(57)【要約】【課題】固定波長の超短光パルスを出す単一光源から可変または可調波長の超短光パルスを発生させるための光スイッチを提供する。【解決手段】ＯＳＳＭ２４は、１．５５μｍ等の超短パルスをＵＰＬ１０からＷＣＣｓのどれか１つ又はいくつかに直接送り込む。ＯＳＳＭ２４の入力ポートから任意のＷＣＣｓへの超短パルスの制御は、電気−光学または音響−光学方法のどちらかを使って行われる。図１２は、入力放射光を出力ポートのどれか又は全てに分配するための１×３光方向性結合器６０の使用を示している。波長１．５５μｍのパルスは、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムのような強誘電体基板にＴＩ、ＰＥまたはＴＩＰＥで形成された光導波路に送り込まれる。全ての導波路は、光源波長でシングルモード伝搬するように設計された同じ幅の断面積を有する。分岐作用の条件は、１×３光方向性結合器６０への電圧Ｖ１またはＶ２の印加によって決定される。【選択図】図１２
2008217034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最初の屈折率をもち、単一の入力光導波路をｎ個の出力光導波路に接続し、該単一入力光導波路からの光パルスを該ｎ個の出力導波路のそれぞれの一つにガイドするための屈折率の異なるｎ（ｎは１より大きい整数である。）個の領域を含む導波路と、
該単一入力光導波路中を伝搬する超短光パルスのエネルギを該屈折率の異なるｎ個の領域の任意の一つあるいは任意の組み合わせに向かわせるための１×ｎ方向性結合器で、これによって超短光パルスのエネルギが該ｎ個の出力光導波路の任意の一つあるいは任意の組み合わせにガイドされる、１×ｎ方向性結合器と、
からなることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記１×ｎ方向性結合器は、超短光パルスを前記ｎ個の出力光導波路のそれぞれの一つに向かわせることができる表面音響波を発生するためのｎ個の音響−光学デバイスを含む、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記ｎ個の音響−光学デバイスは、インターデジタル・トランスデューサである、請求項２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
前記１×ｎ方向性結合器は、超短光パルスを前記ｎ個の出力導波路のそれぞれの一つに向かわせることができるｎ個の電気−光学デバイスを含む、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項５】
前記ｎ個の電気−光学デバイスは、電気−光学誘導グレーティングである、請求項４に記載の光スイッチ。
【請求項６】
前記超短光パルスのエネルギは、複数の前記ｎ個の出力光導波路間で全く等しく分配される、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項７】
前記導波路は、チタンの内部拡散で、前記屈折率の異なるｎ個の領域は、プロトン交換で、強誘電性光材料に形成される、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項８】
出力光導波路と、
各々がｎ（ｎは１より大きい整数である。）個の光導波路の一つを該出力導波路に結合させるｎ個の光方向性結合器と、
からなり、
該ｎ個の光方向性結合器の一つへの電圧印加が、該ｎ個の光導波路の対応する一つの中を伝搬する超短光パルスを該出力導波路に結合させる、光スイッチ。
【請求項９】
複数の前記ｎ個の光導波路の超短光パルスが、前記出力導波路中を同時に伝搬する、請求項８に記載の光スイッチ。
【請求項１０】
前記出力導波路は、各々が異なる屈折率をもつｎ個の軸方向に延びる部位を含み、異なる波長の超短光パルスが該出力導波路中をシングルモードで伝搬するように、光導波路ｉ（ｉは１からｎまでの整数である。）から該出力導波路に結合された超短光パルスがｉを通って軸方向に延びる部位１の中をしっかりと伝搬する、請求項８に記載の光スイッチ。
【請求項１１】
前記出力導波路は、チタン内部拡散とプロトン交換の少なくとも一方で強誘電性光材料に形成される、請求項８に記載の光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数波長の超短光パルスを発生する装置と方法に関し、特に、そのような光パルスを発生し制御する光ファイバと光導波路を使った装置と方法に関する。超短は、ここでは、１０−１５秒（フェムト秒）〜１０−１２秒（ピコ秒）の範囲を対象とする。本発明は、さらに、同時に放出される複数波長の超短光パルスを使った光イメージングのための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超短光パルスを発生する様々なレーザシステムが従来技術の中で知られている。実用的な観点から、これらシステムは２つの大きなカテゴリに分類される：レーザ利得媒質の使用を基本とする固体レーザシステムと、導波するファイバ光学素子に基づくファイバレーザシステム。ファイバレーザはその固有構造により多数の基本的な特性を有しており、その特性はファイバレーザを広範な実際の用途に著しく適合させる。
【０００３】
従来技術の中で知られているように、ファイバレーザはコンパクトで、ダイオードポンプが可能で、ロバスト性、再現性に優れている。多数の理由のために、現在、超短パルスファイバレーザシステムに適した最も成熟した技術は、波長約１．５５μｍの出力パルスを出すＥｒドープファイバを基本としている。最初、Ｅｒドープファイバは、最も発達した希土類ドープファイバの中に位置づけられている。そのようなファイバをポンピングするダイオードレーザも大きく進歩している。
【０００４】
特に、超短パルスの発生は、レーザ共振器内における分散の設計−制御を必要とする。これは、１．３μｍ以上の波長でのみコンパクトなすべてのファイバ共振器内で達成される。そのファイバ共振器内での光ファイバの分散は、正負どちらかの符号に合わされる。しかしながら、超短パルスの様々な実際の応用は、他の動作波長、たとえば、より短い、あるいは、より長い動作波長を必要とする。現在、これらの波長でのフェムト秒パルスファイバ発振器は、共振器内の分散を制御するために、プリズム対セットのようなバルク状外部部品を使用することでのみ設計される。
