JP2009229310A - Device and method for measuring spectrum phase of discrete spectrum - Google Patents
Device and method for measuring spectrum phase of discrete spectrum Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009229310A JP2009229310A JP2008076557A JP2008076557A JP2009229310A JP 2009229310 A JP2009229310 A JP 2009229310A JP 2008076557 A JP2008076557 A JP 2008076557A JP 2008076557 A JP2008076557 A JP 2008076557A JP 2009229310 A JP2009229310 A JP 2009229310A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spectrum
- light
- measured light
- measured
- sum frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 154
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 47
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 22
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 19
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、二波長の励起レーザー光の上記非線形媒質における差周波数に対応する周波数のコヒーレンスな屈折率変化を誘起して、広帯域離散スペクトルを発生する広帯域離散スペクトル発生装置における離散スペクトルのスペクトル位相計測装置、及び、離散スペクトルのスペクトル位相計測方法及び、その周波数制御方法に関する。 The present invention provides a spectrum phase measurement of a discrete spectrum in a broadband discrete spectrum generator that generates a broadband discrete spectrum by inducing a coherent refractive index change of a frequency corresponding to the difference frequency in the nonlinear medium of the two-wavelength excitation laser light. The present invention relates to an apparatus, a spectral phase measurement method of a discrete spectrum, and a frequency control method thereof.
近年、気体分子の振動や回転状態を断熱的に励起し、特定の二準位間に最大値に迫る高いコヒーレンスを持つ分子を高密度に生成することが可能となった。高いコヒーレンスを持つ分子集団は対応する量子状態間の遷移周波数で周期的に屈折率変化をする媒質として振る舞い、通過する光を高効率に変調できる。この結果、ラマンサイドバンド光と呼ばれる広帯域な離散スペクトルが生成される。 In recent years, it has become possible to amplify the vibration and rotation states of gas molecules adiabatically and to generate molecules with high coherence approaching the maximum value between two specific levels at high density. A group of molecules having high coherence behaves as a medium that periodically changes the refractive index at the transition frequency between corresponding quantum states, and can modulate light passing therethrough with high efficiency. As a result, a broadband discrete spectrum called Raman sideband light is generated.
ラマンコヒーレンスの生成には、ラマン遷移に対応する周波数差を持つ二種類のレーザー光を同時に入射する。周波数差をラマン遷移の共鳴周波数からわずかに離調することで、断熱的に二準位間の重ね合わせ状態を生成できる。高いコヒーレンスを持つ分子集団による光変調では、周波数の変換効率が高いため、全てのラマンサイドバンド光が励起光と同軸に発生するという特徴を持つ。これはフーリエ合成による超短パルス生成にも有利に働き、超短パルス発生の現実的な新手法として注目されている。 For the generation of Raman coherence, two types of laser beams having a frequency difference corresponding to the Raman transition are simultaneously incident. By slightly detuning the frequency difference from the resonance frequency of the Raman transition, a superposition state between the two levels can be generated adiabatically. Optical modulation by a group of molecules having high coherence has a characteristic that all Raman sideband light is generated coaxially with the excitation light because of high frequency conversion efficiency. This works favorably for the generation of ultrashort pulses by Fourier synthesis, and is attracting attention as a realistic new technique for generating ultrashort pulses.
また、フェムト秒の超短パルス光は、非線形光学応答を利用した非破壊、非侵襲の物質測定、ガラスや金属や半導体の超精細加工、細胞の切削や操作などに利用できるだけでなく、光の干渉性を利用して物体内部を撮像するOCT(Optical Coherence Tomography)や多光子顕微鏡の光源、X線に代わる検査用電磁波となる波長30μm〜3nmのテラヘルツ波発生装置などへの応用が期待されている。 In addition, femtosecond ultra-short pulse light can be used not only for non-destructive and non-invasive substance measurement using nonlinear optical response, ultra-fine processing of glass, metal and semiconductor, cell cutting and manipulation, etc. Expected to be applied to OCT (Optical Coherence Tomography) that images the inside of an object using coherence, a light source of a multiphoton microscope, a terahertz wave generator with a wavelength of 30 μm to 3 nm, which becomes an electromagnetic wave for inspection instead of X-rays, etc. Yes.
