(57)【要約】【課題】光強度分布の空間的及び時間的な整形を同時に行い、かつ、整形する光波長の制限が従来の方法に比べてより少ない光強度分布整形装置を簡便かつ再現性良く、かつ安価に提供する。【解決手段】光強度分布整形装置１は、入射光２を整形して出射する光強度分布整形装置において、光強度分布整形装置１はバンドルファイバ１０を備え、バンドルファイバ１０を構成する各光ファイバ１０a〜１０gにより分岐された入射光２の光強度分布整形装置１の入射面６から出射面８までの光路長は、分岐された入射光２が伝搬した各光ファイバ１０a〜１０gのバンドルファイバ横断面内での位置に対応して、所定の態様で分布している。入射光２は分岐された後に放射状に広がりながら重なり合うため空間的な不均一性が緩和され、時間差を有して重なり合うため時間的な不均一性が緩和される。整形する光波長の制限は目的とする波長域における光ファイバの透過率のみに依存する。【選択図】  図１
2007249059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を整形して出射する光強度分布整形装置において、
前記光強度分布整形装置はバンドルファイバを備え、
前記バンドルファイバを構成する各光ファイバにより分岐された前記入射光の前記光強度分布整形装置の入射面から出射面までの光路長は、
前記分岐された前記入射光が伝搬した前記各光ファイバの前記バンドルファイバ横断面内での位置に対応して、所定の態様で分布していることを特徴とする、光強度分布整形装置。
【請求項２】
前記所定の態様の分布は、前記各光ファイバの長さを前記バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えることにより与えられていることを特徴とする、請求項１に記載の光強度分布整形装置。
【請求項３】
前記所定の態様の分布は、前記各光ファイバの比屈折率差を前記バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えることにより与えられていることを特徴とする、請求項1に記載の光強度分布整形装置。
【請求項４】
前記光強度分布整形装置は、一又は複数の光学素子を更に備え、
前記光学素子は前記バンドルファイバの入射側端面よりも前記入射光の進行方向とは反対側、又は前記バンドルファイバの出射側端面よりも前記入射光の進行方向側のうち、少なくとも一方の側に配置され、
前記所定の態様の分布は、前記光学素子の前記各光ファイバに対応する部分の光軸方向の光学的厚さを、前記各光ファイバの前記バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えることにより与えられていることを特徴とする、請求項１に記載の光強度分布整形装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光強度分布整形装置と、
前記光強度分布整形装置の出射光の進行方向に設けられたフォトカソードとを備えたことを特徴とする、電子ビーム発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザー光等の光強度分布整形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能の加速器実現のためには、加速器用電子源として、低エミッタンスの電子ビームを発生させられる装置が必要である。フォトカソードにパルスレーザー光を照射し電子ビームを発生させる場合、パルスレーザー光の３次元パルス形状を空間的及び時間的に均一化することが、低エミッタンス実現の上で重要である。
【０００３】
このような目的で使用される高強度パルスレーザー光源は一般的に、空間的及び時間的な光強度分布が不均一である。その不均一性を取り除く為に、レーザー光源の結晶を液体窒素温度まで冷却する方法があるが、レーザー装置が大型化するという問題がある。そこで、出射されたレーザー光を整形する光強度分布整形装置が検討されている。
【０００４】