【０００５】
多くの応用にとって、レーザの波長は重要である。たとえば、細胞生物学に使われる共焦点顕微鏡の場合、特定の色素が細胞の異なる部位に加えられ、異なる作用を観察するために使用される。最近、短パルスでピークパワの高い超高速レーザが、２光子励起を必要とする共鳴での色素励起に使用された。すなわち、２光子吸収効果と呼ばれる非線形光学効果を起こすために、顕微鏡の焦点に十分な光子密度を供給するのに超高速レーザが使用された。
【０００６】
この効果は、元々の２光子の各々の半波長に相当するエネルギレベルで色素を励起するのに使われる。しかしながら、利用できる異なる波長のレーザの数は限定されており；したがって、現時点で利用できる色素は２〜３種類しかない。したがって、２光子顕微鏡の分野は、多数の異なる色素に対応する異なる波長に広く同調できるレーザから利益を得ることができる。走査型２光子顕微鏡用レーザの最近の容認されたスペックは、平均パワ１０〜３０ｍＷ、パルス幅１００〜２００ｆｓ、繰り返し５０〜１００ＭＨｚ、である。
【０００７】
いくつかの特殊なレーザシステムの波長範囲を拡げるための一般的でよく知られた方法は、和あるいは差周波の光高調波発生や、光パラメトリック利得のような非線形光学相互作用を利用することである。高調波発生は、光信号をより高い光周波数（より短い波長）に変換するのにだけ適しており、波長可変あるいは多波長出力を出すことはできない。和周波と差周波の発生は、より高い光周波数とより低い光周波数の両方の光周波数への信号変換を可能にし、波長同調を可能にするが、少なくとも、２つの異なる光周波数でよく同期した２つの光源を必要とする。したがって、これら各々の相互作用だけでは一つの単波長信号源から多波長あるいは波長可変出力を供給することができない。
【０００８】
光パラメトリック相互作用は、一つの単一波長信号源を使って可変あるいは多波長変換を行うのに適している。さらに、光パラメトリック変換は、パラメトリック相互作用と上述の相互作用のうちの少なくとも一つと組み合わせることで、光信号をより低い光周波数（より長波長）にのみ変換することを可能にするが、信号光周波数より高いあるいは低いどちらの光周波数も得られる。
【０００９】
パラメトリック光周波数変換の一般的な欠点は、自然量子変動ノイズを微視的なレベルから巨視的なレベルに増幅するのに十分な高いパラメトリック利得を達成するために、すなわち、十分な信号エネルギ変換を達成するために、高いピークパワと高いパルスエネルギが必要になるということである。必要なエネルギは、典型的なモードロックされた超短パルスレーザ発振器から直接発生されるエネルギよりもはるかに大きいということが、従来からよく知られている。
【００１０】
既知の最良の実験結果は、Galvanauskas等によって"Fiber-laser based femto
second parametric generator in bulk periodically poled LiNbO3"; Optics L
etters, Vol.22, No.2, January, 1997 に報告されたように、バルクの周期的に
ポーリングされたリチウムニオブ酸結晶中で光パラメトリック発生（ＯＰＧ）の
しきい値が〜５０ｎＪで、約１００ｎＪのときのＯＰＧ変換効率が〜４０％であ
る。
【００１１】
それに対して、ファイバレーザからの典型的なフェムト秒モードロックパルスエネルギは、１０ｐＪ〜１０ｎＪの範囲であり（Fermann等によって"Environmentally stable Kerr-type mode-locked erbium fiber laser prducing 360-fs pulse"; Optics Letters; Vol.19, No.1; January, 1997, と"Generation of 10nJ picosecond pulses from a modelocked fiber laser"; Electoronics Letters, Vol.31, No.3; February, 1995,に記載されているように）、また、固体レーザからの典型的なフェムト秒モードロックパルスエネルギは、最大〜３０ｎＪである（Pelouch等によって、"Ti:sapphire-pumped, high-repetition-rate femtosecond optical parametric oscillator"; Optics Letters Vol.17, No.15; August, 1992,に記載されているように）。
【００１２】
たとえば、Pelouch等の上記文献に見られるように、次のことが従来から知られている。有効な光パラメトリック波長変換は、ポンプパルスとシグナルパルスがパラメトリック利得媒質を同期して通過することを確実にする分離した光共振器中に非線形結晶を配置して、非増幅あるいは増幅されたモードロックレーザパルスで達成される。この場合、パラメトリック相互作用は繰り返し起こるので、低い単一通過パラメトリック利得とモードロック発振器の低パルスエネルギは、有効な変換を行うのに十分である。
【００１３】
この方法の重大な実用上の欠点は、２つの精密に長さを合わせた光共振器を必要とすることである；一つはモードロック発振器用であり、他方は同期してポンピングされた光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）用である。したがって、そのようなＯＰＯシステムは複雑で、大きく、根本的に環境条件に極めて敏感である（ロバスト性がない）。
【００１４】
