JPH06152015A - 短パルス光機能装置 - Google Patents
短パルス光機能装置Info
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- JPH06152015A JPH06152015A JP30225892A JP30225892A JPH06152015A JP H06152015 A JPH06152015 A JP H06152015A JP 30225892 A JP30225892 A JP 30225892A JP 30225892 A JP30225892 A JP 30225892A JP H06152015 A JPH06152015 A JP H06152015A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フェムト秒領域の短パルス光を高出力で且つ
安定に発生し得る装置を提供する。 【構成】 レーザー媒質１、高分散ブリュースタープリ
ズム対４及び可飽和吸収色素ジェット５を備えたファブ
リペロー型レーザー共振器１１に、励起用レーザー光源
１２から連続光２１を入射して励起し、定常的連続モー
ド同期状態のパルス列２２を発生させ、増幅用レーザー
光源１３から増幅用励起パルス光２３を入射して高利得
増幅媒質として作用させることにより、高出力で且つ安
定なフェムト秒領域の出力パルス光２４を発生する。
安定に発生し得る装置を提供する。 【構成】 レーザー媒質１、高分散ブリュースタープリ
ズム対４及び可飽和吸収色素ジェット５を備えたファブ
リペロー型レーザー共振器１１に、励起用レーザー光源
１２から連続光２１を入射して励起し、定常的連続モー
ド同期状態のパルス列２２を発生させ、増幅用レーザー
光源１３から増幅用励起パルス光２３を入射して高利得
増幅媒質として作用させることにより、高出力で且つ安
定なフェムト秒領域の出力パルス光２４を発生する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超高速の精密光計測や
光通信、光デバイスの特性評価、超高速物理現象解明の
ための分光測定等の超短時間領域の量子エレクトロニク
ス分野において有用な、ピコ秒（ｐｓ＝１０-12秒）か
らフェムト秒（ｆｓ＝１０-15秒）の短パルス光を高出
力で且つ安定に発生する装置に関するものである。
光通信、光デバイスの特性評価、超高速物理現象解明の
ための分光測定等の超短時間領域の量子エレクトロニク
ス分野において有用な、ピコ秒（ｐｓ＝１０-12秒）か
らフェムト秒（ｆｓ＝１０-15秒）の短パルス光を高出
力で且つ安定に発生する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種のモード同期法やパルス圧縮
法等の短パルス光の発生技術の発展により、フェムト秒
領域の短パルス光が発生できるようになった。これま
で、このような超短時間領域の短パルス光の発生及びそ
の応用研究は、利得帯域の広い色素レーザーに限られて
いた。
法等の短パルス光の発生技術の発展により、フェムト秒
領域の短パルス光が発生できるようになった。これま
で、このような超短時間領域の短パルス光の発生及びそ
の応用研究は、利得帯域の広い色素レーザーに限られて
いた。
【０００３】現時点で得られている最も短いパルス光の
パルス幅は、色素レーザー系による６ｆｓである（R.L.
Fork et al:Opt.Lett.,12,483(1987)参照）。この系で
は、まず、位相補償された衝突モード同期リング色素レ
ーザー（J.A.Valdmanis et al:Opt.Lett.,10,131(1985)
参照）によって、５０ｆｓ前後の短パルス光を発生させ
る。次に、１０ｆｓ以下の極短パルス光の発生はピーク
強度の低い通常の発振器からでは困難であるため、銅蒸
気レーザー励起による多重光路（６往復）色素増幅器
（W.H.Knox et al:J.Quant.Electron.,24,388(1988)参
照）やｃｗＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー励起色素増
幅器（Y.Ishida et al:Optics Commu.,68,295(1988)参
照）によって、ピーク出力を増強する（≧１ＭＷ）必要
がある。さらに、前記増幅されたパルス光を、石英光フ
ァイバ中の非線形性（光カー効果）と負分散素子（回折
格子対）とを組み合わせたパルス圧縮器で圧縮する、と
いう方法（H.Nakatuka et al:Phy.Rev.Lett.,47,910(19
81)、同じくW.J.Tomlinson et al:J.Opt.Soc.Am.,Bl,1
(1992)参照）がとられていた。
パルス幅は、色素レーザー系による６ｆｓである（R.L.
