CN115280193A - 延迟反射镜和延迟反射镜系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种延迟反射镜以及延迟反射镜系统，实现不将想要延迟的光的光路以及与其不同的波长的光的光路分开而能够同轴地延迟、而且简单、且设置以及微调整容易的延迟光学系统。延迟反射镜(1)具备基材(2)和形成于基材(2)的表面(R)的光学多层膜(4)。第一波段在光学多层膜(4)上的群速度延迟(GD)的值与第二波段在光学多层膜(4)上的群速度延迟(GD)的值不同，并且所述第一波段在光学多层膜(4)上的群速度延迟色散(GDD)的值和所述第二波段在光学多层膜(4)上的群速度延迟色散(GDD)的值均为‑100fs2以上且100fs2以下。另外，延迟反射镜系统具备以反射的次数发生变化的方式使延迟反射镜(1)移动的延迟反射镜移动机构。
Description
技术领域
本发明涉及能够用于延迟光学系统的延迟反射镜以及具有该延迟反射镜的延迟反射镜系统。
背景技术
近来，正在使用飞秒(10-15秒)的水准下的延迟光学系统。延迟光学系统是用于使某个光脉冲相对于其他光脉冲延迟的光学系统。
例如，在下述非专利文献1中，为了观测N2分子里德堡(Rydberg)波束，从Ti：Sapphire激光器振荡出的光脉冲被分割为波长为80nm波段(纳米波段)的成为泵浦光的基础的光和波长为800nm波段的探测光，将探测光以相对于泵浦光以飞秒的水准延迟的状态照射到试样。反复稍微改变延迟时间，使高速现象可视化(泵浦-探测分光法)。该延迟通过用相对于入射光分别以45°倾斜的4个反射镜调整探测光的光路长度来进行。即，通过这些反射镜使探测光的光路的一部分成为“Π”字状，第二、第三反射镜载置于作为共用台的延迟工作台上，延迟工作台相对于第一、第四反射镜移动，由此改变该光路的长度，调整探测光的光路长度，探测光相对于泵浦光延迟期望的时间。
另外，在下述非专利文献2中，为了使波长为1600nm波段的种子光和波长为800nm波段的泵浦光同时入射到BiB3O6晶体，利用上述那样的4个反射镜的延迟光学系统，对种子光相对于泵浦光进行时间调整。
进而，作为延迟光学系统，已知有下述专利文献1中记载的基于五角棱镜结构体的延迟光学系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-102352号公报
非专利文献
非专利文献1：樋田祐斗：“基于极紫外超高速光电子分光的N2分子里德堡波束的观测”，名古屋大学大学院硕士论文，2014年3月
非专利文献2：N.Ishii et al.，“Sub-two-cycle，carrier-envelope phase-stable，intense optical pulses at 1.6μm from a BiB3O6 optical parametricchirped-pulse amplifier”，OPTICS LETTERS，Vol.37，No.20，October 15，2012，p.4182-4184
发明内容
发明所要解决的课题
上述的基于4个反射镜的延迟光学系统必须将想要延迟的波长的光的光路和波长与其不同的光的光路分开，变得复杂。另外，在这些延迟光学系统中，除了多个反射镜的正确的配置之外，还需要延迟工作台的精密的移动控制，因此难以设置以及微调整。
另外，在上述的基于五角棱镜结构体的延迟光学系统中，结果也是通过在五角棱镜结构体中延长光路长度而使其延迟，因此与基于4个反射镜的结构同样地，需要分割，难以进行五角棱镜结构体等的设置以及微调整。
此外，在飞秒脉冲的情况下，需要注意如果通过玻璃的内部，则由于其折射率分散的影响，脉冲宽度发生变化。
因此，本发明的主要目的在于提供一种延迟反射镜，该延迟反射镜实现不将想要延迟的光的光路和波长与该光路不同的光的光路分开而能够同轴地延迟的延迟光学系统。
另外，本发明的另一主要目的在于提供一种实现简单且容易设置及微调整的延迟光学系统的延迟反射镜。
进而，本发明的另一主要目的在于提供一种延迟反射镜系统，其具有上述的延迟反射镜，实现能够简单地调整延迟时间的延迟光学系统。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，权利要求1中记载的发明的特征在于，在延迟反射镜中，具备：基材；以及光学多层膜，其形成于所述基材的表面，第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟GD的值与第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟GD的值不同。
权利要求2中记载的发明的特征在于，在上述发明中，所述第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值均为-100fs2以上且100fs2以下。
权利要求3中记载的发明的特征在于，在上述发明中，所述第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值均为负值。
权利要求4中记载的发明的特征在于，在上述发明中，所述第一波段的群速度延迟色散GDD的值被设为通过规定次数的反射对所述第一波段的第一光脉冲进行色散补偿的值，所述第二波段的群速度延迟色散GDD的值被设为通过所述规定次数的反射对所述第二波段的第二光脉冲进行色散补偿的值。
权利要求5中记载的发明的特征在于，在上述发明中，所述第一光脉冲和所述第二光脉冲是通过了非线性光学晶体的光脉冲。
权利要求6中记载的发明的特征在于，在上述发明中，所述第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值均为正值。
权利要求7中记载的发明的特征在于，在上述发明中，所述第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值中，一方为正值，另一方为负值。
权利要求8中记载的发明的特征在于，在上述发明中，所述第一波段和所述第二波段中的一方为400nm波段，另一方为800nm波段。
权利要求9中记载的发明的特征在于，在上述发明中，所述第一波段和所述第二波段中的一方为515nm波段，另一方为1030nm波段。
为了实现上述目的，权利要求10中记载的发明的特征在于，在延迟反射镜系统中，具备：上述延迟反射镜；以及延迟反射镜移动机构，其使所述延迟反射镜相对于其他反射镜移动，以使所述延迟反射镜的反射次数发生变化。
权利要求11中记载的发明的特征在于，在上述发明中，具备一对所述延迟反射镜。
发明效果
本发明的主要效果在于提供一种延迟反射镜，该延迟反射镜实现能够不将想要延迟的光的光路和与该光路不同的波长的光的光路分开而同轴地延迟的延迟光学系统。
另外，本发明的另一主要效果在于提供一种实现简单且容易设置及微调整的延迟光学系统的延迟反射镜。
进而，本发明的另一主要效果在于提供一种延迟反射镜系统，其具有上述的延迟反射镜，实现能够简单地调整延迟时间的延迟光学系统。
附图说明
图1是本发明所涉及的延迟反射镜的示意图。
图2是本发明所涉及的延迟反射镜系统的示意图。
图3是示出本发明所涉及的实施例1-1的各层的物理膜厚的图表。
