(57)【要約】【課題】  本発明は、高強度レーザ光を必要とすることなく、また、より簡易な機構で絶対位相を測定し得る絶対位相測定装置及び該方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る絶対位相測定装置１Ａは、フェムト秒パルスレーザ光を受光し内部にセシウムガスが封入された受光部１１と、フェムト秒パルスレーザ光を受光することによって励起したセシウムガスの励起原子数を蛍光強度で測定する蛍光強度測定部１２Ａと、励起原子数と絶対位相との関係に基づく蛍光強度と絶対位相との関係に基づいて、蛍光強度測定部１２Ａで測定した蛍光強度からフェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算する演算処理部１５Ａと、演算処理部１５Ａで演算したフェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を出力する出力部１４とを備える。【選択図】      図４
2007071599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェムト秒パルスレーザ光を受光し内部に原子ガスが封入された受光部と、
前記フェムト秒パルスレーザ光を受光することによって励起した前記原子ガスの励起原子数を測定する測定部と、
励起原子数と絶対位相との関係に基づいて、前記測定部で測定した励起原子数から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算する演算部と、
前記演算部で演算した前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を出力する出力部とを備えること
を特徴とする絶対位相測定装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記受光部から射出された蛍光であって所定の軌道に励起した励起原子に起因する所定の波長の蛍光における光強度を蛍光強度として測定する蛍光強度測定部であり、
前記演算部は、前記励起原子数と絶対位相との関係に基づいて変換した蛍光強度と絶対位相との関係に基づいて、前記蛍光強度測定部で測定した蛍光強度から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算すること
を特徴とする請求項１に記載の絶対位相測定装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記受光部から射出された蛍光であって所定の複数の軌道に励起した励起原子にそれぞれ起因する複数の波長の蛍光における複数の光強度を複数の蛍光強度としてそれぞれ測定する蛍光強度測定部であり、
前記演算部は、前記励起原子数と絶対位相との関係に基づいて変換した蛍光強度と絶対位相との関係であって前記複数の軌道にそれぞれ対応する複数の関係に基づいて、前記蛍光強度測定部で測定した複数の蛍光強度から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算すること
を特徴とする請求項１に記載の絶対位相測定装置。
【請求項４】
前記原子ガスの原子は、アルカリ金属であること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絶対位相測定装置。
【請求項５】
フェムト秒パルスレーザ光を原子ガスに照射するステップと、
前記フェムト秒パルスレーザ光を照射することによって励起した前記原子ガスの励起原子数を測定するステップと、
励起原子数と絶対位相との関係に基づいて、前記測定した励起原子数から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算するステップとを備えること
を特徴とする絶対位相測定方法。
【請求項６】
フェムト秒パルスレーザ光を原子ガスに照射するステップと、
前記フェムト秒パルスレーザ光を照射することによって励起した所定の軌道の励起原子に起因する所定の波長の蛍光における光強度を蛍光強度として測定するステップと、
蛍光強度と絶対位相との関係に基づいて、前記測定した蛍光強度から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算するステップとを備えること
を特徴とする絶対位相測定方法。
【請求項７】
フェムト秒パルスレーザ光を原子ガスに照射するステップと、
前記フェムト秒パルスレーザ光を照射することによって励起した所定の複数の軌道の励起原子にそれぞれ起因する複数の波長の蛍光における複数の光強度を複数の蛍光強度として測定するステップと、
蛍光強度と絶対位相との関係であって前記複数の軌道にそれぞれ対応する複数の関係に基づいて、前記測定した複数の蛍光強度から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算するステップとを備えること
を特徴とする絶対位相測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェムト秒パルスの絶対位相を測定する絶対位相測定装置及び絶対位相測定方法に関し、特に、絶対位相の励起原子数依存性に基づいて絶対位相を測定する絶対位相測定装置及び絶対位相測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスレーザ光のパルス幅は、パルスレーザ光を射出するパルスレーザ装置の研究、開発が進展した結果、極めて短くなり、近年では、フェムト（１０−１５）秒パルスレーザ光が在る。
【０００３】
フェムト秒パルスレーザ光になると、一パルスの中で電場が数回しか振動しないため、パルスの包絡線と電場の振動との関係も重要な要素となる。このようなパルスの包絡線と電場の振動との関係を表すものとして絶対位相（carrier-envelope phase）がある。
【０００４】
図６は、フェムト秒パルスと絶対位相との関係を示す図である。図６において、絶対位相は、搬送波位相とも呼ばれ、レーザ電場の包絡線（図６の実線）のピーク（極値）に対する、搬送波（図６の一点鎖線や二点鎖線）のピーク（極値）の相対的な位相をいい、短パルス中の電場の様子を表すものである。レーザ電場Ｅ（ｔ）を後述の式３及び式４で示すように、適宜なベクトルポテンシャルＡ（ｔ）の時間偏微分で定義すると、図６の一点鎖線は、絶対位相０の場合を示し、同図の二点鎖線は、絶対位相π／２の場合を示している。
【０００５】
