(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料（４０）を照明するための装置（１０）であって、
少なくとも１つのパルスレーザー光源（１２）と、重畳部材（３２）と、遅延段（２６）と、共通のチャープユニット（３６）と、少なくとも１つの別個のチャープユニット（１８）と、を有しており、
前記少なくとも１つのパルスレーザー光源（１２）は、第１のレーザーパルスを第１の光路（１４）に沿って繰り返し送出し、かつ、第２のレーザーパルスを、前記第１の光路と空間的に別個にされている第２の光路（１６）に沿って繰り返し送出し、
前記重畳部材（３２）は、前記２つのレーザーパルスを共通の光路（３４）に共線重畳し、
前記遅延段（２６）は、前記第１の光路（１４）または前記第２の光路（１６）に配置されており、前記２つのレーザーパルスのうちの一方のレーザーパルスを他方のレーザーパルスに対して相対的に遅延させ、これによって、前記共通の光路（３４）に沿って、前記試料（４０）に送出される前記２つのレーザーパルスが時間的な重畳を有し、
前記共通のチャープユニット（３６）は、前記共通の光路（３４）に配置されており、前記第１のレーザーパルスにも、前記第２のレーザーパルスにも、周波数が変わるように影響を与え、
前記別個のチャープユニット（１８）は、前記第１の光路（１４）に配置されており、前記第１のレーザーパルスにのみ、周波数が変わるように影響を与え、
前記共通のチャープユニット（３６）および前記別個のチャープユニット（１８）は、目標状態を実現するために、相互に調整されており、ここで、前記別個のチャープユニット（１８）によっても、前記共通のチャープユニット（３６）によっても影響される前記第１のレーザーパルスの瞬時周波数と、前記共通のチャープユニット（３６）のみによって影響される前記第２のレーザーパルスの瞬時周波数と、は、相互に所定の関係を有している装置において、
少なくとも、前記第１のレーザーパルスの波長を、前記パルスレーザー光源（１２）を用いて、所定の波長範囲において変えることができ、
前記別個のチャープユニット（１８）は、制御部（２０）に結合されており、前記制御部（２０）によって、前記別個のチャープユニット（１８）は、前記第１のレーザーパルスの波長に依存する制御パラメーターによって、前記目標状態を設定するために、駆動制御され、
前記共通のチャープユニット（３６）は、光変調器から形成されている、
ことを特徴とする装置（１０）。
【請求項２】
前記目標状態において、前記別個のチャープユニット（１８）によっても、前記共通のチャープユニット（３６）によっても影響される前記第１のレーザーパルスの瞬時周波数と、前記共通のチャープユニット（３６）によってのみ影響される前記第２のレーザーパルスの瞬時周波数と、の間の差は、前記２つのレーザーパルスの前記時間的な重畳の間、一定である、
請求項１記載の装置（１０）。
【請求項３】
前記第２の光路（１６）において、前記第２のレーザーパルスだけに、周波数が変わるように影響を与えるように駆動制御可能な、付加的な別個のチャープユニット（５２）が設けられている、
請求項１または２記載の装置（１０）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの別個の駆動制御可能なチャープユニット（１８，５０，５２）は、前記パルスレーザー光源（１２）内に含まれている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの別個の駆動制御可能なチャープユニット（１８，５０，５２）は、前記パルスレーザー光源（１２）外に配置されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１０）。
【請求項６】
２つのパルスレーザー光源（４６，４８，５４，５８）が設けられており、前記２つのパルスレーザー光源のうちの第１のパルスレーザー光源（４６、５４）は、前記第１の光路（１４）に割り当てられており、前記２つのパルスレーザー光源のうちの第２のパルスレーザー光源（４８，５８）は、前記第２の光路（１６）に割り当てられている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１０）。
【請求項７】
前記２つのパルスレーザー光源のうちの１つは、光パラメトリック発振器または増幅器（５８）から形成されており、前記光パラメトリック発振器または増幅器（５８）は、ビーム分配器（５６）を介して、別のパルスレーザー光源（５４）のレーザー出力側と結合されている、
請求項６記載の装置（１０）。
【請求項８】
前記別個のチャープユニット（１８）は、前記目標状態を設定するために、前記第１のレーザーパルスのパルス幅が前記試料で、前記別個のチャープユニット（１８）によって可能な範囲で最小に設定可能なパルス幅よりも大きくなるように、駆動制御される、
請求項１から７までのいずれか１項記載の装置（１０）。
【請求項９】
試料（４０）を照明するための方法であって、
少なくとも１つのパルスレーザー光源（１２）によって、繰り返し、第１のレーザーパルスを第１の光路（１４）に沿って送出し、第２のレーザーパルスを、前記第１の光路（１４）とは空間的に別個にされている第２の光路（１６）に沿って送出し、
前記２つのレーザーパルスを共通の光路（３４）に共線重畳し、
前記２つのレーザーパルスのうちの一方のレーザーパルスを他方のレーザーパルスに対して相対的に遅延させ、これによって、前記共通の光路（３４）に沿って、前記試料（４０）に送出される前記２つのレーザーパルスが時間的な重畳を有し、
前記共通の光路（３４）に配置されている共通のチャープユニット（３６）によって、前記第１のレーザーパルスにも、前記第２のレーザーパルスにも、周波数が変わるように影響を与え、
前記第１の光路（１４）に配置されている、少なくとも１つの別個のチャープユニット（１８）によって、前記第１のレーザーパルスにのみ、周波数が変わるように影響を与え、
前記共通のチャープユニット（３６）および前記別個のチャープユニット（１８）は、目標状態を実現するために、相互に調整されており、ここで、前記別個のチャープユニット（１８）によっても、前記共通のチャープユニット（３６）によっても影響される前記第１のレーザーパルスの瞬時周波数と、前記共通のチャープユニット（３６）のみによって影響される前記第２のレーザーパルスの瞬時周波数と、が、相互に所定の関係を有している方法において、
少なくとも、前記第１のレーザーパルスの波長を、前記パルスレーザー光源（１２）を用いて、所定の波長範囲において変え、
