JP2007249059A - Light intensity distribution shaping device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light intensity distribution shaping device easily, with good reproducibility, and inexpensively, which performs spatial and temporal shaping of a light intensity distribution, and which is less restrained from limiting optical wavelengths for shaping compared with a conventional method. <P>SOLUTION: The light intensity distribution shaping device 1 which shapes and emits incident light 2 includes a bundle of fibers 10, and optical path lengths up to an exit plane 8 from an incident plane 6 of the optical intensity distribution shaping device 1 of the incident light 2 branched by each optical fiber 10a to 10g composing the bundle of fibers 10 are distributed in a predetermined mode corresponding to the positions in the cross sectional positions of the bundle of the optical fibers 10a to 10g each through which the branched incident light 2 propagates. Since the incident light 2 overlap each other spreading radially after branched, the spatial non-uniformity is eased, and since they overlap each other with time differences, the temporal non-uniformity is eased. The limit of optical wavelengths for shaping depends only on transmittance of the optical fibers in a target wavelength range. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、パルスレーザー光等の光強度分布整形装置に関する。   The present invention relates to a light intensity distribution shaping device such as a pulsed laser beam.

高性能の加速器実現のためには、加速器用電子源として、低エミッタンスの電子ビームを発生させられる装置が必要である。フォトカソードにパルスレーザー光を照射し電子ビームを発生させる場合、パルスレーザー光の3次元パルス形状を空間的及び時間的に均一化することが、低エミッタンス実現の上で重要である。   In order to realize a high-performance accelerator, an apparatus capable of generating a low emittance electron beam is required as an electron source for the accelerator. When an electron beam is generated by irradiating a photocathode with a pulse laser beam, it is important for realizing a low emittance to make the three-dimensional pulse shape of the pulse laser beam spatially and temporally uniform.

このような目的で使用される高強度パルスレーザー光源は一般的に、空間的及び時間的な光強度分布が不均一である。その不均一性を取り除く為に、レーザー光源の結晶を液体窒素温度まで冷却する方法があるが、レーザー装置が大型化するという問題がある。そこで、出射されたレーザー光を整形する光強度分布整形装置が検討されている。   In general, a high-intensity pulsed laser light source used for such a purpose has a non-uniform spatial and temporal light intensity distribution. In order to remove the non-uniformity, there is a method of cooling the crystal of the laser light source to the temperature of liquid nitrogen, but there is a problem that the laser device is enlarged. Therefore, a light intensity distribution shaping device that shapes the emitted laser light has been studied.

特許文献1では、バンドルファイバとデジタルマイクロミラーデバイスを用いて、レーザー光の強度分布を空間的に均一化する方法が開示されている。ここではバンドルファイバに直接レーザー光を入射させるのではなく、デジタルマイクロミラーデバイスを用いてビームを各ファイバに振り分けて入射させ、レーザー光のエネルギー損失を少なくし、かつレーザー光強度分布を空間的に均一化している。   Patent Document 1 discloses a method of spatially uniformizing the intensity distribution of laser light using a bundle fiber and a digital micromirror device. In this case, the laser light is not directly incident on the bundle fiber, but the beam is distributed to each fiber using a digital micromirror device to reduce the energy loss of the laser light, and the laser light intensity distribution is spatially changed. It is uniform.

また、非特許文献1では、回折格子と液晶空間光変調器(LC-SLM)を用いて、パルスレーザー光強度分布を時間的に整形する方法が開示されている。ここではレーザー光の時間的な強度分布をガウス型から矩形に整形することにより、フォトカソードに入射させた場合の空間電荷効果を抑制し、低エミッタンスの電子ビームを発生させている。
特開2004−251979号公報 J.Yang et.al., J.Appl.Phys. vol.92 No.3, p.1608-1612 Aug.2002
Non-Patent Document 1 discloses a method of temporally shaping a pulse laser beam intensity distribution using a diffraction grating and a liquid crystal spatial light modulator (LC-SLM). Here, by shaping the temporal intensity distribution of the laser light from a Gaussian shape to a rectangle, the space charge effect when incident on the photocathode is suppressed and a low emittance electron beam is generated.
JP 2004-251979 A J. Yang et.al., J. Appl. Phys. Vol. 92 No. 3, p. 1608-1612 Aug. 2002

しかしながら、上記2文献に開示されたレーザー光の強度分布を空間的または時間的に整形する方法は、それぞれデジタルマイクロミラーデバイス及びLC-SLMが用いられている。そのため、装置が高価であり、かつ複雑な微調とその制御用に特殊な最適化アルゴリズムを要する光学系が必要であるという問題点がある。また、一般に時間的なレーザー光強度分布(パルス波形)を測定することは難しく、特に最も必要とされる紫外域ではストリークカメラしかない。このような非常に高価な装置を単なるレーザパルス波形最適化システムの一部として常時使うことは、実用的とは言い難い。   However, the method of shaping the intensity distribution of the laser beam disclosed in the above two documents spatially or temporally uses a digital micromirror device and an LC-SLM, respectively. Therefore, there is a problem that the apparatus is expensive, and an optical system that requires complicated fine tuning and a special optimization algorithm for its control is necessary. In general, it is difficult to measure the temporal laser light intensity distribution (pulse waveform), and there is only a streak camera especially in the most necessary ultraviolet region. It is not practical to always use such a very expensive device as a part of a simple laser pulse waveform optimization system.

また、これらの方法では、一台の装置で光強度分布の空間的及び時間的な整形を同時に行うことはできないという問題点もある。各々の整形を行う装置を併用する方法もあるが、お互いに干渉することがある為にレーザー波面形状やスペクトル位相分布をモニターしながら制御する必要があり、非常に煩雑な制御システムになるという問題がある。さらに、LC-SLMを用いた時間的な光強度分布の制御では、液晶材料の問題から400nm以下の波長のレーザー光の整形は行えず、紫外域のレーザー光では、その波長域での回折効率が高く波長依存性の少ない回折格子が存在しないため、整形を行う際レーザー光のエネルギー損失が大きいという問題がある。   In addition, these methods also have a problem that it is not possible to simultaneously perform spatial and temporal shaping of the light intensity distribution with a single device. There is also a method of using each shaping device together, but since it may interfere with each other, it is necessary to control while monitoring the laser wavefront shape and spectral phase distribution, and it becomes a very complicated control system There is. Furthermore, in the control of temporal light intensity distribution using LC-SLM, laser light with a wavelength of 400 nm or less cannot be shaped due to problems with liquid crystal materials, and in the ultraviolet laser light, diffraction efficiency in that wavelength region is not possible. However, since there is no diffraction grating having a high wavelength dependency and a small wavelength dependency, there is a problem that the energy loss of laser light is large when shaping.