このような絶対位相は、従来、高強度レーザによる原子のトンネルイオン化によって発生する光電子のエネルギー及び角度分布を分解した信号の絶対位相依存性を用いることによって検出されていた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
このトンネルイオン化について説明すると、高強度レーザ光、例えば、１０μＪ、８００ｎｍ、５０ｆｓのパルスレーザ光を３０μｍ２まで集光すると、その強度Ｉは、Ｉ＝１０μＪ／（３０μｍ２×５０ｆｓ）＝６．６６×１０１４Ｗ／ｃｍ２になる。この強度Ｉをレーザ電場Ｅに換算すると、Ｅ＝２７．４６×Ｉ１／２＝７×１０８Ｖ／ｃｍとなり、レーザ電場Ｅが原子や分子中の電子が感じるクーロン電場と同程度となる。このため、このような高強度レーザ光を気相の原子又は分子に照射すると、電子の感じるクーロンポテンシャルがレーザ電場Ｅによって歪み、原子内（分子内）に束縛された電子波動関数の一部がレーザ電場Ｅとクーロンポテンシャルの作るバリアを抜けてイオン化する。これがトンネルイオン化である。
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ，ｖｏｌ．４１４，１８２（２００１），ｂｙ  Ｇ．Ｇ．Ｐａｕｌｕｓ  ｅｔ  ａｌ．，
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、絶対位相の上記検出方法では、１０１４Ｗ／ｃｍ２程度の高強度レーザ光を必要とするため、光増幅器が必要となる等の複雑な機構で大型な、そして、高価なパルスレーザ装置が必要であるという不都合がある。そして、光電子の検出もトンネルイオン化によって発生する光電子のエネルギーとその角度分布とを測定しなければならないため、複雑な機構で高価な光電子検出装置が必要であるという不都合がある。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、高強度レーザ光を必要とすることなく、また、より簡易な機構で絶対位相を測定することができる絶対位相測定装置及び絶対位相測定方法を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】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。即ち、本発明の一態様に係る絶対位相測定装置は、フェムト秒パルスレーザ光を受光し内部に原子ガスが封入された受光部と、前記フェムト秒パルスレーザ光を受光することによって励起した前記原子ガスの励起原子数を測定する測定部と、励起原子数と絶対位相との関係に基づいて、前記測定部で測定した励起原子数から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算する演算部と、前記演算部で演算した前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
そして、この絶対位相測定装置において、前記測定部は、前記受光部から射出された蛍光であって所定の軌道に励起した励起原子に起因する所定の波長の蛍光における光強度を蛍光強度として測定する蛍光強度測定部であり、前記演算部は、前記励起原子数と絶対位相との関係に基づいて変換した蛍光強度と絶対位相との関係に基づいて、前記蛍光強度測定部で測定した蛍光強度から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算することを特徴とする。
【００１１】
また、この絶対位相測定装置において、前記測定部は、前記受光部から射出された蛍光であって所定の複数の軌道に励起した励起原子にそれぞれ起因する複数の波長の蛍光における複数の光強度を複数の蛍光強度としてそれぞれ測定する蛍光強度測定部であり、前記演算部は、前記励起原子数と絶対位相との関係に基づいて変換した蛍光強度と絶対位相との関係であって前記複数の軌道にそれぞれ対応する複数の関係に基づいて、前記蛍光強度測定部で測定した複数の蛍光強度から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算することを特徴とする。
【００１２】
さらに、これら上述の絶対位相測定装置において、前記原子ガスの原子は、アルカリ金属であることを特徴とする。
【００１３】
そして、本発明の他の一態様に係る絶対位相測定方法は、フェムト秒パルスレーザ光を原子ガスに照射するステップと、前記フェムト秒パルスレーザ光を照射することによって励起した前記原子ガスの励起原子数を測定するステップと、励起原子数と絶対位相との関係に基づいて、前記測定した励起原子数から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算するステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の一態様に係る絶対位相測定方法は、フェムト秒パルスレーザ光を原子ガスに照射するステップと、前記フェムト秒パルスレーザ光を照射することによって励起した所定の軌道の励起原子に起因する所定の波長の蛍光における光強度を蛍光強度として測定するステップと、蛍光強度と絶対位相との関係に基づいて、前記測定した蛍光強度から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算するステップとを備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の他の一態様に係る絶対位相測定方法は、フェムト秒パルスレーザ光を原子ガスに照射するステップと、前記フェムト秒パルスレーザ光を照射することによって励起した所定の複数の軌道の励起原子にそれぞれ起因する複数の波長の蛍光における複数の光強度を複数の蛍光強度として測定するステップと、蛍光強度と絶対位相との関係であって前記複数の軌道にそれぞれ対応する複数の関係に基づいて、前記測定した複数の蛍光強度から前記フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を演算するステップとを備えることを特徴とする。
【００１６】
以下、本発明の原理について説明する。まず、絶対位相と励起原子数との関係について説明する。絶対位相と励起原子数との関係は、以下の導出から分かるように、一般に、どのような原子に対しても成立するが、イオン化ポテンシャルが比較的低く、また、準位構造が比較的密な原子を選択した方が実際に絶対位相測定装置を構成する場合にその構成がし易く、また、絶対位相測定方法を適用する場合にその適用がし易い。そこで、以下の原理説明では、このような原子としてセシウム（元素記号；Ｃｓ）を選択し、セシウムに対し、絶対位相と励起原子数との関係について説明する。
