JP2006308512A - Interference signal magnifying device and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make the intensity of an interference signal higher than that in prior art. <P>SOLUTION: This interference signal magnifying device comprises a mirror 11 for dividing light 2a with a band of one octave or more into a long wavelength component and a short wavelength component bordering on the central wavelength, mirrors 12<SB>1</SB>-12<SB>k</SB>for further dividing the light of the long wavelength component into two or more wavelength components, second harmonics generators 15<SB>1</SB>-15<SB>k</SB>for wavelength-converting the lights of respective wavelength components divided by the mirrors 12<SB>1</SB>-12<SB>k</SB>into second harmonics, and a polarizer 21 for synthesizing an interference signal by making a light of short-wavelength component interfere with two or more wavelength-converted lights. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、干渉信号増幅装置および方法に関し、特に、光を分光し干渉させて得られた干渉信号の強度を増幅させる干渉信号増幅装置および方法に関する。   The present invention relates to an interference signal amplifying apparatus and method, and more particularly to an interference signal amplifying apparatus and method for amplifying the intensity of an interference signal obtained by splitting light to cause interference.

近年の可視・近赤外波長領域の極短パルスレーザ技術によって、パルスの半値全幅(パルス幅)が例えば10fs以下という、光の振動時間に極めて近い極短光パルスを容易に発生できるようになってきた。このような極短光パルスは、そのパルス幅の中に光の電界振動を2〜3周期しか含んでおらず、「数サイクルパルス」と呼ばれている。例えば、この数サイクルパルス発生に典型的に用いられるチタン・サファイアレーザでは、その中心波長がおよそ800nmであり、振動周期が2.7fsになるので、パルス幅5fsの光パルスを仮定すると、図4に示すように、極短光パルスはそのパルス幅中に電界振動をおよそ2周期しか含まない。   The ultrashort pulse laser technology in the visible / near infrared wavelength region in recent years makes it possible to easily generate an ultrashort optical pulse with a full width at half maximum (pulse width) of, for example, 10 fs or less, which is very close to the light oscillation time. I came. Such an ultrashort light pulse includes only a few cycles of electric field oscillation of light in its pulse width, and is called “several cycle pulse”. For example, in the titanium / sapphire laser typically used for this several cycle pulse generation, the center wavelength is about 800 nm and the oscillation period is 2.7 fs. Therefore, assuming an optical pulse with a pulse width of 5 fs, FIG. As shown in FIG. 2, the ultrashort light pulse includes only about two periods of electric field oscillation in its pulse width.

このような数サイクルパルスにおいては、パルス幅中の電界振動の位相がその光パルスを特徴付ける重要なパラメータとなってくる。この位相は、光搬送波絶対位相と呼ばれ、光パルスの電界(光搬送波電界)をE(t)=A(t)cos(ωt−ΔφCE)とした場合に、位相角ΔφCEで定義される。ここで、ωは電界振動の角周波数、tは時間、A(t)は時間0に尖頭値をとる電界振動の包絡線関数を表す。図4にω=2.35×1015[Hz]、ΔφCE=π/2[rad]、A(t)=sech(1.7627t/Δτ)を仮定した場合(Δτ=5[fs]はパルス幅)の光パルスの電界を示す。この場合、包絡線のピークと電界振動のピークとが、ΔφCE/ω[s]の時間だけずれていることがわかる。 In such a few cycle pulse, the phase of the electric field oscillation in the pulse width becomes an important parameter characterizing the optical pulse. This phase is called the optical carrier absolute phase, when the optical pulse electric field (optical carrier field) was E (t) = A (t ) cos (ωt-Δφ CE), is defined by the phase angle [Delta] [phi CE The Here, ω represents an angular frequency of electric field vibration, t represents time, and A (t) represents an envelope function of electric field vibration having a peak value at time 0. FIG. 4 assumes that ω = 2.35 × 10 15 [Hz], Δφ CE = π / 2 [rad], and A (t) = shh (1.7627 t / Δτ) (Δτ = 5 [fs]). The electric field of an optical pulse of (pulse width) is shown. In this case, it can be seen that the peak of the envelope and the peak of the electric field vibration are shifted by the time of Δφ CE / ω [s].

また、レーザパルスを出射するモード同期レーザ発振器内では通常、屈折率変化を生じ、パルス間で光搬送波絶対位相ΔφCEに揺らぎが生じる。パルス間ごとの光搬送絶対位相ΔφCEの変化量は、光搬送絶対位相オフセットと呼ばれている。隣り合うパルスにおいて、包絡線のピーク間の時間幅をtとすると、図5に示すレーザパルスに含まれる縦モードのモード間隔(繰り返し周波数)frepとtとの間に式(1)のような関係がある。
rep=1/t …(1)
Further, in the mode-locked laser oscillator for emitting a laser pulse typically occurs a change in refractive index, fluctuation occurs in the optical carrier absolute phase [Delta] [phi CE between pulses. The amount of change in the optical carrier absolute phase Δφ CE between the pulses is called the optical carrier absolute phase offset. In the adjacent pulses, if the time width between the peaks of the envelope is t, the mode interval (repetition frequency) f rep and t included in the laser pulse shown in FIG. There is a serious relationship.
f rep = 1 / t (1)

また、任意の縦モードの周波数fnは、式(2)で表される。
n=n×frep+δ …(2)
ここで、nは任意の整数である。また、δは光搬送絶対位相オフセット周波数であり、光搬送波絶対位相オフセットをΔφとすると、式(3)で表される。
δ=(Δφ/2π)×frep …(3)
したがって、レーザパルス内の光搬送波絶対位相オフセットΔφは、光搬送絶対位相オフセット周波数δに比例する。
Further, the frequency f n of an arbitrary longitudinal mode is expressed by Expression (2).
f n = n × f rep + δ (2)
Here, n is an arbitrary integer. Further, δ is an optical carrier absolute phase offset frequency, and is expressed by Expression (3) when the optical carrier absolute phase offset is Δφ.
δ = (Δφ / 2π) × f rep (3)
Therefore, the optical carrier absolute phase offset Δφ in the laser pulse is proportional to the optical carrier absolute phase offset frequency δ.

包絡線のピーク強度を考えると、パルス幅中に多数の電界振動を含む「マルチサイクルパルス」の場合には、光搬送波絶対位相ΔφCEの変化に対するピーク強度の違いは無視できる程に小さいのに対して、数サイクルパルスの場合には、その違いは最大数パーセントにも達し、光電界イオン化などの光非線形現象に大きな影響を与えることになる。また、光非線形現象が起こるタイミングも変化する。数サイクルパルスにおける数fsという時間スケールにおいては、このタイミング変化は決して小さなものではない。したがって、光非線形現象に対する極短光パルスの利用を考えた場合に、長期安定化した光搬送波絶対位相の制御方法を確立することが極めて重要である。 Considering the peak intensity of the envelope, in the case of a “multi-cycle pulse” that includes many electric field oscillations in the pulse width, the difference in peak intensity with respect to changes in the optical carrier absolute phase Δφ CE is so small that it can be ignored. On the other hand, in the case of several cycle pulses, the difference reaches a maximum of several percent, which greatly affects optical nonlinear phenomena such as optical field ionization. In addition, the timing at which the optical nonlinear phenomenon occurs also changes. On a time scale of a few fs in a few cycle pulses, this timing change is by no means small. Therefore, it is extremely important to establish a method for controlling the optical carrier absolute phase that is stabilized for a long period of time when considering the use of ultrashort optical pulses for optical nonlinear phenomena.