本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、光強度分布の空間的及び時間的な整形を同時に行い、かつ、整形する光波長の制限も従来の方法に比べてより少ない光強度分布整形装置を簡便な装置構成で安価に提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and performs spatial and temporal shaping of the light intensity distribution at the same time, and limits the wavelength of the light to be shaped as compared with the conventional method. An object of the present invention is to provide a less number of light intensity distribution shaping devices at a low cost with a simple device configuration.

本発明に係る光強度分布整形装置は、入射光を整形して出射する光強度分布整形装置において、光強度分布整形装置はバンドルファイバを備え、バンドルファイバを構成する各光ファイバにより分岐された入射光の光強度分布整形装置の入射面から出射面までの光路長は、分岐された入射光が伝搬した各光ファイバのバンドルファイバ横断面内での位置に対応して、所定の態様で時空間上の領域に分布していることを特徴とする。   The light intensity distribution shaping device according to the present invention is a light intensity distribution shaping device that shapes and emits incident light. The light intensity distribution shaping device includes a bundle fiber, and is incident on each of the optical fibers constituting the bundle fiber. The optical path length from the entrance surface to the exit surface of the light intensity distribution shaping device is a spatio-temporal in a predetermined manner corresponding to the position in the bundle fiber cross section of each optical fiber through which the branched incident light propagates. It is distributed in the upper region.

この光強度分布整形装置では、入射光をバンドルファイバに入射させることにより、多数の分岐光に分岐させている。その各分岐光はバンドルファイバを構成する各光ファイバの出射側端面から出射される際、回折により放射状に広がって伝搬する。その結果、各分岐出射光は互いに大部分が重なり合い、空間的な不均一性が緩和される。また、この光強度分布整形装置では、各分岐された入射光の光路長は一定ではなく、各分岐された入射光が伝搬した各光ファイバのバンドルファイバの横断面内での位置に対応して所定の態様で分布しているため、各分岐された入射光が各光ファイバの出射側端面に到達するまでの時間が異なる。その結果、時間差を有する各分岐出射光が重なり合い時間強度分布の不均一性が緩和される。   In this light intensity distribution shaping device, incident light is incident on a bundle fiber to be branched into a large number of branched lights. Each of the branched lights propagates radially by diffraction when propagating from the exit end face of each optical fiber constituting the bundle fiber. As a result, most of the branched outgoing lights overlap each other, and spatial nonuniformity is alleviated. Further, in this light intensity distribution shaping device, the optical path length of each branched incident light is not constant, and corresponds to the position in the cross section of the bundle fiber of each optical fiber through which each branched incident light has propagated. Since the light is distributed in a predetermined manner, the time taken for each branched incident light to reach the output side end face of each optical fiber is different. As a result, each branched outgoing light having a time difference overlaps, and the nonuniformity of the time intensity distribution is alleviated.

また、各光ファイバの長さは、バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えられており、それによって所定の態様の分布が与えられていることが好ましい。この場合、各分岐された入射光が各光ファイバ内を伝搬する長さが異なるため各分岐光の光路長に分布を与えることが可能であり、光路長を大きく変えることが可能である。その結果、様々な態様の入射光に対応が可能であり、また、様々な態様の光強度分布を時間的および空間的に整形が可能である。   Moreover, it is preferable that the length of each optical fiber is changed corresponding to the position in the cross section of the bundle fiber, thereby giving a predetermined distribution. In this case, since the length of propagation of each branched incident light in each optical fiber is different, distribution can be given to the optical path length of each branched light, and the optical path length can be greatly changed. As a result, it is possible to deal with various types of incident light, and it is possible to shape the light intensity distributions of various modes temporally and spatially.

また、各光ファイバの比屈折率差は、バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えられており、それによって所定の態様の時空間上の領域に分布が与えられていることが好ましい。この場合、各分岐された入射光が伝搬するコア層の屈折率が異なること、各分岐された入射光がクラッド層へしみ出す距離が異なること、及び全反射角が異なるため入射光の入射角度によっては伝搬される光ファイバと伝搬されない光ファイバが存在すること、を理由として、各分岐された入射光の光路長に分布を与えることが可能である。その結果、比屈折率差が異なる複数種類の光ファイバでバンドルファイバを構成するという簡易な方法で、光強度分布整形装置を製作することが可能となる。   Further, the relative refractive index difference of each optical fiber is changed corresponding to the position in the cross-section of the bundle fiber, and it is preferable that the distribution is given to the region on the spatiotemporal space of a predetermined mode. . In this case, the refractive index of the core layer through which each branched incident light propagates, the distance that each branched incident light oozes out to the cladding layer, and the total reflection angle are different, so the incident angle of the incident light is different. Depending on the reason, it is possible to give a distribution to the optical path length of each branched incident light because there is an optical fiber that propagates and an optical fiber that does not propagate. As a result, the light intensity distribution shaping device can be manufactured by a simple method in which a bundle fiber is constituted by a plurality of types of optical fibers having different relative refractive index differences.

また、光強度分布整形装置は、一又は複数の光学素子を更に備え、光学素子はバンドルファイバの入射側端面よりも入射光の進行方向とは反対側、又はバンドルファイバの出射側端面よりも入射光の進行方向側のうち、少なくとも一方の側に配置され、
光学素子の各光ファイバに対応する部分の光軸方向の光学的厚さは、各光ファイバのバンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えられており、それによって所定の態様の分布が与えられていることが好ましい。この場合、光学素子により各分岐された入射光の光路長に分布を与えることが可能である。その結果、光学素子のみを交換するという簡易な方法で、様々な態様の入射光に対応が可能であり、また、様々な態様の光強度分布を時間的および空間的に整形が可能である。
The light intensity distribution shaping device further includes one or a plurality of optical elements, and the optical elements are incident on the side opposite to the incident light traveling direction from the incident side end face of the bundle fiber, or on the output side end face of the bundle fiber. Arranged on at least one side of the light traveling direction side,
The optical thickness in the optical axis direction of the portion corresponding to each optical fiber of the optical element is changed corresponding to the position in the cross-section of the bundle fiber of each optical fiber, whereby the distribution of the predetermined mode is changed. Preferably it is given. In this case, it is possible to give a distribution to the optical path length of the incident light branched by the optical element. As a result, various modes of incident light can be dealt with by a simple method of exchanging only the optical element, and the light intensity distributions of various modes can be shaped temporally and spatially.

