(57)【要約】【課題】「第２高調波」及び「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えたコリメーターレンズ及び、そのコリメーターレンズを使用した短パルス光生成装置を提供すること。【解決手段】短パルス光生成装置１において、倍周波数発生器１４０で使用されるコリメーターレンズ１１では、「基本波」と、「基本波」と倍周波数の関係にある「第２高調波」を共に平行光にする際に、「基本波」と「第２高調波」との間で発生する色収差の問題を解決するため、アクロマティックレンズを使用する。そして、アクロマティックレンズの仕様を決定するにあたり、「第２高調波」がアクロマティックレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間について、アクロマティックレンズの正エレメント及び負エレメントのそれぞれについて求め、その和で評価する。【選択図】　図３
2004077798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短パルス光と、前記短パルス光と半波長の関係にある倍周波数パルス光と、を同軸上に入射させて平行光にするコリメーターレンズであって、
前記倍周波数パルス光の時間幅の広がりを所定範囲内に抑えるアクロマティックレンズを使用したこと、を特徴とするコリメーターレンズ。
【請求項２】
請求項１に記載するコリメーターレンズであって、
外径が５〜７ｍｍで厚みが３〜４ｍｍの範囲内にあること、を特徴とするコリメーターレンズ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するコリメーターレンズであって、
反射防止膜を施したこと、を特徴とするコリメーターレンズ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載するコリメーターレンズであって、
前記短パルス光がファイバーレーザーから生成されたものであり、前記倍周波数パルス光が前記短パルス光の一部を変換したものであること、を特徴とするコリメーターレンズ。
【請求項５】
請求項４に記載するコリメーターレンズを使用したことを特徴とする短パルス光生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短パルス光を平行光にするためのコリメーターレンズ及び、そのコリメーターレンズを使用した短パルス光生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の短パルス光生成装置としては、例えば、図６の模式図に示したものがある。そこで、図６に示す短パルス光生成装置１０１について説明すると、短パルス光生成装置１０１は、短パルス光発生装置１１０や、短パルス光増幅器１３０、倍周波数発生器１４０、カットフィルター１５０などから構成されている。
【０００３】
この点、短パルス光発生装置１１０は、波長が１５６０ｎｍ帯域で出力が約５ｍＷの短パルス光を発生させるファイバーレーザーであり、ＰＢＳ１３１を介して、短パルス光増幅器１３０の中に短パルス光を入射させるものである。
【０００４】
次に、短パルス光増幅器１３０は、上述した短パルス光発生装置１１０から入射した短パルス光について、波長を１５６０ｎｍ帯域のままで出力を約６０ｍＷに増幅させるものであり、ＰＢＳ１３１、増幅ファイバー１３２、ポンプ用ＬＤ１３３、ファラデー回転鏡１３４、レンズ１３５などから構成されている。
【０００５】
すなわち、短パルス光増幅器１３０では、上述した短パルス光発生装置１１０から入射した短パルス光が、ＰＢＳ１３１に入射すると、増幅ファイバー１３２に向かって反射する。その後、短パルス光は、レンズ１３５を介して、増幅ファイバー１３２に入射され、ポンプ用ＬＤ１３３によりポンピングされる。このとき、増幅ファイバー１３２の末端にファラデー回転鏡１３４が設けられていることから、短パルス光は、増幅ファイバー１３２の二重経路形態をもって増幅される。
【０００６】
そして、増幅ファイバー１３２で増幅された短パルス光は、増幅ファイバー１３２から出力した後、レンズ１３５を介して、ＰＢＳ１３１に入射する。このとき、増幅ファイバー１３２の末端にはファラデー回転鏡１３４が設けられていることから、短パルス光の偏向面は、上述した短パルス光発生装置１１０から入射した直後のものと比べて、９０度回転している。従って、増幅ファイバー１３２からＰＢＳ１３１に入射した短パルス光は、ＰＢＳ１３１内を透過し、倍周波数発生器１４０に向かうことになる。
【０００７】
尚、倍周波数発生器１４０に向かう際の短パルス光は、上述したように、波長が１５６０ｎｍ帯域のままで出力が約６０ｍＷに増幅されたものになっている。
【０００８】
次に、倍周波数発生器１４０は、上述した短パルス光増幅器１３０から入射した短パルス光の一部について、波長を７８０ｎｍ帯域に変換させるものであり、フォーカシングレンズ１４１、ＰＰＬＮ１４２、コリメーターレンズ１４３などから構成されている。
【０００９】
すなわち、倍周波数発生器１４０では、上述した短パルス光増幅器１３０から入射した短パルス光を、フォーカシングレンズ１４１をもって、ＰＰＬＮ１４２内で集光させつつ通過させる。このとき、短パルス光の一部は、ＰＰＬＮ１４２のＳＨＧ結晶により、波長が１５６０ｎｍ帯域からその半分の７８０ｎｍ帯域に変換された後、ＰＰＬＮ１４２から出力し、コリメーターレンズ１４３に入射して行く。一方、短パルス光の残部は、波長が１５６０ｎｍ帯域のままでＰＰＬＮ１４２から出力し、コリメーターレンズ１４３に入射して行く。その後、コリメーターレンズ１４３に入射した短パルス光は、コリメーターレンズ１４３により平行光となって、カットフィルタ１５０に向かうことになる。
