JPH0875603A - Optical response measuring instrument - Google Patents

Optical response measuring instrument

Info

Publication number
JPH0875603A
JPH0875603A JP21161294A JP21161294A JPH0875603A JP H0875603 A JPH0875603 A JP H0875603A JP 21161294 A JP21161294 A JP 21161294A JP 21161294 A JP21161294 A JP 21161294A JP H0875603 A JPH0875603 A JP H0875603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical
response measuring
optical response
optical parametric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP21161294A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3252994B2 (en
Inventor
Tsutomu Yanagawa
勉 柳川
Hirohisa Kanbara
浩久 神原
Kazunori Naganuma
和則 長沼
Toshikuni Kaino
俊邦 戒能
Yuzo Ishida
祐三 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP21161294A priority Critical patent/JP3252994B2/en
Publication of JPH0875603A publication Critical patent/JPH0875603A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3252994B2 publication Critical patent/JP3252994B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可視域から近赤外域まで使用可能な時間分解
能をpsから10fs程度以下とする光学応答測定器を
提供すること。 【構成】 レーザ1の出力光を第2,第3高調波発生器
2,3を介して光パラメトリック発振器4に入射し、波
長フィルタでシグナル光、アイドラ光の一方を選択し光
カーシャッタ系8に入射する。ビームスプリッタ9で2
ビームA,Bに分割し、ミラー10〜12、コーナーリ
フレクタ13,14で反射し、半波長板15,16、偏
光子17,18、レンズ19を通し試料20に集光す
る。検光子21、レンズ25を介し分光器23に入射し
受光器22で検出し、ボックスカー積分器26に入射す
る。26はパルスステージ24で位置調節し、これと2
4と26を計算機27で制御する。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide an optical response measuring instrument capable of operating in the visible region to the near infrared region with a time resolution of about ps to 10 fs or less. [Structure] The output light of a laser 1 is incident on an optical parametric oscillator 4 via second and third harmonic generators 2 and 3, and one of signal light and idler light is selected by a wavelength filter to select an optical Kerr shutter system 8. Incident on. 2 with beam splitter 9
The beam is divided into beams A and B, reflected by the mirrors 10 to 12 and the corner reflectors 13 and 14, passed through the half-wave plates 15 and 16, the polarizers 17 and 18, and the lens 19 to be focused on the sample 20. The light enters the spectroscope 23 through the analyzer 21 and the lens 25, is detected by the light receiver 22, and enters the boxcar integrator 26. The position of 26 is adjusted by the pulse stage 24.
4 and 26 are controlled by the computer 27.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光学材料および素子の
応答時間の測定器に関するものであり、広い波長範囲に
わたって動作を可能とし、光源のパルス幅より格段に短
い時間分解能を実現するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring device for response time of optical materials and devices, which is capable of operating over a wide wavelength range and has a time resolution much shorter than the pulse width of a light source. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】非線形光学材料をはじめとして、光学材
料および素子の応答時間は、その応答時間より高速な短
パルスレーザを用いて測定される。これまで安定で波長
可変なピコ秒、サブピコ秒光源といえば、Arイオンレ
ーザやNd3+:YAGレーザのモード同期レーザに同期
励起された複合モード同期色素レーザに限られていた。
最近では、波長可変サブピコ秒、フェムト秒光源として
Ti:Al23 レーザが用いられるようになってき
た。しかしながら、使用可能な発振波長の範囲Δλは、
色素レーザでΔλ〜10nm程度、Ti:Al23
ーザでΔλ〜100nm程度である。また、発振波長の
変更は、色素レーザではゲイン媒質、可飽和吸収体を取
り替えるだけでなく、ミラーをはじめ光学部品を変えな
ければならず、手間のいる作業となる。また、Ti:A
23 レーザといえども、光パルスの時間幅を一定に
保つためには、レーザ共振器内の分散が変化しないよう
にせねばならず、700nm≦λ≦1000nmの発振
波長の範囲に限ったとしても、Δλ〜100nmの程度
で、光学部品は変更せざるを得ない。
2. Description of the Related Art The response time of optical materials and devices including non-linear optical materials is measured by using a short pulse laser which is faster than the response time. So far, stable and wavelength-variable picosecond and subpicosecond light sources have been limited to composite mode-locked dye lasers that are synchronously pumped by mode-locked lasers such as Ar ion lasers and Nd 3+ : YAG lasers.
Recently, a Ti: Al 2 O 3 laser has been used as a wavelength tunable sub-picosecond or femtosecond light source. However, the usable oscillation wavelength range Δλ is
It is about Δλ to 10 nm with a dye laser and about Δλ to 100 nm with a Ti: Al 2 O 3 laser. Further, changing the oscillation wavelength requires not only replacing the gain medium and the saturable absorber in the dye laser, but also changing the optical components such as the mirror, which is a troublesome work. Also, Ti: A
Even in the case of the l 2 O 3 laser, in order to keep the time width of the optical pulse constant, it is necessary to keep the dispersion in the laser cavity unchanged, and it is limited to the oscillation wavelength range of 700 nm ≦ λ ≦ 1000 nm. Even so, the optical components have to be changed within the range of Δλ to 100 nm.

【0003】一方、コヒーレンスが保てない光はインコ
ヒーレント光と呼ばれる。このインコヒーレント光は、
例えばパルス幅がナノ秒以上であっても、光のスペクト
ル幅がパルス幅に相当する値より広く、コヒーレンス時
間がピコ秒、サブピコ秒オーダーと極端に短くなってい
る光を指す。したがって、このコヒーレンス時間に相当
する時間分解能が、パルス幅が広い光源でも得られるこ
とが解る。このため、パルス幅が互いにかなり異なるイ
ンコヒーレント光パルスと極短光パルスにおいて、パル
スの相関を利用する測定の場合には、コヒーレンス時間
の観点から、等価に扱うことができる(T.Yajim
a,N.Morita,“Methodof Lase
r Spectroscopy.”Y.Prior,
A.Ben−Reuven,and M.Rosenb
luh,eds.(Plenum,New York,
1986),pp75−85)。このインコヒーレント
光を用いた緩和時間の測定は、インコヒーレント分光と
もよばれ、特に超高速光パルスが必要な、位相緩和時間
の測定に用いられた(Y.Ishida andT.Y
ajima,Rev.Phys.Appl.22,16
29(1987))。実際には、ナノ秒レーザよりむし
ろピコ秒レーザ光を用いた報告例の方が多い。例えば、
光ファイバ等にピコ秒、サブピコ秒パルスを入射する
と、自己位相変調効果によってスペクトル幅が増加す
る。このチャープパルスを光源として利用した例として
中野らの報告がある(H.Nakano,Y.Ishi
da,and T.Yanagawa,Appl.Ph
ys.Lett.59,3090(1991))。この
インコヒーレント分光の手法は、これまで困難を極めた
極短光パルスの発生に要する労力をかなり緩和するもの
となったが、それでも得られるスペクトル幅は、ピコ
秒、サブピコ秒レーザの出力光を励起光として採用した
としても、高々数10nm程度であり、このスペクトル
幅に対応する時間分解能は最短でも数10fs程度まで
である。
On the other hand, light that cannot maintain coherence is called incoherent light. This incoherent light is
For example, even if the pulse width is nanoseconds or more, the spectral width of light is wider than the value corresponding to the pulse width, and the coherence time is extremely short on the picosecond or sub-picosecond order. Therefore, it can be seen that the time resolution corresponding to this coherence time can be obtained even with a light source having a wide pulse width. Therefore, in the case of the incoherent light pulse and the ultrashort light pulse whose pulse widths are considerably different from each other, in the case of measurement using the pulse correlation, they can be treated equivalently from the viewpoint of coherence time (T. Yajim).
a, N .; Morita, "Method of Lase"
r Spectroscopy. "Y. Prior,
A. Ben-Reuven, and M.M. Rosenb
luh, eds. (Plenum, New York,
1986), pp 75-85). The measurement of the relaxation time using this incoherent light is also called incoherent spectroscopy, and it was used for the measurement of the phase relaxation time that requires an ultrafast optical pulse (Y. Ishida and T.Y.
ajima, Rev. Phys. Appl. 22, 16
29 (1987)). In reality, there are more reports using picosecond laser light rather than nanosecond laser. For example,
When a picosecond or subpicosecond pulse is incident on an optical fiber or the like, the spectrum width increases due to the self-phase modulation effect. As an example of using this chirp pulse as a light source, there is a report by Nakano et al. (H. Nakano, Y. Ishi.
da, and T.S. Yanagawa, Appl. Ph
ys. Lett. 59, 3090 (1991)). This incoherent spectroscopy technique has considerably eased the labor required to generate extremely short light pulses, which has been extremely difficult until now, but the spectral width obtained is still the same as the output light of a picosecond or subpicosecond laser. Even if it is adopted as the excitation light, it is at most about several tens of nm, and the time resolution corresponding to this spectral width is at most about several tens of fs.

【0004】以上から、従来から用いられている光学応
答測定器は、光源と利用する光学部品で制限される波長
範囲および時間分解能の範囲でしか用いることができ
ず、それぞれピコ秒、サブピコ秒光源を用いたとして
も、高々100nmのスペクトル幅、数10fsから1
00fs程度の時間分解能である。これに対し、光パラ
メトリック変換器からの出力光を、インコヒーレント光
源として利用する光学応答測定器(特願平4−2402
70,特開平6−94571)は、ナノ秒光パルスを励
起光源として用いたとしても、ピコ秒からサブピコ秒領
域の光学応答が、簡便に測定できる。しかし、非共鳴型
(吸収を伴わない)の非線形光学応答を示す電子効果や
分子の配向効果等に関する応答をそれぞれ測定したり、
全光型の高速スイッチの特性を把握するためには、非線
形屈折率による偏光回転効果を利用する光カー(Ker
r)シャッタ配置が望ましい。
From the above, the conventionally used optical response measuring instrument can be used only in the wavelength range and the time resolution range which are limited by the light source and the optical components used, and the picosecond and subpicosecond light sources, respectively. Even if is used, the spectral width of 100 nm at the most, from several 10 fs to 1
The time resolution is about 00 fs. On the other hand, an optical response measuring device that uses the output light from the optical parametric converter as an incoherent light source (Japanese Patent Application No. 4-2402).
70, JP-A-6-94571), even if a nanosecond optical pulse is used as an excitation light source, the optical response in the picosecond to subpicosecond region can be easily measured. However, we can measure non-resonant (without absorption) nonlinear optical response such as electronic effect and molecular orientation effect.
In order to understand the characteristics of all-optical high-speed switches, an optical Kerr (Ker
r) A shutter arrangement is desirable.

