(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの広いスペクトルのパルスのスペクトル成分が、時間にわたって広げられ、これらの２つのパルスが、ω１（ｔ）＝ω１＋φ１’（ｔ）及びω２（ｔ）＝ω２−φ２’（ｔ）であり、かつ２つの引き延ばされたパルスが、スペクトル幅を維持したまま得られ、２つのパルスのうちの一方がスペクトル的に整形され、かつ結果として時間的に整形されるステップと、
時間的に整形された波形を維持したまま、広いスペクトルを狭いスペクトルに変換するように、これら２つのパルスの周波数が、これら２つのパルスの周波数差をω３（ｔ）＝ω１（ｔ）−ω２（ｔ）のように形成することによって一緒に混合されるステップとを含む、
プログラミング可能な手段が望ましいときも自動的な様式でもパルスの形を変更することができるような、疑似単色の光学パルスをプログラミング可能な時間プロファイル整形するための方法。
【請求項２】
２つのパルスのうちの一方の周波数が、これらの２つのパルスの周波数を混合する前に変調される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
同じ符号を有する周波数ドリフトが２つの入力パルスに取り込まれ、第１のパルスがω１（ｔ）＝ω０＋２φ’（ｔ）であり、第２のパルスがω２（ｔ）＝ω０＋φ’（ｔ）であり、φ’（ｔ）は時間に関する位相の導関数であり、
第１のパルスが時間的に整形され、
第２のパルスが、ω２（ｔ）＝２ω０＋２φ’（ｔ）であるように第２高調波に周波数変換され、第１及び第２のパルスの周波数の差が、ω３（ｔ）＝ω２（ｔ）−ω１（ｔ）＝ω０であるような時間的に整形された単色のパルスが得られるように生ずる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
スペクトル選択装置（３３）が後に続く第１の分散装置（３１）を含む第１の経路と、
第２の分散装置（３２）を含む第２の経路と、
これら２つの経路からの出力信号を混合する装置（３４）とを含み、ここにおいて周波数の差が形成され、広いスペクトルを狭いスペクトルに変換することができる（３０）、
プログラミング可能な手段が望ましいときも自動的な様式でもパルスの形を変更することができるような、疑似単色の光学パルスのためのプログラミング可能な時間的に整形する光学装置。
【請求項５】
２つの経路のうちの一方に配置された周波数変調装置（３５）を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
周波数混合装置（３４）が複屈折結晶を含む、請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、疑似単色の光学パルスをプログラミング可能な時間プロファイル整形するための方法及び装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
パルス化されたレーザソースを使用するある適用においては、光学パルスの振幅の時間プロファイルを整形することが必要である。引用することができる例は、電力レーザの分野又は遠隔通信の分野を含み、ここでは情報を伝送する前に、時間領域におけるパルスのプロファイルの整形が必要である。
【０００３】
光学パルスの時間プロファイルを整形するための方法は、同時にいくつかの判定基準を満たすことを目的としている：
−それぞれの点がフェムト秒領域に達することができるパルスの全長にわたる、好ましくは１００ないし１０００の点を有する、良好な分解能を有するこの時間プロファイル整形を達成すること。
−望ましいときも急速に、例えば自動的な様式でもプログラミング可能であり、換言すればパルスの形を変更することができること。
−作り出されたパルスのフーリエ限界程度に狭いスペクトルを有するパルスの生成と両立可能であること。
−波長同調可能なパルスを生成すること。
−大きすぎるエネルギー損失を生じないこと。
【０００４】
基本的には、レーザパルスの時間プロファイルを整形するために、一般的な２つのアプローチが使用される。第１は、原則的に光学的な方法を使用するものである。第２は、電気信号を光学信号に変換する場合であり、対応する方法は、電気光学的又は音響光学的なシステムを使用する。
【０００５】
光学的な方法
・スペクトル変調による時間整形のための方法