さらに、そのようなシステムの波長同調には非線形結晶の回転あるいは移動、共振器ミラーの回転、等のような同調素子の機械的な移動を必要とし、これは、高速の波長同調あるいは切り換えに適合しない。したがって、ＯＰＯシステムは、モードロック発振器出力で直接的に多波長パルスを発生させるための実用的な短パルス光源にはなり得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、固定波長の超短光パルスを出す単一光源から、可変あるいは可調波長の超短光パルスを発生させるための方法と装置を提供することである。本発明のさらなる目的は、固定波長の超短光パルスを出す単一光源を使って、複数の波長の超短光パルスを発生させるための方法と装置を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、複数の波長変換チャネル間の選択のための、レーザシステム出力の高速制御を、提供することである。本発明の別の目的は、分離した波長変換チャネルからの出力を単一出力ビームに組み合わせることで、レーザシステムの単一出力で複数波長を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、現存する超短パルスレーザ発振器と合致する比較的低いパルスエネルギとパワで有効な多波長あるいは可変波長動作を可能にすることである。本発明の別の目的は、コンパクトで、ロバストな、製作しやすい、コスト面で効果的な、装置を提供するために、ロバストで、コンパクトかつ大型化に適した部品を使って、そのようなシステムを実施することである。
【００１８】
複数の光シグナル波長から選択できること、あるいは、複数の光シグナル波長を同時に使用できることがイメージング性能向上に是非必要であるところの光イメージングシステムに、そのような多波長レーザシステムを実施することが、本発明の別の目的である。前述の目的は、個々に達成されるし、組み合わせても達成される。そして、これに添付されたクレームで明確に要求されない限り、本発明が組み合わされる二つあるいはそれ以上の目的を必要とすると解釈されることは、意図していない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に従い、これらの目的は、固定された波長の超短パルスを発生するためのレーザシステムを構成する第一のパートと、少なくとも一つ、なるべくなら複数の波長変換チャネルを構成する第二のパートと、を有するシステムで達成される。
【００２０】
一個（複数）の波長制御素子は、レーザ発生器と波長変換チャネルの間に配置され、パルスをレーザ発生器から少なくとも一つの波長変換チャネルに向かわせる。別のコンポーネントあるいは複数のコンポーネントは、波長変換チャネルの下流に配置され、分離した波長変換チャネルからの出力を一つの出力チャネルに結び付ける働きをする。
【００２１】
本発明によれば、新規な光導波路が波長変換チャネルと波長制御、ビーム制御チャネルに使用される。好ましくは、ファイバレーザシステムが単一波長の超短パルスの発生のために使われる。本発明の多波長レーザシステムは、複数の異なる単一波長レーザシステムに取って代わる。そのシステムの一つの特別な応用は、多光子顕微鏡で、レーザ光源の超短単一波長を選択できることは、任意の単一蛍光色素あるいは数種類の蛍光色素を同時に適合させる。
【００２２】
本発明の別の応用は、パルスを発生するレーザの波長と異なる波長の超短光パルスを必要とするシステムへの応用である。たとえば、本発明のシステムは、光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）のために、超短パルス波長を皮膚が最も透明な約１．３μｍにシフトさせることができる。同様に、本発明のシステムは、加工、印刷、ディスプレイ、のような応用のために非常にハイパワな超短パルスを発生させるイッテルビウム増幅器で増幅される波長範囲（１．０４〜１．１２μｍ）に、超短パルスの波長をシフトさせることができる。
【００２３】
本発明の上記およびさらなる目的、特徴、利点は、以下に記載されたそれらについての明確な実施例の検討で明らかになるだろう。特に、いろいろな図中の引用数字が部品を指示するために使われている添付図面と共に理解するとき、明らかになるだろう。上記参考文献の全ては、ここに参考として織り込まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明による可調あるいは可変光波長、あるいは多波長の超短パルスを供給するためのシステムを示すトップレベルの図である。このステムは、固定された波長の超短光パルスを発生するための超短パルスレーザ（ＵＰＬ）１０と、少なくとも一つの波長変換チャネル（ＷＣＣ）１２１〜１２ｎを含んでいる。  ＵＰＬ１０は好ましくは、典型的なパルスエネルギが１０ｐＪ（１０×１０−１２Ｊ）〜１０ｎＪ（１０×１０−９Ｊ）で、典型的な平均パワが０．１ｍＷ〜１００ｍＷのピコ秒あるいはフェムト秒光パルスを供給できるモードロック・ファイバ発振器である。モードロック・ファイバレーザ発振器は、Ｆｅｒｍａｎｎ等による上記参考文献に記述されているような様々な実行できるデザインをもつことができる。ファイバ発振器は、どのようなファイバ分散制御素子をも有しないオールファイバ共振器をもつことが、上記の理由で好ましい。したがって、好ましい動作波長は、１．５５μｍである。
【００２５】
図１に示す実施例の一つの重要な特徴は、ＷＣＣでの波長変換が光導波路中で行われるということである。上述のように、最近既知の非線形材料への非線形変換の使用は、モードロック・ファイバレーザあるいは一般的に任意の他のモードロック超短パルスレーザからの非増幅出力を使っての光パラメトリック発生を起こさせない。周期的にポーリングしたリチウムニオブ酸（ＬｉＮｂＯ3）中の特別に設計した導波路に光パラメトリック発生を使うことで、ＯＰＧしきい値が超短パルス発振器を利用できるエネルギ範囲に低下されることが、最初に実験検証された。
【００２６】
バルク結晶中と光導波路中での光パラメトリック発生の根本的な差異は、後者が光ビームを小さな断面積の領域に閉じ込め、かつ光ビームを回折広がりなしに全導波路長に渡って伝搬させることである。それに比べ、光学結晶中の自由空間を伝搬するビームは、回折広がりを起こす。したがって、光導波路中の長い伝搬長に渡っての著しく高い光強度は、同じポンプパワでのバルク結晶に比べ、著しく高い光パラメトリック利得をもたらす。
【００２７】
さらに、二つあるいはそれ以上の超短パルス間の最大相互作用長は、異なる波長の異なる群速度で制限される。制限される最大ウオークオフ長ｌｗａｌｋ−ｏｆｆは、パルス幅  τと、光学材料の群速度不一致（ＧＶＤ）パラメータｖＧＶＤで決まる；ｌｗａｌｋ−ｏｆｆ＝  τ／ｖＧＶＤ。同じ非線形材料（縮退での）のバルク中の共焦点型集光ビームと比べた光導波路中のＯＰＧの利点は、定量的に次式で表される：