【0005】一方、共鳴型非線形光学応答を決定する光
励起キャリヤの寿命測定については、ポンプ・プローブ
法がよく用いられる。しかし、キャリヤ寿命の測定に
は、プローブ光の透過率変化を観測しているため、縮退
型のポンプ・プローブ法では、往々にしてポンプ光の漏
れ光がS/Nを劣化させる。この点で非縮退型のポンプ
・プローブ法が有利であるが、波長が異なる短パルス光
源を準備したり、コヒーレンスが一致するインコヒーレ
ント光源を得ることが簡単ではない。この点で光パラメ
トリック変換器を用いる場合には、コヒーレンスの一致
した光子対(シグナル光とアイドラ光)を異なる波長領
域で簡単に得ることができる。
On the other hand, the pump-probe method is often used for measuring the lifetime of a photoexcited carrier that determines the resonance type nonlinear optical response. However, in measuring the carrier lifetime, changes in the transmittance of probe light are observed. Therefore, in the degenerate pump-probe method, leak light of pump light often deteriorates S / N. In this respect, the non-degenerate pump-probe method is advantageous, but it is not easy to prepare short-pulse light sources having different wavelengths or obtain an incoherent light source having the same coherence. In this point, when the optical parametric converter is used, photon pairs (signal light and idler light) having the same coherence can be easily obtained in different wavelength regions.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた如く、従来
の光学応答測定器は、ピコ秒、サブピコ秒光源を用いた
としても、高々100nmのスペクトル幅、数10fs
程度の時間分解能である。パルス幅が2−3ns程度の
ナノ秒光源を用いるに至っては、インコヒーレント分光
法を用いても、スペクトル幅は0.02−0.2nmで
あり、時間分解能は数psであることが森田らによって
報告された(N.Morita,T.Tokizak
i,and T.Yajima.J.Opt.Soc.
Am.B 4,1296(1987))。しかも光源と
して使用できる発振波長の範囲は100nm以下であ
る。
As described above, the conventional optical response measuring instrument has a spectral width of 100 nm at most and a few tens of fs even if a picosecond or subpicosecond light source is used.
It is about time resolution. Morita et al. Found that when using a nanosecond light source with a pulse width of about 2-3 ns, the spectral width was 0.02-0.2 nm and the time resolution was several ps even when using incoherent spectroscopy. (N. Morita, T. Tokizak).
i, and T. Yajima. J. Opt. Soc.
Am. B 4,1296 (1987)). Moreover, the oscillation wavelength range that can be used as the light source is 100 nm or less.

【0007】本発明の目的は、使用可能波長を可視域か
ら近赤外域まで拡張し、時間分解能をpsから10fs
程度以下とする光学応答速度測定器を提供することにあ
り、特に非共鳴型の非線形光学応答を分離した形に利用
できる、偏光回転型(光カーシャッタ系)の応答測定器
を提供することにある。
The object of the present invention is to extend the usable wavelength from the visible region to the near infrared region and to improve the time resolution from ps to 10 fs.
It is to provide an optical response speed measuring device whose degree is less than or equal to a certain degree, and in particular to provide a polarization rotation type (optical Kerr shutter system) response measuring device that can be used in a form in which a non-resonance type nonlinear optical response is separated. is there.

【0008】また、S/Nの向上や、キャリヤダイナミ
クスにおける波長依存性の測定には、光源の確保が困難
であるにも関わらず、非縮退型のポンプ・プローブ法が
期待されている。本発明のもう1つの目的は、この非縮
退型のポンプ・プローブ法に、光パラメトリック変換光
をインコヒーレント光として用い、簡便に波長の異なる
コヒーレンスの揃った複数のインコヒーレント光を提供
することである。これによって、キャリヤ寿命等の共鳴
型非線形光学応答が測定できる。
Further, in order to improve the S / N and measure the wavelength dependence of carrier dynamics, a non-degenerate pump-probe method is expected even though it is difficult to secure a light source. Another object of the present invention is to provide a plurality of incoherent light beams having different coherences with different wavelengths simply by using optical parametric conversion light beam as incoherent light beam in the non-degenerate pump-probe method. is there. Thereby, the resonance type nonlinear optical response such as carrier lifetime can be measured.

【0009】本発明の前記ならびにその他の目的および
新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって
明らかにする。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の(1)の解決手段の光学応答測定器は、非
線形屈折率効果を有する光学媒質を互いに偏光軸が直交
するように配置された2枚の偏光子ではさんだ非線形光
学装置において、光パラメトリック発振器、光パラメト
リック増幅器あるいは光パラメトリック蛍光発生器のう
ち、少なくともいずれか1つを含む、光パラメトリック
変換器からの出力光を光源として用いることを特徴とす
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the optical response measuring instrument of the solving means of (1) of the present invention is such that the polarization axes of optical media having a nonlinear refractive index effect are orthogonal to each other. In a nonlinear optical device sandwiched by two polarizers arranged, an output light from an optical parametric converter including at least one of an optical parametric oscillator, an optical parametric amplifier, and an optical parametric fluorescence generator is used as a light source. It is characterized by using.

【0011】本発明の(2)の解決手段の光学応答測定
器は、(1)に記載の光学応答測定器において、前記光
パラメトリック変換器の出力光を分離する手段を備え、
出力光をシグナル光、アイドラ光に分離し、いずれか一
方の光だけを使用するようにしたことを特徴とする。
An optical response measuring device as a means for solving (2) of the present invention is the optical response measuring device according to (1), further comprising means for separating output light of the optical parametric converter.
The output light is separated into signal light and idler light, and only one of the lights is used.

【0012】本発明の(3)の解決手段の光学応答測定
器は、(1)に記載の光学応答測定器において、前記光
パラメトリック変換器の出力光を分離する手段を備え、
シグナル光、アイドラ光に分離し、双方の光を共軸配置
にして使用することを特徴とする。
An optical response measuring device as a solution means of (3) of the present invention is the optical response measuring device according to (1), further comprising means for separating output light of the optical parametric converter.
The feature is that the light is separated into the signal light and the idler light, and both lights are coaxially used.

【0013】本発明の(4)の解決手段の光学応答測定
器は、(1)〜(3)のいずれか一つに記載の光学応答
測定器において、前記光パラメトリック変換器の出力光
を、分離または合波する手段として、ダイクロイックミ
ラーを備えたことを特徴とする。
The optical response measuring device of the solution means (4) of the present invention is the optical response measuring device according to any one of (1) to (3), wherein the output light of the optical parametric converter is: It is characterized in that a dichroic mirror is provided as means for separating or multiplexing.

【0014】本発明の(5)の解決手段の光学応答測定
器は、(2)に記載の光学応答測定器において、前記光
パラメトリック変換器の出力光を分離する手段は、波長
フィルタであることを特徴とする。
The optical response measuring device of the solution means (5) of the present invention is the optical response measuring device according to (2), wherein the means for separating the output light of the optical parametric converter is a wavelength filter. Is characterized by.

【0015】本発明の(6)の解決手段の光学応答測定
器は、非線形吸収効果を有する光学媒質に、複数の光ビ
ームを入射し、少なくとも1つの光ビームの遅延時間を
調節することができる非線形光学装置において、光パラ
メトリック発振器、光パラメトリック増幅器あるいは光
パラメトリック蛍光発生器のうち、少なくともいずれか
1つを含む、光パラメトリック変換器からの出力光を光
源として用いることを特徴とする。
The optical response measuring device as the means for solving the problem (6) of the present invention is capable of adjusting the delay time of at least one light beam by injecting a plurality of light beams into an optical medium having a nonlinear absorption effect. In the nonlinear optical device, the output light from the optical parametric converter including at least one of an optical parametric oscillator, an optical parametric amplifier, and an optical parametric fluorescence generator is used as a light source.

【0016】本発明の(7)の解決手段の光学応答測定
器は、(6)に記載の光学応答測定器において、前記光
パラメトリック変換器の出力光を分離する手段を備え、
出力光をシグナル光、アイドラ光に分離し、一方を光強
度の強いポンプ光(励起光)として用い、他方を該ポン
プ光に対する遅延時間を調節するプロープ光として用い
ることを特徴とする。
An optical response measuring device as a means for solving (7) of the present invention is the optical response measuring device according to (6), further comprising means for separating the output light of the optical parametric converter.
The output light is separated into a signal light and an idler light, one of which is used as a pump light (excitation light) having a high light intensity, and the other is used as a probe light for adjusting a delay time with respect to the pump light.

【0017】本発明の(8)の解決手段の光学応答測定
器は、(6)に記載の光学応答測定器において、前記光
パラメトリック変換器の出力光を分離する手段を備え、
出力光をシグナル光、アイドラ光に分離し、双方の光を
共軸配置にして使用することを特徴とする。
An optical response measuring device according to a solution of (8) of the present invention is the optical response measuring device according to (6), further comprising means for separating output light of the optical parametric converter.
The output light is separated into signal light and idler light, and both lights are coaxially arranged for use.