【００１７】
絶対位相と励起原子数との関係は、セシウムにフェムト秒パルスレーザ光を作用させた場合、即ち、式１に示す三次元時間依存シュレーディンガー方程式を解くことによって、求めることができる。
【００１８】
【数１】
2007071599.tif 000003
【００１９】
ここで、Ｈ０は、セシウムの外場がない状態におけるセシウム原子のハミルトニアンであり、Ｖ（ｔ）は、セシウム原子とレーザ電場との間における時間依存の相互作用である。Ｖ（ｔ）は、偏光ベクトルをベクトルｅ、価電子の位置演算子をベクトルｒとすると、式２で定義される。
【００２０】
【数２】
2007071599.tif 000004
【００２１】
また、ベクトルポテンシャルＡ（ｔ）がｔ＝±∞でゼロとなることや、電場Ｅ（ｔ）のパルス領域が全パルス時間で積分した後に正確にゼロになることをフェムト秒パルスに対し保証することによって、反物理的な結果を得てしまうことを回避するために、電場ベクトルＥ（ｔ）は、ガウス時間包絡線であると仮定した式３のベクトルポテンシャルＡ（ｔ）によって、式４で定義される。
【００２２】
【数３】
2007071599.tif 000005
【００２３】
【数４】
2007071599.tif 000006
【００２４】
ここで、δは、絶対位相であり、Ａ０は、ベクトルポテンシャルの包絡線のピーク値であり、ωは、光子（フォトン、photon）のエネルギーである。Ｎは、ベクトルポテンシャルの強度の半値幅（ＦＷＨＭ、full width at half maximum）内におけるサイクル数であり、整数はもちろんいかなる正数でよい。
【００２５】
電場ベクトルＥ（ｔ）がこのように定義されるので、本明細書において、フェムト秒パルスにおけるサイクル数は、図６に示すように、半値幅内における個数を意味する。
【００２６】
次に、波動関数Ψ（ｔ）を所定の大きさ、例えば、２００〜５００ａ．ｕ．の球形ボックスで構成される原子基底関数で展開する。基底関数ｆｎｌｍ（ｒ）は、主量子数ｎ、軌道量子数ｌ及び磁気量子数ｍの（ｎ、ｌ、ｍ）組によって与えられる状態であるため、一般に、式５に示すように、動径方向の関数Ｐｎｌ（ｒ）の成分と、球面調和関数Ｙｌｍ（θ、φ）の成分とに分解することができる。
【００２７】
【数５】
2007071599.tif 000007
【００２８】
ここで、Ｐｎｌ（ｒ）は、６式に示すシュレーディンガー方程式を満たす。
【００２９】
【数６】
2007071599.tif 000008
【００３０】
ここで、Ｅｎｌは、固有エネルギーであり、Ｖｌ（ｒ）は、擬ポテンシャルである。
【００３１】
そして、これら式２乃至式６を用いて、時間ｔを変化させながら式１を計算機によって数値解析すると、各軌道について、絶対位相と励起原子数との関係を求めることができる。
【００３２】
図１は、セシウム原子の準位構造を示す図である。図１の縦軸は、セシウム原子の価電子の基底状態である６ｓ軌道を基準としてｅＶ単位で表すエネルギーを示す。図２は、絶対位相と励起原子数との関係を示す図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）、（Ｉ）及び（Ｊ）は、それぞれセシウムイオン、７ｓ軌道、６ｐ軌道、８ｓ軌道、７ｐ軌道、５ｄ軌道、９ｓ軌道、８ｐ軌道、６ｄ軌道及び４ｆ軌道における絶対位相と励起原子数との関係を示している。図３は、５ｄ軌道、８ｐ軌道及び４ｆ軌道における絶対位相と励起原子数との関係を示す拡大図である。図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ５ｄ軌道、８ｐ軌道及び４ｆ軌道における絶対位相と励起原子数との関係を示している。図２及び図３の各図において、横軸は、ラジアン（rad）単位で表す絶対位相（carrier-envelope phase）であり、縦軸は、６ｓ軌道にある１個の原子が当該軌道に励起される励起確率であり、励起原子数（population）に対応する。
【００３３】
セシウム原子の最外殻６ｓにある電子がイオン化ポテンシャル（＝３．８９３ｅＶ）を超え、セシウム原子がセシウムイオンＣｓ＋になるまで、図１に示すように、６ｐ軌道、５ｄ軌道、７ｓ軌道、７ｐ軌道、６ｄ軌道、８ｓ軌道、８ｐ軌道、７ｄ軌道及び５ｆ等の様々な多数の軌道が存在し、これら軌道ごとに絶対位相と励起原子数との関係を求めることができるが、図２では、このうち７ｓ軌道、６ｐ軌道、８ｓ軌道、７ｐ軌道、５ｄ軌道、９ｓ軌道、８ｐ軌道、６ｄ軌道及び４ｆ軌道における絶対位相と励起原子数との関係を示している。
【００３４】
絶対位相と励起原子数との関係は、原子の種類や光子エネルギーやピーク光強度にも依存するが、ここでは、この計算に当たって、光子エネルギーを１．５５ｅＶと、ピーク光強度を１０１１Ｗ／ｃｍ２と、サイクル数Ｎ＝１と、球形ボックスの大きさを２００ａ．ｕ．（atomic units；原子単位）とした。ここで、ケルディッシュパラメータγは、１８である。ケルディッシュパラメータγは、電子がトンネルする時間とレーザ電場の周期との比である。
【００３５】
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｇ）及び（Ｉ）を見ると分かるように、セシウムイオンの場合、７ｓ軌道の場合、６ｐ軌道の場合、８ｓ軌道の場合、９ｓ軌道の場合及び６ｄ軌道の場合では、絶対位相が変化しても励起原子数は、ほとんど変化しない。一方、図２（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）及び（Ｊ）を見ると分かるように、７ｐ軌道の場合、５ｄ軌道の場合、８ｐ軌道の場合及び４ｆ軌道の場合では、絶対位相の変化に対し、励起原子数も変化している。
【００３６】
図２では、２００ａ．ｕ．の大きさの球形ボックスの場合について示すが、図示しないが３００ａ．ｕ．及び５００ａ．ｕ．でも全く同じ結果が得られている。
【００３７】
また、時間発展の間、全ての連続状態を削除することによって、イオン化が起こらない場合も計算した。その結果を図２の各図に破線で示す。図２の各図の破線を見ると分かるように、各軌道の絶対位相と励起原子数との関係を示す曲線は、イオン化が起こる場合における各軌道の絶対位相と励起原子数との関係を示す曲線から若干シフトしているが、各軌道の絶対位相と励起原子数との関係は、イオン化が起こる場合における各軌道の絶対位相と励起原子数との関係と、定性的な振る舞いが基本的に同じである。このことは、イオン化のメカニズムとは無関係に、絶対位相と励起原子数との関係は、光吸収過程から生じていることを示している。