この種の完全に光学的な変調方法は、本明細書の最後における参考文献（１）に記載されている。この方法においては、図１に示すように、コリメートされたソース点Ｏ1からの光のビーム１０は、光学格子１１によって回折され、それから点Ｏ2において集束できるようになっている。ひとみ１２は、格子１１の平面Ｐに配置されている。短いパルスが、ひとみを通って所定の方向に回折されたとき、方向ｘに続くひとみ１２の平面において、マスク１３を使用して、伝達関数としてｈ（ｔ）の初期関数を与えることによって時間プロファイルｈ（ｔ）を構成することが可能である。スペクトル的に均一なビームを得るために、空間フィルタ１４は点Ｏ2に配置されている。このような装置は、分光計と類似している。時間分解能は、注入される短いパルスの長さと同じである。出力パルスの長さは、平面Ｐにおけるひとみ１２をカバーするビームのそれぞれの光線の相対的な最大時間遅延に等しい。
【０００６】
この方法により、とくに所望の点の数に関して時間プロファイルの良好な整形特性を得ることができる。これはプログラミング可能であり：可変の空間フィルタをひとみの平面に配置するだけでよい。これは、疑似単色のパルスを生成する。加えて、同調可能な波長を生成することができる。他方において、これは、分解される点の数の逆数のあたりで極めて低いエネルギー収率を有する。
【０００７】
・フーリエ変換による時間整形のための方法
周波数領域における及び時間領域におけるフィールドは、フーリエ変換Ｅ（ν）＝ＴＦ［Ｅ（ｔ）］によってリンクしている。
【０００８】
パルスの時間プロファイルＡ（ｔ）がフーリエ限界内にあることを望む場合、フィールドは、スペクトル変数に対する線形の位相を持たなければならない。この時、パルスは疑似単色である。振幅及び入射パルス位相に作用を及ぼすことによって、その時間プロファイルを変更することができる。この時、振幅及び位相におけるスペクトルマスクＭ（ν）は、等式：Ｅ0（ν）Ｍ（ν）＝ＴＦ［Ａ（ｔ）ｅｘｐ（ｉω0ｔ）］を満たさなければならず、その際、Ｅ0（ν）は、装置の入射スペクトルフィールドである。それ故に方法は、入射スペクトルフィールドが、生成するフィールドのすべてのスペクトル成分を有する場合（換言すれば、|Ｍ（ν）|＜１）、簡単なスペクトル選択にある（振幅及び位相において）。
【０００９】
図２に示す装置においては、初めに、広いスペクトルの短いパルスを有する。スペクトル振幅は、スペクトル振幅及び位相フィルタからなるスペクトル選択装置２０を使用して変更される。それから時間プロファイルが得られ、この時間プロファイルは、スペクトル平面において整形されたスペクトル振幅のフーリエ変換である。
【００１０】
スペクトル選択が、大多数の光学システムに対して同様に達成されていることは理解できる。スペクトル選択装置の特定の平面内に空間フィルタを配置するだけでよい。この時、可変伝送空間システムを使用することによって、プログラミング可能な整形を達成することができる。
【００１１】
このフーリエ変換時間整形方法は、所望の分解能が得られるので、分解される点の数に関して良好な結果を与える。スペクトル選択を使用するので、プログラミング可能である。この方法は、また、狭いスペクトルを発生することができ、かつ加えて波長は同調可能であり：波長を変更するためには、スペクトル平面においてマスクを置き換えるだけでよい。パルス波長が可変であるとはいえ、これは、発生されるパルスのスペクトル幅に依存する（フーリエ変換による媒介を介して）。それ故に長いパルスを得ることは、不可能である。この種の方法の主な欠点は、実際にはエネルギー収率にある。実際の問題として、スペクトル平面において良好な分解能を有する時間整形は、スペクトルの大部分をカットオフしなければならないので、狭いスペクトルを望む場合、かなりのエネルギーの損失を必要とする。その結果、この方法は極めてまれにしか用いられない。
【００１２】
・周波数ドリフトを有するパルスを時間整形するための方法
この種の方法は、文献（２）に記載されている。図３は、この方法の概略的な図を示している。パルスは、その長さ及びそのスペクトル幅を示すために概略的に示されている。完全に光学的な手段による時間整形は、短いパルスを使用することによって達成することができる。広いスペクトルを有するこのようなパルスは、文献（３）に記載されているように、分散装置２２を通過した後に、しばしばドリフトを有する。この時、波長は、時間にわたって広いスペクトルを生成する波長を広げることを含み、時間的に分散される。スペクトル選択装置２３を使用して波長を選択することによって、時間整形が実行される。
【００１３】