【００１０】
尚、カットフィルタ１５０に向かう際の短パルス光の一部は、上述したように、波長が７８０ｎｍ帯域に変換されたものとなり、また、その出力は２０ｍＷ以上である。
【００１１】
次に、カットフィルタ１５０は、上述した倍周波数発生器１４０から入射した短パルス光について、波長が７８０ｎｍ帯域に変換されたもののみをパスするものである。すなわち、上述した倍周波数発生器１４０から入射した短パルス光には、波長が７８０ｎｍ帯域に変換されたものだけでなく、波長が１５６０ｎｍ帯域のままの波長変換されなっかったものも含まれるので、カットフィルタ１５０では、波長が７８０ｎｍ帯域に変換されたものをパスし、波長が１５６０ｎｍ帯域のままの波長変換されなっかったものをカットしている。
【００１２】
以上より、図６の短パルス光生成装置１０１では、波長が７８０ｎｍ帯域で出力が２０ｍＷ以上の短パルス光を出力することができる。尚、図６の短パルス光生成装置１０１から出力された短パルス光について、そのスペクトル波形の一例を図４に示し、その相関波形を図５に示す。図４及び図５により、図６の短パルス光生成装置１０１から出力された短パルス光が、時間幅が１００フェムト秒以下で波長が７８０ｎｍ帯域にあることがわかる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、図６の短パルス光生成装置１０１で説明すると、カットフィルタ１５０に入射する短パルス光について、波長が７８０ｎｍ帯域に変換されたもの（以下、「第２高調波」という）と、波長が１５６０ｎｍ帯域のままで波長変換されなっかったもの（以下、「基本波」という）とに出力タイミングのズレがなく、例えば、「第２高調波」で半導体等の反応を起こし、「基本波」でその反応を観測するという使い方が可能となることから、カットフィルタ１５０を外して、「第２高調波」及び「基本波」を同時に出力させたいとの要望があった。
【００１４】
もっとも、「第２高調波」はその波長が７８０ｎｍ帯域にあり、「基本波」はその波長が１５６０ｎｍ帯域にあって、「第２高調波」及び「基本波」の間での波長差が大きいことから、「第２高調波」及び「基本波」を同時に出力させると、コリメーターレンズ１４３における色収差の問題を無視できなくなる。すなわち、コリメーターレンズ１４３では、光の波長によりその屈折率がそれぞれ異なるため、「第２高調波」を平行光にするためのものを使用していると、「基本波」が平行光にならなくなってしまう。さらに、「第２高調波」は、図４に示すように、波長幅が約１０ｎｍと大きいことから、コリメーターレンズ１４３のレンズ厚の厚みによっては、「第２高調波」の波長の長い成分と短い成分とがコリメーターレンズ１４３を透過する際に生じる時間差を無視できず、「第２高調波」がコリメーターレンズ１４３を透過中に「第２高調波」の時間幅が非常に広がってしまうことがある。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、「第２高調波」及び「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に、「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えたコリメーターレンズ及び、そのコリメーターレンズを使用した短パルス光生成装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、短パルス光と、前記短パルス光と半波長の関係にある倍周波数パルス光と、を同軸上に入射させて平行光にするコリメーターレンズであって、前記倍周波数パルス光の時間幅の広がりを所定範囲内に抑えるアクロマティックレンズを使用したこと、を特徴としている。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載するコリメーターレンズであって、外径が５〜７ｍｍで厚みが３〜４ｍｍの範囲内にあること、を特徴としている。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載するコリメーターレンズであって、反射防止膜を施したこと、を特徴としている。
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載するコリメーターレンズであって、前記短パルス光がファイバーレーザーから生成されたものであり、前記倍周波数パルス光が前記短パルス光の一部を変換したものであること、を特徴としている。
【００１９】
また、請求項５に係る発明は、短パルス光生成装置であって、請求項４に記載するコリメーターレンズを使用したことを特徴している。
【００２０】
このような特徴を有する本発明のコリメーターレンズでは、短パルス光である「基本波」と、倍周波数パルス光である「第２高調波」との間で発生する色収差の問題を解決するために、アクロマティックレンズを使用する。これにより、「基本波」及び「第２高調波」をともに平行光にすることができるが、アクロマティックレンズは、正エレメントと負エレメントの２枚のレンズを張り合わせたものであり、全体のレンズ厚が厚くなることが予想されるので、そのレンズ厚が厚くならない材質、ひいては、「第２高調波」がコリメーターレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がりを抑える材質を使用する。
【００２１】