特許文献１では、バンドルファイバとデジタルマイクロミラーデバイスを用いて、レーザー光の強度分布を空間的に均一化する方法が開示されている。ここではバンドルファイバに直接レーザー光を入射させるのではなく、デジタルマイクロミラーデバイスを用いてビームを各ファイバに振り分けて入射させ、レーザー光のエネルギー損失を少なくし、かつレーザー光強度分布を空間的に均一化している。
【０００５】
また、非特許文献１では、回折格子と液晶空間光変調器（LC-SLM）を用いて、パルスレーザー光強度分布を時間的に整形する方法が開示されている。ここではレーザー光の時間的な強度分布をガウス型から矩形に整形することにより、フォトカソードに入射させた場合の空間電荷効果を抑制し、低エミッタンスの電子ビームを発生させている。
【特許文献１】特開２００４−２５１９７９号公報
【非特許文献１】J.Yang et.al., J.Appl.Phys. vol.92 No.3, p.1608-1612 Aug.2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記２文献に開示されたレーザー光の強度分布を空間的または時間的に整形する方法は、それぞれデジタルマイクロミラーデバイス及びLC-SLMが用いられている。そのため、装置が高価であり、かつ複雑な微調とその制御用に特殊な最適化アルゴリズムを要する光学系が必要であるという問題点がある。また、一般に時間的なレーザー光強度分布（パルス波形）を測定することは難しく、特に最も必要とされる紫外域ではストリークカメラしかない。このような非常に高価な装置を単なるレーザパルス波形最適化システムの一部として常時使うことは、実用的とは言い難い。
【０００７】
また、これらの方法では、一台の装置で光強度分布の空間的及び時間的な整形を同時に行うことはできないという問題点もある。各々の整形を行う装置を併用する方法もあるが、お互いに干渉することがある為にレーザー波面形状やスペクトル位相分布をモニターしながら制御する必要があり、非常に煩雑な制御システムになるという問題がある。さらに、LC-SLMを用いた時間的な光強度分布の制御では、液晶材料の問題から400nm以下の波長のレーザー光の整形は行えず、紫外域のレーザー光では、その波長域での回折効率が高く波長依存性の少ない回折格子が存在しないため、整形を行う際レーザー光のエネルギー損失が大きいという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、光強度分布の空間的及び時間的な整形を同時に行い、かつ、整形する光波長の制限も従来の方法に比べてより少ない光強度分布整形装置を簡便な装置構成で安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光強度分布整形装置は、入射光を整形して出射する光強度分布整形装置において、光強度分布整形装置はバンドルファイバを備え、バンドルファイバを構成する各光ファイバにより分岐された入射光の光強度分布整形装置の入射面から出射面までの光路長は、分岐された入射光が伝搬した各光ファイバのバンドルファイバ横断面内での位置に対応して、所定の態様で時空間上の領域に分布していることを特徴とする。
【００１０】
この光強度分布整形装置では、入射光をバンドルファイバに入射させることにより、多数の分岐光に分岐させている。その各分岐光はバンドルファイバを構成する各光ファイバの出射側端面から出射される際、回折により放射状に広がって伝搬する。その結果、各分岐出射光は互いに大部分が重なり合い、空間的な不均一性が緩和される。また、この光強度分布整形装置では、各分岐された入射光の光路長は一定ではなく、各分岐された入射光が伝搬した各光ファイバのバンドルファイバの横断面内での位置に対応して所定の態様で分布しているため、各分岐された入射光が各光ファイバの出射側端面に到達するまでの時間が異なる。その結果、時間差を有する各分岐出射光が重なり合い時間強度分布の不均一性が緩和される。
【００１１】
また、各光ファイバの長さは、バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えられており、それによって所定の態様の分布が与えられていることが好ましい。この場合、各分岐された入射光が各光ファイバ内を伝搬する長さが異なるため各分岐光の光路長に分布を与えることが可能であり、光路長を大きく変えることが可能である。その結果、様々な態様の入射光に対応が可能であり、また、様々な態様の光強度分布を時間的および空間的に整形が可能である。