Ｐｔｈ．ｃｏｎｆ．／Ｐｔｈ．ｗａｖｅｇ．＝λｌｗａｌｋ−ｏｆｆ／２ｎＡｗａｖｅｇ．
ここで、Ｐｔｈ．ｃｏｎｆ．とＰｔｈ．ｗａｖｅｇ．はそれぞれバルク結晶と導波路中でのポンプパルスのしきい値ピークパワ、λとｎはシグナル波長と縮退点での屈折率、Ａｗａｖｅｇ．は導波路の断面積である。したがって、バルク結晶と比べた光導波路を使う優位性は、パルス幅に反比例する。バルク物質の場合、ＯＰＧしきい値がパルス幅に依存しないことに注意する必要がある。上述のように、バルク結晶での最低ＯＰＧしきい値は、周期的にポーリングしたリチウムニオブ酸（ＰＰＬＮ）で達成された。したがって、ＰＰリチウムタンタル、ＰＰＫＴＰ、他のような周期的にポーリングした強誘電性光材料も有利に使用されるが、パラメトリック導波路用の好ましい物質は、ＰＰＬＮである。光
導波路は、好ましくは、既知のチタン内部拡散（ＴＩ）あるいはプロトン交換（ＰＥ）（あるいはチタン内部拡散とプロトン交換の組合せ（ＴＩＰＥ））技術を使って、ＰＰＬＮ基板に形成される。
【００２８】
図２は、本発明のＷＣＣ用の好ましい導波路構造を示している。光パラメトリック発生（ＯＰＧ）ステージ１４は、分割されたモード変換器１６によって先導される。モード変換器１６は、Chou等がここに参考文献として全て織り込まれている"Adiabatically tapered periodic segmentation of channel waveguides for mode-size transformation and fundamental mode excitation"; Optics Letters, Vol.21,No.11;June,1996,に記載したのと類似のデザインをもつことができる。
【００２９】
ＯＰＧ導波路は、より長いパラメトリックなシグナル波長（本実施例では〜１．５５μｍ）でシングルモードであるが、より短いポンプ波長（本実施例では７８０ｎｍ）でマルチモードであるので、モード変換器１６の使用は有利である。したがって、ポンプ光を導波路に直接結合させて、導波路中のポンプ波長で単一の基本モードを励起することは困難である。ポンプ光が、基本モードに変換されてから基本横モードのＯＰＧセクション１４に送り出される、モード変換ポート１６に、ポンプ光が最初に結合されるとき、しきい値、安定性、変換効率、に関して最高の性能が達成される。
【００３０】
図３は、バルク（点線）とＰＰＬＮ中の導波路（実線）構造の場合における理論的なＯＰＧしきい値エネルギの、ポンプパルス（導波路中）幅依存性を示している。ＯＰＧしきい値エネルギは、上式とバルクＰＰＬＮの場合を測定したＯＰＧエネルギしきい値５０ｎＪを使って計算される。２ｐｓの長いポンプパルスの場合に測定された実験的なエネルギしきい値は図３に小球で示すように、〜３４０ｐＪである。
【００３１】
しきい値レベルは、この特別なパルス幅の場合、約２桁減少し、このことは、モードロックレーザを利用できるエネルギ範囲のピコ秒とサブピコ秒パルス幅で、ＯＰＧが起きることを証明している。そのようなファイバ発振器の一例が前述のFermann等の文献(Electronics Letters,Vol.31,No.3)に記載されている。記載されているファイバ発振器は、本発明の導波路型ＯＰＧ波長変換チャネルを直接駆動するのに十分なパルス幅２〜４ｐｓ、エネルギ６〜１０ｎＪのパルスを出す。
【００３２】
図４にグラフ表示したように、この構造で十分なエネルギ変換が達成される。最大変換効率〜２５％が、ＯＰＧしきい値の約４〜５倍のポンプエネルギで達成されている。単一導波路で複数光波長をアクセスできるように、変換された光波長は、導波路の温度を調節することで（すなわち、導波路が形成される基板温度を制御することで）調節される。ＯＰＧ１４は、二つの異なる光波長を同時に作ることができ、二つのうちの短波長の方は"シグナル"と呼ばれ、長波長の方は"アイドラ"と呼ばれる。したがって、三つ（ポンプ、シグナル、アイドラ）全てに対してエネルギ保存則と運動量保存則が満たされるように、ポンプ波長と周期的ポーリングの周期を正確に選択することで、単一のＷＣＣが二つの必要とされる光波長の発生に適合するようになる。
【００３３】
一例として、図５は、温度１００℃、擬位相整合（ＱＰＭ）グレーティング周期１５μｍでのポンプ波長に対する測定されたシグナルとアイドラの波長の関係を示している。さらに、図１に示されているように、多波長が、異なる電気ポーリング周期をもつ複数の導波路を有する単一のチップでアクセスされる。前もってデザインされた各波長は、必要な導波路を選択するために結晶を横方向に移動させることで、アクセスされる。
【００３４】
本発明にしたがって、各ＷＣＣは、ＯＰＧステージ１４の前に少なくとも一つの高調波発生器ＨＧ１８を、ＯＰＧステージ１４の後に少なくとも一つの高調波発生器ＨＧ２０を、オプション的に有している。一般的に、これはモードロックレーザ波長より短い光波長を発生するようにする。全ての導波路は、システムを簡単にして余分な導波路の結合損失を無くすように、単一のチップ上に形成される。
【００３５】
もしも自由空間ポンプ光が、初期波長すなわち１５５０ｎｍでシングルモードである導波路型高調波発生器と最初に結合するならば、より短波長に波長変換されたビームが一般的に基本モードで得られ、ＯＰＧステージ（同じチップ上の）に直接送り出される。そのときモード変換器は不要である。波長変換チャネルとして単一導波路を使用する多波長出力の構成例が図６に示してある。たとえば、２光子顕微鏡には、波長が〜６８０ｎｍ、〜７８０ｎｍ、〜９１５ｎｍの特有の超短パルスのセットが強く要求される。これは、最初のセクションが、正確なＰＰＬＮ周期（正確な導波路形状を考慮して設計された）と導波路基板の温度を満たした第２高調波発生器６０を構成する導波路に、〜１５５０ｎｍのファイバレーザ入力を送り出すことで達成される。
【００３６】
