JP2754214B2 - 光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電体多層膜 - Google Patents
光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電体多層膜Info
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【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、レーザー光学系用の誘電体多層膜、特に周
波数チャープ補償を必要とするレーザー光学系に用いる
誘電体多層膜に関する。
波数チャープ補償を必要とするレーザー光学系に用いる
誘電体多層膜に関する。
＜従来の技術＞ 現在のレーザー発振技術中、最高速技術としてのフェ
ムト秒（fs １フェムト秒＝10-15秒）パルスレーザー
技術の中心となっているものは、衝突モード周期リング
色素レーザー〔Collding Pulse Mode−Locked CW Ring
Dye Leser;以下CPMレーザーと云う〕である。このCPMレ
ーザーで光パルスを発生させる場合、共振器内の構成素
子によって生じる波長分散〔光パルスの位相Φ（ω）が
波長によって異なる現象〕や自己位相変調〔光自身によ
って通過媒質内の屈折率ｎ（ｔ）が時間的に変化する
為、位相Φ（ｔ）が時間的に変化する現象〕により光パ
ルスは周波数チャープ〔光周波数ν（ｔ）が時間的に高
速帰引される現象〕を受け、発生した光パルスの幅を広
げる現象が表れる。
ムト秒（fs １フェムト秒＝10-15秒）パルスレーザー
技術の中心となっているものは、衝突モード周期リング
色素レーザー〔Collding Pulse Mode−Locked CW Ring
Dye Leser;以下CPMレーザーと云う〕である。このCPMレ
ーザーで光パルスを発生させる場合、共振器内の構成素
子によって生じる波長分散〔光パルスの位相Φ（ω）が
波長によって異なる現象〕や自己位相変調〔光自身によ
って通過媒質内の屈折率ｎ（ｔ）が時間的に変化する
為、位相Φ（ｔ）が時間的に変化する現象〕により光パ
ルスは周波数チャープ〔光周波数ν（ｔ）が時間的に高
速帰引される現象〕を受け、発生した光パルスの幅を広
げる現象が表れる。
従来これら波長分散〔Φ（ω）〕や自己位相変調〔Φ
（ｔ）〕による周波数チャープ補償をする技術として、
共振器内に複数個のプリズムを挿入して、そのプリズム
内の通過光路長を変えたり、プリズム間の間隔を変える
事により周波数チャープ補償をする技術〔例えば、J.A.
Valdmanis et al,IEEE J.Quantum.Electron.QE−22,112
（1986）〕、共振器内に１対の反射型エタロンであるGT
干渉計〔Gires−Tournois干渉計〕を加え共振器鏡の一
部として使用し、その入射角を変える事により周波数チ
ャープ補償をする技術〔例えばJ.Heppner et al,Appl.P
hys.Lett.47,453（1985）〕が知られていて、主に２次
の分散〔（ω）＝d2Φ（ω）/dω２〕の調整により周
波数チャープ補償をしている。またレーザー発振器外部
で光パルスを圧縮〔外部パルス圧縮〕する場合には、チ
ャープ補償素子〔周波数チャープ補償を行う為の光学素
子〕として、回折格子等が用いられていた。
（ｔ）〕による周波数チャープ補償をする技術として、
共振器内に複数個のプリズムを挿入して、そのプリズム
内の通過光路長を変えたり、プリズム間の間隔を変える
事により周波数チャープ補償をする技術〔例えば、J.A.