近年、モード同期レーザの光搬送波絶対位相オフセットを安定化させる方法が提案された。以下、その方法について説明する。
モード同期レーザ発振器から出射されたレーザ光の一部をフォトニック結晶ファイバに入射し、フォトニック結晶ファイバで生じる自己位相変調効果を用いて、帯域1オクターブ以上の白色光を発生させる。この白色光を、周波数F1=m×frep+δ(mは整数)が含まれる長波長成分と、周波数F2=2×m×frep+δが含まれる短波長成分とに分光する。続いて、白色光の長波長成分に含まれる周波数F1の光の第2高調波を発生させる。第2高調波の周波数はF3=2×(m×frep+δ)となる。この周波数F3の光と周波数F2の光とを干渉させ、得られた干渉信号を電気信号に変換する。この電気信号からδ成分だけを取り出し、参照信号と比較する。両者の差分が一定になるように制御回路でモード同期レーザ発振器内の屈折率を制御することにより、光搬送絶対位相オフセットを安定化させることができる(例えば、非特許文献1を参照)。
In recent years, methods have been proposed for stabilizing the optical carrier absolute phase offset of mode-locked lasers. The method will be described below.
Part of the laser light emitted from the mode-locked laser oscillator is incident on the photonic crystal fiber, and white light having a bandwidth of 1 octave or more is generated using the self-phase modulation effect generated in the photonic crystal fiber. The white light is split into a long wavelength component including the frequency F 1 = m × f rep + δ (m is an integer) and a short wavelength component including the frequency F 2 = 2 × m × f rep + δ. Subsequently, the second harmonic of the light having the frequency F 1 included in the long wavelength component of the white light is generated. The frequency of the second harmonic is F 3 = 2 × (m × f rep + δ). The light of frequency F 3 and the light of frequency F 2 are caused to interfere with each other, and the obtained interference signal is converted into an electric signal. Only the δ component is extracted from this electrical signal and compared with the reference signal. By controlling the refractive index in the mode-locked laser oscillator with a control circuit so that the difference between the two becomes constant, the optical carrier absolute phase offset can be stabilized (for example, see Non-Patent Document 1).

D.J.Jones, et al., SCIENCE VOL.288, 28 APRIL 2000D.J.Jones, et al., SCIENCE VOL.288, 28 APRIL 2000

現在、一般的な制御回路を用いて光搬送波絶対位相オフセットの安定化を行なうには、干渉信号の強度を30dB以上とする必要がある。
しかし、レーザ光のフォトニック結晶ファイバへの結合効率が悪いため、レーザ発振器からの光のうちオフセット安定化に用いる割合を高くしなければ、30dB以上の干渉信号を得ることはできなかった。オフセット安定化に用いる割合を高くすると、本来の使用目的に使用できるレーザ光の強度が必然的に低下してしまう。
また、ファイバ端面への埃付着などにより、日々、結合効率が下がっていくため、光搬送波絶対位相オフセットを長時間安定させることができなかった。
At present, in order to stabilize the optical carrier absolute phase offset using a general control circuit, the intensity of the interference signal needs to be 30 dB or more.
However, since the coupling efficiency of the laser light to the photonic crystal fiber is poor, an interference signal of 30 dB or more cannot be obtained unless the ratio of the light from the laser oscillator used for offset stabilization is increased. When the ratio used for offset stabilization is increased, the intensity of laser light that can be used for the intended purpose of use is inevitably reduced.
In addition, since the coupling efficiency decreases day by day due to dust adhering to the fiber end face, the optical carrier absolute phase offset cannot be stabilized for a long time.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、従来よりも干渉信号の強度を大きくできるようにすることにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to make it possible to increase the intensity of the interference signal as compared with the prior art.

このような目的を達成するために、本発明に係る干渉信号増幅装置は、帯域1オクターブ以上の光を3以上の波長成分に分光する分光手段と、分光された2以上の波長成分の光を高調波に波長変換する波長変換手段と、波長変換された光と他の波長変換された光または分光された光とを2組以上干渉させた干渉信号を合成する干渉手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve such an object, an interference signal amplifying apparatus according to the present invention includes a spectroscopic unit that splits light in a band of 1 octave or more into three or more wavelength components, and splits light of two or more wavelength components. A wavelength conversion unit that converts the wavelength into a harmonic wave; and an interference unit that synthesizes an interference signal obtained by interfering two or more sets of the wavelength-converted light and other wavelength-converted light or spectral light. And

また、本発明に係る干渉信号増幅装置は、帯域1オクターブ以上の光を3以上の波長成分に分光する分光手段と、最も短い波長成分の光を除く2以上の波長成分の光を高調波に波長変換する波長変換手段と、最も短い波長成分の光と波長変換された2以上の光とを干渉させた干渉信号を合成する干渉手段とを備えることを特徴とする。
この干渉信号増幅装置において、波長変換手段により波長変換されたそれぞれの光の中心波長は、最も短い波長成分に含まれる。
また、波長変換手段は、2以上の波長成分の光をそれぞれ波長変換する2以上の波長変換器を備えるものであってもよい。
The interference signal amplifying apparatus according to the present invention uses a spectral means for splitting light in a band of 1 octave or more into three or more wavelength components, and two or more wavelength component lights excluding the light having the shortest wavelength component as harmonics. A wavelength conversion unit that performs wavelength conversion, and an interference unit that combines interference signals obtained by causing interference between light having the shortest wavelength component and two or more light components that have undergone wavelength conversion are provided.
In this interference signal amplifying apparatus, the center wavelength of each light wavelength-converted by the wavelength converting means is included in the shortest wavelength component.
Further, the wavelength conversion means may include two or more wavelength converters that respectively convert the wavelengths of two or more wavelength components.

また、分光手段は、帯域1オクターブ以上の光を所定波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光する第1の分光手段と、第1の分光手段により分光された長波長成分の光をさらに2以上の波長成分に分光する第2の分光手段とを備えるものであってもよい。
例えば、長波長成分と短波長成分とに分光する境界を帯域1オクターブ以上の光の中心波長とし、長波長信号の光を第2高調波に変換するようにしてもよい。
The spectroscopic means includes a first spectroscopic means for splitting light having a band of 1 octave or more into a long wavelength component and a short wavelength component with a predetermined wavelength as a boundary, and light of a long wavelength component split by the first spectroscopic means. And a second spectroscopic means for splitting the light into two or more wavelength components.
For example, the boundary of splitting into a long wavelength component and a short wavelength component may be the center wavelength of light having a bandwidth of 1 octave or more, and light of a long wavelength signal may be converted into a second harmonic.