ところで、ラマン形共鳴からわずかに離調した2波長の高強度レーザー光を分子の照射すると、分子中に高いコヒ−レンスを生成することができ、この結果、ラマンサイドバンド光と呼ばれる広帯域な離散スペクトルを同時且つ同軸に生成できる。このサイドバンド光に適当な位相補償を行えば、スペクトルの離散性に起因する超高速繰り返しの超短パルスを生成することが可能となる。これは従来の超短パルス発生とは本質的に異なり、電気素子の応答限界を超える高い繰り返し周波数が達成できる。広帯域スペクトルから超短パルスを生成するにはパルス圧縮、すなわちスペクトル位相の補償が必要である。しかしこれまでのところ、このような離散スペクトルの位相測定法は確立されていなかったため、高度な分散補償は不可能であった。これまでは、適当なパルス生成後に自己相関計測を行う手法で評価されることがほとんどであったが、ある程度のパルス化がされないと評価できない、位相情報までは正しく評価できないなどの問題があった。 By the way, when a high-intensity laser beam having two wavelengths slightly detuned from Raman resonance is irradiated with a molecule, a high coherence can be generated in the molecule. As a result, a broadband discrete light called Raman sideband light is generated. The spectrum can be generated simultaneously and coaxially. If appropriate phase compensation is performed on the sideband light, it is possible to generate ultrafast pulses with ultrafast repetition due to spectral discreteness. This is essentially different from conventional ultrashort pulse generation, and a high repetition frequency exceeding the response limit of the electrical element can be achieved. Generating ultrashort pulses from a broadband spectrum requires pulse compression, ie, spectral phase compensation. However, so far, no phase measurement method for such a discrete spectrum has been established, so that advanced dispersion compensation has not been possible. Until now, it was mostly evaluated by the method of performing autocorrelation measurement after generating appropriate pulses, but there were problems such as that it could not be evaluated without a certain degree of pulsing, and phase information could not be evaluated correctly .
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、離散スペクトルのスペクトル位相を高速かつ高感度に測定可能な離散スペクトルのスペクトル位相計測装置、及び、離散スペクトルのスペクトル位相計測方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a discrete spectrum spectrum phase measuring apparatus and a discrete spectrum spectrum phase measuring method capable of measuring the spectrum phase of a discrete spectrum at high speed and with high sensitivity in view of the conventional situation as described above. There is to do.
本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施に形態から一層明らかにされる。 Other objects of the present invention and specific advantages obtained by the present invention will become more apparent from the embodiments described below with reference to the drawings.
本発明では、2つの周波数成分由来の離散スペクトルの位相を2種類の和周波スペクトル間の干渉から評価する。例えば、ラマンサイドバンドと、その発生に用いる二波長の基本波との和周波スペクトルを発生させ、二つの和周波スペクトル間の干渉を利用してスペクトル位相を測定する。基本波の遅延を制御すると離散スペクトルの各成分間の干渉条件を連続的に掃引でき、その干渉の様子からスペクトル位相を見積もることができる。 In the present invention, the phase of a discrete spectrum derived from two frequency components is evaluated from interference between two types of sum frequency spectra. For example, a sum frequency spectrum of a Raman sideband and a fundamental wave of two wavelengths used for the generation is generated, and the spectrum phase is measured using interference between the two sum frequency spectra. By controlling the delay of the fundamental wave, the interference condition between each component of the discrete spectrum can be continuously swept, and the spectrum phase can be estimated from the state of the interference.