また、光強度分布整形装置と、光強度分布整形装置の出射光の進行方向に設けられたフォトカソードとを備えていることが好ましい。この場合、適切な光強度分布に整形されたレーザー光をフォトカソードに入射させることが可能である。その結果、低エミッタンスの電子ビームを発生させる装置を実現することができる。   Moreover, it is preferable to provide a light intensity distribution shaping device and a photocathode provided in the traveling direction of the emitted light of the light intensity distribution shaping device. In this case, laser light shaped into an appropriate light intensity distribution can be incident on the photocathode. As a result, an apparatus for generating a low emittance electron beam can be realized.

本発明によれば、光強度分布の空間的及び時間的な整形を同時に行い、かつ、整形する光波長の制限も従来の方法に比べてより少ない光強度分布整形装置が簡便かつ再現性をもって安価に提供される。   According to the present invention, the spatial and temporal shaping of the light intensity distribution is performed at the same time, and the light wavelength distribution shaping apparatus is less expensive and simpler and more reproducible than the conventional method. Provided to.

以下、添付図面を参照して本発明に係る光強度分布整形装置の実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。   Embodiments of a light intensity distribution shaping device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same or equivalent element, and the description is abbreviate | omitted when description overlaps.

図1は、本発明に係る光強度分布整形装置の概略断面図である。図1に示すように、光強度分布整形装置1の筐体3には入射面6及び出射面8が設けられており、それらの間の位置にバンドルファイバ10が配置されている。入射面6及び出射面8は、筐体3に設けられた穴であるか、又は整形を行う光に対して透明なガラス等の材料、又は入射面6は入射光2を入射側端面12の光ファイバのNAに合わせるため集光するレンズか、十分な数の光ファイバに割り当てるために入射径を拡大するためのレンズ、又は出射面8は出射光4のビーム径を照射する透過型フォトカソードの直径に合わせるためのレンズで構成してもよい。また、バンドルファイバ10は、各光ファイバ10a〜10gにより構成される。図1では7本の光ファイバで構成されているが、通常はより多数の光ファイバで構成される。各光ファイバ10a〜10gは、長さが所定の態様で分布している。具体的には、例えば各光ファイバ10a〜10gの長さは5%の範囲で異なり、バンドルファイバ10の中心位置に最も長さの短い光ファイバを配置する。そして、他の光ファイバは、その光ファイバの長さが、中心位置の光ファイバからの距離のN乗に比例(Nは1以上の整数)するか又は、その距離の指数関数となるように分布している。又は、バンドルファイバ10の中心位置に最も長い光ファイバを配置し、上記と同様に各光ファイバの長さが、中心位置の光ファイバからの距離のN乗に反比例(Nは1以上の整数)するか又は、その距離の指数関数となるように分布してもよい。そして、入射面6から入射した入射光2は、バンドルファイバ10の入射側端面12へ入射後、バンドルファイバ10を構成する各光ファイバ10a〜10gにより分岐され、出射側端面14まで各光ファイバ10a〜10g内を伝搬する。その後出射側端面14から出射され、さらに出射面8から出射され、出射光4となる。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light intensity distribution shaping device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the housing 3 of the light intensity distribution shaping device 1 is provided with an entrance surface 6 and an exit surface 8, and a bundle fiber 10 is disposed at a position between them. The incident surface 6 and the exit surface 8 are holes provided in the housing 3, or a material such as glass that is transparent to the light to be shaped, or the incident surface 6 transmits the incident light 2 to the incident side end surface 12. A lens that focuses light to match the NA of the optical fiber, a lens that enlarges the incident diameter to be allocated to a sufficient number of optical fibers, or a light-emitting photocathode that emits the beam diameter of the outgoing light 4 You may comprise with the lens for adjusting to the diameter of this. Moreover, the bundle fiber 10 is comprised by each optical fiber 10a-10g. In FIG. 1, it is composed of seven optical fibers, but is usually composed of a larger number of optical fibers. The lengths of the optical fibers 10a to 10g are distributed in a predetermined manner. Specifically, for example, the lengths of the optical fibers 10 a to 10 g are different within a range of 5%, and the shortest optical fiber is disposed at the center position of the bundle fiber 10. The length of the optical fiber is proportional to the Nth power of the distance from the optical fiber at the center position (N is an integer of 1 or more), or is an exponential function of the distance. Distributed. Alternatively, the longest optical fiber is arranged at the center position of the bundle fiber 10, and the length of each optical fiber is inversely proportional to the Nth power of the distance from the optical fiber at the center position (N is an integer of 1 or more) as described above. Or may be distributed so as to be an exponential function of the distance. The incident light 2 incident from the incident surface 6 is incident on the incident side end surface 12 of the bundle fiber 10, and then is branched by the optical fibers 10 a to 10 g constituting the bundle fiber 10. Propagates within 10 g. Thereafter, the light is emitted from the emission-side end surface 14 and further emitted from the emission surface 8 to become emitted light 4.

図1の光強度分布整形装置によって光強度分布が空間的及び時間的に同時に整形される原理を、図2〜図4を用いて説明する。ここで、図2は光強度分布が空間的に整形される原理を示す概念図であり、図3は光強度分布が時間的に整形される原理を示す概念図であり、図4は光強度分布が時間的に整形される様子を示す概念図である。   The principle that the light intensity distribution is shaped simultaneously spatially and temporally by the light intensity distribution shaping device of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a conceptual diagram showing the principle that the light intensity distribution is spatially shaped, FIG. 3 is a conceptual diagram showing the principle that the light intensity distribution is temporally shaped, and FIG. 4 is the light intensity. It is a conceptual diagram which shows a mode that distribution is shaped temporally.