Valdmanis et al,IEEE J.Quantum.Electron.QE−22,112
（1986）〕、共振器内に１対の反射型エタロンであるGT
干渉計〔Gires−Tournois干渉計〕を加え共振器鏡の一
部として使用し、その入射角を変える事により周波数チ
ャープ補償をする技術〔例えばJ.Heppner et al,Appl.P
hys.Lett.47,453（1985）〕が知られていて、主に２次
の分散〔（ω）＝d2Φ（ω）/dω２〕の調整により周
波数チャープ補償をしている。またレーザー発振器外部
で光パルスを圧縮〔外部パルス圧縮〕する場合には、チ
ャープ補償素子〔周波数チャープ補償を行う為の光学素
子〕として、回折格子等が用いられていた。
＜発明の解決しようとする問題点＞ 光パルスの幅が狭くなって来ると、CPMレーザーの構
成素子等による３次の分散 およびそれ以上の高次の分散がパルス幅を広げてサブパ
ルスを発生する為、２次の分散のみならず３次以上の高
次の分散をも考慮する必要が生じてきたが、上記の従来
の技術では周波数チャープ補償をする為に主に２次の分
散しか考慮していない。また、CPMレーザーの発振のみ
に関係する構成素子の他にチャープ補償素子を共振器内
に挿入しなければならず、共振器全体の構成素子数が増
し、レーザーの調整が非常に複雑になってしまうと云う
２つの重要な問題点があった。また、外部パルス圧縮す
る場合には、前記回折格子等の反射率が低く、高３次分
散を有すると言う問題点が存在する。
成素子等による３次の分散 およびそれ以上の高次の分散がパルス幅を広げてサブパ
ルスを発生する為、２次の分散のみならず３次以上の高
次の分散をも考慮する必要が生じてきたが、上記の従来
の技術では周波数チャープ補償をする為に主に２次の分
散しか考慮していない。また、CPMレーザーの発振のみ
に関係する構成素子の他にチャープ補償素子を共振器内
に挿入しなければならず、共振器全体の構成素子数が増
し、レーザーの調整が非常に複雑になってしまうと云う
２つの重要な問題点があった。また、外部パルス圧縮す
る場合には、前記回折格子等の反射率が低く、高３次分
散を有すると言う問題点が存在する。
そこで本発明は、基本的構成素子である共振器鏡や出
力鏡をチャープ補償素子とし、このチャープ補償素子
で、２次の分散のみならず３次以上の高次の分散をも補
償してしまうことによって、従来技術の２つの欠点を解
決する光パルスの周波数チャープ補償が出来る光学素子
を提供するものである。また外部パルス圧縮する場合、
高反射率、低３次分散の光パルスの周波数チャープ補償
が出来るチャープ補償素子を提供するものである。
力鏡をチャープ補償素子とし、このチャープ補償素子
で、２次の分散のみならず３次以上の高次の分散をも補
償してしまうことによって、従来技術の２つの欠点を解
決する光パルスの周波数チャープ補償が出来る光学素子
を提供するものである。また外部パルス圧縮する場合、
高反射率、低３次分散の光パルスの周波数チャープ補償
が出来るチャープ補償素子を提供するものである。
＜問題点を解決しようとするための手段＞ 本発明の光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電
体多層膜は、例えば第２図の概略断面図に示す様に、少
なくとも２種類以上の違った屈折率の層を交互に積層し
た光干渉膜を１スタックとし、第１図の概略断面図に示
す様に、少なくとも２スタック以上を積層して〔第１図
はスタック数Ｓの多層膜を示し、第２図はそのＫ番目の
スタックの構成を示し、その層数はＬである〕これらの
各スタックの中心波長が異なるようにする。すなわち、
それらの層の光学的膜厚を、それらの層が含まれるスタ
ックの中心波長λｋのほぼ４分の１波長〔λk/4〕膜
〔必要ならばλk/2膜、λk/8膜、あるいはそれら以外の
厚さの膜を含む〕としたことを特徴とする。このような
マルチスタック誘電体多層膜を反射鏡とする場合、その
２次の分散や３次以上の高次の分散の波長依存性は空気
に近い側のスタックのそれらに強く依存し、一方基板側
に近いスタックはマルチスタック誘電体多層膜鏡の反射
率に主に関与する事を、多くの検討および研究により本
発明者達は発見した。
体多層膜は、例えば第２図の概略断面図に示す様に、少
なくとも２種類以上の違った屈折率の層を交互に積層し
た光干渉膜を１スタックとし、第１図の概略断面図に示
す様に、少なくとも２スタック以上を積層して〔第１図
はスタック数Ｓの多層膜を示し、第２図はそのＫ番目の
スタックの構成を示し、その層数はＬである〕これらの
各スタックの中心波長が異なるようにする。すなわち、
それらの層の光学的膜厚を、それらの層が含まれるスタ
ックの中心波長λｋのほぼ４分の１波長〔λk/4〕膜
〔必要ならばλk/2膜、λk/8膜、あるいはそれら以外の
厚さの膜を含む〕としたことを特徴とする。このような
マルチスタック誘電体多層膜を反射鏡とする場合、その
２次の分散や３次以上の高次の分散の波長依存性は空気
に近い側のスタックのそれらに強く依存し、一方基板側
に近いスタックはマルチスタック誘電体多層膜鏡の反射
率に主に関与する事を、多くの検討および研究により本
発明者達は発見した。
３次の分散まで周波数チャープ補償をする上記マルチ
スタック誘電体多層膜鏡を設計するには、次の様にす
る。入射光パルスの波長λｄ〔使用する波長〕で、２次
の分散ａと３次の分散 および反射率Raを与えよう
とする時、スタックの数Ｓと、Ｓ個のそれぞれのスタッ