すなわち、本発明は、離散スペクトルのスペクトル位相計測装置であって、被測定光である離散スペクトル発生用の2波長のレーザー光を一方の被測定光と他方の被測定光に分離するビームスプリッターと、上記ビームスプリッターにより分離された一方の被測定光が励起光として入射され、非線形媒質を含み、上記励起光として入射される上記一方の被測定光である上記2波長のレーザー光の上記非線形媒質における差周波数に対応する周波数のコヒーレンスな屈折率変化を誘起して、広帯域離散スペクトルを発生する広帯域離散スペクトル生成用セルと、上記ビームスプリッターにより分離された他方の被測定光が入射される光遅延器と、上記一方の被測定光を励起光として上記広帯域離散スペクトル生成用セルにより生成される広帯域離散スペクトルと、上記光遅延器により遅延された上記他方の被測定光が混合されて入射される非線形光学結晶を通過させることにより和周波スペクトルを発生する和周波数スペクトル発生器と、上記光遅延器により上記他方の被測定光に与える遅延量を可変制御する制御部と、上記和周波数スペクトル発生器により発生される和周波数スペクトルを分光して観測する観測装置とを備え、上記制御部により上記光遅延器の遅延量を制御して、上記和周波数スペクトル発生器により発生される和周波数スペクトルの各スペクトル線が互いに干渉する様子を上記観測装置で観測することにより、各スペクトル線間の位相差から被測定光の位相を見積もることを特徴とする。 That is, the present invention is a discrete spectrum spectral phase measuring device, which is a beam splitter for separating laser light of two wavelengths for generating a discrete spectrum, which is measured light, into one measured light and the other measured light. The one measured light separated by the beam splitter is incident as excitation light, includes a nonlinear medium, and the nonlinear medium of the two-wavelength laser light that is the one measured light incident as the excitation light A broadband discrete spectrum generating cell for generating a broadband discrete spectrum by inducing a coherent refractive index change of a frequency corresponding to a difference frequency in the optical delay, and an optical delay in which the other measured light separated by the beam splitter is incident And a broadband generated by the broadband discrete spectrum generating cell using the one measured light as excitation light. A sum frequency spectrum generator for generating a sum frequency spectrum by passing a non-linear optical crystal in which the diffuse spectrum and the other measured light delayed by the optical delay device are mixed and incident; and the optical delay device A control unit that variably controls the amount of delay given to the other measured light by the above and an observation device that spectrally observes the sum frequency spectrum generated by the sum frequency spectrum generator, By controlling the delay amount of the delay device and observing with the observation device how the spectral lines of the sum frequency spectrum generated by the sum frequency spectrum generator interfere with each other, the phase difference between the spectral lines can be determined. The phase of the light to be measured is estimated.
本発明に係る離散スペクトルのスペクトル位相計測装置は、例えば、上記制御部により上記光遅延器の遅延量を制御して、上記他方の被測定光に与える遅延量を掃引することにより、離散スペクトルの周波数間隔の逆数に対応する光学遅延を1周期として全ての和周波成分の干渉条件を変化させて、上記観測装置により上記和周波数スペクトル発生器により発生される和周波数スペクトルを分光して観測する。 The discrete spectrum spectral phase measurement apparatus according to the present invention, for example, controls the delay amount of the optical delay device by the control unit and sweeps the delay amount to be given to the other measured light. The optical frequency corresponding to the reciprocal of the frequency interval is set to one period, the interference condition of all the sum frequency components is changed, and the sum frequency spectrum generated by the sum frequency spectrum generator is spectrally observed by the observation device.
また、本発明に係る離散スペクトルのスペクトル位相計測装置では、例えば、上記広帯域離散スペクトル生成用セルは、非線形媒質としてラマン媒質を含む。 In the discrete spectrum spectral phase measuring apparatus according to the present invention, for example, the broadband discrete spectrum generating cell includes a Raman medium as a nonlinear medium.
本発明は、離散スペクトルのスペクトル位相計測方法であって、被測定光である離散スペクトル発生用の2波長のレーザー光をビームスプリッターにより一方の被測定光と他方の被測定光に分離し、上記ビームスプリッターにより分離された一方の被測定光を励起光として非線形媒質を含む広帯域離散スペクトル生成用セルに入射して、上記一方の被測定光である上記2波長のレーザー光の上記非線形媒質における差周波数に対応する周波数のコヒーレンスな屈折率変化を誘起して、広帯域離散スペクトルを発生するとともに、上記ビームスプリッターにより分離された他方の被測定光を光遅延器に入射して、上記他方の被測定光である上記2波長のレーザー光に遅延量を与え、上記一方の被測定光を励起光として上記広帯域離散スペクトル生成用セルにより生成される広帯域離散スペクトルと、上記光遅延器により遅延された上記他方の被測定光を混合して和周波数スペクトル発生器の非線形光学結晶を通過させることにより和周波スペクトルを発生し、上記光遅延器により上記他方の被測定光に与える遅延量を可変制御して、上記和周波数スペクトル発生器により発生される和周波数スペクトルの各スペクトル線が互いに干渉する様子を観測装置で観測することにより、各スペクトル線間の位相差から被測定光の位相を見積もることを特徴とする。 The present invention is a method for measuring a spectrum phase of a discrete spectrum, wherein a laser beam having two wavelengths for generating a discrete spectrum, which is a measured light, is separated into one measured light and the other measured light by a beam splitter, One of the measured light beams separated by the beam splitter is incident on a broadband discrete spectrum generating cell including a nonlinear medium as excitation light, and the difference in the two-wavelength laser light, which is the one measured light beam, in the nonlinear medium. A coherent refractive index change corresponding to the frequency is induced to generate a wideband discrete spectrum, and the other measured light separated by the beam splitter is incident on an optical delay device, so that the other measured A delay amount is given to the two-wavelength laser light that is light, and the broadband discrete spectrum is obtained using the one measured light as excitation light. A wideband discrete spectrum generated by the cell and the other measured light delayed by the optical delay device are mixed and passed through the nonlinear optical crystal of the sum frequency spectrum generator to generate a sum frequency spectrum. The delay amount given to the other measured light is variably controlled by the optical delay device, and the observation device observes how the spectral lines of the sum frequency spectrum generated by the sum frequency spectrum generator interfere with each other. Thus, the phase of the light to be measured is estimated from the phase difference between the spectral lines.
