JP2012132706A - Pulse light monitoring device and pulse light monitoring method - Google Patents

Pulse light monitoring device and pulse light monitoring method Download PDF

Info

Publication number
JP2012132706A
JP2012132706A JP2010283018A JP2010283018A JP2012132706A JP 2012132706 A JP2012132706 A JP 2012132706A JP 2010283018 A JP2010283018 A JP 2010283018A JP 2010283018 A JP2010283018 A JP 2010283018A JP 2012132706 A JP2012132706 A JP 2012132706A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulsed light
light
photodetector
signal
time width
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.)
Pending
Application number
JP2010283018A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Tanaka
佑一 田中
Masahiro Oikawa
正尋 及川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Optohub Co Ltd
Original Assignee
Optohub Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optohub Co Ltd filed Critical Optohub Co Ltd
Priority to JP2010283018A priority Critical patent/JP2012132706A/en
Publication of JP2012132706A publication Critical patent/JP2012132706A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse light monitoring device and a pulse light monitoring method, capable of monitoring a state of time width of pulse light in real time.SOLUTION: A pulse light monitoring device comprises: a demultiplexer for demultiplexing laser pulse light which is a measurement target into two light beams; a first photodetector and a second photodetector for respectively receiving the demultiplexed two light beams; a signal computing processor; and an output apparatus. The first photodetector converts the energy of light received by using one-photon absorption into a first signal, and the second photodetector converts the energy of light received by using two-photon absorption into a second signal. The signal computing processor obtains a quotient obtained by dividing the second signal by the square of the first signal, and has a computing function indicating a state of time width of the pulse light by the quotient. A signal for indicating the state of the time width of the pulse light is outputted to the output apparatus to be monitored.

Description

本発明は、レーザーパルス光の時間幅の状態を、実質的にリアルタイムにモニターすることのできるパルス光のモニター装置、およびパルス光のモニター方法に関する。特に、光ファイバーを含むレーザー発生装置に有用な、パルス光のモニター装置に関する。   The present invention relates to a pulse light monitoring apparatus and a pulse light monitoring method capable of monitoring a time width state of laser pulse light substantially in real time. In particular, the present invention relates to a pulsed light monitoring device useful for a laser generator including an optical fiber.

レーザーパルス光の利用に際して、その特性をモニターすることは重要である。特に、レーザーパルス光の特性を、リアルタイムにモニターできることは有用である。レーザーパルス光の特性としては、例えば、パルス光の時間幅やピークパワーなどがある。レーザーパルス光では、その時間幅が短かくなるとピークパワーが大きくなり、そのピークパワーの2乗に比例して、非線形現象が起こりやすくなる。   It is important to monitor the characteristics of laser pulse light when it is used. In particular, it is useful to be able to monitor the characteristics of laser pulse light in real time. Examples of the characteristics of the laser pulse light include the time width and peak power of the pulse light. In the laser pulse light, the peak power increases as the time width becomes shorter, and a nonlinear phenomenon is likely to occur in proportion to the square of the peak power.

例えば、非線形現象を利用する2光子顕微鏡には、フェムト秒超短パルスの高出力ポンプレーザーが用いられる。このレーザーからの光をファイバーによって導く場合、所定の位置で非線形現象を起こさせるために、当該位置でパルス光の時間幅が最短になるように、レーザーの発生条件を速やかに調整したい、という要求がある。   For example, in a two-photon microscope using a nonlinear phenomenon, a high-power pump laser with a femtosecond ultrashort pulse is used. When the light from this laser is guided by a fiber, in order to cause a nonlinear phenomenon at a predetermined position, there is a demand to quickly adjust the laser generation conditions so that the time width of the pulsed light becomes the shortest at that position. There is.

また、レーザー発生装置の発振器の状態が変化したり、ファイバーを取り替えたりした場合も、パルス光の時間幅が常に最短になるように、ピークパワーをモニターできることは重要である。レーザー発生装置の調整時や分散測定時に、パルス光の時間幅やピークパワーを、リアルタイムにモニターできることは有用である。特に、パルス光のモニター装置を、レーザー発生装置のフィードバック機構と組み合わせれば、効果的である。   It is also important to be able to monitor the peak power so that the time width of the pulsed light is always the shortest when the state of the oscillator of the laser generator changes or when the fiber is replaced. It is useful to be able to monitor the time width and peak power of pulsed light in real time when adjusting the laser generator and measuring dispersion. In particular, it is effective to combine a pulsed light monitoring device with a feedback mechanism of a laser generator.

ここで、レーザー光の一例として、モード同期によるパルス光の発生について、簡単に説明する。
レーザー光のスペクトルは多数の縦モードから構成され、この多数の縦モードは通常レーザーの発振器の中を光が往復する時間の逆数に相当する周波数だけ離れている。多数の縦モードにおける各モードの位相が全く無関係な場合は、レーザー光の出力は時間的に不規則な変動を示す。もし、各モードの位相が揃う、すなわちモード同期の状態になると、短い時間幅のパルス光が、所定の時間間隔で次々と放出されるようになる。このとき、パルス光の時間幅(Δt)は、レーザー光のスペクトル周波数幅(Δν)の逆数(1/Δν)程度まで狭くすることができる。例えば、パルス光がガウス波形の場合、時間幅とスペクトル幅の積は、Δt×Δν=0.44 になる。
Here, generation of pulsed light by mode synchronization will be briefly described as an example of laser light.
The spectrum of laser light is composed of a number of longitudinal modes, which are usually separated by a frequency corresponding to the reciprocal of the time that light travels through the laser oscillator. When the phase of each mode in a large number of longitudinal modes is completely irrelevant, the output of the laser beam shows irregular fluctuations in time. If the phases of the respective modes are aligned, that is, the mode is synchronized, pulse light having a short time width is emitted one after another at a predetermined time interval. At this time, the time width (Δt) of the pulsed light can be reduced to about the reciprocal (1 / Δν) of the spectral frequency width (Δν) of the laser light. For example, when the pulsed light has a Gaussian waveform, the product of the time width and the spectral width is Δt × Δν = 0.44.

つぎに、パルス光の時間幅の測定方法について、簡単に説明する。
フェムト秒オーダーのパルス光はその時間幅が非常に短く、例えフォトダイオードとオシロスコープを用いたとしても、それらの時間分解能よりパルス光の時間幅が短いので、直接的に測定することができない。そこで、非線形光学素子を用いた非線形相関法が提案されている。この非線形相関法は、測定するパルス光を2つに分けて、それぞれの光路長に差をつけて、一方のパルス光に遅延を発生させ、それを第2高調波結晶(SHG結晶)に入射させ、発生する第2高調波を用いて、2つのパルス光の重なりを測定する方法である。この測定方法は、マイケルソン干渉計を利用しており、図10に示したオートコリレータ装置で実施できる。
Next, a method for measuring the time width of pulsed light will be briefly described.
The femtosecond order pulsed light has a very short time width, and even if a photodiode and an oscilloscope are used, the time width of the pulsed light is shorter than their time resolution, so it cannot be measured directly. Therefore, a nonlinear correlation method using a nonlinear optical element has been proposed. In this nonlinear correlation method, the pulsed light to be measured is divided into two, the optical path lengths are differentiated, one pulsed light is delayed, and this is incident on the second harmonic crystal (SHG crystal). And the overlap of two pulsed light is measured using the generated second harmonic. This measurement method uses a Michelson interferometer and can be implemented by the autocorrelator apparatus shown in FIG.

図10に示したオートコリレータ装置1000では、測定されるレーザーパルス光600は、まずビームスプリッター301によって2つに分けられる。分けられたパルス光の一方は、そのまま通過して光遅延機構のミラー400によって反射され、その後ビームスプリッター301によってその進路を直角方向に変えられて、非線形光学素子であるSHG結晶700に入射する。分けられたパルス光の他方は、ビームスプリッター301によってその進路を直角方向に変えられ、固定されたミラー500によって反射され、その後ビームスプリッター301を通過して、前述のSHG結晶700に入射する。   In the autocorrelator apparatus 1000 shown in FIG. 10, the laser pulse light 600 to be measured is first divided into two by the beam splitter 301. One of the divided pulse lights passes through as it is and is reflected by the mirror 400 of the optical delay mechanism, and then the course thereof is changed to a right angle by the beam splitter 301 and enters the SHG crystal 700 which is a nonlinear optical element. The other of the divided pulse lights is changed in the direction of the right angle by the beam splitter 301, reflected by the fixed mirror 500, and then passes through the beam splitter 301 and is incident on the SHG crystal 700.

SHG結晶700に入射したパルス光の一部は、波長変換されて第2高調波を生じる。そして、フィルター800によりパルス光の基本波が除去され、第2高調波のみが光検出器900に入射する。この光検出器からは、パルス光のパワーに応じた出力が得られる。   A part of the pulsed light incident on the SHG crystal 700 is wavelength-converted to generate a second harmonic. Then, the fundamental wave of the pulsed light is removed by the filter 800, and only the second harmonic enters the photodetector 900. From this photodetector, an output corresponding to the power of pulsed light is obtained.

非線形結晶によって発生された第2高調波のパワーは、2つのパルス光の重なり具合い、すなわちそれぞれの光路長の差(遅延距離)に比例している。光路長に差を設けることで遅延の生じた2つのパルス光が重ねられると、その重なりが強いほどパルス光のパワーが強くなる。これら2つのパルス光がSHG結晶に入射すると、そのパワーに応じた第2高調波が発生する。その結果、遅延距離と第2高調波のパワーとの関係が求められる。   The power of the second harmonic generated by the nonlinear crystal is proportional to the degree of overlap of the two pulse lights, that is, the difference in optical path length (delay distance). When two pulse lights that are delayed by providing a difference in optical path length are overlapped, the power of the pulse light increases as the overlap increases. When these two pulse lights are incident on the SHG crystal, a second harmonic corresponding to the power is generated. As a result, the relationship between the delay distance and the power of the second harmonic is required.

