JPH02201127A - 光遅延時間原点検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学測定技術に係り、特に超短パルスレーザを
坩いたポンプ・プローブ測定に好適な遅延時間原点測定
器に関する。

〔従来の技術〕

従来、光遅延時間原点の検出については、ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジックス　３８（１９６７年）
第２２３１頁から２２３４頁（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ
、３８．（１９６７）ｐｐ２２３１−２２３４）におい
て論じられている。ただしこの従来例は、光パルス幅を
求める方法であり、直接的に遅延時間原点を求めてはい
ない。

（発明が解決しようとする８Ｍ） 上記従来技術は、光の第２高調波を発生させるため、測
定できる光の波長が制限される。特に紫外光に対しては
、その第２高調波が真空紫外光となり、適用できない、
また、　ｉＪ視光に対しても、第２高調波発生用の非線
形光学素子は波長により選択が必要となる。従って広い
波長範囲をカバーするためには、高価な非線形光学素子
が複数必要であった。さらに位相整合をとるため光学調
整が複雑になるなどの問題もあった。

本発明の目的は１票外光を含む広い波長範囲の光パルス
に対して適用でき、しかも藺゛便かつ安価な遅延時間原
点検出器を提供することにある。

［［Ｍを解決するための手段］ 上記１」的は、第２高調波をとるかわりに、光の１次の
干渉を用いることにより達成される。

また２干渉編を観測する際、直列に配置した光伝導索−
ｒを用い、さらに１４月υｊ検波を行なうことにより、
より、Ｉ５感度な＋１］ＩＪ定がｉｉｆ能となる。

〔作用〕

Ｉｔ、ｌｘの２つの光を重ね合わせると、ｍ　ｉｌ＋！
１時間内の平均強度は、次式で与えられる。

Ｉ　＝　”’Ｉ　ｓ　＋　−１”’Ｐ　＋　２　Ｊ’Ｔ
”ｌ了’ｚｙｔｚ（τ）ここでγ１２（τ）は１次の０
１干渉度の実部である。

第；３項は干渉による項であり、２つの光パルスが時間
的に麺１（なった点、つまりτ＝Ｏでピークを持ち、時
間的に離れてしまった点でＯとなる。よってこのγ１２
（τ）を＆２１１’！することによりτ＝０の点、すな
わち遅延時間原点を検出することができる。

２つの光伝導素子を直列に配置し、片方でキャリヤを注
入し、もう片方でキャリヤをサンプリングするという方
法を用いれば、γ１．２　（τ）は容易に６１ｑ定でき
る。この時、光の一方に強度変調をかけ、これに同期さ
せてサンプリングした電荷を１ｌｌｌｌ定すれば、２つ
の光の相関信号のみを観４１Ｉ！でき、高感度の測定が
可能となる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。

光パルス１２を、ビームスプリッタ」でビーム１３とビ
ーム１４に分ける。これをコーナーキューブプリズム３
，４とミラー２とレンズ６で光検出器７へ導く、ビーム
１３はチョッパ９で強度変調し、光検出器７の出力をこ
の周波数でロックインアンプ１０により同期検波してい
る。コーナーキューブプリズム４はパルスステージ５に
より、光軸と平行に移剪」させることができ、これによ
り遅延をかけることができる。ステージ５とロックイン
アンプ１０は、コントローラ１１で制御され、データ収
録を行なう。ビーム１３と１４は、ニュートラルデンシ
ティフィルタ１５により、同強度となるように調整さ九
ている。用いた光パルス］２は、モード同期色素レーザ
の第２話調波であり、時間幅１ｉｐｓ、繰返し８２　Ｍ
　ＨＺ、波長：３００　ｎ　ｍである。

光検出器を、第２図により説明する。この検出器は、石
英基板上にアモルファスシリコン２６を蒸着し、その後
蒸着によりアルミニウｌＸ電極２３゜２４．２５を形成
した。この電極は特性インピーダンス５０Ωのマイクロ
ストリップラインとし、電極２５は抵抗２７で終端して
いる。ギャップ２８．２９は幅４０μｍとしている。

ビーム１３をギャップ２已に絞り込み、ビーム１４はギ
ャップ２９と２８にかかるように絞り込む。コントロー
ラ１１によりパルスステージ５を動かして遅延＋１Ｊ間
を変えると、ロックインアンプ出力は、第１３図のよう
に倹動する。この信号の尖頭が、遅延時間原点になる。

この信号のすその部分は、アモルファスシリコンのキャ
リヤの相関を表オ〕す。

ピークを鮮明にとらえるためには、このすそ部分が＼Ｉ
Ｌ坦である方がよい。そのためには、今問題としている
時間領域、つまり光の可干渉時間程度に比べて、キャリ
ヤの寿命が十分に長い光伝導材料を用いればよい。ここ
で用いたアモルファスシリコンは、そのキャリヤ寿命が
〜１μｓと、ピコ秒に比べ十分長いため、信号のすそは
十分平坦になっている。

光検出器としては、ここではアモルファスシリコンを用
いたが、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｇｅ、ＺｎＳ。

Ｚｎ５ｅ、ＺｎＴｅ、戒はポリアセチレン、ポリジアセ
チレン、ポリビニルカルバゾール等の有機半導体、或は
、前記半導体にＣｒ＋Ｍｎ、Ｉｚなど不純物を添加した
ものを用いてもよい、また、本実施例では、電極はマイ
クロストリップラインを形成したが、ストリップライン
でも良いし、また必らずしも伝送路とする必要もなく、
ランドを形成してもよい。光に強度変調をかけるには、
本実施例で用いたチョッパの他、電気光学効果、音影光
学効果を用いたものでも良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光遅延時間ｊ原意が簡便に検出できる
。高価な非線形光字素ｔが不要であるためコストを低く
でき、しかも紫外光を含む広い波長範囲の光に対し適用
が可能である。さらに位相整合の必要もないため、光学
系の調′浩が容易である。

また、通常、光パルス幅に比べて可干渉時間幅の方が狭
いため、本発明の方が、第２高調波を用いた方法よりｌ
ｌ＋＋＋定情度は高い。

この方法は、ｌ１ｉＩｌ長にも応用がＩｊｆ能である。

又。

２つに分けたビームの一方に試料を置くと光路長が変化
するため１本方法で光路長を側疋する事により試料の屈
折率を求めることもできる。光源として色素レーザなど
の波長可変レーザを用いれば。

屈折率分散も測定する事ができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学系の構成図。 ＠２図は光検出器の電極パターンを示す断面図、第３図
は本発明の実施例の検出器で得られる（イ号波形図であ
る。 ３．４・・コーナーキューブプリズム、７・・光検出器
、９　・チョッパ、１０・・・ロックインアンプ。 ２３．２４．２５・・・アルミ電極、２６・・・アモル
ファス・シリコン族Ｒｍ。 第 図 篤　２　図 ｚ７　　捲加 ２Ｂ、　ｚｑ　午゛路ソフ゛ １　こ゛−ムヌ７′ソッタ ３．４　コーた〒ユーアフｔリスＡ ７　尤狩ホ器 ９　−′ｒヨ・フハ′ １１　　コシドロー之 ミラー へ〇ルススｉ−シ 直シ瓦電源 口・！７Ｃ戸）０ ｒ３　図 ｊＪＬ延時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光パルスを２つに分ける光分岐器と、分けた光のう
   ち少なくとも一方に遅延をかける光遅延器と光検出器よ
   りなる光学系において、２つの光を干渉させる光学系を
   設けたことを特徴とする光遅延時間原点検出器。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の光遅延時間原点検出
   器において、光検出器として、直列に配置した２つの光
   伝導素子を用いたことを特徴とする光遅延時間原点検出
   器。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の光遅延時間原点検出
   器において、２つに分けた光の少なくとも一方に強度変
   調をかけ、光検出器の出力を同期検波することを特徴と
   する光遅延時間原点検出器。 ４、特許請求の範囲第２項に記載の光遅延時間原点検出
   器において、光検出器として、測定する光の可干渉時間
   に比べて十分長い寿命の光キャリヤを持つ光伝導素子を
   用いたことを特徴とする光遅延時間原点検出器。