【0018】[0018]

【作用】前述の手段によれば、355nmの励起光に対
してBBO結晶を用いた光パラメトリック変換を利用す
る場合においては、短波長限界は450nm以下、長波
長限界も1700nm以上となり、Δλ〜1250nm
以上の広範囲な波長可変光源が実現できる。ナノ秒光パ
ルスを励起光として用いても、本発明の時間分解能は数
ps以下となる。ピコ秒光源を用いれば、10fs以下
の時間分解能も可能となる光学応答速度測定法およびそ
の測定器が実現できる。光パラメトリック変換器の出力
光を、広帯域な光増幅器に入射して光増幅する場合に
は、さらに高速で可変波長の広い光学応答測定器が得ら
れる。このようにして、400nm〜3000nmの範
囲で数ps〜数10fsの時間分解能が得られる。
According to the above-mentioned means, when the optical parametric conversion using the BBO crystal is used for the excitation light of 355 nm, the short wavelength limit is 450 nm or less, the long wavelength limit is 1700 nm or more, and Δλ to 1250 nm.
A wide wavelength tunable light source as described above can be realized. Even if the nanosecond light pulse is used as the excitation light, the time resolution of the present invention is several ps or less. If a picosecond light source is used, an optical response speed measuring method and a measuring instrument therefor capable of time resolution of 10 fs or less can be realized. When the output light of the optical parametric converter is incident on a wide-band optical amplifier to be optically amplified, an optical response measuring device with a wider variable wavelength can be obtained at a higher speed. In this way, a time resolution of several ps to several 10 fs can be obtained in the range of 400 nm to 3000 nm.

【0019】前記の広範な波長可変領域と細い時間分解
能は、光パラメトリック変換器(光パラメトリック発振
器(OPO)、光パラメトリック増幅器(OPA)、光
パラメトリック蛍光発生器(OPF))とインコヒーレ
ント分光の手法を同時に用いることによって実現でき
る。例えば、光パラメトリック発振器を考えると、励起
光の角周波数をω3 、光パラメトリック効果によって発
生するシグナル光の角周波数をω1 、アイドラ光の角周
波数をω2 とすると、ω3 =ω1 +ω2 が成立してい
る。このとき、例えばBBO(β−BaB24 )のよ
うな負の一軸性結晶では、
The above-mentioned wide wavelength tunable region and narrow time resolution are achieved by the optical parametric converter (optical parametric oscillator (OPO), optical parametric amplifier (OPA), optical parametric fluorescence generator (OPF)) and incoherent spectroscopy method. Can be realized by using simultaneously. For example, considering an optical parametric oscillator, if the angular frequency of the pumping light is ω 3 , the angular frequency of the signal light generated by the optical parametric effect is ω 1 , and the angular frequency of the idler light is ω 2 , then ω 3 = ω 1 + ω 2 is established. At this time, for example, in a negative uniaxial crystal such as BBO (β-BaB 2 O 4 ),

【0020】[0020]

【数1】 [Equation 1]

【0021】が満たされる。ただし、e,oはそれぞれ
異常光線、常光線を表し、n3 は励起光の屈折率、n2
はアイドラ光の屈折率、n1 はシグナル光の屈折率を表
す。また、このときの利得幅δωは、
Is satisfied. However, e and o represent an extraordinary ray and an ordinary ray, respectively, n 3 is the refractive index of the excitation light, and n 2 is
Represents the refractive index of idler light, and n 1 represents the refractive index of signal light. The gain width δω at this time is

【0022】[0022]

【数2】 [Equation 2]

【0023】で表される。ここで、Lは結晶長、cは光
速である。結晶内での光の位相変化φは、光の伝搬定数
をkとして、φ=knLと表せる。このとき群遅延時間
τg は、
It is represented by Here, L is the crystal length and c is the speed of light. The phase change φ of light in the crystal can be expressed as φ = knL, where k is the propagation constant of light. At this time, the group delay time τ g is

【0024】[0024]

【数3】 (Equation 3)

【0025】となる。従って(2),(3)より[0025] Therefore, from (2) and (3)

【0026】[0026]

【数4】 δω=2π/|τ1g−τ2g| (4) が得られる。(4) δω = 2π / | τ 1g −τ 2g | (4) is obtained.

【0027】[0027]

【外1】 [Outer 1]

【0028】[0028]

【数5】 (Equation 5)

【0029】が得られる。Is obtained.

【0030】[0030]

【外2】 [Outside 2]

【0031】および位相整合角θにおける屈折率n
(θ)とno 、ne の関係式のλ微分と、(3)式から
求められる。セルマイヤ方程式とそのλ微分をそれぞれ
次の(6),(7)式に、屈折率の関係式とそのλ微分
を、同じく(8),(9)式にそれぞれ示す。
And the refractive index n at the phase matching angle θ
It is obtained from the λ derivative of the relational expression of (θ) and n o and n e , and the expression (3). The Sellmeier equation and its λ derivative are shown in the following equations (6) and (7), respectively, and the relational expression of the refractive index and its λ derivative are also shown in the equations (8) and (9).

【0032】[0032]

【数6】 (Equation 6)

【0033】例えば、BBO(β−BaB24 )を用
いて、Nd3+:YAGレーザの第3高調波(355n
m)励起を行うと、488nm付近の波長でシグナル光
を得るには、位相整合角θがおよそ30°となる。この
ときシグナル光、アイドラ光間の群遅延時間差は(3)
および(6)〜(9)式を用いて算出でき、215fs
/mmが得られる。BBO結晶の長さを12mmとする
とδν=4THzという大きな値になる。この値は、イ
ンコヒーレント分光の手法を用いた場合、200fs程
度の時間分解能が得られることを意味する。
For example, using BBO (β-BaB 2 O 4 ), the third harmonic (355n) of an Nd 3+ : YAG laser is used.
m) When excitation is performed, the phase matching angle θ becomes about 30 ° in order to obtain signal light at a wavelength near 488 nm. At this time, the group delay time difference between the signal light and the idler light is (3)
And can be calculated using the equations (6) to (9) and 215fs
/ Mm is obtained. When the length of the BBO crystal is 12 mm, it becomes a large value of δν = 4 THz. This value means that a time resolution of about 200 fs can be obtained when the incoherent spectroscopy method is used.

【0034】光学応答時間を測定するには、フォトルミ
ネッセンスの発光強度を時間分解分光して、その減衰時
間を観測したり、試料に入射するレーザ光を2ビーム、
あるいは3ビームとして、トランジェントグレーティン
グを構成し、その回折光強度の減衰時間や、ポンプ・プ
ローブ法では非線形吸収の回復時間を観測する。インコ
ヒーレント分光において、これらの減衰時間や回復時間
と、試料のエネルギー緩和時間T1 、位相緩和時間T2
との間の関係は、光パルスのパルス幅tp とコヒーレン
ス時間tc 、それに、T1 ,T2 の大小関係と試料の励
起光波長における光学遷移のスペクトル幅が、均一か不
均一かによって決定されている。各々の実験配置による
結果と理論検討は、以下に示すような報告の中で詳しく
議論されている(N.Morita,T.Yajim
a,Phys.Rev.A 30,2525(198
4);N.Morita,T.Tokizaki,an
d T.Yajima,J,Opt.Soc.Am.B
4, 1269(1987):A.W.Weine
r,S.De Silvestri,and E.P.
Ippen,J.Opt.Soc.Am.B 2,65
4(1985))。
To measure the optical response time, the emission intensity of photoluminescence is time-resolved and the decay time is observed, or two beams of laser light incident on the sample are used.
Alternatively, a transient grating is configured with three beams, and the decay time of the diffracted light intensity and the recovery time of the nonlinear absorption are observed by the pump / probe method. In incoherent spectroscopy, these decay time and recovery time, the energy relaxation time T 1 of the sample, and the phase relaxation time T 2
The relationship between the pulse width t p and the coherence time t c of the light pulse, it, the spectral width of the optical transition in the excitation light wavelength of the magnitude relationship and a sample of T 1, T 2 is, depending on whether homogeneous or heterogeneous It has been decided. The results and theoretical examinations by each experimental arrangement are discussed in detail in the reports as shown below (N. Morita, T. Yajim).
a, Phys. Rev. A 30, 2525 (198
4); Morita, T .; Tokizaki, an
d T. Yajima, J, Opt. Soc. Am. B
4, 1269 (1987): A. W. Weine
r, S. De Silvervestri, and E.M. P.
Ippen, J .; Opt. Soc. Am. B 2,65
4 (1985)).

【0035】本発明によって、光パラメトリック変換器
の出力光をインコヒーレント光として用い、光カーシャ
ッタ系および2波長非縮退ポンプ・プローブ系を構成
し、前述のように極めて広い波長可変域において、高速
の応答時間測定器が実現できた。また、光パラメトリッ
ク変換器出力光のスペクトル幅と同程度の利得幅を有す
る光増幅器に、この光パラメトリック変換器出力光を入
射すると、インコヒーレント分光の時間分解能を損なう
ことなく、応答時間測定器の測定感度が改善できる。
According to the present invention, the output light of the optical parametric converter is used as incoherent light to form an optical Kerr shutter system and a two-wavelength non-degenerate pump / probe system, and as described above, a high speed is achieved in an extremely wide wavelength variable range. The response time measuring instrument of was realized. Further, when the output light of the optical parametric converter is incident on an optical amplifier having a gain width approximately the same as the spectral width of the output light of the optical parametric converter, the response time of the response time measuring device can be obtained without impairing the time resolution of the incoherent spectroscopy. The measurement sensitivity can be improved.