本発明によれば、離散スペクトルのスペクトル位相を高速かつ高感度に測定することができる。 According to the present invention, the spectrum phase of a discrete spectrum can be measured at high speed and with high sensitivity.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明は、例えば図1に示すような構成の離散スペクトルのスペクトル位相計測装置10に適用される。
The present invention is applied to, for example, a spectral
このスペクトル位相計測装置10は、被測定光である離散スペクトル発生用の二波長のレーザー光L1,L2を一方の被測定光L1a,L2aと他方の被測定光L1b,L2bに分離するビームスプリッター11と、上記ビームスプリッター11により分離された一方の被測定光L1a,L2aが励起光として入射される広帯域離散スペクトル生成用セル12と、上記ビームスプリッター11により分離された他方の被測定光L1b,L2bが入射される光遅延器13と、上記一方の被測定光L1a,L2aを励起光として上記広帯域離散スペクトル生成用セル12により生成される広帯域離散スペクトルと、上記光遅延器13により遅延された上記他方の被測定光L1b,L2bを合成して和周波数スペクトルを発生する和周波数スペクトル発生器14と、上記光遅延器13により上記他方の被測定光L1b,L2bに与える遅延量を可変制御する制御部15と、上記和周波数スペクトル発生器14により発生される和周波数スペクトルを分光して観測する観測装置16とを備える。
This spectral
上記被測定光である離散スペクトル発生用の2波長のレーザー光L1,L2を入射するレーザー光源20は、例えば、第1の周波数f1のレーザー光L1を発生する第1のレーザー光源20Aと、第2の周波数f2のレーザー光L2を発生する第2のレーザー光源20Bと、上記第1のレーザー光源20Aにより発生された第1のレーザー光L1と上記第2のレーザー光源20Bにより発生された第2のレーザー光l2を混合して二波長の励起レーザー光として出射する光学系20Cからなる。
The
上記広帯域離散スペクトル生成用セル12は、非線形媒質12Aを含んでおり、上記一方の被測定光L1a,L2aを励起光として、上記2波長のレーザー光L1a,L2aの上記非線形媒質12Aにおける差周波数に対応する周波数のコヒーレンスな屈折率変化を誘起して、広帯域離散スペクトルを発生する。上記非線形媒質12Aとして、例えば、ラマン媒質(パラ水素)を用いられ、上記2波長のレーザー光L1a,L2aが入射されることにより、ラマン過程を経て高次のサイドバンドを発生させ、広帯域離散スペクトルを発生させる。
The broadband discrete
上記光遅延器13は、上記制御部15による制御信号に応じて、上記他方の被測定光L1b,L2bが通過する光路長を可変することにより、上記他方の被測定光L1b,L2bに与える遅延量を可変することができる。
The
そして、上記和周波数スペクトル発生器14は、上記一方の被測定光L1a,L2aを励起光として上記広帯域離散スペクトル生成用セル12により生成される広帯域離散スペクトルと、上記光遅延器13により遅延された上記他方の被測定光L1b,L2bを混合する光学系14Aと、この光学系14Aにより混合された上記広帯域離散スペクトルと遅延された上記他方の被測定光L1b,L2bが入射される非線形光学結晶14Bとからなる。
The sum
この和周波数スペクトル発生器14では、上記広帯域離散スペクトルと遅延された上記他方の被測定光L1b,L2bを上記光学系14Aにより混合して上記非線形光学結晶14Bを通過させることにより和周波スペクトルを発生させる。このとき、2つの励起光のそれぞれに由来する2つの異なる和周波スペクトルが同時に生成される。これを観測装置16において分光器で分光して観測すると、和周波の各スペクトル線が周波数空間で重なり、互いに干渉する様子が観測できる。干渉の強め合い、もしくは弱め合いの条件は各スペクトル線間の位相差に対応し、これから被測定光の位相を見積もることができる。
The sum
すなわち、例えば図2に示すように、異なる位相で干渉の強弱が現れ、この情報からスペクトル位相がわかる。遅延を与えた向きと干渉スペクトルの変化の向きを解析すると2次の非線形効果でありながら超短パルスの前後方向に関しても情報を引き出すことができる。 That is, for example, as shown in FIG. 2, the intensity of interference appears at different phases, and the spectrum phase can be known from this information. Analyzing the direction in which the delay is applied and the direction of the change in the interference spectrum, it is possible to extract information about the front-rear direction of the ultrashort pulse, although it is a second-order nonlinear effect.