Fork et al:Opt.Lett.,12,483(1987)参照）。この系で
は、まず、位相補償された衝突モード同期リング色素レ
ーザー（J.A.Valdmanis et al:Opt.Lett.,10,131(1985)
参照）によって、５０ｆｓ前後の短パルス光を発生させ
る。次に、１０ｆｓ以下の極短パルス光の発生はピーク
強度の低い通常の発振器からでは困難であるため、銅蒸
気レーザー励起による多重光路（６往復）色素増幅器
（W.H.Knox et al:J.Quant.Electron.,24,388(1988)参
照）やｃｗＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー励起色素増
幅器（Y.Ishida et al:Optics Commu.,68,295(1988)参
照）によって、ピーク出力を増強する（≧１ＭＷ）必要
がある。さらに、前記増幅されたパルス光を、石英光フ
ァイバ中の非線形性（光カー効果）と負分散素子（回折
格子対）とを組み合わせたパルス圧縮器で圧縮する、と
いう方法（H.Nakatuka et al:Phy.Rev.Lett.,47,910(19
81)、同じくW.J.Tomlinson et al:J.Opt.Soc.Am.,Bl,1
(1992)参照）がとられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した色
素レーザー系においては、レーザー媒質である色素材料
（溶液）の劣化が著しく、レーザー発振器から１００ｆ
ｓ以下の短パルス光を安定して維持するには頻繁に色素
溶液を交換し、その都度、極めて注意深い共振器の調整
を行う必要があった。また、利得持続時間の短い（≦５
ｎｓ）色素増幅器を用いる限り、被増幅パルス光と励起
パルス光との正確なタイミングの一致（≦１ｎｓ）が必
要であり、高出力の短パルス光を安定して得ることが容
易でなく、制御性、信頼性、操作性等において問題があ
った。
素レーザー系においては、レーザー媒質である色素材料
（溶液）の劣化が著しく、レーザー発振器から１００ｆ
ｓ以下の短パルス光を安定して維持するには頻繁に色素
溶液を交換し、その都度、極めて注意深い共振器の調整
を行う必要があった。また、利得持続時間の短い（≦５
ｎｓ）色素増幅器を用いる限り、被増幅パルス光と励起
パルス光との正確なタイミングの一致（≦１ｎｓ）が必
要であり、高出力の短パルス光を安定して得ることが容
易でなく、制御性、信頼性、操作性等において問題があ
った。
【０００５】本発明は前記従来の問題点に鑑み、フェム
ト秒領域の短パルス光を高出力で且つ安定に発生し得る
装置を提供することを目的とする。
ト秒領域の短パルス光を高出力で且つ安定に発生し得る
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、レーザー媒質、位相補償用プリズム対及び
可飽和吸収媒質を含むファブリペロー型レーザー共振器
を被増幅光源とし、増幅用レーザー光源から発生する短
パルス光を前記被増幅光源内のレーザー媒質に集光する
ことによって、該レーザー媒質を高利得増幅媒質として
作用させる短パルス光機能装置を提案する。
成するため、レーザー媒質、位相補償用プリズム対及び
可飽和吸収媒質を含むファブリペロー型レーザー共振器
を被増幅光源とし、増幅用レーザー光源から発生する短
パルス光を前記被増幅光源内のレーザー媒質に集光する
ことによって、該レーザー媒質を高利得増幅媒質として
作用させる短パルス光機能装置を提案する。
【０００７】