【００１２】
また、各光ファイバの比屈折率差は、バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えられており、それによって所定の態様の時空間上の領域に分布が与えられていることが好ましい。この場合、各分岐された入射光が伝搬するコア層の屈折率が異なること、各分岐された入射光がクラッド層へしみ出す距離が異なること、及び全反射角が異なるため入射光の入射角度によっては伝搬される光ファイバと伝搬されない光ファイバが存在すること、を理由として、各分岐された入射光の光路長に分布を与えることが可能である。その結果、比屈折率差が異なる複数種類の光ファイバでバンドルファイバを構成するという簡易な方法で、光強度分布整形装置を製作することが可能となる。
【００１３】
また、光強度分布整形装置は、一又は複数の光学素子を更に備え、光学素子はバンドルファイバの入射側端面よりも入射光の進行方向とは反対側、又はバンドルファイバの出射側端面よりも入射光の進行方向側のうち、少なくとも一方の側に配置され、
光学素子の各光ファイバに対応する部分の光軸方向の光学的厚さは、各光ファイバのバンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えられており、それによって所定の態様の分布が与えられていることが好ましい。この場合、光学素子により各分岐された入射光の光路長に分布を与えることが可能である。その結果、光学素子のみを交換するという簡易な方法で、様々な態様の入射光に対応が可能であり、また、様々な態様の光強度分布を時間的および空間的に整形が可能である。
【００１４】
また、光強度分布整形装置と、光強度分布整形装置の出射光の進行方向に設けられたフォトカソードとを備えていることが好ましい。この場合、適切な光強度分布に整形されたレーザー光をフォトカソードに入射させることが可能である。その結果、低エミッタンスの電子ビームを発生させる装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光強度分布の空間的及び時間的な整形を同時に行い、かつ、整形する光波長の制限も従来の方法に比べてより少ない光強度分布整形装置が簡便かつ再現性をもって安価に提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明に係る光強度分布整形装置の実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１７】
図1は、本発明に係る光強度分布整形装置の概略断面図である。図１に示すように、光強度分布整形装置1の筐体３には入射面６及び出射面８が設けられており、それらの間の位置にバンドルファイバ１０が配置されている。入射面６及び出射面８は、筐体３に設けられた穴であるか、又は整形を行う光に対して透明なガラス等の材料、又は入射面６は入射光２を入射側端面１２の光ファイバのNAに合わせるため集光するレンズか、十分な数の光ファイバに割り当てるために入射径を拡大するためのレンズ、又は出射面８は出射光４のビーム径を照射する透過型フォトカソードの直径に合わせるためのレンズで構成してもよい。また、バンドルファイバ１０は、各光ファイバ１０a〜１０gにより構成される。図１では7本の光ファイバで構成されているが、通常はより多数の光ファイバで構成される。各光ファイバ１０a〜１０gは、長さが所定の態様で分布している。具体的には、例えば各光ファイバ１０a〜１０gの長さは５％の範囲で異なり、バンドルファイバ１０の中心位置に最も長さの短い光ファイバを配置する。そして、他の光ファイバは、その光ファイバの長さが、中心位置の光ファイバからの距離のN乗に比例（Nは１以上の整数）するか又は、その距離の指数関数となるように分布している。又は、バンドルファイバ１０の中心位置に最も長い光ファイバを配置し、上記と同様に各光ファイバの長さが、中心位置の光ファイバからの距離のN乗に反比例（Nは１以上の整数）するか又は、その距離の指数関数となるように分布してもよい。そして、入射面６から入射した入射光２は、バンドルファイバ１０の入射側端面１２へ入射後、バンドルファイバ１０を構成する各光ファイバ１０a〜１０gにより分岐され、出射側端面１４まで各光ファイバ１０a〜１０g内を伝搬する。その後出射側端面１４から出射され、さらに出射面８から出射され、出射光４となる。