【００３８】
そして、光強度のゆらぎが絶対位相と励起原子数との関係に与える影響についても計算した。１．５５ｅＶの光子エネルギーが±５パーセントでゆらぐとし、また、ピーク光強度を１０１１Ｗ／ｃｍ２と、サイクル数Ｎ＝１と、球形ボックスの大きさを２００ａ．ｕ．とした。その結果を図３に示す。図３の破線は、−５パーセントの場合であり、実線は、ゆらぎなしの場合であり、一点鎖線は、＋５パーセントの場合をそれぞれ示す。図３の各図から分かるように、光強度がゆらいだとしても、絶対位相と励起原子数との関係は、消失しない。図示しないが、同様の結果がサイクル数Ｎのゆらぎに対しても得られる。このことは、フェムト秒パルスのパルス時間がゆらいだとしても絶対位相と励起原子数との関係が消失しないことを示す。また、図示しないが、同様の結果が直線偏光の場合だけでなく、右円偏光の場合でも得られる。
【００３９】
さらに、セシウムガスが例えば１５０℃に加熱されている場合、セシウム原子及びセシウム分子の各数密度は、それぞれ約２×１０１４ｃｍ−３及び約２×１０１１ｃｍ−３である。このため、セシウム分子の寄与は、無視し得る。また、このセシウムガスの温度と数密度において、その状態から励起電子の衝突による脱励起レートが１０５〜１０６ｓ−１のオーダであり、衝突による励起電子の移行が自然放出の時間スケールにおいて無視できる。
【００４０】
従って、セシウムにフェムト秒パルスレーザ光を作用させ、このような絶対位相の変化に対し励起原子数が変化する軌道における励起原子数を測定することによって、このような絶対位相と励起原子数との関係に基づいて、絶対位相を測定することができる。そして、励起原子数の測定にこの励起原子に起因する蛍光の光強度を用いる。
【００４１】
ここで、図２（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）及び（Ｊ）の各図を比較すると分かるように、軌道によって絶対位相の変化に対し励起原子数の変動幅が異なる。絶対位相の変化に対する励起原子数の変動幅を各軌道相互間において定量的に比較するために、変動の深度Ｍを式７のように定義する。
【００４２】
【数７】
2007071599.tif 000009
【００４３】
この式７におけるＱ（δ）は、位相δにおける全イオン化量であり、δｍａｘは、最大全イオン化量を与える絶対位相、即ち、図２の絶対位相と励起原子数との関係を示す曲線において極大値を与える絶対位相であり、δｍｉｎは、最小全イオン化量を与える絶対位相、即ち、図２の絶対位相と励起原子数との関係を示す曲線において極小値を与える絶対位相である。式７の定義から分かるように、変動の深度Ｍは、０≦Ｍ≦２であり、変動の深度Ｍが０から２へ変化するに従って絶対位相の変化に対し励起原子数の変動幅が大きくなる。
【００４４】
従って、変動の深度Ｍが大きい軌道ほど、絶対位相を精度よく検出することができる。そして、上記式１乃至式７を用いて演算することによって、フェムト秒パルスのサイクル数Ｎを小さくすると、変動の深度Ｍを大きくすることができることが分かる。このため、より精度よく絶対位相を検出するためには、フェムト秒パルスのサイクル数Ｎが小さい方がより好ましい。
【００４５】
また、図２（Ｆ）、（Ｈ）及び（Ｊ）の各図並びに図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の各図を見ると分かるように、絶対位相と励起原子数との関係を示す曲線は、軌道間でシフトしている。例えば、５ｄ軌道の絶対位相と励起原子数との関係を示す曲線Ａは、マイナスコサイン曲線の様なプロファイルであるが、この間、８ｐ軌道の絶対位相と励起原子数との関係を示す曲線Ｂは、マイナスサイン曲線の様なプロファイルであり、そして、４ｆ軌道の絶対位相と励起原子数との関係を示す曲線Ｃは、プラスコサイン曲線の様なプロファイルである。このため、複数の軌道における励起原子数を測定し、各軌道における絶対位相と励起原子数との関係に基づいて、この測定した各軌道の励起原子数を最もよく満たす絶対位相を求めることによって、絶対位相をより精度よく測定することができる。
【００４６】
そして、上述では、セシウムを取り上げたが他の原子については、上記式１のＨ０を外場がない状態における解析目的の原子のハミルトニアンとすることで、同様に議論することができる。
【発明の効果】
【００４７】
このような構成の絶対位相測定装置及び絶対位相測定方法では、例えばセシウム原子の場合、ピーク光強度が１０１１Ｗ／ｃｍ２程度でよく、また、励起原子数を測定するために蛍光強度を測定すればよいので、従来技術に較べて、高強度レーザ光を必要とすることなく、また、より簡易な機構で絶対位相を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（第１の実施形態の構成）
図４は、第１の実施形態に係る絶対位相測定装置の構成を示すブロック図である。図４において、絶対位相測定装置１Ａは、受光部１１と、蛍光強度測定部１２Ａと、入力部１３と、出力部１４と、演算処理部１５Ａと、記憶部１６Ａと、インタフェース部１７と、バス１８とを備えて構成される。
【００４９】
受光部１１は、フェムト秒パルスレーザ光を受光し内部に絶対位相測定に係る原子ガスが封入された部材である。絶対位相測定に係る原子としては、例えば、イオン化ポテンシャルが比較的低い、リチウム（元素記号；Ｌｉ、イオン化ポテンシャル；１２４ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、ナトリウム（元素記号；Ｎａ、イオン化ポテンシャル；１１９ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、カリウム（元素記号；Ｋ、イオン化ポテンシャル；１００ｋｃａｌ／ｍｏｌ）、セシウム（元素記号；Ｃｓ、イオン化ポテンシャル；９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ）及びルビジウム（元素記号；Ｒｂ、イオン化ポテンシャル；９６ｋｃａｌ／ｍｏｌ）等のアルカリ金属や、絶対位相と励起原子数との関係が計算上精度よく得られる、ヘリウムガスや、マグネシウム（元素記号；Ｍｇ、イオン化ポテンシャル；１７６ｋｃａｌ／ｍｏｌ）等のアルカリ土類金属が好適であり、特に、金属のガス化において比較的低温で数密度が得やすい点からセシウムやルビジウムがより好適であり、特に、本実施形態では、最もイオン化ポテンシャルの低い点からセシウムが利用される。