【0036】[0036]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0037】[実施例1]図1に本発明の光学応答時間
測定器の実施例として、空間配置の光カーシャッタ系の
概略構成をブロック図で示す。用いるレーザには、Qス
イッチNd3+:YAGレーザ(Q−YAG)をはじめ、
高出力モード同期Nd3+:YAGレーザ(ML−YA
G)やArレーザの他、パルス光出力を増幅すれば、チ
タンサファイヤレーザ(Ti:Al23 )、衝突パル
スモード同期色素レーザ(CPM)等も考えられる。こ
こでは、数MW以上のピークパワーが確保されているも
のと考え、最も保守作業が簡便なQ−YAGを使用する
例を示すこととする。勿論ここにあげたレーザをはじ
め、波長変換が可能な出力を有するレーザであれば、以
下に示すことは同様に実現可能である。使用したQ−Y
AGレーザはパルスエネルギーが600mJ、パルス幅
が15ns、繰り返し周波数は10Hzである。レーザ
1の出力光(基本波)をまずCD* A等の非線形光学結
晶を用いた第2高調波発生器(SHG)2に入射する。
Q−YAGのSH波のパルスエネルギーは140mJ、
パルス幅は12ns程度である。出力される第2高調波
(SH波)と該基本波の透過光をKD* P等の非線形光
学結晶を用いた第3高調波発生器(THG)3に入射
し、和周波発生により第3高調波(TH波)を得る。Q
−YAGのTH波のパルスエネルギーは90mJ、パル
ス幅は10ns程度である。得られたTH波のみを、B
BO等の非線形光学結晶を用いた光パラメトリック発振
器(OPO)4に入射し、シグナル光、アイドラ光をO
PO出力の光子対として得る。シグナル光、アイドラ光
の出力の和は15mJ、パルス幅は8ns程度である。
ここではOPOの発振波長可変域を可視域から近赤外域
と広くとり、角度位相整合を用いた波長設定がよりしや
すいTH波の使用について記述するが、SH波や4倍
波、5倍波を用いても支障はない。該OPO出力の光子
対は波長フィルタ5で一方を選択し、プリズム(p)あ
るいは45°入射全反射ミラー(M)6,7で全反射さ
れ、光カーシャッタの系8に入射する。ここでは、2ビ
ーム空間配置型の系を示しており、2ビームA,Bの偏
光方向の違いは45°である。この場合、シグナル光、
アイドラ光のどちらかを用いるかで最適なものを選択
し、1波長のみが縮退4光波混合系8に入射するように
する。波長フィルタの代わりに分散プリズム等の波長選
択機能を有する光学部品を用いてもよい。OPO出力は
ビームスプリッタ(BS)9、によって2ビームA,B
に分割され、それぞれ45°入射全反射ミラー10〜1
2あるいはコーナーリフレクタ(CR)13,14で反
射され、半波長板15,16、偏光子17,18をとお
り、レンズ(L)19で試料20に集光される。コーナ
ーリフレクタは用いる時間分解能により、プリズムでも
よい。半波長板、偏光子は、光路の違いによる分散変化
の影響を極力避けるためにA,B双方の光路に挿入する
のが望ましい。波長可変域を広くとるには、半波長板に
フレネルロムを採用する。ここでビームAとビームBの
偏光は、図1の○中に示したように、互いに45°傾い
ている。ビームAをプローブ光、Bをゲート光とする
と、試料20を通過後のプローブ光は、通過前の偏光方
向と直交する偏光成分のみが検光子21によって切り出
され、光電子増倍管(PMT)に代表される受光器22
で検出される。分光器23は迷光を除去し、信号のS/
Nを向上させるが、雑音成分がほとんど無視できるよう
な場合には、無くてもよい。コーナーリフレクタ14は
パルスステージ(PS)24による位置制御が行われ、
ゲート光に対するプローブ光の遅延時間τd を調整して
いる。該分光器23に試料通過後のプローブ光、つまり
シグナル光Sを入射するためには、レンズ25を用い
る。光電子増倍管22の出力は、ボックスカー積分器
(BCI)26やブロッタに入力され、Sの強度変化を
記録する。該ボックスカー積分器26やパルスステージ
24は、計算機27で制御される。ここで、OPO出力
は上述したようにインコヒーレント光として利用してい
るので、ピコ、サブピコ秒の応答時間測定が簡単に実行
できる。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a spatially arranged optical Kerr shutter system as an embodiment of the optical response time measuring device of the present invention. Lasers used include Q-switched Nd 3+ : YAG laser (Q-YAG),
High output mode-locked Nd 3+ : YAG laser (ML-YA
In addition to G) and Ar lasers, titanium sapphire lasers (Ti: Al 2 O 3 ) and collision pulse mode-locked dye lasers (CPM) are also conceivable if the pulsed light output is amplified. Here, it is assumed that a peak power of several MW or more is secured, and an example of using Q-YAG, which is the easiest to perform maintenance work, will be shown. Of course, the following can be similarly realized as long as the laser has an output capable of wavelength conversion, including the lasers mentioned here. Used Q-Y
The AG laser has a pulse energy of 600 mJ, a pulse width of 15 ns, and a repetition frequency of 10 Hz. The output light (fundamental wave) of the laser 1 is first made incident on a second harmonic generator (SHG) 2 using a nonlinear optical crystal such as CD * A.
The pulse energy of SH wave of Q-YAG is 140mJ,
The pulse width is about 12 ns. The output second harmonic (SH wave) and the transmitted light of the fundamental wave are incident on the third harmonic generator (THG) 3 using a nonlinear optical crystal such as KD * P, and the third harmonic is generated by the sum frequency generation. Obtain harmonics (TH waves). Q
The pulse energy of the -YAG TH wave is 90 mJ, and the pulse width is about 10 ns. Only the obtained TH wave is B
It is incident on an optical parametric oscillator (OPO) 4 using a non-linear optical crystal such as BO, and O
Obtained as PO output photon pairs. The sum of the outputs of the signal light and the idler light is 15 mJ, and the pulse width is about 8 ns.
Here, the oscillation wavelength variable range of the OPO is widened from the visible range to the near-infrared range, and the use of the TH wave, which makes it easier to set the wavelength using the angle phase matching, will be described. Can be used without any problem. One of the photon pairs of the OPO output is selected by the wavelength filter 5, is totally reflected by the prism (p) or the 45 ° incident total reflection mirror (M) 6, 7 and is incident on the optical Kerr shutter system 8. Here, a two-beam spatial arrangement type system is shown, and the difference between the polarization directions of the two beams A and B is 45 °. In this case, the signal light,
The optimum one is selected depending on which one of the idler light is used, and only one wavelength is made incident on the degenerate four-wave mixing system 8. Instead of the wavelength filter, an optical component having a wavelength selecting function such as a dispersion prism may be used. The OPO output is divided into two beams A and B by the beam splitter (BS) 9.
45 ° incidence total reflection mirrors 10 to 1
It is reflected by 2 or the corner reflectors (CR) 13 and 14, passes through the half-wave plates 15 and 16 and the polarizers 17 and 18, and is focused on the sample 20 by the lens (L) 19. The corner reflector may be a prism depending on the time resolution used. It is desirable to insert the half-wave plate and the polarizer into both the A and B optical paths in order to avoid the influence of the dispersion change due to the difference in the optical paths as much as possible. Fresnel ROM is used for the half-wave plate to obtain a wide wavelength tunable range. Here, the polarizations of the beam A and the beam B are inclined by 45 ° with respect to each other, as indicated by the circles in FIG. When the beam A is the probe light and the beam B is the gate light, the probe light after passing through the sample 20 has only the polarization component orthogonal to the polarization direction before passing cut out by the analyzer 21, and is output to the photomultiplier tube (PMT). Typical light receiver 22
Detected in. The spectroscope 23 removes stray light and outputs S /
Although N is improved, it may be omitted if the noise component is almost negligible. The position of the corner reflector 14 is controlled by the pulse stage (PS) 24,
The delay time τ d of the probe light with respect to the gate light is adjusted. A lens 25 is used to enter the probe light after passing through the sample, that is, the signal light S, into the spectroscope 23. The output of the photomultiplier tube 22 is input to a boxcar integrator (BCI) 26 and a blotter, and the intensity change of S is recorded. The boxcar integrator 26 and the pulse stage 24 are controlled by a computer 27. Since the OPO output is used as incoherent light as described above, it is possible to easily measure picosecond and subpicosecond response times.

【0038】図2に本発明の手法を用いた場合のCS2
の光カーシャッタ出力の波形を示す。横軸にプローブ光
の遅延時間をとると、被測定物質の応答速度が得られ
る。図3に応答時間の測定結果を示す。横軸にプローブ
光(光路A)の遅延時間、縦軸にシグナル光強度をプロ
ットした。図2では励起光波形が反映されたナノ秒の出
力パルス波形が観測されているが、パルスステージ24
を動かしながらシグナル光Sの強度変化を測定すると、
図3に示したようにOPOインコヒーレントパルスの相
関波形が得られる。パルスの相関波形の裾には、試料の
電子効果や分子の配向緩和に由来する応答が重なり、τ
d に依存しないバックグラウンドの上に重畳される。図
3ではピコ秒オーダーの応答が見られるが、これはパル
スの相関波形が支配的なためであり、試料の応答波形は
明確でない。この理由は490nmと短波長側での測定
であるため、OPOの利得幅が狭く、時間分解能がピコ
秒オーダーとなるためである。図4に本実施例に用いた
BBO−OPOの利得幅の波長依存性を示す。アイドラ
光については対応するシグナル光と同じであるので省略
した。この図からも明らかであるが、600nm近傍で
同様の実験を行うと、試料のサブピコ秒対応は簡単に得
られる。
FIG. 2 shows CS 2 when the method of the present invention is used.
The waveform of the optical car shutter output of is shown. If the delay time of the probe light is taken on the horizontal axis, the response speed of the substance to be measured can be obtained. FIG. 3 shows the measurement result of the response time. The horizontal axis represents the delay time of the probe light (optical path A), and the vertical axis represents the signal light intensity. In FIG. 2, a nanosecond output pulse waveform reflecting the excitation light waveform is observed.
When the change in the intensity of the signal light S is measured while moving,
As shown in FIG. 3, the correlation waveform of the OPO incoherent pulse is obtained. The tail of the correlation waveform of the pulse is overlapped with the response derived from the electronic effect of the sample and the relaxation of the molecular orientation,
Overlaid on a d independent background. In FIG. 3, a response of picosecond order is seen, but this is because the correlation waveform of the pulse is dominant, and the response waveform of the sample is not clear. This is because the measurement is performed on the short wavelength side of 490 nm, so that the OPO gain width is narrow and the time resolution is on the order of picoseconds. FIG. 4 shows the wavelength dependence of the gain width of the BBO-OPO used in this example. Idler light is omitted because it is the same as the corresponding signal light. As is clear from this figure, the sub-picosecond correspondence of the sample can be easily obtained by performing the same experiment in the vicinity of 600 nm.