【００１８】
図１の光強度分布整形装置によって光強度分布が空間的及び時間的に同時に整形される原理を、図2〜図４を用いて説明する。ここで、図2は光強度分布が空間的に整形される原理を示す概念図であり、図３は光強度分布が時間的に整形される原理を示す概念図であり、図4は光強度分布が時間的に整形される様子を示す概念図である。
【００１９】
図２は、バンドルファイバ１０の出射側端面１４から分岐出射光５a〜５gが出射される様子を示している。各光ファイバ１０a〜１０gのコア層の断面直径は通常数十μm程度であるため、各光ファイバ１０a〜１０gにより分岐された入射光が出射側端面１４から出射される際、回折により放射状に広がりながら伝搬する。その結果、分岐出射光５a〜５gは互いに大部分が重なり合い、空間的な不均一性が緩和される。また、各光ファイバ１０a〜１０gは長さが上述のように所定の態様で分布している。そのため入射光２の入射側端面１２から出射側端面１４までの光路長は、入射光２が各光ファイバ１０a〜１０gのうちどの光ファイバ中を伝播したかによって異なるため、光路長が所定の態様で分布することになる。よって、入射光２が入射側端面１２から出射側端面１４まで伝搬する時間も所定の態様で分布するため、入射光２は出射側端面１４から出射される際、図３に示すように時間差を有して重なり合う。その結果、時間的な不均一性が緩和される。
【００２０】
これらの空間的及び時間的な光強度分布の整形は同時に行われ、例えば図４に概念的に示すように、入射パルスレーザ光が例えば低エミッタンス化に有利な楕円形状に近い３次元強度分布に整形される。各光ファイバ１０a〜１０gの長さの分布は様々な態様が可能であるため、様々な態様の光強度分布の入射光に対応が可能であり、また、様々な態様の光強度分布に整形が可能である。特に図１のように各光ファイバ１０a〜１０gの長さを変えると、入射光２の光路長を大きく変化させることが可能なため、特に広い態様の光強度分布の入射光及び整形後の光強度分布に対応が可能になる。また、バンドルファイバ内を伝搬させるという非常に簡易的かつ低コストな光強度分布整形装置であり、整形を行う光波長の制限は従来の方法に比べてより少ない。
【００２１】
また、図1の光強度分布整形装置1は、筐体３の中にバンドルファイバ１０が配置されているが、特に筐体を設けずにバンドルファイバ１０のみとし、入射側端面１２を入射面６とし、出射側端面１４を出射面８とする構成でもよい。
【００２２】
図1のバンドルファイバ１０では各光ファイバ１０a〜１０gの入射側端面は同一平面内に揃っているが、このような態様に限られず、図５に示すように各光ファイバの入射側端面を光軸方向にずらして分布させることも可能である。このような態様であっても、各光ファイバ内を伝播する入射光の光路長に分布を与えることが可能である。また、各光ファイバを上記のようにずらして分布させた時、入射側端面部分を除いた部分の各光ファイバの長さは、同じであってもよく、さらに長さに分布を持たせてもよい。
【００２３】
以上で説明した光強度分布整形装置では、バンドルファイバを構成する各光ファイバの長さに分布を持たせることにより、入射光の光路長に所定の態様の分布を持たせていたが、他の方法により光路長に所定の態様の分布を持たせることも可能である。以下、図６及び図７を用いて、他の方法について説明する。
【００２４】
