(57)【要約】【課題】ＣＰＡにおける位相歪みを補正して短パルス化を図る高パワー短光パルス発生方法及び装置を提供すること。【解決手段】チャープ光パルスを出射するチャープ光パルス光源１と、該チャープ光パルス光源１から出射される該チャープ光パルスを増幅して増幅されたチャープ光パルスを出射する増幅器２と、該増幅器２から出射される該チャープ光パルスを圧縮して圧縮された短光パルスを出射する圧縮器３と、該圧縮器３で圧縮される前及び或いは後の光パルスの位相歪み補正する位相歪み補正手段４と、を有し、前記位相歪み補正手段４は、前記光パルスの時間幅が短くなるように位相歪みを補正することを特徴とする高パワー短光パルス発生装置。【選択図】図１
2007110089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャープ光パルスを増幅する増幅ステップと、
該増幅ステップで増幅されたチャープ光パルスを圧縮する圧縮ステップと、
該圧縮ステップで圧縮される前及び或いは後の光パルスの位相歪みを補正する補正ステップと、を有し、
前記補正ステップは、前記光パルスの時間幅が短くなるように位相歪みを補正することを特徴とする高パワー短光パルス発生方法。
【請求項２】
前記補正ステップは、補正前の位相歪みと逆符号の位相歪みを前記光パルスに与えることを特徴とする請求項１に記載の高パワー短光パルス発生方法。
【請求項３】
さらに、短光パルスを伸張して伸張されたチャープ光パルスを出力する伸張ステップを有することを特徴とする請求項１或いは２に記載の高パワー短光パルス発生方法。
【請求項４】
チャープ光パルスを出射するチャープ光パルス光源と、
該チャープ光パルス光源から出射される該チャープ光パルスを増幅して増幅されたチャープ光パルスを出射する増幅器と、
該増幅器から出射される該チャープ光パルスを圧縮して圧縮された短光パルスを出射する圧縮器と、
該圧縮器で圧縮される前及び或いは後の光パルスの位相歪み補正する位相歪み補正手段と、を有し、
前記位相歪み補正手段は、前記光パルスの時間幅が短くなるように位相歪みを補正することを特徴とする高パワー短光パルス発生装置。
【請求項５】
前記位相歪み補正手段は、補正前の位相歪みと逆符号の位相歪みを前記光パルスに与えることを特徴とする請求項４に記載の高パワー短光パルス発生装置。
【請求項６】
前記チャープ光パルス光源は、短光パルスを発生する短光パルス光源と、
該短光パルス光源から発生される該短光パルスを伸張してチャープ光パルスを出射する伸張器と、を備えることを特徴とする請求項４或いは５に記載の高パワー短光パルス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高パワー短光パルスを発生する方法及び装置に関し、詳しくは、チャープパルス増幅（ＣＰＡ：Chirped Pulse Amplification）における伸張→増幅→圧縮過程で生じる位相歪みを補正して高パワー短光パルスを発生する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、高パワー（高エネルギ）でパルス幅がｆｓ〜ｐｓオーダの短光パルスを発生させる方法として、ＣＰＡ技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。このＣＰＡ技術は、チャープ（光パルスの波長λ（周波数ν＝ｃ／λ、ｃは光速）が時間と共に変化）したパルス幅の広い光パルスを、増幅したのち、圧縮器で圧縮して高パワー短光パルスを発生させるものである。高パワー短光パルスを発生させるためには、光損傷や非線形性があるためファイバ圧縮器などを使用することができず、バルク分光素子圧縮器を用いる必要がある。しかし、圧縮器にプリズム対や回折格子対を用いた場合、２次の位相分散は、プリズム対や回折格子対の距離を変えることで、３次の位相分散は、プリズム対や回折格子対への入射角を変えることで補償することができるが、距離や入射角の調節は複雑で時間を要し、完全に調節することができないため、補償しきれない２次及び３次の位相分散が残ってしまう。また、４次及びそれ以上高次の位相分散は元々補償することができないため、補償しきれない２次、３次の位相分散に４次および４次以上の高次の位相分散が加わり、それらの位相歪みによりペデスタルフリーの短パルスを発生することが難しかった。さらに、伸張器や増幅器にファイバを用いると、ファイバのもつ位相分散も加わり、且つファイバでの非線形現象（自己位相変調）による位相変調効果も加わるため位相歪みが大きくなり、ますますペデスタルフリーの短パルスを発生することが難しかった。
【特許文献１】特開平８−４６２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の従来の高パワー短光パルス発生方法の問題に鑑みてなされたものであり、ＣＰＡにおける位相歪みを補正して短パルス化を図る高パワー短光パルス発生方法及び装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、チャープ光パルスを増幅する増幅ステップと、該増幅ステップで増幅されたチャープ光パルスを圧縮する圧縮ステップと、該圧縮ステップで圧縮される前及び或いは後の光パルスの位相歪みを補正する補正ステップと、を有し、前記補正ステップは前記光パルスの時間幅が短くなるように位相歪みを補正することを特徴とする高パワー短光パルス発生方法である。
【０００５】
位相歪み補正ステップで光パルスの時間幅が短くなるように位相歪みを補正するので、圧縮ステップで補償しきれないで残る２次及び３次の位相分散と圧縮ステップで補償できない４次及びそれ以上の高次の位相分散が補償され短パルス化を図ることができる。また、非線形現象による位相歪みも補正されるので、高パワー化を図ることができる。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の高パワー短光パルス発生方法であって、前記補正ステップは、補正前の位相歪みと逆符号の位相歪みを前記光パルスに与えることを特徴としている。
【０００７】
位相歪みの補正を十分に行うことにより、ペデスタルフリーの短光パルスを発生することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項1或いは２に記載の高パワー短光パルス発生方法であって、さらに、短光パルスを伸張して伸張されたチャープ光パルスを出力する伸張ステップを有することを特徴としている。
【０００９】
補正ステップを有するので、光学要素の損傷を防ぐためにチャープ量を大きくしてパルス幅を増大させても、短パルス化を図ることができる。
【００１０】
課題を解決するためになされた請求項４に係る発明は、チャープ光パルスを出射するチャープ光パルス光源と、該チャープ光パルス光源から出射される該チャープ光パルスを増幅して増幅されたチャープ光パルスを出射する増幅器と、該増幅器から出射される該チャープ光パルスを圧縮して圧縮された短光パルスを出射する圧縮器と、該圧縮器で圧縮される前及び或いは後の光パルスの位相歪み補正する位相歪み補正手段と、を有し、前記位相歪み補正手段は、前記光パルスの時間幅が短くなるように位相歪みを補正することを特徴とする高パワー短光パルス発生装置である。
【００１１】
位相歪み補正手段で短光パルスの時間幅が短くなるように位相歪みを補正するので、圧縮器で補償しきれないで残る２次及び３次の位相分散と圧縮器で補償できない４次及びそれ以上の高次の位相分散が補償され短パルス化を図ることができる。また、光学要素の非線形現象による位相歪みも補正されるので、高パワー化を図ることができる。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の高パワー短光パルス発生装置であって、前記位相歪み補正手段は、補正前の位相歪みと逆符号の位相歪みを前記光パルスに与えることを特徴としている。
【００１３】
位相歪みの補正を十分に行うことにより、ペデスタルフリーの短光パルスを発生することができる。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項４或いは５に記載の高パワー短光パルス発生装置であって、前記チャープ光パルス光源は、短光パルスを発生する短光パルス光源と、該短光パルス光源から発生される該短光パルスを伸張してチャープ光パルスを出射する伸張器と、を備えることを特徴としている。
【００１５】
位相歪み補正手段を有するので、光学要素の損傷を防ぐために伸張器でチャープ量を大きくしてパルス幅を増大させても、短パルス化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
位相歪み補正ステップで短光パルスの時間幅が短くなるように位相歪みを補正するので、圧縮ステップで補償しきれないで残る２次及び３次の位相分散と圧縮ステップで補償できない４次及びそれ以上の高次の位相分散が補償され短パルス化を図ることができる。また、光学要素の非線形現象による位相歪みも補正されるので、高パワー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施形態１）図１は、本発明の実施形態１に係る高パワー短光パルス発生装置の構成図である。図２は、図１の位相歪み補正手段の構成図である。
【００１９】
先ず、装置の構成を説明する。図示するように、本実施形態の高パワー短光パルス発生装置は、ＣＰＡを採用しており、高繰り返し短光パルスを発生する短光パルス光源１１と伸張器１２を備えたチャープ短光パルス光源１と、光変調器２０と、前置増幅器２１と主増幅器２２を備えた増幅器２と、圧縮器３と、位相歪み補正手段４と、を有している。各構成要素を連結する太い線は光ファイバで、この間は光パルスがファイバ中を伝搬する。なお、光ファイバを用いないで空中伝搬させても良い。
【００２０】
短光パルス光源１１は、モードロックレーザ、Ｑスイッチレーザ等レーザの種別は問わないが、モードロックファイバレーザが装置全体の小型化、高信頼性化の点で好ましい。なお、チャープ短光パルス光源１は、短光パルス光源１１が、たとえば、ＤＢＲ（Distributed Bragg-Reflectore）半導体レーザであれば、次の伸張器１２を省略することができる。ＤＢＲ半導体レーザもファイバピッグテール型が装置全体の小型化、高信頼性化の点で好ましい。
【００２１】
伸張器１２には、ファイバ、チャープ格子、チャープファイバ格子など、入射した短光パルスをチャープさせパルス幅を伸張させる光学要素が使用される。
【００２２】
光変調器２０としては、強度変調器であれば電気光学変調器、音響光学変調器、磁気光学変調器等、種別を問わないが、電気光学結晶を基板とする導波路型変調器がファイバ接続し易く、装置全体の小型化、高信頼性化の点で好ましい。
【００２３】
前置増幅器２１は、光変調器２０でパルスが間引かれたことによる平均パワー低下を補うためのもので、短光パルス光源１から出力される光パルスのスペクトルに利得をもつ媒質を備えていれば、特に限定されない。短光パルス光源１１が、たとえばモードロックファイバレーザの場合、通常希土類元素ドープファイバ増幅器が用いられる。
【００２４】
主増幅器２２は、所定のパワーに高めるためのもので、入射される短光パルスのスペクトルに利得をもつ媒質を備えていれば、特に限定されない。短光パルスがたとえば１．５μｍ帯の場合、希土類元素ドープファイバ増幅器が用いられる。
【００２５】
圧縮器３は、たとえば平行配置された回折格子対で、一方の回折格子は、コリメートされた光が入射されると分光して広げ、他方の回折格子は、その分光光をコリメートすることでパルス時間幅を圧縮する。回折格子対を用いた圧縮器は、一方の回折格子と他方の回折格子の間隔を変えることで２次の位相分散を調節できるので、伸張器１２や増幅器２の２次の位相分散を補償するように調節される。また、一方の回折格子への入射角を変えることで、３次の位相分散を調節できるので、伸器１２や増幅器２の３次の位相分散を補償するように調節される。このように２次及び３次の位相分散を補償することで、パルスの時間幅を圧縮して短光パルスを出射することができる。しかし、圧縮器５による２次及び３次の位相分散の補償は、格子への入射角や格子間隔の調節が複雑で完全に補償することが困難であり、補償しきれない位相分散が残る。また、４次より高次の位相分散は元々補償できないので、前述の補償しきれないで残る位相分散に高次の位相分散が加わるので、光パルスの位相歪みが増大し、時間幅を十分に圧縮することができない。さらに、伸張器１２や増幅器２にファイバを用いると、ファイバでの非線形現象による位相変調効果も加わるため位相歪みがますます増大し、ペデスタルをもつ短パルスしか出射することができない。なお、回折格子対をプリズム対にしてもよい。
【００２６】
位相歪み補正手段４は、圧縮器３で補償しきれないで残る位相分散や補償できない高次の位相分散による位相歪み及び非線形現象による位相歪みを補正するもので、たとえば、図２に示すような、回折格子対４２ａ、４２ｂと空間光変調器４１を備えている。すなわち、図２に示す位相歪み補正手段４は、反平行配置された回折格子４２ａ、４２ｂと、フーリエ変換レンズ４３ａ、４３ｂと、透過型空間光変調器４１と、ハーフミラー４７と、ＦＲＯＧ（Frequency Resolved Optical Gating）４４と、を備えている。
【００２７】
空間光変調器４１は、たとえば液晶テレビ（ＬＣＴＶ）のような電気アドレス型の空間光変調器であるが、平行配向ネマチック液晶型空間光変調器（ＰＡＬ−ＳＬＭ）、光変調材料としてニオブ酸リチウムを用いた空間光変調器（ＭＳＬＭ）やＢＳＯを用いたＰＲＯＭ素子の２次元空間光変調器を利用することもできる。
【００２８】
ＦＲＯＧ４４は、自己相関器とその出力を分光計測する自己相関・分光計測部４４１と、コンピュータ４４２を備え、自己相関・分光計測部４４１からの情報を基に、コンピュータ上で位相回復のアルゴリズムを用いて光パルスの波形や位相を求めることができる。
【００２９】
次に、本装置の動作を説明する。短光パルス光源１１から出力される高繰り返し短光パルスが伸張器１２に入射されると、伸張器１２から伸張されたチャープ光パルスが出射される。次に、後続の増幅器での自然放出光を抑制するため光変調器２０でパルスが間引かれ、増幅器２で増幅される。次に、増幅器２で増幅されたチャープ光パルスが圧縮器３に入射されると、チャープを補償して圧縮された短光パルスが圧縮器３から出射される。圧縮器３で圧縮された短光パルスは、折り曲げミラー７０を経て位相歪み補正手段４の回折格子４２ａに入射される。すると、入射した短光パルスは、回折格子４２ａで分光されて空間的に広げられ、フーリエ変換レンズ４３ａでコリメート（フーリエ変換）される。コリメートされた短光パルスは、初めの間、動作してない（ＯＦＦ状態）空間光変調器を通過してフーリエ変換レンズ４３ｂで回折格子４２ｂに集光（逆フーリエ変換）される。次に、回折格子４２ｂからの出射光の一部がビームスプリッタ４７で取り出され、自己相関波形・分光計測部４４１に入射され、その測定結果をコンピュータ４４２によって解析することで、位相歪み補正前の各波長の位相が求められる。コンピュータ４４２は、入力された位相に基づいて空間光変調器４１に制御信号を入力して駆動し（ＯＮ状態にし）通過する光の位相を分光された波長ごとに変化させる。すなわち、空間光変調器４１がＯＮ状態になると通過する光の位相歪みが補正され、回折格子４２ｂからペデスタルフリーで時間幅の短い短光パルスが出射される。コンピュータ４４２は、ＦＲＯＧ４４の位相解析に用いるが、解析された位相情報を、インターフェース４６を介して空間光変調器４１を制御する目的に使用することができる。
【００３０】
上記のような、空間光変調器４１がＯＦＦ時の光パルスの位相に基づいて空間光変調器４１のアドレスに制御信号を入力して駆動し（ＯＮ状態にし）位相歪みを補正するＯＮ・ＯＦＦ制御に代えて、所謂フィードバック制御してもよい。すなわち、初めから空間光変調器４１をＯＮ状態にしたままで、回折格子４２ｂからの出射光パルスをＦＲＯＧ４４に入射させ、コンピュータ４４２上で位相回復のアルゴリズムを用いて光パルスの波形が最適（ペデスタルフリーで最短パルス幅）になるように位相を求め、空間光変調器４１を駆動して位相歪みを補正する。位相回復のアルゴリズムとしては、遺伝的アルゴリズムや所謂「焼きなまし法」等に代表されるフィードバック型アルゴリズムを適用することことで、パルス形状を効率よく最適化することができる。
【００３１】
（実施形態２）次に、図３を参照して、位相歪み補正手段にチャープミラーを用いた実施形態２に係る高パワー短光パルス発生装置について説明する。図３に示す実施形態２の高パワー短光パルス発生装置は、図１に示す実施形態１の高パワー短光パルス発生装置おいて、位相歪み補正手段４を主増幅器４０と圧縮器３との間に配置し、位相歪み補正手段４をチャープミラー４”にした以外は実施形態１と同じである。
【００３２】
チャープミラー４”は、位相歪み補正手段４の代わりに通常の反射ミラーを配置した時の圧縮器３からの出射光パルスを図２に示す実施形態１のＦＲＯＧ４４に入射させて位相を回復する位相を求め、その求めた位相変化を与えられるように設計製作されたものである。チャープミラーは、多層膜の屈折率と膜厚を調節して各波長の位相を変化させることができる。たとえば、求めた位相変化を与えるように膜厚を決定することは、シミュレーテッド・アニーリング法や遺伝的手法などを用いて行うことができる。
【００３３】
チャープミラー４”は、空間光変調器を用いた位相歪み補正手段に比べ、小型で、高パワー短光パルス発生装置の小型化を達成することができる。
【００３４】
（実施形態３）次に、図４を参照して、実施形態３を説明する。図４に示す実施形態３の高パワー短光パルス発生装置は、図１に示す実施形態１の高パワー短光パルス発生装置おいて、圧縮器３を圧縮器５にし、圧縮器５の折り返しミラーを位相歪み補正手段４’の反射型空間光変調器４１’にした以外は実施形態１と基本的な構成は同じである。
【００３５】
反射型空間光変調器４１’は、被変調光を入射する面の反対面側から、変調量の情報に対応した光強度分布を有した書き込み光を入射することによって、変調動作を行うことが可能な変調器である。
【００３６】
圧縮器５は、回折格子５１ａ、５１ｂが平行配置されたトレーシータイプである。
【００３７】
位相歪み補正手段４’は、コンピュータ４５’と、インターフェース４６’、反射型空間光変調器４１’を変調するための書き込み光源４８’、書き込み光源４８’から出射された光を反射型空間光変調器４１’に投影する際に、インターフェース４６’を介してコンピュータ４５’から出力された位相変調情報を透過率制御により光強度情報にエンコードするＬＣＤ４７’、及び結像レンズ４３’を備えている。
【００３８】
次に、本実施形態の動作について説明する。先ず、反射型空間光変調器４１’を駆動（ＯＮ）しないで単なる反射ミラーとして機能させて圧縮器５の出射光パルス（ビームスプリッタ６０からの反射光）を実施形態１のＦＲＯＧで受光して、位相歪み補正前の光パルスの位相を求める。次に、コンピュータ４５’は、求めた位相に基づいてＬＣＤ４７’に位相変調情報を書き込む。すると、ＬＣＤ４７’の出力像が結像レンズ４３’を経由して反射型空間光変調器４１’に書き込まれる。次に、変調情報が書き込まれた空間光変調器４１’に読み出し光として回折格子対５１ａ、５１ｂで分光されコリメートされた光が入射され、位相歪みが補正された光が反射され、圧縮器５からペデスタルフリーの短光パルスが出射される。
【００３９】
（実施例１）
本実施例１の高パワー短光パルス発生装置は、図１、２に示す実施形態１の高パワー短光パルス発生装置である。
【００４０】
短光パルス光源１１は、モードロックファイバレーザベースの光源で、パルス幅４００ｆｓ、繰り返し周波数５０ＭＨｚ、中心波長１５５８ｎｍ、スペクトルバンド幅８ｎｍの短光パルスを出力する。
【００４１】
伸張器３は、コア径５μｍ、長さ２００ｍの石英ファイバで、１次の位相分散β1＝２００ps/ｎｍ・ｋｍ、２次の位相分散β2＝４０ｐｓ2、３次の位相分散β3＝−１．２４ｐｓ3である。
【００４２】
光変調器２０は、Ｌｉ2ＮｂＯ3結晶を用いたマッハツェンダ導波路型変調器で、消光比３０ｄＢ、５０ＭＨｚの繰り返しパルスを１５０ｋＨｚの繰り返しパルスに変換する。
【００４３】
前置増幅器２１は、増幅率４０００倍（５μＷから２０ｍＷに増幅）のＥｒドープファイバ増幅器で、コア径８μｍ、長さ４ｍである。
【００４４】
主増幅器２２は、増幅率４０倍（２０ｍＷから８００ｍＷに増幅）のＥｒ、Ｙｂ共ドープファイバ増幅器で、コア径１６μｍ、長さ２ｍである。
【００４５】
圧縮器３は、格子間隔１２００本／ｍｍの回折格子２枚を平行配置したトレーシータイプで、伸張器３の２次の位相分散を補償するため回折格子対の間隔は２８ｃｍに設定されており、β2＝−４０ｐｓ2である。また、回折格子への入射角は８０°でβ3＝−０．３４ｐｓ3であった。
【００４６】
位相歪み補正手段４の空間光変調器４１は、ＰＡＬ−ＳＬＭ型で、開口寸法は２０ｍｍ角、解像度４８０×４８０画素である。回折格子４２ａ、４２ｂは格子間隔１２００本／ｍｍの格子で、フーリエ変換レンズ４３ａ、４３ｂの一方の焦点位置にそれぞれ配設されている。フーリエ変換レンズ４３ａ、４３ｂは、共に焦点距離ｆが２５０ｍｍで、フーリエ変換レンズ４３ａ、４３ｂの間隔が２ｆ、空間光変調器４１とレンズ４２ａ、４２ｂの間隔がｆになるように配置されている。
【００４７】
次に、本実施例の動作結果を図５〜図７を使って説明する。図５の波形は、本実施例装置で空間光変調器４１をＯＮにしたままで、回折格子４２ｂからの出射光パルスを図示しないＳＨＧ結晶に入射させ、第二高調波が最も強くなるようにコンピュータ４４２上で最適化アルゴリズムを用いて位相波形を求めることで、得られた短光パルスの自己相関波形であり、半値全幅７５０ｆｓでペデスタルフリーの短光パルスが得られた。第二高調波が最も強くなるのは、光パルスのピークパワーが大きくなったときであるため、ペデスタル部分の光エネルギーが主要なパルス部に重なるように制御される。具体的な制御の方法は、ある位相波形パラメータにおいてＳＨＧ結晶からの第二高調波強度を測定し、さらに、その光強度が強くなるように位相波形パラメータを修正するという操作を繰り返し行う。図６は、図５の最適な波形を得るために空間光変調器４１で変化させたスペクトル軸上での位相歪み補正波形である。
【００４８】
一方、図７は、位相歪み補正手段４の空間光変調器４１を動作させないときの回折格子４２ｂからの出射光パルスの自己相関波形で、比較のために測定したものである。
【００４９】
この測定結果より、短光パルス光源１１から出力されたパルス幅４００ｆｓの光パルスは、伸張器１２で伸張されパルス幅が３００ｐｓになるが、圧縮器３で圧縮しても９５０ｆｓまでしか短パルス化できず、しかも裾野（パルスの立上がりと立下り）に広いペデスタルもつパルスしか得られないことがわかる。
【００５０】
位相歪み補正によって、トランスフォーム限界の光パルス波形に近いものに変換できたと仮定すれば、この光パルスが有していた位相歪み波形は線形ではなく、短波長側から中心波長付近がフラットで、長波長側で２次関数状の位相分布をもつ特殊な形状であると考えられる。したがって、ペデスタルをもつ広いパルス幅の光パルスしか得られないのは、圧縮器３で補償しきれない２次、３次の位相分散、及び補償できない４次以上の位相分散、さらには、伸張器１２の非線形性による位相歪みによるものと考えられる。
【００５１】
したがって、本装置を用いることで圧縮器３で補償しきれない２次、３次の位相分散、及び補償できない４次以上の位相分散、さらには、伸張器１２や増幅器２の非線形性による位相歪みにより、短波長から中心波長付近がフラットで長波長側で２次関数状の位相分布をもつ特殊な形状の位相歪み波形になっても位相歪み補正手段４で補正して最適なパルスを得ることができる。
【００５２】
（実施例２）
本実施例の高パワー短光パルス発生装置は、実施例１と同じであり、図１、２に示す実施形態１の高パワー短光パルス発生装置である。実施例１と違う点は、実施例１における短光パルス光源１１の性能及び伸長器３の長さである。
【００５３】
本実施例の短光パルス光源１１は、モードロックファイバレーザベースの光源で、パルス幅４００ｆｓ、繰り返し周波数５０ＭＨｚ、中心波長１５５８ｎｍ、スペクトルバンド幅２０ｎｍの短光パルスを出力する。
【００５４】
伸長器３は、コア径５μｍ、長さ１４０ｍの石英ファイバで、１次の位相分散β1＝２００ps/ｎｍ・ｋｍ、２次の位相分散β2＝４０ｐｓ2、３次の位相分散β3＝−１．２４ｐｓ3である。
【００５５】
次に、本実施例の動作結果を図８〜図９を使って説明する。図８は、位相歪み補正手段４の空間光変調器４１を動作させないときの回折格子４２ｂからの出射光パルスの自己相関波形で、比較のために測定したものである。この図から位相歪み補正制御なしの場合、半値全幅が１２５７ｆｓで、ペデスタル付の短光パルスが出射されることがわかる。それに対して、図９の波形は、本実施例装置で空間光変調器４１をＯＮにして、回折格子４２ｂからの出射光パルスを図示しないＳＨＧ結晶に入射させ、第二高調波が最も強くなるようにコンピュータ４４２上で最適化アルゴリズムを用いて位相波形を求めることで、得られた短光パルスの自己相関波形であり、半値全幅４９９ｆｓでペデスタルフリーの短光パルスが得られた。図１０は、図９に示す最適な波形を得るために空間光変調器４１で変化させたスペクトル軸上での位相歪み補正波形である。
【００５６】
なお、本発明で開示しているようなレーザー構成において、中心波長から長波長の領域における２次の分散特性を示すパラメータは、光の位相をφ、角周波数をωとしたとき、∂2φ／∂ω2＝１〜４×１０-24（1/rad/Hz2）程度が最適なパラメータであった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態１に係る高パワー短光パルス発生装置の構成図である。
【図２】図１の位相歪み補正手段の構成図である。
【図３】実施形態２に係る高パワー短光パルス発生装置の要部構成図である。
【図４】実施形態３に係る高パワー短光パルス発生装置の構成図である。
【図５】実施例１の高パワー短光パルス発生装置で得られた短光パルスの自己相関波形である。
【図６】実施例１で最適な短光パルスを得るための位相歪み補正波形を示す図である。
【図７】実施例１の高パワー短光パルス発生装置で位相歪み補正なしのときの短光パルスの自己相関波形である。
【図８】実施例２の高パワー短光パルス発生装置で位相歪み補正なしのときの短光パルスの自己相関波形である。
【図９】実施例２の高パワー短光パルス発生装置で得られた短光パルスの自己相関波形である。
【図１０】図９の短光パルスを得たときの位相歪み補正波形を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・・・・・・・・・・チャープ光パルス光源
２・・・・・・・・・・・・増幅器
３・・・・・・・・・・・・圧縮器
４・・・・・・・・・・・・位相歪み補正手段
１１・・・・・・・・・・・短光パルス光源
１２・・・・・・・・・・・伸張器
【図１】
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【図２】
2007110089.tif 000004
【図３】
2007110089.tif 000005
【図４】
2007110089.tif 000006
【図５】
2007110089.tif 000007
【図６】
2007110089.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
2007110089.tif 000011
【図１０】
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