そこで、遅延距離を光速度で除すれば、時間と第2高調波のパワーとの関係が求められる。したがって、第2高調波のパワーを、光路長の差の関数として測定することにより、パルス光の時間幅を推定することができる。さらに、推定されたパルス光の時間幅、繰り返し周波数、1パルス当たりのエネルギーおよびパルス光の平均パワーの値から、パルス光のピークパワーを求めることができる。   Therefore, if the delay distance is divided by the speed of light, the relationship between time and the power of the second harmonic is obtained. Therefore, the time width of the pulsed light can be estimated by measuring the power of the second harmonic as a function of the optical path length difference. Further, the peak power of the pulsed light can be obtained from the estimated time width of the pulsed light, repetition frequency, energy per pulse, and average power of the pulsed light.

ここで、図10に示した装置における光遅延機構では、ミラーを機械的に移動させる構造を有しているので、ミラーの移動に時間を要する。そのため、この非線形相関法によるパルス光の時間幅やピークパワーの測定には、少なくとも秒オーダーの時間が必要となる。   Here, since the optical delay mechanism in the apparatus shown in FIG. 10 has a structure for mechanically moving the mirror, it takes time to move the mirror. For this reason, the measurement of the time width and peak power of the pulsed light by this nonlinear correlation method requires at least a time on the order of seconds.

なお、パルス光の時間幅の測定について、本発明者らは、特開平11−173921号公報にて、「オートコリレータ」を提案した。このオートコリレータでは、光検出器としてアバランシェ・フォトダイオードを備えることで、測定感度を高めている。   Regarding the measurement of the time width of the pulsed light, the present inventors have proposed an “autocorrelator” in Japanese Patent Laid-Open No. 11-173921. In this autocorrelator, an avalanche photodiode is provided as a light detector to increase measurement sensitivity.

また、特開2010−093243号公報では、レーザー光の平均強度と波長変換されたレーザー光のパワーとを、同時にかつ個別に計測することを特徴とする「光ピークパワー検出装置」が開示されている。
この「光ピークパワー検出装置」において、第2高調波の検出信号である第2信号はパルスの平均パワーとピークパワーを反映しており、第1信号はパルスの平均パワーを反映している。ピークパワーの変化を強調するために、第2信号を第1信号で商算する、などの演算を実施している(当該公報の段落[0027]などを参照のこと)。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-093243 discloses an “optical peak power detection device” characterized in that the average intensity of laser light and the power of laser light subjected to wavelength conversion are measured simultaneously and individually. Yes.
In this “optical peak power detection device”, the second signal, which is the second harmonic detection signal, reflects the average power and peak power of the pulse, and the first signal reflects the average power of the pulse. In order to emphasize the change in peak power, calculations such as the second signal being calculated by the first signal are performed (see paragraph [0027] and the like of the publication).

特開平11−173921号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-173921 特開2010−093243号公報JP 2010-093243 A

先に説明した非線形相関法では、パルス光の時間幅やピークパワーの測定に少なくとも秒オーダーの時間が掛かるので、パルス光の時間幅やピークパワーを、実質的にリアルタイムにモニターすることは不可能であった。   In the nonlinear correlation method described above, it takes at least seconds time to measure the pulse width and peak power, so it is impossible to monitor the pulse width and peak power in real time. Met.

また、前述の特開2010−093243号公報に開示された「光ピークパワー検出装置」は、「レーザー光の平均強度と、非線形光学素子を通過しあるいは反射したレーザー光のパワーとを、同時かつ個別に計測」している。具体的には、非線形光学素子が、高調波発生光学素子(非線形光学結晶)や非線形吸収素子である。高調波発生光学素子では、レーザー光を通過させることによって波長変換している。さらに、その実施例では、非線形光学結晶を用いている。   In addition, the “optical peak power detection device” disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-093243 describes that “the average intensity of laser light and the power of laser light that has passed through or reflected by a nonlinear optical element are simultaneously and “Measured individually”. Specifically, the nonlinear optical element is a harmonic generation optical element (nonlinear optical crystal) or a nonlinear absorption element. In the harmonic generation optical element, wavelength conversion is performed by passing laser light. Further, in the embodiment, a nonlinear optical crystal is used.

この非線形光学結晶の設置にあたっては、同結晶における、偏光方向、角度あるいは温度を最適な状態に調整しないと、第2高調波が効率よく発生されず、光検出器から信号を得ることができない。このため、その調整に手間が掛かるといった不具合があった。もし、非線形光学結晶の角度や温度がわずかにでもずれると、変換効率が大きく変わってしまい、測定精度が著しく劣化してしまう。また、測定系の構成の簡素化が困難であった。   In installing the nonlinear optical crystal, unless the polarization direction, angle, or temperature in the crystal is adjusted to an optimum state, the second harmonic is not efficiently generated and a signal cannot be obtained from the photodetector. For this reason, there is a problem that the adjustment takes time. If the angle or temperature of the nonlinear optical crystal is slightly shifted, the conversion efficiency is greatly changed, and the measurement accuracy is significantly deteriorated. In addition, it is difficult to simplify the configuration of the measurement system.

さらに、前述の特開2010−093243号公報では、パルス光の時間幅の測定について、具体的な言及はなされていない。
また、非線形光学結晶を用いて、パルス光の時間幅をリアルタイムにモニターしようとすれば、以下のような問題がある。
Furthermore, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-093243, no specific mention is made regarding the measurement of the time width of the pulsed light.
Further, if the time width of pulsed light is monitored in real time using a nonlinear optical crystal, there are the following problems.

例えば、モード同期ファイバーレーザーなどにおいて、ファイバー中の短パルスレーザーの波長や偏光方向は、常に変化している。パルス光の時間幅をモニター中に、波長が変化したり偏光方向が変化したりすると、それらの値が大きく変化してしまう。したがって、非線形光学結晶を使ってパルス光の時間幅を、リアルタイムにモニターすることは困難であった。   For example, in a mode-locked fiber laser or the like, the wavelength and polarization direction of a short pulse laser in the fiber are constantly changing. If the wavelength changes or the polarization direction changes while monitoring the time width of the pulsed light, those values will change greatly. Therefore, it has been difficult to monitor the time width of the pulsed light in real time using the nonlinear optical crystal.

また、前述の特開平11−173921号公報に開示されたオートコリレータでは、マイケルソン干渉計によって干渉させた光を、2光子吸収を利用した光検出器にて電気信号に変換している。   In the autocorrelator disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-173921, the light interfered by the Michelson interferometer is converted into an electric signal by a photodetector using two-photon absorption.

本発明の目的は、非線形光学素子やマイケルソン干渉計などを必要とせず、簡素な構成にて、パルス光の時間幅の状態をリアルタイムにモニターできる、パルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a pulsed light monitoring device and a pulsed light monitoring method capable of monitoring the time width state of pulsed light in real time with a simple configuration without requiring a nonlinear optical element or a Michelson interferometer. Is to provide.

本発明者は、鋭意研究した結果、非線形光学素子による第2高調波やマイケルソン干渉計などによる干渉光を用いなくても、前述の目的を達成できることを見いだした。すなわち、本発明によれば、測定対象であるレーザーパルス光を2つの光に分波して、2光子吸収を利用した光検出および1光子吸収を利用した光検出し、それぞれ得られた信号を演算処理することにより、パルス光の時間幅の状態をリアルタイムにモニターすることができる。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above-described object can be achieved without using the second harmonic by a non-linear optical element or interference light by a Michelson interferometer. That is, according to the present invention, the laser pulse light to be measured is demultiplexed into two lights, the light detection using two-photon absorption and the light detection using one-photon absorption are performed, and the obtained signals are respectively obtained. By performing the arithmetic processing, the time width state of the pulsed light can be monitored in real time.

本発明によるパルス光のモニター装置は、
測定対象であるレーザーパルス光を2つの光に分波する分波器と、
分波された2つの光をそれぞれ受ける、第1光検出器および第2光検出器と、
信号演算処理器と、
出力器と、を有し、
前記第1光検出器は1光子吸収を利用して受けた光のエネルギーを第1信号に変換するとともに、前記第2光検出器は2光子吸収を利用して受けた光のエネルギーを第2信号に変換しており、
前記信号演算処理器は、前記第2信号を前記第1信号の2乗で除した商を求め、前記商より前記パルス光の時間幅の状態を表す演算機能を有しており、
求められた前記パルス光の時間幅の状態を表す信号を、前記出力器に出力しモニターすることを特徴とする。
The monitoring device for pulsed light according to the present invention comprises:
A demultiplexer that demultiplexes the laser pulse light to be measured into two lights;
A first photodetector and a second photodetector, each receiving two demultiplexed lights;
A signal processor,
An output device,
The first photodetector converts the energy of light received using one-photon absorption into a first signal, and the second photodetector detects the energy of light received using two-photon absorption as a second. Converted into a signal,
The signal arithmetic processing unit obtains a quotient obtained by dividing the second signal by the square of the first signal, and has an arithmetic function that represents a time width state of the pulsed light from the quotient.
A signal representing the obtained time width state of the pulsed light is output to the output device and monitored.

前記パルス光の時間幅の状態は、前記パルス光の時間幅の変化である。   The state of the time width of the pulsed light is a change in the time width of the pulsed light.

また、前記パルス光の時間幅の状態は、前記パルス光の時間幅であり、
前記信号演算処理器は、予め求めておいた、前記パルス光の時間幅および前記商の関係式から、前記パルス光の時間幅をモニターするとよい。
The state of the time width of the pulsed light is the time width of the pulsed light,
The signal arithmetic processor may monitor the time width of the pulsed light from the relational expression of the time width of the pulsed light and the quotient obtained in advance.

さらに、前記信号演算処理器は、予め測定した前記パルス光の時間幅を用いて校正した前記関係式によって、前記パルス光の時間幅をモニターするとよい。   Further, the signal arithmetic processor may monitor the time width of the pulsed light according to the relational expression calibrated using the time width of the pulsed light measured in advance.

また、前記分波器と前記第2光検出器との間に、集光用レンズを設けるとよい。   A condensing lens may be provided between the duplexer and the second photodetector.

さらに、前記分波器と前記第1光検出器との間に、集光用レンズを設けるとよい。   Furthermore, a condensing lens may be provided between the duplexer and the first photodetector.

前記第1光検出器および前記2光検出器におけるパルス光の入力強度比を、1:9〜1:999の範囲とするとよい。   The input intensity ratio of the pulsed light in the first photodetector and the two photodetectors may be in the range of 1: 9 to 1: 999.

前記分波器と前記第1光検出器との間に、可変損失器を設けるとよい。   A variable loss device may be provided between the duplexer and the first photodetector.

前記第1光検出器は、インジウムガリウムヒ素・フォトダイオードであり、
前記第2光検出器は、シリコンを用いたアバランシェ・フォトダイオードであるとよい。
The first photodetector is indium gallium arsenide / photodiode,
The second photodetector may be an avalanche photodiode using silicon.

前記第2光検出器は、測定対象であるレーザーパルス光の波長より短い波長の光を発振することができるレーザーダイオードであるとよい。   The second photodetector may be a laser diode capable of oscillating light having a wavelength shorter than the wavelength of the laser pulse light to be measured.

前記分波器は、光ファイバーカプラーであるとい。   The duplexer is an optical fiber coupler.

前記分波器は、ビームスプリッターであるとよい。   The duplexer may be a beam splitter.

また、本発明によるパルス光のモニター方法は、
測定対象であるレーザーパルス光を2つの光に分波する工程と、
分波された2つの光をそれぞれ受ける、第1光検出器および第2光検出器にて、前記第1光検出器は1光子吸収を利用して受けた光のエネルギーを第1信号に変換するとともに、前記第2光検出器は2光子吸収を利用して受けた光のエネルギーを第2信号に変換する工程と、
前記第2信号を前記第1信号の2乗で除する商を求め、前記商より前記パルス光の時間幅の状態を表す演算処理工程と、
前記パルス光の時間幅の状態の信号を、前記出力器に出力しモニターする出力工程と、を有すること特徴とする。
Also, the method for monitoring pulsed light according to the present invention includes:
A step of splitting the laser pulse light to be measured into two lights;
In the first photodetector and the second photodetector that receive the two demultiplexed lights, respectively, the first photodetector converts the energy of the received light into a first signal using one-photon absorption. And the second photodetector converts the energy of light received using two-photon absorption into a second signal;
An arithmetic processing step for obtaining a quotient obtained by dividing the second signal by the square of the first signal, and representing a time width state of the pulsed light from the quotient;
An output step of outputting a signal of the time width state of the pulsed light to the output device and monitoring it.

なお、この明細書で、実質的にリアルタイムにモニターできるとは、マイクロ秒オーダーないしミリ秒オーダーでモニターできることをいい、具体的な測定時間としては、10ミリ秒以下であることをいう。また、パルス光の時間幅の状態とは、パルス光の時間幅そのものや、時間幅の変化などをいう。   In this specification, being able to monitor substantially in real time means being able to monitor in the order of microseconds to milliseconds, and the specific measurement time is being 10 milliseconds or less. The state of the time width of the pulsed light refers to the time width of the pulsed light itself or a change in the time width.

本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法は、前述したような構成により、検出した信号を演算処理するだけで、パルス光の時間幅の状態、すなわち時間幅の変化や時間幅そのものを、確度よくモニターすることができる。また、マイケルソン干渉計などを必要とせず、機械的に移動する構造を有しないので、パルス光の時間幅の状態を実質的にリアルタイムにモニターすることができる。   The pulse light monitoring device and the pulse light monitoring method according to the present invention have the configuration as described above, and only the detected signal is processed, so that the time width state of the pulse light, that is, the change in time width or the time width itself. Can be accurately monitored. Further, since a Michelson interferometer or the like is not required and no mechanically moving structure is provided, the time width state of the pulsed light can be monitored substantially in real time.

また、特開2010−093243号公報の「光ピークパワー検出装置」では、非線形光学素子を必要としていた。しかし、本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法では、非線形光学素子を必要としない。このために、非線形光学素子の調整も不要となり、好ましい。   In addition, the “optical peak power detection device” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-093243 requires a nonlinear optical element. However, the pulsed light monitoring apparatus and the pulsed light monitoring method according to the present invention do not require a nonlinear optical element. For this reason, adjustment of the nonlinear optical element is unnecessary, which is preferable.

例えば、オートコリレータでは、その光学系において、組み立て時に光軸を正確に調整する必要があるだけではなく、動作時にも光軸の精度が維持されなければならず、装置として非常に高価になっていた。また、非線形光学素子を用いた検出装置では、非線形光学素子の調整機構などを必要とする。
これに対して、本発明によるパルス光のモニター装置では、組み立て時に光検出器にパルス光が正確に入射するように調整すれば、動作時には特に調整を必要としない。また、要求される精度もオートコリレータに比べて高くない。さらに、構成要素も少なくてよい。したがって、安価にパルス光のモニター装置を成立させることができる。
For example, in an autocorrelator, in the optical system, it is not only necessary to accurately adjust the optical axis during assembly, but also the accuracy of the optical axis must be maintained during operation, which makes the apparatus very expensive. It was. In addition, a detection apparatus using a nonlinear optical element requires an adjustment mechanism for the nonlinear optical element.
On the other hand, in the pulse light monitoring apparatus according to the present invention, if adjustment is made so that the pulse light accurately enters the photodetector at the time of assembly, no special adjustment is required during operation. Also, the required accuracy is not high compared to the autocorrelator. Furthermore, there may be few components. Therefore, a pulsed light monitoring device can be established at low cost.

本発明によるパルス光のモニター装置をレーザー発生装置に組み込むと、発生させたパルス光の時間幅の状態をリアルタイムにモニターできるので、レーザーの発生条件の最適化を速やかに行うことができる。
また、本発明によるパルス光のモニター装置は、コンパクトに構成できるので、フィールドユースにも適用できる。
When the monitoring device for pulsed light according to the present invention is incorporated into a laser generator, the state of the time width of the generated pulsed light can be monitored in real time, so that the laser generation conditions can be optimized quickly.
Further, since the pulsed light monitoring apparatus according to the present invention can be made compact, it can also be applied to field use.

本発明の一実施形態であるパルス光のモニター装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the monitoring apparatus of the pulsed light which is one Embodiment of this invention. 第2光検出器(SiAPD)における集光の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of condensing in a 2nd photodetector (SiAPD). 第2光検出器(LD)における集光の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of condensing in a 2nd photodetector (LD). 第1光検出器における集光の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of condensing in a 1st photodetector. パルス光の入力パワーおよび光検出器の出力値の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the input power of pulsed light, and the output value of a photodetector. 2光子吸収において、一定の入力パワーに対する、パルス光の時間幅とピークパワーとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the time width | variety and pulse power of pulsed light with respect to fixed input power in two photon absorption. 2光子吸収において、分散可変器によりパルス光の時間幅を変化させた場合のピークパワーの変化を示すグラフである。In 2 photon absorption, it is a graph which shows the change of the peak power at the time of changing the time width of pulsed light with a dispersion variable device. (P2/P12)および時間幅の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (P2 / P1 2 ) and time width. 本発明の別実施形態であるパルス光のモニター装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the monitoring apparatus of the pulsed light which is another embodiment of this invention. オートコリレータの概略構成図である。It is a schematic block diagram of an autocorrelator.

本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法は、パルス光の時間幅の状態を以下のようにしてモニターしている。   The pulse light monitoring apparatus and pulse light monitoring method according to the present invention monitors the state of the time width of pulse light as follows.

まず、パルス光を2つの光に分波した後、それぞれ1光子吸収および2光子吸収を利用して、光検出している。1光子吸収を利用した光検出では、その出力値が入射されるパルス光のパワーに対して一次関数的に比例しており、その出力値はパルス光の平均パワーを反映している。一方、2光子吸収を利用した光検出では、その出力値が入射されるパルス光のパワーに対して二次関数的に比例しており、その出力値はパルス光のピークパワーを反映している(図5を参照のこと)。   First, after the pulsed light is demultiplexed into two lights, light detection is performed using one-photon absorption and two-photon absorption, respectively. In light detection using one-photon absorption, the output value is proportional to the power of the incident pulsed light in a linear function, and the output value reflects the average power of the pulsed light. On the other hand, in light detection using two-photon absorption, the output value is proportional to the power of the incident pulsed light in a quadratic function, and the output value reflects the peak power of the pulsed light. (See FIG. 5).

本発明では、2光子吸収を利用して光検出しているので、第2光検出器にて2光子吸収を生じさせる程度のパルス光を入射させる必要がある。このために、2つの光に分波したパルス光のうち、できるだけ多くを第2光検出器に入射するようにするとよい。このために、所定の強度比で2つの光検出器に入射するようにする。さらに、2光子吸収を利用した第2光検出器では、パルス光を集光用レンズで絞り込んでパワー密度を上げたりするとよい。   In the present invention, since light detection is performed using two-photon absorption, it is necessary to make the second light detector enter pulsed light that causes two-photon absorption. For this reason, it is preferable that as much of the pulsed light that has been split into the two lights is incident on the second photodetector. For this purpose, the light is incident on the two photodetectors at a predetermined intensity ratio. Further, in the second photodetector using two-photon absorption, it is preferable to narrow the pulsed light with a condensing lens to increase the power density.

なお、確度よくパルス光の状態をモニターするためには、2光子吸収を利用した光検出による出力値(P2)と、1光子吸収を利用した光検出による出力値(P1)との差を、できるだけ大きくすることが好ましい。   In order to accurately monitor the state of the pulsed light, the difference between the output value (P2) by light detection using two-photon absorption and the output value (P1) by light detection using one-photon absorption is expressed as follows: It is preferable to make it as large as possible.

さらに、本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法では、非線形光学素子やマイケルソン干渉計などを用いないことも特徴のひとつである。   Furthermore, in the pulse light monitoring apparatus and the pulse light monitoring method according to the present invention, it is also one of the features that a non-linear optical element or a Michelson interferometer is not used.

ここで、本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法における測定原理について説明する。
パルス光の時間幅の状態を確度よくモニターするためには、パルス光における、平均パワーおよびピークパワーをそれぞれ反映した測定値を、確度よく検出する必要がある。また、パルス光が超短パルス光である場合には、前述したように、その時間幅の状態をリアルタイムにモニターすることは、容易なことではない。
Here, the measurement principle in the pulse light monitoring apparatus and the pulse light monitoring method according to the present invention will be described.
In order to accurately monitor the state of the time width of the pulsed light, it is necessary to accurately detect the measurement values reflecting the average power and peak power in the pulsed light. Further, when the pulsed light is ultrashort pulsed light, it is not easy to monitor the state of the time width in real time as described above.

そこで、本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法では、まずパルス光における、平均パワーおよびピークパワーをそれぞれ反映した測定値を別々に検出している。そのために、測定対象であるレーザーパルス光を分波器に入力して、2つの光に分波している。そして、分波したパルス光のうち一方のパルス光で、1光子吸収を利用した第1光検出器にて平均パワーを反映した測定値を検出し、他方のパルス光で、2光子吸収を利用した第2光検出器にてピークパワーを反映した測定値を検出している。   Therefore, in the pulsed light monitoring apparatus and the pulsed light monitoring method according to the present invention, first, the measurement values reflecting the average power and peak power in the pulsed light are separately detected. For this purpose, the laser pulse light to be measured is input to a demultiplexer and is demultiplexed into two lights. Then, a measured value reflecting the average power is detected by the first photodetector using one-photon absorption in one of the divided pulse lights, and two-photon absorption is used in the other pulsed light. The measured value reflecting the peak power is detected by the second photodetector.

図1は、本発明によるパルス光のモニター装置の概略構成図である。
ピークパワーモニター装置100は、分波器30と、第1光検出器10と、第2光検出器20と、演算処理器40と、出力器50と、を含んで構成される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a monitoring apparatus for pulsed light according to the present invention.
The peak power monitoring device 100 includes a branching filter 30, a first photodetector 10, a second photodetector 20, an arithmetic processor 40, and an output device 50.

分波器30は、入力ポート32より入力されたパルス光60が2つの光に分波するように構成される。分波された2つの光は、それぞれ出力ポート33,34から出力される。図1に示した分波器30は、例えば光ファイバーカプラーにて構成されている。なお、分波器では、パルス光が少なくとも2つの光に分波されればよく、3つ以上の光に分波されていてもよい。しかし、モニター用のパルス光の光量は限られることが多いので、2つの光に分波する分波器が好ましい。   The duplexer 30 is configured such that the pulsed light 60 input from the input port 32 is demultiplexed into two lights. The two demultiplexed lights are output from the output ports 33 and 34, respectively. The duplexer 30 shown in FIG. 1 is configured by, for example, an optical fiber coupler. In the duplexer, the pulsed light may be demultiplexed into at least two lights and may be demultiplexed into three or more lights. However, since the amount of pulse light for monitoring is often limited, a duplexer that demultiplexes into two lights is preferable.

第1光検出器10は、出力ポート34からパルス光を受けて、受けたパルス光のエネルギーを第1信号11に変換する。図1に示した例では、第1光検出器10の入射側に、集光のためのレンズ12と、所定の波長域の光をカットするためのフィルター13と、を備えている。   The first photodetector 10 receives the pulsed light from the output port 34 and converts the energy of the received pulsed light into the first signal 11. In the example illustrated in FIG. 1, a lens 12 for condensing light and a filter 13 for cutting light in a predetermined wavelength region are provided on the incident side of the first photodetector 10.

第2光検出器20は、出力ポート33からパルス光を受けて、受けたパルス光のエネルギーを第2信号21に変換する。図1に示した例では、第2光検出器20の入射側に、集光のためのレンズ22と、所定の波長域の光をカットするためのフィルター23と、を備えている。   The second photodetector 20 receives the pulsed light from the output port 33 and converts the energy of the received pulsed light into the second signal 21. In the example shown in FIG. 1, a lens 22 for condensing light and a filter 23 for cutting light in a predetermined wavelength range are provided on the incident side of the second photodetector 20.

信号演算処理器40は、第2光検出器からの第2信号値P2を、第1光検出器からの第1信号値P1の2乗で除した商(P2/P12)を求めている。さらに、その商よりパルス光の時間幅の状態を表す演算処理を行い、演算処理された信号41を出力器50に出力して、パルス光の時間幅の状態をモニターしている。 The signal processor 40 obtains a quotient (P2 / P1 2 ) obtained by dividing the second signal value P2 from the second photodetector by the square of the first signal value P1 from the first photodetector. . Further, an arithmetic processing indicating the state of the time width of the pulsed light is performed from the quotient, and the signal 41 subjected to the arithmetic processing is output to the output device 50 to monitor the state of the time width of the pulsed light.

商(P2/P12)よりパルス光の時間幅の状態を表す処理として最も単純な処理は、商そのものを時系列に表示して、パルス光の時間幅の変化をモニターすることである。 From the quotient (P2 / P1 2 ), the simplest process for representing the state of the time width of the pulsed light is to display the quotient itself in time series and monitor the change in the time width of the pulsed light.

信号演算処理器40は、さらにパルス光の時間幅の状態を表す処理として、予め求めておいた、パルス光の時間幅および商(P2/P12)の関係式(Y=aX+b)を記憶させておき、この関係式を用いて商(P2/P12)の値から、前記パルス光の時間幅を換算して出力する処理機能を有することが好ましい。 The signal arithmetic processor 40 further stores a relational expression (Y = aX + b) of the time width of the pulse light and the quotient (P2 / P1 2 ), which has been obtained in advance, as a process representing the state of the time width of the pulse light. It is preferable to have a processing function of converting the time width of the pulsed light from the value of the quotient (P2 / P1 2 ) using this relational expression and outputting it.

加えて、信号演算処理器は、予め測定した前記パルス光の時間幅を用いて、関係式を校正する処理機能を有することが好ましい。具体的には、関係式(Y=aX+b)の傾きaおよび定数項bを校正する。そして、校正された関係式を用いてパルス光の時間幅を換算すると、より確度よく時間幅を求めることができる。なお、信号演算処理については、後で詳しく説明する。   In addition, the signal arithmetic processor preferably has a processing function for calibrating the relational expression using the time width of the pulsed light measured in advance. Specifically, the slope a and the constant term b of the relational expression (Y = aX + b) are calibrated. When the time width of the pulsed light is converted using the calibrated relational expression, the time width can be obtained more accurately. The signal calculation process will be described later in detail.

出力器50は、パルス光の時間幅の状態を表示する表示器51であったり、パルス光の時間幅の状態を表す処理信号41を出力する信号出力端子(不図示)であったりする。表示器51は、パルス光の時間幅の状態を、具体的に時間幅の数値や時間幅の変化をグラフで表示する液晶表示パネル等である。信号出力端子は、例えば、レーザー発生装置において、発生条件の最適化を行うために、パルス光の時間幅の状態を表す処理信号41を出力する。   The output device 50 is a display device 51 that displays the time width state of the pulsed light, or a signal output terminal (not shown) that outputs a processing signal 41 that represents the time width state of the pulsed light. The display 51 is a liquid crystal display panel or the like that displays the state of the time width of the pulsed light, specifically a numerical value of the time width and a change in the time width in a graph. For example, in the laser generator, the signal output terminal outputs a processing signal 41 representing the state of the time width of the pulsed light in order to optimize the generation conditions.

さらに、出力器50には、信号出力端子に加えて、レーザー発生装置から発生条件の信号を受け取る信号入力端子を有していてもよい。このような構成にすると、レーザーの発生条件とともに、パルス光の時間幅を表示器51に表示することも可能となる。   Furthermore, in addition to the signal output terminal, the output device 50 may have a signal input terminal that receives a generation condition signal from the laser generator. With such a configuration, it is possible to display the time width of the pulsed light on the display 51 together with the laser generation conditions.

さらに、本発明におけるパルス光のモニター装置では、パルス光における、平均パワーおよびピークパワーの比率を確度よく検出するために、平均パワーおよびピークパワーが所定の関係にある状態でモニターするとよい。   Furthermore, in the pulsed light monitoring apparatus according to the present invention, monitoring may be performed in a state where the average power and the peak power are in a predetermined relationship in order to accurately detect the ratio of the average power and the peak power in the pulsed light.

前述したように、第2光検出器では、2光子吸収を利用してパルス光のピークパワーを反映した測定値をモニターしており、その出力値はパルス光のピークパワーに対して二次関数的に比例している。2光子吸収を利用した光検出では、受けるパルス光のパワー密度が高いほど、効率のよい検出が実現できる。   As described above, the second photodetector uses two-photon absorption to monitor the measurement value reflecting the peak power of the pulsed light, and the output value is a quadratic function with respect to the peak power of the pulsed light. Are proportional. In light detection using two-photon absorption, more efficient detection can be realized as the power density of the received pulsed light is higher.

そこで、第2光検出器では、受光面におけるパワー密度を高めるために、入射させるパルス光を数μm2の範囲に絞り込むとよい。このために、集光用レンズを備えていることよい。第2光検出器における集光の様子を図2に示す。分波器からのパルス光は、出力ポート33であるファイバーの端部から出射され、コリメートレンズ24によって平行光とされる。そして、集光用レンズ22によって第2光検出器20の受光面に集光される。この集光用レンズとしては、0.1以上の開口数を有していることが好ましい。集光用レンズとしては、球面レンズや組み合わせた球面レンズを始め、非球面レンズ、GRINレンズでもよい。 Therefore, in the second photodetector, in order to increase the power density on the light receiving surface, the incident pulse light may be narrowed down to a range of several μm 2 . For this purpose, a condensing lens is preferably provided. FIG. 2 shows the state of light collection by the second photodetector. The pulsed light from the demultiplexer is emitted from the end of the fiber that is the output port 33, and is converted into parallel light by the collimating lens 24. Then, the light is condensed on the light receiving surface of the second photodetector 20 by the condensing lens 22. The condensing lens preferably has a numerical aperture of 0.1 or more. The condensing lens may be a spherical lens, a combined spherical lens, an aspherical lens, or a GRIN lens.

さらに、第2光検出器では、受光面のパワー密度を高めるために、入射させるパルス光がある程度以上のパワーであることが好ましい。具体的には、用いる光検出器にもよるが、例えばアバランシェ・フォトダイオードでは、0.01〜10mWであることが好ましい。   Further, in the second photodetector, in order to increase the power density of the light receiving surface, it is preferable that the incident pulsed light has a certain level of power. Specifically, depending on the photodetector used, for example, in the case of an avalanche photodiode, it is preferably 0.01 to 10 mW.

加えて、第2光検出器では、フィルター23を備えているとよい。このフィルターとしては、1光子の光しか透過しないように、所定の波長より短い波長の光をカットする特性を有していると好ましい。   In addition, the second photodetector may include a filter 23. This filter preferably has a characteristic of cutting light having a wavelength shorter than a predetermined wavelength so that only one photon of light is transmitted.

この2光子吸収を利用した第2光検出器としては、アバランシェ・フォトダイオード(以下、SiAPDともいう)やシリコン・フォトダイオードを採用することができる。SiAPDでは、非線形効果を利用して光検出しているので、光信号から電気信号への変換速度が比較的速い。そのため、超短パルス光であっても、その変化を確度よくモニターすることができる。   As the second photodetector using the two-photon absorption, an avalanche photodiode (hereinafter also referred to as SiAPD) or a silicon photodiode can be employed. In SiAPD, since light detection is performed using a non-linear effect, the conversion speed from an optical signal to an electrical signal is relatively fast. Therefore, even for ultra-short pulse light, the change can be accurately monitored.

このSiAPDとしては、1光子吸収に対して感度がなく、2光子吸収に対して感度の高い材料で構成されているとよい。具体的な当該材料として、Si結晶を用いるとよい。Si結晶を用いたSiAPDは、アバランシェ増倍と呼ばれる現象を利用して感度を高めているので、本発明によるピークパワーモニター装置に好適に採用できる。さらに、SiAPDには適切な電気的バイアスを掛けるとよい。   The SiAPD is preferably made of a material that has no sensitivity to one-photon absorption and is highly sensitive to two-photon absorption. A specific example of the material is Si crystal. Since the SiAPD using Si crystal increases sensitivity by utilizing a phenomenon called avalanche multiplication, it can be suitably used in the peak power monitoring device according to the present invention. Further, the SiAPD may be appropriately biased.

また、第2光検出器として、測定対象であるパルス光の波長よりも短い波長で発振することができるレーザーダイオード(LD)のような、導波路型の半導体を採用することもできる。この半導体は、そのバンドギャップが測定対象であるパルス光の波長に対応するエネルギレベルより広いため、1光子吸収に対しては感度がなく、2光子吸収に対して感度を有するので、好ましい。   Further, a waveguide type semiconductor such as a laser diode (LD) that can oscillate at a wavelength shorter than the wavelength of the pulsed light to be measured can be employed as the second photodetector. This semiconductor is preferable because its band gap is wider than the energy level corresponding to the wavelength of the pulsed light to be measured, and is not sensitive to one-photon absorption and sensitive to two-photon absorption.

第2光検出器として、導波路型半導体202を用いた場合の集光の様子を図3に示す。なお、その他の符号は図2と同様である。このような導波路型半導体では、その構造上、入射した光が導波路内に集中することとなる。導波路内に入射した光は、導波路内を全反射を繰り返して伝搬して、集光された状態で受光面に入射し、効率よく2光子吸収が実現されるので、好ましい。   FIG. 3 shows how light is collected when a waveguide type semiconductor 202 is used as the second photodetector. The other symbols are the same as those in FIG. In such a waveguide type semiconductor, incident light is concentrated in the waveguide due to its structure. The light that has entered the waveguide is preferable because it is propagated through total reflection repeatedly in the waveguide, is incident on the light receiving surface in a condensed state, and two-photon absorption is efficiently realized.

つぎに、第1光検出器では、1光子吸収を利用してパルス光の平均パワーを反映した測定値を検出しており、その出力値はパルス光の平均パワーに対して一次関数的に比例している。そこで、光検出器の受光面には、パルス光を漏れなく入射させることが好ましい。第1光検出器における集光の様子を図4に示す。分波器からのパルス光は、出力ポート34であるファイバーの端部から出射され、レンズ12によって第1光検出器10の受光面の全面に亘って入射するように集光される。なお、第1光検出器10の前には、必要に応じて、所定の波長より短い波長の光をカットする特性を有するフィルター13を設けるとよい。   Next, in the first photodetector, a measurement value reflecting the average power of the pulsed light is detected by using one-photon absorption, and the output value is proportional to the average power of the pulsed light in a linear function. is doing. Therefore, it is preferable that the pulsed light is incident on the light receiving surface of the photodetector without leakage. FIG. 4 shows the state of light collection by the first photodetector. The pulsed light from the demultiplexer is emitted from the end of the fiber that is the output port 34, and is condensed by the lens 12 so as to be incident on the entire light receiving surface of the first photodetector 10. In addition, before the 1st photodetector 10, it is good to provide the filter 13 which has the characteristic which cuts the light of a wavelength shorter than a predetermined wavelength as needed.

入射させるパルス光のパワーは、用いる光検出器の特性にもよるが、少なくとも1μWが好ましい。この第1光検出器としては、インジウムガリウムヒ素・フォトダイオード(InGaAsPD)を用いることができる。このほか、赤外フォトマルチプラアイヤー、ゲルマニウム・フォトダイオード、PbS光導電素子などを挙げることができる。   The power of the incident pulsed light is preferably at least 1 μW, although it depends on the characteristics of the photodetector used. As the first photodetector, indium gallium arsenide / photodiode (InGaAsPD) can be used. Other examples include an infrared photomultiplier, a germanium photodiode, and a PbS photoconductive element.

図5は、パルス光の入力パワーおよび光検出器の出力パワーの関係を、概念的に示したグラフである。前述したように、2光子吸収を利用した第2光検出器では、その出力パワーがパルス光の入力パワーの2乗に比例している。一方、1光子吸収を利用した第1光検出器では、出力パワーがパルス光の入力パワーに正比例している。なお、この図では、簡単のためにノイズレベルを無視している。   FIG. 5 is a graph conceptually showing the relationship between the input power of pulsed light and the output power of the photodetector. As described above, in the second photodetector using two-photon absorption, the output power is proportional to the square of the input power of the pulsed light. On the other hand, in the first photodetector using one-photon absorption, the output power is directly proportional to the input power of the pulsed light. In this figure, the noise level is ignored for simplicity.

第2光検出器では、その出力パワーがパルス光のパワーの2乗に比例しているので、パルス光の時間幅の状態を確度よくモニターするためには、第2光検出器の出力パワーができるだけ大きくなるようにするとよい。そのために、第1検出器ではノイズレベルを超える範囲で、できるだけ小さくなるように、第2光検出器ではできるだけ大きくなるようにするとよい。こうして、第2光検出器の出力パワーと、第1検出器の出力パワーとの差を、できるだけ大きくなるようにする。   Since the output power of the second photodetector is proportional to the square of the power of the pulsed light, in order to accurately monitor the state of the time width of the pulsed light, the output power of the second photodetector is Try to make it as large as possible. For this purpose, it is preferable to make the first detector as large as possible in the range exceeding the noise level and as large as possible in the second photodetector. Thus, the difference between the output power of the second photodetector and the output power of the first detector is made as large as possible.

そのために具体的には、第1光検出器および2光検出器におけるパルス光の入力強度比を、1:9〜1:999の範囲となるようにするとよい。
例えば、分波器が光ファイバーカプラーにて構成される場合に、このような強度比とするためには、第1光検出器の前に可変損失器を配置する構成とすればよい。
また、分波器がビームスプリッターにて構成される場合に、このような強度比とするためには、第1光検出器の前に可変損失器を配置する構成とすればよい。ビームスプリッターがハーフミラー型の場合、ハーフミラーの透過率を調整するか、反射率可変部分反射ミラーで構成すればよい。
Therefore, specifically, the input intensity ratio of the pulsed light in the first photodetector and the two photodetectors is preferably in the range of 1: 9 to 1: 999.
For example, when the branching filter is configured with an optical fiber coupler, a variable loss device may be disposed in front of the first photodetector in order to obtain such an intensity ratio.
Further, when the branching filter is configured by a beam splitter, in order to obtain such an intensity ratio, a configuration in which a variable loss device is disposed in front of the first photodetector may be adopted. When the beam splitter is a half mirror type, the transmittance of the half mirror may be adjusted, or the beam splitter may be configured by a reflectivity variable partial reflection mirror.

このような構成にすることによって、パルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法において、第1光検出器および第2光検出器を、それぞれ入力に対して適切な感度効率を有した状態にすることができる。   With such a configuration, in the pulse light monitoring apparatus and the pulse light monitoring method, the first photodetector and the second photodetector are in a state having appropriate sensitivity efficiency with respect to the input, respectively. be able to.

以上の説明では、第1光検出器の前に可変損失器を配置するなどして、第1光検出器に入射されるパルス光のパワーを制限していた。ところで、パルス光の繰り返し周波数が小さい場合には、第2光検出器に入射されるパルス光のパワーが大きくなりすぎる虞もある。この場合は、第2光検出器の前に可変損失器を配置するなどしてもよい。   In the above description, the power of the pulsed light incident on the first photodetector is limited by arranging a variable loss device in front of the first photodetector. By the way, when the repetition frequency of pulsed light is small, the power of the pulsed light incident on the second photodetector may be too large. In this case, a variable loss device may be arranged in front of the second photodetector.

一般に、パルス光の時間幅が短くなると、パルス光のピークパワーは増大する関係がある。図6は、2光子吸収を利用した光検出器において、入射するパルス光のパワーを一定とし、パルス光の時間幅を可変分散装置によって変化させた場合における、時間幅およびピークパワーの関係を示すグラフである。グラフから、パルス光の時間幅が短くなるにつれて、ピークパワーが急激に増大することが分かる。   In general, there is a relationship in which the peak power of the pulsed light increases as the time width of the pulsed light becomes shorter. FIG. 6 shows the relationship between the time width and the peak power when the power of the incident pulse light is constant and the time width of the pulse light is changed by the variable dispersion device in the photodetector using two-photon absorption. It is a graph. From the graph, it can be seen that the peak power rapidly increases as the time width of the pulsed light becomes shorter.

また、2光子吸収を利用した光検出器において、同様に、パルス光の時間幅の可変時間とピークパワーとの関係のグラフを、図7に示す。グラフから、パルス光の時間幅が特定の時間付近で、ピークパワーが急激に増大することが分かる。   Similarly, in a photodetector using two-photon absorption, a graph of the relationship between the variable time of the time width of pulsed light and the peak power is shown in FIG. From the graph, it can be seen that the peak power increases rapidly when the time width of the pulsed light is around a specific time.

具体的に、パルス光の時間幅の状態をモニターするには、以下のようにするとよい。
まず予め、入射するパルス光の入力パワーと、平均パワーおよびピークパワーとの関係を、それぞれ調べておく。
Specifically, in order to monitor the time width state of the pulsed light, the following may be performed.
First, the relationship between the input power of the incident pulsed light, the average power, and the peak power is examined in advance.

入射するパルス光の入力パワーは、レーザー発生装置の設定や、分波器における分波比、可変損失器の損失割合などから知ることができる。また、パルス光の繰り返し周波数は、光検出器の信号をオシロスコープで観測することにより測定できる。   The input power of the incident pulsed light can be known from the setting of the laser generator, the demultiplexing ratio in the demultiplexer, the loss ratio of the variable loss device, and the like. The repetition frequency of the pulsed light can be measured by observing the signal of the photodetector with an oscilloscope.

パルス光の平均パワーは、パワーメーターで規格化された1光子光検出器にて求めることができる。パルス光の時間幅は、オートコリレータにより正確に測定できる。パルス光のピークパワーは、1光子光検出器の出力を、オートコリレータで測定した時間幅と繰り返し周波数の積で除することにより、算出できる。   The average power of the pulsed light can be obtained by a one-photon photodetector standardized by a power meter. The time width of the pulsed light can be accurately measured by an autocorrelator. The peak power of the pulsed light can be calculated by dividing the output of the one-photon photodetector by the product of the time width measured by the autocorrelator and the repetition frequency.

そこで、繰り返し周波数と平均パワーと時間幅とが予め分かっているレーザー発生装置において、ピークパワーが極大となる状態を保ちつつ、パルス光の入力パワーおよびピークパワーの関係式を求めておく。なお、パルス光のピークパワーが極大となることと、パルス光の時間幅が極小になることとは、実質的に等価である。   Therefore, in a laser generator in which the repetition frequency, the average power, and the time width are known in advance, a relational expression between the input power and the peak power of the pulsed light is obtained while maintaining a state where the peak power is maximized. Note that the peak power of the pulsed light is maximized and the time width of the pulsed light is minimized.

ここでもし、パルス光の時間幅が広がると、ピークパワーは低下するのだが、これらの間の関係式が分かっていると、パルス光の時間幅の広がり具合から、ピークパワーの低下量を確度よく推定することができる。   Here, if the time width of the pulsed light increases, the peak power decreases, but if the relation between these is known, the amount of decrease in the peak power can be accurately determined from the extent of the time width of the pulsed light. Can be estimated well.

パワーメーターで測定したパルス光の平均パワー(P1)を、オシロスコープで測定した繰り返し周波数で除すると、1パルス当たりのエネルギーが求められる。この1パルス当たりのエネルギーを、オートコリレータで測定した時間幅で除すれば、パルス光のピークパワー(P2)が求められる。   By dividing the average power (P1) of the pulsed light measured by the power meter by the repetition frequency measured by the oscilloscope, the energy per pulse is obtained. By dividing the energy per pulse by the time width measured by the autocorrelator, the peak power (P2) of the pulsed light can be obtained.

そうすると、オートコリレータにより測定した時間幅と、算出したピークパワー(P2)を平均パワー(P1)の2乗で除した商(P2/P12)の値との間における、関係式が求められる。なお、オートコリレータでは、時間を要するが、パルス光の時間幅を正確に測定することができる。 Then, a relational expression between the time width measured by the autocorrelator and the value of the quotient (P2 / P1 2 ) obtained by dividing the calculated peak power (P2) by the square of the average power (P1) is obtained. Note that the autocorrelator takes time, but the time width of the pulsed light can be accurately measured.

ここで、商(P2/P12)が変化した場合、パルス光の時間幅はこの関係式を保って変化することとなる。具体例として、平均パワー(P1):2mW、繰り返し周波数:50MHzの場合、1パルスエネルギー:40pJ、時間幅を0.3psとすると、ピークパワー(P2):0.13kWとなる。このとき、(P2/P12)を縦軸とし、パルス光の時間幅を横軸として、両対数グラフとしたのが図8である。 Here, when the quotient (P2 / P1 2 ) changes, the time width of the pulsed light changes while maintaining this relational expression. As a specific example, when the average power (P1) is 2 mW and the repetition frequency is 50 MHz, if one pulse energy is 40 pJ and the time width is 0.3 ps, the peak power (P2) is 0.13 kW. FIG. 8 is a double logarithmic graph with (P2 / P1 2 ) as the vertical axis and the time width of the pulsed light as the horizontal axis.

図8から明らかなように、(P2/P12)およびパルス光の時間幅は直線関係を示しており、一次関数の関係式(Y=aX+b)が求められる。ここで、商(P2/P12)が変化すると、パルス光の時間幅はこの一次関数の関係式で表される直線上を変化することとなる。 As is clear from FIG. 8, (P2 / P1 2 ) and the time width of the pulsed light show a linear relationship, and a linear function relational expression (Y = aX + b) is obtained. Here, when the quotient (P2 / P1 2 ) changes, the time width of the pulsed light changes on a straight line represented by the relational expression of this linear function.

ここで、関係式を求める方法について説明する。あるレーザー発生装置で発生条件を適宜変更しながら、本発明のパルス光のモニター装置で((P2/P12)=X)を、オートコリレータでパルス光の時間幅(Y)をそれぞれ測定する。こうして得られた複数組の測定値(X,Y)を、関係式(Y=aX+b)に代入すると、傾きaおよび定数項bが求められる。その結果、関係式(Y=aX+b)を定めることができる。 Here, a method for obtaining the relational expression will be described. While appropriately changing the generation conditions with a certain laser generator, the pulse light monitoring device of the present invention measures ((P2 / P1 2 ) = X) and the time width (Y) of the pulsed light with an autocorrelator. Substituting the multiple sets of measurement values (X, Y) thus obtained into the relational expression (Y = aX + b), the slope a and the constant term b are obtained. As a result, the relational expression (Y = aX + b) can be determined.

こうして得られた関係式をXについて解くと、時間幅を求める式(X=(Y−b)/a)が得られる。具体的には、この時間幅を求める式に測定した(P2/P12)を代入して、パルス光の時間幅を算出することができる。
このように、予め測定したパルス光の時間幅を用いて、関係式を校正しておくと、パルス光の時間幅を確度よく算出し、モニターすることができる。
When the relational expression thus obtained is solved for X, an expression (X = (Y−b) / a) for obtaining the time width is obtained. Specifically, the time width of the pulsed light can be calculated by substituting (P2 / P1 2 ) measured in the equation for obtaining this time width.
Thus, if the relational expression is calibrated using the time width of the pulsed light measured in advance, the time width of the pulsed light can be accurately calculated and monitored.

以上説明した信号演算処理は、ソフトウエアによって実現することができる。このソフトウエアは、以下のようなステップを含んでプログラミングされるとよい。
(S1)予め求めておいた関係式(Y=aX+b)の傾きaおよび定数項bを、定数として記憶しておく。
(S2)第2光検出器および第1検出器からの出力信号をA/D変換し、デジタル信号を取り込み、変数として記憶する。
(S3)(P2/P12)を算出し、時間幅を求める式(X=(Y−b)/a)に代入して、時間幅を算出する。
(S4)算出された時間幅の値を出力器に出力する。
以下、(S2)〜(S4)を順次繰り返す。
The signal calculation processing described above can be realized by software. This software may be programmed including the following steps.
(S1) The slope a and the constant term b of the relational expression (Y = aX + b) obtained in advance are stored as constants.
(S2) The A / D conversion is performed on the output signals from the second photodetector and the first detector, the digital signal is captured, and stored as a variable.
(S3) (P2 / P1 2 ) is calculated, and is substituted into an equation (X = (Y−b) / a) for determining the time width, thereby calculating the time width.
(S4) The calculated time width value is output to the output device.
Thereafter, (S2) to (S4) are sequentially repeated.

以上では、ソフトウエアにて信号演算処理を実行する例を説明したが、これに限られることなく、ハードウエアでも同様の信号演算処理が可能である。   In the above, an example in which signal calculation processing is executed by software has been described. However, the present invention is not limited to this, and the same signal calculation processing can be performed by hardware.

また、以上の説明では、関係式(Y=aX+b)の傾きaおよび定数項bを、オートコリレータにて正確に測定した数値を用いて求めているので、パルス光の時間幅を確度よくモニターすることができる。しかし、パルス光の時間幅の変化を見るだけであれば、このようにしなくても、モニターすることが可能である。   In the above description, since the slope a and the constant term b of the relational expression (Y = aX + b) are obtained using numerical values accurately measured by the autocorrelator, the time width of the pulsed light is accurately monitored. be able to. However, if only the change in the time width of the pulsed light is seen, it is possible to monitor without doing this.

なお、特開2010−093243号公報の「光ピークパワー検出装置」では、非線形光学素子にレーザー光を通過あるいは反射させて、波長変換している。そして、波長変換された第2高調波の検出信号である第2信号を、基本波ビームの検出信号である第1信号で除する演算を実施している。さらに、光検出器として、2光子吸収を利用した光検出器を用いることは、何ら記載されていない。   In the “optical peak power detection device” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-093243, wavelength conversion is performed by allowing a nonlinear optical element to pass or reflect a laser beam. Then, a calculation is performed to divide the second signal, which is the second harmonic detection signal subjected to wavelength conversion, by the first signal, which is the detection signal of the fundamental beam. Furthermore, there is no description of using a photodetector using two-photon absorption as the photodetector.

これに対して、本発明によるパルス光のモニター装置では、非線形光学素子を用いていない。そして、2光子吸収を利用した第2信号を、1光子吸収を利用した第1信号の2乗で除する演算処理をしている。
このように、特開2010−093243号公報の「光ピークパワー検出装置」と本発明によるパルス光のモニター装置とでは、光検出器にて検出するレーザー光(パルス光)が相違しているうえ、演算処理も相違している。
In contrast, the pulsed light monitoring apparatus according to the present invention does not use a nonlinear optical element. An arithmetic process is performed to divide the second signal using two-photon absorption by the square of the first signal using one-photon absorption.
As described above, the laser light (pulse light) detected by the photodetector is different between the “light peak power detection device” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-093243 and the pulse light monitoring device according to the present invention. The arithmetic processing is also different.

本発明によるパルス光のモニター装置の演算処理器では、第2光検出器の出力値(P2)を第1光検出器の出力値(P1)の2乗で除した商により、パルス光の時間幅の状態をモニターしている。このように、本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法では、電気的な信号の演算処理を行うだけで、パルス光の時間幅の状態をモニターすることができ、機械的に移動するような構造を必要としない。   In the arithmetic processor of the pulsed light monitoring apparatus according to the present invention, the time of the pulsed light is obtained by dividing the output value (P2) of the second photodetector by the square of the output value (P1) of the first photodetector. The width status is monitored. As described above, in the pulse light monitoring apparatus and the pulse light monitoring method according to the present invention, the state of the time width of the pulse light can be monitored and mechanically moved only by performing the arithmetic processing of the electrical signal. No structure is required.

例えば、従来のオートコリレータでは、パルス光の時間幅の測定に少なくとも秒オーダーの時間を要していた。しかし、本発明によるパルス光のモニター装置を用いると、マイクロ秒オーダーの時間でモニターすることができ、実質的にリアルタイムにモニターが可能となる。   For example, in a conventional autocorrelator, the time width of pulsed light requires at least a time on the order of seconds. However, when the pulsed light monitoring apparatus according to the present invention is used, monitoring can be performed in a time on the order of microseconds, and monitoring can be performed substantially in real time.

なお、図1に示したパルス光のモニター装置では、分波器として光ファイバーカプラーを用いた例であった。分波器としてビームスプリッターを用いたパルス光のモニター装置の例を、図9に示す。なお符号は、図1と同一の構成要素には同じ符号を付している。   1 is an example in which an optical fiber coupler is used as a branching filter. An example of a pulsed light monitoring device using a beam splitter as a duplexer is shown in FIG. In addition, the code | symbol attaches | subjects the same code | symbol to the component same as FIG.

モニターされるパルス光60は、コリメータレンズに入射されてコリメートされ、ビームスプリッター31により分波される。分波されたパルス光は、それぞれ第1光検出器10と第2光検出器20に入射される。第1光検出器からの第1信号11と、第2光検出器からの第2信号21とは、それぞれ信号演算処理器40に入力され、前述と同様の演算処理された信号41が出力器50に出力され、パルス光の時間幅の状態をモニターすることができる。   The monitored pulsed light 60 is incident on the collimator lens, collimated, and demultiplexed by the beam splitter 31. The demultiplexed pulsed light enters the first photodetector 10 and the second photodetector 20, respectively. The first signal 11 from the first photodetector and the second signal 21 from the second photodetector are respectively input to the signal arithmetic processor 40, and the signal 41 subjected to the arithmetic processing similar to the above is output as the output device. The time width of the pulsed light can be monitored.

このように、本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法は、従来のオートコリレータのように、機械的に移動する構造を有しておらず、電気的な信号を演算処理するだけで、パルス光の時間幅の状態をモニターすることができる。したがって、測定時間がマイクロ秒オーダーと短いので、パルス光の時間幅の状態を実質的にリアルタイムにモニターすることができる。   As described above, the pulse light monitoring apparatus and the pulse light monitoring method according to the present invention do not have a mechanically moving structure unlike the conventional autocorrelator, and only perform an arithmetic processing on an electrical signal. Thus, the time width state of the pulsed light can be monitored. Therefore, since the measurement time is as short as microsecond order, the time width state of the pulsed light can be monitored substantially in real time.

以上説明したように、本発明によるパルス光のモニター装置およびパルス光のモニター方法は、非線形光学素子を用いることなく構成されているので、非線形光学素子の調整を必要としない。さらに、マイケルソン干渉計などを必要としないので、測定系の構成を簡素化できる特徴を有している。   As described above, the pulsed light monitoring apparatus and pulsed light monitoring method according to the present invention are configured without using a nonlinear optical element, and therefore do not require adjustment of the nonlinear optical element. Furthermore, since a Michelson interferometer or the like is not required, the configuration of the measurement system can be simplified.

以上説明してきたパルス光のモニター装置は、レーザー発生装置と組み合わせることが好ましい。
本発明によるパルス光のモニター装置をレーザー発生装置と組み合わせると、レーザーの発生条件の変更によるパルス光の時間幅の状態をリアルタイムにモニターすることができるので、最適なレーザー発生条件を容易に求めることができる。
The pulse light monitoring device described above is preferably combined with a laser generator.
When the pulse light monitoring device according to the present invention is combined with a laser generator, it is possible to monitor the time width of the pulsed light by changing the laser generation conditions in real time, so that the optimum laser generation conditions can be easily obtained. Can do.

さらに、パルス光のモニター装置の出力器およびレーザー発生装置の制御部が接続されていると、レーザー発生条件およびパルス光の時間幅を関連づけて、出力表示することもできる。したがって、最適なレーザー発生条件が速やかに得られるので、好ましい。   Further, when the output device of the pulse light monitoring device and the control unit of the laser generator are connected, the laser generation conditions and the time width of the pulse light can be associated and displayed. Therefore, it is preferable because optimum laser generation conditions can be obtained quickly.

例えば、モード同期ファイバーレーザー発生装置では、ファイバー中の短パルスレーザーの波長や偏光方向が常に変化している。このような光ファイバーを含むレーザー発生装置に対して、本発明を適用すると、最適なレーザー発生条件が速やかに得られるので、特に有用である。   For example, in a mode-locked fiber laser generator, the wavelength and polarization direction of a short pulse laser in the fiber are constantly changing. When the present invention is applied to a laser generator including such an optical fiber, optimum laser generation conditions can be obtained quickly, which is particularly useful.

本発明によるパルス光のモニター装置は、レーザー発生装置における時間幅のフィードバック用モニターとして用いることができる。また、レーザー装置や、短時間パルス光学系の分散の変化に伴う時間変化によるパルス光の時間幅の状態を、実質的にリアルタイムにモニターすることができ、分散補償装置のフィードバックモニターとして最適である。   The pulsed light monitoring device according to the present invention can be used as a time width feedback monitor in a laser generator. In addition, it is possible to monitor the time width of the pulsed light due to the time change accompanying the change in the dispersion of the laser device and the short-time pulse optical system in real time, and is ideal as a feedback monitor for the dispersion compensation device. .

100 パルス光のモニター装置
30 分波器(光ファイバーカプラー)
31 ビームスプリッター
32 入力ポート
33,34 出力ポート
10 第1光検出器(InGaAsPD)
11 第1信号
12 集光用レンズ
13 フィルター
20 第2光検出器(SiAPD)
21 第2信号
22 集光用レンズ
23 フィルター
24 コリメータレンズ
202 導波路型半導体(LD)
40 演算処理器
41 処理信号
50 出力器
51 表示器
60 パルス光
100 Pulse light monitoring device 30 Demultiplexer (fiber optic coupler)
31 Beam splitter 32 Input port 33, 34 Output port 10 First photodetector (InGaAsPD)
11 First signal 12 Condensing lens 13 Filter 20 Second photodetector (SiAPD)
21 Second signal 22 Condensing lens 23 Filter 24 Collimator lens 202 Waveguide type semiconductor (LD)
40 arithmetic processing unit 41 processing signal 50 output unit 51 display unit 60 pulse light

Claims (13)

測定対象であるレーザーパルス光を2つの光に分波する分波器と、
分波された2つの光をそれぞれ受ける、第1光検出器および第2光検出器と、
信号演算処理器と、
出力器と、を有し、
前記第1光検出器は1光子吸収を利用して受けた光のエネルギーを第1信号に変換するとともに、前記第2光検出器は2光子吸収を利用して受けた光のエネルギーを第2信号に変換しており、
前記信号演算処理器は、前記第2信号を前記第1信号の2乗で除した商を求め、前記商より前記パルス光の時間幅の状態を表す演算機能を有しており、
前記パルス光の時間幅の状態を表す信号を、前記出力器に出力しモニターすることを特徴とするパルス光のモニター装置。
A demultiplexer that demultiplexes the laser pulse light to be measured into two lights;
A first photodetector and a second photodetector, each receiving two demultiplexed lights;
A signal processor,
An output device,
The first photodetector converts the energy of light received using one-photon absorption into a first signal, and the second photodetector detects the energy of light received using two-photon absorption as a second. Converted into a signal,
The signal arithmetic processing unit obtains a quotient obtained by dividing the second signal by the square of the first signal, and has an arithmetic function that represents a time width state of the pulsed light from the quotient.
A pulse light monitoring apparatus, wherein a signal representing a state of a time width of the pulse light is output to the output device and monitored.
請求項1に記載のパルス光のモニター装置において、
前記パルス光の時間幅の状態は、前記パルス光の時間幅の変化であるパルス光のモニター装置。
The pulsed light monitoring device according to claim 1,
The pulse light monitoring apparatus, wherein the time width state of the pulsed light is a change in the time width of the pulsed light.
請求項1に記載のパルス光のモニター装置において、
前記パルス光の時間幅の状態は、前記パルス光の時間幅であり、
前記信号演算処理器は、予め求めておいた、前記パルス光の時間幅および前記商の関係式から、前記パルス光の時間幅をモニターするパルス光のモニター装置。
The pulsed light monitoring device according to claim 1,
The time width state of the pulsed light is the time width of the pulsed light,
The signal arithmetic processor is a pulsed light monitoring device that monitors the time width of the pulsed light based on the time width of the pulsed light and the quotient relational expression obtained in advance.
請求項3に記載のパルス光のモニター装置において、
前記信号演算処理器は、予め測定した前記パルス光の時間幅を用いて校正した前記関係式によって、前記パルス光の時間幅をモニターするパルス光のモニター装置。
The monitoring device for pulsed light according to claim 3,
The signal arithmetic processor is a pulsed light monitoring device that monitors the time width of the pulsed light according to the relational expression calibrated using the time width of the pulsed light measured in advance.
請求項1から4のいずれかに記載のパルス光のモニター装置において、
前記分波器と前記第2光検出器との間に、集光用レンズを設けたパルス光のモニター装置。
The pulse light monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
A pulsed light monitoring device in which a condensing lens is provided between the duplexer and the second photodetector.
請求項1から4のいずれかに記載のパルス光のモニター装置において、
前記分波器と前記第1光検出器との間に、集光用レンズを設けたパルス光のモニター装置。
The pulse light monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
A pulsed light monitoring device in which a condensing lens is provided between the duplexer and the first photodetector.
請求項1から4のいずれかに記載のパルス光のモニター装置において、
前記第1光検出器および前記2光検出器におけるパルス光の入力強度比を、1:9〜1:999の範囲としたパルス光のモニター装置。
The pulse light monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
An apparatus for monitoring pulsed light, wherein an input intensity ratio of pulsed light in the first photodetector and the two photodetectors is in the range of 1: 9 to 1: 999.
請求項1から4のいずれかに記載のパルス光のモニター装置において、
前記分波器と前記第1光検出器との間に、可変損失器を設けたパルス光のモニター装置。
The pulse light monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
A pulsed light monitoring device in which a variable loss device is provided between the duplexer and the first photodetector.
請求項1から4のいずれかに記載のパルス光のモニター装置において、
前記第1光検出器は、インジウムガリウムヒ素・フォトダイオードであり、
前記第2光検出器は、シリコンを用いたアバランシェ・フォトダイオードであるパルス光のモニター装置。
The pulse light monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
The first photodetector is indium gallium arsenide / photodiode,
The second photodetector is a pulsed light monitoring device which is an avalanche photodiode using silicon.
請求項1から4のいずれかに記載のピークパワーモニター装置において、
前記第2光検出器は、測定対象であるレーザーパルス光の波長より短い波長の光を放出することができるレーザーダイオードであるピークパワーモニター装置。
In the peak power monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
The second light detector is a peak power monitor device which is a laser diode capable of emitting light having a wavelength shorter than the wavelength of laser pulse light to be measured.
請求項1から4のいずれかに記載のパルス光のモニター装置において、
前記分波器は、光ファイバーカプラーであるパルス光のモニター装置。
The pulse light monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
The duplexer is a pulsed light monitoring device which is an optical fiber coupler.
請求項1から4のいずれかに記載のパルス光のモニター装置において、
前記分波器は、ビームスプリッターであるパルス光のモニター装置。
The pulse light monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
The branching filter is a pulsed light monitoring device which is a beam splitter.
測定対象であるレーザーパルス光を2つの光に分波する工程と、
分波された2つの光をそれぞれ受ける、第1光検出器および第2光検出器にて、前記第1光検出器は1光子吸収を利用して受けた光のエネルギーを第1信号に変換するとともに、前記第2光検出器は2光子吸収を利用して受けた光のエネルギーを第2信号に変換する工程と、
前記第2信号を前記第1信号の2乗で除する商を求め、前記商より前記パルス光の時間幅の状態を表す演算処理工程と、
前記パルス光の時間幅の状態を表す信号を、前記出力器に出力しモニターする出力工程と、を有すること特徴とするパルス光のモニター方法。
A step of splitting the laser pulse light to be measured into two lights;
In the first photodetector and the second photodetector that receive the two demultiplexed lights, respectively, the first photodetector converts the energy of the received light into a first signal using one-photon absorption. And the second photodetector converts the energy of light received using two-photon absorption into a second signal;
An arithmetic processing step for obtaining a quotient obtained by dividing the second signal by the square of the first signal, and representing a time width state of the pulsed light from the quotient;
An output step of outputting a signal representing a time width state of the pulsed light to the output unit and monitoring the signal, and monitoring the pulsed light.
JP2010283018A 2010-12-20 2010-12-20 Pulse light monitoring device and pulse light monitoring method Pending JP2012132706A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010283018A JP2012132706A (en) 2010-12-20 2010-12-20 Pulse light monitoring device and pulse light monitoring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010283018A JP2012132706A (en) 2010-12-20 2010-12-20 Pulse light monitoring device and pulse light monitoring method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012132706A true JP2012132706A (en) 2012-07-12

Family

ID=46648482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010283018A Pending JP2012132706A (en) 2010-12-20 2010-12-20 Pulse light monitoring device and pulse light monitoring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012132706A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9885614B2 (en) Method and apparatus for multifrequency optical comb generation
JP7115387B2 (en) Light source device for light measurement, spectroscopic measurement device and spectroscopic measurement method
US20120287428A1 (en) Nonlinear raman spectroscopic apparatus, microspectroscopic apparatus, and microspectroscopic imaging apparatus
US20060187537A1 (en) Mode locking methods and apparatus
WO2020075441A1 (en) Light source for spectroscopic analysis, spectroscopic analysis device, and spectroscopic analysis method
JP2011181691A (en) Pulse laser, optical frequency stabilized laser, measuring device, and measuring method
US20150204790A1 (en) Stimulated raman scattering measurement apparatus
CN109060150B (en) Ultra-short pulse time width measuring device and method based on spectral interference
JP2004085275A (en) Equipment, method and program for measuring optical characteristic utilizing quantum interference, and recording medium recording the program
US20220187126A1 (en) Broadband pulsed light source apparatus
JP7147657B2 (en) Broadband pulse light source device, spectroscopic measurement device and spectroscopic measurement method
JP2012132704A (en) Peak power monitoring device and peak power monitoring method
US6266145B1 (en) Apparatus for measurement of an optical pulse shape
JP2012132706A (en) Pulse light monitoring device and pulse light monitoring method
JP2010093243A (en) Optical peak power detection apparatus, and pulse laser generation apparatus using the same
JP7238540B2 (en) Broadband pulse light source device, spectroscopic measurement device and spectroscopic measurement method
EP3278085B1 (en) Electro-optic terahertz detector
JPH03175333A (en) Light transmission line measuring device
JP2014196915A (en) Optical damage measuring apparatus
JP7424250B2 (en) Optical fiber strain measuring device and optical fiber strain measuring method
WO2023112909A1 (en) Time-stretch optical measurement instrument and time-stretch spectroscopy
JP3317654B2 (en) Chromatic dispersion measuring device for optical components using delay unit
JP2014013935A (en) Pulse laser, optical frequency stabilized laser, measuring device, and measuring method
JP2019054223A (en) Wavelength sweeping light source