【作用】本発明によれば、定常的連続モード同期状態の
パルス列を発生しているファブリペロー型レーザー共振
器に、増幅用レーザー光源から発生する短パルス光を集
光してこれを強励起することにより、利得スイッチング
による光増幅作用を引き起こして超短パルス光を発生す
る。
パルス列を発生しているファブリペロー型レーザー共振
器に、増幅用レーザー光源から発生する短パルス光を集
光してこれを強励起することにより、利得スイッチング
による光増幅作用を引き起こして超短パルス光を発生す
る。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。図
１は本発明の第１の実施例を示すもので、図中、１は連
続モード同期固体ソリトンレーザー媒質、ここではチタ
ンサファイア（Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3）ロッド（Y.Ishida et
al:Ultrafast Phenomena VII,Springer-Verlag,Berlin,
p.75(1990)、同じくN.Sarukura et al:Opt.Lett.,16,15
3(1991)参照）、２は全反射平面ミラー、３は透過率５
％の出力平面ミラー、４はＳＦ6ガラスからなる位相補
償用の高分散ブリュースタープリズム対、５はＨＩＴＣ
Ｉ溶液からなる可飽和吸収色素ジェット、６は水晶板か
らなる波長選択素子、７，８，９，１０は凹面ミラーで
あり、これらはファブリペロー型レーザー共振器１１を
構成する。また、１２は励起用レーザー光源、ここでは
平均出力６Ｗのｃｗアルゴンイオンレーザーである。ま
た、１３は増幅用レーザー光源、ここでは出力エネルギ
ー約１ｍＪのｃｗＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ（第２
高調波発生結晶付き）である。また、１４は集光レン
ズ、１５，１６，１７はミラーである。
１は本発明の第１の実施例を示すもので、図中、１は連
続モード同期固体ソリトンレーザー媒質、ここではチタ
ンサファイア（Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3）ロッド（Y.Ishida et
al:Ultrafast Phenomena VII,Springer-Verlag,Berlin,
p.75(1990)、同じくN.Sarukura et al:Opt.Lett.,16,15
3(1991)参照）、２は全反射平面ミラー、３は透過率５
％の出力平面ミラー、４はＳＦ6ガラスからなる位相補
償用の高分散ブリュースタープリズム対、５はＨＩＴＣ
Ｉ溶液からなる可飽和吸収色素ジェット、６は水晶板か
らなる波長選択素子、７，８，９，１０は凹面ミラーで
あり、これらはファブリペロー型レーザー共振器１１を
構成する。また、１２は励起用レーザー光源、ここでは
平均出力６Ｗのｃｗアルゴンイオンレーザーである。ま
た、１３は増幅用レーザー光源、ここでは出力エネルギ
ー約１ｍＪのｃｗＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ（第２
高調波発生結晶付き）である。また、１４は集光レン
ズ、１５，１６，１７はミラーである。
【０００９】前記構成において、ファブリペロー型レー
ザー共振器１１は励起用レーザー光源１２からの連続光
２１で励起され、定常的連続モード同期状態のパルス列
２２を発生する。該パルス列２２のパルス幅は、高分散
ブリュースタープリズム対４の群速度分散量（プリズム