したがって、このスペクトル位相計測装置10では、上記制御部15により上記光遅延器13の遅延量を制御して、上記他方の被測定光L1b,L2bに与える遅延量を掃引すると、離散スペクトルの周波数間隔の逆数に対応する光学遅延を1周期として全ての和周波成分の干渉条件が変化する。
Therefore, in the spectral
すなわち、このスペクトル位相計測装置10では、被測定光である離散スペクトル発生用の2波長のレーザー光L1,L2をビームスプリッター11により分離し、上記ビームスプリッター11により分離された一方の被測定光L1a,L2aを励起光として非線形媒質12Aを含む広帯域離散スペクトル生成用セル12に入射して、上記一方の被測定光である上記2波長のレーザー光L1a,L2aの上記非線形媒質12Aにおける差周波数に対応する周波数のコヒーレンスな屈折率変化を誘起して、広帯域離散スペクトルを発生するとともに、上記ビームスプリッター11により分離された他方の被測定光L1b,L2bを光遅延器13に入射して、上記他方の被測定光である上記2波長のレーザー光L1b,L2bに遅延量を与え、上記一方の被測定光L1a,L2aを励起光として上記広帯域離散スペクトル生成用セル12により生成される広帯域離散スペクトルと、上記光遅延器13により遅延された上記他方の被測定光を混合して和周波数スペクトル発生器14の非線形光学結晶14Aを通過させることにより和周波スペクトルを発生し、上記制御部15により上記光遅延器13により上記他方の被測定光L1b,L2bに与える遅延量を可変制御して、上記和周波数スペクトル発生器14により発生される和周波数スペクトルの各スペクトル線が互いに干渉する様子を観測装置16で観測することにより、各スペクトル線間の位相差から被測定光の位相を見積もる。
That is, in the spectrum
ここで、図3のフローチャートに示す手順に従って実行される初回の測定と、図4のフローチャートに示す手順に従って実行される2回目以降の測定によって、周波干渉スペクトルからスペクトル位相を特定することができる。 Here, the spectrum phase can be identified from the frequency interference spectrum by the first measurement executed according to the procedure shown in the flowchart of FIG. 3 and the second and subsequent measurements executed according to the procedure shown in the flowchart of FIG.
初回の測定では、先ず、和周波干渉スペクトルを基本波の遅延時間を掃引し測定する(ステップS1)。 In the first measurement, first, the sum frequency interference spectrum is measured by sweeping the delay time of the fundamental wave (step S1).
次に、各和周波スペクトルがそれぞれもっと強くなる、すなわち、干渉し強めあう遅延時間を記録する(ステップS2)。 Next, the delay time at which each sum frequency spectrum becomes stronger, that is, interferes and strengthens is recorded (step S2).
そして、上記ステップS2の遅延時間は元の離散スペクトルの隣り合う2つのスペクトル線間の位相差を表すので、それぞれの遅延時間tと離散スペクトルの周波数間隔df(例えば10.6THz)とから、各位相差を2pi dftと一義的に導き出す(ステップS3)。 Since the delay time in step S2 represents a phase difference between two adjacent spectral lines of the original discrete spectrum, each delay time t and the frequency interval df (eg, 10.6 THz) of the discrete spectrum are The phase difference is uniquely derived as 2 pi dft (step S3).
2回目以降の測定では、和周波干渉スペクトルをある適当な遅延時間で測定する(ステップS11)。 In the second and subsequent measurements, the sum frequency interference spectrum is measured with an appropriate delay time (step S11).