１．５５μｍの入力がシングルモードとすると、導波路は全てのセクションに渡って同じ幅を持つことができる。そのとき、発生した第２高調波は基本モードである。２倍にされた〜７８０ｎｍのファイバレーザ出力は、シグナル波長としての〜１３６０ｎｍとアイドラ波長としての〜１８３０ｎｍとを同時に発生させるために、導波路ＯＰＧセクション６２にさらに伝搬する。指定された波長は、ＯＰＧセクションに使用された確実なＰＰＮＬ周期を通じて、上述のファクタにしたがい、得られる。これら発生した二つのシグナルとアイドラ波長は、導波路のさらに先のセクションで別々に２倍にされ、それぞれ６８０ｎｍと９１５ｎｍの波長にされる。
【００３７】
残りの７８０ｎｍのポンプは、これら二つの波長と共に伝搬して、たとえば、２光子顕微鏡に使用される出力になる。ＯＰＧ出力用の高調波発生器６４と６６を含むデバイスの最終ステージは、同じ基板、異なる一枚の基板あるいは複数の基板に別々に、あるいはバルク材を使って、作り込まれる。本発明による多波長、超短パルス発生システムの一般的な実施例を図７に示す。多波長の超短パルス出力を発生し制御するシステムは、固定波長の超短光パルスを発生する超短パルスレーザ（ＵＰＬ）１０と、ＵＰＬ１０からの超短パルスのパワとエネルギを増加させる光学的超短パルス増幅器（ＵＰＡ）２２と、各チャネルがパラメトリック発生ステージ（ＰＧ）１４と光高調波発生（ＨＧ）ステージ１８、２０を有する少なくとも一つあるいは好ましくは複数の波長変換チャネル（ＷＣＣｓ）１２１〜１２ｎに超短パルスを分配するための光分岐スイッチマトリックス（ＯＳＳＭ）２４と、単一出力ビームを供給するため複数のＷＣＣｓの出力ポートをシステムの出力端で結合するための光結合スイッチマトリックスＯＣＳＭ２６と、を有している（一つのＷＣＣだけが使われるなら、ＯＳＳＭとＯＣＳＭは必要ない）。
【００３８】
モードロック・ファイバ発振器で直接発生したパルスエネルギが、導波路型ＷＣＣｓの駆動に十分でないとすれば、レーザ出力は超短パルス増幅器ＵＰＡ２２で増幅される。そのような増幅器は、ファイバ増幅器が好ましい。非常に重要なことに、導波路型ＷＣＣｓの動作に必要なエネルギが低いことは、相対的に簡単なファイバ増幅器のデザインの使用を可能にする。
【００３９】
１〜１０ｎＪの範囲とそれ以上のパルスは、直接あるいはGalvanauskas等がここに参考文献として全て織り込まれている"Use of Chirped-Period-Poled Lithium Niobate for Chirped Pulse Amplification in Optics Fibers";Ultrafast Optics '97,Monterey CA;August,1997,に記載しているように、チャープされたファイバグレーティングあるいはチャープされた周期ポーリング・リチウムニオブ酸圧縮器Ｃ−ＰＰＮＬに基づくコンパクトでシンプルなチャープされたパルス増幅機構を使うことで、得られる。
【００４０】
光結合スイッチマトリックス（ＯＣＳＭ）２６は、複数のＷＣＣｓから特定のレーザ光源を選ぶことができる。強誘電体（たとえば、ＰＰＬＮ）基板面に形成された基本的なＯＣＳＭの概念的な平面図を図８に示す。基本的なＯＣＳＭは、導波路３０からの波長λ１のパルスと、あるいは導波路３２からの波長λ２のパルスを、幹線（出力）導波路３４にスイッチすることができる。
【００４１】
上述のように、基板はリチウムニオブ酸あるいはリチウムタンタル酸のような強誘電性材料で作られることが好ましい。光導波路は、チタン内部拡散（ＴＩ）あるいはプロトン交換（ＰＥ）あるいはチタン内部拡散とプロトン交換の組合せ（ＴＩＰＥ）を使って形成される。光スイッチは、二つの光導波路の特定の領域を、レーザ光が一方の導波路から他方へスイッチできるように十分接近させることによって作られる。
【００４２】
図９に示すように、外部電界がない場合、導波路３０と３２の超短パルスは、幹線導波路３４にスイッチされないで、導波路３０と３２の中を光学的な終端まで伝搬し続ける。特定の電圧印加は、導波路３０と３２の超短パルスあるいは、どちらか一方の超短パルスの幹線導波路３４への完全結合を引き起こす。たとえば、図１０に示すように、導波路３２の超短光パルスは、二つの導波路間のギャップと直交して電圧Ｖ２を印加することで、幹線導波路３４に結合される。ここに参考文献として全て織り込まれている"Introduction to Optical Electronics",Amnon Yariv,pp.391-395,Holt,Rinehart and Winston, 1976,に記載されているような光方向性結合器３６、３８は、導波路３０、３２と幹線導波路３４間にそれぞれの電界を供給するために使用される。幹線導波路３４は、好ましくはＴＩＰＥプロセスのみを使って形成される。こうすることは、様々な超短パルスが幹線導波路３４を効率よく伝搬するようにし、全てのＷＣＣｓのためにコモンポートを与える。
【００４３】
図１１は、図７に示されたＯＣＳＭ２６の概観平面図である。ＯＣＳＭは、図１１に示された原理に関連して任意の数のＷＣＣｓを処理するように設計されるが、図１１は、三つのＷＣＣｓを処理できるＯＣＳＭを示している。ＯＣＳＭ２６は、強誘電性材に形成された三つの光方向性結合器４０、４２、４４からなる。三つのＷＣＣｓの主要な光導波路４８、５２、５６はＴＩを使って形成される。
【００４４】
５００ｎｍの超短パルスを伝搬させる最初のＷＣＣの導波路４８は、屈折率ｎ１をもつ中心入力導波路になる。オフ（ゼロ印加電圧）段階では、導波路４８（出力導波路４６の中心部分になる）中を伝搬し続ける。電圧Ｖ１を印加することで、５００ｎｍの超短パルスは、レーザ投棄ポートにスイッチされ、吸収される。出力導波路４６の中で、５００ｎｍパルスは、本来高度のシングルモード動作を保存するｎ１の屈折率をもつ領域内を伝搬するようになる。
【００４５】
波長７８０ｎｍのパルスを供給する２番目のＷＣＣ導波路５２は、２番目のハイブリッド光方向性結合器４２で出力導波路４６に結合されている。オフ段階で、７８０ｎｍの超短パルスは、光学的終端ポート５４に投棄される。電圧Ｖ２の印加で、７８０ｎｍの超短パルスは、屈折率ｎ２のＴＩＰＥ導波路をもつ出力導波路４６にスイッチされる。７８０ｎｍのパルスは、本来高度のシングルモード動作を保存する（すなわち、ｎ１とｎ２領域が組み合わさった部分は、７８０ｎｍの超短パルスのシングルモード伝搬と合致する）ｎ１とｎ２の屈折率をもつ出力導波路内を伝搬する。
【００４６】