間隔）を調節することにより、９０ｆｓから１０ｐｓま
で可変できる。モード同期の繰り返し周期は、Ｔc＝２
Ｌ／ｃ（約１２ｎｓ）で与えられる。ここで、Ｌは共振
器長、ｃは光速度である。
ザー共振器１１は励起用レーザー光源１２からの連続光
２１で励起され、定常的連続モード同期状態のパルス列
２２を発生する。該パルス列２２のパルス幅は、高分散
ブリュースタープリズム対４の群速度分散量（プリズム
間隔）を調節することにより、９０ｆｓから１０ｐｓま
で可変できる。モード同期の繰り返し周期は、Ｔc＝２
Ｌ／ｃ（約１２ｎｓ）で与えられる。ここで、Ｌは共振
器長、ｃは光速度である。
【００１０】前記定常的連続モード同期状態のパルス列
２２が発生している状態で、増幅用レーザー光源１３よ
り発生する増幅用励起パルス光２３を集光レンズ（ｆ＝
５００ｍｍ）１４及び凹面ミラー１０を通して、レーザ
ー媒質１に集光する。この増幅用励起パルス光２３とパ
ルス列２２はレーザー媒質１中で空間的に一致させる。
増幅用レーザー光源１３として用いたｃｗＱスイッチＮ
ｄ：ＹＡＧレーザーはコンパクトで高繰り返し（１〜１
０ｋＨｚ）のできる固体レーザーであるため、従来、用
いられていた銅蒸気レーザー、エキシマレーザー等よ
り、保守、操作性が大幅に改善される。将来、高出力半
導体レーザーが出現すれば、さらにコンパクトな系にな
る。
２２が発生している状態で、増幅用レーザー光源１３よ
り発生する増幅用励起パルス光２３を集光レンズ（ｆ＝
５００ｍｍ）１４及び凹面ミラー１０を通して、レーザ
ー媒質１に集光する。この増幅用励起パルス光２３とパ
ルス列２２はレーザー媒質１中で空間的に一致させる。
増幅用レーザー光源１３として用いたｃｗＱスイッチＮ
ｄ：ＹＡＧレーザーはコンパクトで高繰り返し（１〜１
０ｋＨｚ）のできる固体レーザーであるため、従来、用
いられていた銅蒸気レーザー、エキシマレーザー等よ
り、保守、操作性が大幅に改善される。将来、高出力半
導体レーザーが出現すれば、さらにコンパクトな系にな
る。
【００１１】励起パワー密度が充分上がってくる（０．
１Ｊ／ｃｍ2）と、正味利得が生じ、共振器１１内を往
復しているパルス列２２は、レーザー媒質１を通過する
度に飽和効果が起こるレベルまで指数関数的に増幅され
てゆき、出力パルス光２４となる。増幅用励起パルス光
（７０ｎｓ幅）２３が切れた後は、パルス列２２は共振
器１１内の光子の寿命時間（ｔc＝４００ｎｓ）で減衰
し、過度的緩和振動（１０〜２０μｓ）を経て、元の定
常的連続モード同期状態に回復する。
１Ｊ／ｃｍ2）と、正味利得が生じ、共振器１１内を往
復しているパルス列２２は、レーザー媒質１を通過する
度に飽和効果が起こるレベルまで指数関数的に増幅され
てゆき、出力パルス光２４となる。増幅用励起パルス光
（７０ｎｓ幅）２３が切れた後は、パルス列２２は共振
器１１内の光子の寿命時間（ｔc＝４００ｎｓ）で減衰
し、過度的緩和振動（１０〜２０μｓ）を経て、元の定
常的連続モード同期状態に回復する。
【００１２】図２は実際に増幅されたパルス列の包絡線
波形を高速半導体光素子とオシロスコープで測定したも
のである。同図(a)は掃引速度を５μｓ／div.にして、
増幅された過度応答部分とそれに続く非増幅部分（定常
的連続モード同期状態）全体が分かるようにした波形で
ある。また、同図(b)は掃引速度を２００ｎｓ／div.に
上げて、増幅された過度応答部分のみを拡大した波形で
ある。励起パワー密度が０．５Ｊ／ｃｍ2の時、１５０
倍の増幅度が容易に得られる。また、増幅後、約１５μ
ｓで定常状態に達することが分かる。このことから、５