图4是示出本发明所涉及的实施例1-2的各层的物理膜厚的图表。
图5是示出实施例1-1、1-2所涉及的300nm～900nm的波长区域(横轴：波长[nm])中的分光反射率分布(纵轴：反射率[％])的图表。
图6是示出实施例1-1、1-2所涉及的、同样的波长区域中的群速度延迟GD(纵轴，[fs])的图表。
图7是示出实施例1-1、1-2所涉及的、同样的波长区域中的群速度延迟色散GDD(纵轴，[fs2])的图表。
图8是实施例2-1所涉及的与图4同样的图。
图9是实施例2-2所涉及的与图4同样的图。
图10是实施例2-1、2-2所涉及的与图5同样的图。
图11是实施例2-1、2-2所涉及的与图6同样的图。
图12是实施例2-1、2-2所涉及的与图7同样的图。
图13是实施例3所涉及的与图4同样的图。
图14是实施例3所涉及的与图5同样的图。
图15是实施例3所涉及的与图6同样的图。
图16是实施例3所涉及的与图7同样的图。
图17是实施例4所涉及的与图4同样的图。
图18是实施例4所涉及的与图5同样的图。
图19是实施例4所涉及的与图6同样的图。
图20是实施例4所涉及的与图7同样的图。
图21是实施例5所涉及的与图4同样的图。
图22是实施例5所涉及的与图5同样的图。
图23是实施例5所涉及的与图6同样的图。
图24是实施例5所涉及的与图7同样的图。
图25是实施例6所涉及的与图4同样的图。
图26是实施例6所涉及的与图5同样的图。
图27是实施例6所涉及的与图6同样的图。
图28是实施例6所涉及的与图7同样的图。
图29是实施例7所涉及的具有一对延迟反射镜(带色散补偿功能)的激光系统的示意图。
图30是实施例7所涉及的与图4同样的图。
图31是实施例7所涉及的与图5同样的图。
图32是实施例7所涉及的与图6同样的图。
图33是实施例7所涉及的与图7同样的图。
图34是实施例8所涉及的与图4同样的图。
图35是实施例8所涉及的与图5同样的图。
图36是实施例8所涉及的与图6同样的图。
图37是实施例8所涉及的与图7同样的图。
图38是实施例9所涉及的与图4同样的图。
图39是实施例9所涉及的与图5同样的图。
图40是实施例9所涉及的与图6同样的图。
图41是实施例9所涉及的与图7同样的图。
图42是实施例10所涉及的与图4同样的图。
图43是实施例10所涉及的与图5同样的图。
图44是实施例10所涉及的与图6同样的图。
图45是实施例10所涉及的与图7同样的图。
图46是实施例11所涉及的与图4同样的图。
图47是实施例11所涉及的与图5同样的图。
图48是实施例11所涉及的与图6同样的图。
图49是实施例11所涉及的与图7同样的图。
图50是实施例12所涉及的与图4同样的图。
图51是实施例12所涉及的与图5同样的图。
图52是实施例12所涉及的与图6同样的图。
图53是实施例12所涉及的与图7同样的图。
图54是实施例13所涉及的与图4同样的图。
图55是实施例13所涉及的与图5同样的图。
图56是实施例13所涉及的与图6同样的图。
图57是实施例13所涉及的与图7同样的图。
具体实施方式
以下，适当地基于附图对本发明的实施方式的例进行说明。另外，本发明的方式并不限定于这些例。
如图1所示，本发明所涉及的延迟反射镜1具有基材2和光学多层膜4。
基材2具备形成有光学多层膜4的表面R。延迟反射镜1通过在层叠于表面R上的光学多层膜4中对波段相互不同的多个光脉冲进行反射，使其他波段的光脉冲相对于规定波段的光脉冲延迟。这些光脉冲能够经过相同的光路L。
基材2可以具有透光性，也可以不具有透光性。
基材2的材质没有特别限定，例如为玻璃、晶体、陶瓷或树脂。
基材2的形状没有特别限定，例如为平行平板或带楔形。
光学多层膜4的群速度延迟GD(Group Delay)在每个波段为不同的值。
群速度延迟GD由光学多层膜4的反射相位φ定义。角频率ωn的波cos(ωnt)和角频率ωn+Δω的波cos{(ωn+Δω)t}被光学多层膜4反射之后，各个波将ρ作为光学多层膜4的菲涅尔反射系数，成为ρcos{ωnt+φ(ωn)}，ρcos{(ωn+Δω)t+φ(ωn+Δω)}。在此，为了简单起见，设ρ为常数。
将它们重叠而成的波用下面的式(1a)、(1b)表示。即，将它们叠加后的波是具有被时间调制后的振幅En0(t)的波。当n＝1、2、3、……这样的较多的波重叠时，调制变得急峻，重叠后的波成为脉冲列。
在Δω/ωn＜＜1的情况下，式(1b)能够变形为下式(2)。
[数1]
根据式(2)，通过在光学多层膜4的反射，时间t为
因此具有调制或对脉冲赋予时间延迟的效果。在振荡光脉冲的激光谐振器内出现的驻波的波长是分散的值，因此ωn取离散的值，而Δω为微小量，因此将ωn作为连续变量来处理。于是，群速度延迟GD被定义为如下。
群速度延迟GD是与光学多层膜4内的滞留时间对应的值，因此如果按每个波段不同，则相对于属于某个波段的光脉冲，属于其他波段的光脉冲延迟滞留时间之差。群速度延迟GD越大，光学多层膜4内的滞留时间越长，根据群速度延迟GD之差，群速度延迟GD更大的波段的光脉冲相对于群速度延迟GD更小的波段的光脉冲延迟。因此，通过群速度延迟GD在每个波段不同的光学多层膜4，形成延迟反射镜1。
另外，也可以在属于各波段的波长中掌握群速度延迟GD的差异。即，如果使第一波段的群速度延迟GD与第二波段的群速度延迟GD不同，则赋予基于滞留时间之差的延迟。
另外，除了上述的第一波段和第二波段以外，在波长与它们不同的第三波段，群速度延迟GD也可以进一步不同。同样地，也可以将第四波段或其以上的波段进一步设定为群速度延迟GD相互不同的波段。
另外，作为ω的非线性项的最低次项的
作为φ代入ω＝ωn，并与群速度延迟色散GDD(Group Delay Dispersion)对应。当群延迟偏离时(有色散时)，构成光脉冲的各种波长的波束分别偏离，光脉冲的形状发生变化。
即，群速度延迟色散GDD如下。
在不使先行的光脉冲以及延迟的光脉冲的形状变化的情况下，在各光脉冲的波段中，群速度延迟色散GDD为0或者接近0(具备低色散反射镜功能)。如后所述，在脉冲宽度为约40fs以上的情况下，如果群速度延迟色散GDD收敛在-100fs2以上100fs2以下的范围内，则光脉冲的变形比其他情况少，能够作为实质上没有光脉冲的变形或其影响的情况来处理。对于脉冲宽度更窄的脉冲，需要进一步减小GDD的值。此外，该范围的下限能够设定为-80、-60、-40、-20、0、20、40、60、80中的任一个等，该范围的上限能够设定为80、60、40、20、0、-20、-40、-60、-80中的任一个等。
或者，在以延迟的同时色散补偿等为目的而希望使光脉冲变形的情况下，在各光脉冲的波段中，群速度延迟色散GDD被设为与该变形对应的值(具备基于变形的其他功能)。
光学多层膜4是使用了电介质材料或半导体材料的无机多层膜，是电介质多层膜或半导体多层膜。
光学多层膜4形成于基材2的至少一面的一部分或全部。
光学多层膜4包含低折射率层及高折射率层。另外，光学多层膜4还可以包含中折射率层。
通过高折射率层及低折射率层(以及中折射率层)的层数及材质的选择、以及各层的厚度(层的物理膜厚或光学膜厚)的增减这样的设计要素的变更，变更光学多层膜4的设计。
例如，中折射率层被与其光学上等价的高折射率层和低折射率层的组合置换等，光学多层膜4中的一部分或全部的结构也可以被置换为光学上等价的其他结构。
高折射率层例如由氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化铌(Nb2O5)、氧化铪(HfO2)、氧化镧(La2O3)、硅(Si)、或氧化镨(Pr2O3)或它们的两种以上的混合物这样的高折射率材料形成。
另外，低折射率层例如由氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氟化钙(CaF2)、氟化镁(MgF2)、氧化铝与氧化镨的组合(Al2O3-Pr2O3)、氧化铝与氧化镧的组合(Al2O3-La2O3)、或者氧化铝与氧化钽的组合(Al2O3-Ta2O5)、或者它们的两种以上的混合物这样的低折射率材料形成。
中折射率层例如由Al2O3、Pr2O3、La2O3、Al2O3-Pr2O3、Al2O3-La2O3这样的中折射率材料形成。
另外，例如，也可以从上述的高折射率材料中选择2种材料来形成光学多层膜4。另外，也可以在光学多层膜4的外部或内部组合防污膜等具有其他功能的膜。
光学多层膜4的低折射率层及高折射率层(以及中折射率层)通过真空蒸镀法或离子辅助蒸镀法、离子镀法、溅射法等形成。
光学多层膜4也可以形成于基材2的多个面。例如，光学多层膜4也可以形成于平行平板或带楔形、凹面、凸面的基材2的正反两面。
另外，如图2所示，延迟反射镜系统11形成为包括1个以上的延迟反射镜1和作为使至少1个延迟反射镜1相对于其他延迟反射镜1移动的延迟反射镜移动机构的移动机构12。
延迟反射镜系统11为了使出射的光脉冲的出射光路LO不移动，具有如下的结构。另外，为了便于说明，延迟反射镜系统11中的上下左右与图2的上下左右相同，但实际的上下左右不限于此。
即，在延迟反射镜系统11中，2个延迟反射镜1以相互平行且表面R的一部分相对的状态配置。这些延迟反射镜1在上下方向上错开，右延迟反射镜1位于比左延迟反射镜1靠下方的位置。
在右延迟反射镜1上连结有移动机构12。移动机构12具有载置延迟反射镜的工作台和使工作台上下移动的驱动部。右延迟反射镜1通过移动机构12在保持与左延迟反射镜1的平行状态的同时在上下方向上移动。
在左延迟反射镜1的左下方配置有将入射的光脉冲(入射光路LI)向右延迟反射镜1引导的入射侧反射镜14。
在右延迟反射镜1的右上方配置有使从左延迟反射镜1暂时向右方出射的光脉冲(中间入射光路LM)返回到左延迟反射镜1的端部反射镜16。端部反射镜16以相对于中间入射光路LM该端部反射镜16的反射所涉及的中间出射光路LN不完全重叠的方式倾斜。
在延迟反射镜系统11中，在图2的状态下，通过左右的延迟反射镜1，在中间入射之前反射4次，在中间出射之后反射4次，合计反射8次。因此，在出射光路LO中得到相对于延迟反射镜1中的1次反射引起的延迟8倍长的延迟。例如，在1次反射中延迟40fs(飞秒)的情况下，在8次反射中得到320fs的延迟。
另外，若从图2的状态，通过移动机构12使右延迟反射镜1上升，上升前的8次变化而得到10次反射，则相对于1次反射引起的延迟，得到10倍长的延迟(例如400fs)。
另一方面，若从图2的状态，通过移动机构12使右延迟反射镜1下降，下降前的8次变化而得到6次反射，则得到相对于1次反射引起的延迟6倍长的延迟(例如240fs)。
与这些同样地，根据右延迟反射镜1的移动量，使左右延迟反射镜1中的反射次数变化，能够简单地增减延迟时间。
如以往那样，在按每个波长划分光路，使一方的光路相对于另一方的光路变长的情况下，例如为了赋予400fs的时间差，需要使光路变长为119.9μm。
与此相对，在延迟反射镜系统11中，如果赋予400fs的时间差，则在1次反射中成为40fs的延迟的各延迟反射镜1中进行合计10次反射即可。
另外，以往，为了调整时间差的大小，需要以与期望的时间差对应的方式精密地控制一方的光路的长度，如果长度不同，则与时间差的误差直接相关。
与此相对，在延迟反射镜系统11中，只要是能够确保反射次数的变化的程度的移动机构12的控制即可，时间差的调整成为从1次反射的时间差的自然数倍的选择而在某种程度上离散，但能够更容易且准确地调整时间差的大小。
另外，延迟反射镜系统11具有如下的变更例。
即、延迟反射镜1可以设置为通过与低色散反射镜等组合而在1个反射镜多次反射，也可以设置为3个以上。多个延迟反射镜也可以是其中的一部分中的每1次反射的延迟时间与其他的该延迟时间不同的延迟反射镜。
通过移动机构12能够移动的延迟反射镜1也可以设置多个。通过移动机构12进行的移动也可以包括旋转移动。也可以使入射侧反射镜14和末端反射镜16中的至少一方能够移动。
也可以省略端部反射镜16，使图2的中间入射光路LM成为出射光路。
实施例
接着，示出依据本发明的上述实施方式的实施例。
但是，实施例并不限定本发明的范围。特别是，实施例的中心波长(第一中心波长和第二中心波长)为400nm波段和800nm波段、或者515nm波段和1030nm波段，但本发明中的各种中心波长不限于这些波段。中心波长是规定的波长区域(波段)中的设计上的中心的波长。另外，400nm波段是包含400nm的区域，在400nm波段以外也是同样的。这样的区域(在波长的情况下为波段)用于表示光脉冲所包含的波束的波长具有宽度、以及中心波长不限定于1个值等。例如，中心波长为400nm波段表示中心波长不限于400nm，也可以是其前后的波长。
另外，根据本发明的理解方法，实施例有时成为本发明的范围外的实质的比较例，比较例有时成为本发明的范围内的实质的实施例。
作为本发明的实施例，模拟了在同一板状的基材2的单面(表面R)具有膜结构互不相同的光学多层膜4的各延迟反射镜1的形成。
基材2为直径30mm(毫米)的圆形板状，为光学玻璃BK7制。
另外，在各实施例中，表面R的光学多层膜4为电介质多层膜，通过真空蒸镀，将膜物质在各膜厚被控制的状态下交替地蒸镀，从而能够实际形成。
[实施例1-1、1-2]
实施例1-1、1-2中的光学多层膜4是将最接近基材2的层作为第一层、奇数层为Ta2O5(由高折射率材料形成的高折射率层)、偶数层为SiO2(由低折射率材料形成的低折射率层)的交替膜，各层具有图3(实施例1-1)、图4(实施例1-2)所示的物理膜厚。实施例1-1、1-2中的光学多层膜4的总层数均为40。
实施例1-1、1-2设计成中心波长为400nm和800nm。
实施例1-1、1-2中的光学多层膜4的结构能够通过以下说明的记号来表现。即，()内的结构的p次重复表示为()p，垂直入射下的光学膜厚为λ0/4的高折射率层表示为H，垂直入射下的光学膜厚为λ0/4的低折射率层表示为L，在H和L之前记载有λ0/4的系数(乘数)的情况下，实施例1-1中的光学多层膜4的结构表示为基材2|(0.7H 1.3L)20|空气，实施例1-2中的光学多层膜4的结构表示为基材2|(1H1L)10(0.5H 0.5L)10|空气。另外，光学多层膜4实际上相对于由记号表示的结构，有时进行增减1个以上的规定的光学膜厚等微调整。即，这样的记号有时表示光学多层膜4的基本设计。
实施例1-1的光学多层膜4可以理解为：对于(1H 1L)20，以使各高折射率层的光学膜厚变薄(×0.7)、使各低折射率层的光学膜厚变厚(×1.3)的方式，打乱了平衡。
实施例1-2的光学多层膜4具有(1H 1L)10这样的基材侧层叠部(第一层叠部)和(0.5H 0.5L)10这样的空气侧层叠部(第二层叠部)。第一层叠部为800nm波段的光的反射镜。第二层叠部为400nm波段的光的反射镜。
图5是示出实施例1-1、1-2的300nm以上900nm以下的波长区域(横轴：波长[nm])中的分光反射率分布(纵轴：反射率[％])的图表。图6是示出实施例1-1、1-2的、同样的波长区域的群速度延迟GD(纵轴，[fs])的图表。图7是表示实施例1-1、1-2的、同样的波长区域的群速度延迟色散GDD(纵轴，[fs2])的图表。另外，图5～图7均为入射角为5°时的图表。
在实施例1-1中，在包含波长400nm的390nm以上且430nm以下的波长区域(400nm波段)显示反射率为约100％的高反射，在包含波长800nm的730nm以上且890nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
在实施例1-2中，在375nm以上且450nm以下的波长区域(400nm波段)和730nm以上且890nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
在实施例1-1中，群速度延迟GD在波长400nm下为10fs，另一方面，在800nm下为7fs，800nm波段光脉冲在光学多层膜4内的滞留时间比400nm波段光脉冲的滞留时间长，800nm波段光脉冲相对于400nm波段光脉冲延迟。另外，假设群速度延迟GD在波长400nm和800nm为相同值，则800nm波段光脉冲和400nm波段光脉冲在光学多层膜4中的滞留时间相同，即使存在光学多层膜4上的反射，800nm波段光脉冲和400nm波段光脉冲也不会产生时间差。因此，该假设的例成为不属于本发明的比较例。
在实施例1-2中，群速度延迟GD在波长400nm下为4fs，另一方面，在800nm下为30fs，800nm波段光脉冲在光学多层膜4内的滞留时间比400nm波段光脉冲的滞留时间长，800nm波段光脉冲相对于400nm波段光脉冲延迟。实施例1-2中的延迟程度(800nm波段光脉冲的群速度延迟GD与400nm波段光脉冲的群速度延迟GD之差30-4＝26fs)比实施例1-1的群速度延迟GD与群速度延迟程度(3fs)大。
在实施例1-1中，群速度延迟色散GDD在波长400nm以及800nm下成为约0fs2，不使400nm波段光脉冲以及800nm波段光脉冲双方的形状变化。实施例1-1是该中心波长下的高反射率、比较小的群速度延迟GD之差(3fs)、约0fs2的群速度延迟色散GDD的方式，因此可以说是与中心波长400nm、800nm下的标准的双波长反射镜类似的延迟反射镜1。
在实施例1-2中，群速度延迟色散GDD在波长400nm下为约0fs2，但在800nm下为-250fs2左右而不是0fs2，虽然400nm波段光脉冲不变形，但使800nm波段光脉冲稍微变形。
在实施例1-1、1-2中，对于400nm波段光脉冲以及800nm波段光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
在与实施例1-1、1-2相关的上述说明中，为了明确群速度延迟GD与脉冲的延迟的关系，使用了波长400nm、800nm的群速度延迟GD。因此，在上述的说明中，虽然称为400nm波段光脉冲、800nm波段光脉冲，但关于仅由波长400nm、800nm的极附近的光构成的脉冲。关于由更宽波段的光构成的(波段更宽的)光脉冲的延迟等，需要关注400nm波段、800nm波段的群速度延迟GD、群速度延迟色散GDD。
通过以实施例1-1、1-2为首的各实施例或其他例的模拟，发现了如果群速度延迟色散GDD收敛在-100fs2以上100fs2以下的范围内，则关于脉冲宽度为40fs以上的光脉冲，变形比其他情况少，能够作为实质上没有光脉冲的变形或其影响的光脉冲来处理。在脉冲宽度更窄的情况下，求出绝对值更小的群速度延迟色散GDD。另外，该范围的下限能够设为-80、-60、-40、-20、0、20、40、60、80中的任意一个等，该范围的上限能够设为80、60、40、20、0、-20、-40、-60、-80中的任意一个等。
[实施例2-1、2-2]
实施例2-1、2-2相对于实施例1-2，在维持各中心波长的同时扩展了各波段。
图8是实施例2-1所涉及的与图4同样的图。图9是实施例2-2所涉及的与图4同样的图。
实施例2-1、2-2的各光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。
实施例2-1增加了实施例1-2的第二层叠部的层数，作为基本设计具有基材2|(1H1L)10(0.5H 0.5L)300.7L|空气，进而使各层的物理膜厚最佳化。最靠空气侧的层为0.5+0.7＝1.2L，实施例2-1的光学多层膜4的总层数为10×2+30×2＝80。
实施例2-2除了第二层叠部中的增加的层数以外，与实施例2-1同样地构成，作为基本设计，具有基材2|(1H 1L)10(0.5H 0.5L)150.7L|空气，进而使各层的物理膜厚最佳化。实施例2-2的光学多层膜4的总层数为50。
实施例2-1、2-2被认为是在第二层叠部中，为了确保反射率而比必要的层数过剩地层叠。
实施例2-1的第二层叠部的光学膜厚为6187.8nm，光脉冲通过第二层叠部时的单程的时间为6187.8[nm]/299.79[nm/fs]＝20.6[fs]。
实施例2-2的第二层叠部的光学膜厚为3001.1nm，光脉冲通过第二层叠部时的单程的时间为3001.1[nm]/299.79[nm/fs]＝10.0[fs]。
图10～图12是实施例2-1、2-2所涉及的与图5～图7同样的图。图10～图12均是入射角为5°时的图表。
在实施例2-1中，在375nm以上475nm以下的波长区域(400nm波段)和750nm以上860nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
在实施例2-2中，在360nm以上且440nm以下的波长区域(400nm波段)和750nm以上且880nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
在实施例2-1中，群速度延迟GD在400nm波段约为5fs，另一方面，在800nm波段约为45fs，后者相对于前者的差约为40fs。该40fs相当于上述的第二层叠部的单程的时间的约2倍。这是因为，400nm波段光脉冲通过反射而在第二层叠部中的空气侧的一部分层(作为400nm波段光脉冲的反射膜发挥功能的部分)往复，另一方面，800nm波段光脉冲通过反射而在第二层叠部整体以及第一层叠部(800nm波段光脉冲的反射膜)往复。
在实施例2-2中，群速度延迟GD在400nm波段约为4fs，另一方面，在800nm波段约为24fs，后者相对于前者的差约为20fs。该20fs相当于上述的第二层叠部的单程的时间的约2倍。
实施例2-1、2-2中的群速度延迟色散GDD都是在波长400nm波段和800nm波段约为0fs2，不改变400nm波段光脉冲和800nm波段光脉冲双方的形状。此外，群速度延迟色散GDD只要充分小于第一中心波长与第二中心波长之间的波长区域的最大值或极大值即可，例如只要为该最大值或极大值的1％以下或0.1％以下即可，以下相同。
实施例2-1、2-2成为：通过各光脉冲的1次反射，不会使各光脉冲变形而使800nm波段光脉冲相对于400nm波段光脉冲延迟约40fs、约20fs的低色散的延迟反射镜1。在实施例2-1、2-2中，对于400nm波段光脉冲以及800nm波段光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
[实施例3]
图13～图16是实施例3所涉及的与图4～图7同样的图。但是，图14～图16均是入射角为5°时的图，图示的波长区域为350nm以上900nm。
实施例3的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例3的中心波长与实施例1-1～2-2同样地为400nm和800nm。
实施例3的光学多层膜4的总层数为84。
在实施例3中，在360nm以上455nm以下的波长区域(400nm波段)和705nm以上的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例3的群速度延迟GD在400nm波段约为4fs，另一方面，在800nm波段约为100fs，后者相对于前者的差约为96fs。
实施例3的群速度延迟色散GDD在400nm波段和800nm波段约为0fs2，实施例3在这些波长(包含这些波长的波段)下为低色散，不改变400nm波段光脉冲和800nm波段光脉冲双方的形状。
实施例3成为：通过各光脉冲的1次反射，不会使各光脉冲变形而使800nm波段光脉冲相对于400nm波段光脉冲延迟约96fs的低色散的延迟反射镜1。在实施例3中，对于400nm波段光脉冲以及800nm波段光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
[实施例4]
图17～图20是实施例4所涉及的与图4～图7同样的图。其中，图18～图20均是入射角为5°时的图，图示的波长区域为350nm以上且950nm以下。
实施例4的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例4的中心波长与实施例1-1～3同样地为400nm和800nm。
实施例4的光学多层膜4的总层数为54。
在实施例4中，在370nm以上且430nm以下的波长区域(400nm波段)及730nm以上且870nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例4的群速度延迟GD在400nm波段约为49fs，另一方面，在800nm波段约为6fs，后者相对于前者的差约为-43fs。
实施例4的群速度延迟色散GDD在400nm波段和800nm波段约为0fs2，实施例4在这些波长(包含这些波长的波段)下为低色散，不改变400nm波段光脉冲和800nm波段光脉冲双方的形状。
实施例4成为：通过各光脉冲的1次反射，不会使各光脉冲变形而使400nm波段光脉冲相对于800nm波段光脉冲延迟约43fs的低色散的延迟反射镜1。在实施例4中，对于400nm波段光脉冲以及800nm波段光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
[实施例5]
图21～图24是实施例5的图4～图7同样的图。其中，图22～图24均是s偏振光的入射角为45°时的图，图示的波长区域为350nm以上且950nm以下。
实施例5的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例5的中心波长与实施例1-1～4同样地为400nm和800nm。
实施例5的光学多层膜4的总层数为80。
在实施例5中，在375nm以上且470nm以下的波长区域(400nm波段)和750nm以上且850nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例5的群速度延迟GD在400nm波段约为7fs，另一方面，在800nm波段3约为9fs，后者相对于前者的差约为32fs。
实施例5的群速度延迟色散GDD在400nm波段和800nm波段约为0fs2，在实施例5中，在这些波长(包含这些波长的波段)下为低色散，不改变400nm波段光脉冲和800nm波段光脉冲双方的形状。
实施例5成为：通过s偏振后的各光脉冲的1次反射，不会使s偏振所涉及的各光脉冲变形而使400nm波段光脉冲相对于800nm波段光脉冲延迟约32fs的低色散的延迟反射镜1。在实施例5中，对于s偏振所涉及的400nm波段光脉冲以及800nm波段光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
[实施例6]
图25～图28是实施例6所涉及的与图4～图7同样的图。其中，图26～图28均是入射角为5°时的图，图示的波长区域为400nm以上1200nm。
实施例6的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例6的中心波长与实施例1-1～5不同，为515nm和1030nm。
实施例6的光学多层膜4的总层数为50。
在实施例6中，在460nm以上550nm以下的波长区域(515nm波段)和980nm以上1100nm以下的波长区域(1030nm波段)显示高反射。
实施例6的群速度延迟GD在515nm波段约为3fs，另一方面，在1030nm波段约为28fs，后者相对于前者的差为约25fs。
实施例6的群速度延迟色散GDD在515nm和1030nm下为约0fs2，在实施例6中，在这些波长(包含这些波长的波长区域)下为低色散，不改变515nm波段光脉冲和1030nm波段光脉冲双方的形状。
实施例6成为：通过各光脉冲的1次反射，不会使各光脉冲变形而使1030nm波段光脉冲相对于515nm波段光脉冲延迟约25fs的低色散的延迟反射镜1。在实施例6中，对于515nm波段光脉冲以及1030nm波段光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
[实施例7]
实施例7的光学多层膜4是为了对钛蓝宝石激光器的基波(800nm波段)和第二高次谐波(400nm波段)进行它们的色散补偿，并且在使基波相对于第二高次谐波延迟的情况下使用而设计的。另外，基波的波长所属的波段和第二高次谐波的波长所属的波段中的至少一方也可以从800nm波段、400nm波段变更。另外，激光器也可以是钛蓝宝石激光器以外的激光器。
图29是该情况(激光系统21)的示意图。
激光系统21具有钛蓝宝石激光源TS、非线性光学晶体BBO、和与延迟反射镜系统11中的反射镜相同的2个一部分相对的延迟反射镜1(实施例7)。
从钛蓝宝石激光源TS振荡出的仅包含基波FW的激光TSL(这里设基波FW的波长λ1为800nm)入射到非线性光学晶体BBO。非线性光学晶体BBO产生基波FW的一半的波长(λ2＝400nm)的第二高次谐波SW，并出射混合有基波FW以及第二高次谐波SW的混合光TSM。在混合光TSM中，第二高次谐波SW相对于基波FW延迟延迟时间τ0。混合光TSM被一对延迟反射镜1反射规定的次数，成为输出光TSO。如果延迟反射镜1不使400nm波段光脉冲延迟而使800nm波段光脉冲延迟，后者相对于前者通过规定次数的反射而延迟时间差Δt，则在输出光TSO中，与基波FW比第二高次谐波SW先行了混合光TSM中的延迟时间τ0的状态(参照图29的双点划线P)对应地，延迟时间差Δt(参照该图的双箭头Q)，第二高次谐波SW在被调整后的延迟时间τ0～Δt相对于基波FW延迟。同样地，在400nm波段光脉冲比800nm波段光脉冲以较小的程度延迟的情况下，也能够视为前者相对于后者通过规定次数的反射而相对地延迟时间差Δt，基波FW相对于第二高次谐波SW在被调整后的延迟时间τ0～Δt相对于混合光TSM的状态延迟。
通过非线性光学晶体BBO的内部的光的群速度具有波长依赖性。因此，通过非线性光学晶体BBO的基波FW以及第二高次谐波SW产生每个波长的光的速度的偏差、即线性调频。通过这样的线性调频的产生，构成基波FW以及第二高次谐波SW的光脉冲的脉冲宽度变宽，或者峰值强度下降。
此外，若设波长为λ(nm)、设作为波长λ的函数的介质的折射率为n(λ)、设将光速为c(nm/fs)，则群速度Vg(nm/fs)由下式(5)表示。
[数2]
而且，作为群速度的偏差的指标，使用以下的式(6)所表示的群速度色散GVD(Group Velocity Dispersion，fs2/cm，飞秒飞秒每厘米)。群速度色散GVD与群速度的斜率对应，如果群速度色散GVD＝0，则群速度没有波长依赖性，在介质中传播的光脉冲不进行线性调频。另一方面，如果群速度色散GVD≠0，则群速度存在波长依赖性，在群速度色散GVD≠0的介质中传播的光脉冲进行线性调频。
[数3]
当通过了规定的传播路径的光脉冲被实施例7的延迟反射镜1反射而进行的色散补偿满足下式(7)时，最大限度地进行。
这里，i是对传播路径中的介质的每个种类附加的编号，在传播路径中存在非线性光学晶体BBO和空气的情况下，例如i＝1(非线性光学晶体BBO)，i＝2(空气)。另外，GVD1是非线性光学晶体BBO的群速度色散GVD，GVD2是空气的群速度色散GVD。进而，介质的厚度1是非线性光学晶体BBO的厚度(非线性光学晶体BBO中的路径长度)，介质的厚度2是空气的厚度(空气中的路径长度)。
即，如果在实施例7的延迟反射镜1中具有消除传播路径整体中的群速度色散GVD的群速度延迟色散GDD，则进行色散补偿。
[数4]
在400nm以上1200nm的波长区域中，非线性光学晶体BBO的群速度色散GVD1和空气的群速度色散GVD2都单调减少，在波长400nm的光中代表性的非线性光学晶体BBO的群速度色散GVD1为2100fs2/cm，在波长800nm的光中非线性光学晶体BBO的群速度色散GVD1为1000fs2/cm，在波长800nm的光中空气的群速度色散GVD2为0.21fs2/cm，在其他波长下也是同样的等级，因此非线性光学晶体BBO的群速度色散GVD1为空气的群速度色散GVD2的大约10000倍，作为基准，在非线性光学晶体BBO中行进0.1mm的情况下的GVD1与在空气中行进1m(米)的情况下的GVD2大致相同。
传播路径由激光TSL、非线性光学晶体BBO、混合光TSM、两个延迟反射镜1之间的路径以及输出光TSO确定，实施例7的延迟反射镜1中的群速度延迟色散GDD能够确定为在激光系统21中进行色散补偿。另外，如果空气的群速度色散GVD2与空气的介质的厚度2之积足够小，则也可以根据非线性光学晶体BBO的群速度色散GVD1×介质的厚度1来确定实施例7的延迟反射镜1中的群速度延迟色散GDD。
图30～图33是实施例7所涉及的与图4～图7同样的图。图31～图33均是入射角为5°时的图。
实施例7的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例7的中心波长与实施例1-1～5同样地为400nm和800nm。
实施例7的光学多层膜4的总层数为52。
在实施例7中，在370nm以上且435nm以下的波长区域(400nm波段)和730nm以上且850nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例7的群速度延迟GD在400nm波段约为18fs，另一方面，在800nm波段约为20.7fs，后者相对于前者的差为约2.7fs。在实施例7中，通过各光脉冲的10次反射，使800nm波段光脉冲相对于400nm波段光脉冲延迟2.7×10＝27fs。
实施例7的群速度延迟色散GDD在400nm波段约为-40fs2，并且在800nm波段约为-15fs2，实施例7在10次反射中在400nm波段和800nm波段分别具有适于色散补偿的负的色散。
在一对实施例7中，通过各光脉冲的合计10次的反射，使通过色散补偿而以混合光TSM进行了线性调频的基波FW以及第二高次谐波SW恢复为与非线性光学晶体BBO入射前同等，进而使包含800nm波段光脉冲的基波FW相对于包含400nm波段光脉冲的第二高次谐波SW延迟约27fs(图29的时间差Δt)。在实施例7中，针对基波FW以及第二高次谐波SW，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差Δt以及色散补偿。即，实施例7的延迟反射镜1除了具有针对基波FW的第二高次谐波SW的延迟功能之外，还具有基波FW以及第二高次谐波SW的色散补偿功能。
另外，反射的次数不限于10次，以下相同。
[实施例8]
图34～图37是实施例8所涉及的与图4～图7同样的图。其中，图35～图37均是入射角为5°时的图，图示的波长区域为350nm以上且950nm以下。
实施例8的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例8的中心波长与实施例1-1～5、7同样地为400nm和800nm。
实施例8的光学多层膜4的总层数为72。
实施例8与实施例7同样地进行延迟和色散补偿。
在实施例8中，在360nm以上且450nm以下的波长区域(400nm波段)和725nm以上且850nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例8的群速度延迟GD在400nm波段约为18fs，另一方面，在800nm波段约为44fs，后者相对于前者的差约为26fs。实施例8通过各光脉冲的10次反射，使800nm波段光脉冲相对于400nm波段光脉冲延迟约26×10＝约260fs。
实施例8的群速度延迟色散GDD在400nm波段约为-40fs2，并且在800nm波段约为-15fs2，实施例8在10次反射中在400nm波段和800nm波段分别具有适于色散补偿的负的色散。
在一对实施例8中，通过各光脉冲的合计10次的反射，对进行了线性调频的基波FW以及第二高次谐波SW进行色散补偿，进而使基波FW相对于第二高次谐波SW延迟约260fs。实施例8针对基波FW以及第二高次谐波SW，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差以及色散补偿。
[实施例9]
图38～图41是实施例9所涉及的与图4～图7同样的图。其中，图39～图41均为入射角为5°时的图，图示的波长区域为350nm以上且950nm以下。
实施例9的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例9的中心波长与实施例1-1～5、7～8同样地为400nm和800nm。
实施例9的光学多层膜4的总层数为72。
实施例9与实施例7～8同样地进行延迟和色散补偿。
在实施例9中，在370nm以上且440nm以下的波长区域(400nm波段)和720nm以上且900nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例9的群速度延迟GD在400nm波段约为18fs，另一方面，在800nm波段约为53fs，后者相对于前者的差约为35fs。在实施例9中，通过各光脉冲的10次反射，使800nm波段光脉冲相对于400nm波段光脉冲延迟约35×10＝约350fs。
实施例9的群速度延迟色散GDD在400nm波段约为-40fs2，并且在800nm波段约为-15fs2，实施例9在10次反射中在400nm波段和800nm波段分别具有适于色散补偿的负的色散。
在一对实施例9中，通过各光脉冲的合计10次的反射，对进行了线性调频的基波FW以及第二高次谐波SW进行色散补偿，进而使基波FW相对于第二高次谐波SW延迟约350fs。在实施例9中，对于基波FW以及第二高次谐波SW，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差以及色散补偿。
[实施例10]
图42～图45是实施例10所涉及的与图4～图7同样的图。其中，图43～图45均是入射角为5°时的图，图示的波长区域为350nm以上且950nm以下。
实施例10的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例10的中心波长与实施例1-1～5、7～9同样地为400nm和800nm。
实施例10的光学多层膜4的总层数为72。
实施例10与实施例7～9同样地进行延迟和色散补偿。
在实施例10中，在365nm以上430nm以下的波长区域(400nm波段)和715nm以上的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例10的群速度延迟GD在400nm波段约为18fs，另一方面，在800nm波段约为68fs，后者相对于前者的差约为50fs。在实施例10中，通过各光脉冲的10次反射，使800nm光脉冲相对于400nm光脉冲延迟约50×10＝约500fs。
实施例10的群速度延迟色散GDD在400nm波段约为-40fs2，并且在800nm波段约为-15fs2，实施例10在10次反射中在400nm波段和800nm波段分别具有适于色散补偿的负的色散。
在一对实施例10中，通过各光脉冲的合计10次的反射，对进行了线性调频的基波FW以及第二高次谐波SW进行色散补偿，进而使基波FW相对于第二高次谐波SW延迟约500fs。实施例10针对基波FW以及第二高次谐波SW，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差以及色散补偿。
[实施例1～10的总结等]
这些实施例的延迟反射镜1通过这些光脉冲在光学多层膜4上的反射，使具有第一波段的第一光脉冲相对于具有第二波段的第二光脉冲延迟规定的延迟时间。第一光脉冲和第二光脉冲也可以是同轴。
进而，实施例1-1～6的延迟反射镜1不改变第一光脉冲和第二光脉冲的形状(低色散)。
即，实施例1-1～6的延迟反射镜1具备基材2和形成于基材2的表面R的光学多层膜4，第一波段(800nm波段、实施例4中为400nm波段、实施例6中为1030nm波段)在光学多层膜4上的群速度延迟GD的值与第二波段(400nm波段、实施例4中为800nm波段、实施例6中为515nm波段)在光学多层膜4上的群速度延迟GD的值不同，并且所述第一波段在光学多层膜4上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在光学多层膜4上的群速度延迟色散GDD的值均为-100fs2以上且100fs2以下。因此，根据实施例1-1～6，提供一种延迟反射镜1，其实质上不改变脉冲宽度为40fs程度以上的多个光脉冲的形状而赋予时间差，能够同轴地处理多个光脉冲，简单且容易设置以及微调整。
另一方面，实施例7～10的延迟反射镜1使第一光脉冲和第二光脉冲的形状恢复到线性调频前的形状(色散补偿)。在实施例7～10的延迟反射镜1的设计上的目标中，第一光脉冲(800nm波段)的GD＞0，GDD＜0，第二光脉冲(400nm波段)的GD＝0，GDD＜0。
即，实施例7～10的延迟反射镜1具备基材2和形成于基材2的表面R的光学多层膜4，第一波段(800nm波段)在光学多层膜4上的群速度延迟GD的值与第二波段(400nm波段)在光学多层膜4上的群速度延迟GD的值不同，并且所述第一波段在光学多层膜4上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在光学多层膜4上的群速度延迟色散GDD的值均为负值。因此，根据实施例7～10，提供一种延迟反射镜1，其能够通过负色散使多个光脉冲的形状接近当初的形状，且赋予时间差，能够同轴地处理多个光脉冲，简单且容易进行设置和微调整。
另外，在实施例7～10的延迟反射镜1中，所述第一波段的群速度延迟色散GDD的值为通过规定次数(10次)的反射对所述第一波段的800nm波段的光脉冲进行色散补偿的值，所述第二波段的群速度延迟色散GDD的值为通过所述规定次数的反射对所述第二波段的400nm波段的光脉冲进行色散补偿的值。因此，提供一种延迟反射镜1，其通过色散补偿将多个光脉冲的形状设为当初的形状，且赋予时间差，能够同轴地处理多个光脉冲，简单且容易进行设置和微调整。
进而，在实施例7～10的延迟反射镜1中，基波FW以及第二高次谐波SW通过了非线性光学晶体BBO。因此，在基波FW(800nm频带)通过非线性光学晶体BBO内而产生第二高次谐波SW(400nm频带)的钛蓝宝石激光源TS中，提供适合于钛蓝宝石激光源TS的延迟反射镜1，其使基波FW和第二高次谐波SW的形状恢复到通过非线性光学晶体BBO之前的形状，并且使基波FW相对于第二高次谐波SW延迟。
另外，在本发明的延迟反射镜1中，也可以如实施例1-1～6那样，群速度延迟色散GDD在第一波段和第二波段中都不成为-100fs2以上且100fs2以下。
同样地，在本发明的延迟反射镜1中，与群速度延迟色散GDD在第一波段和第二波段均为负值的实施例7～10不同，群速度延迟色散GDD可以在第一波段和第二波段均为正值，也可以第一波段的群速度延迟色散GDD和第二波段的群速度延迟色散GDD中的一方为正值，另一方为负值。
如果群速度延迟GD在第一波段和第二波段中不同，则提供第一波段和第二波段所涉及的光学多层膜4型的延迟反射镜。第一波段以及第二波段所涉及的群速度延迟色散GDD根据目的(例如附加于延迟功能的功能的种类；光脉冲形状维持、色散补偿等)而适当选择。
[实施例11]
图46～图49是实施例11所涉及的与图4～图7同样的图。其中，图47～图49均是入射角为5°时的图，图示的波长区域为350nm以上且950nm以下。
实施例11的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例11的中心波长与实施例1-1～5、7～10同样地为400nm和800nm。
实施例11的光学多层膜4的总层数为50。
在实施例11中，群速度延迟GD在400nm波段和800nm波段不同，群速度延迟色散GDD在400nm波段和800nm波段均为正值。
在实施例11中，在370nm以上且430nm以下的波长区域(400nm波段)及750nm以上且860nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例11的群速度延迟GD在400nm波段约为12fs，另一方面，在800nm波段约为21fs，后者相对于前者的差约为9fs。在实施例11中，通过各光脉冲的1次反射，使800nm光脉冲相对于400nm光脉冲延迟约9fs。
实施例11的群速度延迟色散GDD在400nm波段约为20fs2(正)，并且在800nm波段约为40fs2(正)。
在实施例11中，通过各光脉冲的反射，使800nm波段的光脉冲相对于400nm波段的光脉冲延迟约9fs。在实施例11中，对于800nm波段的光脉冲以及400nm波段的光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
[实施例12]
图50～图53是实施例12所涉及的与图4～图7同样的图。其中，图51～图53均是入射角为5°时的图，图示的波长区域为350nm以上且950nm以下。
实施例12的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例12的中心波长与实施例1-1～5、7～11同样地为400nm和800nm。
实施例12的光学多层膜4的总层数为58。
在实施例12中，群速度延迟GD在400nm波段和800nm波段不同，群速度延迟色散GDD在400nm波段为负值，另一方面，在800nm波段为正值。
在实施例12中，在375nm以上且440nm以下的波长区域(400nm波段)和740nm以上且860nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例12的群速度延迟GD在400nm波段约为11fs，另一方面，在800nm波段约为29fs，后者相对于前者的差约为18fs。实施例12通过各光脉冲的1次反射，使800nm光脉冲相对于400nm光脉冲延迟约18fs。
实施例12的群速度延迟色散GDD在400nm波段约为-20fs2(负)，并且在800nm波段约为40fs2(正)。
在实施例12中，通过各光脉冲的反射，使800nm波段的光脉冲相对于400nm波段的光脉冲延迟约18fs。在实施例12中，对于800nm波段的光脉冲以及400nm波段的光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
[实施例13]
图54～图57是实施例13所涉及的与图4～图7同样的图。其中，图55～图57均是入射角为5°时的图，图示的波长区域为350nm以上且950nm以下。
实施例13的光学多层膜4与其他实施例同样地，是奇数层为Ta2O5、偶数层为SiO2的交替膜。实施例13的中心波长与实施例1-1～5、7～12同样地为400nm和800nm。
实施例13的光学多层膜4的总层数为66。
在实施例13中，群速度延迟GD在400nm波段和800nm波段不同，群速度延迟色散GDD在400nm波段为正值，另一方面，在800nm波段为负值。
在实施例13中，在370nm以上且440nm以下的波长区域(400nm波段)和770nm以上且900nm以下的波长区域(800nm波段)显示高反射。
实施例13的群速度延迟GD在400nm波段约为14fs，另一方面，在800nm波段约为38fs，后者相对于前者的差约为24fs。在实施例13中，通过各光脉冲的1次反射，使800nm光脉冲相对于400nm光脉冲延迟约24fs。
实施例13的群速度延迟色散GDD在400nm波段约为20fs2(正)，并且在800nm波段约为-40fs2(负)。
在实施例13中，通过各光脉冲的反射，使800nm波段的光脉冲相对于400nm波段的光脉冲延迟约24fs。在实施例13中，对于800nm波段的光脉冲以及400nm波段的光脉冲，能够通过相同的光路的反射而同轴地赋予时间差。
符号说明
1..延迟反射镜、2··基材、4··光学多层膜、11··延迟反射镜系统、12··移动机构(延迟反射镜移动机构)、BBO··非线性光学晶体、R··表面。
Claims (11)
1.一种延迟反射镜，其特征在于，具备：
基材；以及
光学多层膜，其形成于所述基材的表面，
第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟GD的值与第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟GD的值不同。
2.根据权利要求1所述的延迟反射镜，其特征在于，
所述第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值均为-100fs2以上且100fs2以下。
3.根据权利要求1所述的延迟反射镜，其特征在于，
所述第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值均为负值。
4.根据权利要求3所述的延迟反射镜，其特征在于，
所述第一波段的群速度延迟色散GDD的值被设为通过规定次数的反射来对所述第一波段的第一光脉冲进行色散补偿的值，
所述第二波段的群速度延迟色散GDD的值被设为通过所述规定次数的反射来对所述第二波段的第二光脉冲进行色散补偿的值。
5.根据权利要求4所述的延迟反射镜，其特征在于，
所述第一光脉冲和所述第二光脉冲是通过了非线性光学晶体的光脉冲。
6.根据权利要求1所述的延迟反射镜，其特征在于，
所述第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值均为正值。
7.根据权利要求1所述的延迟反射镜，其特征在于，
所述第一波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值和所述第二波段在所述光学多层膜上的群速度延迟色散GDD的值中，一方为正值，另一方为负值。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的延迟反射镜，其特征在于，
所述第一波段和所述第二波段中的一方为400nm波段，另一方为800nm波段。
9.根据权利要求1至7中的任意一项所述的延迟反射镜，其特征在于，
所述第一波段和所述第二波段中的一方为515nm波段，另一方为1030nm波段。
10.一种延迟反射镜系统，其特征在于，具备：
权利要求1至9中的任意一项所述的延迟反射镜；以及
延迟反射镜移动机构，其使所述延迟反射镜相对于其他反射镜移动，以使所述延迟反射镜的反射次数发生变化。
11.根据权利要求10所述的延迟反射镜系统，其特征在于，
该延迟反射镜系统具备一对所述延迟反射镜。
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