ｔａｇｇｉｎｇ）の相関の基盤としての役割を果たす（Ａ．Ｍ．  Ｓａｙｌｅｒ，  Ｔｉｍ  Ｒａｔｈｊｅ，  Ｗａｌｔｅｒ  Ｍｕｌｌｅｒ，  Ｋｌａｕｓ  Ｒｕｈｌｅ，  Ｒ．  Ｋｉｅｎｂｅｒｇｅｒ，  Ｇ．Ｇ．  Ｐａｕｌｕｓ：  Ｐｒｅｃｉｓｅ，  ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ，  ｅｖｅｒｙ−ｓｉｎｇｌｅ−ｓｈｏｔ，  ｃａｒｒｉｅｒ−ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｐｈａｓｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｕｌｔｒａｓｈｏｒｔ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ，  ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，  Ｖｏｌ．  ３６，  Ｎｏ．  １，  ２０１１）。ＣＥＰ測定のΔΦの不確実性は、ほぼΔｒ／ｒ  （ΔΦ〜Δｒ／ｒ）のような作用があるから、これは、リアルタイムのＣＥＰ判定と単一ショットモードの二つの不可欠な問題につながる。
１）ＣＥＰ判定の不確実性は、半径パラメータｒが、増加するパルス持続時間で減少するから、パルス持続時間で増加し、ΔΦ〜Δｒ／ｒが適用される。
２）ＣＥＰ判定の不確実性は、とても大きくなるから、もし、Δｒがｒの大きさのオーダー（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  ｏｆ  ｏｒｄｅｒ）に届く場合、ＣＥＰ測定は、もはや実行可能ではない。限界は、一般的に、（８００ｎｍの中心波長で）８ｆｓである。
【０００９】
時間依存で偏光方向を変更するレーザーパルスが検査及びレーザーパルスと物質との相互作用の最適化に適用されることも知られている。時間依存で偏光方向を変更するレーザーパルスの生成はいわゆる偏光ゲートステージ（ｐｏｌａｒｚａｔｉｏｎ  ｇａｔｉｎｇ  ｓｔａｇｅ）で生じ、それは、様々な方法で実現される。（Ｏ．  Ｔｃｈｅｒｂａｋｏｆｆ，  Ｅ．  Ｍｅｖｅｌ，  Ｄ．  Ｄｅｓｃａｍｐｓ，  Ｊ．  Ｐｌｕｍｒｉｄｇｅ，  ａｎｄ  Ｅ．  Ｃｏｎｓｔａｎｔ：  Ｔｉｍｅ−ｇａｔｅｄ  ｈｉｇｈ−ｏｒｄｅｒ  ｈａｒｍｏｎｉｃ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，  ＰＨＹＳＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  Ａ  ６８，  ２００３，  ０４３８０４；  Ｇ．  Ｓａｎｓｏｎｅ，  Ｅ．  Ｂｅｎｅｄｅｔｔｉ，  Ｆ．  Ｃａｌｅｇａｒｉ，  Ｃ．  Ｖｏｚｚｉ，  Ｌ．  Ａｖａｌｄｉ，  Ｒ．  Ｆｌａｍｍｉｎｉ，  Ｌ．  Ｐｏｌｅｔｔｏ，  Ｐ．  Ｖｉｌｌｏｒｅｓｉ，  Ｃ．  Ａｌｔｕｃｃｉ，  Ｒ．  Ｖｅｌｏｔｔａ，  Ｓ．  Ｓｔａｇｉｒａ，  Ｓ．  Ｄｅ  Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉ，  Ｍ．  Ｎｉｓｏｌｉ：  Ｉｓｏｌａｔｅｄ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｙｃｌｅ  Ａｔｔｏｓｅｃｏｎｄ  Ｐｕｌｓｅｓ，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３１４，  ２００６，  ４４３；  Ｐ．  Ｔｚａｌｌａｓ，  Ｅ．  Ｓｋａｎｔｚａｋｉｓ，  Ｃ．  Ｋａｌｐｏｕｚｏｕｓ，  Ｅ．Ｐ．  Ｂｅｎｉｓ，  Ｇ．Ｄ．  Ｔｓａｋｉｒｉｓ，  Ｄ．  Ｃｈａｒａｌａｍｂｉｄｉｓ：  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｎｓｅ  ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｅｘｔｒｅｍｅ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｍａｎｙ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｆｉｅｌｄｓ，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｖｏｌ．  ３，  ２００７；  Ｐ．Ｂ．  Ｃｏｒｋｕｍ，  Ｎ．Ｈ．  Ｂｕｒｎｅｔｔ，  Ｍ．Ｙ．  Ｉｖａｎｏｖ：  Ｓｕｂｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｐｕｌｓｅｓ，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  １９，  Ｎｏ．  ２２，  １９９４）。
【００１０】
特別な可能性は、一つ以上のブルースター窓の組み合わせの異なる厚さの異なる複屈折の水晶板の使用である（Ｓ．  Ｇｉｌｂｅｒｔｓｏｎ，  Ｙ．  Ｗｕ，  Ｓ．Ｄ．  Ｋｈａｎ，  Ｍ．  Ｃｈｉｎｉ，  Ｋ．  Ｚｈａｏ，  Ｘ．  Ｆｅｎｇ，  ａｎｄ  Ｚ．  Ｃｈａｎｇ：  Ｉｓｏｌａｔｅｄ  ａｔｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｐｕｌｓｅ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｍｕｌｔｉｃｙｃｌｅ  ｐｕｌｓｅｓ  ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｆｒｏｍ  ａ  ｌａｓｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，  ＰＨＹＳＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  Ａ  ８１，  ２０１０，  ０４３８１０）。今までのところ、これらの技術は、アト秒のレーザーパルスを生成するために使用されてきた。高速キャリアエンベロープ位相（ｆａｓｔ  ＣＥ−ｐｈａｓｅ）評価のためにこれらの技術を使用することは、知られていない。
【００１１】
発明は、特に、リアルタイムでマルチサイクルパルスのための高速キャリアエンベロープ位相評価を可能にするという目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、ほぼ直線偏光の少なくとも一つの領域及び非線形偏光の少なくとも一つの領域をそれぞれ含むレーザーパルスは生成され、ほぼ直線偏光の少なくとも一つの領域のそれぞれの位相は、測定される、特に、レーザー放射のマルチサイクルパルスの高速位相評価方法によって達成される。
【００１３】
具体的な事例において、偏光されたパルス領域を異なって生成するために、一番目及びそれぞれ結合された少なくとも二番目の時間遅延パルスとで構成されるレーザーパルスの組み合わせのうち、オーバーラップするパルスエリアは、位相が測定されるほぼ直線偏光をそれぞれ含む。測定された位相の位相評価の目的のために、それぞれの直線的に偏光されたレーザーパルスの一番目のパルスに部分的にオーバーラップする、少なくとも二番目の時間遅延パルスは、生成される。
【００１４】
特に、レーザー放射のマルチサイクルパルスの高速位相評価装置は、位相で評価されるための、レーザーパルスを変更するための偏光ゲートステージと、変更されたレーザーパルスの位相の位置を測定するために、偏光ゲートステージに接続された位相評価ステージと、を含む。
【００１５】
偏光ゲートステージ及び位相評価ステージは、異なる光学的な、及び／又は、電子的な又はコンピュータによる配置によって実現され得る。そのような装置の実施態様は、下位の請求項で示される。
【００１６】
現在知られたオプションは、単一サイクルパルスのためだけのリアルタイムでの単一ショットモードのＣＥ位相の判定を可能にする。一方、本発明は、リアルタイムでマルチサイクルパルスの高精度での単一ショットモードのＣＥ位相の判定を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
以下において、本発明は、図面で示される典型的な実施態様の方法でより詳細に説明される。
【図１】概略的に図示したレーザーパルスを示す。
【図２】概略的に図示したオーバーラップする時間遅延コピーに関するレーザーパルスを示す。