そのためには、先ず、レンズの材質を選択した後、以下のセルマイヤーの式に対して、当該材質から決定される定数や、「第２高調波」の波長λを代入して、レンズの屈折率ｎ（λ）を求める。
【数１】
2004077798.tif 000003
ここで、Ｂ１や、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、当該材質から決定される定数である。
【００２２】
また、「第２高調波」の波長λでのレンズの分散値σｍを、次式から求める。
【数２】
2004077798.tif 000004
ここで、ｃは、真空中の光速である。
【００２３】
そして、「第２高調波」がレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ（ｐｓ）を、レンズの分散値σｍ（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）と、伝播距離ｌ（ｋｍ）、「第２高調波」の波長幅Δλ（ｎｍ）を用いて、以下の式により求める。
Δｔ＝σｍ×ｌ×Δλ
このとき、伝播距離ｌ（ｋｍ）は、レンズ厚を代入する。
【００２４】
もっとも、アクロマティックレンズは、正エレメントと負エレメントの２枚のレンズを張り合わせたものであるから、「第２高調波」がレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ（ｐｓ）について、正エレメントのレンズに対するものΔｔ１（ｐｓ）と、負エレメントのレンズに対するものΔｔ２（ｐｓ）とを求め、その和が、「第２高調波」がアクロマティックレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０（ｐｓ）となる。
Δｔ０＝Δｔ１＋Δｔ２
これにより、「第２高調波」がアクロマティックレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０（ｐｓ）を、正エレメントと負エレメントの２枚のレンズの材質の組合せごとに算出・比較すれば、「第２高調波」の時間幅の広がりを所定範囲内に抑えるアクロマティックレンズを選定・使用することができる、
【００２５】
尚、「基本波」についても、アクロマティックレンズを透過する際に時間幅が広がるが、「第２高調波」の半波長にある関係上、「基本波」の時間幅の広がり時間は、「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０よりも小さい。
【００２６】
すなわち、本発明のコリメーターレンズでは、短パルス光である「基本波」と倍周波数パルス光である「第２高調波」を共に平行光にする際に、「基本波」と「第２高調波」との間で発生する色収差の問題を解決するため、アクロマティックレンズを使用するが、アクロマティックレンズを決定するにあたり、「第２高調波」がアクロマティックレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間について、アクロマティックレンズの正エレメント及び負エレメントのそれぞれについて求め、その和で評価していることから、「第２高調波」及び「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に、「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えたコリメーターレンズを提供することができる。
【００２７】
また、本発明のコリメーターレンズでは、倍周波数パルス光である「第２高調波」及び短パルス光である「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に、アクロマティックレンズを使用しているが、「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えることのみを追求すると、コリメーターレンズから出力される平行光のビーム径が非常に小さくなるので、外径が５〜７ｍｍで厚みが３〜４ｍｍの範囲内にあるアクロマティックレンズを使用することで、コリメーターレンズから出力される平行光のビーム径を２〜３ｍｍ程度にし、ユーザーの使用に適したものにする。
【００２８】
尚、コリメーターレンズとして使用されるアクロマティックレンズに対しては、倍周波数パルス光である「第２高調波」及び短パルス光である「基本波」の反射を防止する反射防止膜を施してもよい。
【００２９】
また、短パルス光である「基本波」がファイバーレーザーから生成されたものであり、倍周波数パルス光である「第２高調波」が「基本波」の一部を変換したものである場合には、「第２高調波」及び「基本波」の出力にズレがないので、「第２高調波」及び「基本波」を平行光として出力する本発明のコリメーターレンズの使用価値が高くなる。
【００３０】
特に、短パルス光生成装置において、短パルス光である「基本波」をファイバーレーザーから生成し、倍周波数パルス光である「第２高調波」が「基本波」の一部を変換したものである場合は、「第２高調波」及び「基本波」をズレなく出力することができるので、本発明のコリメーターレンズを使用することは、短パルス光生成装置としての使用価値も高くなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図３は、本実施の形態の短パルス光生成装置１の構成を示した模式図である。図３の本実施の形態の短パルス光生成装置１は、図６の従来技術の短パルス光生成装置１０１と比較すればわかるように、倍周波数発生器１４０におけるコリメーターレンズ１１，１４３と、カットフィルター１５０の有無が異なる。そこで、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。