【0039】図4に示したスペクトル幅δλは、488
nmで0.3nm程度であり、δν=0.4THzとな
る。この値は上述の応答速度測定の時間分解能の値と一
致しているが、「作用」の項で述べたδνの計算値より
1桁小さい。この原因は、OPOの共振器ミラーの反射
率で決まる光子寿命によって、時間分解能が決定される
ためである。このように光が光共振器中を数往復する
と、バンド幅が狭くなるので、共振器構造を廃し、進行
波型にする場合は、当然のことながら上述の結果より、
時間分解能は短かくなる。時間分解能と光パラメトリッ
ク変換光の出力パワーとの間では、トレードオフの関係
が成立するため、共振器を組むか、進行波型にするか
は、試料や測定器に課せられた条件を満たすように、選
択すればよい。
The spectral width δλ shown in FIG. 4 is 488.
nm is about 0.3 nm, and δν = 0.4 THz. This value agrees with the value of the time resolution of the response speed measurement described above, but is one digit smaller than the calculated value of δν described in the section "Action". This is because the time resolution is determined by the photon lifetime determined by the reflectance of the OPO resonator mirror. When light reciprocates in the optical resonator in this way, the bandwidth becomes narrower. Therefore, when the resonator structure is abolished and the traveling wave type is used, naturally, from the above results,
The time resolution becomes short. Since there is a trade-off relationship between the time resolution and the output power of the optical parametric conversion light, whether the resonator is assembled or the traveling wave type is used satisfies the conditions imposed on the sample and the measuring instrument. You can select it.

【0040】インコヒーレント光源の増幅には、前述の
ように広い利得帯域が必要なため、光パラメトリック増
幅器か、チタンサファイヤ(Ti:Al23 )を代表
とする広波長帯域固体増幅器が利用できる。これら光増
幅器の挿入箇所は、OPO出力光が光カーシャッタ系8
に入射する直前である。
Since a wide gain band is required for amplification of the incoherent light source, an optical parametric amplifier or a wide wavelength band solid-state amplifier represented by titanium sapphire (Ti: Al 2 O 3 ) can be used. . At the insertion points of these optical amplifiers, the OPO output light is the optical car shutter system 8
Immediately before entering.

【0041】[実施例2]図5には、ゲート光とプロー
ブ光が共軸配置された光カーシャッタ系を示す。用いた
光学部品は、図1に示した実施例1の場合と同一であ
る。実施例1では、非線形光学媒質と光との相互作用長
は、入射光強度や入射光のなす角度によっても異なる
が、高々数mmである。実施例2では、この相互作用長
が実施例1よりも長くとれるので、S/Nが高くなる
他、非線形性の小さいものでも、キャピラリーや導波
路、ファイバの形態を採用することによって、応答速度
が測定できる。光源部分は、基本的に実施例1と同様で
あるが、この系では、OPOの縮退点近傍の2波長の光
(シグナル光、アイドラ光)を使用する。波長分離が可
能でありさえすれば、同じコヒーレンスを示しながら
も、波長の異なる2つのインコヒーレント光が得られる
ので、前述の時間分解能を有する光カーシャッタが得ら
れる。当然のことながら、実施例1においても、ゲート
光、プローブ光にシグナル光、アイドラ光のどちらかを
割り当てて実験系を組み立てれば、同様な結果を得るこ
とができる。
[Embodiment 2] FIG. 5 shows an optical Kerr shutter system in which gate light and probe light are coaxially arranged. The optical components used are the same as in the case of Example 1 shown in FIG. In Example 1, the interaction length between the non-linear optical medium and the light is at most several mm, although it varies depending on the intensity of the incident light and the angle formed by the incident light. In the second embodiment, this interaction length can be made longer than that of the first embodiment, so that the S / N becomes high, and even if the nonlinearity is small, the response speed can be improved by adopting the form of the capillary, the waveguide, or the fiber. Can be measured. The light source part is basically the same as that of the first embodiment, but in this system, light of two wavelengths (signal light and idler light) near the degeneration point of the OPO is used. As long as wavelength separation is possible, two incoherent light beams having the same coherence but different wavelengths can be obtained, so that the optical Kerr shutter having the above-mentioned time resolution can be obtained. As a matter of course, also in the first embodiment, the same result can be obtained by allocating either the signal light or the idler light to the gate light or the probe light to assemble the experimental system.

【0042】図5の糸では、図1と同様にレーザ1、第
2高調波発生器2、第3高調波発生器3、光パラメトリ
ッタ発振器4を用いているが、OPO出力のシグナル
光、アイドラ光を、ゲート光、プローブ光のどちらかに
割り当てて、波長分離用のダイクロイックミラー28で
分離して光カーシャッタの糸30に入射する。実施例1
と同様、分離された光はミラー9〜12,33あるいは
コーナーリフレクタ13,14で反射させ、双方ともに
偏光操作を行う。さらに波長分散の差を極力抑制するた
め、半波長板15,16、偏光子17,18を透過させ
る。ゲート光に対するプローブ光の遅延時間τd は、コ
ーナーリフレクタ(CR)14の位置をパルスステージ
(PS)24と計算機27によって制御することによっ
て調節する。図5では、ゲート光に対しても同様な配置
とした。ゲート光をp偏波もしくはs偏波とする。プロ
ーブ光の偏光をゲート光の偏光から45°回転させ、波
長合波用のダイクロイックミラー32にゲート光ととも
に入射する。出射光(プローブ光は透過、ゲート光は反
射)はレンズ19で試料20に集光させる。試料を通過
した光は、波長分離用のフィルタあるいはダイクロイッ
クミラー31に入射し、検光子21を透過する。ここで
は必ずゲート光の除去が不可欠であるので、試料の直後
に波長フィルタやダイクロイックミラー31が配置され
ている。31は検光子21の後に置いてもよい。検光子
21の偏光方向は、試料入射前のプローブ光の偏光に対
し直交するものとする。ダイクロイックミラー31によ
って試料透過後のゲート光は反射される。ゲート光の強
度によって偏光回転が施された試料透過後のプローブ光
は、検光子21の偏光成分のみが切り出されてレンズ2
5を通って分光器23に入射され、光電子増倍管22で
検出される。S/Nが充分とれる場合には、分光器は必
要ない。光電子増倍管22の出力は、ボックスカー積分
器(BCI)26やブロッタに入力され、Sの強度変化
を記録する。該ボックスカー積分器26やパルスステー
ジ24は、計算機27で制御されるこれによって例え
ば、Q−YAGのTH波に対してはシグナル光が674
nm、アイドラ光が750nm、SH波に対してはシグ
ナル光1.0μm、アイドラ光1.14μm近傍の任意
の波長で位相整合させると、サブピコ秒以下の時間分解
能が得られ、実施例1で示した応答より高速の時間分解
分光が可能になる。
In the yarn of FIG. 5, the laser 1, the second harmonic generator 2, the third harmonic generator 3 and the optical parameter transmitter 4 are used as in FIG. 1, but the OPO output signal light and idler are used. The light is assigned to either the gate light or the probe light, separated by the wavelength separation dichroic mirror 28, and is incident on the thread 30 of the optical car shutter. Example 1
Similarly, the separated light is reflected by the mirrors 9 to 12 and 33 or the corner reflectors 13 and 14, and both are polarized. Further, in order to suppress the difference in chromatic dispersion as much as possible, the half-wave plates 15 and 16 and the polarizers 17 and 18 are transmitted. The delay time τ d of the probe light with respect to the gate light is adjusted by controlling the position of the corner reflector (CR) 14 by the pulse stage (PS) 24 and the computer 27. In FIG. 5, the same arrangement is used for the gate light. The gate light is p-polarized or s-polarized. The polarization of the probe light is rotated by 45 ° from the polarization of the gate light, and is incident on the dichroic mirror 32 for wavelength multiplexing together with the gate light. The emitted light (the probe light is transmitted and the gate light is reflected) is condensed on the sample 20 by the lens 19. The light that has passed through the sample is incident on the wavelength separation filter or dichroic mirror 31, and is transmitted through the analyzer 21. Since the removal of the gate light is indispensable here, the wavelength filter and the dichroic mirror 31 are arranged immediately after the sample. 31 may be placed after the analyzer 21. The polarization direction of the analyzer 21 is orthogonal to the polarization of the probe light before entering the sample. The dichroic mirror 31 reflects the gate light after passing through the sample. Only the polarization component of the analyzer 21 is cut out from the probe light that has been polarized and rotated by the intensity of the gate light and has passed through the sample.
The light enters the spectroscope 23 through 5 and is detected by the photomultiplier tube 22. If the S / N is sufficient, the spectroscope is not necessary. The output of the photomultiplier tube 22 is input to a boxcar integrator (BCI) 26 and a blotter, and the intensity change of S is recorded. The boxcar integrator 26 and the pulse stage 24 are controlled by the computer 27. As a result, for example, the signal light is 674 for the TH wave of Q-YAG.
nm, the idler light is 750 nm, the signal light is 1.0 μm for the SH wave, and the phase resolution is performed at an arbitrary wavelength in the vicinity of the idler light 1.14 μm. This enables time-resolved spectroscopy faster than the response.

【0043】OPOインコヒーレント光源の増幅には、
前述のように広い利得帯域が必要かつ2波長増幅が必要
なため、光パラメトリック増幅器を利用する。この光増
幅器の挿入箇所は、OPO出力光が光カーシャッタ系に
入射する直前であり、通常入力光はポンプ光(ここでは
Q−YAGのTH波かあるいはSH波)とシグナル光か
あるいはアイドラ光のどちらかである。
For amplification of the OPO incoherent light source,
As described above, an optical parametric amplifier is used because it requires a wide gain band and two-wavelength amplification. The insertion point of this optical amplifier is just before the OPO output light is incident on the optical Kerr shutter system, and the normal input light is pump light (here, TH wave or SH wave of Q-YAG) and signal light or idler light. Is either.

【0044】[実施例3]実施例1,2では光カーシャ
ッタを用いた応答測定器の構成例について述べた。ここ
ではポンプ・プローブ法を用いた共鳴型非線形光学材料
のキャリヤ寿命の測定法に関する、光学応答測定器の構
成について述べる。基本的には実施例1,2とほとんど
変わらない構成である。光学部品に付された符号は図1
および図5に共通している。特願平4−240270
(特願平6−94571)でも述べたように、一方の光
路に時間遅延を設けた2ビームのOPOインコヒーレン
ト法でキャリヤ寿命が測定できる。図6に示すキャリヤ
寿命測定器は、図1と同様にレーザ1、第2高調波発生
器2、第3高調波発生器3、光パラメトリック発振器4
を用いているが、波長フィルタ5は省かれている。ここ
で光パラメトリック変換器4の出力光、つまり、波長が
異なるシグナル光とアイドラ光のどちらかを上述した2
ビームの各々、即ちポンプ光かプローブ光に割り当て
る。シグナル光、アイドラ光の分離には、ダイクロイッ
クミラー28が用いられる。ダイクロイックミラーの替
わりにプリズム、回折格子を用いてもよい。このように
して分離された2ビームは、ダイクロイックミラー2
8、折り返しのミラー29(プリズムでもよい)によっ
て、ポンプ・プローブ実験系30に導入される。導入さ
れた2ビームはミラー9〜12、あるいはコーナーリフ
レクタ13,14で反射させレンズ19で試料20に集
光させる。キャリヤ寿命、即ちエネルギー緩和時間T1
は、透過率変化ΔTの回復時間から得られる。透過光強
度を測定するので、ポンプ光非入射時の背景透過率T0
の上に、ポンプ光入射時のプローブ光透過率変化ΔT
が、インコヒーレント分光のバックグラウンド信号とと
もに重畳される。S/Nに作用するこのポンプ光の除去
にはポンプ光の除去には、ダイクロイックミラー31が
用いられているが、この他にも、波長フィルタ、反射ミ
ラー、ピンホール、スリット等が使用できる。2ビーム
を試料20に集光させるには、凹面鏡による反射を利用
してもよい。試料20へ2ビームを集光させるには、図
6に示したようなレンズ19を用いるが、レンズを用い
る代わりに、凹面鏡による反射光を利用することも可能
である。試料20を通過後のプローブ光、つまりシグナ
ル光は分光器23に入射され、光電子増倍管22で検出
される。光電子増倍管22の出力は、ボックスカー積分
器(BCI)26やブロッタに入力され、Sの強度変化
を記録する。該ボックスカー積分器26やパルスステー
ジ24は、計算機27で制御される。
[Third Embodiment] In the first and second embodiments, the configuration example of the response measuring device using the optical Kerr shutter is described. Here, the configuration of the optical response measuring instrument concerning the method of measuring the carrier lifetime of the resonant nonlinear optical material using the pump-probe method is described. Basically, the configuration is almost the same as in the first and second embodiments. The reference numerals assigned to the optical components are shown in FIG.
And FIG. 5 are common. Japanese Patent Application No. 4-240270
As described in (Japanese Patent Application No. 6-94571), the carrier lifetime can be measured by the two-beam OPO incoherent method in which one optical path is provided with a time delay. The carrier lifetime measuring device shown in FIG. 6 is similar to that shown in FIG. 1 except that the laser 1, the second harmonic generator 2, the third harmonic generator 3, and the optical parametric oscillator 4 are used.
However, the wavelength filter 5 is omitted. Here, the output light of the optical parametric converter 4, that is, either the signal light or the idler light having different wavelengths is described above.
It is assigned to each of the beams, namely the pump light or the probe light. A dichroic mirror 28 is used to separate the signal light and the idler light. A prism or a diffraction grating may be used instead of the dichroic mirror. The two beams thus separated are separated by the dichroic mirror 2
8. It is introduced into the pump / probe experiment system 30 by a folded mirror 29 (or a prism). The introduced two beams are reflected by the mirrors 9 to 12 or the corner reflectors 13 and 14 and focused on the sample 20 by the lens 19. Carrier life, that is, energy relaxation time T 1
Is obtained from the recovery time of the transmittance change ΔT. Since the transmitted light intensity is measured, the background transmittance T 0 when pump light is not incident
On top of the probe light transmittance change ΔT when pump light is incident
Are superposed with the background signal of incoherent spectroscopy. A dichroic mirror 31 is used to remove the pump light that acts on the S / N, but other than this, a wavelength filter, a reflection mirror, a pinhole, a slit, or the like can be used. To focus the two beams on the sample 20, reflection by a concave mirror may be used. A lens 19 as shown in FIG. 6 is used to focus the two beams on the sample 20, but it is also possible to use reflected light from a concave mirror instead of using the lens. The probe light after passing through the sample 20, that is, the signal light is incident on the spectroscope 23 and detected by the photomultiplier tube 22. The output of the photomultiplier tube 22 is input to a boxcar integrator (BCI) 26 and a blotter, and the intensity change of S is recorded. The boxcar integrator 26 and the pulse stage 24 are controlled by a computer 27.

【0045】前述のように、光パラメトリック変換を利
用することによって得られるインコヒーレント光を2分
して、ポンプ・プローブ法の光源に利用すると、T1
測定できる。Qスイッチ・モードロックYAGレーザ
(Q−ML−YAG)を用いて富田らがはじめて示した
手法がこれである(M.Tomita,M.Matsu
oka,J.Opt.Soc.Am.B 3,560
(1986))。また、ポンプ光にコヒーレントなレー
ザパルスを用い、時間遅延を設けるプローブ光にスペク
トル幅の広い光パラメトリック変換光出力を用いる場
合、プローブ光の試料通過後の強度を測定することによ
って、時間分解スペクトルが測定できる。この場合、広
いスペクトル幅をもつプローブ光の試料透過光を測定で
きるので、広い波長領域にわたるキャリヤ緩和過程のプ
ローブ光遅延時間依存性が一望できる。例えば、Ti:
Al23 レーザのピコ秒、フェムト秒パルス光をT
i:Al23 増幅器で増幅し、この増幅後の出力光を
2分する。一方をポンプ光とし、他方は第2高調波発生
器に入射し、得られるSH波で、光パラメトリック変換
を行う。この光パラメトリック変換光をプローブ光とす
ると、時間分解スペクトルが観測可能になり、広い波長
範囲におよぶキャリヤ緩和過程が一望できることにな
る。
As described above, T 1 can be measured by dividing the incoherent light obtained by using the optical parametric conversion into two and using it as the light source of the pump-probe method. This is the method first shown by Tomita et al. Using a Q-switch mode-locked YAG laser (Q-ML-YAG) (M. Tomita, M. Matsu).
oka, J .; Opt. Soc. Am. B 3,560
(1986)). When a coherent laser pulse is used as the pump light and an optical parametric conversion light output with a wide spectral width is used as the probe light with a time delay, the time-resolved spectrum can be obtained by measuring the intensity of the probe light after passing through the sample. Can be measured. In this case, since the sample transmitted light of the probe light having a wide spectrum width can be measured, the probe light delay time dependency of the carrier relaxation process over a wide wavelength range can be expected. For example, Ti:
Picosecond and femtosecond pulsed light of Al 2 O 3 laser
i: Amplified by an Al 2 O 3 amplifier, and the output light after this amplification is divided into two. One is used as pump light and the other is incident on the second harmonic generator, and optical parametric conversion is performed with the obtained SH wave. When this optical parametrically converted light is used as the probe light, the time-resolved spectrum can be observed and the carrier relaxation process over a wide wavelength range can be overlooked.

【0046】[実施例4]図7には、ポンプ光とプロー
ブ光が共軸配置されたキャリア寿命測定系を示す。用い
た光学部品は図1,図5および図6と共通である。光源
部分は、基本的に図6に示す構成と同様である。すなわ
ち、分離された光はミラー9〜12,33あるいはコー
ナーリフレクタ13,14で反射させ、この系では、O
POの縮退点近傍の2波長の光(シグナル光、アイドラ
光)を使用する。波長分離が可能でありさえすれば、同
じコヒーレンスを示しながらも、波長の異なる2つのイ
ンコヒーレント光が得られるので、前述の時間分解能を
有するポンプ・プローブ系が得られる。
[Embodiment 4] FIG. 7 shows a carrier lifetime measuring system in which pump light and probe light are coaxially arranged. The optical components used are the same as in FIGS. 1, 5 and 6. The light source part is basically similar to the configuration shown in FIG. That is, the separated light is reflected by the mirrors 9 to 12, 33 or the corner reflectors 13 and 14, and in this system, O
Two wavelengths of light (signal light and idler light) near the PO degeneracy point are used. As long as wavelength separation is possible, two incoherent light beams having the same coherence but different wavelengths can be obtained, so that the pump / probe system having the above-mentioned time resolution can be obtained.

【0047】OPO出力のシグナル光、アイドラ光を、
ポンプ光、プローブ光のどちらかに割り当てて、波長分
離用のダイクロイックミラー28で分離する。分離され
た2ビームはダイクロイックミラー28と折り返しのミ
ラー29でポンプ・プローブ実験系30に導入される。
分離された光はミラー9〜12,33あるいはコーナー
リフレクタ13,14で反射させ、プローブ光の偏光を
偏光子16によりポンプ光の偏光から45°回転させ、
波長合波用のダイクロイックミラー32にポンプ光とと
もに入射する。ポンプ光に対するプローブ光の遅延時間
τd は、コーナーリフレクタ(CR)14の位置をパル
スステージ(PS)24と計算機27によって制御する
ことによって調節する。出射光(プローブ光は透過、ポ
ンプ光は反射)はレンズ19で試料20に集光させる。
実施例3でも述べたように、2ビームの集光には、レン
ズの代わりに凹面鏡を用いることができる。試料20を
透過した光は、再び波長分離用のフィルタあるいはダイ
クロイックミラー31に入射する。必要に応じて31は
複数にしてもよい。ダイクロイックミラー31によって
試料透過後のポンプ光は反射される。ポンプ光の除去は
ダイクロイックミラー31が用いられているが、この他
にも波長フィルタ、反射ミラー、ピンホール、スリット
等が使用できる。ポンプ光の強度によって透過率変化が
起こる試料透過後のプローブ光はレンズ25で分光器2
3に入射され、光電子増倍管22で検出される。ちなみ
にS/Nが充分とれる場合には、分光器は必要ない。光
電子増倍管22の出力は、ボックスカー積分器(BC
I)26やブロッタに入力され、Sの強度変化を記録す
る。該ボックスカー積分器26やパルスステージ24
は、計算機27で制御される。
The OPO output signal light and idler light are
It is assigned to either pump light or probe light and is separated by the dichroic mirror 28 for wavelength separation. The separated two beams are introduced into a pump / probe experiment system 30 by a dichroic mirror 28 and a folding mirror 29.
The separated light is reflected by the mirrors 9 to 12, 33 or the corner reflectors 13 and 14, and the polarization of the probe light is rotated by 45 ° from the polarization of the pump light by the polarizer 16.
The light enters the dichroic mirror 32 for wavelength multiplexing together with the pump light. The delay time τ d of the probe light with respect to the pump light is adjusted by controlling the position of the corner reflector (CR) 14 by the pulse stage (PS) 24 and the computer 27. The emitted light (the probe light is transmitted and the pump light is reflected) is condensed on the sample 20 by the lens 19.
As described in Example 3, a concave mirror can be used instead of the lens for condensing the two beams. The light transmitted through the sample 20 again enters the wavelength separation filter or dichroic mirror 31. A plurality of 31 may be provided if necessary. The pump light after passing through the sample is reflected by the dichroic mirror 31. Although the dichroic mirror 31 is used to remove the pump light, a wavelength filter, a reflection mirror, a pinhole, a slit, or the like can be used instead. The probe light after passing through the sample, in which the transmittance changes depending on the intensity of the pump light, passes through the lens 25 to the spectroscope 2.
3 and is detected by the photomultiplier tube 22. Incidentally, if the S / N is sufficient, the spectroscope is not necessary. The output of the photomultiplier tube 22 is the boxcar integrator (BC
I) It is input to 26 or a blotter and the intensity change of S is recorded. The boxcar integrator 26 and the pulse stage 24
Are controlled by the computer 27.

【0048】使用波長に関しては、実施例3とまったく
同様にすればよい。OPOインコヒーレント光の増幅に
関しても実施例3と同じである。
The wavelength used may be exactly the same as in the third embodiment. The amplification of OPO incoherent light is also the same as in the third embodiment.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、光パ
ラメトリック発振器、光パラメトリック増幅器あるいは
光パラメトリック蛍光発生器のうち、少なくともいずれ
か1つを含む、光パラメトリック変換器からの出力光を
光源として用いることによって450nmから1700
nmにもわたる広い波長範囲で、光カーシャッタやポン
プ・プローブ法を用いて、光学応答時間の測定ができる
ようになった。しかも、ナノ秒レーザを励起光源として
用いても、12mm程度のBBO結晶を用いるだけで、
時間分解能が、ピコ秒からサブピコ秒以下と非常に短い
ものが実現できる。さらに結晶長を短くしたり、共振器
構造をやめて、進行波タイプにすれば、さらに高速な現
象の応答時間が測定できる。このように簡便で、広い波
長領域の光が連続的に使用でき、時間分解能が充分短い
光学応答時間測定器は、これまでに例がない。また、最
近では高出力でパルス幅の短いパルスレーザが精力的に
開発されており、チタンサファイヤレーザ(Ti:Al
23 )のようなフェムト秒レーザまでが実用化される
に至っている。特にTi:Al23 はSH波でOPO
が可能であるばかりでなく、パルス幅が短いため、わず
かな増幅で高いピークパワーが得られ、時間分解能の飛
躍的な向上が可能である。今後、本発明は高速光現象の
解明や高速光現象を利用した様々な応用分野において、
大きな貢献を果たすものと期待される。
As described above, according to the present invention, the output light from the optical parametric converter including at least one of the optical parametric oscillator, the optical parametric amplifier, and the optical parametric fluorescence generator is used as the light source. 450nm to 1700 by using
It has become possible to measure the optical response time by using the optical Kerr shutter and the pump-probe method in a wide wavelength range of up to nm. Moreover, even if a nanosecond laser is used as an excitation light source, only a BBO crystal of about 12 mm is used,
A time resolution of picoseconds to subpicoseconds or less can be realized. If the crystal length is further shortened or the resonator structure is stopped and the traveling wave type is adopted, the response time of the phenomenon can be measured even faster. Thus, there is no optical response time measuring instrument that is simple and can continuously use light in a wide wavelength range and has sufficiently short time resolution. Recently, a pulsed laser with a high output and a short pulse width has been vigorously developed, and a titanium sapphire laser (Ti: Al
Even femtosecond lasers such as 2 O 3 ) have come into practical use. Especially Ti: Al 2 O 3 is OPO by SH wave.
Not only that, but because the pulse width is short, high peak power can be obtained with a small amount of amplification, and time resolution can be dramatically improved. In the future, the present invention will elucidate the high-speed light phenomenon and in various application fields utilizing the high-speed light phenomenon,
Expected to make a major contribution.

【0050】特に、H.M.Gibbsらによって提案
された光双安定デバイス(H.M.Gibbs,G.
R.Olbright.N.Peyghanbaria
n.H.E.Schmidt,S.W.Koch,an
d H.Haug,Phys.Rev.A 32,69
2(1985))、光カー(Kerr)効果を利用した
高速光スイッチ、位相共役波を利用した光学像の歪補正
(R.K.Jain and R.C.Lind,J.
Opt.Soc.Am.73,647(1983))、
可飽和吸収特性を利用した超短光パルスの生成、光のス
クイージングによる量子雑音の抑圧(R.E.Slus
her,L.W.Hollberg,B.Yurke,
J.C.Mertz,and J.F.Valley,
Phys.Rev.Lett.55,2409(198
5))等をはじめとする、非線形光学、量子光学の応用
上不可欠な、高速で、かつ大きな非線形光学効果をもた
らす材料や、E−Oサンプリング材料等の探索には、試
料の光学応答速度を測定することが重要であるため、サ
ブピコ秒程度の高速な応答時間が、可視域から近赤外域
までの広い波長範囲にわたって1つの測定系だけを用い
て連続的に測定できることが切望されている。これに
は、極短光パルスレーザ光が簡便に利用できればよいわ
けであるが、実際には、極短光パルスの発生、応用に
は、かなり熟練した技術者の多大なる時間と労力が要求
されることになる。本発明によればほとんどメンテナン
スフリーであるQスイッチ(ナノ秒)レーザ光であって
も、ピコ秒程度からサブピコ秒程度、さらにはフェムト
秒領域にまで及ぶ高速の応答時間が、可視域から近赤外
域までの広い波長範囲にわたって1つの測定系だけを用
いて連続的に測定できることになる。
In particular, H. M. An optical bistable device proposed by Gibbs et al. (HM Gibbs, G.G.
R. Olbright. N. Peyghambaria
n. H. E. Schmidt, S .; W. Koch, an
d H. Haug, Phys. Rev. A 32, 69
2 (1985)), a high-speed optical switch using the optical Kerr effect, and distortion correction of an optical image using a phase conjugate wave (RK Jain and RC Lind, J. et al.
Opt. Soc. Am. 73, 647 (1983)),
Generation of ultrashort optical pulses using saturable absorption characteristics, suppression of quantum noise by optical squeezing (RE Sluth
her, L .; W. Hallberg, B.A. Yurke,
J. C. Mertz, and J.M. F. Valley,
Phys. Rev. Lett. 55, 2409 (198
5)) and other materials, which are indispensable for the application of nonlinear optics and quantum optics, and which provide high-speed and large nonlinear optical effects, and EO sampling materials, the optical response speed of the sample is used. Since measurement is important, it has been earnestly desired that a fast response time of sub-picosecond can be continuously measured using only one measurement system over a wide wavelength range from the visible region to the near infrared region. For this purpose, it is only necessary to use the ultrashort light pulsed laser light easily, but in reality, generation and application of the ultrashort light pulse requires a great deal of time and labor of a highly skilled engineer. Will be. According to the present invention, even with Q-switched (nanosecond) laser light that is almost maintenance-free, a high-speed response time ranging from picoseconds to subpicoseconds, and even femtoseconds, can be obtained from the visible range to near red. It is possible to continuously measure using only one measuring system over a wide wavelength range up to the outer region.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1のOPOインコヒーレント光
を用いた光学応答時間測定器の概略構成を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical response time measuring instrument using OPO incoherent light of Example 1 of the present invention.

【図2】OPOインコヒーレント分光による、CS2
カーシャッタの出力波形の測定例を示す図であり、
(a)はゲート光がオン(ON)、(b)はゲート光が
オフ(OFF)の場合に対応する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of measuring an output waveform of a CS 2 optical car shutter by OPO incoherent spectroscopy,
(A) corresponds to the case where the gate light is on (ON), and (b) corresponds to the case where the gate light is off (OFF).

【図3】図2に示したOPOインコヒーレント分光によ
る、CS2 光カーシャッタ出力のプローブ光遅延時間依
存性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing probe light delay time dependence of CS 2 optical Kerr shutter output by the OPO incoherent spectroscopy shown in FIG.

【図4】BBO−OPOのシグナル光のスペクトル幅測
定例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of spectrum width measurement of signal light of BBO-OPO.

【図5】本発明の実施例2のOPOインコヒーレント光
源を用いた共軸配置型光カーシャッタの概略構成を示す
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a coaxial arrangement type optical car shutter using an OPO incoherent light source of Example 2 of the present invention.