【００５０】
受光部１１は、例えば、所定質量のセシウムが封入された略円筒状の容器と、この容器に接するように設けられ、セシウムを加熱するための例えばセラミックヒータ等の加熱部とを備えて構成される。容器は、受光すべきフェムト秒パルスレーザ光を透過すると共にこのフェムト秒パルスレーザ光によって励起されたセシウム原子が発光する所定波長の蛍光を透過する特性と、セシウムをガス化するまでの加熱温度に耐える耐熱性と、セシウムのガス化によって生じる内圧に耐える強度とを備える材料で形成され、例えば、パイレックスガラスによって形成される。加熱部は、受光すべきフェムト秒パルスレーザ光の入射を妨げないように、かつ、発光した蛍光の蛍光強度測定部１２Ａへの出射を妨げないように、配設される。例えば、受光部１１は、所定の内容積を持ち、フェムト秒パルスレーザ光のビーム径やセラミックヒータを配設するための領域等を考慮した大きさの、例えば直径約１ｃｍで長さ約４ｃｍの円筒状のパイレックスガラス製の容器に、所定質量のセシウムを真空中で封入し、そして、円筒状の容器の一方端に接するようにセラミックヒータを配設することによって製造される。
【００５１】
フェムト秒パルスレーザ光は、フェムト秒パルスレーザ光を生成する、例えばチタンサファイアレーザ装置等の公知な構成のフェムト秒パルスレーザ装置２から射出される。搬送波のサイクル数Ｎは、フェムト秒パルスレーザ光におけるレーザ電場の包絡線の半値幅内に、絶対位相と励起原子数との関係が認められる数、例えば３以下である。絶対位相と励起原子数との関係は、上述したように、搬送波のサイクル数Ｎが小さいほど顕著に現れることから、２以下がより好ましく、１がさらに好ましい。
【００５２】
蛍光強度測定部１２Ａは、フェムト秒パルスレーザ光を受光することによって励起した受光部１１内のセシウムの励起原子数を測定する装置であり、或る軌道に励起された電子がこの或る軌道よりもエネルギーレベルの低い他の軌道に落ちる電子遷移の際に発光する蛍光の光強度を測定することによって、フェムト秒パルスレーザ光を受光することによってこの或る軌道に励起した受光部１１内のセシウムの励起原子数を測定する。
【００５３】
蛍光強度測定部１２Ａは、例えば、受光部１１からの蛍光を集光する受光光学系１２１と、受光光学系１２１によって集光された蛍光を波長分解してこの波長分解した蛍光から所定の一波長の蛍光を射出する例えばモノクロメータ等の単波長分光器１２２と、単波長分光器１２２から射出されら所定の一波長の蛍光を所定の倍増度で増幅して単波長分光器１２２から射出された所定の一波長の蛍光の光強度に応じた信号を出力する光電子増倍管１２３と、光電子増倍管１２３から出力された信号をフェムト秒パルスレーザ光ごとに積分して光強度の積分信号を出力するディジタルオシロスコープ１２４とを備えて構成される。
【００５４】
１回のフェムト秒パルスレーザ光を受光部１１に照射することによって、このフェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を所望の精度で測定し得る蛍光の光強度を、光電子増倍管１２３から得ることが可能であれば、ディジタルオシロスコープ１２４は、必要ではない。本実施形態では、１回のフェムト秒パルスレーザ光の照射では、所望の精度を得るだけの充分な出力を光電子増倍管１２３から得ることが困難であったので、複数回のフェムト秒パルスレーザ光を受光部１１に照射し、フェムト秒パルスレーザ光の照射ごとに得られる光電子増倍管１２３からの出力をディジタルオシロスコープ１２４で積分することで、励起原子に起因する蛍光の光強度を得ている。
【００５５】
インタフェース部１７は、蛍光強度測定部１２Ａから蛍光の光強度に係る信号、本実施形態では、ディジタルオシロスコープ１２４が出力する光強度の積分信号を受信し、演算処理部１５Ａが処理可能な形式のデータに変換するインタフェース回路である。
【００５６】
入力部１３は、絶対位相の測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、及び、必要な各種データを絶対位相測定装置１Ａに入力する機器であり、例えば、キーボードやマウス等である。出力部１４は、入力部１３から入力されたコマンドやデータ、及び、本絶対位相測定装置１Ａによって測定された励起原子数や絶対位相を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
【００５７】
記憶部１６Ａは、励起原子数から絶対位相へ変換する変換情報、本実施形態では蛍光の光強度の積分信号から絶対位相へ変換する変換情報を記憶する変換情報記憶部１６１Ａを機能的に備え、絶対位相を測定すべく絶対位相測定装置１Ａを制御する制御プログラム等の各種プログラム、及び、各種プログラムの実行に必要なデータやその実行中に生じるデータ等の各種データを記憶する。記憶部１６Ａは、例えば、演算処理部１５Ａの所謂ワーキングメモリとなるＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶素子、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の記憶素子、及び、各種プログラムや各種データを格納しておくハードディスク装置等を備えて構成される。変換情報は、例えば、予め計算された絶対位相と蛍光の光強度の積分信号との関係から、フィッティング関数を求めて関数式で変換情報記憶部１６１Ａに記憶されたり、予め計算された絶対位相と蛍光の光強度の積分信号との関係から、ルックアップテーブルを作成し、テーブル形式で変換情報記憶部１６１Ａに記憶される。
【００５８】
演算処理部１５Ａは、例えば、マイクロプロセッサ及びその周辺回路等を備えて構成され、機能的に、励起原子数に基づいて絶対位相を演算する、本実施形態では蛍光の光強度の積分信号に基づいて絶対位相を演算する絶対位相演算部１５１Ａを備え、制御プログラムに従い入力部１３、出力部１４、記憶部１６Ａ及びインタフェース部１７を当該機能に応じてそれぞれ制御する。
【００５９】
これら入力部１３、出力部１４、演算処理部１５Ａ、記憶部１６Ａ及びインタフェース部１７は、信号を相互に交換することができるようにバス１８でそれぞれ接続される。
【００６０】