図６は、比屈折率差が異なる複数種類の光ファイバで構成したバンドルファイバの断面図である。バンドルファイバ１８は、比屈折率差が異なる４種類の光ファイバ１８a〜１８dで構成され、この４種類の光ファイバは所定の態様でバンドルファイバ内に分布している。具体的には、例えば４種類の光ファイバ１８a〜１８dの比屈折率差は相対的に５％の範囲で異なり、バンドルファイバ１８の中心位置に最も比屈折率差の小さい光ファイバを配置する。そして、他の光ファイバは、その光ファイバの比屈折率差が、中心位置の光ファイバからの距離のN乗に比例（Nは１以上の整数）するか又は、その距離の指数関数となるように分布している。又は、バンドルファイバ１８の中心位置に最も比屈折率差が大きい光ファイバを配置し、上記と同様に各光ファイバの比屈折率差が、中心位置の光ファイバからの距離のN乗に反比例（Nは１以上の整数）するか又は、その距離の指数関数となるように分布させてもよい。比屈折率差の変え方としては、コア層及びクラッド層の双方の屈折率を変える方法、コア層の屈折率は一定でクラッド層の屈折率のみ変える方法、又はクラッド層の屈折率は一定でコア層の屈折率のみ変える方法がある。また、図６では、バンドルファイバ１８は、比屈折率差が４種類の光ファイバで構成されているが、よい多種類の比屈折率差を有する光ファイバで構成してもよい。
【００２５】
このような態様によっても、入射光の伝搬する光ファイバのコア層の屈折率が異なること、入射光がクラッド層にしみ出す距離が異なること、及び全反射角が異なるため入射光の入射角度によっては伝搬される光ファイバと伝搬されない光ファイバが存在すること、を理由として、入射光の光路長に所定の態様の分布を持たせることが可能である。この場合、比屈折率差が異なる複数種類の光ファイバでバンドルファイバを構成するという簡易的な方法で、本発明の効果を有する光強度分布整形装置の製造が可能である。
【００２６】
図７は、光学素子を用いて光路長の分布を持たせた場合の光強度分布整形装置の概略断面図である。光強度分布整形装置２０は図１における光強度分布整形装置１とは異なり、バンドルファイバ３０は同一長さの光ファイバ３０a〜３０gで構成されており、入射面６と入射側端面３２の間に光学素子２５が配置されている。この光学素子２５は光軸方向の光学的厚さが、光軸と垂直な面内において二次元に分布している。具体的には、例えば光学素子２５は光軸と垂直な面内の物理的な厚さは一定であり、屈折率の異なる複数の材料で構成されている。そしてその複数の材料の屈折率は５％の範囲で異なり、光学素子２５の中心部分に最も屈折率の小さい材料を配置する。そして、他の部分は、その部分の材料の屈折率が、光学素子２５の中心位置からの距離のN乗に比例（Nは１以上の整数）するか又は、その距離の指数関数となるように分布している。又は光学素子２５の中心部分に最も屈折率の大きい材料を配置し、上記と同様に他の部分の屈折率が、光学素子２５の中心位置からの距離のN乗に反比例（Nは１以上の整数）するか又は、その距離の指数関数となるように分布してもよい。また、上記の二次元の分布は、光学素子２５を構成する材料の屈折率の分布を変えることにより与える方法の他、材料の屈折率は一定にして光学素子２５の光軸と垂直な面内での物理的な厚さを変えることにより与える方法や、材料の屈折率の分布と物理的な厚さの両方を変えることにより与える方法でもよい。
【００２７】
このような構成では、入射光２が光学素子２５を通過するのに要する時間は、入射光２が入射した光学素子２５の光軸と垂直な面内での位置によって異なる。そしてバンドルファイバ３０を構成する光ファイバ３０a〜３０gのそれぞれに時間差を有して入射側端面３２から入射する。その結果、図１の光強度分布整形装置と同様に、光強度分布が空間的及び時間的に整形される。この方法で入射光の光路長に所定の態様の分布を与えた場合、光学素子２５を交換するだけで光路長の分布を変えることができるという利点がある。また、光学素子２５は入射面６と入射側端面３２の間に複数配置してもよく、又は出射側端面１４から出射面８の間に一又は複数個配置してもよく、さらに、入射面６と入射側端面３２の間及び出射側端面１４から出射面８の間の双方に配置してもよい。
【００２８】
以上で説明した光路長に分布を持たせる方法である、長さに分布を持たせた光ファイバでバンドルファイバを構成する方法、比屈折率差に所定の態様の分布を持たせた光ファイバによってバンドルファイバを構成する方法、及び二次元の光学的厚さに所定の態様の分布を有する光学素子を用いる方法は、それぞれ単独で用いてもよいし、任意の二つ以上の方法を組み合わせてもよい。
【００２９】