【００３２】
図３に示す本実施の形態の短パルス光生成装置１は、図６のカットフィルター１５０を使用しないことにより、「基本波」と「第２高調波」を共に平行光で出力するものであるが、さらに、倍周波数発生器１４０では、「基本波」及び「第２高調波」の色収差の問題を解決するために、コリメーターレンズ１１として、アクロマティックレンズを使用している。この点、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズは、以下の手順に従って設計されている。
【００３３】
すなわち、アクロマティックレンズは、正エレメントと負エレメントの２枚のレンズを張り合わせたものであるが、先ず、正エレメントと負エレメントの各材質につき、その波長が１５６０ｎｍ帯域にある「基本波」と、その波長が７８０ｎｍ帯域にある「第２高調波」とを同軸上に入射させた場合に、「基本波」及び「第２高調波」が共に平行光で出力される材質の組合せを選択する。
【００３４】
また、かかる平行光を使用するユーザーの便宜の観点から、「基本波」及び「第２高調波」が共に平行光で出力されるビームの径を２〜３ｍｍ程度にするため、ここでは、レンズ径を６ｍｍとする。これらにより、図１に示すように、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズの設計図が作成される。図１では、符号５１が正エレメントであり、符号５２が負エレメントである。また、符号ｐ１が正エレメント５１のレンズ厚であり、符号ｐ２が負エレメント５２のレンズ厚であり、符号ｐ３が正エレメント５１及び負エレメント５２のレンズ径である。また、符号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は各曲面の曲率を意味する。
【００３５】
そして、正エレメント５１について、「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ１（ｐｓ）を計算するとともに、負エレメント５２について、「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ２（ｐｓ）を計算する。それには、以下の式により求める。
Δｔｉ＝σｍｉ×ｌｉ×Δλ　　　ｉ＝１，２
尚、「σｍ１」は、正エレメント５１の分散値（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）であり、「ｌ１」は、正エレメント５１の伝播距離（ｋｍ）である。一方、「σｍ２」は、負エレメント５２の分散値（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）であり、「ｌ２」は、負エレメント５２の伝播距離（ｋｍ）である。また、Δλは、「第２高調波」の波長幅（ｎｍ）である。
【００３６】
ここで、「第２高調波」の波長幅Δλ（ｎｍ）には、「第２高調波」の波長幅である１０ｎｍが代入される（図４参照）。また、伝播距離ｌ１（ｋｍ）には、正エレメント５１のレンズ厚ｐ１が代入される一方、伝播距離ｌ２（ｋｍ）には、負エレメント５２のレンズ厚ｐ２が代入される。
【００３７】
さらに、正エレメント５１の分散値σｍ１（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）には、正エレメント５１の屈折率ｎ（λ）などから計算された値が代入される。そのためには、先ず、以下のセルマイヤーの式から、正エレメント５１の屈折率ｎ（λ）を求める。
【数３】
2004077798.tif 000005
ここで、Ｂ１や、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、正エレメント５１の材質から決定される定数である。
【００３８】
そして、正エレメント５１の分散値σｍ１（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）を、次式から求める。
【数４】
2004077798.tif 000006
ここで、ｃは、真空中の光速である。
【００３９】
また、負エレメント５２の分散値σｍ２（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）には、負エレメント５２の屈折率ｎ（λ）などから計算された値が代入されるが、その計算過程は、上述の正エレメント５１の分散値σｍ１（ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）のものと同様である。
【００４０】
以上より、正エレメント５１について、「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ１（ｐｓ）が計算され、負エレメント５２について、「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ２（ｐｓ）が計算される。そして、次式から、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズを「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０（ｐｓ）が計算される。
Δｔ０＝Δｔ１＋Δｔ２
【００４１】
図２の表は、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズの仕様・特性をケース毎に比較したものである。