【図３】レーザーパルスの偏光を示す。
【図４】超短レーザーパルスの高速位相評価のための可能な配置の構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
レーザーパルスは、ガスとの相互作用に先立って、偏光ゲートステージによる時間依存方法で偏光方向に関して変更される。
【００１９】
図１は、知られたレーザーパルス１の強度コース（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｃｏｕｒｓｅ）を概略的に図示する。図２において、一番目のレーザーパルス１に関して時間遅延された、二番目のレーザーパルスは、後者の一番目のレーザーパルス１のコピーとして、破線で示される。二つのレーザーパルス１，２は互いに部分的にオーバーラップする。オーバーラップされたレーザーパルス３は、形成される。
【００２０】
このオーバーラップされたレーザーパルス３は、その中央のパルスエリア４で直線的に偏光され、その二つの外側のパルスエリア５，６で楕円形に偏光される。
【００２１】
図３は、二つの外側のパルスエリア５，６の楕円形の偏光のコース１６を示す。中央のパルスエリア４において、偏光は、約二つの光学的サイクルのためだけに直線である。
【００２２】
図４は、超短レーザーパルスの高速位相評価の配置の発明のオプションの実施態様を示す。偏光の経時的変化のために、レーザーパルス列７は、最初に、対物レンズの口径９、石英ガラスの一波長板１０、一つ以上のブルースター窓１１、そして、最後にゼロ次１／４波長板１２（ｚｅｒｏ−ｏｒｄｅｒ  ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ  ｐｌａｔｅ  １２）を含む偏光ゲートステージ８に至る。
【００２３】
偏光ゲートステージ８内において、レーザーパルス列７は、パルスエネルギーの手動調整のために、可変する倍率の円形の対物レンズの口径９を最初に通る。個々のレーザーパルスの強度曲線は、図１（レーザーパルス１参照）に図示される。
【００２４】
レーザーパルス列７の光路において、石英ガラスの一波長板１０は、相互に遅延するパルスの中心を有するものの、直線入力の偏光に対して角度α＝４５°に向けられ、同じ振幅で、相互にそれぞれ垂直であるパルスのコピーを生成する（図２のレーザーパルス１，２参照）対物レンズの口径９の背後に配置される。生成された遅延が超短レーザーパルス１の中心の波長Ｔ０の周期持続期間の整数倍に対応するように、生成された遅延は、選択された一波長板１０の厚さに依存する。（８００ｎｍの中心波長で）約ｌ０＝８８．６μｍの厚さで、正確な一周期持続期間の遅延は達成される。これから、遅延＜ｌ＝ｎｌ０＞のより高いオーダー（ｈｉｇｈｅｒ  ｏｒｄｅｒｓ）のための一波長板１０の厚さは、一波長板１０のオーダーを示すｎを介して計算できる。レーザーパルス１，２のパルスの中心間に生じる遅延は、δ＝ｎＴ０に起因する。他の角度αは、パルスコピーの振幅間の比率、及び実験室座標系ｘ軸及びｙ軸に対する偏光方向を変更する。したがって、αは、独国特許出願番号第１０  ２０１０  ０１９  ８１４．５号で提案される装置の軸上の偏光方向を最適化するために使用され得る。
【００２５】
この後、相互に遅延したパルスコピーは、角度γによって示される実験室座標系の垂直な軸に対する方向に応じて水平電場の構成要素の部分を反射し、水平電場及び垂直電場の構成要素間の比率を変更する超薄ブルースター窓１１を通過する。これは、レーザーパルス１，２のオーバーラップエリアの外側のオーバーラップされたレーザーパルス３のパルスエリア５，６の楕円率の変更をもたらす。
【００２６】
レーザーパルス列７の光路に引き続いて配置されたゼロ次１／４波長板１２の光軸は、実験室座標系の水平軸で角度β＝０°を含む（ｅｎｃｌｏｓｅ）。これは、垂直電場に対する水平電場の構成要素間のＴ０／４の遅延を生成し、オーバーラップエリアの直線偏光を生成する（図２及び図３のパルスエリア４参照）。オーバーラップエリアの外側では、パルスコピーは楕円形に偏光される（図２及び図３のパルスエリア５，６参照）。
【００２７】