初回の測定ですでにわかっている干渉スペクトルの最大値と最小値を用い、測定されたスペクトル線の強度を−1〜1の範囲にする(ステップS12)。 Using the maximum and minimum values of the interference spectrum already known in the first measurement, the intensity of the measured spectral line is set in the range of −1 to 1 (step S12).
規格化された干渉スペクトル強度のアークコサインをとると符号抜きで位相が求まる(ステップS13)。 When the arc cosine of the standardized interference spectrum intensity is taken, the phase is obtained without code (step S13).
さらに、先程と違う遅延時間((1/4f)だけずらした場合が最も効率がよい)で再度干渉スペクトルを測定し、先程との変化を見ることで位相の符号を特定する(ステップS14)。 Further, the interference spectrum is measured again with a delay time different from the previous one (the best efficiency is obtained by shifting by (1 / 4f)), and the phase code is identified by seeing the change from the previous time (step S14).
スペクトルの測定時間は、非常に短く(ミリ秒)、2回目以降は準リアルタイムの高速計測を行うことができる。 The spectrum measurement time is very short (milliseconds), and from the second time onward, near real-time high-speed measurement can be performed.
したがって、上記スペクトル位相計測装置10では、離散スペクトルのスペクトル位相を高速かつ高感度に測定することができる。
Therefore, the spectral
本発明よれば、離散スペクトルのスペクトル位相を高速かつ高感度に測定することができるので、離散スペクトルから超短パルスを高次分散の影響も考慮して補償することができようになる。スペクトルの離散性のために、高い繰り返し周波数を持つパルス列は、従来の超短パルスの単発の効果を短時間に集約することができる。これを化学反応の選択性の制御に応用すれば任意の反応性生成物を効率よく短時間に生成することもできる。 According to the present invention, since the spectrum phase of a discrete spectrum can be measured at high speed and with high sensitivity, an ultrashort pulse can be compensated from the discrete spectrum in consideration of the influence of high-order dispersion. Due to the discrete nature of the spectrum, a pulse train having a high repetition frequency can aggregate the single-shot effects of conventional ultrashort pulses in a short time. If this is applied to control the selectivity of a chemical reaction, an arbitrary reactive product can be efficiently produced in a short time.
また、位相情報を用いて高次分散を補償することで、フーリエ変換限界の超短パルスが生成できる。 In addition, by compensating high-order dispersion using phase information, an ultrashort pulse with a Fourier transform limit can be generated.
また、超短パルスの時間波形を任意に制御することにも応用でき、光領域のシンセサイザーに応用できる。 It can also be applied to arbitrarily control the time waveform of ultrashort pulses, and can be applied to synthesizers in the optical domain.
さらに、離散スペクトルの発生過程で付加される位相など、物理化学過程の解明に関して新たな知見を得ることができる。 Furthermore, new knowledge can be obtained regarding the elucidation of physicochemical processes, such as the phase added in the process of generating discrete spectra.
なお、本発明は、以上の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。 In addition, this invention is not limited only to the above embodiment, Of course, a various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
10 スペクトル位相計測装置、11 ビームスプリッター、12 広帯域離散スペクトル生成用セル、12A 非線形媒質、13 光遅延器、14 和周波数スペクトル発生器、14A 光学系14B 非線形光学結晶、15 制御部、16 観測装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記ビームスプリッターにより分離された一方の被測定光が励起光として入射され、非線形媒質を含み、上記励起光として入射される上記一方の被測定光である上記2波長のレーザー光の上記非線形媒質における差周波数に対応する周波数のコヒーレンスな屈折率変化を誘起して、広帯域離散スペクトルを発生する広帯域離散スペクトル生成用セルと、
上記ビームスプリッターにより分離された他方の被測定光が入射される光遅延器と、
上記一方の被測定光を励起光として上記広帯域離散スペクトル生成用セルにより生成される広帯域離散スペクトルと、上記光遅延器により遅延された上記他方の被測定光が混合されて入射される非線形光学結晶を通過させることにより和周波スペクトルを発生する和周波数スペクトル発生器と、
上記光遅延器により上記他方の被測定光に与える遅延量を可変制御する制御部と、