次に、本発明の電子源への応用例を図８を用いて説明する。カートリッジ式フォトカソード４０は、円筒形ガラス４２とその両端部に取り付けられたコバール製フランジ４４a及び４４bと、円筒形ガラス４２と同軸に配置されたベローズ５２と、ベローズ５２の片側の端面に取り付けられた透過型フォトカソード５４で構成される。コバール製フランジ４４bの表面にはコバール薄膜が張られている。使用前の状態では、ベローズ５２と透過型フォトカソード５４は、円筒形ガラス４２の中に真空封止されており、透過型フォトカソード５４の劣化を防止している。使用時には、真空に保たれた装置内において、カートリッジ式フォトカソード４０を、透過型フォトカソード５４と略同じ大きさの穴が設けられたRF空洞端板６０の近傍に固定させる。その後、コバール製フランジ４４a及び４４b表面のコバール薄膜を、膜を破るための持具(不図示)で破った後、ベローズ５２をコバール製フランジ４４bを超えてRF空洞端板６０側に伸長させ、透過型フォトカソード５４がRF空洞端板６０に設けられた穴に嵌合された状態で、ベローズを固定する。次に、バンドルファイバ５６を内蔵した本発明に係る光強度分布整形装置５０をコバール製フランジ４４aからベローズ５２の中を通し、透過型フォトカソード５４の近傍で固定する。
【００３０】
このような電子源では、光強度分布整形装置に入射したレーザー光は適切な光強度分布に時間的および空間的に整形後、透過型フォトカソード５４に照射される。そして、光電効果によりRF空洞内に発生した電子は、即座にRF電界によって加速され、低エミッタンスの電子ビームとなる。また、真空装置内に複数のカートリッジ式フォトカソードを準備しておけば、フォトカソードが劣化した場合にも簡単に交換することが可能であり、装置内にフォトカソード材の成膜装置を設ける必要がなくなる。
【００３１】
また、本発明に係る光強度分布整形装置では、バンドルファイバから出射したレーザー光は広がるため、光強度分布整形装置をフォトカソードの近傍に設置する必要がある。そのため反射型フォトカソードとの組み合わせでは、電子を加速するために強い電界が印加された部分に光強度分布整形装置を配置することになり、加速電界の乱れ等の問題を起こす。従って、本発明の光強度分布整形装置との組み合わせでは、図８のように透過型フォトカソードを用いるのが好ましい。
【００３２】
また、小さなビーム径でフォトカソードにレーザー光を照射する必要がある場合、図９に示すように、高屈折率の液体（例えば、液浸リソグラフィーに使用される液体等）が入った石英セル６５を、光強度分布整形装置７０と透過型フォトカソード５４の間に配置させる方法がある。この場合、光強度分布整形装置７０から出射されたレーザー光の広がりが抑制されるため、小さなビーム径で透過型フォトカソード５４に照射が可能になる。また図示はしないが、透過型フォトカソードの入射光側にアパーチャーを設け、レーザー光のビーム径を固定化すると同時に、より均一性の高い中心部のみを透過型フォトカソードに照射する方法もある。
【００３３】
以上で説明したバンドルファイバとしては、通常の石英ファイバで構成してもよいが、フォトニック結晶ファイバや偏波面保存ファイバ等を使用すると、さらに多様な光強度分布整形が可能となる。例えば、偏光したレーザー光を偏極電子源用フォトカソードに照射して偏極電子ビームを発生させると、従来の多数のミラーで反射させて空間を伝搬させる方法と比較して、安定に偏極電子源を実現することが可能である。またコアが中空でクラッド表面に金属が蒸着された中空ファイバで構成することも可能である。
【実施例１】
【００３４】
以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例を用いて説明する。図１０は、マルチモード石英ファイバ１２５０本で構成した長さ９５ｃｍのバンドルファイバを用いて光強度分布の整形を行った実験結果である。ここでは、以下の二種類のバンドルファイバを用いて実験を行った。
（１）マッピング方式（全ての光ファイバの長さが同じで、光ファイバ両端面の位置関係も一対一に対応している配置方法）
（２）ランダム方式（一本一本の光ファイバの長さが違っており、光ファイバ両端面の位置関係が対応しないランダムな配置のもの）
ランダム方式のバンドルファイバは、図１に示す光強度分布整形装置１に対応するものであり、入射光の光路長が所定の態様で分布する構成になっている。