また、上述した干渉信号増幅装置は、第2の分光手段により分光されたそれぞれの波長成分の光が通過する光路毎に光路長を調整する光路長調整手段をさらに備えていてもよい。
また、干渉手段により合成された干渉信号を検出する干渉信号検出手段をさらに備え、光路長調整手段は、干渉信号の強度が最大となるように、光路長を調整することができる。また、干渉信号の強度が最大となるように、波長変換器による波長変換後の中心波長を選択することができる。
The interference signal amplifying device described above may further include an optical path length adjusting unit that adjusts an optical path length for each optical path through which light of each wavelength component split by the second spectroscopic unit passes.
In addition, an interference signal detection unit that detects an interference signal synthesized by the interference unit is further provided, and the optical path length adjustment unit can adjust the optical path length so that the intensity of the interference signal is maximized. In addition, the center wavelength after wavelength conversion by the wavelength converter can be selected so that the intensity of the interference signal is maximized.

また、上述した干渉信号増幅装置は、光搬送波絶対位相オフセットを含む光パルスを帯域1オクターブ以上の光に変換し、分光手段に出射する広帯域化手段をさらに備えるものであってもよい。   Further, the interference signal amplifying apparatus described above may further include a broadening unit that converts an optical pulse including an optical carrier absolute phase offset into light having a band of 1 octave or more and emits the light to a spectroscopic unit.

また、本発明に係る干渉信号増幅方法は、帯域1オクターブ以上の光を3以上の波長成分に分光するステップと、最も短い波長成分の光を除く2以上の波長成分の光を高調波に波長変換するステップと、最も短い波長成分の光と波長変換された2以上の光とを干渉させた干渉信号を合成するステップとを備えることを特徴とする。
さらに、光搬送波絶対位相オフセットを含む光パルスを帯域1オクターブ以上の光に変換するステップを備えていてもよい。
The method for amplifying an interference signal according to the present invention includes a step of splitting light having a band of 1 octave or more into three or more wavelength components, and light having two or more wavelength components excluding light having the shortest wavelength component as a wavelength. A step of converting, and a step of synthesizing an interference signal obtained by causing interference between the light having the shortest wavelength component and the two or more lights subjected to wavelength conversion.
Furthermore, a step of converting an optical pulse including an optical carrier absolute phase offset into light having a band of 1 octave or more may be provided.

本発明では、帯域1オクターブ以上の光を3以上の波長成分に分光し、最も短い波長成分の光を除く2以上の波長成分の光を高調波に波長変換した後、最も短い波長成分の光と干渉させ、得られた干渉信号を合成する。これにより、従来と同じ強度の光を使用して、干渉信号の強度を大きくすることができる。逆に、同じ干渉信号の強度を得るのに必要な光の強度を小さくすることができる。
したがって、本発明を光搬送波絶対位相オフセットの安定化に利用することにより、オフセット安定化に必要な光の強度が小さくなるので、大半の光を本来の使用目的に有効活用することができる。
また、干渉信号の強度が増大した結果、従来よりも長時間、光搬送波絶対位相オフセットを安定化させることが可能となる。
In the present invention, light having a band of 1 octave or more is split into three or more wavelength components, and light of two or more wavelength components excluding the light of the shortest wavelength component is converted into a harmonic wave, and then the light of the shortest wavelength component is obtained. And the obtained interference signal is synthesized. Thereby, the intensity | strength of an interference signal can be enlarged using the same intensity | strength light as the past. Conversely, the light intensity required to obtain the same interference signal intensity can be reduced.
Therefore, by using the present invention for stabilizing the optical carrier absolute phase offset, the light intensity required for offset stabilization is reduced, so that most of the light can be effectively used for its intended purpose.
In addition, as a result of the increase in the intensity of the interference signal, it is possible to stabilize the optical carrier absolute phase offset for a longer time than before.

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態にかかる光搬送波絶対位相オフセット計測装置が適用されたシステムの全体構成を示すブロック図である。
このシステムは、極短パルスレーザ装置1と、白色光発生装置2と、光搬送波絶対位相オフセット計測装置3と、制御回路4とから構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a system to which an optical carrier absolute phase offset measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
This system includes an ultrashort pulse laser device 1, a white light generator 2, an optical carrier absolute phase offset measuring device 3, and a control circuit 4.

ここで、極短パルスレーザ装置1は、極短パルスレーザ光1aを出射するものである。例えばモード同期発振器で構成される。
白色光発生装置(広帯域化手段)2は、極短パルスレーザ装置1から入射された極短パルスレーザ光1aを1オクターブ以上の帯域を有する白色光2aに変換するものである。例えば、フォトニック結晶ファイバなどで構成され、自己位相変調効果を利用して入射光を広帯域化する。なお、「オクターブ」とは、光の周波数比が2:1となる間隔をいう。
Here, the ultrashort pulse laser device 1 emits an ultrashort pulse laser beam 1a. For example, it is composed of a mode-locked oscillator.
The white light generation device (broadband broadening means) 2 converts the ultrashort pulse laser beam 1a incident from the ultrashort pulse laser device 1 into white light 2a having a band of 1 octave or more. For example, it is composed of a photonic crystal fiber or the like, and widens incident light using a self-phase modulation effect. “Octave” refers to an interval at which the frequency ratio of light is 2: 1.

光搬送波絶対位相オフセット計測装置3は、白色光発生装置2から入射された白色光2aを分光し干渉させることにより、極短パルスレーザ光1aの光搬送波絶対位相オフセット周波数δを示す信号を得て、この信号と繰り返し周波数frepを示す参照信号とを比較することにより、光搬送波絶対位相オフセット周波数δの揺らぎを示す制御信号3aを生成するものである。光搬送波絶対位相オフセット計測装置3の具体的な構成については、後述する。 The optical carrier absolute phase offset measuring device 3 obtains a signal indicating the optical carrier absolute phase offset frequency δ of the ultrashort pulse laser beam 1a by dispersing and interfering with the white light 2a incident from the white light generating device 2. The control signal 3a indicating the fluctuation of the optical carrier absolute phase offset frequency δ is generated by comparing this signal with a reference signal indicating the repetition frequency f rep . A specific configuration of the optical carrier absolute phase offset measuring device 3 will be described later.

制御回路4は、光搬送波絶対位相オフセット計測装置3から入力された制御信号3aに基づき、光搬送波絶対位相オフセット周波数δが一定になるように、極短パルスレーザ装置1内の屈折率を調整する。例えば、音響変調素子(AOM)を用いて励起光源の強度変調を行い、極短パルスレーザ装置1内の屈折率を調整する。
これにより、光搬送波絶対位相オフセットを安定化させることができる。例えば、光搬送波絶対位相オフセット周波数δが繰り返し周波数frepの4分の1となるようにすれば、式(3)から光搬送波絶対位相オフセットΔφがπ/2となるので、4個おきのパルス同士が同じ包絡線と光搬送波電界との関係を持つことができる。
The control circuit 4 adjusts the refractive index in the ultrashort pulse laser apparatus 1 based on the control signal 3a input from the optical carrier absolute phase offset measuring device 3 so that the optical carrier absolute phase offset frequency δ is constant. . For example, the intensity of the excitation light source is modulated using an acoustic modulation element (AOM), and the refractive index in the ultrashort pulse laser device 1 is adjusted.
Thereby, the optical carrier absolute phase offset can be stabilized. For example, if the optical carrier absolute phase offset frequency δ is set to ¼ of the repetition frequency f rep , the optical carrier absolute phase offset Δφ is π / 2 from the equation (3), so every four pulses. They can have the same relationship between the envelope and the optical carrier electric field.