１００より多くの分解された点の数によって、この方法を使用して極めて良好な分解能が達成できる。この方法は、プログラミング可能な時間整形を可能にし：これは、実際にはスペクトル範囲への整形の移送にあり、かつ文献（４）に記載されているように、多数のプログラミング可能なスペクトル選択システムが使用できる。この種の方法によって引き起こされるエネルギー損失は、パルスの基本的な成分が時間整形において失われるだけなので、最小である。しかしながら、整形されたパルスは、広いスペクトルを有する。
【００１４】
動作の手段を図４に概略的に示した、パルスの時間プロファイルの整形を実行するスペクトル選択装置２３を使用する方法が、一般にはすべて分光計に基づいて動作することは理解できる。分解能は、定義によれば、装置の中心波長λとスペクトル分解能δλとの間の比であり：Ｒ＝λ／δλ。時間的に分解された点の数Ｐは、Ｔ1／Ｔ2によって定義され、かつ等式：Ｐ＝（Δλ／λ）・（λ／δλ）によって与えられる。量Δλ／λは、システムにおける入射レーザパルスの特性である。Δλ／λの量の大きさは、使用する波長に依存して、１０-2から１０-1までのオーダである。分解能は、通常ほぼ１０4である。それ故にこの種の装置は、１００と１０００との間の多数の分解された点を得ることを可能にする。
【００１５】
電気光学的な方法
これらの方法は、電気信号を光学信号に変換し、かつ電気信号を使用して光学的な刺激の変形されていない部分とこの光学パルスの変形された部分との干渉を得ることによって、時間プロファイルの整形を達成する。
【００１６】
図５は、この種の方法の概略的な図を示している。強度Ｉ0を有するフィールドＥ0は、２つの部分に分離される。２つのフィールドＥa及びＥbは、異なった経路を進み、かつ一方のフィールドは、ディフェーザ２７においてディフェーズされる。それから、これらの和は、これらが互いに干渉するように組合わされる。位相シフトは時間とともに変化する。したがって、等式：ＥT＝Ｅa＋Ｅbｅiφ(t)が得られる。照度においては、等式：ＩT＝（Ｉ0／２）［１＋ｃｏｓφ（ｔ）］が得られる。
【００１７】
この位相シフトは、例えば文献（５）に記載されていようなポッケルス効果を使用することによって、電気光学要素によって達成することができる。供給される電気信号を整形するためにいくつかの手段が利用できるが、これらは、すべて同じ制限を有している。実際に、電気システムによってアクセスすることができる周波数の範囲は、数ギガヘルツに制限されており、これは、光学周波数（ほぼ１００ＴＨｚ）よりずっと低い。したがって、この種の方法は、常に制限された分解能を有し：例えばナノ秒のパルスの場合に、パルスの全長にわたって高々数十の点を有する。さらに、所望の電気信号形態を得ることは、極めて困難である。利用できるプログラミング可能な方法は、複数の電気信号の組合わせに基づいている。例えば、所望の信号を作り出すために異なった強度のいくつかのガウス又はヘビサイドの関数の組合わせが使用されるが、下降部分には、常に光学信号に残留振幅変調が存在することになる。これらの変調及び分解能を改善するために使用できる唯一の代案は、電気光学部品の数を増加することにあるが、これは、コスト、大きさ及び使用の容易さに関して多数の欠点を増加することになる。電気信号のフィルタ処理によって変調を制限することも可能である。しかし、このフィルタ処理は、方法の分解能を低下させてしまう。この時、所望の分解能と変調との間に、妥協を見出さなければならない。
【００１８】
これらの電気光学的な方法は、それでもなお、もっとも頻繁に使用される。これらは、１ナノ秒以上維持されるとすれば、狭いスペクトル及びなんらかの長さを有するパルスによって動作する。これらは、電気信号に作用することによって、プログラミング可能でもある。加えて、これらは、あまり大きなエネルギー損失に繋がるようなことはない。しかし、これらの方法は、波長を同調可能にせず、かつ制限された分解能を有する。
【００１９】
それ故に従来の技術のどの方法も、望まれるすべての判定基準を満たすことができるというわけではない。光学的な方法は、一般に分解能に関して極めて良好な特性を得ることを可能にするが、これらは、広いスペクトルを有するパルスによってしか使用することができず、かつエネルギーに関して高価である。電気光学的な方法は、単色のパルスを作り出すことができるが、完全に光学的な整形の特性を提供するわけではない。
【００２０】