図2は、バンドルファイバ10の出射側端面14から分岐出射光5a〜5gが出射される様子を示している。各光ファイバ10a〜10gのコア層の断面直径は通常数十μm程度であるため、各光ファイバ10a〜10gにより分岐された入射光が出射側端面14から出射される際、回折により放射状に広がりながら伝搬する。その結果、分岐出射光5a〜5gは互いに大部分が重なり合い、空間的な不均一性が緩和される。また、各光ファイバ10a〜10gは長さが上述のように所定の態様で分布している。そのため入射光2の入射側端面12から出射側端面14までの光路長は、入射光2が各光ファイバ10a〜10gのうちどの光ファイバ中を伝播したかによって異なるため、光路長が所定の態様で分布することになる。よって、入射光2が入射側端面12から出射側端面14まで伝搬する時間も所定の態様で分布するため、入射光2は出射側端面14から出射される際、図3に示すように時間差を有して重なり合う。その結果、時間的な不均一性が緩和される。   FIG. 2 shows a state in which the branched outgoing lights 5 a to 5 g are emitted from the emission side end face 14 of the bundle fiber 10. Since the cross-sectional diameter of the core layer of each of the optical fibers 10a to 10g is usually about several tens of μm, when the incident light branched by each of the optical fibers 10a to 10g is emitted from the emission side end face 14, it spreads radially by diffraction. Propagate while. As a result, most of the branched outgoing lights 5a to 5g overlap each other, and the spatial nonuniformity is alleviated. Further, the lengths of the optical fibers 10a to 10g are distributed in a predetermined manner as described above. For this reason, the optical path length of the incident light 2 from the incident-side end face 12 to the exit-side end face 14 differs depending on which optical fiber of the optical fibers 10a to 10g the incident light 2 has propagated. Will be distributed. Therefore, since the time for the incident light 2 to propagate from the incident side end face 12 to the emission side end face 14 is also distributed in a predetermined manner, the incident light 2 has a time difference as shown in FIG. Have overlap. As a result, temporal non-uniformity is alleviated.

これらの空間的及び時間的な光強度分布の整形は同時に行われ、例えば図4に概念的に示すように、入射パルスレーザ光が例えば低エミッタンス化に有利な楕円形状に近い3次元強度分布に整形される。各光ファイバ10a〜10gの長さの分布は様々な態様が可能であるため、様々な態様の光強度分布の入射光に対応が可能であり、また、様々な態様の光強度分布に整形が可能である。特に図1のように各光ファイバ10a〜10gの長さを変えると、入射光2の光路長を大きく変化させることが可能なため、特に広い態様の光強度分布の入射光及び整形後の光強度分布に対応が可能になる。また、バンドルファイバ内を伝搬させるという非常に簡易的かつ低コストな光強度分布整形装置であり、整形を行う光波長の制限は従来の方法に比べてより少ない。   These spatial and temporal light intensity distributions are shaped simultaneously. For example, as conceptually shown in FIG. 4, the incident pulse laser light has a three-dimensional intensity distribution close to an elliptical shape, which is advantageous for reducing emittance. It is shaped. Since the length distribution of each of the optical fibers 10a to 10g can take various forms, it can cope with incident light having various light intensity distributions, and the light intensity distributions in various forms can be shaped. Is possible. In particular, if the length of each of the optical fibers 10a to 10g is changed as shown in FIG. 1, the optical path length of the incident light 2 can be greatly changed. Therefore, the incident light having a particularly wide light intensity distribution and the light after shaping. It is possible to cope with the intensity distribution. In addition, it is a very simple and low-cost light intensity distribution shaping device that propagates in the bundle fiber, and there are fewer restrictions on the light wavelength for shaping compared to the conventional method.

また、図1の光強度分布整形装置1は、筐体3の中にバンドルファイバ10が配置されているが、特に筐体を設けずにバンドルファイバ10のみとし、入射側端面12を入射面6とし、出射側端面14を出射面8とする構成でもよい。   Further, in the light intensity distribution shaping device 1 of FIG. 1, the bundle fiber 10 is disposed in the housing 3, but the bundle fiber 10 is only provided without providing the housing, and the incident-side end surface 12 is the incident surface 6. In this case, the emission side end face 14 may be the emission face 8.

図1のバンドルファイバ10では各光ファイバ10a〜10gの入射側端面は同一平面内に揃っているが、このような態様に限られず、図5に示すように各光ファイバの入射側端面を光軸方向にずらして分布させることも可能である。このような態様であっても、各光ファイバ内を伝播する入射光の光路長に分布を与えることが可能である。また、各光ファイバを上記のようにずらして分布させた時、入射側端面部分を除いた部分の各光ファイバの長さは、同じであってもよく、さらに長さに分布を持たせてもよい。   In the bundle fiber 10 of FIG. 1, the incident side end faces of the optical fibers 10a to 10g are aligned in the same plane. However, the present invention is not limited to such a mode, and as shown in FIG. It is also possible to distribute by shifting in the axial direction. Even in such an aspect, it is possible to give a distribution to the optical path length of incident light propagating in each optical fiber. In addition, when the optical fibers are distributed while being shifted as described above, the length of each optical fiber in the portion excluding the incident side end face portion may be the same, and the length may be further distributed. Also good.

以上で説明した光強度分布整形装置では、バンドルファイバを構成する各光ファイバの長さに分布を持たせることにより、入射光の光路長に所定の態様の分布を持たせていたが、他の方法により光路長に所定の態様の分布を持たせることも可能である。以下、図6及び図7を用いて、他の方法について説明する。   In the light intensity distribution shaping device described above, the distribution of the length of each optical fiber constituting the bundle fiber has a predetermined distribution in the optical path length of the incident light. It is also possible to give the optical path length a predetermined distribution according to the method. Hereinafter, another method will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図6は、比屈折率差が異なる複数種類の光ファイバで構成したバンドルファイバの断面図である。バンドルファイバ18は、比屈折率差が異なる4種類の光ファイバ18a〜18dで構成され、この4種類の光ファイバは所定の態様でバンドルファイバ内に分布している。具体的には、例えば4種類の光ファイバ18a〜18dの比屈折率差は相対的に5%の範囲で異なり、バンドルファイバ18の中心位置に最も比屈折率差の小さい光ファイバを配置する。そして、他の光ファイバは、その光ファイバの比屈折率差が、中心位置の光ファイバからの距離のN乗に比例(Nは1以上の整数)するか又は、その距離の指数関数となるように分布している。又は、バンドルファイバ18の中心位置に最も比屈折率差が大きい光ファイバを配置し、上記と同様に各光ファイバの比屈折率差が、中心位置の光ファイバからの距離のN乗に反比例(Nは1以上の整数)するか又は、その距離の指数関数となるように分布させてもよい。比屈折率差の変え方としては、コア層及びクラッド層の双方の屈折率を変える方法、コア層の屈折率は一定でクラッド層の屈折率のみ変える方法、又はクラッド層の屈折率は一定でコア層の屈折率のみ変える方法がある。また、図6では、バンドルファイバ18は、比屈折率差が4種類の光ファイバで構成されているが、よい多種類の比屈折率差を有する光ファイバで構成してもよい。   FIG. 6 is a cross-sectional view of a bundle fiber composed of a plurality of types of optical fibers having different relative refractive index differences. The bundle fiber 18 includes four types of optical fibers 18a to 18d having different relative refractive index differences, and these four types of optical fibers are distributed in the bundle fiber in a predetermined manner. Specifically, for example, the relative refractive index differences of the four types of optical fibers 18 a to 18 d are relatively different within a range of 5%, and the optical fiber having the smallest relative refractive index difference is disposed at the center position of the bundle fiber 18. In another optical fiber, the relative refractive index difference of the optical fiber is proportional to the Nth power of the distance from the optical fiber at the center position (N is an integer of 1 or more) or becomes an exponential function of the distance. Distributed. Alternatively, an optical fiber having the largest relative refractive index difference is disposed at the center position of the bundle fiber 18, and the relative refractive index difference of each optical fiber is inversely proportional to the Nth power of the distance from the optical fiber at the center position (as described above). N is an integer equal to or greater than 1, or may be distributed so as to be an exponential function of the distance. As a method of changing the relative refractive index difference, a method of changing the refractive index of both the core layer and the cladding layer, a method of changing the refractive index of the cladding layer with a constant refractive index of the core layer, or a refractive index of the cladding layer being constant. There is a method of changing only the refractive index of the core layer. In FIG. 6, the bundle fiber 18 is configured by four types of optical fibers having a relative refractive index difference, but may be configured by optical fibers having various types of relative refractive index differences.

このような態様によっても、入射光の伝搬する光ファイバのコア層の屈折率が異なること、入射光がクラッド層にしみ出す距離が異なること、及び全反射角が異なるため入射光の入射角度によっては伝搬される光ファイバと伝搬されない光ファイバが存在すること、を理由として、入射光の光路長に所定の態様の分布を持たせることが可能である。この場合、比屈折率差が異なる複数種類の光ファイバでバンドルファイバを構成するという簡易的な方法で、本発明の効果を有する光強度分布整形装置の製造が可能である。   Even in such a mode, the refractive index of the core layer of the optical fiber through which the incident light propagates, the distance that the incident light oozes out to the cladding layer, and the total reflection angle are different. It is possible to give the optical path length of incident light a predetermined distribution because of the existence of an optical fiber that propagates and an optical fiber that does not propagate. In this case, it is possible to manufacture a light intensity distribution shaping device having the effects of the present invention by a simple method in which a bundle fiber is configured by a plurality of types of optical fibers having different relative refractive index differences.

図7は、光学素子を用いて光路長の分布を持たせた場合の光強度分布整形装置の概略断面図である。光強度分布整形装置20は図1における光強度分布整形装置1とは異なり、バンドルファイバ30は同一長さの光ファイバ30a〜30gで構成されており、入射面6と入射側端面32の間に光学素子25が配置されている。この光学素子25は光軸方向の光学的厚さが、光軸と垂直な面内において二次元に分布している。具体的には、例えば光学素子25は光軸と垂直な面内の物理的な厚さは一定であり、屈折率の異なる複数の材料で構成されている。そしてその複数の材料の屈折率は5%の範囲で異なり、光学素子25の中心部分に最も屈折率の小さい材料を配置する。そして、他の部分は、その部分の材料の屈折率が、光学素子25の中心位置からの距離のN乗に比例(Nは1以上の整数)するか又は、その距離の指数関数となるように分布している。又は光学素子25の中心部分に最も屈折率の大きい材料を配置し、上記と同様に他の部分の屈折率が、光学素子25の中心位置からの距離のN乗に反比例(Nは1以上の整数)するか又は、その距離の指数関数となるように分布してもよい。また、上記の二次元の分布は、光学素子25を構成する材料の屈折率の分布を変えることにより与える方法の他、材料の屈折率は一定にして光学素子25の光軸と垂直な面内での物理的な厚さを変えることにより与える方法や、材料の屈折率の分布と物理的な厚さの両方を変えることにより与える方法でもよい。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a light intensity distribution shaping device when an optical element is used to provide an optical path length distribution. Unlike the light intensity distribution shaping device 1 in FIG. 1, the light intensity distribution shaping device 20 is composed of optical fibers 30 a to 30 g having the same length, and between the incident surface 6 and the incident side end surface 32. An optical element 25 is arranged. In the optical element 25, the optical thickness in the optical axis direction is two-dimensionally distributed in a plane perpendicular to the optical axis. Specifically, for example, the optical element 25 has a constant physical thickness in a plane perpendicular to the optical axis, and is made of a plurality of materials having different refractive indexes. The refractive indexes of the plurality of materials are different within a range of 5%, and the material having the lowest refractive index is disposed in the central portion of the optical element 25. In the other part, the refractive index of the material of the part is proportional to the Nth power of the distance from the center position of the optical element 25 (N is an integer of 1 or more) or becomes an exponential function of the distance. Is distributed. Alternatively, a material having the highest refractive index is disposed in the central portion of the optical element 25, and the refractive index of the other portion is inversely proportional to the Nth power of the distance from the central position of the optical element 25 (N is 1 or more). (Integer) or an exponential function of the distance. Further, in addition to the method of giving the above two-dimensional distribution by changing the refractive index distribution of the material constituting the optical element 25, the in-plane perpendicular to the optical axis of the optical element 25 while keeping the refractive index of the material constant. The method of giving by changing the physical thickness in the method, or the method of giving by changing both the refractive index distribution and the physical thickness of the material may be used.