図１０に示されるように、入射前には空間的な不均一性のある入射光が出射後には放射状に広がりながら重なり合い、空間的な不均一性が緩和された。図１０の結果はランダム方式の場合であるが、マッピング方式でも同様に空間的な不均一性が緩和された。
【００３５】
図１１は、図１０と同じ形状のマッピング方式とランダム方式のバンドルファイバをそれぞれ用い、時間的な光強度分布の整形を行った実験結果である。入射光としてFWHMで5psのパルス幅の紫外レーザーを入射させたところ、出射光はそれぞれFWHMで２５ps（図１１(a)）、３０ps（図１１(b)）の楕円形状に整形された。更に上述のように、入射光の３次元光強度分布ごとに適切な光路長の分布を持たせた構造にすることにより、理想的な矩形に整形が可能である。
【００３６】
更に最適なパルス幅はバンドルファイバの長さを調整することでも調整できる。
図１２は、図１０と同じ形状のランダム方式で長さが９５ｃｍバンドルファイバと、同じくランダム方式で長さが２００ｃｍと異なるバンドルファイバをそれぞれ用い、時間的な光強度分布の整形を行った実験結果である。入射光としてFWHMで80fsのパルス幅の紫外レーザーを入射させたところ、出射光はそれぞれFWHMで１７ps（９５ｃｍの場合、図１２(a)）、４１ps（２００ｃｍの場合、図１２(b)）の楕円形状に整形された。
【００３７】
また、図１１においては、バンドルファイバを構成する各光ファイバから出射した入射光同士が干渉し、レーザー光の時間的な光強度分布が周期的に振動しているのがわかる。この場合、バンドルファイバを偏波面保存ファイバで構成し、入射レーザー光としてS偏光とP偏光を交互に入射させることで、光干渉による周期的な振動を軽減させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る光強度分布整形装置の概略断面図である。
【図２】光強度分布が空間的に整形される原理を示す概念図である。
【図３】光強度分布が時間的に整形される原理を示す概念図である。
【図４】光強度分布が時間的に整形される様子を示す概念図である。
【図５】本発明の実施形態に係るバンドルファイバの入射側端面の概略図である。
【図６】本発明の実施形態に係るバンドルファイバの断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光強度分布整形装置の概略断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電子ビーム発生装置の概略断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電子ビーム発生装置の部分的な概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る実験結果である。
【図１１】本発明の実施形態に係る実験結果である。
【図１２】本発明の実施形態に係る実験結果である。
【符号の説明】
【００３９】
１，２０，５０，７０…光強度分布整形装置、２…入射光、３…筐体、４…出射光、５a，５b，５c，５d，５e，５f，５g…分岐出射光、６…入射面、８…出射面、１０，１５，１８，３０，５６…バンドルファイバ、１０a，１０b，１０c，１０d，１０e，１０f，１０g，１８a，１８b，１８c，１８d，３０a，３０b，３０c，３０d，３０e，３０f，３０g…バンドルファイバを構成する各光ファイバ、１２，３２…入射側端面、１４，３４…出射側端面、２５…光学素子、４０…カートリッジ式フォトカソード、４２…円筒形ガラス、４４a，４４b…コバール製フランジ、５２…ベローズ、５４…透過型フォトカソード、６０…RF空洞端板、６５…高屈折率の液体が入った石英セル
【図１】
2007249059.tif 000003
【図２】
2007249059.tif 000004
【図３】
2007249059.tif 000005
【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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