従来の技術の文献、タイトル“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｔｒｉｐｌｉｎｇ  ｏｆ  １．０６μｍ／３００ｆｓ  ｃｈｉｒｐｅｄ  ｐｕｌｓｅｓ”、Ｆ．Ｒａｏｕｌｔ他著、ＣＬＥＯにおいて’９８出版、第５２３頁は、圧縮されたパルス増幅（ＣＰＡ）配列を使用することによって、広帯域幅パルスを周波数３倍にすることを可能にする。図２の実施例に示されているように、ＣＰＡシステムにおいて異なって圧縮された又はＣＰＡ増幅器の広いビームスプリット出力端子から到来する２つのパルスは、異なる格子の対の２つのステージに送信される。
【００２１】
従来の技術の文献、タイトル“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎａｒｒｏｗ  ｂａｎｄ  ｗｉｄｔｈ  ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ  ｐｕｌｓｅｓ  ｂｙ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｕｂｌｉｎｇ  ｏｆ  ｆｅｔｏｍｓｅｃｏｎｄ  ｃｈｉｒｐｅｄ  ｐｕｌｓｅｓ”、Ｆ．Ｒａｏｕｌｔ他著、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓで出版、第２３巻（１９９８）、第１１１７ないし１１１９頁は、タイプＩの倍加結晶において広帯域幅を有する反対に圧縮された２つのパルスの周波数混合によって、ピコ秒における狭い帯域幅のパルスの発生を記述している。
【００２２】
それ故に本発明による方法の目的は、前記の種々の判定基準のすべてを満たすことを可能にしながら、従来の技術の方法に関連した問題を解決することにある。
【００２３】
（発明の開示）
本発明は、
−２つの入力パルスが使用されるステップと、
−これらの広いスペクトルのパルスのそれぞれのスペクトル成分が、時間にわたって広げられ、かつ２つの引き延ばされたパルスが、同時にスペクトル幅を維持したまま得られるステップと、
−これら２つのパルスの一方がスペクトル的に整形され、かつ結果として時間的に整形されるステップとを含み、
それにより時間整形を維持したまま、広いスペクトルが狭いスペクトルに変換されるように、これら２つのパルスの周波数が、これら２つのパルスの周波数における差を組合わせることによって混合される、後者のステップを含む、疑似単色の光学パルスをプログラミング可能に整形するための光学的な方法に関する。
【００２４】
加えて、２つのパルスのうちの一方の周波数は、周波数混合の前に変調することができる。
【００２５】
１つの実施例において：
−その周波数ドリフトが同じ符号を有する２つの入力パルスが使用され、それによりこれら２つのパルスが、ω1（ｔ）＝ω0＋２φ’（ｔ）及びω2（ｔ）＝ω0＋φ’（ｔ）のようなものであり、
−２つのパルスのうちの一方が、時間的に整形され、
−第２のパルスが、その第２調波に変換され、
−それから、これら２つのパルスの周波数の差が、ω3（ｔ）＝ω2（ｔ）−ω1（ｔ）＝ω0であるような時間的に整形された単色のパルスが得られるように組合わされる。
【００２６】
本発明による方法は、すべての所望の要求を完全に満たしている。実際に、光学的な時間プロファイルの優秀な整形特性により利点が得られる。狭いスペクトルのパルスが生成され、かつ加えて、極めて有利な態様から利点が得られ：実際に数ナノメートルにわたる可変の波長を取得する可能性を提供する。さらに、そのエネルギー収率は、主に周波数変換に依存するので良好であり、かつパルスは、優秀な収率が得られるような変換方法に適応できる（強度に関して）。
【００２７】
本発明は、また、
−スペクトル分散装置が後に続く第１の分散装置を含む第１の経路と、
−第２の分散装置を含む第２の経路と、
−周波数の差を組合わせ、それにより広いスペクトルを狭いスペクトルに変換する、これら２つの経路からの出力信号を混合する装置と、
−及び適当ならば、２つの経路のうちの一方に配置された周波数変調装置とを含む、
疑似単色の光学パルスをプログラミング可能に整形するための光学装置に関する。
【００２８】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の本質は、周波数ドリフトを有するパルスの時間プロファイル整形のための方法を適用することにあり、かつ
−周波数分散ステップと、
−スペクトル選択ステップと、
及びこれらのステップに続いて広いスペクトル−狭いスペクトル変換ステップとを含んでいる。
【００２９】