このような入力部１３、出力部１４、演算処理部１５Ａ、記憶部１６Ａ及びインタフェース部１７及びバス１８は、例えば、コンピュータ、より具体的にはノート型やディスクトップ型等のパーソナルコンピュータ等によって構成可能である。
【００６１】
次に、本実施形態の動作について説明する。
（第１の実施形態の動作）
まず、絶対位相を測定するために、何れの軌道の絶対位相と励起原子数との関係を利用するかを決定する。より精度よく測定するために、この決定に当たって、フェムト秒パルスレーザ光によって励起される励起原子数や変動の深度Ｍ等を考慮する。フェムト秒パルスレーザ光のエネルギーが同一の場合において、フェムト秒パルスレーザ光によって励起される励起原子数がより多い軌道を採用することによって、蛍光強度測定部１２Ａからの出力がより大きくなるから、測定精度がより向上する。あるいは、所望の測定精度を得るためのフェムト秒パルスレーザ光のエネルギーをより低くすることができる。また、励起原子数と絶対位相との関係を表す二個の曲線を考えた場合に、変動の深度Ｍが大きい方が微分係数が大きくなるので、励起原子数の変化に対する絶対位相の変化が大きくなるから、絶対位相の分解能が向上し、測定精度が向上する。
【００６２】
例えば、本実施形態では、原子ガスとしてセシウムガスを用いるので、図２及び図３に示すように、７ｐ軌道、５ｄ軌道、８ｐ軌道及び４ｆ軌道の各場合で、絶対位相の変化に対し励起原子数が変化するので、これらの軌道が絶対位相を測定するための候補となる。フェムト秒パルスレーザ光によって励起される励起原子数や変動の深度Ｍ等を考慮することによって、８ｐ軌道や４ｆ軌道が好ましく、特に、４ｆ軌道が好ましい。本実施形態では、４ｆ軌道を採用した。
【００６３】
４ｆ軌道の場合、４ｆ軌道に励起した電子は、５ｄ軌道に電子が遷移し、その際に波長１００２ｎｍの蛍光を発光する。そして、絶対位相の測定の際におけるフェムト秒パルスレーザ光の受光回数、即ち、積分回数を設定する。受光回数は、１回のフェムト秒パルスレーザ光によって励起される励起原子数等を考慮して、例えば１０回や１００回等の適宜な回数に設定される。なお、励起原子数は、受光部１１の容器内でガス化したセシウム原子の数密度と図２及び図３に示す４ｆ軌道の励起確率との積により計算される。
【００６４】
これら等から、まず、４ｆ軌道における絶対位相と励起原子数との関係が上述のように計算機によって予め計算され、この計算結果に基づいて、４ｆ軌道における絶対位相と蛍光の光強度の積分信号との関係とされ、この関係が変換情報として入力部１３から記憶部１６Ａの変換情報記憶部１６１Ａに記憶される。そして、単波長分光器１２２は、入射された蛍光から波長１００２ｎｍの光を射出するように調整される。そして、受光部１１の容器をセラミックヒータで加熱することによって容器内のセシウムをガス化する。４ｆ起動の励起確率を考慮して、４ｆ軌道の励起原子数を測定し得るセシウム原子の数密度が得られるように、例えば、約１５０℃のセシウムガスを生成する。
【００６５】
このような準備を予め行った後に測定が開始される。絶対位相測定装置１Ａの受光部１１にフェムト秒パルスレーザ装置２からフェムト秒パルスレーザ光が入射されると、フェムト秒パルスレーザ光によって受光部１１のセシウム原子が励起され、フェムト秒パルスレーザ光の入射が終了すると、励起したセシウム原子が様々な波長の蛍光を発光する。
【００６６】
この発光した蛍光は、蛍光強度測定部１２Ａの受光光学系１２１に入射され、受光光学系１２１で集光される。この集光された蛍光は、単波長分光器１２２に入射され、単波長分光器１２２で波長分解され、波長１００２ｎｍの蛍光が射出される。この射出された波長１００２ｎｍの蛍光は、光電子増倍管１２３に入射され、所定の倍増度で光電子増倍管１２３により増幅される。光電子増倍管１２３は、波長１００２ｎｍの蛍光の光強度に応じた信号をディジタルオシロスコープ１２４へ出力する。積分回数のフェムト秒パルスレーザ光がフェムト秒パルスレーザ装置２から絶対位相測定装置１Ａに順次にそれぞれ入射され、同様の動作によって、その都度、波長１００２ｎｍの蛍光の光強度に応じた信号が光電子増倍管１２３からディジタルオシロスコープ１２４へ出力され、ディジタルオシロスコープ１２４は、その信号を積分し、波長１００２ｎｍの蛍光における光強度の積分信号を生成する。この光強度の積分信号は、ディジタルオシロスコープ１２４からインタフェース部１７を介して演算処理部１５Ａの絶対位相演算部１５１Ａに入力される。
【００６７】
絶対位相演算部１５１Ａは、この入力された光強度の積分信号に基づいて、記憶部１６Ａの変換情報記憶部１６１Ａに記憶されている変換情報を用いて、光強度の積分信号を絶対位相に変換する。絶対位相演算部１５１Ａは、この絶対位相を測定結果として出力部１４に出力し、出力部１４は、測定結果の絶対位相を提示する。
【００６８】
このように絶対位相測定装置１Ａが動作することによって、フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を測定することができる。そして、このような絶対位相測定装置１Ａでは、例えばピーク光強度が１０１１Ｗ／ｃｍ２程度でよく、また、励起原子数を測定するために簡易な構成の蛍光強度測定部１２Ａを用いればよいので、従来技術に較べて、高強度レーザ光を必要とすることなく、また、より簡易な機構で絶対位相を測定することができる。
【００６９】
次に、別の実施形態について説明する。
（第２の実施形態に構成）
図５は、第２の実施形態に係る絶対位相測定装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態に係る絶対位相測定装置１Ａは、一個の軌道の励起原子数に基づいて絶対位相を測定するものであるが、第２の実施形態に係る絶対位相測定装置１Ｂは、複数の軌道、例えば、二個の軌道の励起原子数に基づいて絶対位相を測定するものである。
【００７０】
そのため、図５に示すように、第２の絶対位相測定装置１Ｂは、受光部１１と、所定の一波長の蛍光の光強度を求める第１の実施形態における蛍光強度測定部１２Ａの代わりに、所定の複数波長の蛍光の光強度をそれぞれ求める蛍光強度測定部１２Ｂと、所定の複数波長の蛍光における光強度の積分信号がそれぞれ入力される複数のインタフェース部１７と、入力部１３と、出力部１４と、一個の軌道の励起原子数に基づいて絶対位相を演算する（一波長の蛍光の光強度の積分信号に基づいて絶対位相を演算する）第１の実施形態における絶対位相演算部１５１Ａを機能的に備える演算処理部１５Ａの代わりに、複数の軌道の励起原子数に基づいて一の絶対位相を演算する（複数波長の蛍光の光強度の積分信号に基づいて一の絶対位相を演算する）絶対位相演算部１５１Ｂを機能的に備える演算処理部１５Ｂと、一個の軌道の励起原子数から絶対位相へ変換する変換情報（一波長の蛍光における光強度の積分信号から絶対位相へ変換する変換情報）を記憶する変換情報記憶部１６１Ａを機能的に備える第１の実施形態における記憶部１６Ａの代わりに、複数の軌道のそれぞれに対し、励起原子数から絶対位相へ変換する変換情報（一波長の蛍光における光強度の積分信号から絶対位相へ変換する変換情報）を記憶する変換情報記憶部１６１Ｂを機能的に備える記憶部１６Ｂと、バス１８とを備える。
【００７１】
第２の実施形態における受光部１１、入力部１３及び出力部１４については、第１の実施形態における受光部１１、入力部１３及び出力部１４と同様なので、その説明を省略する。第２の実施形態における蛍光強度測定部１２Ｂ、演算処理部１５Ｂ、記憶部１６Ｂ及びインタフェース部１７については、第１の実施形態における蛍光強度測定部１２Ａ、演算処理部１５Ａ、記憶部１６Ａ及びインタフェース部１７と異なる点を以下に説明する。
【００７２】
蛍光強度測定部１２Ｂは、例えば、受光部１１からの蛍光を集光する受光光学系１２１と、受光光学系１２１によって集光された蛍光を波長分解してこの波長分解した蛍光から所定の複数波長の蛍光を射出する例えばポリクロメータ等の多波長分光器１２５と、多波長分光器１２５から射出される所定の複数波長の蛍光のそれぞれに対応して設けられ、蛍光を所定の倍増度で増幅してこの蛍光の光強度に応じた信号を出力する複数の光電子増倍管１２３と、複数の光電子増倍管１２３のそれぞれに対応して設けられ、光電子増倍管１２３から出力された信号をフェムト秒パルスレーザ光ごとに積分して光強度の積分信号を出力する複数のディジタルオシロスコープ１２４とを備えて構成される。
【００７３】
ここで、第２の実施形態では、二個の軌道の励起原子数に基づいて絶対位相を測定するものであるため、インタフェース部１７は、二個の第１及び第２インタフェース部１７−１、１７−２であり、複数の光電子増倍管１２３は、二個の第１及び第２光電子増倍管１２３−１、１２３−２であり、複数のディジタルオシロスコープ１２４は、二個の第１及び第２ディジタルオシロスコープ１２４−１、１２４−２であり、絶対位相演算部１５１Ｂは、二個の軌道の励起原子数に基づいて一の絶対位相を演算する（二波長の蛍光の光強度の積分信号に基づいて一の絶対位相を演算する）ものであり、変換情報記憶部１６１Ｂは、第１の軌道における、励起原子数から絶対位相へ変換する第１変換情報（一波長の蛍光における光強度の積分信号から絶対位相へ変換する第１変換情報）と、第２の軌道における、励起原子数から絶対位相へ変換する第２変換情報（一波長の蛍光における光強度の積分信号から絶対位相へ変換する第２変換情報）とを記憶するものである。
【００７４】
次に、本実施形態の動作について説明する。
（第２の実施形態の動作）
まず、第１の実施形態と同様に、絶対位相を測定するために、フェムト秒パルスレーザ光によって励起される励起原子数や変動の深度Ｍ等を考慮して、何れの軌道の絶対位相と励起原子数との関係を利用するかを決定するが、第２の実施形態では、２個の軌道の絶対位相と励起原子数との関係を選択する。例えば、本実施形態では、原子ガスとしてセシウムガスを用いるので、上述の理由から、４ｆ軌道に加えて８ｐ軌道を採用した。４ｆ軌道の場合は、上述の通りであり、一方、８ｐ軌道の場合、８ｐ軌道に励起した電子は、５ｄ軌道に電子が遷移し、その際に波長８０２ｎｍの蛍光を発光する。そして、絶対位相の測定の際におけるフェムト秒パルスレーザ光の受光回数、即ち、積分回数を設定する。
【００７５】
これら等から、まず、４ｆ軌道及び８ｐ軌道における絶対位相と励起原子数との関係が上述のように計算機によって予め計算され、この計算結果に基づいて、４ｆ軌道及び８ｐ軌道における絶対位相と蛍光の光強度の積分信号との関係とされ、これら関係が第１及び第２変換情報として入力部１３から記憶部１６Ｂの変換情報記憶部１６１Ｂに記憶される。そして、多波長分光器１２５は、入射された蛍光から波長１００２ｎｍの光及び波長８０２ｎｍの光を射出するように調整される。そして、受光部１１の容器をセラミックヒータで加熱することによって、例えば約１５０℃のセシウムガスとなるように、容器内のセシウムをガス化する。
【００７６】
このような準備を予め行った後に測定が開始される。絶対位相測定装置１Ｂの受光部１１にフェムト秒パルスレーザ装置２からフェムト秒パルスレーザ光が入射されると、第１の実施形態と同様に、受光部１１のセシウム原子が励起され、様々な波長の蛍光が発光され、受光光学系１２１で集光される。
【００７７】
この集光された蛍光は、多波長分光器１２５に入射され、多波長分光器１２５で波長分解され、波長１００２ｎｍの蛍光及び波長８０２ｎｍの蛍光がそれぞれ射出される。この射出された波長１００２ｎｍの蛍光及び波長８０２ｎｍの蛍光は、第１及び第２光電子増倍管１２３−１、１２３−２にそれぞれ入射され、所定の倍増度で第１及び第２光電子増倍管１２３−１、１２３−２によりそれぞれ増幅される。第１及び第２光電子増倍管１２３−１、１２３−２は、波長１００２ｎｍの蛍光の光強度に応じた第１信号及び波長８０２ｎｍの蛍光の光強度に応じた第２信号を第１及び第２ディジタルオシロスコープ１２４−１、１２４−２へそれぞれ出力する。積分回数のフェムト秒パルスレーザ光がフェムト秒パルスレーザ装置２から絶対位相測定装置１Ｂに順次にそれぞれ入射され、同様の動作によって、その都度、波長１００２ｎｍの蛍光の光強度に応じた第１信号及び波長８０２ｎｍの蛍光の光強度に応じた第２信号が第１及び第２光電子増倍管１２３−１、１２３−２から第１及び第２ディジタルオシロスコープ１２４−１、１２４−２へそれぞれ出力され、第１及び第２ディジタルオシロスコープ１２４−１、１２４−２は、それら第１及び第２信号をそれぞれ積分し、波長１００２ｎｍの蛍光における光強度の第１積分信号及び波長８０２ｎｍの蛍光における光強度の第２積分信号をそれぞれ生成する。この光強度の第１及び第２積分信号は、第１及び第２ディジタルオシロスコープ１２４−１、１２４−２から第１及び第２インタフェース部１７−１、１７−２を介して演算処理部１５Ｂの絶対位相演算部１５１Ｂに入力される。
【００７８】
絶対位相演算部１５１Ｂは、まず、この入力された光強度の第１積分信号に基づいて、記憶部１６Ｂの変換情報記憶部１６１Ｂに記憶されている第１変換情報を用いて、光強度の第１積分信号を絶対位相に変換し、第１絶対位相とする。次に、絶対位相演算部１５１Ｂは、この入力された光強度の第２積分信号に基づいて、記憶部１６Ｂの変換情報記憶部１６１Ｂに記憶されている第２変換情報を用いて、光強度の第２積分信号を絶対位相に変換し、第２絶対位相とする。そして、絶対位相演算部１５１Ｂは、第１及び第２絶対位相を算術平均や加重平均等によって、第１及び第２絶対位相に基づいて一の絶対位相を演算する。絶対位相演算部１５１Ｂは、この一の絶対位相を測定結果として出力部１４に出力し、出力部１４は、測定結果の絶対位相を提示する。
【００７９】
このように絶対位相測定装置１Ｂが動作することによって、フェムト秒パルスレーザ光の絶対位相を測定することができる。そして、このような絶対位相測定装置１Ｂでは、例えばピーク光強度が１０１１Ｗ／ｃｍ２程度でよく、また、励起原子数を測定するために簡易な構成の蛍光強度測定部１２Ｂを用いればよいので、従来技術に較べて、高強度レーザ光を必要とすることなく、また、より簡易な機構で絶対位相を測定することができる。
【００８０】
特に、第２の実施形態では、絶対位相測定装置１Ｂは、二個の軌道の励起原子数（二波長の蛍光の光強度の積分信号）に基づいて絶対位相を測定するので、より精度よく絶対位相を測定することができる。また、図２及び図３（Ｃ）を見ると分かるように、４ｆ軌道の励起原子数と絶対位相との関係には、一の励起原子数に対し二の絶対位相が対応する場合があるが、４ｆ軌道の励起原子数と絶対位相との関係と８ｐ軌道の励起原子数と絶対位相との関係とは上述したようにシフトしているので、８ｐ軌道の励起原子数に基づく絶対位相を考慮することによって、二の絶対位相のうちの真の絶対位相を判定することができる。例えば、４ｆ軌道及び８ｐ軌道の励起原子数ｎ１、ｎ２が測定されると、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、４ｆ軌道の励起原子数と絶対位相との関係によって二の絶対位相ＣＥＰ１、ＣＥＰ２が求められるが、これに８ｐ軌道の励起原子数と絶対位相との関係によって求めた二の絶対位相ＣＥＰ２、ＣＥＰ３を考慮することによって、両者に共通する絶対位相ＣＥＰ２が真の絶対位相であると判定される。
【００８１】
なお、第２の実施形態において、多波長分光器１２５は、受光光学系１２１で集光した光を複数に分配する光カプラと、光カプラで分配された複数の光のそれぞれに対応して設けられる複数の単波長分光器とで構成してもよい。あるいは、第２の実施形態において、蛍光強度測定部１２Ｂの代わりに第１の実施形態における蛍光強度測定部１２Ａを用い、まず、蛍光強度測定部１２Ａの単波長分光器１２２を波長１００２ｎｍの光が射出されるように調整して第１絶対位相を測定し、次に、蛍光強度測定部１２Ａの単波長分光器１２２を波長８０２ｎｍの光が射出されるように調整して第２絶対位相を測定し、演算処理部１５Ｂの絶対位相演算部１５１Ｂは、時分割で測定したこれら第１及び第２絶対位相に基づいて一の絶対位相を演算するように構成してもよい。
【００８２】
そして、第１及び第２の実施形態において、測定データの記録や、変換情報の変換情報記憶部１６１Ａ、１６１Ｂへのインストール等を実行するために、必要に応じて絶対位相測定装置１Ａ、１Ｂは、図４及び図５に破線で示すように、外部記憶部１９をさらに備えてもよい。外部記憶部１９は、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc Recordable）及びＤＶＤ−Ｒ（Digital Versatile Disc Recordable）等の記録媒体との間でデータを読み込み及び／又は書き込みを行う装置であり、例えば、フレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＣＤ−Ｒドライブ及びＤＶＤ−Ｒドライブ等である。
【００８３】
また、第１及び第２の実施形態において、測定したフェムト秒パルスレーザ光の絶対位相をフェムト秒パルスレーザ装置２に出力するべく、図４及び図５に破線で示すように、絶対位相測定装置１Ａ、１Ｂ及びフェムト秒パルスレーザ装置２の間で相互に信号を交換するためのインタフェース回路である第３インタフェース部１７−３をさらに備えてもよい。このように構成することによって、射出したフェムト秒パルスレーザ光の絶対位相がフェムト秒パルスレーザ装置２にフィードバックされるから、フェムト秒パルスレーザ装置２は、射出したフェムト秒パルスレーザ光の絶対位相が目標の絶対位相からずれている場合に絶対位相を調整することによって、目標の絶対位相のフェムト秒パルスレーザ光を射出することができる。請求項の出力部は、図４及び図５に示す出力部１４だけでなく、このような第３インタフェース部１７−３を含む。
【００８４】
ここで、本発明は、絶対位相というフェムト秒パルスレーザ光を特徴付ける基本的な物理量を測定することができる。このため、本発明は、様々な産業分野に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】セシウム原子の準位構造を示す図である。
【図２】絶対位相と励起原子数との関係を示す図である。
【図３】５ｄ軌道、８ｐ軌道及び４ｆ軌道における絶対位相と励起原子数との関係を示す拡大図である。
【図４】第１の実施形態に係る絶対位相測定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る絶対位相測定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】フェムト秒パルスと絶対位相との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１Ａ、１Ｂ  絶対位相測定装置
２  フェムト秒パルスレーザ装置
１１  受光部
１２  蛍光強度測定部
１５Ａ、１５Ｂ  演算処理部
１６Ａ、１６Ｂ  記憶部
１７  インタフェース部
１２１  受光光学系
１２２  単波長分光器
１２３  光電子増倍管
１２４  ディジタルオシロスコープ
１２５  多波長分光器
１５１Ａ、１５１Ｂ  絶対位相演算部
１６１Ａ、１６１Ｂ  変換情報記憶部
【図１】
2007071599.tif 000010
【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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