ケース１では、正エレメント５１として「Ｓ−ＢＳＭ２５（オハラ株式会社の分類記号）」を、負エレメント５２として「Ｓ−ＴＩＨ４（オハラ株式会社の分類記号）」を選択したものであり、その結果、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズのレンズ厚は３．８ｍｍとなり、また、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズを「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０は１３．３（ｆｓ）（＝１３．３×１０−３（ｐｓ））となる。
【００４２】
ケース２では、正エレメント５１として「Ｓ−ＬＡＬ５４（オハラ株式会社の分類記号）」を、負エレメント５２として「Ｓ−ＴＩＨ６（オハラ株式会社の分類記号）」を選択したものであり、その結果、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズのレンズ厚は４．７ｍｍとなり、また、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズを「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０は１７．７（ｆｓ）（＝１７．７×１０−３（ｐｓ））となる。
【００４３】
ケース３では、正エレメント５１として「Ｓ−ＬＡＬ５４（オハラ株式会社の分類記号）」を、負エレメント５２として「Ｓ−ＴＩＨ６（オハラ株式会社の分類記号）」を選択したものであり、レンズ厚が薄くなる様に考慮して設計したもので、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズのレンズ厚は３．４ｍｍとなり、また、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズを「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０は９．５（ｆｓ）（＝９．５×１０−３（ｐｓ））となる。
【００４４】
図２の表により、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズの仕様・特性を比較すると、ケース３のものが、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズのレンズ厚が最も薄く、且つ、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズを「第２高調波」が透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０が最も短い。そこで、本実施の形態の短パルス光生成装置１では、倍周波数発生器１４０におけるコリメーターレンズ１１として、ケース３のアクロマティックレンズが使用されている。
【００４５】
尚、ケース３のアクロマティックレンズの仕様を図１を基に詳細に述べると、正エレメント５１のレンズ厚ｐ１が２．９ｍｍであり、負エレメント５２のレンズ厚ｐ２が０．５ｍｍであり、正エレメント５１及び負エレメント５２のレンズ径ｐ３が６ｍｍであり、各曲面の曲率であるＲ１，Ｒ２，Ｒ３が、順に、「＋６．８２６」、「−７．４７５」、「＋２２．５２」である。
【００４６】
また、ケース３は、ケース２と比べると、図２の表によれば、正エレメント５１及び負エレメント５２の硝種が全く同じであるにもかかわらず、レンズ厚が１．３ｍｍほど薄くなっているが、これは、レンズのハンドリング性を可能な限り犠牲にして、薄くしたことによる。
【００４７】
尚、図２の表には、正エレメント５１及び負エレメント５２の硝種を特定するために、オハラ株式会社の分類記号を使用しているが、米国軍用規格で規格化された６桁のコード（屈折率とアッベ数を組み合わせたもの）についても括弧書きで記載している。
【００４８】
また、コリメーターレンズ１１として使用されるアクロマティックレンズに対しては、「第２高調波」及び「基本波」の反射を防止する反射防止膜（反射率１％以下）が施されている。
【００４９】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の短パルス光生成装置１において、倍周波数発生器１４０で使用されるコリメーターレンズ１１では、「基本波」と「第２高調波」を共に平行光にする際に、「基本波」と「第２高調波」との間で発生する色収差の問題を解決するため、アクロマティックレンズを使用する。ここでは、アクロマティックレンズを決定するにあたり、「第２高調波」がアクロマティックレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間Δｔ０（ｐｓ）について、アクロマティックレンズの正エレメント及び負エレメントのそれぞれΔｔ１（ｐｓ），Δｔ２（ｐｓ）について求め、その和Δｔ１＋Δｔ２（ｐｓ）で評価していることから、「第２高調波」及び「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に、「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えたコリメーターレンズ１１である。
【００５０】
また、本実施の形態の短パルス光生成装置１において、倍周波数発生器１４０で使用されるコリメーターレンズ１１では、「第２高調波」及び「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に、アクロマティックレンズを使用しているが、「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えることのみを追求すると、コリメーターレンズ１１から出力される平行光のビーム径が非常に小さくなるので、図２のケース３に示すアクロマティックレンズ（外径が５〜７ｍｍで厚みが３〜４ｍｍの範囲内にあるもの）を使用することで、コリメーターレンズ１１から出力される平行光のビーム径を２〜３ｍｍ程度にし、ユーザーの使用に適したものにしている。
【００５１】
また、本実施の形態の短パルス光生成装置１では、「基本波」が、短パルス光発生装置１１０であるファイバーレーザーから生成されたものであり、「第２高調波」が、倍周波数発生器１４０において「基本波」の一部を変換したものであり、「第２高調波」及び「基本波」の出力にズレがなく、例えば、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、「第２高調波」で半導体等の反応を起こし、「基本波」でその反応を観測するという使い方が可能となることから、「第２高調波」及び「基本波」を平行光として出力するコリメーターレンズ１１の使用価値は高い。
【００５２】
この点については、本実施の形態の短パルス光生成装置１の使用価値についても同様である。
【００５３】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態の短パルス光生成装置１では、コリメーターレンズ１１として、アクロマティックレンズを使用しているが、小型の非球面レンズを使用しても、「第２高調波」及び「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に、「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えたコリメーターレンズ１１とすることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のコリメーターレンズでは、短パルス光である「基本波」と倍周波数パルス光である「第２高調波」を共に平行光にする際に、「基本波」と「第２高調波」との間で発生する色収差の問題を解決するため、アクロマティックレンズを使用するが、アクロマティックレンズを決定するにあたり、「第２高調波」がアクロマティックレンズを透過する際の「第２高調波」の時間幅の広がり時間について、アクロマティックレンズの正エレメント及び負エレメントのそれぞれについて求め、その和で評価していることから、「第２高調波」及び「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に、「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えたコリメーターレンズを提供することができる。
【００５５】
また、本発明のコリメーターレンズでは、倍周波数パルス光である「第２高調波」及び短パルス光である「基本波」の間での色収差の問題を解決する際に、アクロマティックレンズを使用しているが、「第２高調波」の時間幅の広がりを抑えることのみを追求すると、コリメーターレンズから出力される平行光のビーム径が非常に小さくなるので、外径が５〜７ｍｍで厚みが３〜４ｍｍの範囲内にあるアクロマティックレンズを使用することで、コリメーターレンズから出力される平行光のビーム径を２〜３ｍｍ程度にし、ユーザーの使用に適したものにする。
【００５６】
また、短パルス光である「基本波」がファイバーレーザーから生成されたものであり、倍周波数パルス光である「第２高調波」が「基本波」の一部を変換したものである場合には、「第２高調波」及び「基本波」の出力にズレがないので、「第２高調波」及び「基本波」を平行光として出力する本発明のコリメーターレンズの使用価値が高くなる。
【００５７】
特に、短パルス光生成装置において、短パルス光である「基本波」をファイバーレーザーから生成し、倍周波数パルス光である「第２高調波」が「基本波」の一部を変換したものである場合は、「第２高調波」及び「基本波」をズレなく出力することができるので、本発明のコリメーターレンズを使用することは、短パルス光生成装置としての使用価値も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコリメーターレンズであるアクロマティックレンズの断面図である。
【図２】本発明のコリメーターレンズであるアクロマティックレンズについて、その厚み及び、「第２高調波」の時間幅の広がり時間を比較した表である。
【図３】本発明の短パルス光生成装置の構成を示した模式図である。
【図４】従来技術の短パルス光生成装置から出力される短パルス光のスペクトル波形の一例を示したものである。
【図５】従来技術の短パルス光生成装置から出力される短パルス光の相関波形を示したものである。
【図６】従来技術の短パルス光生成装置の構成を示した模式図である。
【符号の説明】
１　短パルス光生成装置
１１　コリメーターレンズ（アクロマティックレンズ）
５１　アクロマティックレンズの正エレメント
５２　アクロマティックレンズの負エレメント
１１０　短パルス光発生装置
１３０　短パルス光増幅器
１４０　倍周波数発生器
【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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