クの中心波長λｉと、それらのスタックに含まれる層の
数Ｌとを変化させ、それらの層の光学的膜厚をそれらの
層が含まれるスタックの中心波長λｉの主にλi/4膜と
し、３次の分散の波長依存性を小さくする為に４次の分
散が零となる波長λ4.0がλｄと等しくなり、３次の分
散が零となる波長λ3.0で２次の分散ａとなる構成を
見つける。得られた多くの組合せの中から、λｄで３次
の分散が 、反射率がRaであり、λ3.0がλｄ付近で
あることを満足する構成を選択する。
スタック誘電体多層膜鏡を設計するには、次の様にす
る。入射光パルスの波長λｄ〔使用する波長〕で、２次
の分散ａと３次の分散 および反射率Raを与えよう
とする時、スタックの数Ｓと、Ｓ個のそれぞれのスタッ
クの中心波長λｉと、それらのスタックに含まれる層の
数Ｌとを変化させ、それらの層の光学的膜厚をそれらの
層が含まれるスタックの中心波長λｉの主にλi/4膜と
し、３次の分散の波長依存性を小さくする為に４次の分
散が零となる波長λ4.0がλｄと等しくなり、３次の分
散が零となる波長λ3.0で２次の分散ａとなる構成を
見つける。得られた多くの組合せの中から、λｄで３次
の分散が 、反射率がRaであり、λ3.0がλｄ付近で
あることを満足する構成を選択する。
この光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電体多
層膜は、レーザー共振器鏡および出力鏡、あるいは外部
パルス圧縮をする場合の周波数チャープ補償素子として
１枚で使用する必要はなく、光学系全体で補償を必要と
される周波数チャープの大きさを複数枚で合成して補償
する事も出来る。
層膜は、レーザー共振器鏡および出力鏡、あるいは外部
パルス圧縮をする場合の周波数チャープ補償素子として
１枚で使用する必要はなく、光学系全体で補償を必要と
される周波数チャープの大きさを複数枚で合成して補償
する事も出来る。
薄膜を形成するために積層される物質は、可視域にお
いて高屈折率層として用いられるものとしては、TiO2、
Ta2O5、ZrO2、CeO2、ZnS、ThO2、HfO2、Nb2O5、Pr6O11
等、およびそれらの混合物、同様に、低屈折率層として
用いられるものは、MgF2、SiO2、Na5Al3F14、Na3AlF6、
CaF3等、およびそれらの混合物、また同様、それらの中
間の屈折率層として用いられる物質は、Y2O3、PbF2、Mg
O、Al2O3、CeF3、La2O3、WO3、MoO3等、およびそれらの
混合物が一般に使用される。しかし、使用される物質は
これらに限定されるものではなく、この誘電体多層膜鏡
が使用される波長域で、仕様に最適な少なくとも２種類
以上の違った屈折率の物質を選び、交互に積層すれば、
その使用波長での光パルスの周波数チャープ補償が可能
である。
いて高屈折率層として用いられるものとしては、TiO2、
Ta2O5、ZrO2、CeO2、ZnS、ThO2、HfO2、Nb2O5、Pr6O11
等、およびそれらの混合物、同様に、低屈折率層として
用いられるものは、MgF2、SiO2、Na5Al3F14、Na3AlF6、
CaF3等、およびそれらの混合物、また同様、それらの中
間の屈折率層として用いられる物質は、Y2O3、PbF2、Mg
O、Al2O3、CeF3、La2O3、WO3、MoO3等、およびそれらの
混合物が一般に使用される。しかし、使用される物質は
これらに限定されるものではなく、この誘電体多層膜鏡
が使用される波長域で、仕様に最適な少なくとも２種類
以上の違った屈折率の物質を選び、交互に積層すれば、
その使用波長での光パルスの周波数チャープ補償が可能
である。
従って、可視域だけでなく、γ線域から赤外域までの
チャープ補償素子に用いられる誘電体多層膜に応用する
ことが出来る。
チャープ補償素子に用いられる誘電体多層膜に応用する
ことが出来る。
＜作用＞ 誘電体多層膜に入射した光パルスは、一部は反射波と
なり一部は透過波となるが、各々誘電体多層膜の構成に
より位相シフトを受ける。
なり一部は透過波となるが、各々誘電体多層膜の構成に
より位相シフトを受ける。
レーザ用素子として用いられる誘電体多層膜鏡の反射
率（Ｒ）は複素振幅反射率〔ｒ＝|r|exp（ｉΦ
ｒ（κ））＝rREAL＋rIMRGで表される〕を用いて、Ｒ＝
ｒ＊ｒ＊で表され、その反射波はΦｒ＝tan-1（rIMRG/r
REAL）なる波長依存性を持つ位相シフトを受ける。現在
問題としている２次の分散や３次以上の高次の分散はΦ
ｒ（κ）を間隔Δκ〔Δ1/λ；波数〕で数値微分し、
ｒ（ω）＝ｒ（κ）／（２πｃ）２〔ｒ（κ）＝d2
Φ（κ）/dκ2;cは光速〕、 として複素振幅反射率を与える多層膜マトリックス計算
を用いて計算機により求められる。
率（Ｒ）は複素振幅反射率〔ｒ＝|r|exp（ｉΦ
ｒ（κ））＝rREAL＋rIMRGで表される〕を用いて、Ｒ＝
ｒ＊ｒ＊で表され、その反射波はΦｒ＝tan-1（rIMRG/r
REAL）なる波長依存性を持つ位相シフトを受ける。現在
問題としている２次の分散や３次以上の高次の分散はΦ
ｒ（κ）を間隔Δκ〔Δ1/λ；波数〕で数値微分し、
ｒ（ω）＝ｒ（κ）／（２πｃ）２〔ｒ（κ）＝d2
Φ（κ）/dκ2;cは光速〕、 として複素振幅反射率を与える多層膜マトリックス計算
を用いて計算機により求められる。
以下、反射波のＰ偏光に対して周波数チャープ補償を
する誘電体多層膜について説明するが、Ｓ偏光に対し
て、また透過波に対して本発明が適用出来ないと言う事
ではない。記号ｒ（ω）、 ‥‥は、以下、単に、 ‥‥と記載する。
する誘電体多層膜について説明するが、Ｓ偏光に対し
て、また透過波に対して本発明が適用出来ないと言う事
ではない。記号ｒ（ω）、 ‥‥は、以下、単に、 ‥‥と記載する。
本発明の光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電
体多層膜をシングルスタック誘電体多層膜とする場合、
各層の光学的膜厚をそのスタックの中心波長λ０の1/4
膜とし、また必要ならばλ0/2膜、λ0/8膜、あるいはそ
れら以外の厚さの膜を含み、２種類以上の違った屈折率
の層を交互に積層すると、その中心波長λ０より入射光
パルスの波長λｄが短波長側となる場合、正の群速度分
散〔＜０〕となり、逆にその中心波長λ０により入射
光パルスの波長λｄが長波長側となる場合、負の群速度
分散〔＞０〕となる。この性質を利用して、入射光パ
ルスの波長とシングルスタック誘電体多層膜の中心波長
をずらして周波数チャープ補償をすることが出来るが、
高反射率を維持しながら、ある程度以上の大きな２次の
分散の値〔例えば、１×10-29s2以上〕や３次以上の高
次の分散の調整が出来なくなる事が、多くの計算の結果
明らかになった。
体多層膜をシングルスタック誘電体多層膜とする場合、
各層の光学的膜厚をそのスタックの中心波長λ０の1/4
膜とし、また必要ならばλ0/2膜、λ0/8膜、あるいはそ
れら以外の厚さの膜を含み、２種類以上の違った屈折率
の層を交互に積層すると、その中心波長λ０より入射光
パルスの波長λｄが短波長側となる場合、正の群速度分
散〔＜０〕となり、逆にその中心波長λ０により入射
光パルスの波長λｄが長波長側となる場合、負の群速度
分散〔＞０〕となる。この性質を利用して、入射光パ
ルスの波長とシングルスタック誘電体多層膜の中心波長
をずらして周波数チャープ補償をすることが出来るが、
高反射率を維持しながら、ある程度以上の大きな２次の
分散の値〔例えば、１×10-29s2以上〕や３次以上の高
次の分散の調整が出来なくなる事が、多くの計算の結果
明らかになった。
本発明の光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電
体多層膜は、少なくとも２種類以上の違った屈折率の誘
電体層を交互に積層して形成した多層膜を１スタックと
し、中心波長が異なるスタックを少なくとも２スタック
以上を持つ積層構造で、各層の光学的膜厚をその層が含
まれるスタックの中心波長λ０の主に1/4とし、この誘
電体多層膜をレーザー用共振器鏡および出力鏡、あるい
は外部パルス圧縮をする場合のレーザー光学系に用いる
ことによって、チャープ補償素子として作用させるもの
である。
体多層膜は、少なくとも２種類以上の違った屈折率の誘
電体層を交互に積層して形成した多層膜を１スタックと
し、中心波長が異なるスタックを少なくとも２スタック
以上を持つ積層構造で、各層の光学的膜厚をその層が含
まれるスタックの中心波長λ０の主に1/4とし、この誘
電体多層膜をレーザー用共振器鏡および出力鏡、あるい
は外部パルス圧縮をする場合のレーザー光学系に用いる
ことによって、チャープ補償素子として作用させるもの
である。
＜実施例＞ 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明の範囲は以下の実施例によりなんら制限されるもの
ではない。
発明の範囲は以下の実施例によりなんら制限されるもの
ではない。
実施例は、スッタク数Ｓを２とし、２種類の違った屈
折率〔高屈折率と低屈折率〕の層を選び、Ｐ偏光の光パ
ルスに対し２次の分散はほぼ〜２＊10-28s2で、３次の
分散は極力小さく〔＜２＊10-42s3〕なるようにした。
上記高屈折率層としてTiO2〔nH＝2.25〕、上記低屈折率
層としてSiO2〔nL＝1.46〕、基板としてBK−７〔nSUB＝
1.52〕、入射媒質を空気〔nAIR＝1.0〕として設計し、
一般的に行われる真空蒸着法により誘電体多層膜の製作
を行った。使用波長領域は625nm〜645nmである。
折率〔高屈折率と低屈折率〕の層を選び、Ｐ偏光の光パ
ルスに対し２次の分散はほぼ〜２＊10-28s2で、３次の
分散は極力小さく〔＜２＊10-42s3〕なるようにした。
上記高屈折率層としてTiO2〔nH＝2.25〕、上記低屈折率
層としてSiO2〔nL＝1.46〕、基板としてBK−７〔nSUB＝
1.52〕、入射媒質を空気〔nAIR＝1.0〕として設計し、
一般的に行われる真空蒸着法により誘電体多層膜の製作
を行った。使用波長領域は625nm〜645nmである。
本実施例の誘電体多層膜は第３図に示すCPMレーザー
に使用される。鏡１、鏡６、鏡７には平面鏡が用いら
れ、レーザー色素10の両側の鏡２、鏡３と可飽和色素11
の両側の鏡４、鏡５は凹面鏡である。励起光８でレーザ
ー色素10を励起し、色素レーザー光９が鏡１に3.5゜で
入射し、また鏡２、３、４、５には10゜、鏡６には45
゜、鏡７には40゜で入射する様にレーザー系が組み立て
られている。色素レーザー光９は可飽和色素11を通過す
ることにより、パルス化され、その波長帯は625nmから6
45nmとなる〔その波長帯の中心635nmをλｄとする〕。
に使用される。鏡１、鏡６、鏡７には平面鏡が用いら
れ、レーザー色素10の両側の鏡２、鏡３と可飽和色素11
の両側の鏡４、鏡５は凹面鏡である。励起光８でレーザ
ー色素10を励起し、色素レーザー光９が鏡１に3.5゜で
入射し、また鏡２、３、４、５には10゜、鏡６には45
゜、鏡７には40゜で入射する様にレーザー系が組み立て
られている。色素レーザー光９は可飽和色素11を通過す
ることにより、パルス化され、その波長帯は625nmから6
45nmとなる〔その波長帯の中心635nmをλｄとする〕。
実施例 第３図中、誘電体多層膜鏡は鏡１に使用され、１枚で
周波数チャープ補償をする様に設計されたものとする。
周波数チャープ補償をする様に設計されたものとする。
スタック数Ｓを２、基板側スタックS1の層数L1が24、
空気側スタックS2の層数L2が８である２スタックの合計
32層の構成で、基板側の中心波長λ１と空気側の中心波
長λ２は入射角θが０゜で、スタックS1が601.9nm、ス
タックS2が489.1nm、とした。スタックS1に含まれる層
の光学的膜厚は、そのスタックの中心波長λ１の1/4
膜、スタックS2に含まれる層の光学的膜厚は、そのスタ
ックの中心波長λ２の1/4膜とした。
空気側スタックS2の層数L2が８である２スタックの合計
32層の構成で、基板側の中心波長λ１と空気側の中心波
長λ２は入射角θが０゜で、スタックS1が601.9nm、ス
タックS2が489.1nm、とした。スタックS1に含まれる層
の光学的膜厚は、そのスタックの中心波長λ１の1/4
膜、スタックS2に含まれる層の光学的膜厚は、そのスタ
ックの中心波長λ２の1/4膜とした。
この誘電体多層膜鏡は入射角θが3.5゜で使用され、
この入射角θでの２次の分散の最大値maxは第４図に
示す様に、３次の分散が零となる波長λ3.0＝642nmにお
いて、1.97＊10-28s2である。また３次の分散の最大値 は色素レーザー光９の波長帯の中心である波長λｄ〔＝
635nm;4次の分散が零となる波長λ4.0に等しくなる様に
設計されている〕で、1.85＊10-42s3である。反射率は
第５図に示す様に使用波長領域で99.9％以上である。
この入射角θでの２次の分散の最大値maxは第４図に
示す様に、３次の分散が零となる波長λ3.0＝642nmにお
いて、1.97＊10-28s2である。また３次の分散の最大値 は色素レーザー光９の波長帯の中心である波長λｄ〔＝
635nm;4次の分散が零となる波長λ4.0に等しくなる様に
設計されている〕で、1.85＊10-42s3である。反射率は
第５図に示す様に使用波長領域で99.9％以上である。
実施例 ３枚の多層膜鏡で周波数チャープ補償をする様に設計
された誘電体多層膜鏡で、第３図中、鏡１、鏡５および
鏡６に使用される。
された誘電体多層膜鏡で、第３図中、鏡１、鏡５および
鏡６に使用される。
鏡１に使用されるものは、スタック数Ｓを２、基板側
スタックS1の層数L1を24、空気側スタックS2の層数L2を
６である２スタックの合計30層の構成で、中心波長λ１
とλ２は入射角θが０゜の場合、S1が630.5nm、S2が44
8.8nmとした。それぞれのスタックに含まれる層の光学
的膜厚は、それぞれλ1/4と、λ2/4とした。
スタックS1の層数L1を24、空気側スタックS2の層数L2を
６である２スタックの合計30層の構成で、中心波長λ１
とλ２は入射角θが０゜の場合、S1が630.5nm、S2が44
8.8nmとした。それぞれのスタックに含まれる層の光学
的膜厚は、それぞれλ1/4と、λ2/4とした。
この誘電体多層膜鏡は入射角θが3.5゜で使用され、
このθでのmaxは第６図に示す様に、λ3.0＝648nmに
おいて、6.93＊10-29s2である。
このθでのmaxは第６図に示す様に、λ3.0＝648nmに
おいて、6.93＊10-29s2である。
はλｄ〔＝635nm;λ4.0に等しくなる様に設計されてい
る〕で、3.90＊10-43s3である。反射率は第６図に示す
様に使用波長領域で99.9％以上である。
る〕で、3.90＊10-43s3である。反射率は第６図に示す
様に使用波長領域で99.9％以上である。
鏡５に使用されるものは、Ｓを２、S1のL1を24、S2の
L2を６である２スタックの合計30層の構成で、λ１とλ
２はθが０゜で、S1を632.8nm、S2を452.4nmとした。そ
れぞれのスタックに含まれる層の光学的膜厚は、それぞ
れのスタックの中心波長のλ1/4とλ2/4とした。
L2を６である２スタックの合計30層の構成で、λ１とλ
２はθが０゜で、S1を632.8nm、S2を452.4nmとした。そ
れぞれのスタックに含まれる層の光学的膜厚は、それぞ
れのスタックの中心波長のλ1/4とλ2/4とした。
この誘電体多層膜はθが10゜で使用され、このθでの
maxは第８図に示す様に、λ3.0＝648nmにおいて6.92
＊10-29s2である。
maxは第８図に示す様に、λ3.0＝648nmにおいて6.92
＊10-29s2である。
はλｄ〔＝635nm;λ4.0に等しくなる様に設計されてい
る〕で、3.89＊10-43s3である。反射率は第９図に示す
様に使用波長領域で99.9％以上である。
る〕で、3.89＊10-43s3である。反射率は第９図に示す
様に使用波長領域で99.9％以上である。
第３図中、鏡６に使用されるものは、Ｓを２、S1のL1
を24、S2のL2を６である２スタックの合計30層の構成
で、λ１とλ２はθが０゜で、S1が671.3nm、S2が522.7
nm,とした。それぞれのスタックに含まれる層の光学的
膜厚は、それぞれλ1/4とλ2/4とした。
を24、S2のL2を６である２スタックの合計30層の構成
で、λ１とλ２はθが０゜で、S1が671.3nm、S2が522.7
nm,とした。それぞれのスタックに含まれる層の光学的
膜厚は、それぞれλ1/4とλ2/4とした。
この誘電体多層膜鏡はθが45゜で使用され、このθで
のmaxは第10図に示す様に、λ3.0＝649nmにおいて7.1
0＊10-29s2である。
のmaxは第10図に示す様に、λ3.0＝649nmにおいて7.1
0＊10-29s2である。
はλｄ〔＝635nm;λ4.0に等しくなる様に設計されてい
る〕で、3.85＊10-43s3である。反射率は第11図に示す
様に使用波長領域で99.9％以上である。
る〕で、3.85＊10-43s3である。反射率は第11図に示す
様に使用波長領域で99.9％以上である。
この実施例は、第３図において、鏡１、鏡５、鏡６に
３枚で使用され、その合成された２次の分散の最大値
maxは648nmにおいて2.09＊10-28s2、また３次の分散の
最大値 は635nmにおいて1.16＊10-42s3である。
３枚で使用され、その合成された２次の分散の最大値
maxは648nmにおいて2.09＊10-28s2、また３次の分散の
最大値 は635nmにおいて1.16＊10-42s3である。
〈発明の効果〉 以上説明した様に、本発明によれば、少なくとも２種
類以上の違った屈折率の層を交互に積層したマルチスタ
ック誘電体多層膜を共振器鏡または出力鏡に設けること
によって、レーザー共振機を構成する光学素子それ自体
を、レーザー共振器内で生じた周波数チャープに応じた
チャープ補償素子として、周波数チャープ補償が出来
る。必要ならば複数枚使用して合成することによってさ
らに補償を精密なものにすることができる。周波数チャ
ープ補償を考慮していない誘電体多層膜鏡でのパルス列
が66fsであったのが、実施例２の誘電体多層膜鏡を使う
ことによって44fsのパルス列を発生させることが出来
た。また外部パルス圧縮する場合でも、レーザー共振器
内で生じた周波数チャープ補償素子としてマルチスタッ
ク誘電体多層膜をレーザー共振器外のレーザー光学系で
使用する事で周波数チャープ補償が実現できる。
類以上の違った屈折率の層を交互に積層したマルチスタ
ック誘電体多層膜を共振器鏡または出力鏡に設けること
によって、レーザー共振機を構成する光学素子それ自体
を、レーザー共振器内で生じた周波数チャープに応じた
チャープ補償素子として、周波数チャープ補償が出来
る。必要ならば複数枚使用して合成することによってさ
らに補償を精密なものにすることができる。周波数チャ
ープ補償を考慮していない誘電体多層膜鏡でのパルス列
が66fsであったのが、実施例２の誘電体多層膜鏡を使う
ことによって44fsのパルス列を発生させることが出来
た。また外部パルス圧縮する場合でも、レーザー共振器
内で生じた周波数チャープ補償素子としてマルチスタッ
ク誘電体多層膜をレーザー共振器外のレーザー光学系で
使用する事で周波数チャープ補償が実現できる。
第１図は本発明の光パルスの周波数チャープ補償が出来
る誘電体多層膜の概略断面図、第２図は第１図の多層膜
の部分構成を示す概略断面図、第３図は本発明の誘電体
多層膜が使用される、CPMレーザーの光学配置図、第４
図と第５図は実施例のＰ偏光の２次の分散と３次の分
散の波長依存特性図と分光特性図、第６図と第７図、第
８図と第９図、第10図と第11図は、それぞれ実施例の
鏡１、５および６のＰ偏光の２次の分散と３次の分散の
波長依存特性図と分光特性図、図中の符号は １、２、３、４、５、6:共振器鏡 7:出力鏡、8:励起光 9:色素レーザー光、10:レーザー色素 11:可飽和色素、である。
る誘電体多層膜の概略断面図、第２図は第１図の多層膜
の部分構成を示す概略断面図、第３図は本発明の誘電体
多層膜が使用される、CPMレーザーの光学配置図、第４
図と第５図は実施例のＰ偏光の２次の分散と３次の分
散の波長依存特性図と分光特性図、第６図と第７図、第
８図と第９図、第10図と第11図は、それぞれ実施例の
鏡１、５および６のＰ偏光の２次の分散と３次の分散の
波長依存特性図と分光特性図、図中の符号は １、２、３、４、５、6:共振器鏡 7:出力鏡、8:励起光 9:色素レーザー光、10:レーザー色素 11:可飽和色素、である。
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも２種類以上の違った屈折率の層
を交互に積層した誘電体多層膜を１スタックとし、少な
くとも２スタック以上積層するとともに、これらの各ス
タックの中心波長が異なるようにすることにより、２次
の分散の補償だけでなく、３次以上の高次の分散の補償
も行う事を特徴とする光パルスの周波数チャープ補償が
出来る誘電体多層膜。 - 【請求項２】各誘電体層の光学的膜厚は、主としてその
層が含まれるスタックの中心波長λ０の４分の１膜厚で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光パ
ルスの周波数チャープ補償が出来る誘電体多層膜。 - 【請求項３】前記多層膜は、光学的膜厚がその層が含ま
れるスタックの中心波長λ０の２分の１膜厚或いは８分
の１膜厚の層を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電
体多層膜。 - 【請求項４】前記光パルスの領域とは、γ線域、Ｘ線
域、極短紫外域、真空紫外域、紫外域、可視域、赤外域
を含む領域であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項および第２項記載の光パルスの周波数チャープ補償が
出来る誘電体多層膜。 - 【請求項５】前記誘電体多層膜は、レーザー共振器を形
成する光学素子上に設けられ、誘電体多層膜鏡とされて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４
項の何れかに記載された光パルスの周波数チャープ補償
が出来る誘電体多層膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171740A JP2754214B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電体多層膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171740A JP2754214B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電体多層膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0223302A JPH0223302A (ja) | 1990-01-25 |
| JP2754214B2 true JP2754214B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=15928806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63171740A Expired - Lifetime JP2754214B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 光パルスの周波数チャープ補償が出来る誘電体多層膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2754214B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001037460A1 (fr) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | Oyokoden Lab Co., Ltd. | Procede de communication optique et composant optique utilise dans ce procede, et dispositif de communication optique contenant ce composant |
| WO2001057562A1 (fr) * | 2000-02-02 | 2001-08-09 | Oyokoden Lab Co., Ltd. | Composant optique et appareil optique le comprenant |
| WO2001084749A1 (fr) * | 2000-04-28 | 2001-11-08 | Oyokoden Lab Co., Ltd. | Dispositif de compensation de la dispersion optique, et procede de compensation de la dispersion optique utilisant ledit dispositif |
| WO2001084750A1 (fr) * | 2000-05-01 | 2001-11-08 | Oyokoden Lab Co., Ltd. | Dispositif de compensation de dispersion optique et procede de compensation de dispersion optique utilisant ledit dispositif |
| WO2001086339A1 (fr) * | 2000-05-10 | 2001-11-15 | Oyokoden Lab Co., Ltd. | Element de compensation de la dispersion de la lumiere et procede de compensation de la dispersion de la lumiere a l'aide dudit element |
| WO2001094991A1 (fr) * | 2000-06-08 | 2001-12-13 | Oyokoden Lab Co., Ltd. | Dispositif composite de compensation de dispersion de la lumiere et procede de compensation de dispersion de la lumiere l'utilisant |
| WO2002023234A1 (fr) * | 2000-09-14 | 2002-03-21 | Oyokoden Lab Co., Ltd. | Dispositif de compensation de la dispersion optique, dispositif composite de compensation de la dispersion optique comportant ledit dispositif et procede de compensation de la dispersion optique a l'aide de ce dispositif |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HU214659B (hu) * | 1993-08-23 | 1998-04-28 | Szilárdtestfizikai Kutatóintézet | Diszperzív dielektrikumtükör és eljárás annak tervezésére |
| US5450427A (en) * | 1994-10-21 | 1995-09-12 | Imra America, Inc. | Technique for the generation of optical pulses in modelocked lasers by dispersive control of the oscillation pulse width |
| US6222673B1 (en) | 1998-08-18 | 2001-04-24 | Coherent, Inc. | Group-delay-dispersive multilayer-mirror structures and method for designing same |
| AT409905B (de) * | 1999-12-09 | 2002-12-27 | Femtolasers Produktions Gmbh | Mehrschichtiger spiegel zur herbeiführung einer vorgegebenen gruppenverzögerungsdispersion |
| JP2005236336A (ja) * | 2000-10-13 | 2005-09-02 | Oyokoden Lab Co Ltd | 複合型の光分散補償素子および光分散補償方法 |
| DE10033259C2 (de) * | 2000-07-10 | 2003-06-26 | Univ Braunschweig Tech | Optisches Bauelement |
| JP4824855B2 (ja) | 2000-10-31 | 2011-11-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | 空間光変調器および光パルス波形制御装置 |
| US6963685B2 (en) * | 2002-07-09 | 2005-11-08 | Daniel Mahgerefteh | Power source for a dispersion compensation fiber optic system |
| WO2005053118A1 (de) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | High Q Laser Production Gmbh | Hochrepetierendes lasersystem mit kompaktem aufbau |
| JP2007041310A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Hamamatsu Photonics Kk | ファイバレーザ装置 |
| JP2009088136A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Fujinon Corp | 負分散ミラーおよび負分散ミラーを備えたモード同期固体レーザ装置 |
| JP2009088137A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Fujinon Corp | 負分散ミラーおよび負分散ミラーを備えたモード同期固体レーザ装置 |
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| US8199397B2 (en) | 2007-09-28 | 2012-06-12 | Fujifilm Corporation | Negative dispersion mirror and mode-locked solid-state laser apparatus including the mirror |
| JP5456992B2 (ja) | 2008-06-20 | 2014-04-02 | 富士フイルム株式会社 | モード同期固体レーザ装置 |
| JP5456993B2 (ja) | 2008-06-20 | 2014-04-02 | 富士フイルム株式会社 | モード同期固体レーザ装置 |
| JP5456994B2 (ja) | 2008-06-20 | 2014-04-02 | 富士フイルム株式会社 | モード同期固体レーザ装置 |
| JP5718017B2 (ja) * | 2010-10-27 | 2015-05-13 | オリンパス株式会社 | 多層膜フィルタ |
| JP6013793B2 (ja) * | 2012-06-18 | 2016-10-25 | 日本電信電話株式会社 | 分散補償媒体 |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63171740A patent/JP2754214B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0223302A (ja) | 1990-01-25 |
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