したがって、図６に示すように、分散装置２２は、広いスペクトルと短い長さを有する入力パルスを、同時にスペクトル幅を維持したまま、引き延ばされたパルスを得るために、時間にわたって広げることができる。それから、スペクトル選択装置２３は、パルスをスペクトル的に整形することができ、かつそれ故に時間的に整形することができる。それから、変換装置３０は、同時に時間整形を維持したまま、広いスペクトルから狭いスペクトルを得ることができる。
【００３０】
それ故に本発明による方法は、周波数ドリフトを有するパルスの時間プロファイルを整形する原理を、広いスペクトルから狭いスペクトルに変換することによって適用したまま、実際に使用する。それにもかかわらず、周波数ドリフトを有するパルスの時間整形に関して優秀な特性から利点が得られる。このようにして同じ数の分解された点（セットアップにより１００から１０００まで）が得られる。さらにスペクトルが広くなるほど、点の数は多くなる。これも、同様にプログラミングすることもできる。
【００３１】
広いスペクトルから狭いスペクトルへの変換ステップは、狭いスペクトルを有するパルスを得ることを可能にし、これらの狭いスペクトルは、作り出すことを望む前端のフーリエ変換によって制限されるだけである。変換は、入力パルスのスペクトル幅に依存する範囲にわたって調節することができるパルスを得ることを可能にする。
【００３２】
広いスペクトルを有するパルスから狭いスペクトルを有するパルスを得ることを可能にする変換装置を使用するために、周波数ドリフトを有するパルスを時間整形するための装置を変形することが必要である。このことを行なうために、広いスペクトルを有する２つのパルスが作り出される。
【００３３】
図７に示すように、それ故に分散装置３１及び３２を使用して引き延ばされた２つの短いパルスが考慮され、これらの装置は、それぞれパルスにスペクトル位相を加える。それから、時間の関数φi（ｔ）として分散システムによって導入される位相の式を得ることができる。それから、これら２つのパルスの瞬時周波数の式を導入することができる：ω1（ｔ）＝ω10−φ1’（ｔ）及びω2（ｔ）＝ω20−φ2’（ｔ）。φi’（ｔ）は、時間に関する位相の導関数を表わす。２つのパルスは、広いスペクトルを有する。２つのパルスのうち一方は、スペクトル選択装置３３を使用して整形される。単色のパルスを得るために、２つのパルスの周波数の和又は差が、前記のように、周波数混合装置３４において組合わされる。それから、ω3（ｔ）＝ω1（ｔ）±ω2（ｔ）＝ω10＋φ1’（ｔ）±（ω20＋φ2’（ｔ））が得られる。
【００３４】
周波数変換装置によって生成される波の周波数は：ω3（ｔ）＝（ω10±ω20＋φ1’（ｔ）±φ2’（ｔ）のようなものである。
【００３５】
本発明による方法において、２つのパルスの周波数ドリフトは、狭いスペクトルを再構成することができるようにするために適応される。周波数ドリフトが選択され、このことは、分散システムによって導入された位相の項を、φ1’（ｔ）±φ2’（ｔ）がゼロに等しくなるように適応することを意味する。それから、周波数ω3（ｔ）＝（ω10±ω20）を有する単色パルスが得られる。この方法を使用することによって、パルスについて行なわれる時間整形が維持される。
【００３６】
パルスの周波数を変更するために使用される周波数変調装置３５も、出力端子に所望の脈動ω3を得るために加えることができる。この装置３５は、あらゆる場合に欠くことができないというわけではない。さらに、異なった位置に配置してもよく：例えば第１の３１又は第２の３２分散装置の前、第１の分散装置３２の後、及びスペクトル分散装置３３の前又は後に配置してもよい。
【００３７】
今度は本発明による方法の実施例を考慮する。
【００３８】
実施例の例
・分散格子３１及び３２
パルス周波数を操作するために、文献（６）に記載されているような分散格子装置が使用される。
【００３９】
したがって、短いパルスを圧縮したり引き延ばすために開発された古典的な分散装置は、反射格子を使用することができる。図８に示すように、この種の格子４０は、入射ビーム４１の種々の波長を所定の角度において分散する光学部品である。
【００４０】
その伝搬の方向が格子線によって定義される方向に対して直交するビームに対する反射により動作する格子に対する分散の法則は、次のとおりである：ｓｉｎ（ｉ）＋ｓｉｎ（α（λ））＝ｐＮλ。この式において、ｉは格子における入射角であり、αは回折角であり、ｐは回折の次数を与える総数である。格子は、通常１次の回折のために動作するように作られる。格子の単位長さあたりの線の密度はＮである。波長はλである。
【００４１】