前記別個のチャープユニット（１８）を、制御部（２０）によって、前記第１のレーザーパルスの波長に依存する制御パラメーターによって、前記目標状態を設定するように、駆動制御し、
前記共通のチャープユニット（３６）は、光変調器から形成されている、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記第１のレーザーパルスと前記第２のレーザーパルスとをそれぞれ、ガウス形パルスによって近似させ、前記ガウス形パルスの正規化された電界Ｅ（ｚ，Ｔ）は式
【数１】
0006570523.tif 000005
によって表され、
ここで、ｚは、前記各レーザーパルスの伝播方向における空間座標を表しており、
Ｔは時間を表しており、
Ｃはチャープパラメーターを表しており、
Ｔ０は前記電界の最大値のｅ−１倍に関するパルス持続時間を表しており、
ｋは波数を表しており、
ωは周波数を表しており、
前記制御パラメーターは、値
【数２】
0006570523.tif 000006
が、前記第１のレーザーパルスおよび前記第２のレーザーパルスに対して等しくなるように定められている、
請求項９記載の方法。
【請求項１１】
較正データを求めるために較正を実施し、
前記較正に基づいて、前記制御部（２０）を用いて、前記制御パラメーターを特定する、
請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
前記較正時に、前記第１のレーザーパルスに対しても、前記第２のレーザーパルスに対しても、チャープパラメーターを、前記共通のチャープユニット（３６）によって前記各レーザーパルスにチャープを与えるための尺度として求める、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも、前記第１のレーザーパルスに関するチャープパラメーターを特定し、
前記第１のレーザーパルスのパルス持続時間を、前記制御パラメーターの所定の値に対して、かつ、前記第１のレーザーパルスの波長の所定の値に対して、前記第１の光路（１４）において、前記別個のチャープユニット（１８）の通過後に、および、前記共通の光路（３４）において、前記共通のチャープユニット（３６）の通過後に測定し、ここから、パルス持続時間差を求め、前記パルス持続時間差に基づいて前記チャープパラメーターを計算することで、前記特定を行う、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
遅延段（２６）を、前記制御部（２０）を用いて、前記第１のレーザーパルスの波長に依存した遅延パラメーターによって駆動制御する、
請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記遅延パラメーターを、別の較正データに基づいて求め、
前記別の較正データは、前記２つのレーザーパルスのうちの１つのレーザーパルスの、他方のレーザーパルスに対して相対的な遅延を、前記制御パラメーターの所定の値に対して、かつ、前記第１のレーザーパルスの波長の所定の値に対して求めることによって特定される、
請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記別個のチャープユニット（１８）を、前記目標状態を設定するために、前記第１のレーザーパルスのパルス幅が前記試料で、前記別個のチャープユニット（１８）によって可能な範囲で最小に設定可能なパルス幅よりも大きくなるように、駆動制御する、
請求項９から１５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を照明する装置に関する。この装置は少なくとも１つのパルスレーザー光源を有している。このパルスレーザー光源は、第１の光路に沿って第１のレーザーパルスを繰り返し送出し、第１の光路とは空間的に分けられている第２の光路に沿って第２のレーザーパルスを繰り返し送出する。この装置はさらに、これら２つのレーザーパルスを共通の光路に共線重畳させる重畳部材と、この共通の光路に沿って試料へと送出される２つのレーザーパルスが時間的な重畳を有するように２つのレーザーパルスのうちの一方のレーザーパルスを他方のレーザーパルスに対して遅らせる、第１の光路または第２の光路に配置されている遅延段と、第１のレーザーパルスにも第２のレーザーパルスにも、周波数が変わるように影響を与える、共通の光路に配置された共通のチャープユニットと、第１のレーザーパルスにのみ、周波数が変わるように影響を与える、第１の光路に配置されている、少なくとも１つの別個のチャープユニットと、を有している。ここで共通のチャープユニットと別個のチャープユニットは、目標状態を実現するために相互に調整されている。ここでは、別個のチャープユニットによっても、共通のチャープユニットによっても影響された第１のレーザーパルスの瞬時周波数と、共通のチャープユニットのみによって影響された第２のレーザーパルスの瞬時周波数とは、相互に所定の関係を有している。さらに、本発明は、試料を照明するための、相応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレントラマン散乱顕微鏡（略してＣＲＳＭ）は、近年、イメージング化学試料分析において、例えば、生物学、薬学または栄養学において重大な価値を獲得した。ここでは、種々のＣＲＳＭ方法が使用されている。これは例えば、コヒーレント反ストークラマン散乱（ＣＡＲＳ）、コヒーレントストークスラマン散乱（ＣＳＲＳ）、ラマン誘起カー効果散乱（ＲＩＫＥＳ）および誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）である。従来技術に関しては、以下に挙げる文献リストを参照されたい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｎａｎｄａｋｕｍａｒ，  Ｐ．；  Ｋｏｖａｌｅｖ，  Ａ．  ＆  Ｖｏｌｋｍｅｒ，  Ａ．著「Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（  Ｎｅｗ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ２００９，  １１，  ０３３０２６）」
【非特許文献２】Ｆｒｅｕｄｉｇｅｒ，  Ｃ．  Ｗ．；  Ｒｏｅｆｆａｅｒｓ，  Ｍ．  Ｂ．  Ｊ．；  Ｚｈａｎｇ，  Ｘ．；  Ｓａａｒ，  Ｂ．  Ｇ．；  Ｍｉｎ，  Ｗ．  ＆  Ｘｉｅ，  Ｘ．  Ｓ．著「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ−ｄｅｔｅｃｔｅｄ  Ｒａｍａｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｋｅｒｒ  ｅｆｆｅｃｔ  （ＯＨＤ−ＲＩＫＥ）  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｂ，  ２０１１，  １１５，  ５５７４−５５８１）」