上記和周波数スペクトル発生器により発生される和周波数スペクトルを分光して観測する観測装置とを備え、
上記制御部により上記光遅延器の遅延量を制御して、上記和周波数スペクトル発生器により発生される和周波数スペクトルの各スペクトル線が互いに干渉する様子を上記観測装置で観測することにより、各スペクトル線間の位相差から被測定光の位相を見積もることを特徴とする離散スペクトルのスペクトル位相計測装置。 A beam splitter that separates laser light of two wavelengths for generating a discrete spectrum, which is measured light, into one measured light and the other measured light;
One of the measured light beams separated by the beam splitter is incident as excitation light, includes a nonlinear medium, and the one of the measured light beams that is incident as the excitation light in the nonlinear medium. A broadband discrete spectrum generating cell that generates a broadband discrete spectrum by inducing a coherent refractive index change in a frequency corresponding to the difference frequency;
An optical delay device on which the other measured light separated by the beam splitter is incident;
A nonlinear optical crystal in which a broadband discrete spectrum generated by the broadband discrete spectrum generating cell using the one measured light as excitation light and the other measured light delayed by the optical delay device are mixed and incident A sum frequency spectrum generator that generates a sum frequency spectrum by passing
A control unit that variably controls a delay amount given to the other measured light by the optical delay device;
An observation device for spectroscopically observing the sum frequency spectrum generated by the sum frequency spectrum generator,
By controlling the delay amount of the optical delay unit by the control unit and observing with the observation device how the spectral lines of the sum frequency spectrum generated by the sum frequency spectrum generator interfere with each other. A spectral phase measurement device for a discrete spectrum characterized in that the phase of the light to be measured is estimated from the phase difference between the lines.
上記ビームスプリッターにより分離された一方の被測定光を励起光として非線形媒質を含む広帯域離散スペクトル生成用セルに入射して、上記一方の被測定光である上記2波長のレーザー光の上記非線形媒質における差周波数に対応する周波数のコヒーレンスな屈折率変化を誘起して、広帯域離散スペクトルを発生するとともに、
上記ビームスプリッターにより分離された他方の被測定光を光遅延器に入射して、上記他方の被測定光である上記2波長のレーザー光に遅延量を与え、
上記一方の被測定光を励起光として上記広帯域離散スペクトル生成用セルにより生成される広帯域離散スペクトルと、上記光遅延器により遅延された上記他方の被測定光を混合して和周波数スペクトル発生器の非線形光学結晶を通過させることにより和周波スペクトルを発生し、
上記光遅延器により上記他方の被測定光に与える遅延量を可変制御して、上記和周波数スペクトル発生器により発生される和周波数スペクトルの各スペクトル線が互いに干渉する様子を観測装置で観測することにより、各スペクトル線間の位相差から被測定光の位相を見積もることを特徴とする離散スペクトルのスペクトル位相計測方法。 A laser beam having two wavelengths for generating a discrete spectrum, which is a measured light, is separated into one measured light and the other measured light by a beam splitter,
The one measured light separated by the beam splitter is incident as excitation light on a broadband discrete spectrum generating cell including a nonlinear medium, and the two-wavelength laser light as the one measured light in the nonlinear medium Inducing a coherent refractive index change of the frequency corresponding to the difference frequency to generate a broadband discrete spectrum,
The other measured light separated by the beam splitter is incident on an optical delay device, and a delay amount is given to the two-wavelength laser light that is the other measured light.