２つの格子４３及び４４を含むこの種の分散装置は、図９に示されている。第１の格子４３は、短い入力パルス周波数ＩEを分散する。第１のものに対して平行な第２の格子４４は、この分散を相殺する。アセンブリー内における二重の光経路は、ミラー４５のために、均一に引き延ばされたパルスＩSを得ることを可能にする。
【００４２】
広いスペクトルを有するパルスの単色スペクトル成分は、同時に装置内に入る。それぞれの成分は、別のものと異なった経路を進む。それから、時間シフトを受け、したがって、すべての成分は、システムの出力端子において時間にわたって広げられて現われる。
【００４３】
・格子３３を有するスペクトル選択装置（ゼロ分散線）
パルススペクトルに作用を及ぼすために、図１０に示すように、格子４７、レンズ４８、ミラー４９及びマスク５０を含むスペクトル選択装置が使用される。この装置は、パルスに含まれるスペクトル情報を時間領域に変換することを可能にする。実際に、この装置は、次のように動作する：格子４７は分散装置である。これは、波長の角度コーディングを確立する。その対象物焦点面が格子４７と混合されるレンズ４８は、角度コーディングを像の焦点面における空間コーディングに移す。２つの要素を組合わせることによって、レンズの焦点面（スペクトル平面）において、スペクトル強度の像強度の空間的な広がりが得られる。この装置は、分光計と等価である。
【００４４】
スペクトル平面内において、空間変数の関数として透過Ｔ（ｘ）によって特徴づけられる空間的な振幅整形のためにマスク５０を使用することによって、周波数を選択することができる。Ｉoutput（λ）＝Ｉinput（λ）・Ｔ［ｘ（λ）］。
【００４５】
時間整形されたパルスを回復させるために、同じ経路に沿って反対方向に戻るパルスを生成するだけでよい。例えば、スペクトル平面レベルにミラー４９を配置することができる。
【００４６】
プログラミング可能な様式でスペクトル平面において空間選択を達成するために、文献（７）に記載されているような可変空間整形装置を使用することができる。この装置は、次のように動作する：コンピュータから発生された画像は、液晶マトリクススクリーンに送信される。これは、光導電管上に投影され、この光導電管の光学伝送は、受信された照度の関数として変化する。管を横断するレーザビームは、初めに作り出された画像に比例する強度の広がりを引き起こす。図１１は、システムの動作原理の図を示している。この図において、インコヒーレントなソース５２、フィルタ５３、電子アドレス制御部を有するマトリクスＬＣＤスクリーン５４、レンズ５５、ダイクロイックミラー５６、光学的なアドレス制御可能なモニタ５７、結果として生じるビームのプロファイル５８、及び変調すべきレーザ５９が示されている。
【００４７】
したがって、光導電管は、互いに平行に配向された液晶の層からなっている。照射の効果により、結晶は方向を変え、したがって、局所的な複屈折を生じる。したがって、線形に偏光された入射波は、局所的な偏光の変更を受ける。このようにして作り出された波の再偏光の後に、振幅変調が観察できる。
【００４８】
・周波数変調装置３５
周波数変調を達成するために、例えばＫＤＰ６１結晶を使用することによってパルスの周波数をその調波に変換することができる。周波数１ωを有する最初のパルスから、このようにして必要に応じて２ωのパルスを得ることができる。この種の動作の原理は、図１２に概略的に示されている。
【００４９】
・周波数混合装置３４
今度は、周波数を混合するための装置の実施例の２つの例を考慮する。
【００５０】
１−入力波長の半分の波長を有するパルスの振幅時間整形の例
この例において、周波数混合装置３４において周波数の和が組合わされる。この装置に入る２つの信号の周波数シフトは、逆の符号を有する。２つのパルスは、ω1（ｔ）＝ω0＋φ’（ｔ）及びω2（ｔ）＝ω0−φ’（ｔ）であるように選択される。第１のパルスは、それからスペクトル選択装置３１を使用して時間整形される。この場合、周波数変調装置は使用されない。２つのパルスの周波数の和は、所望の単色の時間整形されたパルスを得るために、周波数混合装置３４において組合わされる。次の操作が行なわれる：ω3（ｔ）＝ω2（ｔ）＋ω1（ｔ）＝２ω0＋φ’（ｔ）−φ’（ｔ）＝２ω0。
【００５１】
もちろん、この時、調波周波数において単色の波が得られ、この周波数は、入力信号と同じ時間形成特性を有する。
【００５２】
したがって、１０５３ｎｍにおける初期パルスを使用することができる。これは、２つの部分に分離される。したがって生じる２つのパルスの周波数ドリフトは、この時、整形される。この時、ＫＤＰタイプ１結晶（θ＝４１°１８７）が、ほぼ１マイクロメートルの二重配列において使用される。