このような構成では、入射光2が光学素子25を通過するのに要する時間は、入射光2が入射した光学素子25の光軸と垂直な面内での位置によって異なる。そしてバンドルファイバ30を構成する光ファイバ30a〜30gのそれぞれに時間差を有して入射側端面32から入射する。その結果、図1の光強度分布整形装置と同様に、光強度分布が空間的及び時間的に整形される。この方法で入射光の光路長に所定の態様の分布を与えた場合、光学素子25を交換するだけで光路長の分布を変えることができるという利点がある。また、光学素子25は入射面6と入射側端面32の間に複数配置してもよく、又は出射側端面14から出射面8の間に一又は複数個配置してもよく、さらに、入射面6と入射側端面32の間及び出射側端面14から出射面8の間の双方に配置してもよい。   In such a configuration, the time required for the incident light 2 to pass through the optical element 25 varies depending on the position in a plane perpendicular to the optical axis of the optical element 25 on which the incident light 2 is incident. Then, the optical fibers 30 a to 30 g constituting the bundle fiber 30 are incident from the incident side end face 32 with a time difference. As a result, the light intensity distribution is shaped spatially and temporally as in the light intensity distribution shaping device of FIG. When a predetermined distribution is given to the optical path length of incident light by this method, there is an advantage that the optical path length distribution can be changed only by replacing the optical element 25. Further, a plurality of optical elements 25 may be arranged between the incident surface 6 and the incident side end surface 32, or one or a plurality of optical elements 25 may be arranged between the emission side end surface 14 and the emission surface 8. 6 and the incident side end face 32 and between the outgoing side end face 14 and the outgoing face 8.

以上で説明した光路長に分布を持たせる方法である、長さに分布を持たせた光ファイバでバンドルファイバを構成する方法、比屈折率差に所定の態様の分布を持たせた光ファイバによってバンドルファイバを構成する方法、及び二次元の光学的厚さに所定の態様の分布を有する光学素子を用いる方法は、それぞれ単独で用いてもよいし、任意の二つ以上の方法を組み合わせてもよい。   According to the above-described method for providing a distribution in the optical path length, a method for forming a bundle fiber with an optical fiber having a distribution in length, and an optical fiber having a distribution of a predetermined aspect in a relative refractive index difference. The method of forming the bundle fiber and the method of using the optical element having the distribution of the predetermined form in the two-dimensional optical thickness may be used alone, or two or more arbitrary methods may be combined. Good.

次に、本発明の電子源への応用例を図8を用いて説明する。カートリッジ式フォトカソード40は、円筒形ガラス42とその両端部に取り付けられたコバール製フランジ44a及び44bと、円筒形ガラス42と同軸に配置されたベローズ52と、ベローズ52の片側の端面に取り付けられた透過型フォトカソード54で構成される。コバール製フランジ44bの表面にはコバール薄膜が張られている。使用前の状態では、ベローズ52と透過型フォトカソード54は、円筒形ガラス42の中に真空封止されており、透過型フォトカソード54の劣化を防止している。使用時には、真空に保たれた装置内において、カートリッジ式フォトカソード40を、透過型フォトカソード54と略同じ大きさの穴が設けられたRF空洞端板60の近傍に固定させる。その後、コバール製フランジ44a及び44b表面のコバール薄膜を、膜を破るための持具(不図示)で破った後、ベローズ52をコバール製フランジ44bを超えてRF空洞端板60側に伸長させ、透過型フォトカソード54がRF空洞端板60に設けられた穴に嵌合された状態で、ベローズを固定する。次に、バンドルファイバ56を内蔵した本発明に係る光強度分布整形装置50をコバール製フランジ44aからベローズ52の中を通し、透過型フォトカソード54の近傍で固定する。   Next, an application example of the present invention to an electron source will be described with reference to FIG. The cartridge type photocathode 40 is attached to a cylindrical glass 42, Kovar flanges 44 a and 44 b attached to both ends thereof, a bellows 52 arranged coaxially with the cylindrical glass 42, and an end face on one side of the bellows 52. And a transmission type photocathode 54. A Kovar thin film is stretched on the surface of the Kovar flange 44b. In a state before use, the bellows 52 and the transmissive photocathode 54 are vacuum-sealed in the cylindrical glass 42 to prevent the transmissive photocathode 54 from being deteriorated. In use, the cartridge-type photocathode 40 is fixed in the vicinity of the RF cavity end plate 60 provided with a hole having substantially the same size as that of the transmissive photocathode 54 in an apparatus kept in a vacuum. Then, after tearing the Kovar thin film on the surface of the Kovar flanges 44a and 44b with a holding tool (not shown) for breaking the film, the bellows 52 extends beyond the Kovar flange 44b to the RF cavity end plate 60 side, The bellows is fixed in a state where the transmission type photocathode 54 is fitted in a hole provided in the RF cavity end plate 60. Next, the light intensity distribution shaping device 50 according to the present invention incorporating the bundle fiber 56 is passed through the bellows 52 from the Kovar flange 44a and fixed in the vicinity of the transmission type photocathode 54.

このような電子源では、光強度分布整形装置に入射したレーザー光は適切な光強度分布に時間的および空間的に整形後、透過型フォトカソード54に照射される。そして、光電効果によりRF空洞内に発生した電子は、即座にRF電界によって加速され、低エミッタンスの電子ビームとなる。また、真空装置内に複数のカートリッジ式フォトカソードを準備しておけば、フォトカソードが劣化した場合にも簡単に交換することが可能であり、装置内にフォトカソード材の成膜装置を設ける必要がなくなる。   In such an electron source, the laser light incident on the light intensity distribution shaping device is irradiated onto the transmissive photocathode 54 after shaping the appropriate light intensity distribution in time and space. Electrons generated in the RF cavity due to the photoelectric effect are immediately accelerated by the RF electric field to become a low emittance electron beam. If a plurality of cartridge-type photocathodes are prepared in the vacuum apparatus, they can be easily replaced even when the photocathode deteriorates, and it is necessary to provide a film formation apparatus for the photocathode material in the apparatus. Disappears.

また、本発明に係る光強度分布整形装置では、バンドルファイバから出射したレーザー光は広がるため、光強度分布整形装置をフォトカソードの近傍に設置する必要がある。そのため反射型フォトカソードとの組み合わせでは、電子を加速するために強い電界が印加された部分に光強度分布整形装置を配置することになり、加速電界の乱れ等の問題を起こす。従って、本発明の光強度分布整形装置との組み合わせでは、図8のように透過型フォトカソードを用いるのが好ましい。   Further, in the light intensity distribution shaping device according to the present invention, since the laser light emitted from the bundle fiber spreads, it is necessary to install the light intensity distribution shaping device in the vicinity of the photocathode. Therefore, in combination with a reflective photocathode, a light intensity distribution shaping device is disposed in a portion to which a strong electric field is applied in order to accelerate electrons, which causes problems such as disturbance of the acceleration electric field. Therefore, in combination with the light intensity distribution shaping device of the present invention, it is preferable to use a transmission type photocathode as shown in FIG.

また、小さなビーム径でフォトカソードにレーザー光を照射する必要がある場合、図9に示すように、高屈折率の液体(例えば、液浸リソグラフィーに使用される液体等)が入った石英セル65を、光強度分布整形装置70と透過型フォトカソード54の間に配置させる方法がある。この場合、光強度分布整形装置70から出射されたレーザー光の広がりが抑制されるため、小さなビーム径で透過型フォトカソード54に照射が可能になる。また図示はしないが、透過型フォトカソードの入射光側にアパーチャーを設け、レーザー光のビーム径を固定化すると同時に、より均一性の高い中心部のみを透過型フォトカソードに照射する方法もある。   Further, when it is necessary to irradiate the photocathode with a laser beam with a small beam diameter, as shown in FIG. 9, a quartz cell 65 containing a liquid with a high refractive index (for example, a liquid used in immersion lithography). Is arranged between the light intensity distribution shaping device 70 and the transmissive photocathode 54. In this case, since the spread of the laser light emitted from the light intensity distribution shaping device 70 is suppressed, the transmission type photocathode 54 can be irradiated with a small beam diameter. Although not shown, there is a method in which an aperture is provided on the incident light side of the transmissive photocathode to fix the beam diameter of the laser beam and at the same time irradiate the transmissive photocathode only with a more uniform central portion.

以上で説明したバンドルファイバとしては、通常の石英ファイバで構成してもよいが、フォトニック結晶ファイバや偏波面保存ファイバ等を使用すると、さらに多様な光強度分布整形が可能となる。例えば、偏光したレーザー光を偏極電子源用フォトカソードに照射して偏極電子ビームを発生させると、従来の多数のミラーで反射させて空間を伝搬させる方法と比較して、安定に偏極電子源を実現することが可能である。またコアが中空でクラッド表面に金属が蒸着された中空ファイバで構成することも可能である。   The bundle fiber described above may be composed of a normal quartz fiber, but if a photonic crystal fiber, a polarization plane preserving fiber, or the like is used, a wider variety of light intensity distribution shaping becomes possible. For example, when a polarized electron beam is generated by irradiating a polarized laser beam onto a photocathode for a polarized electron source, it is more stable than the conventional method of propagating through space by reflecting with many mirrors. An electron source can be realized. It is also possible to form a hollow fiber having a hollow core and a metal deposited on the cladding surface.

以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例を用いて説明する。図10は、マルチモード石英ファイバ1250本で構成した長さ95cmのバンドルファイバを用いて光強度分布の整形を行った実験結果である。ここでは、以下の二種類のバンドルファイバを用いて実験を行った。
(1)マッピング方式(全ての光ファイバの長さが同じで、光ファイバ両端面の位置関係も一対一に対応している配置方法)
(2)ランダム方式(一本一本の光ファイバの長さが違っており、光ファイバ両端面の位置関係が対応しないランダムな配置のもの)
ランダム方式のバンドルファイバは、図1に示す光強度分布整形装置1に対応するものであり、入射光の光路長が所定の態様で分布する構成になっている。
図10に示されるように、入射前には空間的な不均一性のある入射光が出射後には放射状に広がりながら重なり合い、空間的な不均一性が緩和された。図10の結果はランダム方式の場合であるが、マッピング方式でも同様に空間的な不均一性が緩和された。
Hereinafter, in order to further clarify the effects of the present invention, description will be made using examples. FIG. 10 shows experimental results obtained by shaping the light intensity distribution using a bundle fiber having a length of 95 cm constituted by 1250 multimode quartz fibers. Here, an experiment was performed using the following two types of bundle fibers.
(1) Mapping method (arrangement method in which all optical fibers have the same length and the positional relationship between both end faces of the optical fiber corresponds one-to-one)
(2) Random system (Random arrangement in which the length of each optical fiber is different, and the positional relationship between both ends of the optical fiber does not correspond)
The random bundle fiber corresponds to the light intensity distribution shaping device 1 shown in FIG. 1, and has a configuration in which the optical path length of incident light is distributed in a predetermined manner.
As shown in FIG. 10, incident light having spatial non-uniformity before entering was overlapped while spreading radially after emission, and the spatial non-uniformity was alleviated. Although the result of FIG. 10 is a case of a random system, the spatial nonuniformity was eased similarly by the mapping system.

図11は、図10と同じ形状のマッピング方式とランダム方式のバンドルファイバをそれぞれ用い、時間的な光強度分布の整形を行った実験結果である。入射光としてFWHMで5psのパルス幅の紫外レーザーを入射させたところ、出射光はそれぞれFWHMで25ps(図11(a))、30ps(図11(b))の楕円形状に整形された。更に上述のように、入射光の3次元光強度分布ごとに適切な光路長の分布を持たせた構造にすることにより、理想的な矩形に整形が可能である。   FIG. 11 shows the experimental results obtained by shaping the temporal light intensity distribution using the mapping method and the random type bundle fiber having the same shape as in FIG. When an ultraviolet laser with a pulse width of 5 ps was incident on the FWHM as incident light, the emitted light was shaped into an elliptical shape of 25 ps (FIG. 11 (a)) and 30 ps (FIG. 11 (b)), respectively. Further, as described above, an ideal rectangular shape can be formed by providing a structure having an appropriate optical path length distribution for each three-dimensional light intensity distribution of incident light.

更に最適なパルス幅はバンドルファイバの長さを調整することでも調整できる。
図12は、図10と同じ形状のランダム方式で長さが95cmバンドルファイバと、同じくランダム方式で長さが200cmと異なるバンドルファイバをそれぞれ用い、時間的な光強度分布の整形を行った実験結果である。入射光としてFWHMで80fsのパルス幅の紫外レーザーを入射させたところ、出射光はそれぞれFWHMで17ps(95cmの場合、図12(a))、41ps(200cmの場合、図12(b))の楕円形状に整形された。
Further, the optimum pulse width can be adjusted by adjusting the length of the bundle fiber.
FIG. 12 shows an experimental result of shaping a temporal light intensity distribution using a random system having the same shape as that of FIG. 10 and a bundle fiber having a length of 95 cm, and a bundle fiber having a random system having a length of 200 cm. It is. When an ultraviolet laser with a pulse width of 80 fs was incident on the FWHM as the incident light, the emitted light was 17 ps at FWHM (FIG. 12 (a) in the case of 95 cm) and 41 ps (in the case of 200 cm, FIG. 12 (b)). Shaped into an oval shape.

また、図11においては、バンドルファイバを構成する各光ファイバから出射した入射光同士が干渉し、レーザー光の時間的な光強度分布が周期的に振動しているのがわかる。この場合、バンドルファイバを偏波面保存ファイバで構成し、入射レーザー光としてS偏光とP偏光を交互に入射させることで、光干渉による周期的な振動を軽減させることが可能である。   Also, in FIG. 11, it can be seen that incident light emitted from each optical fiber constituting the bundle fiber interferes with each other, and the temporal light intensity distribution of the laser light oscillates periodically. In this case, it is possible to reduce periodic vibration due to optical interference by configuring the bundle fiber with a polarization-preserving fiber and allowing S-polarized light and P-polarized light to alternately enter as incident laser light.

本発明の実施形態に係る光強度分布整形装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the light intensity distribution shaping apparatus which concerns on embodiment of this invention. 光強度分布が空間的に整形される原理を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the principle in which light intensity distribution is shaped spatially. 光強度分布が時間的に整形される原理を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the principle in which light intensity distribution is shaped temporally. 光強度分布が時間的に整形される様子を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a mode that light intensity distribution is shaped temporally. 本発明の実施形態に係るバンドルファイバの入射側端面の概略図である。It is the schematic of the incident side end surface of the bundle fiber which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るバンドルファイバの断面図である。It is sectional drawing of the bundle fiber which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光強度分布整形装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the light intensity distribution shaping apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電子ビーム発生装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electron beam generator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電子ビーム発生装置の部分的な概略図である。1 is a partial schematic view of an electron beam generator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る実験結果である。It is an experimental result which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る実験結果である。It is an experimental result which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る実験結果である。It is an experimental result which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,20,50,70…光強度分布整形装置、2…入射光、3…筐体、4…出射光、5a,5b,5c,5d,5e,5f,5g…分岐出射光、6…入射面、8…出射面、10,15,18,30,56…バンドルファイバ、10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g,18a,18b,18c,18d,30a,30b,30c,30d,30e,30f,30g…バンドルファイバを構成する各光ファイバ、12,32…入射側端面、14,34…出射側端面、25…光学素子、40…カートリッジ式フォトカソード、42…円筒形ガラス、44a,44b…コバール製フランジ、52…ベローズ、54…透過型フォトカソード、60…RF空洞端板、65…高屈折率の液体が入った石英セル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,20,50,70 ... Light intensity distribution shaping device, 2 ... Incident light, 3 ... Housing, 4 ... Emission light, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g ... Branched emission light, 6 ... Incident 8, 8, 10, 10, 10 d, 10 e, 10 f, 10 g, 18 a, 18 b, 18 c, 18 d, 30 a, 30 b, 30 c, 30 d, 30e, 30f, 30g ... each optical fiber constituting the bundle fiber, 12, 32 ... incident side end face, 14, 34 ... exit side end face, 25 ... optical element, 40 ... cartridge type photocathode, 42 ... cylindrical glass, 44a , 44b ... Kovar flange, 52 ... Bellows, 54 ... Transmission type photocathode, 60 ... RF cavity end plate, 65 ... Quartz cell containing high refractive index liquid

Claims (5)

入射光を整形して出射する光強度分布整形装置において、
前記光強度分布整形装置はバンドルファイバを備え、
前記バンドルファイバを構成する各光ファイバにより分岐された前記入射光の前記光強度分布整形装置の入射面から出射面までの光路長は、
前記分岐された前記入射光が伝搬した前記各光ファイバの前記バンドルファイバ横断面内での位置に対応して、所定の態様で分布していることを特徴とする、光強度分布整形装置。
In the light intensity distribution shaping device that shapes and emits incident light,
The light intensity distribution shaping device includes a bundle fiber,
The optical path length from the incident surface to the exit surface of the light intensity distribution shaping device of the incident light branched by each optical fiber constituting the bundle fiber is:
The light intensity distribution shaping device, wherein the branched incident light is distributed in a predetermined manner corresponding to a position in the cross-section of the bundle fiber of each optical fiber through which the branched incident light has propagated.
前記所定の態様の分布は、前記各光ファイバの長さを前記バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えることにより与えられていることを特徴とする、請求項1に記載の光強度分布整形装置。   2. The light intensity according to claim 1, wherein the distribution of the predetermined mode is given by changing the length of each optical fiber corresponding to the position in the cross-section of the bundle fiber. Distribution shaping device. 前記所定の態様の分布は、前記各光ファイバの比屈折率差を前記バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えることにより与えられていることを特徴とする、請求項1に記載の光強度分布整形装置。   2. The distribution according to claim 1, wherein the distribution of the predetermined mode is given by changing a relative refractive index difference of each optical fiber corresponding to a position in the bundle fiber cross section. Light intensity distribution shaping device. 前記光強度分布整形装置は、一又は複数の光学素子を更に備え、
前記光学素子は前記バンドルファイバの入射側端面よりも前記入射光の進行方向とは反対側、又は前記バンドルファイバの出射側端面よりも前記入射光の進行方向側のうち、少なくとも一方の側に配置され、
前記所定の態様の分布は、前記光学素子の前記各光ファイバに対応する部分の光軸方向の光学的厚さを、前記各光ファイバの前記バンドルファイバ横断面内での位置に対応して変えることにより与えられていることを特徴とする、請求項1に記載の光強度分布整形装置。
The light intensity distribution shaping device further comprises one or more optical elements,
The optical element is arranged on the side opposite to the traveling direction of the incident light from the incident side end surface of the bundle fiber, or at least one side of the traveling direction side of the incident light from the exit side end surface of the bundle fiber. And
The distribution of the predetermined mode changes the optical thickness in the optical axis direction of the portion corresponding to each optical fiber of the optical element in accordance with the position of the optical fiber in the cross section of the bundle fiber. The light intensity distribution shaping device according to claim 1, wherein the light intensity distribution shaping device is given by:
請求項1〜4のいずれか一項に記載の光強度分布整形装置と、
前記光強度分布整形装置の出射光の進行方向に設けられたフォトカソードとを備えたことを特徴とする、電子ビーム発生装置。

The light intensity distribution shaping device according to any one of claims 1 to 4,
An electron beam generator comprising: a photocathode provided in a traveling direction of outgoing light of the light intensity distribution shaping device.

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