次に、光搬送波絶対位相オフセット計測装置3の構成について説明する。図2は、本装置3の一構成例を示す図である。
本装置3は、帯域1オクターブ以上の白色光2aを3以上の波長成分に分光し、最も短い波長成分の光を除く2以上の波長成分の光を高調波に波長変換した後、最も短い波長成分の光と干渉させ、干渉信号を合成することにより、干渉信号の強度を増幅する機能を有する。
Next, the configuration of the optical carrier absolute phase offset measuring device 3 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the apparatus 3.
This device 3 spectrally separates white light 2a having a bandwidth of 1 octave or more into three or more wavelength components, converts the light of two or more wavelength components excluding the light of the shortest wavelength component into a harmonic, and then converts the light to the shortest wavelength. It has a function of amplifying the intensity of the interference signal by interfering with the component light and synthesizing the interference signal.

具体的には、本装置3は、第1の分光手段としてのミラー11と、第2の分光手段を構成するk個(kは2以上の整数)のミラー121〜12kと、光路長調整手段を構成するk個の光路長調整器131〜13kと、k個の集光用レンズ141〜14kと、波長変換手段を構成するk個の第2高調波発生器151〜15kと、k個のコリメート用レンズ161〜16kと、1/2波長板17およびk個の1/2波長板171〜17kと、ミラー18と、k個の偏光ビームスプリッタ191〜19kと、干渉手段としての偏光子20と、干渉信号検出器21と、参照信号検出器22と、制御信号生成回路23とから構成される。 Specifically, the apparatus 3 includes a mirror 11 as a first spectroscopic unit, a mirror 12 1 to 12 k of the k constituting the second spectroscopic unit (k is an integer of 2 or more), the optical path length K optical path length adjusters 13 1 to 13 k constituting the adjusting means, k condensing lenses 14 1 to 14 k, and k second harmonic generators 15 1 constituting the wavelength converting means. ˜15 k , k collimating lenses 16 1 ˜16 k , ½ wavelength plate 17 and k ½ wavelength plates 17 1 ˜17 k , mirror 18, and k polarization beam splitters 19 1 to 19 k , a polarizer 20 as an interference unit, an interference signal detector 21, a reference signal detector 22, and a control signal generation circuit 23.

ミラー11は、白色光発生装置2から入射される帯域1オクターブ以上の白色光2aを、短波長成分と長波長成分とに分光する。より具体的に言えば、ミラー11は、白色光2aの短波長成分を反射し、長波長成分を透過させる鏡である。ここでは、反射波長と透過波長との境界を、白色光2aのスペクトル帯域の中心波長とする。例えば、白色光2aのスペクトル帯域が400−1200nmの場合には、400−800nmの短波長成分を反射し、800−1200nmの長波長成分を透過させる。ミラー11としては、例えばダイクロイックミラーを用いることができる。なお、ミラー11の反射波長および透過波長は、白色光2aのスペクトル、ミラー11の反射率および透過率、後述する干渉信号検出器21の波長感度特性などを考慮して決定される。   The mirror 11 splits the white light 2 a having a bandwidth of 1 octave or more incident from the white light generator 2 into a short wavelength component and a long wavelength component. More specifically, the mirror 11 is a mirror that reflects the short wavelength component of the white light 2a and transmits the long wavelength component. Here, the boundary between the reflection wavelength and the transmission wavelength is the center wavelength of the spectral band of the white light 2a. For example, when the spectral band of the white light 2a is 400 to 1200 nm, the short wavelength component of 400 to 800 nm is reflected and the long wavelength component of 800 to 1200 nm is transmitted. As the mirror 11, for example, a dichroic mirror can be used. The reflection wavelength and transmission wavelength of the mirror 11 are determined in consideration of the spectrum of the white light 2a, the reflectance and transmittance of the mirror 11, the wavelength sensitivity characteristic of the interference signal detector 21 described later, and the like.

ミラー121〜12kは、ミラー11を透過した長波長成分の光をさらにk個の波長成分に分光する。より具体的に言えば、ミラー121〜12kのそれぞれは、長波長成分を反射し、短波長成分を透過させる鏡である。ただし、反射波長と透過波長との境界が、初段のミラー121から最終段のミラー12kに向かって所定波長ずつシフトしていくものとする。白色光2aのスペクトル帯域が400−1200nmの場合には、例えば、初段のミラー121の境界波長を1170nm、次段のミラー122の境界波長を1140nm、というように境界波長を30nmずつシフトさせ、最終段のミラー122の境界波長を830nmとする。これにより、ミラー121〜12kの反射領域の下限が30nmずつシフトしていき、ミラー11を透過した長波長成分の光がさらに30nmずつ分光される。ミラー121〜12kとしては、例えばダイクロイックミラー、ノッチフィルターなどを用いることができる。ノッチフィルターとは、ある波長域のみを反射させ、それ以外の波長域を透過させるフィルターである。 The mirrors 12 1 to 12 k further split the long wavelength component light transmitted through the mirror 11 into k wavelength components. More specifically, each of the mirrors 12 1 to 12 k is a mirror that reflects a long wavelength component and transmits a short wavelength component. However, the boundary between the reflection wavelength and the transmission wavelength is assumed that shifts by a predetermined wavelength toward the mirror 12 1 of the first stage to the mirror 12 k of the last stage. When the spectral band of the white light 2a is 400 to 1200 nm, for example, the boundary wavelength of the first mirror 12 1 is shifted to 1170 nm, the boundary wavelength of the next mirror 12 2 is shifted to 1140 nm, and the boundary wavelength is shifted by 30 nm. The boundary wavelength of the final stage mirror 12 2 is 830 nm. As a result, the lower limit of the reflection region of the mirrors 12 1 to 12 k is shifted by 30 nm, and the long wavelength component light transmitted through the mirror 11 is further split by 30 nm. The mirror 12 1 to 12 k, can be used, for example a dichroic mirror, and a notch filter. A notch filter is a filter that reflects only a certain wavelength range and transmits other wavelength ranges.

光路長調整器131〜13kは、ミラー121〜12kにより分光されたそれぞれの波長成分の光が通過するk個の光路上に配置され、それぞれの光路の光路長を調整する。
第2高調波発生器151〜15kは、ミラー121〜12kにより分光されたそれぞれの波長成分の光を第2高調波に波長変換する。よって、第2高調波発生器151〜15kは波長変換器として機能する。第2高調波発生器151〜15kのそれぞれについて、波長変換された第2高調波の強度が最大となる波長を、その第2高調波発生器の中心波長と呼ぶ。第2高調波発生器151〜15kとしては、それぞれの中心波長が、ミラー11により分光された白色光2aの短波長成分に含まれるものを用いる。第2高調波発生器151〜15kとしては、例えばBBO結晶(バリウムボーレート結晶)を用いることができる。
第2高調波発生器151〜15kの前段にはそれぞれ集光用レンズ141〜14kが配置され、後段にはそれぞれコリメート用レンズ161〜16kが配置されている。
The optical path length adjusters 13 1 to 13 k are arranged on k optical paths through which the light components of the respective wavelengths separated by the mirrors 12 1 to 12 k pass, and adjust the optical path lengths of the respective optical paths.
The second harmonic generators 15 1 to 15 k convert the wavelengths of the light components separated by the mirrors 12 1 to 12 k into second harmonics. Therefore, the second harmonic generators 15 1 to 15 k function as wavelength converters. For each of the second harmonic generators 15 1 to 15 k , the wavelength at which the intensity of the wavelength-converted second harmonic is maximized is referred to as the center wavelength of the second harmonic generator. As the second harmonic generators 15 1 to 15 k , those in which the respective center wavelengths are included in the short wavelength component of the white light 2 a dispersed by the mirror 11 are used. As the second harmonic generators 15 1 to 15 k , for example, a BBO crystal (barium borate crystal) can be used.
Condensing lenses 14 1 to 14 k are respectively arranged in front stages of the second harmonic generators 15 1 to 15 k , and collimating lenses 16 1 to 16 k are arranged in the rear stages.

1/2波長板17は、ミラー11により分光された白色光2aの短波長成分の光の直線偏光をP偏光に回転させる。
一方、1/2波長板171〜17kは、ミラー121〜12kにより分光されたそれぞれの波長成分の第2高調波の光の直線偏光をS偏光に回転させる。
ミラー18は、ミラー11により分光された白色光2aの短波長成分の光を全反射する鏡である。
The half-wave plate 17 rotates the linearly polarized light of the short wavelength component of the white light 2 a dispersed by the mirror 11 to P-polarized light.
On the other hand, the half-wave plates 17 1 to 17 k rotate the linearly polarized light of the second harmonic light of the respective wavelength components dispersed by the mirrors 12 1 to 12 k to S-polarized light.
The mirror 18 is a mirror that totally reflects the light of the short wavelength component of the white light 2 a that is split by the mirror 11.

偏光ビームスプリッタ191〜19kは、P偏光の光を透過し、S偏光の光を反射する素子である。ミラー11により分光された白色光2aの短波長成分の光は、P偏光であるから偏光ビームスプリッタ191〜19kを透過し、ミラー121〜12kにより分光されたそれぞれの波長成分の第2高調波の光は、S偏光であるから偏光ビームスプリッタ191〜19kで反射されることになる。 The polarization beam splitters 19 1 to 19 k are elements that transmit P-polarized light and reflect S-polarized light. Short-wavelength light components of the white light 2a, which is split by the mirror 11 is transmitted through the polarization beam splitter 19 1 ~ 19 k because it is P-polarized light, the respective wavelength components dispersed by the mirror 12 1 to 12 k Since the second harmonic light is S-polarized light, it is reflected by the polarization beam splitters 19 1 to 19 k .

偏光子20は、入射されたP偏光の光およびS偏光の光の同一の偏光成分を通過させる。これにより、ミラー121により分光された波長成分の第2高調波の光は、ミラー11により分光された白色光2aの短波長成分の中の近い波長成分と干渉する。その他のミラー122〜12kにより分光された波長成分の第2高調波の光についても同様である。なお、偏光子20を通過する偏光成分は、後述する干渉信号検出器21により検出される干渉信号の強度が最大となるように選択される。 The polarizer 20 passes the same polarization component of the incident P-polarized light and S-polarized light. Thus, light of the second harmonic of the wavelength components dispersed by the mirror 12 1 interferes with close wavelength components in the short wavelength components of the spectral white light 2a by the mirror 11. The same applies to the second harmonic light of the wavelength component dispersed by the other mirrors 12 2 to 12 k . The polarization component passing through the polarizer 20 is selected so that the intensity of the interference signal detected by the interference signal detector 21 described later is maximized.

干渉信号検出器21は、各波長成分の干渉によって得られた干渉信号を合成したものを検出し、電気信号に変換する。干渉信号検出器21としては、例えばフォトダイオードや光電子倍増管などを用いることができる。
参照信号検出器22は、ミラー12kにより分光された波長成分の第2高調波の光から繰り返し周波数frepを検出し、繰り返し周波数frepを示す電気信号を参照信号として出力する。なお、参照信号検出器22は、他のミラー121〜12k-1により分光された波長成分の第2高調波の光から繰り返し周波数frepを検出するようにしてもよい。
制御信号生成回路23は、干渉信号に基づく電気信号と参照信号との差分をとり、制御信号3aとして制御回路4に出力する。
The interference signal detector 21 detects a combination of interference signals obtained by interference of each wavelength component, and converts it into an electrical signal. As the interference signal detector 21, for example, a photodiode or a photomultiplier tube can be used.
The reference signal detector 22 detects the repetition frequency f rep from the second harmonic light of the wavelength component dispersed by the mirror 12 k and outputs an electrical signal indicating the repetition frequency f rep as a reference signal. Note that the reference signal detector 22 may detect the repetition frequency f rep from the second harmonic light of the wavelength component dispersed by the other mirrors 12 1 to 12 k−1 .
The control signal generation circuit 23 takes the difference between the electrical signal based on the interference signal and the reference signal and outputs the difference as the control signal 3a to the control circuit 4.

次に、光搬送波絶対位相オフセット計測装置3による干渉信号の増幅原理について説明する。
レーザパルスに含まれる任意の縦モードの周波数fnは、上述したように式(2)で表される。したがって、白色光2aの長波長成分の周波数flは式(4)、短波長成分の周波数fsは式(5)で表すことができる。ただし、l,sは整数であり、l<sである。
l=l×frep+δ …(4)
s=s×frep+δ …(5)
Next, the principle of amplification of interference signals by the optical carrier absolute phase offset measuring device 3 will be described.
The frequency f n of an arbitrary longitudinal mode included in the laser pulse is expressed by Expression (2) as described above. Therefore, the frequency f 1 of the long wavelength component of the white light 2a can be expressed by Expression (4), and the frequency f s of the short wavelength component can be expressed by Expression (5). However, l and s are integers, and l <s.
f l = l × f rep + δ (4)
f s = s × f rep + δ (5)

本装置3では、長波長成分の光をさらにk個に分光し、それぞれの波長成分を第2高調波に波長変換する。第2高調波の周波数fl1,fl2,…,flkは、それぞれ式(61)〜式(6k)で表すことができる。ただし、l1,l2,…,lkはlに含まれる整数である。
l1=2×(l1×frep+δ) …(61
l2=2×(l2×frep+δ) …(62

lk=2×(lk×frep+δ) …(6k
このように、第2高調波の光搬送波絶対位相オフセット周波数は、2×δとなる。
In the present apparatus 3, the light of the long wavelength component is further divided into k pieces, and each wavelength component is wavelength-converted to the second harmonic. The frequencies f l1 , f l2 ,..., Flk of the second harmonic can be expressed by equations (6 1 ) to (6 k ), respectively. Here, l 1 , l 2 ,..., L k are integers included in l.
f l1 = 2 × (l 1 × f rep + δ) (6 1 )
f l2 = 2 × (l 2 × f rep + δ) (6 2 )
:
f lk = 2 × (l k × f rep + δ) (6 k )
Thus, the optical carrier absolute phase offset frequency of the second harmonic is 2 × δ.

白色光2aの帯域は1オクターブ以上あり、その中心波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光したので、短波長成分には2×l1×frep+δ,2×l2×frep+δ,…,2×lk×frep+δの各波長成分が含まれている。
したがって、長波長成分を波長変換した光と短波長成分の光とを重ね合わせることにより、それぞれの波長成分が干渉し、光搬送波絶対位相オフセット周波数δを示す干渉信号を合成したものが検出される。
このように、本装置3では2以上の波長域で干渉させることにより、1つの波長域で干渉させていた従来技術と比較して、干渉信号の強度を増大させることが可能となる。
The band of the white light 2a is 1 octave or more, and the spectrum is divided into a long wavelength component and a short wavelength component with the center wavelength as a boundary, so that the short wavelength component is 2 × l 1 × f rep + δ, 2 × l 2 × f. Each wavelength component of rep + δ,..., 2 × l k × f rep + δ is included.
Therefore, by superimposing the light having the wavelength converted from the long wavelength component and the light having the short wavelength component, the respective wavelength components interfere with each other, and a combination of interference signals indicating the optical carrier absolute phase offset frequency δ is detected. .
As described above, in the present apparatus 3, by causing interference in two or more wavelength regions, it is possible to increase the intensity of the interference signal as compared with the conventional technique in which interference is performed in one wavelength region.

なお、本装置3では、干渉信号検出器21により検出される干渉信号の強度が最大となるように、光路長調整器131〜13kを用いてそれぞれの光路長を調整することができる。例えば、各波長成分の干渉によって得られる各干渉信号の位相が揃うように光路長を調整する。
同じく、干渉信号検出器21により検出される干渉信号の強度が最大となるように、第2高調波発生器151〜15kの中心波長を選択することができる。例えば、各波長成分の干渉によって得られる各干渉信号の位相が揃うように、中心波長を選択する。
In the present apparatus 3, the optical path lengths can be adjusted by using the optical path length adjusters 13 1 to 13 k so that the intensity of the interference signal detected by the interference signal detector 21 is maximized. For example, the optical path length is adjusted so that the phases of the interference signals obtained by the interference of the wavelength components are aligned.
Similarly, the center wavelengths of the second harmonic generators 15 1 to 15 k can be selected so that the intensity of the interference signal detected by the interference signal detector 21 is maximized. For example, the center wavelength is selected so that the phases of the interference signals obtained by the interference of the wavelength components are aligned.

本装置3の構成は、図2に示したものに限られるものではない。
例えば、図2では、白色光2aの短波長成分の光をP偏光とし、すべての偏光ビームスプリッタ191〜19kを透過して、長波長成分の光と合成する構成としたが、図3に示すように、白色光2aの短波長成分の光をS偏光とし、偏光ビームスプリッタ311〜31kの最終段で、長波長成分の光と合成する構成としてもよい。この構成では、短波長成分の光路に直線偏光をS偏光に回転させる1/2波長板32が配置され、長波長成分の各光路に直線偏光をP偏光に回転させる1/2波長板321〜32Kがそれぞれ配置される。符号181〜18kはミラーである。
The configuration of the apparatus 3 is not limited to that shown in FIG.
For example, in FIG. 2, the short wavelength component light of the white light 2a is converted to P-polarized light, transmitted through all the polarization beam splitters 19 1 to 19 k , and combined with the long wavelength component light. As shown in FIG. 5, the short wavelength component light of the white light 2a may be S-polarized light and combined with the long wavelength component light at the final stage of the polarization beam splitters 31 1 to 31 k . In this configuration, a half-wave plate 32 that rotates linearly polarized light into S-polarized light is disposed in the short-wavelength component optical path, and a half-wavelength plate 32 1 that rotates linearly polarized light into P-polarized light in each long-wavelength component optical path. to 32 K are arranged. Reference numerals 18 1 to 18 k are mirrors.

また、図2では、白色光2aの短波長成分の光がすべての偏光ビームスプリッタ191〜19kを透過し、最終段の偏光ビームスプリッタ19kの後段に配置された偏光子20によって、長波長成分を波長変換した光と干渉する構成としたが、白色光2aの短波長成分をk等分し、それぞれが偏光ビームスプリッタ191〜19kを透過し、偏光ビームスプリッタ191〜19kのそれぞれの後段に配置された偏光子によって、長波長成分を波長変換した光と干渉する構成としてもよい。この場合、偏光子がk個必要となるが、それぞれの偏光子を通過する偏光成分をそれぞれの干渉信号の強度が最大となるよう個別に決定することにより、図2の構成よりも干渉信号の総和をさらに大きくすることができる。 In FIG. 2, the light of the short wavelength component of the white light 2a passes through all the polarization beam splitters 19 1 to 19 k , and is long by the polarizer 20 disposed at the subsequent stage of the last stage polarization beam splitter 19 k. Although the light interferes with configuration in which wavelength conversion of wavelength components, the short wavelength component of the white light 2a k aliquoted, each of which passes through the polarization beam splitter 19 1 ~ 19 k, the polarization beam splitter 19 1 ~ 19 k It is good also as a structure which interferes with the light which wavelength-converted the long wavelength component by the polarizer arrange | positioned in each latter stage. In this case, k polarizers are required, but by individually determining the polarization components that pass through each polarizer so that the intensity of each interference signal is maximized, the interference signal can be generated more than in the configuration of FIG. The sum can be further increased.

また、図2に示した構成において、干渉信号検出器21で検出された干渉信号の強度を示す信号を光路長調整器131〜13kにフィードバックし、干渉信号の強度が最大となるようにそれぞれの光路の光路長を自動調整することも可能である。 In the configuration shown in FIG. 2, a signal indicating the intensity of the interference signal detected by the interference signal detector 21 is fed back to the optical path length adjusters 13 1 to 13 k so that the intensity of the interference signal is maximized. It is also possible to automatically adjust the optical path length of each optical path.

また、図2では、白色光2aの長波長成分を第2高調波に波長変換し、短波長成分と干渉させているが、長波長成分を第3,第4高調波に波長変換したものを干渉させてもよい。すなわち、白色光2aの第N高調波(Nは2以上の整数)に波長変換し、短波長成分と干渉させる構成としてもよい。
さらに、第N高調波に波長変換された光同士を干渉させてもよい。
したがって、白色光2aを3以上の波長成分に分光し、その中の2以上の波長成分の光を第N高調波に波長変換し、波長変換された光と他の波長成分の光(他の波長成分の光は、波長変換された光でも、波長変換されていない光であってもよい)とを2組以上干渉させる構成とすることができる。
In FIG. 2, the long wavelength component of the white light 2 a is wavelength-converted to the second harmonic and interferes with the short wavelength component, but the long wavelength component is wavelength-converted to the third and fourth harmonics. You may make it interfere. That is, it is good also as a structure which wavelength-converts into the Nth harmonic (N is an integer greater than or equal to 2) of the white light 2a, and interferes with a short wavelength component.
Furthermore, the lights wavelength-converted to the Nth harmonic may be caused to interfere with each other.
Therefore, the white light 2a is split into three or more wavelength components, the light of two or more wavelength components therein is wavelength-converted into the Nth harmonic, and the wavelength-converted light and other wavelength component light (others) The light of the wavelength component can be configured to interfere with two or more sets of light that has been wavelength-converted or light that has not been wavelength-converted.

次に、本実施の形態に関する計算結果を示す。
ここでは、チタン・サファイアレーザを用い、白色光発生装置2によりスペクトル帯域400nmから1200nmまで等しい強度の光を発生させ、光搬送波絶対位相オフセット計測装置3として図2に示した構成のものを用いた場合について計算した。
Next, the calculation result regarding this Embodiment is shown.
Here, a titanium / sapphire laser is used, the white light generator 2 generates light having the same intensity from the spectral band 400 nm to 1200 nm, and the optical carrier absolute phase offset measuring device 3 having the configuration shown in FIG. 2 is used. Calculated for the case.

[第1例]
第1例では、ミラー11,121〜12kとしてダイクロイックミラーのみを用いるものとした。ダイクロイックミラーの特性は、45度反射で、反射率99.5%、透過率90%である。
ミラー11により、400−800nmを反射させ、800nm以上を透過させる。
続いて、ミラー121により、1170−1200nmを反射、800−1170nmを透過させる。ミラー122により、1140−1170nmを反射、800−1140nmを透過させる。以降のミラー123〜12k-1の反射領域を30nmずつシフトさせていき、最後のミラー12kにより、800−830nmを反射させる。
この構成は、800nm以上の長波長の光に損失が多い。これは、一般的に検出器が長波長側に感度が良いことを考慮している。
この構成を用いた場合には、1つの波長領域のみを干渉させる従来の方法と比較し、干渉信号の強度が約9倍に増加するという結果が得られた。
[First example]
In the first example, only dichroic mirrors are used as the mirrors 11 and 12 1 to 12 k . The characteristics of the dichroic mirror are 45 degree reflection, a reflectance of 99.5%, and a transmittance of 90%.
The mirror 11 reflects 400 to 800 nm and transmits 800 nm or more.
Subsequently, the mirror 12 1 reflects 1170-1200 nm and transmits 800-1170 nm. The mirror 12 2 reflects 1140-1170 nm and transmits 800-1140 nm. Subsequent reflection regions of the mirrors 12 3 to 12 k−1 are shifted by 30 nm, and 800 to 830 nm is reflected by the last mirror 12 k .
This configuration has a large loss in light having a long wavelength of 800 nm or more. This takes into account that the detector is generally sensitive to the long wavelength side.
When this configuration is used, a result that the intensity of the interference signal is increased by about 9 times compared with the conventional method in which only one wavelength region is interfered.

[第2例]
第2例では、ミラー11としてダイクロイックミラーを用い、ミラー121〜12kとしてノッチフィルターを用いるものとした。ダイクロイックミラーの特性は、45度反射で、反射率99.5%、透過率90%である。ノッチフィルターの特性は、反射率99.5%、透過率70%である。
ミラー11により、400−800nmを反射させ、800nm以上を透過させる。
続いて、ミラー121により、1190−1200nmを反射、800−1190nmを透過させる。ミラー122により、1180−1190nmを反射、800−1180nmを透過させる。以降のミラー123〜12k-1の反射領域を10nmずつシフトさせていき、最後のミラー12kにより、800−810nmを反射させる。
この構成を用いた場合には、従来の方法と比較し、干渉信号の強度が約15倍に増加するという結果が得られた。
[Second example]
In a second example, using a dichroic mirror as the mirror 11, and shall be used notch filters as a mirror 12 1 to 12 k. The characteristics of the dichroic mirror are 45 degree reflection, a reflectance of 99.5%, and a transmittance of 90%. The characteristics of the notch filter are a reflectance of 99.5% and a transmittance of 70%.
The mirror 11 reflects 400 to 800 nm and transmits 800 nm or more.
Subsequently, the mirror 12 1 reflects 1190-1200 nm and transmits 800-1190 nm. The mirror 12 2 reflects 1180-1190 nm and transmits 800-1180 nm. Subsequent reflection regions of the mirrors 12 3 to 12 k−1 are shifted by 10 nm, and the last mirror 12 k reflects 800 to 810 nm.
When this configuration was used, the result was that the intensity of the interference signal increased about 15 times compared to the conventional method.

なお、チタン・サファイアレーザとは異なる発振波長のモード同期レーザを用いても、干渉信号の強度の増幅は可能である。   Even if a mode-locked laser having an oscillation wavelength different from that of the titanium / sapphire laser is used, the intensity of the interference signal can be amplified.

本発明は、例えば極短光パルスを用いる分野に利用可能であり、最小限の光で極短光パルスの光搬送波絶対位相オフセットの揺らぎを抑制することができる。   The present invention can be used, for example, in the field using ultrashort optical pulses, and can suppress fluctuations in the optical carrier absolute phase offset of the ultrashort optical pulses with a minimum amount of light.

本発明の一実施の形態にかかる光搬送波絶対位相オフセット計測装置が適用されたシステムの全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overall configuration of a system to which an optical carrier absolute phase offset measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施の形態にかかる光搬送波絶対位相オフセット計測装置の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the optical carrier absolute phase offset measuring apparatus concerning one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態にかかる光搬送波絶対位相オフセット計測装置の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the optical carrier wave absolute phase offset measuring apparatus concerning one embodiment of this invention. 時間領域における極短光パルスの光搬送波絶対位相を説明する図である。It is a figure explaining the optical carrier absolute phase of the ultrashort optical pulse in a time domain. 周波数領域における極短光パルスの光搬送波絶対位相を説明する図である。It is a figure explaining the optical carrier absolute phase of the ultrashort optical pulse in a frequency domain.

符号の説明Explanation of symbols

1…極短パルスレーザ装置、1a…極短パルスレーザ光、2…白色光発生装置、2a…白色光、3…光搬送波絶対位相オフセット計測装置、3a…制御信号、4…制御回路、11,121〜12k,18,181〜18k…ミラー、131〜13k…光路長調整器、141〜14k…集光用レンズ、151〜15k…第2高調波発生器、161〜16k…コリメート用レンズ、17,171〜17k,32,321〜32k…1/2波長板、191〜19k,311〜31k…偏光ビームスプリッタ、20…偏光子、21…干渉信号検出器、22…参照信号検出器、23…制御信号生成回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultra short pulse laser device, 1a ... Ultra short pulse laser beam, 2 ... White light generator, 2a ... White light, 3 ... Optical carrier absolute phase offset measuring device, 3a ... Control signal, 4 ... Control circuit, 11, 12 1 to 12 k , 18, 18 1 to 18 k ... mirror, 13 1 to 13 k ... optical path length adjuster, 14 1 to 14 k ... condensing lens, 15 1 to 15 k ... second harmonic generator , 16 1 to 16 k ... collimating lenses, 17, 17 1 to 17 k , 32, 32 1 to 32 k ... ½ wavelength plates, 19 1 to 19 k , 31 1 to 31 k ... polarizing beam splitter, 20 ... polarizer, 21 ... interference signal detector, 22 ... reference signal detector, 23 ... control signal generation circuit.

Claims (10)

帯域1オクターブ以上の光を3以上の波長成分に分光する分光手段と、
分光された2以上の波長成分の光を高調波に波長変換する波長変換手段と、
波長変換された光と他の波長変換された光または分光された光とを2組以上干渉させた干渉信号を合成する干渉手段と
を備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
A spectroscopic means for splitting light in a band of 1 octave or more into three or more wavelength components;
Wavelength converting means for wavelength-converting the light of the two or more wavelength components thus spectrally separated into harmonics;
An interference signal amplifying apparatus comprising: interference means for synthesizing interference signals obtained by causing two or more sets of wavelength-converted light and other wavelength-converted light or spectroscopic light to interfere with each other.
帯域1オクターブ以上の光を3以上の波長成分に分光する分光手段と、
最も短い波長成分の光を除く2以上の波長成分の光を高調波に波長変換する波長変換手段と、
前記最も短い波長成分の光と波長変換された2以上の光とを干渉させた干渉信号を合成する干渉手段と
を備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
A spectroscopic means for splitting light in a band of 1 octave or more into three or more wavelength components;
Wavelength converting means for wavelength-converting light of two or more wavelength components excluding light of the shortest wavelength component into harmonics;
An interference signal amplifying apparatus comprising: an interference unit configured to synthesize an interference signal obtained by causing interference between the light having the shortest wavelength component and the two or more light components subjected to wavelength conversion.
請求項2に記載の干渉信号増幅装置において、
前記波長変換手段により波長変換されたそれぞれの光の中心波長は、前記最も短い波長成分に含まれることを特徴とする干渉信号増幅装置。
The interference signal amplifying apparatus according to claim 2,
The interference signal amplifying apparatus according to claim 1, wherein a center wavelength of each light wavelength-converted by the wavelength converting means is included in the shortest wavelength component.
請求項2または3に記載の干渉信号増幅装置において、
前記波長変換手段は、前記2以上の波長成分の光をそれぞれ波長変換する2以上の波長変換器を備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
The interference signal amplifying apparatus according to claim 2 or 3,
The interference signal amplifying apparatus, wherein the wavelength conversion means includes two or more wavelength converters that respectively convert the wavelengths of the two or more wavelength components.
請求項2〜4のいずれか1項に記載の干渉信号増幅装置において、
前記分光手段は、前記帯域1オクターブ以上の光をこの光の中心波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光する第1の分光手段と、前記第1の分光手段により分光された前記長波長成分の光をさらに2以上の波長成分に分光する第2の分光手段とを備え、
前記高調波は、第2高調波である
ことを特徴とする干渉信号増幅装置。
The interference signal amplifying device according to any one of claims 2 to 4,
The spectroscopic means includes a first spectroscopic means for splitting the light having a band of 1 octave or more into a long wavelength component and a short wavelength component with the center wavelength of the light as a boundary, and the first spectroscopic means A second spectroscopic means for further splitting light having a long wavelength component into two or more wavelength components,
The harmonic wave is a second harmonic wave. An interference signal amplifying apparatus, wherein:
請求項2〜4のいずれか1項に記載の干渉信号増幅装置において、
前記分光手段は、前記帯域1オクターブ以上の光を所定波長を境界に長波長成分と短波長成分とに分光する第1の分光手段と、前記第1の分光手段により分光された前記長波長成分の光をさらに2以上の波長成分に分光する第2の分光手段とを備え、
さらに、前記第2の分光手段により分光されたそれぞれの波長成分の光が通過する光路毎に光路長を調整する光路長調整手段を備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
The interference signal amplifying device according to any one of claims 2 to 4,
The spectroscopic means includes a first spectroscopic means for splitting light having a band of 1 octave or more into a long wavelength component and a short wavelength component with a predetermined wavelength as a boundary, and the long wavelength component spectrally separated by the first spectroscopic means. A second spectroscopic means for further splitting the light into two or more wavelength components,
The interference signal amplifying apparatus further comprising: an optical path length adjusting unit that adjusts an optical path length for each optical path through which light of each wavelength component split by the second spectroscopic unit passes.
請求項6に記載の干渉信号増幅装置において、
前記干渉手段により合成された干渉信号を検出する干渉信号検出手段をさらに備え、
前記光路長調整手段は、前記干渉信号検出手段により検出された前記干渉信号の強度が最大となるように前記光路長を調整することを特徴とする干渉信号増幅装置。
The interference signal amplifying device according to claim 6,
An interference signal detection means for detecting an interference signal synthesized by the interference means;
The optical path length adjusting means adjusts the optical path length so that the intensity of the interference signal detected by the interference signal detecting means is maximized.
請求項4に記載の干渉信号増幅装置において、
前記干渉手段により合成された干渉信号を検出する干渉信号検出手段をさらに備え、
前記波長変換器は、前記干渉信号検出手段により検出された前記干渉信号の強度が最大となるように波長変換後の中心波長が選択されることを特徴とする干渉信号増幅装置。
The interference signal amplifying device according to claim 4,
An interference signal detection means for detecting an interference signal synthesized by the interference means;
The interference signal amplification apparatus, wherein the wavelength converter selects a center wavelength after wavelength conversion so that the intensity of the interference signal detected by the interference signal detection means is maximized.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の干渉信号増幅装置において、
光搬送波絶対位相オフセットを含む光パルスを前記帯域1オクターブ以上の光に変換し、前記分光手段に出射する広帯域化手段をさらに備えることを特徴とする干渉信号増幅装置。
In the interference signal amplifying device according to any one of claims 1 to 8,
An interference signal amplifying apparatus, further comprising: a broadbanding unit that converts an optical pulse including an optical carrier absolute phase offset into light having a bandwidth of one octave or more and outputs the light to the spectroscopic unit.
帯域1オクターブ以上の光を3以上の波長成分に分光するステップと、
最も短い波長成分の光を除く2以上の波長成分の光を高調波に波長変換するステップと、
前記最も短い波長成分の光と波長変換された2以上の光とを干渉させた干渉信号を合成するステップと
を備えることを特徴とする干渉信号増幅方法。
Spectroscopically splitting light in a band of 1 octave or more into 3 or more wavelength components;
Converting two or more wavelength components of light, excluding the light of the shortest wavelength component, into a harmonic;
Synthesizing an interference signal obtained by causing interference between the light having the shortest wavelength component and two or more light components that have undergone wavelength conversion.
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