【００５３】
図１３に示すように、周波数空間（ω1、ω2）において、周波数の和に対してΔＫ＝Ｋ3−Ｋ2−Ｋ1であり、かつ周波数の差に対してΔＫ＝Ｋ3＋Ｋ2−Ｋ1であり、その際Ｋiは波ｉの波ベクトルであるとして、ΔＫ・Ｌ＜＜２π（Ｌ＝結晶の厚さ）であるような位相同調領域７０は、多かれ少なかれ直線であり、かつ−１の傾斜を有する。この傾斜は、正に単色の波を作り出すために必要なものである。その結果、この時、２ω（０．５ｎｍ）において単色のパルスを得るためには、この方向（線７１）にしたがってその周波数ドリフトに適応することによって波長を配置するだけでよい。
【００５４】
２．入射パルスの波長のものと同じ波長を有するパルスの振幅時間プロファイル整形の例
周波数混合装置３４において周波数の差が組合わされる。この場合、同じ符号を有する周波数ドリフトが、２つのパルスに導入される。周波数ドリフトは、この時、狭いスペクトルのパルスを再構成することができるようにするために適応される。それ故に次のことが選択される：ω１（ｔ）＝ω０＋２φ’（ｔ）及びω２（ｔ）＝ω０＋φ’（ｔ）。この時、第１のパルスは、スペクトル選択装置３３を使用して時間整形されるが、一方第２のパルスは、周波数変調装置においてその第２調波に周波数変換される。その瞬時周波数は次のようなものである：ω２（ｔ）＝２ω０＋２φ’（ｔ）。最後に、周波数混合装置３４において、所望の単色の時間整形されたパルスを得るために、２つのパルスの周波数の差が組合わされる。それ故に次のような操作が行なわれる：ω３（ｔ）＝ω２（ｔ）−ω１（ｔ）＝２ω０＋２φ’（ｔ）−ω０−２φ’（ｔ）＝ω０。
【００５５】
もちろん、単色の波が得られ、この波は、これを作り出すために使用された波と同じ時間形成特性を有する。
【００５６】
したがって、１０５３ｎｍにおける初期パルスを使用することができる。これは２つの部分に分離される。このようにして生じた２つのパルスの周波数ドリフトは、この時、整形され、かつ２つのパルスのうち一方は、その第２調波に変換される。最後に、ほぼ１マイクロメートルの二重配列においてＫＤＰタイプＩＩ結晶（θ＝５９°２２８）が使用される。位相同調は、すべての波長について達成されるというわけではないが、これがクリティカルではない波長に近いものであり、かつそれ故にＫＤＰが波長範囲について広いスペクトル許容度を有するという事実が使用される。
【００５７】
図１４に示すように、周波数空間（ω1、ω2）において、ΔＫ・Ｌ＜＜２πであるような位相同調領域７０は、多かれ少なかれ直線であり、かつ１．７の傾斜を有する。単色のパルスを作り出すためには、１の傾斜が要求される。しかし、結晶の広い許容度が使用される。傾斜１の線７３上に波長の対を配置することによって、依然として周波数変換収率が位相不一致によって影響を受けない領域にある。
【００５８】
参考文献
（１）“Ｓｈａｐｉｎｇ  ｏｆ  Ｓｈｏｒｔ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｕｌｓｅｓ  ｂｙ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”Ｂ．Ｃｏｌｏｍｂｅａｕ、Ｍ．Ｖａｍｐｏｕｌｌｅ及びＣ．Ｆｒｏｅｈｌｙ著（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第１９巻、第２号、第２０１−２０４頁、１９７６年１１月）
（２）“Ｓｈａｐｉｎｇ  ｏｆ  Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ  Ｌｉｎｅａｒｌｙ  Ｃｈｉｒｐｅｄ  Ｐｕｌｓｅｓ”（ＬＬＥ  Ｒｅｖｉｅｗ、Ｑｕａｒｔｅｒｌｙ  Ｒｅｐｏｒｔ、１９９２年１０−１２月、ＬＬＥ  Ｒｅｖｉｅｗ、第５３巻、パラグラフ１．Ｆ）
（３）“Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｇｒｏｕｐ−Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ”Ｏ．Ｅ．Ｍａｒｔｉｎｅｚ、Ｊ．Ｐ．Ｇｏｒｄｏｎ及びＲ．Ｌ．Ｆｏｒｋ著（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ、第１巻、第１０号、１９８４年１０月、第１００３ないし１００６頁）