０ｋＨｚ以上の高繰り返し増幅ができる。共振器１１内
の光強度は外部に取り出されるものより１０〜１５倍高
い。従って、凹面ミラー９及び１０間にキャビティーダ
ンパー素子を挿入すれば、出力をさらに１桁増大でき
る。
波形を高速半導体光素子とオシロスコープで測定したも
のである。同図(a)は掃引速度を５μｓ／div.にして、
増幅された過度応答部分とそれに続く非増幅部分（定常
的連続モード同期状態）全体が分かるようにした波形で
ある。また、同図(b)は掃引速度を２００ｎｓ／div.に
上げて、増幅された過度応答部分のみを拡大した波形で
ある。励起パワー密度が０．５Ｊ／ｃｍ2の時、１５０
倍の増幅度が容易に得られる。また、増幅後、約１５μ
ｓで定常状態に達することが分かる。このことから、５
０ｋＨｚ以上の高繰り返し増幅ができる。共振器１１内
の光強度は外部に取り出されるものより１０〜１５倍高
い。従って、凹面ミラー９及び１０間にキャビティーダ
ンパー素子を挿入すれば、出力をさらに１桁増大でき
る。
【００１３】前記過度応答部分と被増幅部分のパルス幅
は第２高調波発生自己相関計で測定した。元のパルス光
が１０ｐｓ領域の場合は増幅後も広がらない。１００ｆ
ｓ以下のパルス光では共振器１１内の分散効果と自己位
相変調効果が結合して３００ｆｓまで広がるが、この点
は後述するように、位相補償により圧縮できる。
は第２高調波発生自己相関計で測定した。元のパルス光
が１０ｐｓ領域の場合は増幅後も広がらない。１００ｆ
ｓ以下のパルス光では共振器１１内の分散効果と自己位
相変調効果が結合して３００ｆｓまで広がるが、この点
は後述するように、位相補償により圧縮できる。
【００１４】同じ増幅媒質を用いても、従来の外部多重
光路（２〜４往復）では同程度の増幅度を得るのに、励
起パワー密度を約１桁（２Ｊ／ｃｍ2）上げる必要があ
り、本発明装置の高効率動作と有効性が良く示されてい
る。
光路（２〜４往復）では同程度の増幅度を得るのに、励
起パワー密度を約１桁（２Ｊ／ｃｍ2）上げる必要があ
り、本発明装置の高効率動作と有効性が良く示されてい
る。
【００１５】本実施例によれば、レーザー媒質が強励起
されている時間内では増幅媒質として作用することか
ら、従来の外部増幅法である多重光路・多段増幅器（P.
Georges et al:Opt.Lett.,16,144(1991)参照）や、再生
増幅器（J.Squier et al:Opt.Lett.,16,324(1991)参
照）のような複雑な光学系は全く不要となる。そのた
め、被増幅パルス列と励起パルス光とのタイミング制御
系も不要となる。また、本装置ではレーザー媒質に新固
体材料であるチタンサファイア（Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3）ロッ
ドを用いているため、色素溶液のような劣化の問題もな
い。本レーザー媒質は従来の固体媒質と異なり、色素よ
りさらに広い利得帯域幅（７００〜１１００ｎｍ）及び
高い飽和エネルギー（１Ｊ／ｃｍ2）を有しているた
め、広帯域波長可変化、短パルス化、高出力化に適して
いる。また、システムの大幅な簡素化によって安定性、
ビーム質の向上、信頼性、操作性、保守性等の問題点が
一挙に解決できる。また、多数の光学素子群（レンズ、
ミラー、偏光素子等）を必要としないため、それらの群
速度分散によるパルス広がり効果、光損失が無視でき、
超短パルス増幅に有利である。
されている時間内では増幅媒質として作用することか
ら、従来の外部増幅法である多重光路・多段増幅器（P.
Georges et al:Opt.Lett.,16,144(1991)参照）や、再生
増幅器（J.Squier et al:Opt.Lett.,16,324(1991)参
照）のような複雑な光学系は全く不要となる。そのた
め、被増幅パルス列と励起パルス光とのタイミング制御
系も不要となる。また、本装置ではレーザー媒質に新固
体材料であるチタンサファイア（Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3）ロッ
ドを用いているため、色素溶液のような劣化の問題もな
い。本レーザー媒質は従来の固体媒質と異なり、色素よ
りさらに広い利得帯域幅（７００〜１１００ｎｍ）及び
高い飽和エネルギー（１Ｊ／ｃｍ2）を有しているた
め、広帯域波長可変化、短パルス化、高出力化に適して
いる。また、システムの大幅な簡素化によって安定性、
ビーム質の向上、信頼性、操作性、保守性等の問題点が
一挙に解決できる。また、多数の光学素子群（レンズ、
ミラー、偏光素子等）を必要としないため、それらの群
速度分散によるパルス広がり効果、光損失が無視でき、
超短パルス増幅に有利である。
【００１６】図３は本発明の第２の実施例を示すもの
で、図中、第１の実施例と同一構成部分は同一符号をも
って表す。即ち、１１はファブリペロー型レーザー共振
器、１２は励起用レーザー光源、１３は増幅用レーザー
光源、１８は音響光学素子、１９は位相補償（パルス幅
圧縮）のための回折格子対である。
で、図中、第１の実施例と同一構成部分は同一符号をも
って表す。即ち、１１はファブリペロー型レーザー共振
器、１２は励起用レーザー光源、１３は増幅用レーザー
光源、１８は音響光学素子、１９は位相補償（パルス幅
圧縮）のための回折格子対である。
【００１７】ファブリペロー型レーザー共振器１１の出
力パルス光２４は回折格子対１９に入れる前に、以下の
ような手順で波形整形する。出力パルス光２４は第１の
実施例で述べた増幅用励起パルス光２３の繰り返し周波
数に同期して増幅される。増幅持続時間幅はレーザー媒
質１のエネルギー緩和時間及び増幅用励起パルス光２３
の幅に依存して変わり、この系の条件下では１〜２μｓ
（パルスの数にして１００〜２００個相当）である。こ
の増幅部分だけ抽出するため、増幅幅に相当する電気的
ゲートパルスを高速光検出器（図示せず）から発生さ
せ、これを高速応答する音響光学素子１８に印加する。
あるいは電気光学素子を用いた単一パルス抽出器によっ
て、パルス列の中から１本だけ取り出すこともできる。
これによって、出力パルス光２４より増幅主要部分を分
離、選択したゲーテッドパルス光２５を得ることができ
る。
力パルス光２４は回折格子対１９に入れる前に、以下の
ような手順で波形整形する。出力パルス光２４は第１の
実施例で述べた増幅用励起パルス光２３の繰り返し周波
数に同期して増幅される。増幅持続時間幅はレーザー媒
質１のエネルギー緩和時間及び増幅用励起パルス光２３
の幅に依存して変わり、この系の条件下では１〜２μｓ
（パルスの数にして１００〜２００個相当）である。こ
の増幅部分だけ抽出するため、増幅幅に相当する電気的
ゲートパルスを高速光検出器（図示せず）から発生さ
せ、これを高速応答する音響光学素子１８に印加する。
あるいは電気光学素子を用いた単一パルス抽出器によっ
て、パルス列の中から１本だけ取り出すこともできる。
これによって、出力パルス光２４より増幅主要部分を分
離、選択したゲーテッドパルス光２５を得ることができ
る。
【００１８】一方、共振器１１内を往復する出力パルス
光２４は、レーザー媒質１を通過する際、凹面ミラー
９，１０で集光されるため、高ピーク強度に達している
（＞１０ＧＷ／ｃｍ2）。同程度の光強度を外部増幅器
で得るためには、１０4倍以上の増幅度が必要である。
媒質内の光電場が強くなると、３次の非線形光学過程で
ある自己位相変調（カー効果）が誘起される。
光２４は、レーザー媒質１を通過する際、凹面ミラー
９，１０で集光されるため、高ピーク強度に達している
（＞１０ＧＷ／ｃｍ2）。同程度の光強度を外部増幅器
で得るためには、１０4倍以上の増幅度が必要である。
媒質内の光電場が強くなると、３次の非線形光学過程で
ある自己位相変調（カー効果）が誘起される。
【００１９】また、媒質長（２ｃｍ）が短くても共振器
１１の往復効果により、その実効長は１〜２桁増すた
め、自己位相変調によるチャーピング（周波数変調）が
強く現れる。その結果、パルス光は充分なスペクトル広
がりを起こす。即ち、従来のような長い光ファイバを用
いて外部で自己位相変調を起こさせることなしに、短い
レーザー媒質１中で同様な作用が効果的に起こせる。し
かも、レーザー媒質１中での応答時間は高速（〜１ｆ
ｓ）である。高ピーク強度の基で広いスペクトル広がり
及びΔν（正の直線チャープ）を積極的に起こし、これ
を位相補償すれば、そのスペクトル広がりの逆数に相当
する超短パルス（１０ｆｓ以下）がレーザーから直接、
発生可能となる。
１１の往復効果により、その実効長は１〜２桁増すた
め、自己位相変調によるチャーピング（周波数変調）が
強く現れる。その結果、パルス光は充分なスペクトル広
がりを起こす。即ち、従来のような長い光ファイバを用
いて外部で自己位相変調を起こさせることなしに、短い
レーザー媒質１中で同様な作用が効果的に起こせる。し
かも、レーザー媒質１中での応答時間は高速（〜１ｆ
ｓ）である。高ピーク強度の基で広いスペクトル広がり
及びΔν（正の直線チャープ）を積極的に起こし、これ
を位相補償すれば、そのスペクトル広がりの逆数に相当
する超短パルス（１０ｆｓ以下）がレーザーから直接、
発生可能となる。
【００２０】図４は共振器１１から得られた出力パルス
光２４（１０ｐｓ）のスペクトルを示すもので、図中、
３１は増幅用レーザー光源１３からの光入射がない場
合、３２は光入射がある場合をそれぞれ示す。なお、こ
の図では裾の様子を見るため、縦軸は対数目盛りで表示
してある。
光２４（１０ｐｓ）のスペクトルを示すもので、図中、
３１は増幅用レーザー光源１３からの光入射がない場
合、３２は光入射がある場合をそれぞれ示す。なお、こ
の図では裾の様子を見るため、縦軸は対数目盛りで表示
してある。
【００２１】エネルギー増幅度が３０倍の場合、増幅後
のパルス光はスペクトル広がり（半値全幅で元の２〜３
倍、Δλ＝２．３ｎｍ）を起こすとともに、高速応答に
よる正の直線チャープ特性を持つので、図３に示すよう
な負の分散特性を持つ回折格子対（１２００ｌ／ｍｍ）
１９あるいはプリズム対を通過させるだけで、スペクト
ル広がりの逆数まで圧縮後のパルス光２６のパルス幅
（ｔp＝Δν-1）は圧縮される。スペクトル広がりに応
じた最適位相補償を行うために、回折格子対１９の間隔
を調整する。この結果、フーリエ限界まで圧縮された時
の圧縮比は、約１／３０になる。
のパルス光はスペクトル広がり（半値全幅で元の２〜３
倍、Δλ＝２．３ｎｍ）を起こすとともに、高速応答に
よる正の直線チャープ特性を持つので、図３に示すよう
な負の分散特性を持つ回折格子対（１２００ｌ／ｍｍ）
１９あるいはプリズム対を通過させるだけで、スペクト
ル広がりの逆数まで圧縮後のパルス光２６のパルス幅
（ｔp＝Δν-1）は圧縮される。スペクトル広がりに応
じた最適位相補償を行うために、回折格子対１９の間隔
を調整する。この結果、フーリエ限界まで圧縮された時
の圧縮比は、約１／３０になる。
【００２２】図５は音響光学素子１８により切り出した
ゲーテッドパルス光の一例を示すもので、掃引速度は５
００ｎｓ／div.である。図５から、高出力とともに生じ
たチャーピング光パルスを選択的に取出すことができ
た。なお、ゲーテッドパルス光から光ファイバ等の利用
による従来技術により圧縮パルス光が得られる。
ゲーテッドパルス光の一例を示すもので、掃引速度は５
００ｎｓ／div.である。図５から、高出力とともに生じ
たチャーピング光パルスを選択的に取出すことができ
た。なお、ゲーテッドパルス光から光ファイバ等の利用
による従来技術により圧縮パルス光が得られる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
つのレーザー媒質をレーザー発振器及び増幅器、さらに
高速非線形光学素子として有効に作用させることがで
き、全システムを非常にシンプルにすることができ、従
って、固体・半導体レーザー等、全てのレーザー光源及
びそれらの集積素子に拡張でき、今後、広い波長領域に
わたって高出力な超短パルス光の発生が可能となる。
つのレーザー媒質をレーザー発振器及び増幅器、さらに
高速非線形光学素子として有効に作用させることがで
き、全システムを非常にシンプルにすることができ、従
って、固体・半導体レーザー等、全てのレーザー光源及
びそれらの集積素子に拡張でき、今後、広い波長領域に
わたって高出力な超短パルス光の発生が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図
【図２】図１の装置における出力パルス光の一例を示す
波形図
波形図
【図３】本発明の第２の実施例を示す構成図
【図４】図２の装置により得られた増幅前及び増幅後の
パルス光のスペクトルを示す図
パルス光のスペクトルを示す図
【図５】ゲーテッドパルス光の一例を示す波形図
１…レーザー媒質、２…全反射平面ミラー、３…出力平
面ミラー、４…高分散ブリュースタープリズム対、５…
可飽和吸収色素ジェット、６…波長選択素子、７，８，
９，１０…凹面ミラー、１１…ファブリペロー型レーザ
ー共振器、１２…励起用レーザー光源、１３…増幅用レ
ーザー光源、１４…集光レンズ、１５，１６，１７…ミ
ラー、１８…音響光学素子、１９…回折格子対、２１…
連続光、２２…被増幅パルス列、２３…増幅用励起パル
ス光、２４…出力パルス光、２５…ゲーテッドパルス
光、２６…圧縮パルス光。
面ミラー、４…高分散ブリュースタープリズム対、５…
可飽和吸収色素ジェット、６…波長選択素子、７，８，
９，１０…凹面ミラー、１１…ファブリペロー型レーザ
ー共振器、１２…励起用レーザー光源、１３…増幅用レ
ーザー光源、１４…集光レンズ、１５，１６，１７…ミ
ラー、１８…音響光学素子、１９…回折格子対、２１…
連続光、２２…被増幅パルス列、２３…増幅用励起パル
ス光、２４…出力パルス光、２５…ゲーテッドパルス
光、２６…圧縮パルス光。
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザー媒質、位相補償用プリズム対及
び可飽和吸収媒質を含むファブリペロー型レーザー共振
器を被増幅光源とし、増幅用レーザー光源から発生する
短パルス光を前記被増幅光源内のレーザー媒質に集光す
ることによって、該レーザー媒質を高利得増幅媒質とし
て作用させることを特徴とする短パルス光機能装置。 - 【請求項２】 被増幅光源内のレーザー媒質を高速非線
形光学素子として作用させることを特徴とする請求項１
記載の短パルス光機能装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30225892A JPH06152015A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 短パルス光機能装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30225892A JPH06152015A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 短パルス光機能装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152015A true JPH06152015A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17906855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30225892A Pending JPH06152015A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 短パルス光機能装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152015A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085446A3 (de) * | 2002-04-04 | 2004-01-15 | Lzh Laserzentrum Hannover Ev | Einrichtung zur verstärkung kurzer, insbesondere ultrakurzer laserpulse |
| US9431785B2 (en) | 2014-01-23 | 2016-08-30 | Electronics And Telecommunications Research Institute | High power ultra-short laser device |
| US11695249B2 (en) | 2020-12-04 | 2023-07-04 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Femtosecond pulse laser apparatus |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP30225892A patent/JPH06152015A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085446A3 (de) * | 2002-04-04 | 2004-01-15 | Lzh Laserzentrum Hannover Ev | Einrichtung zur verstärkung kurzer, insbesondere ultrakurzer laserpulse |
| US9431785B2 (en) | 2014-01-23 | 2016-08-30 | Electronics And Telecommunications Research Institute | High power ultra-short laser device |
| US11695249B2 (en) | 2020-12-04 | 2023-07-04 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Femtosecond pulse laser apparatus |
| US12003073B2 (en) | 2020-12-04 | 2024-06-04 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Femtosecond pulse laser apparatus |
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