【非特許文献３】Ｓａａｒ，  Ｂ．  Ｇ．；  Ｆｒｅｕｄｉｇｅｒ，  Ｃ．  Ｗ．；  Ｒｅｉｃｈｍａｎ，  Ｊ．；  Ｓｔａｎｌｅｙ，  Ｃ．  Ｍ．；  Ｈｏｌｔｏｍ，  Ｇ．  Ｒ．  ＆  Ｖｉｅ，  Ｘ．  Ｓ．著「Ｖｉｄｅｏｒａｔｅ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｗｉｔｈ  ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｒａｍａｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ（  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ２０１０，  ３３０，  １３６８−１３７０）」
【非特許文献４】Ｍｉｋｈａｉｌ  Ｎ．  Ｓｌｉｐｃｈｅｎｋｏ，  Ｒｏｂｅｒｔ  Ａ．  Ｏｇｌｅｓｂｅｅ，  Ｄｅｌｏｎｇ  Ｚｈａｎｇ，  ＷｅｉＷｕおよび  Ｊｉ−Ｘｉｎ  Ｃｈｅｎｇ著「Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ  ｄｅｔｅｃｔｅｄ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｉｎ  ａ  ｌｏｃｋ−ｉｎ  ｆｒｅｅ  ｍａｎｎｅｒ（  Ｊ．  Ｂｉｏｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，  ２０１２，５，１−７）」
【非特許文献５】Ａ．  Ｚｕｍｂｕｓｃｈ，  Ｇ．  Ｒ．  ＨｏｌｔｏｍおよびＸ．  Ｓ．  Ｘｉｅ著「Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｂｙ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ  Ｒａｍａｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ（  Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｌｅｔｔ．，  １９９９，  ８２，  ４１４２−４１４５）」
【非特許文献６】Ｊ．  Ｘ．  ＣｈｅｎｇおよびＸ．  Ｓ．  Ｘｉｅ著「Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ  Ｒａｍａｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，  ｔｈｅｏｒｙ，  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂ，  ２００４，  １０８，  ８２７−  ８４０）」
【非特許文献７】Ｃ．  Ｌ．  ＥｖａｎｓおよびＸ．  Ｓ．  Ｘｉｅ著「Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ａｎｔｉ−ｓｔｏｋｅｓ  Ｒａｍａｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｆｏｒ  ｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｍｅｄｉｃｉｎｅ（  Ａｎｎｕ．  Ｒｅｖ．  Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ，  ２００８，  １，  ８８３−９０９）」
【非特許文献８】Ｎ．  Ｄｕｄｏｖｉｃｈ，  Ｄ．  ＯｒｏｎおよびＹ．  Ｓｉｌｂｅｒｂｅｒｇ著「Ｓｉｎｇｌｅ−ｐｕｌｓｅ  ｃｏｈｅｒｅｎｔｌｙ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｒａｍａｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（  Ｎａｔｕｒｅ，  ２００２，  ４１８，  ５１２−５１４）」
【非特許文献９】Ｈｅｌｌｅｒｅｒ，  Ｔ．；  Ｅｎｅｊｄｅｒ，  Ａ．  Ｍ．  Ｋ．；  Ｚｕｍｂｕｓｃｈ，  Ａ著「Ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｆｏｃｕｓｉｎｇ：  Ｈｉｇｈ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｗｉｔｈ  ｂｒｏａｄ−ｂａｎｄｗｉｔｈ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ（  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２００４，  ８５，  ２５−２７）」
【非特許文献１０】Ｉｓｒａｅｌ  Ｒｏｃｈａ−Ｍｅｎｄｏｚａ，  Ｗｏｌｆｇａｎｇ  ＬａｎｇｂｅｉｎおよびＰａｏｌａ  Ｂｏｒｒｉ著「Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ａｎｔｉ−  Ｓｔｏｋｅｓ  Ｒａｍａｎ  ｍｉｃｒｏｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｕｓｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｇｌａｓｓ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ（  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２００８，  ９３，  ２０１１０３：１−２０１１０３：３）」
【非特許文献１１】Ａｄｒｉａｎ  Ｆ．  Ｐｅｇｏｒａｒｏ，  Ａｎｄｒｅｗ  Ｒｉｄｓｄａｌｅ，  Ｄｏｕｇｌａｓ  Ｊ．  Ｍｏｆｆａｔｔ，  Ｙｉｗｅｉ  Ｊｉａ，  Ｊｏｈｎ  Ｐａｕｌ  ＰｅｚａｃｋｉおよびＡｌｂｅｒｔ  Ｓｔｏｌｏｗ著「Ｏｐｔｉｍａｌｌｙ  ｃｈｉｒｐｅｄ  ｍｕｌｔｉｍｏｄａｌ  ＣＡＲＳ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｓｉｎｇｌｅ  Ｔｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ（  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，  ２００９，  １７，  ２９８４−２９９６）」
【０００４】
ＣＲＳＭ技術では、異なる波長の１００ｆｓから２０ｐｓの範囲のパルス幅を有する２つのパルス状の光照射野が共焦点顕微鏡を通じて導かれ、試料に焦点合わせされる。ここでは、典型的に１から１００ＭＨｚの範囲にある周波数を有するパルス状の光照射野が、短パルスレーザー光源から送出される。相応するビームガイドおよび適切な焦点合わせ光学系を介して、これらの光照射野が試料上で、空間的かつ時間的に相互に重畳する。時間的な重畳とは、ここで、これらのパルス状光照射野を形成するレーザーパルスが対になって一致することである。例えば、ＳＲＳ方法またはイメージング重畳ＲＩＫＥＳ方法では、２つの光照射野のうちの１つが、強度、周波数または偏光に関して、典型的にｋＨｚからＭＨｚの領域にある特定の周波数によって変調され、その後、これは、試料内で、他の光照射野と相関する。ＳＲＳイメージングおよびＲＩＫＥＳイメージングに対しては、この場合には、最初に変調されていない光照射野が検出され、ロックイン復調技術または包絡線復調技術を用いて、強度変調が抽出され、画像の形態で示される。ロックイン技術の実現に関しては、非特許文献１、非特許文献２および非特許文献３を参照されたい。包絡線復調技術は、非特許文献４に記載されている。試料との相関作用の結果、ＣＡＲＳおよびＣＳＲＳの場合には、第３の光照射野が検出され、画像として表示される。これは非特許文献５、非特許文献６および非特許文献７に記載されている。
【０００５】
上述した全てのＣＲＳＭ技術では、測定信号は、入射するこれらの光照射野の周波数間の差が、試料内の振動共振周波数と一致する場合にのみ強い。そのような時に、スペクトル選択性、信号強度およびＳＲ比に関して最良の画像が、５から７ｐｓのパルス幅を有するピコ秒レーザー光源および光パラメトリック共振器、略してＯＰＯを用いて得られる。
【０００６】
これに対して、今日では、フェムト秒レーザーも幅広く使用されており、例えば、マルチフォトン蛍光顕微鏡および周波数２倍化（第二高調波発生ＳＨＧ）または周波数３倍化（第三高調波発生ＴＨＧ）の原理に基づく顕微鏡技術において、使用されている。従って、フェムト秒レーザーをＣＲＳＭイメージングにおいても用いるためには、相当のコストがかかる。例えば、これに関しては非特許文献８、非特許文献９、非特許文献１０および非特許文献１１も参照されたい。
【０００７】
しかしＣＲＳＭに対してフェムト秒レーザーまたは光パラメトリック発振器を使用する場合には、スペクトル選択性が悪くなる、という重大な欠点が生じる。これを以降で、図１および図２に基づいて説明する。ここでは例えば、ピコ秒レーザーによる励起によって得られた（図１）ＣＡＲＳ放射と、フェムト秒レーザーによる励起によって得られたＣＡＲＳ放射とが対比されている。
【０００８】
図１は、概略的に、試料のグロトリアン図を示している。このグロトリアン図は、振動基底状態｜ｇ＞と、第１の励起された振動状態ａ、ｂ、ｃのセットを有している状態系｜ｖ１＞とを有している。これらの第１の励起された振動状態は、３つの異なる分子結合、例えばＮ−Ｈ、Ｏ−ＨおよびＣ−Ｈに由来するエネルギーレベルを有する。ＣＡＲＳ方法では、２つのレーザービームが試料に送出される。これらのレーザービームのうちの一方はポンプビームと称され、他方はストークスビームと称される。これらのビームのエネルギー差は、これらの振動状態のうちの１つのエネルギーと一致する。さらに、振動コヒーレントを探測するゾンデビームが使用される。
【０００９】
ＣＡＲＳ放射がピコ秒レーザーによって励起される、図１に示された場合には、ポンプビームとストークスビームとは、比較的狭いスペクトル帯域を有している。これは、レーザーパルスの時間的な延在が延びるほど、レーザーパルス内に含まれる周波数のスペクトル分布の幅が狭くなるという、フーリエ分析から公知の事情によるものである。これに相当して、ピコ秒レーザーを用いて、振動状態ａ、ｂ、ｃを選択的に励起させることが可能である。
【００１０】
図２は、これに対して、ピコ秒レーザーの代わりにフェムト秒レーザーを使用した際の相応する関係を示している。ポンプビームとストークスビームの時間的なパルス幅はこの場合に小さいので、レーザーパルスのスペクトル幅は相応に増す。従って、個々の振動状態ａ、ｂ、ｃを選択的に励起させることはもはや可能ではない。従って、スペクトル選択性が、フェムト秒レーザーのスペクトル広帯域の励起によって損なわれてしまう。
【００１１】
このような問題を解決するために、文献において、キーワード「スペクトルフォーカシング」として公知の種々の方法が提案されている。これに関しては非特許文献１０を参照されたい。この文献では、特定の長さを有する２つのガラスブロックが用いられる。これらのガラスブロックのうちの一方はストークスビームの光路内に配置されており、他方は、ストークスビームとポンプビームとがまとめられている共通の光路内に位置している。これら２つのガラスブロックの各々は、散乱の結果、自身を通過するレーザーパルスのスペクトル拡張を生じさせる。従って、これらのガラスブロックは、いわゆるチャープユニットを形成する。用語「チャープ」とは、ここで、レーザー光の周波数を変化させる影響のことである。しかしこれは、例えば、各レーザーパルスの時間的な延長、また、レーザーパルスの時間的な圧縮も生じさせる。
【００１２】
非特許文献１０から公知の装置では、２つのガラスブロックの散乱作用は、ポンプビームの波長およびストークスビームの波長に依存して、次のように選択されている。すなわち、属する、試料上で相互に重畳するレーザーパルスが、所望のスペクトルフォーカシングを実現するために、所望のように、時間的にかつスペクトル的に相互に調整されているように選択されている。このために、チャープユニットとして使用されるガラスブロックは正確に、ポンプビームおよびストークスビームの波長に合うように設計されなければならない。他の波長が使用されるべき場合には、これらのガラスブロックは、相応に調節されたユニットによって置き換えられなければならない。これには費用がかかってしまい、ユーザーにとって、甚大なコストが付随して発生してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、柔軟に操作可能であり、かつ、ユーザーフレンドリーな試料照明を可能にする、試料を照明する装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題は、独立請求項に記載されている構成要件によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。
【００１５】
本発明ではまずは、少なくとも、第１の光路に沿って送出される第１の光パルスの波長を所定の波長領域に設定することが可能である。ここで設定された波長に依存しないで所望のスペクトルフォーカシングを可能にするために、さらに、第１の光路において、第１の光パルスに作用する別個のチャープユニットが、ここで設定された波長に依存して駆動制御可能なユニットとして構成されている。これに相応して、別個のチャープユニットと結合されている制御部が設けられている。この制御部は、チャープユニットを、第１のレーザーパルスの波長に依存する制御パラメーターによって駆動制御し、これによって所望の目標状態、特にスペクトルフォーカシングを設定する。従って、本発明の照明装置は柔軟に幅広い波長領域で使用可能である。しかも、スペクトルフォーカシングを実現するために定められたチャープユニットの修正または交換を行う必要はない。これは、装置の操作性を著しく容易にする。
【００１６】
本発明は特に、パルスレーザー光源としてフェムト秒レーザーを使用する場合のために設計されている。しかし、本発明はこれに制限されない。従って、ピコ秒レーザーをパルスレーザー光源として使用することも可能である。
【００１７】
有利には、目標状態において、別個のチャープユニットによっても、共通のチャープユニットによっても影響が与えられる第１のレーザーパルスの瞬時周波数と、共通のチャープユニットのみによって影響が与えられる第２のレーザーパルスの瞬時周波数との間の差は、２つのレーザーパルスが時間的に重畳されている間は一定である。試料での２つのレーザーパルスの瞬時周波数の上述した差の時間的な一定性が得られるように別個のチャープユニットが駆動制御されることによって、例えば、ＣＲＳＭ用途において、２つのレーザーパルスが相互に時間的に重畳している時間は、同一の周波数差が設定され、これによって本発明の装置はスペクトルフォーカスされた状態に保たれる。さらに２つのレーザーパルスのうちの一方のレーザーパルスを、他方のレーザーパルスに対して遅延させるだけで、試料での２つのレーザーパルスの瞬時周波数の間の差を可変に設定することができる。これによって、例えば、ＣＲＳＭ方法において、選択的に、種々の振動状態を励起させることができる。
【００１８】
共通のチャープユニットは、例えば、第２の光路に沿って伝播している第１のレーザーパルスと、第２のレーザーパルスとを伸ばす。さらに、共通のチャープユニットは、２つのレーザーパルスに次のように作用する。すなわち、より短い波長を有しているレーザーパルス成分が、より長い波長を有しているレーザー光成分に対して遅延されるように作用する。この種の周波数変化影響は、正のチャープとも称される。負のチャープは、これとは反対に、より長い波長を有しているレーザーパルス成分が、より短い波長を有しているレーザーパルス成分に対して遅延される場合に生じる。
【００１９】
例えば、本発明がＣＲＳＭ方法に使用され、ここで可変の波長を有するポンプビームと、固定の波長を有するストークスビームとによって作動され、ここでこの固定の波長が、ポンプビームの可変の波長よりも長い場合には、ポンプビームに作用する別個のチャープユニットを次のように駆動制御することができる。すなわち、試料での、２つのレーザーパルスの瞬時周波数の差を一定に保つために、ポンプビームに負のチャープを与えるように駆動制御することができる。
【００２０】
第１のレーザーパルスにも、第２のレーザーパルスにも作用する共通のチャープユニットは例えば、ガラスブロックとして形成されている。これに対して、本発明に相応して駆動制御可能な、別個のチャープユニットは、例えば、光学部材、例えばミラーおよび／または格子から形成されている。この光学部材は、第１のレーザーパルスの所望の周波数変化影響を実現するために、波長に依存した制御パラメーターに依存して相互に動かされる。
【００２１】
第１のレーザーパルスにも、第２のレーザーパルスにも作用する共通のチャープユニットが、いずれにせよ本発明の装置において、例えば、強度変調または波長フィルタリングのために必要とされる光変調器または光フィルターから形成されていてもよい。これは、この部材によって生じるチャープが、付加的な（共通の）チャープ部材を省くことができる程度に十分に大きい場合に、行われる。
【００２２】
さらに、第２のレーザーパルスにだけ周波数変更影響を与えるために、第２の光路内に配置されている付加的な別個のチャープユニットを設けることもできる。この場合には、第１のチャープユニットも、第２のチャープユニットも、本発明に相応して駆動制御され、これによって、その内部で、１つまたは２つの光パルスの波長が変化する共通の波長領域において、試料での２つの光パルスの選択性のフォーカシングを保証することができる。
【００２３】
有利な実施形態では、少なくとも１つの、駆動制御可能なチャープユニットはパルスレーザー光源に含まれる。この実施形態は、従来のパルスレーザー光源がしばしば、いわゆるプレチャープユニットを有している、ということを利用している。ここでこのプレチャープユニットは、本発明では、１つまたは２つのレーザーパルスの波長が変化する全波長領域にわたったスペクトルフォーカシングを保証するために利用される。従って、本発明では、パルスレーザー光源内に構築されたこのようなプレチャープユニットは、従来の駆動制御とは著しく異なる方式で駆動制御される。プレチャープユニットは従来技術では通常、短パルスレーザー光源から送出される光パルスの、試料でのパルス持続時間ができるだけ短くなるように設定される。このような従来の駆動制御に反して、短パルスレーザー光源内に組み込まれたプレチャープユニットの本発明の駆動制御は、必ずしもできるだけ短いパルス幅が付随するのではないスペクトルフォーカシングを目指している。
【００２４】
組み込まれたプレチャープユニットの代わりに、外部の、駆動制御可能なチャープユニット、すなわち、パルスレーザー光源外に配置されているチャープユニットも使用可能である。
【００２５】
第１のレーザーパルスと第２のレーザーパルスは、それぞれ、ガウス形パルスによって近似される。このパルスの正規化された電界Ｅ（ｚ，Ｔ）は、以下の式によって表される。
【００２６】
【数１】
0006570523.tif 000002
【００２７】
ここでこの制御パラメーターは、値
【数２】
0006570523.tif 000003
が、第１のレーザーパルスに対して、および、第２のレーザーパルスに対して同じであるように定められている。例えば、ＣＲＳＭ方法において、可変の波長を有する第１のレーザーパルスがポンプビームによって得られ、固定の波長を有する第２のレーザーパルスがストークスビームによって得られるということを仮定すると、可能な範囲で最良のスペクトルフォーカシングは、この値
【数３】
0006570523.tif 000004
が両方のビームに対して同じである場合に得られる。短パルスレーザー光源と、ポンプビームに作用する別個のチャープユニットとが一度特徴付けされると、２つのビームの間の遅延、チャープパラメーターＣおよび各パルス幅Ｔ０は、可変に設定可能な波長の関数並びに、別個のチャープユニットの駆動制御に用いられる制御パラメーターの可能な値の関数として既知である。このような情報に基づいて、較正データが例えば多次元の較正テーブルの形態で準備され、可能な範囲で最良のスペクトルフォーカシングを可能にする制御パラメーター並びに２つのレーザーパルス間の正しい遅延を突き止めるために、この較正テーブルに制御部がアクセスする。
【００２８】
可能な範囲で最良のスペクトルフォーカシングを得るための上述したコンセプトは、２つの光路のうちの１つの光路にのみ、駆動制御可能なチャープユニットが設けられている実施形態に関する。しかし、このコンセプトは、２つの光路のうちの各々に、駆動制御可能なチャープユニットがそれぞれ１つ存在する実施形態にも使用可能である。この場合にも、２つの駆動制御可能なチャープユニットの各々に対して、制御パラメーターが本発明に即して、所望のスペクトルフォーカシングが得られるように定められる。
【００２９】
有利には、較正データを求めるために較正が行われ、これに基づいて、制御部によって、制御パラメーターが決定される。この較正時には有利には、第１のレーザーパルスに対しても、第２のレーザーパルスに対しても、チャープパラメーターが、共通のチャープユニットによる各レーザーパルスのチャープ印加に対する尺度として求められる。
【００３０】
この較正では例えば、少なくとも、第１のレーザーパルスに関するチャープパラメーターが特定される。これは、第１のレーザーパルスのパルス持続時間が制御パラメーターの所定の値に対して、かつ、第１のレーザーパルスの波長の所定の値に対して、別個のチャープユニット通過後に第１の光路において測定され、さらに、共通のチャープユニット通過後に共通の光路においても測定され、ここからパルス持続時間の差が求められ、このパルス持続時間の差に基づいて、チャープパラメーターが計算されることによって行われる。第２のレーザーパルスも制御可能なチャープユニットによって周波数が変化するように影響される場合には、第２のレーザーパルスに関するチャープパラメーターを特定するために、相応する較正が行われる。
【００３１】
例えば、ＣＲＳＭ方法においてこの周波数差を励起されるべき振動状態に合わせるために、２つのレーザーパルスの時間的な重畳の間一定である、第１のレーザーパルスの瞬時周波数と第２のレーザーパルスの瞬時周波数との差が変更されるべき場合には、２つのレーザーパルスのうちの一方を、他方のレーザーパルスに対して遅延させる遅延段が、波長に依存する遅延パラメーターによって駆動制御される。波長に依存するこの遅延パラメーターを用いて、本発明の方法の、優れたスペクトル選択性が得られる。
【００３２】
遅延パラメーターは有利には、別の較正データに基づいて求められる。この、別の較正データは、２つのレーザーパルスのうちの一方のレーザーパルスの、他方のレーザーパルスに対する遅延を、制御パラメーターの所定の値に対して、かつ、第１のレーザーパルスの波長の予定の値に対して求めることによって決められる。この、別の較正データは、例えば、較正テーブルの形態で格納可能であり、必要なときに制御部はこの較正テーブルにアクセスする。
【００３３】
本発明を以下で、図面に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ピコ秒レーザーによる励起時のＣＡＲＳ放射を示すグロトリアン図
【図２】フェムト秒レーザーによる励起時のＣＡＲＳ放射を示すグロトリアン図
【図３】本発明のスペクトルフォーカシングを説明するための概略図
【図４】本発明の装置の例示的な実施形態
【図５】本発明の装置の変更された実施形態
【図６】本発明の装置の、別の、変更された実施形態
【図７】本発明の装置の、別の、変更された実施形態
【図８】本発明の装置の、別の、変更された実施形態
【図９】本発明の装置の、別の、変更された実施形態
【図１０】レーザーパルスへの負のチャープの印加を示す概略図
【図１１】制御パラメーターを特定するための第１の較正テーブル、並びに、遅延パラメーターを特定するための第２の較正テーブル
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図３に基づいて、まず、本発明のスペクトルフォーカシングのコンセプトを説明する。
【００３６】
図３は、部分図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、ストークスレーザーパルスに対して、および、ポンプレーザーパルスに対して、それぞれ、瞬時周波数を時間に依存して示している。ここで部分図（ａ）では、ストークスレーザーパルスとポンプレーザーパルスとがピコ秒レーザーから送出される場合が示されている。部分図（ｂ）は、ストークスレーザーパルスとポンプレーザーパルスとがフェムト秒レーザーから送出されるケースを示している。ここでは、２つのレーザーパルスのチャープ印加は行われない。最後に、部分図（ｃ）において、ストークスレーザーパルスとポンプレーザーパルスとが同様に、フェムト秒レーザーから送出されるケースが示されている。しかしここでは、さらに正のチャープが加えられる。
【００３７】
図３の部分図（ａ）が示しているように、ピコ秒レーザーによって出力されたレーザーパルスは比較的大きい、時間的なパルス幅を有している。これに相応して、瞬時周波数を変化させる各レーザーパルスのスペクトル幅は、比較的狭い。これによって、ポンプレーザーパルスの瞬時周波数とストークスレーザーパルスの瞬時周波数との間の差は、２つのレーザーパルスが相互に重なっている時間にわたってほぼ一定である。これに相応して、良好なスペクトルフォーカシングが存在する。
【００３８】
図３の部分図（ｂ）が示しているように、フェムト秒レーザーから送出されたレーザーパルスは、より狭い時間的なパルス幅と、これに相応して、より大きいスペクトル幅とを有している。従って、２つのレーザーパルスが時間的に重なっている間、ポンプレーザーパルスの可能な瞬時周波数と、ストークスレーザーパルスの可能な瞬時周波数との間の多数の組み合わせが生じる。この多数の可能な周波数組み合わせによって、スペクトルフォーカシングは格段に悪化する。
【００３９】