ＯＣＳＭは、さらに、別のハイブリッド光方向性結合器４４と、屈折率ｎ３をもつ出力導波路４６の付加的なＴＩＰＥ導波路部分とを有している。ここで、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３である。この付加的ＴＩＰＥ導波路部分の役割は、波長９８０ｎｍのパルスが出力導波路４６内を伝搬できるようにすることである。特に、９８０ｎｍのパルスは、本来ｎ１、ｎ２，ｎ３領域（このｎ１，ｎ２，ｎ３領域の組合せ断面積は、９８０ｎｍの超短パルスのシングルモード伝搬と合致する）を横切って伝搬する。ゼロ電圧が３番目の方向性結合器４４に印加されると、導波路５６中を伝搬する９８０ｎｍの超短パルスは、終端ポート５８に投棄される。ハイブリッド光方向性結合器にＶ３の電圧を印加することで、波長９８０ｎｍのパルスは、コモンハイブリッド出力ポート４６に導かれる。
【００４７】
便宜上、出力導波路４６は、分離した屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３領域をもつように図１１に示されているが、屈折率が出力導波路４６の幅方向に徐々に変化する、すなわち、領域ｎ１とｎ２の間と領域ｎ２とｎ３の間にステップ状の屈折率がない、ようにすることもできる。さらに、たとえば、二つのｎ２領域はｎ１領域の下方に延びてｎ１領域を取り囲む一つの領域である必要がなく、ｎ１，ｎ２，ｎ３領域が基板内で並んでいてもよい。
【００４８】
光方向性結合器はハイブリッドが好ましい。なぜなら、ここではＴＩＰＥ導波路技術が使われるからである。ＴＩＰＥ導波路の使用は、コモンポートを通って基板から退出させるために３波長光源全てを結合させるのに役立ち、全ての波長は準シングルモード動作状態になる。容易にわかるように、デバイスを複雑にすることで、多波長が単一の導波路を伝搬してもシングルモードを維持するようになる。波長が互いに十分接近していれば、単一導波路は各波長に対してシングルモードである。
【００４９】
図１１に示されたＯＣＳＭ２６は、基板材の大きさでのみ制限される任意の数のＷＣＣｓの結合を拡大することができる。入手可能な４"リチウムニオブ酸ウエハで１０個の異なるＷＣＣｓを結合することができる。様々なＴＩＰＥ導波路部分を設計することは、ＷＣＣｓの数が増せば増すほど重要になる。上述のことは、各ＷＣＣｓに受け入れられたシグナルパルスの結合に関係する。同じ原理は、各ＷＣＣｓ中のアイドラ、シグナルのスイッチングを拡大することもできる。
【００５０】
上述の新しいＯＳＣＭ２６の代わりに、集積化光学チップに外付けされた従来のデバイスを使うことで、その結合機能がうまく働くということに注意すべきである。たとえば、コモンパスに多波長を結合させる多数の既知の手段がある。これらの手段は、ＷＤＭシステムに使用されたことがある。最も簡単な手段は、一連のダイクロイックミラである。別のやり方は、ファイバＷＤＭを使うことである。一般に、本発明のＯＳＣＭ２６は、異なる波長を結合するためにＷＤＭシステムに使われるどのような方法をも使うことができる。
【００５１】
図７の光分岐スイッチマトリックスの構造が、図１２に一般的に示してある。ＯＳＳＭ２４は、超短パルス（たとえば、１．５５μｍ）をＵＰＬ１０からＷＣＣｓのどれか一つあるいはいくつかに直接送り込む。ＯＳＳＭ２４の入力ポートから任意のＷＣＣｓへの超短パルスの制御は、後述の電気−光学あるいは音響−光学方法のどちらかを使って行われる。
【００５２】
図１２は、入力放射光を出力ポートのどれかあるいは全てに分配するための１×３光方向性結合器６０の使用を示している。波長１．５５μｍのパルスは、リチウムニオブ酸あるいはリチウムタンタル酸のような強誘電体基板にＴＩ、ＰＥ、あるいはＴＩＰＥで形成された光導波路に送り込まれる。全ての導波路は、光源波長でシングルモード伝搬するように設計された同じ幅の断面積をもっている。分岐作用の条件は、１×３光方向性結合器６０への電圧Ｖ１あるいはＶ２の印加によって決定される。
【００５３】
最適化されたデバイス動作、すなわち、ＷＣＣｓ中の最小過剰損失と高い相互作用効率を確実にするために、適当なモード変換器１６がＷＣＣｓに使われる（図２参照）。１×３ＯＳＳＭに印加されるスイッチング電圧は、上述のＯＣＳＭ２６のスイッチングに同期される。図１２に示されたＯＳＳＭ２４は、電気−音響あるいは電気−光学能動スイッチを使って実現される。上記ＯＳＳＭを実現するために、導波路型グレーティングを使うこともできる。
【００５４】
図１３は、インターデジタル・トランスデューサＩＤＴ１  ７０とＩＤＴ２７２で発生された表面音響波（ＳＡＷｓ）に基づく１×３ＯＳＳＭの新しい実施形態を示す。図１３に示されるように、ＩＤＴ１  ７０とＩＤＴ２  ７２は基板表面に配置される。  ｎ１、  ｎ２、  ｎ３でマークされた光導波路領域は、ベースの１×３光導波路構造より僅かに高い屈折率である。基板材は、ＴＩを使って形成された導波路を有する強誘電性材料であることが好ましい。僅かに高い屈折率の導波路領域は、ＰＥを使って形成される。この構成で必要とされることから、適当な熱処理で屈折率変化が最小にされる。
【００５５】
インターデジタル電極トランスデューサに電気信号が供給されないとき、１．５５μｍレーザ光のパスは、１×３ＯＳＳＭの中央出力ポートにまっすぐ伝搬する。ＩＤＴ１  ７０に電圧Ｖ１が印加されると、発生したＳＡＷｓが１．５５μｍレーザ光を１×３構造の最初（たとえば上方）の出力ポートへ偏向させる。同様に、電圧Ｖ２がＩＤＴ２  ７２に印加されると、１．５５μｍの超短パルスは、１×３導波路構造の３番目（たとえば下方）の出力ポートに偏向される。
【００５６】
入力パルスの偏向方向と量は、印加電圧と  ｎ値の両方に依存する。基板表面へのＩＤＴｓの配置は、効率を改善するために最適化される。そのような構成で、９０％以上の効率が実現されている。挿入損失は、  ｎ構造であることで最小にされる。入力レーザ放射を１×３ＯＳＳＭの三つ全ての出力ポートへ等しく分配するために、三つのハイブリッド導波路領域の  ｎが、熱処理時間を短くするかＰＥ時間を長くすることで、増大される。この動作モードで、ＯＳＳＭへの印加電圧Ｖ１、Ｖ２の両方は、等分岐作用を最適化することを要求される。
【００５７】