（４）“Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｂｕｌｋ  Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｂｉ12ＳｉＯ20  Ａｓ  Ｔｈｅ  Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ”Ｐ．Ａｕｂｏｕｒｇ、Ｊ．Ｐ．Ｈｕｉｇｎａｒｄ、Ｍ．Ｈａｒｅｎｇ及びＲ．Ａ．Ｍｕｌｌｅｎ著（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、第２１巻、第２０号、１９８２年１０月１５日）
（５）“Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｋｉｒｏｗａｔｔ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｕｌｓｅｓ  ｗｉｔｈ  ＬＮＯ  Ｐｏｃｋｅｌ  Ｃｅｌｌｓ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｒｅｓｕｌｔｓ  ｏｎ  Ｐｈｅｂｕｓ  Ｆａｃｉｌｉｔｙ”Ｅ．Ｂａｒ、Ｒ．Ｂａｉｌｌｙ−Ｓａｌｉｎｓ、Ｆ．Ｂｏｕｂａｌ及びＮ．Ｂｏｙｅｒ著（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌａｓｅｒｓ  ｆｏｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  （ＳＳＬＡ）  ｔｏ  Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｆｕｓｉｏｎ  （ＩＦＣ）、Ｔｈｉｒｄ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１９９８年６月７−１２日、Ｍｏｎｔｅｒｅｙ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、Ｂｏｏｋ  ｏｆ  Ａｂｓｔｒｕｃｔｓ）
（６）“Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ”Ｅｄｍｏｎｄ  Ｂ．Ｔｒｅａｃｙ著（ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、第ＱＥ−５巻、第９号、１９６９年９月）
（７）“Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ａｎｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ａ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ”Ｖ．Ｌａｕｄｅ、Ｓ．Ｍａｚｅ、Ｐ．Ｃｈａｖａｌ及びＰｈ．Ｒｅｆｒｅｇｉｅｒ著（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第１０３巻、第１−２号、第３３ないし３８頁、１９９３年１１月１日）
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の技術によるスペクトル変調による時間プロファイル整形の概略的な図である。
【図２】  従来の技術によるフーリエ変換による時間プロファイル整形の原理の概略的な図である。
【図３】  従来の技術による周波数ドリフトを有するパルスの時間プロファイル整形の原理の概略的な図である。
【図４】  従来の技術によるスペクトル選択を使用する時間プロファイル整形システムの原理の概略的な図である。
【図５】  従来の技術による電気光学的な方法を使用する時間プロファイル整形システムの原理の概略的な図である。
【図６】  本発明による時間プロファイル整形の原理を示す概略的な図である。
【図７】  本発明による時間プロファイル整形のための方法を示す図である。
【図８】  本発明の実施例の例を示す図である。
【図９】  本発明の実施例の例を示す図である。
【図１０】  本発明の実施例の例を示す図である。
【図１１】  本発明の実施例の例を示す図である。
【図１２】  本発明の実施例の例を示す図である。
【図１３】  本発明の実施例の例を示す図である。
【図１４】  本発明の実施例の例を示す図である。
【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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