偏光ゲートステージ８を通過後、生成され、レーザーパルス列７のオーバーラップされたレーザーパルス３は、平面ミラー１３によって反射され、レーザーパルス列７の変更されたレーザーパルスの位相の位置を測定するための位相評価ステージ１５に集束ミラー１４によって向かう。独国特許出願番号第１０  ２０１０  ０１９  ８１４．５号で提案された配置によって実現されることが好ましい位相評価ステージ１５は、角度パラメータθ及び半径パラメータｒを出力する（図３，４参照）。
【００２８】
電離中のガスを伴う、経時的偏光方向を含む、オーバーラップされたレーザーパルス３の相互作用は、時間に非依存の偏光方向のレーザーパルスの相互作用と異なる。高運動電子は一定の偏光方向が十分なときにだけ効果的に生成される。それに加えて、これらの高エネルギー電子の生成速度は、ＣＥＰへの高依存性を有する。結果的に、特に、これらのＣＥＰ高感度電子は、ほとんど恒常的に偏光方向の期間だけ、すなわち、二つのパルスコピーのオーバーラップエリアの中心で、生成される。
【００２９】
したがって、単一サイクルパルスと同様のＣＥＰ感度を提示する状況となる。それに応じて、経時的偏光方向でのレーザーパルスによって生成された光電子分布は、単一サイクルパルスによって生成された光電子分布と比較して非対称性を有する。独国特許出願番号第１０  ２０１０  ０１９  ８１４．５号に従って既に提案された装置によって出力される、半径パラメータｒは、上に述べたように、増加される。
【００３０】
ほとんど恒常的な散乱Δｒで半径パラメータｒのこの増加のおかげで、装置の精度も向上する。使用可能範囲は、（中心波長８００ｎｍで）約１２ｆｓまでの持続期間のレーザーパルスまで拡張される。
【００３１】
図３に図示される偏光ゲートステージ８のもう一つの方法として、同じ機能は、干渉法（Ｐ．Ｔｚａｌｌａｓ，  Ｅ．  Ｓｋａｎｔｚａｋｉｓ，  Ｃ．  Ｋａｌｐｏｕｚｏｕｓ，  Ｅ．Ｐ．  Ｂｅｎｉｓ，  Ｇ．Ｄ．  Ｔｓａｋｉｒｉｓ，  Ｄ．  Ｃｈａｒａｌａｍｂｉｄｉｓ：  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｎｓｅ  ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ  ｅｘｔｒｅｍｅ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｍａｎｙ−ｃｙｃｌｅ  ｌａｓｅｒ  ｆｉｅｌｄｓ，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｖｏｌ．  ３，  ２００７）の配置（図面に不図示）、又は、中心周波数がわずかに異なる、相互に垂直に直線的に偏光されたレーザーパルスのビート（Ｐ．Ｂ．  Ｃｏｒｋｕｍ，  Ｎ．Ｈ．  Ｂｕｒｎｅｔｔ，  Ｍ．Ｙ．  Ｉｖａｎｏｖ：  Ｓｕｂｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｐｕｌｓｅｓ，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  １９，  Ｎｏ．  ２２，  １９９４）を使用する配置（図面に不図示）によっても実現できる。
【符号の説明】
【００３２】
使用される参照符号のリスト
１    レーザーパルス
２    レーザーパルス（レーザーパルス１のタイムリーなオフセットのコピー）
３    オーバーラップされたレーザーパルス
４    （オーバーラップされたレーザーパルス３の）中央のパルスエリア
５    （オーバーラップされたレーザーパルス３の）外側のパルスエリア
６    （オーバーラップされたレーザーパルス３の）外側のパルスエリア
７    レーザーパルス列
８    偏光ゲートステージ
９    対物レンズの口径
１０    一波長板
１１    ブルースター窓
１２    ゼロ次１／４波長板
１３    平面ミラー
１４    集束ミラー
１５    位相評価ステージ
１６    外側のパルスエリア５，６の楕円率の曲線
ｒ    位相評価ステージ１５による半径パラメータ出力
θ    位相評価ステージ１５による角度パラメータ出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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