フェムト秒レーザーの使用によって生じる、スペクトルフォーカシングのこの悪化は、図３の部分図（ｃ）において示されたケースでは、２つのレーザーパルスに正のチャープを与えることによって除去される。従って、正のチャープは時間的なパルス幅の時間的な延びに対して寄与し、これによって、ポンプレーザーパルスの瞬時周波数とストークスレーザーパルスの瞬時周波数との差は、２つのレーザーパルスが時間的に重なっている間、再び、ほぼ一定になる。
【００４０】
図４は、概略図で、本発明の実施形態として、装置１０を示している。
【００４１】
装置１０は、フェムト秒レーザー１２の形態のパルスレーザー光源を含んでいる。このフェムト秒レーザー１２は、２つの出力側を有している。これらの出力側を介して、フェムト秒レーザーは、第１のレーザーパルス信号を第１の光路１４に沿って送出し、第２のレーザーパルス信号を第２の光路１６に沿って送出する。この実施形態では、フェムト秒レーザー１２は次のように構成されている。すなわち、第１のレーザーパルスのシーケンスから形成された第１のレーザーパルス信号の波長が、所定の波長領域内に設定されるように構成されている。これに対して、第２のレーザーパルスのシーケンスから形成された第２のレーザーパルス信号はフェムト秒レーザー１２から、所定の波長で送出される。
【００４２】
フェムト秒レーザー１２には、チャープユニット１８が組み込まれている。これは例えば、相互に可動な複数の光学部材、例えば、ミラーまたは格子から形成されている。組み込まれたチャープユニット１８は、制御部２０、例えば、フェムト秒レーザー１２と結合されたコンピュータを介して駆動制御される。この駆動制御は、制御パラメーターを介して行われ、これに相当して、チャープユニット１８を形成する光学部材が相対的に動かされ、これによって、各第１のレーザーパルスに、所望のように、周波数が変わるように影響を与える、すなわち、所望のチャープを与えることができる。
【００４３】
フェムト秒レーザー１２によって送出された第１のレーザーパルスは第１の光路１４において、制御部２０と結合された光学部材２２を通過する。この光学部材は、光強度を変調する若しくは調整する。光学部材２２は、例えば、電気光学変調器または音響光学変調器（略してＥＯＭ若しくはＡＯＭ）、または、半波長板と偏光ビーム分配器との組み合わせである。これに相当して、第２のレーザーパルスは、第２の光路１６に沿って、相応に形成された第２の光学部材２４を通過する。
【００４４】
第１の光路１４に、光学的な遅延段２６が配置されている。この遅延段２６は、相対的に動く２つのミラー２８と３０とから形成されている。遅延段２６も、制御部２０に接続されている。制御部２０を介して、２つのミラー２８と３０との間隔が、遅延パラメーターに依存して設定され、これによって、第１のレーザーパルスは第２のレーザーパルスに対して、両レーザーパルスの間に時間的な重畳が成り立つように遅延される。
【００４５】
遅延段２６から伝播する第１のレーザーパルスと第２のレーザーパルスは、ダイクロックビーム分配器３２または偏光ビーム分配器３２に入射する。ここでこのビーム分配器は、第１の光路１４と第２の光路１６とを１つの共通の光路３４に共線結合させる。相互に重なっている２つのレーザーパルスは次に、共通の光路３４に沿って、ガラスブロック３６を通って案内される。このガラスブロックは、２つのレーザーパルスを、時間的に延ばす。次に、２つのレーザーパルスは、例えば共焦点顕微鏡を含んでいる光学系３８を通って、試料４０に達する。
【００４６】
第１のレーザーパルスおよび第２のレーザーパルスと、試料４０との相互作用によって形成された測定信号は、エピ検出器４２によって、かつ／または、前方検出器４４によって、検出される。これら２つの検出器４２および４４は、駆動制御および評価の目的で、制御部２０と結合されている。
【００４７】
ガラスブロック３６は、第１のレーザーパルスにも第２のレーザーパルスにも影響を与え、これら２つのレーザーパルスには、時間的なパルス延長のために、正のチャープが与えられる。フェムト秒レーザー１２内に含まれている、制御部２０によって駆動制御可能なチャープユニット１８はここで、次のような機能を有する。すなわち、２つのレーザーパルスが、試料４０で、図３の部分図（ｃ）に示されたようにスペクトルフォーカシングされるように、これらレーザーパルスに、周波数が変わるように影響を与える、という機能である。例えば、フェムト秒レーザー１２から送出された第１のレーザーパルスの可変波長が、第２のレーザーパルスの固定波長よりも小さいと想定される場合には、フェムト秒レーザー１２内に組み込まれたチャープユニット１８は、第１のレーザーパルスに、負のチャープを与える。
【００４８】
フェムト秒レーザー１２内に組み込まれている、第１のレーザーパルスに、周波数が変わるように影響を与えるチャープユニット１８を制御部２０が駆動制御する制御パラメーターは、後に説明されるように、第１のレーザーパルスの波長に依存して特定される。
【００４９】
次に、図５から図９を参照して、図４に示された実施形態から変更されている実施形態を説明する。これらの変更された実施形態では、図４の実施形態のコンポーネントに相応するコンポーネントには、図４で使用された参照符号が付けられている。
【００５０】
図５に示された、変更された実施形態は、図４に示された装置と次の点において相違している。すなわち、別個の光路１４若しくは１６内に配置されている光学部材２２、２４の代わりに、共通の光路３４内に部材４４が設けられている、という点である。第１のレーザーパルスにも第２のレーザーパルスにも作用するこの光学部材４４は、例えばＡＯＭまたはＥＯＭである。これは光フィルターとして構成されていてもよく、例えば、音響光学式に調整可能なフィルター、略してＡＯＴＦとして構成されていてもよい。
【００５１】
図６に示された実施形態は、図５に示された実施形態と次の点において相違している。すなわち、２つのレーザーパルスに、共通の光路において、正のチャープを与えるガラスブロック３６が省かれている、とう点において相違している。このような実施形態では、光学部材４４のみ、すなわち、ＡＯＭ、ＥＯＭまたはＡＯＴＦのみが、共通の、２つのレーザーパルスに作用するチャープ部材として作用する。従って、光学部材４４によって生じたチャープ、すなわち、２つのレーザーパルスの周波数変更影響は、ガラスブロックの形態の更なるチャープユニットが不必要である程度に大きい。
【００５２】
図７に示された実施形態では、１つのフェムト秒レーザー１２の代わりに、２つの、別個のフェムト秒レーザー４６および４８が設けられている。これらにはそれぞれ、チャープユニット５０若しくは５２が組み込まれている。２つのフェムト秒レーザー４６、４８が第１若しくは第２のレーザーパルスを送出するパルス繰り返し率は、レーザー同期ユニット５４を介して制御される。
【００５３】
図７に示された実施形態では、２つの、組み込まれたチャープユニット５０、５２が、制御部２０を介して、同様に、図３の部分図（ｃ）に示されている、可能な範囲で最良のスペクトルフォーカシングが得られるように駆動制御される。
【００５４】
図８に示された実施形態は、図４に示されている実施形態と次の点において相違している。すなわち、第１の光路１４に割り当てられたチャープユニット１８が、プレチャープユニットとして、フェムト秒レーザー１２内に含まれているのではなく、外部のユニットとして、フェムト秒レーザー１２外に配置されている、という点において相違している。制御部２０による外部のチャープユニット１８の駆動制御は、ここで、図４に示された実施形態と同様に行われる。
【００５５】
図９の実施形態では、図７に示された実施形態のように、駆動制御可能な２つのチャープユニット５０、５２が設けられている。ここでチャープユニット５０は第１の光路１４に割り当てられており、チャープユニット５２は第２の光路１６に割り当てられている。しかし、図７に示された実施形態と違って、図９では、チャープユニット５０、５２は、外部のユニットとして構成されている。さらに、レーザー同期ユニットによって相互に同期されている２つの別個のフェムト秒レーザーが設けられているのではなく、フェムト秒レーザー５４が１つだけ設けられている。これは、第１のレーザーパルスを出力する唯一のレーザー出力側を有している。第２のレーザーパルスは、この実施形態では、次のことによって形成される。すなわち、第１の光路１４内に、ビーム分配器５６が配置されていることによって形成される。これは、フェムト秒レーザー５４によって送出されたレーザー光によってポンピングされる光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）または増幅器（ＯＰＡ）５８に続く。光パラメトリック発振器若しくは増幅器５８は、その後、第２のレーザーパルスを、第２の光路１６に沿って出力する。
【００５６】
図４〜図９に示された実施形態は単に例示的なものである、ということは自明である。特に、これらの実施形態において行われた変更が、技術的に合理的に、相互に組み合わせ可能である。
【００５７】
上述した実施形態に対して、それぞれ次のことが想定される。すなわち、第１の光路１４、および場合によっては第２の光路１６にも割り当てられているチャープユニットを本発明と相応に駆動制御することによって、図３の部分図（ｃ）に示されたような選択的なフォーカシングが生じる、ということが想定される。このスペクトルフォーカシングは、全体として、正のチャープが生じるように選択されている。しかし本発明は、全体として正のチャープに制限されない。これは、図１０で明らかにされている。
【００５８】
図１０では、少なくとも１つの、駆動制御可能なチャープユニットが、１つ若しくは複数のレーザーパルスに、負のチャープを与えることが想定される。この負のチャープは、例えば、ガラスブロック３６および場合によっては、更なる光学系３８によって導入された正のチャープが過補償されて、試料４０で、スペクトルフォーカシングされたレーザーパルスが全体で負のチャープを有するような、大きさを有している。
【００５９】
本発明の装置１０の特にユーザーフレンドリーな動作を可能にするために、制御部２０が第１の光路１４または第２の光路１６に割り当てられているチャープユニットを駆動制御する制御パラメーター、および、制御部２０が遅延段２６を駆動制御する遅延パラメーターは、自動的に、第１および第２のレーザーパルスの波長に依存して決定される。このために、事前に、幾つかの較正ステップが実行され、これによって、相応する較正データが準備され、制御部２０は、制御パラメーターおよび遅延パラメーターを決定するために、これにアクセスする。
【００６０】
図１１は、単に例示的に、較正テーブルの形態でのこのような較正データの提供を示している。
【００６１】
図１１の左側のテーブルは、レーザーパルスの波長の所定の値λ１〜λ６、および、制御パラメーターの所定の値Ｐ１〜Ｐ６に対して、それぞれ、測定された時間的にパルス幅が記入されるべきマトリクスを表している。このパルス幅は例えば、自動相関ユニットによって測定される。
【００６２】
各パルス幅はここで、２回、測定される。すなわち、一度、第１若しくは第２の光路１４、１６において、この光路に割り当てられた駆動制御可能なチャープユニットの通過直後に測定され、再度、共通の光路３４において、光学系３８の通過後に、または、光学系３８によって生じたチャープが無視できる場合には、ガラスブロック３６（若しくは、ガラスブロック３６の箇所に設けられた光学部材４４）の通過後に測定される。これら２つの測定に基づいて、試料４０に挿入されるチャープが容易に、波長λおよび制御パラメーターＰの関数として、計算される。
【００６３】
上述した測定の結果に基づいて、制御パラメーターＰは、可変波長λの所定の値に対して、所望のスペクトルフォーカシングが得られるように特定される。
【００６４】
図１１の右側のテーブルは、可変波長λの所定の値λ１〜λ６、および、制御パラメーターＰの所定の値Ｐ１〜Ｐ６に対して、試料４０での２つのレーザーパルスの相対的な遅延に対する、較正測定によって得られた値が記入されるべきマトリクスの形態の較正テーブルを示している。この較正テーブルに基づいて、制御部２０は、可変波長λの所定の値に対して、容易に、正しい遅延パラメーターを特定することができる。
【００６５】
上述した方法で求められた較正データは、例えば、制御部２０内に設けられている較正ファイル内に格納され、必要なときに呼び出される。これによって、選択された波長に依存して、正しい制御パラメーターを、各チャープユニットを駆動制御するために求めること、並びに、正しい遅延パラメーターを、遅延段２６を駆動制御するために求めることができる。
【図１】
0006570523.tif 000007
【図２】
0006570523.tif 000008
【図３】
0006570523.tif 000009
【図４】
0006570523.tif 000010
【図５】
0006570523.tif 000011
【図６】
0006570523.tif 000012
【図７】
0006570523.tif 000013
【図８】
0006570523.tif 000014
【図９】
0006570523.tif 000015
【図１０】
0006570523.tif 000016
【図１１】
0006570523.tif 000017