入力パルスの偏向用に音響−光学素子を使う代わりに、強誘電体基板に一対のグレーティング状金属電極を用いた電気−光学誘導グレーティング（ＥＯＧ）を使って、スイッチング作用を行わせることができる。図１４は、そのような１×３ＯＳＳＭの新しい実施を示している。１×３光導波路と三つの適度に高い  ｎ領域があるということは、図１３に示した音響−光学型１×３ＯＳＳＭに記載されたものに類似させている。
【００５８】
ＥＯＧ１  ８０に電圧Ｖ１を印加することで、図１３のＩＤＴで発生されるのに類似の周期的な屈折率変化が誘起される。金属的電気−光学誘導グレーティング構造の周期は、１．５５μｍの入力パルスが１×３導波路デバイスの第１（たとえば上方）の出力ポートにスイッチされるように設計される。電圧が印加されないと、１．５５μｍの入力パルスは、１×３ＯＳＳＭデバイスの中間ポートに真っ直ぐ進む。電圧Ｖ２がＥＯＧ２  ８２に印加されると、入ってくる１．５５μｍの入力パルスは、１×３デバイスの第３（たとえば下方）の出力ポートに適切にスイッチされる。
【００５９】
１×３ＯＳＳＭ中の三つのハイブリッド導波路構造の屈折率変化は、入力ポンプレーザ放射を三つの出力ポートに等分岐できるように、増大される。ＥＯＧｓ８０と８２の両方は、分岐を最適化するために使われる。ここに記述された音響−光学と電気−光学デバイスは、たとえば、電話通信回路中にスイッチングのために使われているものである。もちろん、電話通信応用のための他の集積光回路用スイッチング方法も使われる。
【００６０】
上述のＯＣＳＭのように、ＯＳＳＭは１×３から１×１０構造へ拡張可能である。再度、決定的な制限は、強誘電体ウエハの大きさである。１×３ＯＳＳＭ素子より大きい素子のハイブリッドＰＥ部分は、ＯＳＳＭ、ＷＣＣ、ＯＣＳＭ構造全体に渡って要求されたように、より大きい角度分岐でのより高い分岐損失を補償するために、多重ＰＥプロセスで実現される。ＯＳＳＭ２４、ＷＣＣｓ、ＯＣＳＭ２６は、好ましくは一つの基板に形成される。
【００６１】
本発明の多波長光源のための特殊構造は、応用にとって非常に重要である。システムの中の多波長光源で、多くの可能性の広がりをもつようになる。一つの好ましい実施に関連して、本発明の多波長光源は、２光子顕微鏡用光源として使われる。レーザの目的は、異なる励起波長を必要とする多数の色素を一つのシステムの中に使えるようにすることである。
【００６２】
これは、そのような顕微鏡の有効性を拡大する。たとえば、７８０ｎｍから７００ｎｍと８５０ｎｍにすぐ調節できるレーザをもつことは有益である。同様に、波長６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、９１５ｎｍのパルスをすぐに調節、あるいは同時に発生するレーザをもつことも有益である（図６参照）。そのようなレーザは、そのような各波長で有利に励起される色素のために使われる。
【００６３】
たとえば、ローダミン、ＨＴ２９、ＨＯＥ３３３４２、色素は７８０ｎｍの２光子励起で励起される。これらは、それぞれ、肝細胞、結腸ガン、核小体のラベリングに使われる。Fura-2,Indo-1,Grenn Fluorescent Protein,FITCは、７００ｎｍの２光子励起で励起される。これらは、組織のラベリングや樹枝状神経組織中でのカルシウム変換を追跡するのに最も有効である。レーザからの８５０ｎｍを使っての約２８０ｎｍでの３光子励起は、セロトニン、トリプトファン、ＮＡＤＨ、ＮＡＤ（ｐ）Ｈの自己蛍光を引き起こすのに使われる。セロトニンは、脳の中の主要なアミノ系化合物としての神経活動のキーとなるゲージである。ＮＡＤＨとＮＡＤ（ｐ）Ｈは、たとえば皮膚の黒色腫を追跡して鑑定するために使われる。
【００６４】
多波長光源は、通常の共焦点顕微鏡にも非常に魅力的であるので、１／２波長より基本波長に吸収をもつ色素を使う多光子励起よりは、むしろ通常の多光子励起に使われる。時間パルスをピークパワが２光子励起に不十分になるように、長いパルスにすることが望ましい。したがって、この場合、レーザは、共焦点顕微鏡に使われているアルゴンイオンレーザの４８２ｎｍと５１４ｎｍ、ＨｅＮｅの６３２ｎｍ、Ｔｉ：サファイアの７８０ｎｍのような普通の波長にスイッチングできなければならない。
【００６５】
超高速光源のパワを増大させることも魅力的である。より高いパワは、加工に関連する多くの応用に必要である。超高ファイバレーザがエルビウム増幅器で１ワットに増幅されることが実証された。しかしながら、現在のところ、パワは約１０ワットに制限されており、このパワは多くの加工応用には低すぎる。最近、イットリビウムファイバ増幅器が４０ワットの出力を出すことが実証された。これらの増幅器は、エルビウムより有効で、より高いパワに向いている。
【００６６】
これらのファイバは、大きなバンド幅を有し、非常に短いパルスを維持することができるが、これら波長（すなわち、１．０４〜１．１２μｍ）の市販超高速光源はない。より普通の（たとえば、エルビウム）超高速光源の出力は、ＯＰＧ周波数変換器でイットリビウム増幅器の上流波長に変換される。これは、非常に高いパワ光源を可能にする。
【００６７】
同じぐらいより高いパワが得られる別のハイパワ増幅器は、イットリビウムＹＡＧである。イットリビウムＹＡＧは、２００ワットの平均パワを出すことが示されたが、イットリビウムＹＡＧの波長を出す通常の超高速光源はない。イットリビウム増幅器の一つの主な応用は、市販のディスプレイあるいは印刷用のＲＧＢ光源としてである。再び、イットリビウム増幅器での増幅の後に、超高速パルスを同時にあるいは別々に赤、緑、青の波長に変換できるＯＰＧ導波路デバイスが付加される。
【００６８】
上述のタイプの集積光回路は、像形成のために色を変えたり変えなかったりするスイッチング回路をもつこともできる。超高速パルスは、各色でのハイピークパワと大きいバンド幅で得られる有効な変換がレーザから得られるスペックルを最小にするのに、有利である（スペックルは像を眼に対して粒状に見せる）。光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）は、医学的、眼科的イメージングツールとして開発されてきた。光を強く散乱する人間の皮膚を透して撮像することが、光を使ってできるようになった。ＯＣＴがＭＲＩ、コンピュータ・トモグラフィ、あるいは超音波のような他の医学イメージングより、よい分解能を与えることが実証された。軸方向分解能が１０ミクロンで、それがフェムト秒レーザのような短い可干渉距離の光源を使うことで、２ミクロンに減少される。
【００６９】
しかしながら、イメージングの深さは、３ｍｍに限定される。ＯＣＴの一つの望ましい特徴は、スーパルミネッセント・レーザダイオードのような簡単で安い光源が使えることである。しかしながら、よりよい性能は、モードロックレーザを使って得られる。たとえば、蛙の幼虫の心臓の生物体内における撮像で、スーパルミネッセント・ダイオードを使うと、像を得るのに２０秒かかるが、モードロックレーザを使うと、０．２５秒しかかからないので、研究者は、心弛緩と心収縮状態の間波打つ心臓の動きを捕らえることができる。
【００７０】
高速走査（２０００Ｈｚ）がこの早いイメージの取得を達成するのに使われる。モードロックＴｉ：サファイアとモードロックＣｒ：フォーステライトの両方がＯＣＴに使われてきた。Ｃｒ：フォーステライトは、その波長（１３００ｎｍ）のために生物学的皮膚の中のイメージングには特に適している；イメージング深さを制限する散乱効果は、より長波長で減少する。その方法は、ファイバ技術と両立できるので、ファイバスコープにうまく使われてきた。
【００７１】
ここに参考文献として全て織り込まれている"Rapid acquisition of in vivo biological image by use of optical coherence tomography";Optics Letters, Vol.21, No.17;September 1995,にTearney 等によって報告されているように、高速イメージ取得装置付半径方向走査型カテーテル・ファイバスコープが実証された。ＯＣＴは、多数の治療や人間の腹壁中のガンの検出、豚の食道壁の表面下部イメージングと組織学、切除による生検に代わる光生検の実施、カラードップラＯＣＴ（ＣＤＯＣＴ）を使った血流速度のマッピング、を含む試験研究の中で実証されてきた。
【００７２】
ＯＣＴは、カテーテルやファイバスコープ、あるいは腹くう鏡的配達媒体と結合して、切除による生検と組織学的処置なしで、ガンや前期ガン化皮膚変化を含む広い範囲の病気のスクリーニングや診断を可能にする見込みをもつようになる。ＯＣＴは、従来の顕微鏡と結びついて、犠牲と組織学を必要としないで、生きた標本の内部構造をイメージングすることを可能にする。
【００７３】
したがって、人間の皮膚内をＯＣＴイメージングするためには、１．３ミクロンのレーザ光源が必要である。ＯＰＧ導波路デバイスで１．３μｍに変換されるエルビウムドープ・ファイバレーザは、この応用に適している。問題と解答データを示すために、新しい発明した方法と装置の好適実施例が記述されているので、ここに示された一連の技術分野に熟練した人にとっては、他の修正、変更、変化が暗示されると思われる。したがって、そのような全ての変更、修正、変化は、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内にあると信じる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明による超短パルスレーザ光源の概観図。
【図２】本発明の波長変換チャネル用の好ましい導波路構造の概観図。
【図３】バルクと周期的にポーリングしたリチウムニオブ酸（ＰＰＬＮ）導波路構造の場合の、ポンプパルス（導波路中の）幅に依存する理論的光パラメトリック発生（ＯＰＧ）のしきい値を示すグラフ。
【図４】本発明によるポンプエネルギを関数とする光パラメトリック発生（ＯＰＧ）変換効率の測定値を示すグラフ。
【図５】１００℃における測定したシグナル波長とアイドラ波長対ポンプ波長の関係を示すグラフ。
【図６】本発明による単一導波路を使った多波長出力の概観図。
【図７】本発明による多波長、超短パルス発生システムの概観図。
【図８】二つの導波路の一方あるいは両方のパルスを一つの出力導波路に切り換えるための基板面に形成された光結合スイッチマトリックスの概観図。
【図９】二つの導波路の一方あるいは両方のパルスを一つの出力導波路に切り換えるための基板面に形成された光結合スイッチマトリックスの概観図。
【図１０】二つの導波路の一方あるいは両方のパルスを一つの出力導波路に切り換えるための基板面に形成された光結合スイッチマトリックスの概観図。
【図１１】三つの波長変換チャネル導波路中を伝播する超短光パルスを一つの出力導波路に結合できるようにする光結合スイッチマトリックス（ＯＣＳＭ）の概観図。
【図１２】超短パルスを単一波長パルス光源から三つの波長変換チャネルに選択的に分配するための光分岐スイッチマトリックス（ＯＳＳＭ）の概観図である。
【図１３】音響−光学素子を使って超短パルスを三つの波長変換チャネルに選択的に分配するための光分岐スイッチマトリックス（ＯＳＳＭ）の概観図。
【図１４】電気−光学素子を使って超短パルスを三つの波長変換チャネルに選択的に分配するための光分岐スイッチマトリックス（ＯＳＳＭ）の概観図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  超短パルスレーザ（ＵＰＬ）
１２1〜１２n  波長変換チャネル（ＷＣＣ）
１４、６２  光パラメトリック発生導波路
１６  分割型モード変換器
１８、２０  高調波発生導波路
２２  超短パルス増幅器
２４  光分岐スイッチマトリックス（ＯＳＳＭ）
２６  光結合スイッチマトリックス（ＯＣＳＭ）
３０、３２  導波路
３４  幹線導波路
３６、３８、４０、４２、４４  光方向性結合器
４６  出力導波路
５０、５４、５８  光学的終端
４８、５２、５６  ＷＣＣの主要な光導波路
６０、６４、６６  第２高調波発生器（ＳＨＧ）
７０  インターディジタル・トランスデューサＩＤＴ１
７２  インターディジタル・トランスデューサＩＤＴ２
８０、８２  電気−光学誘導グレーティング（ＥＯＧ）
【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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