A broadband frequency spectrum generated by the broadband discrete spectrum generating cell using the one measured light as excitation light and the other measured light delayed by the optical delay unit are mixed to generate a sum frequency spectrum generator. Generate a sum frequency spectrum by passing through a nonlinear optical crystal,
The delay amount given to the other measured light by the optical delay device is variably controlled, and the observation device observes how the spectral lines of the sum frequency spectrum generated by the sum frequency spectrum generator interfere with each other. A method for measuring a spectral phase of a discrete spectrum, wherein the phase of the light to be measured is estimated from the phase difference between the spectral lines.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008076557A JP5170748B2 (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | Discrete spectrum spectral phase measurement apparatus and discrete spectrum spectral phase measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008076557A JP5170748B2 (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | Discrete spectrum spectral phase measurement apparatus and discrete spectrum spectral phase measurement method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009229310A true JP2009229310A (en) | 2009-10-08 |
JP5170748B2 JP5170748B2 (en) | 2013-03-27 |
Family
ID=41244874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008076557A Active JP5170748B2 (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | Discrete spectrum spectral phase measurement apparatus and discrete spectrum spectral phase measurement method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5170748B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010171194A (en) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Univ Of Electro-Communications | Spectrum phase compensation method, and spectrum phase compensation device |
CN107036714A (en) * | 2017-04-25 | 2017-08-11 | 深圳大学 | A kind of spectrum phase interference apparatus and system |
CN109612955A (en) * | 2019-01-07 | 2019-04-12 | 中国科学院力学研究所 | A kind of Peace Park phase measurement device |
-
2008
- 2008-03-24 JP JP2008076557A patent/JP5170748B2/en active Active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JPN6012055562; 澤山純樹,他: '"SPIDER法の応用によるラマンサイドバンド光の位相計測"' 応用物理学関係連合講演会講演予稿集 Vol.55th No.3, 20080327, pp.1142 * |
JPN6012055564; 桂川眞幸: '"ラマン過程の断熱操作と超短パルス光発生制御技術への展開 "' 応用物理 Vol.76 No.2, 20070210, pp.125-132 * |
JPN6012055566; Takayuki Suzuki,他: '"Spectral phase measurements for broad Raman sidebands by using spectral interferometry"' Optics Letters Vol.33,Issue23, 20081201, pp.2809-2811 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010171194A (en) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Univ Of Electro-Communications | Spectrum phase compensation method, and spectrum phase compensation device |
CN107036714A (en) * | 2017-04-25 | 2017-08-11 | 深圳大学 | A kind of spectrum phase interference apparatus and system |
CN107036714B (en) * | 2017-04-25 | 2019-02-12 | 深圳大学 | A kind of spectrum phase interference apparatus and system |
CN109612955A (en) * | 2019-01-07 | 2019-04-12 | 中国科学院力学研究所 | A kind of Peace Park phase measurement device |
CN109612955B (en) * | 2019-01-07 | 2023-11-24 | 中国科学院力学研究所 | Sum frequency vibration spectrum phase measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5170748B2 (en) | 2013-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4499091B2 (en) | Single-pulse anti-Stokes Raman scattering microscopy and spectroscopy | |
CN103959045B (en) | Measurement apparatus and measuring method | |
JP5100461B2 (en) | LIGHT SOURCE DEVICE FOR NONLINEAR SPECTROSCOPY MEASUREMENT SYSTEM | |
JP4280654B2 (en) | Multi-channel terahertz spectrum measuring method and measuring apparatus | |
US8120772B2 (en) | Method for NRB-free nonlinear vibrational spectroscopy and miscroscopy | |
US8804117B2 (en) | Method for detecting a resonant nonlinear optical signal and device for implementing said method | |
WO2019220863A1 (en) | Optical pulse pair generation device, light detection device, and light detection method | |
WO2017169800A1 (en) | Pulsed light waveform measurement method and waveform measurement device | |
Meneghin et al. | Raman and 2D electronic spectroscopies: A fruitful alliance for the investigation of ground and excited state vibrations in chlorophyll a | |
Kumar et al. | Two-photon excitation spectroscopy of 1, 5–Diphenyl-1, 3, 5-hexatriene using phase modulation | |
JP5170748B2 (en) | Discrete spectrum spectral phase measurement apparatus and discrete spectrum spectral phase measurement method | |
JP5051744B2 (en) | Multiphoton excitation spectrum and multiphoton absorption spectrum measurement equipment | |
US10132754B2 (en) | Device and method for illuminating a sample | |
JP3691813B2 (en) | Non-linear Raman spectroscopy method and apparatus | |
JP2015197513A (en) | Light source device, and information acquisition device using the same | |
WO2014125775A1 (en) | Infrared spectrum measuring device and method | |
JP6765648B2 (en) | Photodetector, photodetector and photodetector | |
WO2024080301A1 (en) | High-speed scan fourier transform spectrometer and spectroscopy method | |
WO2021177195A1 (en) | Light detection device and light detection method | |
JP2009229386A (en) | Sum frequency generating spectroscopic device and its spectroscopic method | |
JP2024056534A (en) | Fast scanning Fourier transform spectrometer and spectroscopic method | |
WO2021038743A1 (en) | Spectroscopic measurement device | |
Falamas et al. | Measuring the frequency chirp of white-light continuum in a pump-probe system | |
JP2024508203A (en) | High energy efficiency coherent Raman spectroscopy system and method using dual comb laser | |
Levitt et al. | -Coherent Control in CARS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110324 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121030 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121116 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121211 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5170748 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |