JP2017011105A - Laser device and device usable for the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable stabilization of CEP of output laser pulse light in a laser device for outputting laser pulse light of a low frequency.SOLUTION: A laser device 10 includes a first amplifying device 5 for amplifying pulsed light from an oscillator 3 to generate a first pulse train, and a second amplifying device 7 for amplifying the first pulse train at a second frequency lower than a first frequency to generate a second pulse train. The second pulse train is a mixture of low-frequency amplified pulsed light of the second frequency amplified by the second amplifying device 7 and non-amplified pulsed light having low intensity and high frequency. The laser device 10 includes a reference light generator 9 for extracting reference pulsed light from the second pulse train with an intermediate frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency, and an adjustment device 13 for performing adjustment for compensating for variations in CEP of the amplified pulse light.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、発振器からのパルス光を増幅して低周波数のレーザパルス光を生成し出力するレーザ装置であって、出力するレーザパルス光の搬送波包絡線位相を安定化させる機能を有するレーザ装置及びこれに使用可能な装置に関する。   The present invention relates to a laser device that amplifies pulse light from an oscillator to generate and output low-frequency laser pulse light, and has a function of stabilizing a carrier envelope phase of the output laser pulse light, and It relates to a device that can be used for this.

図１は、非特許文献１に記載されているレーザ装置３０の構成を示す。レーザ装置３０は、発振器３１とストレッチャ３３と第１増幅器３５と第２増幅器３７とコンプレッサ３９とＣＥＰ測定器４１と制御部４３とを備える。   FIG. 1 shows a configuration of a laser device 30 described in Non-Patent Document 1. The laser device 30 includes an oscillator 31, a stretcher 33, a first amplifier 35, a second amplifier 37, a compressor 39, a CEP measuring device 41, and a control unit 43.

発振器３１は、微弱な超短パルス光（例えば８０Ｍｈｚのパルス光）を生成して出力する。ストレッチャ３３は、発振器３１からの超短パルス光の時間幅を伸張する。第１増幅器３５は、ストレッチャ３３により伸張されたパルス光を増幅して、高周波数（１ｋＨｚ）のパルス光を生成する。第２増幅器３７は、第１増幅器３５により生成された高周波数のパルス光をさらに増幅して、低周波数（１０Ｈｚ）のパルス光を生成する。コンプレッサ３９は、第２増幅器３７により生成された低周波数のパルス光の時間幅を圧縮する。コンプレッサ３９により時間圧縮されたレーザパルス光は、レーザ装置３０から出力される。   The oscillator 31 generates and outputs weak ultra-short pulse light (for example, 80 Mhz pulse light). The stretcher 33 extends the time width of the ultrashort pulse light from the oscillator 31. The first amplifier 35 amplifies the pulsed light stretched by the stretcher 33 and generates pulsed light having a high frequency (1 kHz). The second amplifier 37 further amplifies the high-frequency pulse light generated by the first amplifier 35 to generate low-frequency (10 Hz) pulse light. The compressor 39 compresses the time width of the low-frequency pulsed light generated by the second amplifier 37. The laser pulse light time-compressed by the compressor 39 is output from the laser device 30.

レーザ装置から出力されるレーザパルス光の特性として、後述のイオン化現象や極短レーザパルス光の生成に影響を与える搬送波包絡線位相（ＣＥＰ：Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｐｈａｓｅ）がある。図２は、ＣＥＰの説明図である。図２において、横軸は時間を示し、縦軸は、レーザパルス光の電場の強度を示す。図２において、実線は、１つのレーザパルス光の電場振動を示し、破線は、１つのレーザパルス光の包絡線を示す。ＣＥＰは、包絡線上の点が最大値をとる位相（時点）と、レーザパルス光の電場強度が最大値をとる位相（時点）との位相差（時間差）である。包絡線の形状（パルス光の時間幅に対応）が同じでも、包絡線に対するレーザパルス光の電場強度の位相は異なる。   As a characteristic of the laser pulse light output from the laser device, there is a carrier-envelope phase (CEP: Carrier-Envelope Phase) that affects an ionization phenomenon described later and generation of ultrashort laser pulse light. FIG. 2 is an explanatory diagram of CEP. In FIG. 2, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the intensity of the electric field of the laser pulse light. In FIG. 2, the solid line indicates the electric field oscillation of one laser pulse light, and the broken line indicates the envelope of one laser pulse light. CEP is the phase difference (time difference) between the phase (time point) at which the point on the envelope takes the maximum value and the phase (time point) at which the electric field intensity of the laser pulse light takes the maximum value. Even if the shape of the envelope (corresponding to the time width of the pulsed light) is the same, the phase of the electric field intensity of the laser pulsed light with respect to the envelope is different.

レーザ装置３０（コンプレッサ３９）から出力される低周波数のレーザパルス光は、原子・分子のイオン化研究や、極短パルス軟Ｘ線の発生に用いられる。前者については、出力レーザパルス光を、試験対象の原子や分子に当て、これによる原子や分子のイオン化現象の発現を調べる。後者については、出力レーザパルス光を、原子や分子に当てて、その波長を変換させてパルス時間幅が極短（例えばアト秒オーダー）のレーザパルス光（以下、極短レーザパルス光という）を新たに生成する。   The low-frequency laser pulse light output from the laser device 30 (compressor 39) is used for research on ionization of atoms and molecules and generation of ultrashort pulse soft X-rays. For the former, the output laser pulse light is applied to the atom or molecule to be tested, and the occurrence of ionization phenomenon of the atom or molecule is investigated. For the latter, the laser pulse light (hereinafter referred to as the ultra-short laser pulse light) having a very short pulse time width (for example, attosecond order) is obtained by applying the output laser pulse light to an atom or molecule and converting the wavelength. Create a new one.

イオン化現象は、原子や分子に当てるレーザパルス光のＣＥＰの値（以下、単にＣＥＰという）により影響を受ける。極短レーザパルス光の特性（強度および時間幅）も、これを生成するために原子や分子に当てるレーザパルス光のＣＥＰにより変化する。   The ionization phenomenon is affected by the CEP value (hereinafter simply referred to as CEP) of laser pulse light applied to atoms and molecules. The characteristics (intensity and time width) of the ultrashort laser pulse light also change depending on the CEP of the laser pulse light applied to atoms and molecules to generate it.

したがって、レーザパルス光のＣＥＰ（Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｐｈａｓｅ）を安定させる必要がある。   Therefore, it is necessary to stabilize the CEP (Carrier-Envelope Phase) of the laser pulse light.

ＣＥＰの変動として、高速および低速のものがある。発振器３１において発生するＣＥＰの高速変動（例えば１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚでのＣＥＰ変動）は、発振器３１において安定化させることができる。レーザパルス光の増幅過程において発生するＣＥＰの低速変動（例えば、１００Ｈｚ以上１ｋＨｚ未満でのＣＥＰ変動）は、以下の要因を考慮して以下のように安定化される。   CEP variations include high speed and low speed. High speed fluctuation of CEP generated in the oscillator 31 (for example, CEP fluctuation at 1 MHz to 100 MHz) can be stabilized in the oscillator 31. The low speed fluctuation of CEP (for example, CEP fluctuation at 100 Hz or more and less than 1 kHz) generated in the amplification process of the laser pulse light is stabilized as follows in consideration of the following factors.

ＣＥＰの低速変動の要因として、ストレッチャ３３およびコンプレッサ３９を構成する光学素子の微小振動や微小変位がある。この微小振動や微小変位は、外乱により生じる。外乱は、例えば、付近の機器や自然界で生じた振動や音波などである。例えば，コンプレッサ３９は、互いに向き合う２つの回折格子を含み、その回折角が４５度であり、その溝間隔が１ｕｍであるとして、回折格子同士の間隔が１０ｎｍ変位すると，ＣＥＰは約１３０ｍｒａｄ変位する。   As a factor of the low-speed fluctuation of CEP, there are minute vibrations and minute displacements of optical elements constituting the stretcher 33 and the compressor 39. This minute vibration or minute displacement is caused by disturbance. The disturbance is, for example, a nearby device or vibration or sound wave generated in the natural world. For example, the compressor 39 includes two diffraction gratings facing each other, the diffraction angle is 45 degrees, and the groove interval is 1 μm. When the interval between the diffraction gratings is displaced by 10 nm, the CEP is displaced by about 130 mrad.

出力レーザパルス光のＣＥＰの低速変動を補償するために、非特許文献１のレーザ装置３０では、第１増幅器３５から出力される高周波数（１ｋＨｚ）のパルス光の一部を、サンプルパルス光として、第２増幅器３７に入射させずに第２増幅器３７をバイパスさせ、コンプレッサ３９に入射させるようになっている。   In order to compensate for the low speed fluctuation of the CEP of the output laser pulse light, in the laser device 30 of Non-Patent Document 1, a part of the high frequency (1 kHz) pulse light output from the first amplifier 35 is used as the sample pulse light. The second amplifier 37 is bypassed without being incident on the second amplifier 37 and is incident on the compressor 39.

ＣＥＰ測定器４１は、コンプレッサ３９を通過したサンプルパルス光のＣＥＰを測定する。制御部４３は、測定されたＣＥＰに基づいてストレッチャ３３を構成する回折格子同士の間隔を調整する。この処理が時々刻々と行われることにより、ＣＥＰの低速変動を補償することができる。なお、下記の特許文献１にも、測定されたＣＥＰに基づいてストレッチャを構成する回折格子の位置を調整する点が記載されている。   The CEP measuring device 41 measures the CEP of the sample pulse light that has passed through the compressor 39. The controller 43 adjusts the interval between the diffraction gratings constituting the stretcher 33 based on the measured CEP. By performing this process every moment, it is possible to compensate for the low speed fluctuation of the CEP. The following Patent Document 1 also describes the point of adjusting the position of the diffraction grating constituting the stretcher based on the measured CEP.

このように、非特許文献１では、第１増幅器３５からの高周波数（１ｋＨｚ）のパルス光の一部をサンプルパルス光としている。第２増幅器３７からのパルス光は、１００Ｈｚ以上で変動するＣＥＰの安定化に用いるには、その繰り返し周波数が１０Ｈｚと低すぎるからである。   As described above, in Non-Patent Document 1, a part of the high frequency (1 kHz) pulse light from the first amplifier 35 is used as the sample pulse light. This is because the pulsed light from the second amplifier 37 has a repetitive frequency as low as 10 Hz for use in stabilizing CEP that fluctuates at 100 Hz or higher.

特表２００９−５４２００９号公報Special table 2009-542009

Ｙｉ Ｗｕ ｅｔ ａｌ， Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ １０ Ｈｚ， ２０ ＴＷ Ｌａｓｅｒ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｆｌｕｘ Ａｔｔｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ， ＣＬＥＯ （Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｌａｓｅｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃｓ）， ２０１４， ＯＳＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｔｙ）Yi Wu et al, Carrier-Envelope Phase Stabilization of a 10 Hz, 20 TW Laser for High-Flux Attosecond Pulse Generation, CLEO (Conference).

しかし、図１の構成においては、サンプルパルス光の伝播経路は、出力用の低周波数パルス光の伝播経路と異なるので、第２増幅器３７に要因があるＣＥＰの低速変動が発生した場合それを補償することができない。さらに低周波数パルス光とサンプルパルス光はコンプレッサ３９の異なる表面で回折されているので，低周波数パルス光の熱的効果によりコンプレッサ３９に表面膨張が誘起されＣＥＰが変動したとしても、それを補正することはできない。   However, in the configuration of FIG. 1, the propagation path of the sample pulse light is different from the propagation path of the low-frequency pulse light for output. Therefore, when the CEP low speed fluctuation caused by the second amplifier 37 occurs, it is compensated. Can not do it. Further, since the low-frequency pulse light and the sample pulse light are diffracted by different surfaces of the compressor 39, even if the surface expansion is induced in the compressor 39 due to the thermal effect of the low-frequency pulse light and the CEP fluctuates, it is corrected. It is not possible.

そこで、本発明の目的は、低周波数のレーザパルス光を出力するレーザ装置において、非特許文献１とは異なる手段により、出力レーザパルス光のＣＥＰ変動を補償できるレーザ装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、出力レーザパルス光のＣＥＰ変動を補償できるレーザ装置に使用可能な参照光生成装置、ＣＥＰ測定装置、および補償装置を提供することにある。すなわち、本発明の別の目的は、レーザ装置からの出力レーザパルス光のＣＥＰの補償に用いることができる参照パルス光を生成する参照光生成装置と、レーザ装置からの出力レーザパルス光のＣＥＰの補償に用いることできるＣＥＰを測定するＣＥＰ測定装置と、レーザ装置からの出力レーザパルス光のＣＥＰ変動を補償する補償装置とを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser apparatus that can compensate for CEP fluctuations in output laser pulse light by means different from Non-Patent Document 1 in a laser apparatus that outputs low-frequency laser pulse light.
Another object of the present invention is to provide a reference light generation device, a CEP measurement device, and a compensation device that can be used in a laser device capable of compensating for CEP fluctuations in output laser pulse light. That is, another object of the present invention is to provide a reference light generation device that generates reference pulse light that can be used for compensation of CEP of output laser pulse light from the laser device, and CEP of output laser pulse light from the laser device. An object of the present invention is to provide a CEP measuring device that measures CEP that can be used for compensation, and a compensating device that compensates for CEP fluctuations in output laser pulse light from the laser device.

上述の目的を達成するため、本発明によると、パルス光を生成する発振器と、
発振器からのパルス光を増幅することにより、第１周波数で繰り返されるパルス光の第１パルス列を生成する第１増幅装置と、
第１周波数よりも低い第２周波数で第１パルス列に対して増幅を行うことにより第１パルス列を第２パルス列に変える第２増幅装置とを備え、
第２パルス列は、第２増幅装置により増幅され第２周波数で繰り返される相対的に低頻度の増幅パルス光と、低頻度の増幅パルス光よりも強度が低く相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在したパルス列であり、
第１周波数よりも低く第２周波数よりも高い中間周波数で第２パルス列から参照パルス光を抽出することにより、中間周波数で繰り返される該参照パルス光の参照パルス列を生成する参照光生成装置と、
参照パルス列が入射され参照パルス列の参照パルス光のＣＥＰを測定するＣＥＰ測定器と、
測定されたＣＥＰに基づいて、前記増幅パルス光のＣＥＰの変動を補償する調整を行う調整装置を備える、ことを特徴とするレーザ装置が提供される。 To achieve the above object, according to the present invention, an oscillator for generating pulsed light,
A first amplifying device for generating a first pulse train of pulsed light repeated at a first frequency by amplifying pulsed light from an oscillator;
A second amplifying device that changes the first pulse train to a second pulse train by amplifying the first pulse train at a second frequency lower than the first frequency;
The second pulse train includes a relatively low frequency amplified pulse light that is amplified by the second amplification device and repeated at the second frequency, and a relatively high frequency non-amplified pulse light that is lower in intensity than the low frequency amplified pulse light. Are mixed pulse trains,
A reference light generation device that generates a reference pulse train of the reference pulse light repeated at the intermediate frequency by extracting the reference pulse light from the second pulse train at an intermediate frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency;
A CEP measuring device that receives a reference pulse train and measures CEP of reference pulse light of the reference pulse train;
There is provided a laser device comprising an adjustment device that performs adjustment for compensating for variation in CEP of the amplified pulsed light based on the measured CEP.

上述のレーザ装置は、例えば、以下のように構成されてよい。   The above-described laser device may be configured as follows, for example.

前記調整装置は、測定されたＣＥＰに基づいて、
第１増幅装置もしくは第２増幅装置を構成する光学素子の位置または向きを調整し、
前記発振器を励起するレーザ光のパワーを調整し、または
第１増幅装置を構成するストレッチャと第１増幅器との間に設けられた電気光学結晶に印加する電圧を調整する。 The adjusting device is based on the measured CEP,
Adjusting the position or orientation of the optical elements constituting the first amplification device or the second amplification device;
The power of the laser beam for exciting the oscillator is adjusted, or the voltage applied to the electro-optic crystal provided between the stretcher and the first amplifier constituting the first amplifying device is adjusted.

第１増幅装置は、
発振器により生成されたパルス光のパルス時間幅を伸張するストレッチャと、
ストレッチャで伸張された伸張パルス光を第１周波数で増幅することにより、該伸張パルス光から、第１周波数の第１パルス列を生成する第１増幅器とを備え、
前記調整装置は、測定されたＣＥＰに基づいて、前記ストレッチャの前記光学素子の位置または向きを調整する。 The first amplifier is
A stretcher for extending the pulse time width of the pulsed light generated by the oscillator;
A first amplifier that generates a first pulse train of a first frequency from the stretched pulse light by amplifying the stretched pulse light stretched by the stretcher at a first frequency;
The adjusting device adjusts the position or orientation of the optical element of the stretcher based on the measured CEP.

第２増幅装置は、
第１増幅装置からの第１パルス列を第２周波数で増幅する第２増幅器と、
第２増幅器からの各パルス光のパルス時間幅を圧縮し、圧縮された該パルス光の列を前記第２パルス列として出力するコンプレッサとを備える。 The second amplification device is
A second amplifier for amplifying the first pulse train from the first amplification device at a second frequency;
A compressor that compresses the pulse time width of each pulsed light from the second amplifier and outputs the compressed train of pulsed light as the second pulse train.

参照光生成装置は、
第２増幅装置から出力された第２パルス列の一部を抽出するビームスプリッタと、
ビームスプリッタで抽出された第２パルス列の一部から中間周波数で参照パルス光を抽出して出力するチョッパと、を備える。 The reference light generator is
A beam splitter for extracting a part of the second pulse train output from the second amplifying device;
A chopper for extracting reference pulse light at an intermediate frequency from a part of the second pulse train extracted by the beam splitter and outputting it.

前記チョッパは、第２パルス列のうち、低頻度の増幅パルス光を遮断し、高頻度の非増幅パルス光を中間周波数で通過させることにより、高頻度の非増幅パルス光から参照パルス光を抽出して出力する。   The chopper extracts the reference pulse light from the high frequency non-amplified pulse light by blocking the low frequency amplified pulse light in the second pulse train and passing the high frequency non-amplified pulse light at an intermediate frequency. Output.

また、上記別の目的を達成するため、本発明によると、相対的に低頻度の増幅パルス光と、低頻度の増幅パルス光よりも強度が低く相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在したパルス列が入射され、入射された該パルス列から、参照パルス光を抽出し、中間周波数で繰り返される該参照パルス光の参照パルス列を生成することを特徴とする参照光生成装置が提供される。   In order to achieve another object, according to the present invention, a relatively low frequency amplified pulse light and a relatively high frequency non-amplified pulse light having a lower intensity than a low frequency amplified pulse light are provided. There is provided a reference light generation device that receives a mixed pulse train, extracts reference pulse light from the incident pulse train, and generates a reference pulse train of the reference pulse light repeated at an intermediate frequency.

また、上記別の目的を達成するため、本発明によると、相対的に低頻度の増幅パルス光と、低頻度の増幅パルス光よりも強度が低く相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在したパルス列が入射され、入射された該パルス列から、参照パルス光を抽出し、中間周波数で繰り返される該参照パルス光の参照パルス列を生成する参照光生成装置と、
参照パルス列が入射され参照パルス列の参照パルス光のＣＥＰを測定するＣＥＰ測定器と、を備えるＣＥＰ測定装置が提供される。 In order to achieve another object, according to the present invention, a relatively low frequency amplified pulse light and a relatively high frequency non-amplified pulse light having a lower intensity than a low frequency amplified pulse light are provided. A reference light generation device that receives a mixed pulse train, extracts reference pulse light from the incident pulse train, and generates a reference pulse train of the reference pulse light repeated at an intermediate frequency;
There is provided a CEP measuring device including a CEP measuring device that receives a reference pulse train and measures CEP of reference pulse light of the reference pulse train.

また、上記別の目的を達成するため、本発明によると、増幅パルス光生成装置に対して設けられる補償装置であって、
前記増幅パルス光生成装置は、
パルス光を生成する発振器と、
発振器からのパルス光を増幅することにより、第１周波数で繰り返されるパルス光の第１パルス列を生成する第１増幅装置と、
第１周波数よりも低い第２周波数で第１パルス列に対して増幅を行うことにより第１パルス列を第２パルス列に変える第２増幅装置とを備え、
第２パルス列は、第２増幅装置により増幅され第２周波数で繰り返される相対的に低頻度の増幅パルス光と、低頻度の増幅パルス光よりも強度が低く相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在したパルス列であり、
前記補償装置は、
第１周波数よりも低く第２周波数よりも高い中間周波数で第２パルス列から参照パルス光を抽出することにより、中間周波数で繰り返される該参照パルス光の参照パルス列を生成する参照光生成装置と、
参照パルス列が入射され参照パルス列の参照パルス光のＣＥＰを測定するＣＥＰ測定器と、
測定されたＣＥＰに基づいて、前記増幅パルス光のＣＥＰの変動を補償する調整を行う調整装置と、を備える補償装置が提供される。
In order to achieve the above another object, according to the present invention, there is provided a compensation device provided for the amplified pulsed light generation device,
The amplified pulsed light generation device includes:
An oscillator that generates pulsed light;
A first amplifying device for generating a first pulse train of pulsed light repeated at a first frequency by amplifying pulsed light from an oscillator;
A second amplifying device that changes the first pulse train to a second pulse train by amplifying the first pulse train at a second frequency lower than the first frequency;
The second pulse train includes a relatively low frequency amplified pulse light that is amplified by the second amplification device and repeated at the second frequency, and a relatively high frequency non-amplified pulse light that is lower in intensity than the low frequency amplified pulse light. Are mixed pulse trains,
The compensator is
A reference light generation device that generates a reference pulse train of the reference pulse light repeated at the intermediate frequency by extracting the reference pulse light from the second pulse train at an intermediate frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency;
A CEP measuring device that receives a reference pulse train and measures CEP of reference pulse light of the reference pulse train;
There is provided a compensation device comprising: an adjustment device that performs an adjustment for compensating for the CEP variation of the amplified pulsed light based on the measured CEP.

上述した本発明のレーザ装置は、次のように構成されている。第１増幅装置は、入射光から、第１周波数の第１パルス列を生成する。第２増幅装置は、第１パルス列から、相対的に低頻度の増幅パルス光と相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在した第２パルス列を生成する。参照光生成器は、第１周波数よりも低く第２周波数よりも高い中間周波数で第２パルス列の一部から参照パルス光を抽出することにより、中間周波数で繰り返される参照パルス光の参照パルス列を生成する。ＣＥＰ測定器は、参照パルス光のＣＥＰを測定する。調整装置は、測定されたＣＥＰに基づいて、前記増幅パルス光のＣＥＰの変動を補償する調整を行う。
このように、レーザ装置は、相対的に低い第２周波数の低頻度の増幅パルス光を出力用パルス光として生成する場合に、低頻度の増幅パルス光と高頻度のパルス光とが混在した第２パルス列を生成し、この第２パルス列から、第２周波数よりも高い中間周波数の参照パルス列を抽出して生成する。したがって、このように、出力用パルス光（増幅パルス光）の第２周波数ではなく、これよりも高い中間周波数の参照パルス光のＣＥＰに基づいて調整がなされるので、出力用パルス光（増幅パルス光）の周波数が低くても、より高い周波数の参照パルス光に基づいて、出力用パルス光のＣＥＰの変動を補償することができる。 The laser device of the present invention described above is configured as follows. The first amplifying device generates a first pulse train having a first frequency from incident light. The second amplification device generates a second pulse train in which relatively low frequency amplified pulse light and relatively high frequency non-amplified pulse light are mixed from the first pulse train. The reference light generator generates a reference pulse train of reference pulse light repeated at the intermediate frequency by extracting the reference pulse light from a part of the second pulse train at an intermediate frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency. To do. The CEP measuring instrument measures the CEP of the reference pulse light. The adjustment device performs adjustment for compensating for the variation of the CEP of the amplified pulsed light based on the measured CEP.
As described above, when the laser device generates the low-frequency amplified pulsed light having the relatively low second frequency as the output pulsed light, the first low-frequency amplified light and the high-frequency pulsed light are mixed. Two pulse trains are generated, and a reference pulse train having an intermediate frequency higher than the second frequency is extracted from the second pulse train. Therefore, since the adjustment is made based on the CEP of the reference pulse light having an intermediate frequency higher than the second frequency of the output pulse light (amplified pulse light), the output pulse light (amplified pulse light) is thus adjusted. Even if the frequency of the light) is low, it is possible to compensate for the CEP fluctuation of the output pulse light based on the reference pulse light having a higher frequency.

また、参照パルス光は、非特許文献１と違って、レーザ装置から出力されるレーザパルス光と同じ経路を通ったものである。すなわち、参照パルス光は、第２増幅装置内を通過したものである。よって、第２増幅装置に要因があるＣＥＰの変動も補償することができる。   Further, unlike the non-patent document 1, the reference pulse light passes through the same path as the laser pulse light output from the laser device. That is, the reference pulse light has passed through the second amplification device. Therefore, it is possible to compensate for the CEP fluctuation caused by the second amplifying apparatus.

非特許文献１のレーザ装置の構成を示す。The structure of the laser apparatus of a nonpatent literature 1 is shown. ＣＥＰの説明図である。It is explanatory drawing of CEP. 本発明の実施形態によるレーザ装置の構成を示す。1 shows a configuration of a laser apparatus according to an embodiment of the present invention. （Ａ）は第１パルス列を示し、（Ｂ）は第２パルス列を示し、（Ｃ）はチョッパによる遮断タイミングを示し、（Ｄ）は参照パルス列を示す。(A) shows the first pulse train, (B) shows the second pulse train, (C) shows the cutoff timing by the chopper, and (D) shows the reference pulse train. 調整装置による調整の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the adjustment by an adjustment apparatus. 本実施形態によるレーザ装置が出力するレーザパルス光の長期間にわたるＣＥＰを示す。3 shows CEP over a long period of laser pulse light output from the laser apparatus according to the present embodiment. 本実施形態によるレーザ装置が出力するレーザパルス光の短期間にわたるＣＥＰを示す。3 shows CEP over a short period of laser pulse light output from the laser apparatus according to the present embodiment. 本発明の他の実施形態によるレーザ装置の構成例を示す。3 shows an exemplary configuration of a laser apparatus according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態によるレーザ装置の構成例を示す。3 shows an exemplary configuration of a laser apparatus according to another embodiment of the present invention.

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図３は、本発明の実施形態によるレーザ装置１０の構成を示す。レーザ装置１０は、発振器３、第１増幅装置５、第２増幅装置７、参照光生成装置９、ＣＥＰ測定器１１、および調整装置１３を備える。図３に示す実施形態では、レーザ装置１０は、後述するように、パルス光に対して、時間幅の伸張と強度の増幅と時間幅の圧縮とを行うチャープパルス増幅法を用いたものである。   FIG. 3 shows a configuration of the laser apparatus 10 according to the embodiment of the present invention. The laser device 10 includes an oscillator 3, a first amplification device 5, a second amplification device 7, a reference light generation device 9, a CEP measuring device 11, and an adjustment device 13. In the embodiment shown in FIG. 3, the laser device 10 uses a chirped pulse amplification method for expanding the time width, amplifying the intensity, and compressing the time width, as will be described later. .

発振器３は、所望の発振周波数のパルス光を生成して出力する。すなわち、発振器３は、発振周波数で繰り返しパルス光を出力する。発振器３として、ＣＥＰが安定化された超短パルス発振器を用いることができる。発振器３は、励起レーザ源１９から入射されるレーザ光で励起されることによりパルス光を出力する。発振器３が出力するパルス光は、例えば８０ＭＨｚ程度の発振周波数を有し、５００ｍＷ程度の強さを持つ微弱光である。発振器３から出力されたパルス光は、シード光として第１増幅装置５に入射される。   The oscillator 3 generates and outputs pulsed light having a desired oscillation frequency. That is, the oscillator 3 repeatedly outputs pulsed light at the oscillation frequency. As the oscillator 3, an ultrashort pulse oscillator in which CEP is stabilized can be used. The oscillator 3 outputs pulsed light when excited by the laser light incident from the excitation laser source 19. The pulsed light output from the oscillator 3 is weak light having an oscillation frequency of about 80 MHz and an intensity of about 500 mW, for example. The pulsed light output from the oscillator 3 is incident on the first amplifying device 5 as seed light.

第１増幅装置５には、発振周波数で繰り返されるパルス光が発振器３から入射される。第１増幅装置５は、発振器３からの入射パルス光を増幅することにより、第１周波数で繰り返されるパルス光の第１パルス列を生成する。図４（Ａ）は、第１周波数のパルス光ＰＨにより形成される第１パルス列Ｌ１を示す。図４（Ａ）において、横軸は時間を示し、縦軸はパルス光の強度（ここではエネルギー）を示す。 Pulse light repeated at the oscillation frequency is incident on the first amplifying device 5 from the oscillator 3. The first amplifying device 5 amplifies the incident pulsed light from the oscillator 3 to generate a first pulse train of pulsed light repeated at the first frequency. FIG. 4 (A) shows a first pulse train L1 formed by pulsed light P H of the first frequency. In FIG. 4A, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the intensity (here, energy) of pulsed light.

第１増幅装置５は、ストレッチャ５ａと第１増幅器５ｂと励起レーザ源５ｃとを有する。   The first amplifying device 5 includes a stretcher 5a, a first amplifier 5b, and an excitation laser source 5c.

ストレッチャ５ａは、発振器３から出力された発振周波数の入射パルス光のパルス時間幅を伸張する。ストレッチャ５ａは、回折格子、プリズム、反射鏡、レンズ、または、これらの組み合わせにより構成されたものであってよい。ストレッチャ５ａで伸張されたパルス光（伸張パルス光という）は、第１増幅器５ｂに入射される。   The stretcher 5 a extends the pulse time width of the incident pulse light having the oscillation frequency output from the oscillator 3. The stretcher 5a may be configured by a diffraction grating, a prism, a reflecting mirror, a lens, or a combination thereof. The pulse light stretched by the stretcher 5a (referred to as stretched pulse light) is incident on the first amplifier 5b.

第１増幅器５ｂは、ストレッチャ５ａで伸張された伸張パルス光を第１周波数で増幅することにより、伸張パルス光から、第１周波数で繰り返されるパルス光ＰＨの第１パルス列Ｌ１を生成する。第１増幅器５ｂは、ポッケルスセルを内包したチタンサファイア結晶を有する再生増幅器（マルチパス増幅器）であってよい。この場合、チタンサファイア結晶は、励起レーザ源５ｃからの第１周波数（例えば１ｋＨｚ）の励起レーザによりポンプされて、入射する伸張パルス光を、例えばエネルギーが１Ｗのパルス光に増幅する。この場合、増幅されたパルス光は、１パルスあたりｍＪオーダーのエネルギーを有する。このように、第１増幅器５ｂは、上述のように、伸張パルス光を増幅することにより、第１周波数（例えば１ｋＨｚ）の第１パルス列Ｌ１を出力する。出力された第１パルス列Ｌ１は、第２増幅器７ａに入射される。なお、励起レーザ源５ｃは、トリガ生成装置１２から入力される第１周波数の基本トリガのタイミングに従って、第１周波数の励起レーザを出力して上述のチタンサファイア結晶に入射させる。 First amplifier 5b, by amplifying the stretched pulse light is expanded by the stretcher 5a at a first frequency, from the extended pulsed light, generating a first pulse train L1 of the pulsed light P H repeated at a first frequency. The first amplifier 5b may be a regenerative amplifier (multipath amplifier) having a titanium sapphire crystal containing a Pockels cell. In this case, the titanium sapphire crystal is pumped by a pump laser having a first frequency (for example, 1 kHz) from the pump laser source 5c, and amplifies the incident extended pulse light into pulse light having an energy of 1 W, for example. In this case, the amplified pulsed light has energy on the order of mJ per pulse. As described above, the first amplifier 5b outputs the first pulse train L1 having the first frequency (for example, 1 kHz) by amplifying the extended pulse light as described above. The output first pulse train L1 is incident on the second amplifier 7a. The excitation laser source 5c outputs a first frequency excitation laser according to the timing of the first frequency basic trigger input from the trigger generation device 12, and makes it incident on the titanium sapphire crystal.

第２増幅装置７は、第１周波数よりも低い第２周波数で第１パルス列Ｌ１に対して増幅を行うことにより第１パルス列Ｌ１を第２パルス列に変え、第２パルス列を出力する。図４（Ｂ）は、第２パルス列Ｌ２を示す。図４（Ｂ）において、横軸は時間を示し、縦軸はパルス光の強度（ここでは、エネルギー）を示す。第２パルス列Ｌ２は、第２増幅装置７により増幅され第２周波数で繰り返される相対的に低頻度の増幅パルス光ＰＬと、低頻度の増幅パルス光ＰＬよりも強度（エネルギー）が低く相対的に（すなわち増幅パルス光ＰＬよりも）高頻度の非増幅パルス光ＰＨとが混在したパルス列である。例えば、後述の励起レーザ源７ｂからの励起レーザにより増幅されない高頻度の非増幅パルス光ＰＨのエネルギーは、低頻度の増幅パルス光ＰＬのエネルギーの千分の一以下であり、第２増幅装置７において光学ロスがない場合、非増幅パルス光ＰＨは、第１増幅器５ｂから出力されたパルス光と同じパルスエネルギーを持つ。 The second amplifying device 7 amplifies the first pulse train L1 at a second frequency lower than the first frequency, thereby changing the first pulse train L1 to the second pulse train and outputs the second pulse train. FIG. 4B shows the second pulse train L2. In FIG. 4B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the intensity (here, energy) of pulsed light. Second pulse train L2 is relatively low frequency and amplified pulse light P L of the low amplification pulse light P L intensity than the frequency (energy) is low relative repeated at a second frequency is amplified by the second amplifier 7 a manner (i.e. than amplified pulse light P L) pulse train and the non-amplified pulse light P H of the high frequency are mixed. For example, the energy of the high frequency of non-amplified pulse light P H which is not amplified by the pumping laser from the excitation laser source 7b below is the energy one thousandth or less of the amplified pulse light P L infrequent, the second amplifier If no optical loss in the device 7, the non-amplified pulse light P H has the same pulse energy as the pulse light output from the first amplifier 5b.

なお、一例では、発振周波数は、５０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の値であり、第１周波数は、１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲内の値であり、第２周波数は、１００Ｈｚ以下の値である。   In one example, the oscillation frequency is a value in the range of 50 MHz to 100 MHz, the first frequency is a value in the range of 100 Hz to 10 kHz, and the second frequency is a value of 100 Hz or less.

第２増幅装置７は、第２増幅器７ａと励起レーザ源７ｂとコンプレッサ７ｃを備える。   The second amplifying device 7 includes a second amplifier 7a, an excitation laser source 7b, and a compressor 7c.

第２増幅器７ａは、第１増幅装置５からの第１パルス列Ｌ１を第２周波数で増幅する。第２増幅器７ａは、チタンサファイア結晶を有するマルチパス増幅器であってよい。この場合、チタンサファイア結晶は、励起レーザ源７ｂからの第２周波数（例えば１０Ｈｚ）の励起レーザによりポンプされて、第１パルス列Ｌ１の一部のパルス光を、例えばエネルギーが１０Ｗの増幅パルス光に増幅する。この場合、増幅パルス光は、１パルスあたり数１００ｍＪ（例えば、１００ｍＪ〜５００ｍＪ範囲内）のエネルギーを有する。このように、第２増幅器７ａは、第１パルス列Ｌ１を第２周波数で増幅する。したがって、第２増幅器７ａから出力されるパルス列は、低頻度（第２周波数）の増幅パルス光（図４（Ｂ）のパルス光ＰＬに対応）と、第２増幅器７ａで増幅されなかった高頻度の非増幅パルス光（図４（Ｂ）の非増幅パルス光ＰＨに対応）とにより形成されている。なお、励起レーザ源７ｂは、トリガ生成装置１２から入力される第１周波数の基本トリガのタイミングに従って（同期して）、第２周波数の励起レーザを出力して上述のチタンサファイア結晶に入射させる。 The second amplifier 7a amplifies the first pulse train L1 from the first amplifying device 5 at the second frequency. The second amplifier 7a may be a multipath amplifier having a titanium sapphire crystal. In this case, the titanium sapphire crystal is pumped by a pump laser of the second frequency (for example, 10 Hz) from the pump laser source 7b, and a part of the pulse light of the first pulse train L1 is converted into amplified pulse light having an energy of 10 W, for example. Amplify. In this case, the amplified pulsed light has energy of several hundreds mJ per pulse (for example, within a range of 100 mJ to 500 mJ). Thus, the second amplifier 7a amplifies the first pulse train L1 at the second frequency. Thus, the pulse train output from the second amplifier 7a is an amplifying pulsed light low frequency (second frequency) (corresponding to the pulse light P L in FIG. 4 (B)), high was not amplified by the second amplifier 7a unamplified pulsed light frequency (corresponding to the non-amplified pulse light P H in FIG. 4 (B)) is formed by. The pumping laser source 7b outputs a pumping laser of the second frequency and makes it incident on the titanium sapphire crystal according to the timing of the basic trigger of the first frequency input from the trigger generating device 12 (synchronously).

コンプレッサ７ｃは、第２増幅器７ａからの各パルス光のパルス時間幅を圧縮し、圧縮されたパルス光の列を第２パルス列Ｌ２として出力する。本実施形態では、コンプレッサ７ｃは、図４（Ｂ）の第２パルス列Ｌ２を出力する。コンプレッサ７ｃは、回折格子、プリズム、反射鏡、レンズ、または、これらの組み合わせにより構成されたものであってよい。   The compressor 7c compresses the pulse time width of each pulse light from the second amplifier 7a, and outputs the compressed pulse light train as the second pulse train L2. In the present embodiment, the compressor 7c outputs the second pulse train L2 of FIG. The compressor 7c may be configured by a diffraction grating, a prism, a reflecting mirror, a lens, or a combination thereof.

参照光生成装置９には、第１周波数で繰り返されるパルス光の第２パルス列Ｌ２が入射される。第２パルス列Ｌ２は、第２周波数で繰り返される低頻度の増幅パルス光ＰＬと、高頻度の非増幅パルス光ＰＨとにより形成され、これらの増幅パルス光ＰＬと非増幅パルス光ＰＨは、第１周波数で繰り返されるパルス光となる。
参照光生成装置９は、第１周波数よりも低く第２周波数よりも高い中間周波数で、第２パルス列Ｌ２から参照パルス光を抽出することにより、中間周波数で繰り返される参照パルス光の参照パルス列を生成する。本実施形態では、中間周波数は、第１周波数の整数分の一（図４では二分の一）であって、第２周波数の整数倍（図４では５０倍）である。この場合、好ましくは、中間周波数は、第１周波数の二分の一以下であって、第２周波数の十倍以上であるのがよい。 A second pulse train L2 of pulsed light that repeats at the first frequency is incident on the reference light generation device 9. Second pulse train L2 is an amplification pulse light P L of low frequency repeated at a second frequency, is formed by the non-amplified pulse light P H of the high frequency, these amplification pulse light P L and the non-amplified pulse light P H Becomes pulsed light repeated at the first frequency.
The reference light generator 9 generates a reference pulse train of reference pulse light repeated at the intermediate frequency by extracting the reference pulse light from the second pulse train L2 at an intermediate frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency. To do. In the present embodiment, the intermediate frequency is an integral fraction of the first frequency (half in FIG. 4) and an integral multiple of the second frequency (50 times in FIG. 4). In this case, preferably, the intermediate frequency is not more than half of the first frequency and not less than ten times the second frequency.

参照光生成装置９は、ビームスプリッタ９ａとチョッパ９ｂとモータ９ｃを備える。ビームスプリッタ９ａは、第２増幅装置７（コンプレッサ７ｃ）から出力された第２パルス列Ｌ２の一部を抽出してチョッパ９ｂへ入射させる。すなわち、ビームスプリッタ９ａに入射する直前の第２パルス列Ｌ２よりもエネルギーが大幅に小さいサンプル光としての第２パルス列Ｌ２が、チョッパ９ｂへ入射される。   The reference light generation device 9 includes a beam splitter 9a, a chopper 9b, and a motor 9c. The beam splitter 9a extracts a part of the second pulse train L2 output from the second amplifying device 7 (compressor 7c) and makes it enter the chopper 9b. In other words, the second pulse train L2 as sample light whose energy is significantly smaller than that of the second pulse train L2 immediately before entering the beam splitter 9a is incident on the chopper 9b.

チョッパ９ｂは、第２パルス列Ｌ２のうち、低頻度の増幅パルス光ＰＬを遮断し、高頻度の非増幅パルス光ＰＨを中間周波数で通過させることにより、高頻度の非増幅パルス光ＰＨから参照パルス光を抽出して出力する。チョッパ９ｂは、モータ９ｃにより回転駆動される回転体（例えば円板）により構成される機械式チョッパであってよい。この回転体の一部に孔が形成されている。この回転体の回転で、第２パルス列Ｌ２の一部が入射される位置に、孔が断続的に（中間周波数で）到達する。これにより、第２パルス列Ｌ２の一部の各パルス光のうち中間周波数で孔を通過するパルス光が、参照パルス光として抽出され、チョッパ９ｂから出力される。中間周波数で繰り返される参照パルス光の参照パルス列は、ＣＥＰ測定器１１に入射される。 Chopper 9b, of the second pulse train L2, blocks the amplified pulse light P L infrequent, by passing the non-amplified pulse light P H of the high frequency in the intermediate frequency, high-frequency non-amplified pulse light P H The reference pulse light is extracted from and output. The chopper 9b may be a mechanical chopper configured by a rotating body (for example, a disk) that is rotationally driven by a motor 9c. A hole is formed in a part of the rotating body. With this rotation of the rotating body, the hole intermittently (at an intermediate frequency) reaches a position where a part of the second pulse train L2 is incident. As a result, pulse light that passes through the hole at an intermediate frequency among the partial pulse lights of the second pulse train L2 is extracted as reference pulse light and output from the chopper 9b. The reference pulse train of the reference pulse light repeated at the intermediate frequency is incident on the CEP measuring device 11.

図４（Ｃ）は、チョッパ９ｂによる遮断タイミングを示す。図４（Ｃ）において、横軸は時間を示し、縦軸はチョッパ９ｂの遮断を示す。すなわち、縦軸の値がゼロの各時間区間において、チョッパ９ｂに入射したパルス光が、チョッパ９ｂを通過して参照パルス光として抽出され、縦軸の値がゼロでない各時間区間において、チョッパ９ｂに入射したパルス光が、チョッパ９ｂにより遮断されチョッパ９ｂを通過できない。   FIG. 4C shows the cutoff timing by the chopper 9b. In FIG. 4C, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates blocking of the chopper 9b. That is, in each time interval where the value of the vertical axis is zero, the pulsed light incident on the chopper 9b passes through the chopper 9b and is extracted as the reference pulse light, and in each time interval where the value of the vertical axis is not zero, the chopper 9b Is blocked by the chopper 9b and cannot pass through the chopper 9b.

図４（Ｄ）は、チョッパ９ｂにより抽出された参照パルス列を示す。横軸は時間を示し、縦軸は、パルス光の強度（ここではエネルギー）を示す。本実施形態では、中間周波数は、５００Ｈｚであり、参照パルス光は、５００Ｈｚで（２ミリ秒毎に）繰り返される。   FIG. 4D shows a reference pulse train extracted by the chopper 9b. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the intensity (here, energy) of pulsed light. In the present embodiment, the intermediate frequency is 500 Hz, and the reference pulse light is repeated at 500 Hz (every 2 milliseconds).

チョッパ９ｂが上述の参照パルス列を抽出するために、チョッパ９ｂの回転は、次の構成と動作により制御される。
レーザ装置１０は、上述の第１周波数で繰り返される基本トリガを生成するトリガ生成装置１２を備える。参照光生成装置９は、チョッパ９ｂを回転駆動するモータ９ｃの回転速度と回転位相を制御する回転制御装置９ｄと、チョッパ９ｂの回転位相の調整量を生成する調整量生成装置９ｆとを備える。 In order for the chopper 9b to extract the reference pulse train described above, the rotation of the chopper 9b is controlled by the following configuration and operation.
The laser device 10 includes a trigger generation device 12 that generates a basic trigger repeated at the first frequency described above. The reference light generation device 9 includes a rotation control device 9d that controls a rotation speed and a rotation phase of a motor 9c that rotationally drives the chopper 9b, and an adjustment amount generation device 9f that generates an adjustment amount of the rotation phase of the chopper 9b.

トリガ生成装置１２は、第１周波数の基本トリガを励起レーザ源５ｃ、励起レーザ源７ｂおよび回転制御装置９ｄに出力する。トリガ生成装置１２は、発振器３から出力される周波数信号に従って（同期して）、第１周波数の基本トリガを出力してよい。ここで、周波数信号とは、上述の発振周波数で繰り返されるパルス信号である。
回転制御装置９ｄは、トリガ生成装置１２から入力される基本トリガの周波数に基づいてチョッパ９ｂ（上述の回転体）の回転速度を制御する。すなわち、回転制御装置１４は、１秒間におけるチョッパ９ｂの回転数が、基本トリガの周波数の定数倍になるように、チョッパ９ｂ（上述の回転体）の回転速度を制御する。ここで、定数倍は、例えば、チョッパ９ｂにおいて回転方向に間隔をおいて形成されている上記孔の数、上述の中間周波数、および、上述の中間周波数と上述の第１周波数との関係（両者の比率）などに基づいて予め定められている。
ビームサンプラー９ｅは、チョッパ９ｂを通過したパルス列の一部を抽出する。 The trigger generation device 12 outputs a basic trigger of the first frequency to the excitation laser source 5c, the excitation laser source 7b, and the rotation control device 9d. The trigger generation device 12 may output a basic trigger of the first frequency in accordance with (in synchronization with) the frequency signal output from the oscillator 3. Here, the frequency signal is a pulse signal repeated at the above-described oscillation frequency.
The rotation control device 9d controls the rotation speed of the chopper 9b (the above-described rotating body) based on the frequency of the basic trigger input from the trigger generation device 12. That is, the rotation control device 14 controls the rotation speed of the chopper 9b (the above-described rotating body) so that the rotation speed of the chopper 9b per second becomes a constant multiple of the frequency of the basic trigger. Here, the constant multiple is, for example, the number of the holes formed at intervals in the rotation direction in the chopper 9b, the above intermediate frequency, and the relationship between the above intermediate frequency and the above first frequency (both ) And the like.
The beam sampler 9e extracts a part of the pulse train that has passed through the chopper 9b.

調整量生成装置９ｆには、ビームサンプラー９ｅにより抽出されたパルス列が入射される。調整量生成装置９ｆは、入射されたパルス列が予め設定された参照周波数のパルス光のパルス列となっているかどうかを判断する（この判断を第１の判断という）。第１の判断の結果が否定である場合には、調整量生成装置９ｆは、（例えば予め設定した値の）位相調整量を回転制御装置９ｄへ出力する。
好ましくは、調整量生成装置９ｆは、入射されたパルス列に、増幅パルス光ＰＬが含まれているかどうかを、さらに判断する（この判断を第２の判断という）。第１および第２の判断の両方が行われる場合に、第１の判断の結果が否定であることと、第２の判断の結果が肯定であることとの少なくともいずれかが満たされた場合に、調整量生成装置９ｆは、（例えば予め設定した値の）位相調整量を回転制御装置９ｄへ出力する。調整量生成装置９ｆは、例えばフォトダイオードを用いて、入射されたパルス列を電気信号に変換して、このパルス列を認識してよい。 The pulse train extracted by the beam sampler 9e is incident on the adjustment amount generator 9f. The adjustment amount generation device 9f determines whether the incident pulse train is a pulse train of pulsed light having a preset reference frequency (this determination is referred to as a first determination). When the result of the first determination is negative, the adjustment amount generation device 9f outputs a phase adjustment amount (for example, a preset value) to the rotation control device 9d.
Preferably, the adjustment amount generation device 9f is the incident pulse train, whether it contains the amplified pulse light P L, further determines (that the determination second determination). When both the first and second determinations are made and at least one of the negative result of the first determination and the positive result of the second determination is satisfied The adjustment amount generation device 9f outputs a phase adjustment amount (for example, a preset value) to the rotation control device 9d. The adjustment amount generation device 9f may recognize the pulse train by converting the incident pulse train into an electrical signal using, for example, a photodiode.

回転制御装置９ｄは、調整量生成装置９ｆから受けた位相調整量だけ、トリガ生成装置１２から入力される基本トリガに対するチョッパ９ｂの回転位相を変化させる。すなわち、回転制御装置９ｄは、回転制御装置９ｄが基本トリガを受ける時点におけるチョッパ９ｂの回転位相を、調整量生成装置９ｆから受けた位相調整量だけ変化させる。なお、回転位相とは、チョッパ９ｂの回転角度であって、チョッパ９ｂの回転中心から見たチョッパ９ｂの上記孔（基準となる１つの上記孔）の向きを意味する。   The rotation control device 9d changes the rotation phase of the chopper 9b with respect to the basic trigger input from the trigger generation device 12 by the phase adjustment amount received from the adjustment amount generation device 9f. That is, the rotation control device 9d changes the rotation phase of the chopper 9b when the rotation control device 9d receives the basic trigger by the phase adjustment amount received from the adjustment amount generation device 9f. The rotation phase is the rotation angle of the chopper 9b and means the direction of the hole (one reference hole) of the chopper 9b viewed from the rotation center of the chopper 9b.

なお、調整量生成装置９ｆを設ける代わりに、ビームサンプラー９ｅにより抽出されたパルス列が、フォトダイオードを用いて、このパルス列を表わす電気信号に変換されてディスプレイに表示されてよい。人は、ディスプレイに表示された電気信号を見て、この電気信号が、上述の参照パルス列であるかを判断する。すなわち、上述の第１の判断、または第１および第２の判断を行う。第１の判断の結果が否定であることと、第２の判断の結果が肯定であることとの少なくともいずれかが満たされた場合に、人は、入力装置を用いて上述の位相調整量を回転制御装置９ｄに入力する。この場合、他の点は上述と同じである。   Instead of providing the adjustment amount generating device 9f, the pulse train extracted by the beam sampler 9e may be converted into an electric signal representing this pulse train using a photodiode and displayed on the display. A person looks at the electrical signal displayed on the display and determines whether this electrical signal is the above-described reference pulse train. That is, the above-described first determination or the first and second determinations are performed. When at least one of the negative result of the first determination and the positive result of the second determination is satisfied, the person uses the input device to set the above phase adjustment amount. Input to the rotation control device 9d. In this case, the other points are the same as described above.

ＣＥＰ測定器１１には、参照光生成装置９から参照パルス列が入射される。ＣＥＰ測定器１１は、参照パルス列の各参照パルス光のＣＥＰ（すなわち、ＣＥＰの値）を測定する。ＣＥＰ測定器１１は、例えばｆ−２ｆ干渉計である。なお、参照光生成装置９とＣＥＰ測定器１１とは、本発明の実施形態によるＣＥＰ測定装置２０を構成する。   A reference pulse train is incident on the CEP measuring device 11 from the reference light generation device 9. The CEP measuring device 11 measures the CEP (that is, the CEP value) of each reference pulse light in the reference pulse train. The CEP measuring device 11 is, for example, an f-2f interferometer. The reference light generating device 9 and the CEP measuring device 11 constitute a CEP measuring device 20 according to the embodiment of the present invention.

調整装置１３は、測定されたＣＥＰと、予め定められた基準ＣＥＰとに基づいて、第１増幅装置５のストレッチャ５ａを構成する光学素子の位置または向きを調整する。基準ＣＥＰは、目標とする値である。すなわち、調整装置１３は、測定されたＣＥＰが基準ＣＥＰからずれている場合には、このずれを無くす又は減らすようにストレッチャ５ａの光学素子の位置または向きを調整する。   The adjustment device 13 adjusts the position or orientation of the optical elements that constitute the stretcher 5a of the first amplifying device 5 based on the measured CEP and a predetermined reference CEP. The reference CEP is a target value. That is, when the measured CEP deviates from the reference CEP, the adjustment device 13 adjusts the position or orientation of the optical element of the stretcher 5a so as to eliminate or reduce this deviation.

調整装置１３は、制御部１３ａと駆動部１３ｂを有する。制御部１３ａは、測定ＣＥＰと基準ＣＥＰとに基づいて駆動部１３ｂを制御する。これにより、駆動部１３ｂは、測定ＣＥＰと基準ＣＥＰとのずれ量に応じた量だけ、ストレッチャ５ａを構成する光学素子の位置または向きを変える。駆動部１３ｂは、例えば、第１増幅装置５のストレッチャ５ａを構成する光学素子に取り付けられたピエゾアクチュエータである。ピエゾアクチュエータ１３ｂは、印加される電圧に応じた量だけ伸縮する圧電素子（例えば複数層の圧電素子）により構成される。この場合、この伸縮の方向におけるピエゾアクチュエータ１３ｂの一端は、適宜の静止構造体に取り付けられ、この伸縮の方向におけるピエゾアクチュエータ１３ｂの他端は、ストレッチャ５ａを構成する光学素子に取り付けられる。制御部１３ａは、測定ＣＥＰと基準ＣＥＰとのずれに応じた電圧をピエゾアクチュエータ１３ｂ（すなわち、圧電素子）に印加する。これにより、ピエゾアクチュエータ１３ｂは、測定ＣＥＰと基準ＣＥＰとのずれ量に応じた量だけ伸縮して光学素子の位置または向きを変える。ここで、光学素子の向きを変える場合には、例えば、この光学素子は、所定の軸まわりに揺動可能になっており、ピエゾアクチュエータ１３ｂは、この軸から離れた位置において、その他端が光学素子に取り付けられている。   The adjusting device 13 includes a control unit 13a and a drive unit 13b. The control unit 13a controls the drive unit 13b based on the measurement CEP and the reference CEP. Thereby, the drive part 13b changes the position or direction of the optical element which comprises the stretcher 5a only by the quantity according to the deviation | shift amount of measurement CEP and reference | standard CEP. The drive unit 13b is, for example, a piezo actuator that is attached to an optical element that forms the stretcher 5a of the first amplifying device 5. The piezoelectric actuator 13b is configured by a piezoelectric element (for example, a piezoelectric element having a plurality of layers) that expands and contracts by an amount corresponding to an applied voltage. In this case, one end of the piezo actuator 13b in the expansion / contraction direction is attached to an appropriate stationary structure, and the other end of the piezo actuator 13b in the expansion / contraction direction is attached to an optical element constituting the stretcher 5a. The control unit 13a applies a voltage corresponding to the difference between the measured CEP and the reference CEP to the piezo actuator 13b (that is, the piezoelectric element). As a result, the piezo actuator 13b expands and contracts by an amount corresponding to the amount of deviation between the measurement CEP and the reference CEP and changes the position or orientation of the optical element. Here, when the direction of the optical element is changed, for example, the optical element can be swung around a predetermined axis, and the other end of the piezo actuator 13b is optical at a position away from the axis. It is attached to the element.

図５は、ストレッチャ５ａの調整装置１３による調整の一例を示す。図５において、ストレッチャ５ａは、回折格子１５，１６とミラー１７を含む。２つの回折格子１５，１６は、互いに平行に向き合っている。ストレッチャ５ａへの入射パルス光は、回折格子１５と回折格子１６を、この順で通過してミラー１７へ至り、ミラー１７で反射され、再び、回折格子１６と回折格子１５を、この順で通過してストレッチャ５ａから伸張パルス光として出力される。なお、図５において、ストレッチャ５ａへの入射パルス光と、ストレッチャ５ａから出力される伸張パルス光とは、図５の紙面と垂直な方向（高さ方向）にずれている。図５において、２つの回折格子１５，１６間の距離ＧにＣＥＰの値は依存する（例えば特許文献１を参照）。   FIG. 5 shows an example of adjustment by the adjusting device 13 of the stretcher 5a. In FIG. 5, the stretcher 5 a includes diffraction gratings 15 and 16 and a mirror 17. The two diffraction gratings 15 and 16 face each other in parallel. The incident pulse light to the stretcher 5a passes through the diffraction grating 15 and the diffraction grating 16 in this order, reaches the mirror 17, is reflected by the mirror 17, and again passes through the diffraction grating 16 and the diffraction grating 15 in this order. Then, it is output as stretched pulse light from the stretcher 5a. In FIG. 5, the incident pulse light to the stretcher 5a and the extension pulse light output from the stretcher 5a are shifted in a direction (height direction) perpendicular to the paper surface of FIG. In FIG. 5, the value of CEP depends on the distance G between the two diffraction gratings 15 and 16 (see, for example, Patent Document 1).

制御部１３ａは、測定されたＣＥＰと、予め定められた基準ＣＥＰとに基づいて、ピエゾアクチュエータ１３ｂによる駆動量を制御して、２つの回折格子１５，１６間の距離Ｇを調整する。この調整が時々刻々と行われることにより、レーザ装置１０が出力するレーザパルス光のＣＥＰが基準ＣＥＰからずれても、このずれを無くす（または減らす）ことができる。なお、調整装置１３による距離Ｇの調整量は、例えば数十ナノメートル程度である。   The controller 13a adjusts the distance G between the two diffraction gratings 15 and 16 by controlling the driving amount of the piezo actuator 13b based on the measured CEP and a predetermined reference CEP. By performing this adjustment every moment, even if the CEP of the laser pulse light output from the laser device 10 deviates from the reference CEP, this deviation can be eliminated (or reduced). The adjustment amount of the distance G by the adjustment device 13 is, for example, about several tens of nanometers.

なお、参照光生成装置９とＣＥＰ測定器１１と調整装置１３とは、本発明の実施形態による補償装置３０を構成する。補償装置３０は、レーザ装置１０が出力するレーザパルス光（すなわち、増幅パルス光ＰＬ）のＣＥＰの変動を補償する。補償装置３０は、発振器３と第１増幅装置５と第２増幅装置７とからなる増幅パルス光生成装置に対して設けられる。 The reference light generation device 9, the CEP measuring device 11, and the adjustment device 13 constitute a compensation device 30 according to the embodiment of the present invention. The compensator 30 compensates for the CEP variation of the laser pulse light (that is, the amplified pulse light P L ) output from the laser device 10. The compensation device 30 is provided for the amplified pulsed light generation device including the oscillator 3, the first amplification device 5, and the second amplification device 7.

図６は、本実施形態によるレーザ装置１０が出力するレーザパルス光（すなわち、増幅パルス光ＰＬ）の長期間にわたるＣＥＰ（搬送波包絡線位相）を示す。図６において、実線で示す上側のグラフは、レーザ装置１０からの出力レーザパルス光のＣＥＰを示す。すなわち、実線のグラフは、コンプレッサ７ｃからの第２パルス列Ｌ２における１０Ｈｚの増幅パルス光ＰＬであって、ビームスプリッタ９ａによりその一部が抽出された後の増幅パルス光ＰＬのＣＥＰを示す。このＣＥＰは、ｆ−２ｆ干渉計（図示せず）により測定された値である。図６において、破線で示す下側のグラフは、ＣＥＰ測定器１１（ｆ−２ｆ干渉計）により測定された、５００Ｈｚの参照パルス光のＣＥＰを示す。図６では、フィードバックオフ時点ｔｃ以降において、調整装置１３による調整を停止している。図６から分かるように、経過時間がゼロの時からｔｃまでの時間範囲においては、パルス光の時間幅（図２の包絡線の時間幅）を２πラジアンとして、ＣＥＰの値は、ほとんどの経過時間にわたって、基準ＣＥＰ（図６において、縦軸の目盛が５ラジアンの位置）から１ラジアン以内の範囲内になっている。これに対し、調整装置１３による調整を停止した時点ｔｃ以降において、ＣＥＰの値は、基準ＣＥＰから大きくずれて、そのずれが、２〜３ラジアン以上に達している。 FIG. 6 shows a CEP (carrier envelope phase) over a long period of laser pulse light (that is, amplified pulsed light P L ) output from the laser apparatus 10 according to the present embodiment. In FIG. 6, the upper graph indicated by the solid line shows the CEP of the output laser pulse light from the laser device 10. That is, the solid line in the graph, a second pulse train 10Hz amplified pulse light P of the L2 L from the compressor 7c, shows a CEP of amplification pulse light P L after a part of which is extracted by the beam splitter 9a. This CEP is a value measured by an f-2f interferometer (not shown). In FIG. 6, the lower graph indicated by a broken line indicates the CEP of the 500 Hz reference pulse light measured by the CEP measuring device 11 (f-2f interferometer). In FIG. 6, the adjustment by the adjustment device 13 is stopped after the feedback off time tc. As can be seen from FIG. 6, in the time range from when the elapsed time is zero to tc, the time width of the pulsed light (the time width of the envelope in FIG. 2) is 2π radians, and the CEP value is almost the same as the elapsed time. Over time, it is within the range of 1 radian from the reference CEP (in FIG. 6, the vertical scale is 5 radians). On the other hand, after the time point tc when the adjustment by the adjusting device 13 is stopped, the CEP value greatly deviates from the reference CEP, and the deviation reaches 2 to 3 radians or more.

図７は、本実施形態によるレーザ装置１０が出力するレーザパルス光（すなわち、増幅パルス光ＰＬ）の短期間にわたるＣＥＰを示す。すなわち、図７のグラフは、コンプレッサ７ｃからの第２パルス列Ｌ２における増幅パルス光ＰＬであって、ビームスプリッタ９ａによりその一部が抽出された後の増幅パルス光ＰＬのＣＥＰを示す。図７から分かるように、パルス光の時間幅を２πラジアンとして、ＣＥＰの値は、ほとんどの時間にわたって、基準ＣＥＰ（図７において、縦軸の目盛がゼロの位置）から１ラジアン以内の範囲内になっている。 FIG. 7 shows a CEP over a short period of laser pulse light (that is, amplified pulsed light P L ) output from the laser apparatus 10 according to the present embodiment. That is, the graph of FIG. 7 is a amplified pulse light P L in the second pulse train L2 from the compressor 7c, shows a CEP of amplification pulse light P L after a part of which is extracted by the beam splitter 9a. As can be seen from FIG. 7, assuming that the time width of the pulsed light is 2π radians, the CEP value is within a range within 1 radian from the reference CEP (the position where the vertical scale is zero in FIG. 7) over most of the time. It has become.

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の他の実施形態を採用してよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the following other embodiments may be adopted. In this case, the points not described below may be the same as described above.

（他の実施形態）
上述では、調整装置１３は、第１増幅装置５を構成する光学素子（ストレッチャ５ａの回折格子１６）の位置を調節したが、本発明は、これに限定されない。すなわち、調整装置１３は、ＣＥＰ測定器１１で測定されたＣＥＰに基づいて、上述した増幅パルス光ＰＬのＣＥＰの変動を補償する調整を行う装置（例えば公知の任意の装置）であればよい。調整装置１３は、上述した増幅パルス光ＰＬの元になるパルス光（例えば第１パルス列Ｌ１）の経路に設けられた光学素子に対して調整（位置または向きの調整）を行うものであってよいが、これに限定されない。例えば、調整装置１３は、第１増幅装置５もしくは第２増幅装置７を構成する光学素子の位置または向きを調整し、発振器３を励起するレーザ光のパワーを調整し、または、ストレッチャ５ａと第１増幅器５ｂとの間に設けられた電気光学結晶２１（後述の図９を参照）への印加電圧を調整するものであってよい。 (Other embodiments)
In the above description, the adjusting device 13 has adjusted the position of the optical element (the diffraction grating 16 of the stretcher 5a) that constitutes the first amplifying device 5, but the present invention is not limited to this. That is, the adjustment device 13, based on CEP measured by CEP measuring instrument 11 may be any device that adjusts to compensate for variations in the CEP of amplification pulse light P L as described above (e.g., any of the known device) . Adjustment device 13, there is to adjust (adjustment of the position or orientation) relative to an optical element provided in the path of the original to become the pulse light amplified pulse light P L as described above (e.g., the first pulse train L1) Good, but not limited to this. For example, the adjusting device 13 adjusts the position or orientation of the optical elements constituting the first amplifying device 5 or the second amplifying device 7, adjusts the power of the laser light that excites the oscillator 3, or the stretcher 5a and the first amplifying device 5. The voltage applied to the electro-optic crystal 21 (see FIG. 9 described later) provided between the first amplifier 5b and the first amplifier 5b may be adjusted.

調整装置１３が第１増幅装置５の光学素子の位置または向きを調整する場合、第１増幅装置５の光学素子は、好ましくは、上述のストレッチャ５ａを構成する光学素子である。ストレッチャ５ａが、回折格子、プリズム、反射鏡、レンズ、または、これらの組み合わせにより構成されている場合には、調整装置１３が位置または向きを調整する光学素子は、回折格子、プリズム、反射鏡、またはレンズであってもよい。   When the adjusting device 13 adjusts the position or orientation of the optical element of the first amplifying device 5, the optical element of the first amplifying device 5 is preferably an optical element constituting the stretcher 5a described above. When the stretcher 5a is configured by a diffraction grating, a prism, a reflecting mirror, a lens, or a combination thereof, the optical element whose adjustment or position is adjusted by the adjusting device 13 is a diffraction grating, a prism, a reflecting mirror, Or a lens may be sufficient.

調整装置１３が第２増幅装置７の光学素子の位置または向きを調整する場合、第２増幅装置７の光学素子は、好ましくは、上述のコンプレッサ７ｃを構成する光学素子である。コンプレッサ７ｃが、回折格子、プリズム、反射鏡、レンズ、または、これらの組み合わせにより構成されている場合には、調整装置１３が位置または向きを調整する光学素子は、回折格子、プリズム、反射鏡、またはレンズであってもよい。   When the adjusting device 13 adjusts the position or orientation of the optical element of the second amplifying device 7, the optical element of the second amplifying device 7 is preferably an optical element constituting the above-described compressor 7c. When the compressor 7c is configured by a diffraction grating, a prism, a reflecting mirror, a lens, or a combination thereof, the optical element that the adjusting device 13 adjusts the position or orientation is a diffraction grating, a prism, a reflecting mirror, Or a lens may be sufficient.

図８は、調整装置１３が発振器３を励起するレーザ光のパワーを調整する場合のレーザ装置１０の構成例を示す。この場合、調整装置１３は、ＣＥＰ測定器１１に測定されたＣＥＰに基づいて、発振器３を励起するレーザ光（以下、発振器励起用のレーザ光ともいう）のパワーを調整する。そのための構成例と動作例を説明する。   FIG. 8 shows a configuration example of the laser device 10 when the adjustment device 13 adjusts the power of the laser light that excites the oscillator 3. In this case, the adjusting device 13 adjusts the power of laser light for exciting the oscillator 3 (hereinafter also referred to as laser light for exciting the oscillator) based on the CEP measured by the CEP measuring device 11. A configuration example and an operation example will be described.

図８では、レーザ装置１０において励起レーザ源１９と発振器３との間に音響光学素子１８（ＡＯＭ：ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）が設けられている。励起レーザ源１９からの発振器励起用のレーザ光は、音響光学素子１８を通って発振器３に入力される。これにより、発振器３は、励起されて、パルス光を生成し第１増幅装置５へ出力する。   In FIG. 8, an acousto-optic modulator (AOM) 18 is provided between the excitation laser source 19 and the oscillator 3 in the laser device 10. Laser light for exciting the oscillator from the excitation laser source 19 is input to the oscillator 3 through the acoustooptic device 18. Thereby, the oscillator 3 is excited to generate pulsed light and output it to the first amplifying device 5.

調整装置１３は、ＣＥＰ測定器１１に測定されたＣＥＰに基づいて、音響光学素子１８へ印加する電圧を調整する。これにより、調整装置１３は、発振器３へ入力する発振器励起用のレーザ光のパワーを調整する。発振器３へ入力される発振器励起用のレーザ光のパワーに応じて、上述した増幅パルス光ＰＬのＣＥＰが変化する。 The adjusting device 13 adjusts the voltage applied to the acoustooptic device 18 based on the CEP measured by the CEP measuring device 11. Thereby, the adjusting device 13 adjusts the power of the laser beam for exciting the oscillator that is input to the oscillator 3. Depending on the power of the laser beam oscillator excitation input to the oscillator 3, CEP of amplified pulse light P L changes described above.

図９は、電気光学結晶２１を用いる場合のレーザ装置１０の構成を示す。図９では、レーザ装置１０は、第１増幅装置５を構成するストレッチャ５ａと第１増幅器５ｂとの間に設けられた電気光学結晶２１（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ）と、電気光学結晶２１に電圧を印加する電圧印加装置２３とを備える。ストレッチャ５ａからの伸張パルス光は、電気光学結晶２１の内部を通過して、第１増幅器５ｂへ入射される。電気光学結晶２１は、例えばＬｉＮｂＯ３結晶である。 FIG. 9 shows the configuration of the laser device 10 when the electro-optic crystal 21 is used. In FIG. 9, the laser device 10 applies a voltage to the electro-optic crystal 21 (electro-optical crystal) provided between the stretcher 5 a and the first amplifier 5 b constituting the first amplification device 5, and the electro-optic crystal 21. And a voltage applying device 23 to be applied. The extended pulse light from the stretcher 5a passes through the electro-optic crystal 21 and enters the first amplifier 5b. The electro-optic crystal 21 is, for example, a LiNbO 3 crystal.

調整装置１３は、ＣＥＰ測定器１１に測定されたＣＥＰに基づいて、電気光学結晶２１に印加する電圧の大きさを調整する。すなわち、調整装置１３は、電圧印加装置２３を制御することにより、電圧印加装置２３が電気光学結晶２１に印加する電圧の大きさを調整する。電圧印加装置２３が電気光学結晶２１に印加する電圧の大きさに応じて、上述した増幅パルス光ＰＬのＣＥＰが変化する。 The adjusting device 13 adjusts the magnitude of the voltage applied to the electro-optic crystal 21 based on the CEP measured by the CEP measuring instrument 11. That is, the adjustment device 13 controls the voltage application device 23 to adjust the magnitude of the voltage applied to the electro-optic crystal 21 by the voltage application device 23. Depending on the magnitude of the voltage which the voltage application device 23 is applied to the electro-optic crystal 21, CEP of amplified pulse light P L changes described above.

なお、ＣＥＰ測定器１１に測定されたＣＥＰと基準ＣＥＰとのずれと、調整装置１３による調整量との関係は、予め実験的に定められて、調整装置１３に設定されていてよい。すなわち、調整装置１３は、当該ずれを補償するように上述した調整を行うように構成されている。   The relationship between the deviation between the CEP measured by the CEP measuring instrument 11 and the reference CEP and the adjustment amount by the adjustment device 13 may be experimentally determined in advance and set in the adjustment device 13. That is, the adjustment device 13 is configured to perform the above-described adjustment so as to compensate for the deviation.

（実施形態の効果）
上述したレーザ装置１０は、相対的に低い第２周波数の低頻度の増幅パルス光ＰＬを出力用レーザパルス光として生成する場合に、低頻度の増幅パルス光ＰＬと高頻度の非増幅パルス光ＰＨとが混在した第２パルス列Ｌ２を生成し、この第２パルス列Ｌ２から、第２周波数よりも高い中間周波数の参照パルス列を抽出して生成する。したがって、このように、出力用レーザパルス光（増幅パルス光ＰＬ）の第２周波数ではなく、これよりも高い中間周波数の参照パルス光のＣＥＰに基づいて調整がなされるので、出力用パルス光（増幅パルス光ＰＬ）の周波数が低くても、より高い周波数の参照パルス光に基づいて、第１増幅装置５もしくは第２増幅装置７を構成するストレッチャ５ａもしくはコンプレッサ７ｃにおける光学素子（例えば、回折格子のような分散光学素子）の位置または向きを調整し、発振器３を励起するレーザ光のパワーを調整し、または、電気光学結晶２１に印加する電圧の大きさを調整できる。これにより、出力用レーザパルス光のＣＥＰの変動を補償することができる。 (Effect of embodiment)
The laser apparatus 10 described above, when generating an amplified pulse light P L infrequent relatively low second frequency as an output laser pulse beam, unamplified pulses of the amplified pulse light P L and the high frequency low frequency generating a second pulse train L2 in which the light P H was mixed, from the second pulse train L2, is generated by extracting a reference pulse train of high intermediate frequency than the second frequency. Therefore, since the adjustment is made based on the CEP of the reference pulse light having an intermediate frequency higher than the second frequency of the output laser pulse light (amplified pulse light P L ) in this way, the output pulse light Even if the frequency of the (amplified pulse light P L ) is low, based on the reference pulse light having a higher frequency, the optical element (for example, the stretcher 5a or the compressor 7c constituting the first amplification device 5 or the second amplification device 7) The position or orientation of a dispersion optical element such as a diffraction grating can be adjusted, the power of the laser light for exciting the oscillator 3 can be adjusted, or the magnitude of the voltage applied to the electro-optic crystal 21 can be adjusted. Thereby, it is possible to compensate for the CEP variation of the output laser pulse light.

また、参照パルス光は、非特許文献１と違って、レーザ装置１０から出力されるレーザパルス光と同じ経路を通ったものである。すなわち、参照パルス光は、第２増幅装置７内を通過したものである。よって、第２増幅装置７に要因があるＣＥＰの変動も補償することができる。   Unlike the non-patent document 1, the reference pulse light passes through the same path as the laser pulse light output from the laser device 10. That is, the reference pulse light has passed through the second amplifying device 7. Therefore, the CEP fluctuation caused by the second amplifying device 7 can be compensated.

さらにコンプレッサ７ｃを構成する回折格子の表面における増幅パルス光ＰＬの熱的効果に由来したＣＥＰ変動も補償することができる。また参照パルス光は増幅パルス光ＰＬと同一の光学経路を伝搬するため、全く同一の光学分散量を持つことになる。結果、非特許文献１のように参照パルス光に対して補正分散量を別途与える必要がない。 It can be compensated further CEP variation derived from the thermal effects of the amplification pulse light P L on the surface of the diffraction grating constituting the compressor 7c. The reference pulse light is to propagate the same optical path and amplified pulse light P L, will have exactly the same optical dispersion amount. As a result, there is no need to separately provide a correction dispersion amount for the reference pulse light as in Non-Patent Document 1.

３ 発振器、５ 第１増幅装置、５ａ ストレッチャ、５ｂ 第１増幅器、５ｃ 励起レーザ源、７ 第２増幅装置、７ａ 第２増幅器、７ｂ 励起レーザ源、７ｃ コンプレッサ、９ 参照光生成装置、９ａ ビームスプリッタ、９ｂ チョッパ、９ｃ モータ、９ｄ 回転制御装置、９ｅ ビームサンプラー、９ｆ 調整量生成装置、１０ レーザ装置、１１ ＣＥＰ測定器、１２ トリガ生成装置、１３ 調整装置、１３ａ 制御部、１３ｂ 駆動部（ピエゾアクチュエータ）、１４ 回転制御装置、１５，１６ 回折格子、１７ ミラー、１９ 励起レーザ源、２０ ＣＥＰ測定装置、２１ 電気光学結晶、２３ 電圧印加装置、３０ 補償装置 3 oscillator 5 first amplifier 5a stretcher 5b first amplifier 5c pump laser source 7 second amplifier 7a second amplifier 7b pump laser source 7c compressor 9 reference light generator 9a beam splitter 9b chopper, 9c motor, 9d rotation control device, 9e beam sampler, 9f adjustment amount generation device, 10 laser device, 11 CEP measuring device, 12 trigger generation device, 13 adjustment device, 13a control unit, 13b drive unit (piezo actuator) ), 14 Rotation control device, 15, 16 Diffraction grating, 17 Mirror, 19 Excitation laser source, 20 CEP measurement device, 21 Electro-optic crystal, 23 Voltage application device, 30 Compensation device

Claims (9)

パルス光を生成する発振器と、
発振器からのパルス光を増幅することにより、第１周波数で繰り返されるパルス光の第１パルス列を生成する第１増幅装置と、
第１周波数よりも低い第２周波数で第１パルス列に対して増幅を行うことにより第１パルス列を第２パルス列に変える第２増幅装置とを備え、
第２パルス列は、第２増幅装置により増幅され第２周波数で繰り返される相対的に低頻度の増幅パルス光と、低頻度の増幅パルス光よりも強度が低く相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在したパルス列であり、
第１周波数よりも低く第２周波数よりも高い中間周波数で第２パルス列から参照パルス光を抽出することにより、中間周波数で繰り返される該参照パルス光の参照パルス列を生成する参照光生成装置と、
参照パルス列が入射され参照パルス列の参照パルス光のＣＥＰを測定するＣＥＰ測定器と、
測定されたＣＥＰに基づいて、前記増幅パルス光のＣＥＰの変動を補償する調整を行う調整装置を備える、ことを特徴とするレーザ装置。 An oscillator that generates pulsed light;
A first amplifying device for generating a first pulse train of pulsed light repeated at a first frequency by amplifying pulsed light from an oscillator;
A second amplifying device that changes the first pulse train to a second pulse train by amplifying the first pulse train at a second frequency lower than the first frequency;
The second pulse train includes a relatively low frequency amplified pulse light that is amplified by the second amplification device and repeated at the second frequency, and a relatively high frequency non-amplified pulse light that is lower in intensity than the low frequency amplified pulse light. Are mixed pulse trains,
A reference light generation device that generates a reference pulse train of the reference pulse light repeated at the intermediate frequency by extracting the reference pulse light from the second pulse train at an intermediate frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency;
A CEP measuring device that receives a reference pulse train and measures CEP of reference pulse light of the reference pulse train;
A laser apparatus comprising: an adjustment device configured to perform adjustment for compensating for variation in CEP of the amplified pulsed light based on the measured CEP. 前記調整装置は、測定されたＣＥＰに基づいて、
第１増幅装置もしくは第２増幅装置を構成する光学素子の位置または向きを調整し、
前記発振器を励起するレーザ光のパワーを調整し、または
第１増幅装置を構成するストレッチャと第１増幅器との間に設けられた電気光学結晶に印加する電圧を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。 The adjusting device is based on the measured CEP,
Adjusting the position or orientation of the optical elements constituting the first amplification device or the second amplification device;
The power of laser light for exciting the oscillator is adjusted, or the voltage applied to the electro-optic crystal provided between the stretcher and the first amplifier constituting the first amplifying device is adjusted. Item 2. The laser device according to Item 1. 第１増幅装置は、
発振器により生成されたパルス光のパルス時間幅を伸張するストレッチャと、
ストレッチャで伸張された伸張パルス光を第１周波数で増幅することにより、該伸張パルス光から、第１周波数の第１パルス列を生成する第１増幅器とを備え、
前記調整装置は、測定されたＣＥＰに基づいて、前記ストレッチャの光学素子の位置または向きを調整する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。 The first amplifier is
A stretcher for extending the pulse time width of the pulsed light generated by the oscillator;
A first amplifier that generates a first pulse train of a first frequency from the stretched pulse light by amplifying the stretched pulse light stretched by the stretcher at a first frequency;
The laser device according to claim 1, wherein the adjustment device adjusts a position or an orientation of an optical element of the stretcher based on the measured CEP. 第２増幅装置は、
第１増幅装置からの第１パルス列を第２周波数で増幅する第２増幅器と、
第２増幅器からの各パルス光のパルス時間幅を圧縮し、圧縮された該パルス光の列を前記第２パルス列として出力するコンプレッサとを備える、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のレーザ装置。 The second amplification device is
A second amplifier for amplifying the first pulse train from the first amplification device at a second frequency;
A compressor that compresses the pulse time width of each pulsed light from the second amplifier and outputs the compressed train of pulsed light as the second pulse train is provided. The laser apparatus described. 参照光生成装置は、
第２増幅装置から出力された第２パルス列の一部を抽出するビームスプリッタと、
ビームスプリッタで抽出された第２パルス列の一部から中間周波数で参照パルス光を抽出して出力するチョッパと、を備える、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ装置。 The reference light generator is
A beam splitter for extracting a part of the second pulse train output from the second amplifying device;
The laser according to claim 1, further comprising: a chopper that extracts and outputs a reference pulse light at an intermediate frequency from a part of the second pulse train extracted by the beam splitter. apparatus. 前記チョッパは、第２パルス列のうち、低頻度の増幅パルス光を遮断し、高頻度の非増幅パルス光を中間周波数で通過させることにより、高頻度の非増幅パルス光から参照パルス光を抽出して出力する、ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ装置。   The chopper extracts the reference pulse light from the high frequency non-amplified pulse light by blocking the low frequency amplified pulse light in the second pulse train and passing the high frequency non-amplified pulse light at an intermediate frequency. 6. The laser device according to claim 5, wherein the laser device outputs the output. 相対的に低頻度の増幅パルス光と、低頻度の増幅パルス光よりも強度が低く相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在したパルス列が入射され、入射された該パルス列から、参照パルス光を抽出し、中間周波数で繰り返される該参照パルス光の参照パルス列を生成することを特徴とする参照光生成装置。   A pulse train in which a relatively low frequency amplified pulse light and a relatively high frequency non-amplified pulse light having a lower intensity than a low frequency amplified pulse light are mixed, and a reference pulse is generated from the incident pulse train. A reference light generation device that extracts light and generates a reference pulse train of the reference pulse light repeated at an intermediate frequency. 相対的に低頻度の増幅パルス光と、低頻度の増幅パルス光よりも強度が低く相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在したパルス列が入射され、入射された該パルス列から、参照パルス光を抽出し、中間周波数で繰り返される該参照パルス光の参照パルス列を生成する参照光生成装置と、
参照パルス列が入射され参照パルス列の参照パルス光のＣＥＰを測定するＣＥＰ測定器と、を備えるＣＥＰ測定装置。 A pulse train in which a relatively low frequency amplified pulse light and a relatively high frequency non-amplified pulse light having a lower intensity than a low frequency amplified pulse light are mixed, and a reference pulse is generated from the incident pulse train. A reference light generation device that extracts light and generates a reference pulse train of the reference pulse light repeated at an intermediate frequency;
A CEP measuring apparatus comprising: a CEP measuring device that receives a reference pulse train and measures CEP of reference pulse light of the reference pulse train. 増幅パルス光生成装置に対して設けられる補償装置であって、
前記増幅パルス光生成装置は、
パルス光を生成する発振器と、
発振器からのパルス光を増幅することにより、第１周波数で繰り返されるパルス光の第１パルス列を生成する第１増幅装置と、
第１周波数よりも低い第２周波数で第１パルス列に対して増幅を行うことにより第１パルス列を第２パルス列に変える第２増幅装置とを備え、
第２パルス列は、第２増幅装置により増幅され第２周波数で繰り返される相対的に低頻度の増幅パルス光と、低頻度の増幅パルス光よりも強度が低く相対的に高頻度の非増幅パルス光とが混在したパルス列であり、
前記補償装置は、
第１周波数よりも低く第２周波数よりも高い中間周波数で第２パルス列から参照パルス光を抽出することにより、中間周波数で繰り返される該参照パルス光の参照パルス列を生成する参照光生成装置と、
参照パルス列が入射され参照パルス列の参照パルス光のＣＥＰを測定するＣＥＰ測定器と、
測定されたＣＥＰに基づいて、前記増幅パルス光のＣＥＰの変動を補償する調整を行う調整装置と、を備える補償装置。 A compensation device provided for the amplified pulsed light generation device,
The amplified pulsed light generation device includes:
An oscillator that generates pulsed light;
A first amplifying device for generating a first pulse train of pulsed light repeated at a first frequency by amplifying pulsed light from an oscillator;
A second amplifying device that changes the first pulse train to a second pulse train by amplifying the first pulse train at a second frequency lower than the first frequency;
The second pulse train includes a relatively low frequency amplified pulse light that is amplified by the second amplification device and repeated at the second frequency, and a relatively high frequency non-amplified pulse light that is lower in intensity than the low frequency amplified pulse light. Are mixed pulse trains,
The compensator is
A reference light generation device that generates a reference pulse train of the reference pulse light repeated at the intermediate frequency by extracting the reference pulse light from the second pulse train at an intermediate frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency;
A CEP measuring device that receives a reference pulse train and measures CEP of reference pulse light of the reference pulse train;
A compensation device comprising: an adjustment device that performs adjustment for compensating for the variation in CEP of the amplified pulsed light based on the measured CEP.
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