【図6】本発明の実施例3のOPOインコヒーレント光
源から得られる2波長の光(シグナル光とアイドラ光)
を利用したポンプ・プローブ実験系の概略構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 6 is a two-wavelength light (signal light and idler light) obtained from the OPO incoherent light source according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a pump / probe experiment system using the above.

【図7】本発明の実施例4のOPOインコヒーレント光
源から得られるシグナル光、アイドラ光を用いた共軸配
置型のポンプ・プローブ系の概略構成を示すブロック図
である。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a coaxially arranged pump / probe system using signal light and idler light obtained from an OPO incoherent light source of Embodiment 4 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ(Q−YAG) 2 第2高調波発生器(SHG) 3 第3高調波発生器(THG) 4 光パラメトリック発振器(OPO) 5 波長フィルタ(光強度可変減衰器を含む) 6,7,10〜12 45°入射全反射ミラー 8 光カーシャッタ系 9 ビームスプリッタ(BS) 13,14 コーナーリフレクタ(CR) 15,16 半波長板 17,18 偏光子 19,25 レンズ 20 試料 21 検光子(18と直交偏光系となる偏光子) 22 光電子増倍管(PMT) 23 分光器 24 パルスステージ(PS) 26 ボックスカー積分器(あるいはプロッタ) 27 計算機 A,B 光ビーム 1 Laser (Q-YAG) 2 2nd Harmonic Generator (SHG) 3 3rd Harmonic Generator (THG) 4 Optical Parametric Oscillator (OPO) 5 Wavelength Filter (Including Optical Intensity Attenuator) 6,7, 10-12 45 ° incidence total reflection mirror 8 optical Kerr shutter system 9 beam splitter (BS) 13,14 corner reflector (CR) 15,16 half-wave plate 17,18 polarizer 19,25 lens 20 sample 21 analyzer (18 22) Photomultiplier tube (PMT) 23 Spectrometer 24 Pulse stage (PS) 26 Boxcar integrator (or plotter) 27 Computer A, B Light beam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戒能 俊邦 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 石田 祐三 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshikuni Kaino, 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor, Yuzo Ishida 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非線形屈折率効果を有する光学媒質を互
いに偏光軸が直交するように配置された2枚の偏光子で
はさみ、該光学媒質の非線形屈折率効果を測定する光学
応答測定器において、光パラメトリック発振器、光パラ
メトリック増幅器あるいは光パラメトリック蛍光発生器
のうち、少なくともいずれか1つを含む、光パラメトリ
ック変換器からの出力光を光源として用いることを特徴
とする光学応答測定器。
1. An optical response measuring instrument for measuring a nonlinear refractive index effect of an optical medium, wherein an optical medium having a nonlinear refractive index effect is sandwiched between two polarizers arranged so that polarization axes thereof are orthogonal to each other. An optical response measuring instrument, characterized in that the output light from an optical parametric converter, which includes at least one of an optical parametric oscillator, an optical parametric amplifier and an optical parametric fluorescence generator, is used as a light source.
【請求項2】 請求項1に記載の光学応答測定器におい
て、前記光パラメトリック変換器の出力光を分離する手
段を備え、出力光をシグナル光、アイドラ光に分離し、
いずれか一方の光だけを使用するようにしたことを特徴
とする光学応答測定器。
2. The optical response measuring device according to claim 1, further comprising means for separating output light of the optical parametric converter, and separating the output light into signal light and idler light,
An optical response measuring instrument characterized in that only one of the lights is used.
【請求項3】 請求項1に記載の光学応答測定器におい
て、前記光パラメトリック変換器の出力光を分離する手
段を備え、シグナル光、アイドラ光に分離し、双方の光
を共軸配置にして使用することを特徴とする光学応答測
定器。
3. The optical response measuring device according to claim 1, further comprising means for separating output light of the optical parametric converter, separating the light into signal light and idler light, and arranging both lights in a coaxial arrangement. An optical response measuring instrument characterized by being used.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一つに記載の光
学応答測定器において、前記光パラメトリック変換器の
出力光を、分離または合波する手段として、ダイクロイ
ックミラーを備えたことを特徴とする光学応答測定器。
4. The optical response measuring device according to claim 1, further comprising a dichroic mirror as a means for separating or combining the output light of the optical parametric converter. And an optical response measuring instrument.
【請求項5】 請求項2に記載の光学応答測定器におい
て、前記光パラメトリック変換器の出力光を分離する手
段は、波長フィルタであることを特徴とする光学応答測
定器。
5. The optical response measuring device according to claim 2, wherein the means for separating the output light of the optical parametric converter is a wavelength filter.
【請求項6】 非線形吸収効果を有する光学媒質に、複
数の光ビームを入射し、少なくとも1つの光ビームの遅
延時間を調節することにより該光学媒質の非線形吸収効
果を測定する光学応答測定器において、光パラメトリッ
ク発振器、光パラメトリック増幅器あるいは光パラメト
リック蛍光発生器のうち、少なくともいずれか1つを含
む、光パラメトリック変換器からの出力光を光源として
用いることを特徴とする光学応答測定器。
6. An optical response measuring instrument for measuring a nonlinear absorption effect of an optical medium by injecting a plurality of light beams into an optical medium having the nonlinear absorption effect and adjusting a delay time of at least one light beam. An optical response measuring instrument, characterized in that the output light from the optical parametric converter is used as a light source and includes at least one of an optical parametric oscillator, an optical parametric amplifier and an optical parametric fluorescence generator.
【請求項7】 請求項6に記載の光学応答測定器におい
て、前記光パラメトリック変換器の出力光を分離する手
段を備え、出力光をシグナル光、アイドラ光に分離し、
一方を光強度の強いポンプ光(励起光)として用い、他
方を該ポンプ光に対する遅延時間を調節するプロープ光
として用いることを特徴とする光学応答測定器。
7. The optical response measuring device according to claim 6, further comprising means for separating output light of the optical parametric converter, and separating the output light into signal light and idler light,
An optical response measuring instrument, wherein one is used as a pump light (excitation light) having a high light intensity and the other is used as a probe light for adjusting a delay time with respect to the pump light.
【請求項8】 請求項6に記載の光学応答測定器におい
て、前記光パラメトリック変換器の出力光を分離する手
段を備え、出力光をシグナル光、アイドラ光に分離し、
双方の光を共軸配置にして使用することを特徴とする光
学応答測定器。
8. The optical response measuring device according to claim 6, further comprising means for separating output light of the optical parametric converter, and separating the output light into signal light and idler light,
An optical response measuring instrument characterized in that both lights are coaxially used.
JP21161294A 1994-09-05 1994-09-05 Optical response measuring instrument Expired - Fee Related JP3252994B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21161294A JP3252994B2 (en) 1994-09-05 1994-09-05 Optical response measuring instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21161294A JP3252994B2 (en) 1994-09-05 1994-09-05 Optical response measuring instrument

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0875603A true JPH0875603A (en) 1996-03-22
JP3252994B2 JP3252994B2 (en) 2002-02-04

Family

ID=16608650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21161294A Expired - Fee Related JP3252994B2 (en) 1994-09-05 1994-09-05 Optical response measuring instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3252994B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016065871A (en) * 2010-01-22 2016-04-28 ニューポート コーポレーション Broadly tunable optical parametric oscillator
JP2018197769A (en) * 2017-05-22 2018-12-13 株式会社リコー Terahertz wave generator, inspection device
CN117629587A (en) * 2023-11-21 2024-03-01 同济大学 A device and method for measuring dual-wavelength laser beam quality factor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016065871A (en) * 2010-01-22 2016-04-28 ニューポート コーポレーション Broadly tunable optical parametric oscillator
JP2018197769A (en) * 2017-05-22 2018-12-13 株式会社リコー Terahertz wave generator, inspection device
CN117629587A (en) * 2023-11-21 2024-03-01 同济大学 A device and method for measuring dual-wavelength laser beam quality factor

Also Published As

Publication number Publication date
JP3252994B2 (en) 2002-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4972423A (en) Method and apparatus for generating ultrashort light pulses
EP2304412B1 (en) System for generating raman vibrational analysis signals
US10886690B2 (en) Optical frequency comb generator with carrier envelope offset frequency detection
US11289870B2 (en) Method and system for generating tunable ultrafast optical pulses
JP5619344B2 (en) Apparatus and method for optical frequency comb generation using monolithic microresonators
Chen et al. Measurement of transient nonlinear refractive index in gases using xenon supercontinuum single-shot spectral interferometry
CN101918889B (en) Wide-band optical amplifier, optical pulse generator, and optical instrument
JP2000214506A (en) Radiation light source and image pickup system
US11226534B2 (en) Methods and apparatus for generating mid-infrared frequency combs
EP0529763B1 (en) Method and system for compressing and amplifying ultrashort laser pulses
US6775053B2 (en) High gain preamplifier based on optical parametric amplification
EP4002610A1 (en) Laser device and method for generating laser light
JP3252994B2 (en) Optical response measuring instrument
JP4883350B2 (en) Terahertz wave generator / detector
Capdeville et al. Multiple-reflections single-shot dispersion scan for fast ultrashort-pulse measurements
Jiang et al. Synchronously pumped femtosecond optical parametric oscillator based on an improved pumping concept
JP2723201B2 (en) Optical response speed measuring instrument
US20250379412A1 (en) Light Source
JP3171265B2 (en) Solid-state pulse laser device
Kryukov et al. A Supercontinuum Generator with Pumping by Pulses of Chromium–Forsterite-Based Femtosecond Laser in Transparent Condensed Media
JP2696121B2 (en) Infrared femtosecond optical pulse generator
CN114069368A (en) Laser light source device containing solid-state slice group and measuring system
JP2004340690A (en) Optical frequency measuring apparatus and measuring method using multicolor mode-locked laser
JP6789658B2 (en) Light source device and information acquisition device using it
Ulvila New method to generate mid-infrared optical frequency combs for molecular spectroscopy

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071122

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 7

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 10

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees