JP2993256B2 - 光パルス圧縮装置 - Google Patents
光パルス圧縮装置Info
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- JP2993256B2 JP2993256B2 JP4008488A JP848892A JP2993256B2 JP 2993256 B2 JP2993256 B2 JP 2993256B2 JP 4008488 A JP4008488 A JP 4008488A JP 848892 A JP848892 A JP 848892A JP 2993256 B2 JP2993256 B2 JP 2993256B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザ光源等か
ら発せられる光パルスを圧縮して短光パルスを得る光パ
ルス圧縮装置に関し、小型化を可能とした光パルス圧縮
装置に関する。
ら発せられる光パルスを圧縮して短光パルスを得る光パ
ルス圧縮装置に関し、小型化を可能とした光パルス圧縮
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光パルスを用いた測定技術には、例えば
光パルスを用いて半導体素子の電気特性を測定する”光
サンプリング法”がある。光サンプリング法では、光パ
ルスをサンプリング・オシロスコープのサンプリング・
パルスとして用いることで、従来の電気的な手法では測
定不可能であった高速な電気信号を測定することが可能
になった。また、光サンプリング法では一般に数ピコ秒
以下の光パルス幅が必要とされるのに対して、通常のＹ
ＡＧレーザ等では数１０ピコ秒の光パルス幅が限界であ
り、従って光パルスの圧縮技術の必要性が生じてきた。
光パルスを用いて半導体素子の電気特性を測定する”光
サンプリング法”がある。光サンプリング法では、光パ
ルスをサンプリング・オシロスコープのサンプリング・
パルスとして用いることで、従来の電気的な手法では測
定不可能であった高速な電気信号を測定することが可能
になった。また、光サンプリング法では一般に数ピコ秒
以下の光パルス幅が必要とされるのに対して、通常のＹ
ＡＧレーザ等では数１０ピコ秒の光パルス幅が限界であ
り、従って光パルスの圧縮技術の必要性が生じてきた。
【０００３】光パルスの圧縮方法は原理的に２通りあ
り、第１の方法は、特定の分散特性を有する光パルスが
光パルスの波長によって伝播速度が異なる分散媒体中を
通過することにより、光パルスの後半部分が前半部分に
追いついて光パルスの幅を狭める方法である。第２の方
法は、色素溶液の過飽和吸収特性等を用いて、光パルス
の低パワー部分を切取り光パルスの幅を狭める方法であ
るが、現状では第２の方法は実用化には至っていない。
り、第１の方法は、特定の分散特性を有する光パルスが
光パルスの波長によって伝播速度が異なる分散媒体中を
通過することにより、光パルスの後半部分が前半部分に
追いついて光パルスの幅を狭める方法である。第２の方
法は、色素溶液の過飽和吸収特性等を用いて、光パルス
の低パワー部分を切取り光パルスの幅を狭める方法であ
るが、現状では第２の方法は実用化には至っていない。
【０００４】図６は前述第１の方法による従来の光パル
ス圧縮装置の第１の従来例を示す構成ブロック図であ
る。図６において１は光ファイバ、２及び３は回折格子
である。ここで、光ファイバ１は周波数変調手段５０、
回折格子２及び３は分散媒体５１及び５２をそれぞれ構
成する。光ファイバ１に図６中“イ“及び“ロ“のよう
な周波数及び時間特性を有する光パルス１００を入射す
ると光ファイバ１内において光カー効果が生じる。光カ
ー効果とは入射光パルス１００の光強度に応じて光ファ
イバ１の屈折率が変化する効果であり、これによって光
パルス１００の位相変化、即ち波長シフトが起きて光パ
ルス１００の周波数スペクトル分布が広がり図６中“ハ
“及び“ニ“のような周波数及び時間特性を有する光パ
ルス１０１として出力される。この時、光パルス１００
の立ち上がりでは波長は長くなる方向に、立ち下がりで
は波長が短くなる方向にシフトする。
ス圧縮装置の第１の従来例を示す構成ブロック図であ
る。図６において１は光ファイバ、２及び３は回折格子
である。ここで、光ファイバ１は周波数変調手段５０、
回折格子２及び３は分散媒体５１及び５２をそれぞれ構
成する。光ファイバ１に図６中“イ“及び“ロ“のよう
な周波数及び時間特性を有する光パルス１００を入射す
ると光ファイバ１内において光カー効果が生じる。光カ
ー効果とは入射光パルス１００の光強度に応じて光ファ
イバ１の屈折率が変化する効果であり、これによって光
パルス１００の位相変化、即ち波長シフトが起きて光パ
ルス１００の周波数スペクトル分布が広がり図６中“ハ
“及び“ニ“のような周波数及び時間特性を有する光パ
ルス１０１として出力される。この時、光パルス１００
の立ち上がりでは波長は長くなる方向に、立ち下がりで
は波長が短くなる方向にシフトする。
【０００５】また、光ファイバ１には波長により伝播速
度が異なる効果（群速度分散）があり、例えば、波長１
μｍ付近では波長が長くなるほど伝播速度が早くなる。
この結果、光ファイバ１の出力端では波長によって到達
する時間に差が生じる。一方、回折格子２及び３は波長
により異なる方向に光を回折させるので、波長の長い
光、即ち、早く光ファイバ１から出力された波長ほど長
い距離を伝播させるように回折格子２及び３を配置す
る。この結果、光ファイバ１から最後に出力された波長
が最初に出力された波長に追いつき、光ファイバ１の群
速度分散効果等による伝播時間差を打ち消して図６中
“ホ“及び“ヘ“のような周波数及び時間特性を有する
圧縮された光パルス１０２を得る。
度が異なる効果（群速度分散）があり、例えば、波長１
μｍ付近では波長が長くなるほど伝播速度が早くなる。
この結果、光ファイバ１の出力端では波長によって到達
する時間に差が生じる。一方、回折格子２及び３は波長
により異なる方向に光を回折させるので、波長の長い
光、即ち、早く光ファイバ１から出力された波長ほど長
い距離を伝播させるように回折格子２及び３を配置す
る。この結果、光ファイバ１から最後に出力された波長
が最初に出力された波長に追いつき、光ファイバ１の群
速度分散効果等による伝播時間差を打ち消して図６中
“ホ“及び“ヘ“のような周波数及び時間特性を有する
圧縮された光パルス１０２を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６の従来例
において、より短い光パルスを得るためには回折格子２
及び３の間隔を長くする必要があり、これにより回折光
が広がるため大きな形状の回折格子が必要となる。この
問題を解決するため図７及び図８に示す方法等が考えら
れている。図７及び図８は従来の光パルス圧縮装置の第
２、第３の従来例を示す構成ブロック図である。図７に
おいて光パルス１００は光ファイバ１に入射され、周波
数スペクトル分布が広がった光パルス１０１として出力
される。この光パルス１０１は回折格子２及び３によっ
て回折され、ミラー４で反射され、再び回折格子２及び
３によって回折された後、ハーフミラー５で圧縮された
光パルス１０２を取り出す。この場合、回折格子２及び
３の間を往復するので回折格子２及び３の間隔が２倍に
なったことに相当する。
において、より短い光パルスを得るためには回折格子２
及び３の間隔を長くする必要があり、これにより回折光
が広がるため大きな形状の回折格子が必要となる。この
問題を解決するため図７及び図８に示す方法等が考えら
れている。図７及び図８は従来の光パルス圧縮装置の第
２、第３の従来例を示す構成ブロック図である。図７に
おいて光パルス１００は光ファイバ１に入射され、周波
数スペクトル分布が広がった光パルス１０１として出力
される。この光パルス１０１は回折格子２及び３によっ
て回折され、ミラー４で反射され、再び回折格子２及び
３によって回折された後、ハーフミラー５で圧縮された
光パルス１０２を取り出す。この場合、回折格子２及び
３の間を往復するので回折格子２及び３の間隔が２倍に
なったことに相当する。
【０００７】図８においては光パルス１００は光ファイ
バ１に入射され、周波数スペクトル分布が広がった光パ
ルス１０１として出力される。この光パルス１０１は回
折格子２ａ及び３ａによって回折され、折り返しミラー
６で反射され、再び回折格子２ａ及び３ａによって回折
された後、ミラー４ａで圧縮された光パルス１０２を取
り出す。この場合も、回折格子２及び３の間隔が２倍に
なったことに相当する。さらに、複数の折り返しミラー
の組み合わせることにより折り返しの回数を増やすこと
ができる。
バ１に入射され、周波数スペクトル分布が広がった光パ
ルス１０１として出力される。この光パルス１０１は回
折格子２ａ及び３ａによって回折され、折り返しミラー
６で反射され、再び回折格子２ａ及び３ａによって回折
された後、ミラー４ａで圧縮された光パルス１０２を取
り出す。この場合も、回折格子２及び３の間隔が２倍に
なったことに相当する。さらに、複数の折り返しミラー
の組み合わせることにより折り返しの回数を増やすこと
ができる。
【０００８】但し、図７に示す方法では折り返しが１回
に限定され、図８に示す方法では折り返しミラーの組み
合わせにより多数の折り返しが可能なものの、光線の位
置を順にずらしてゆくために回折格子は大きな形状が必
要となる。一方、回折格子は形状が大きくなると極めて
高価となるため、回折格子の形状はできるだけ小さいこ
とが望まれる。従って本発明の目的は、分散媒体間での
光の折り返し回数を多くすることができ、且つ、大きな
形状の分散媒体を必要としない光パルス圧縮装置を実現
することにある。
に限定され、図８に示す方法では折り返しミラーの組み
合わせにより多数の折り返しが可能なものの、光線の位
置を順にずらしてゆくために回折格子は大きな形状が必
要となる。一方、回折格子は形状が大きくなると極めて
高価となるため、回折格子の形状はできるだけ小さいこ
とが望まれる。従って本発明の目的は、分散媒体間での
光の折り返し回数を多くすることができ、且つ、大きな
形状の分散媒体を必要としない光パルス圧縮装置を実現
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためいに、本発明では、周波数変調手段により入射パ
ルス光のスペクトル幅を広げ、分散媒体により前記スペ
クトル幅が広がったパルス光の時間軸を圧縮して短光パ
ルスを得る光パルス圧縮装置において、入射パルス光の
スペクトル幅を広げる周波数変調手段と、この周波数変
調手段の出力光を分散させる第１の分散媒体と、この第
１の分散媒体の出力光を分散させる第２の分散媒体と、
この第２の分散媒体の出力光をこの出力光が分散により
広がる方向に対して垂直方向にずらして前記第２の分散
媒体に反射する第１の鏡と、 この第１の鏡で反射され前
記第２及び第１の分散媒体を介して分散された光を再び
前記第１の分散媒体に反射させる第２の鏡とを備えたこ
とを特徴とするものである。
るためいに、本発明では、周波数変調手段により入射パ
ルス光のスペクトル幅を広げ、分散媒体により前記スペ
クトル幅が広がったパルス光の時間軸を圧縮して短光パ
ルスを得る光パルス圧縮装置において、入射パルス光の
スペクトル幅を広げる周波数変調手段と、この周波数変
調手段の出力光を分散させる第１の分散媒体と、この第
１の分散媒体の出力光を分散させる第２の分散媒体と、
この第２の分散媒体の出力光をこの出力光が分散により
広がる方向に対して垂直方向にずらして前記第２の分散
媒体に反射する第１の鏡と、 この第１の鏡で反射され前
記第２及び第１の分散媒体を介して分散された光を再び
前記第１の分散媒体に反射させる第２の鏡とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】２つの分散媒体で分散される光の光路を分散に
より広がる方向に対して垂直方向に順次ずらしながら光
を往復させることにより、分散媒体間での光の折り返し
回数を多くすることができ、より短い光パルスが得られ
る。
より広がる方向に対して垂直方向に順次ずらしながら光
を往復させることにより、分散媒体間での光の折り返し
回数を多くすることができ、より短い光パルスが得られ
る。
【００１１】
【実施例】以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明に係る光パルス圧縮装置の第１の実施例を
示す斜視図である。図１において１は光ファイバ、２ｂ
及び３ｂは回折格子、７及び８はミラー、９はレンズで
ある。
図１は本発明に係る光パルス圧縮装置の第１の実施例を
示す斜視図である。図１において１は光ファイバ、２ｂ
及び３ｂは回折格子、７及び８はミラー、９はレンズで
ある。
【００１２】図１に示す実施例の動作を説明する。入射
光パルス１００は光ファイバ１に入射され、光ファイバ
１によって周波数スペクトル幅が広げられて光パルス１
０１として出力される。光パルス１０１はレンズ９によ
り平行光となりミラー８の下を通過して回折格子２ｂに
入射される。光パルス１０１は回折格子２ｂで回折さ
れ、更に回折格子３ｂで回折されミラー７に入射する。
ミラー７はミラー７への入射時よりも光路を上下方向に
ずらして回折格子３ｂに反射する。この光パルスは再び
回折格子３ｂ、２ｂの順で回折されミラー８に入射す
る。この光パルスは更にミラー８によってミラー８への
入射時よりも光路を上下方向にずらして回折格子２ｂに
反射する。従って、光パルスは再び回折格子２ｂ、３ｂ
及びミラー７から成る光路を更に往復しミラー８の上を
通過して圧縮された光パルス１０２として出力される。
この場合、回折格子２ｂ及び３ｂの間を２往復するた
め、回折格子２ｂ及び３ｂの間隔が４倍になったことに
相当する。
光パルス１００は光ファイバ１に入射され、光ファイバ
１によって周波数スペクトル幅が広げられて光パルス１
０１として出力される。光パルス１０１はレンズ９によ
り平行光となりミラー８の下を通過して回折格子２ｂに
入射される。光パルス１０１は回折格子２ｂで回折さ
れ、更に回折格子３ｂで回折されミラー７に入射する。
ミラー７はミラー７への入射時よりも光路を上下方向に
ずらして回折格子３ｂに反射する。この光パルスは再び
回折格子３ｂ、２ｂの順で回折されミラー８に入射す
る。この光パルスは更にミラー８によってミラー８への
入射時よりも光路を上下方向にずらして回折格子２ｂに
反射する。従って、光パルスは再び回折格子２ｂ、３ｂ
及びミラー７から成る光路を更に往復しミラー８の上を
通過して圧縮された光パルス１０２として出力される。
この場合、回折格子２ｂ及び３ｂの間を２往復するた
め、回折格子２ｂ及び３ｂの間隔が４倍になったことに
相当する。
【００１３】ここで、回折格子２ｂ及び３ｂの回折格子
の溝が図１中“イ”及び“ロ”の方向にあるため、光路
の往復の過程で光路が上下方向にずれても、回折格子２
ｂ及び３ｂへの入射角度は変わらないので、回折格子２
ｂ及び３ｂの分散特性は図７に示した第２の従来例と変
わらない。また、図８に示した第３の従来例では回折光
が回折により広がる方向に対して同一方向に光路をずら
してゆくために図８中の回折格子３ａは大きな形状が必
要になるのに対し、図１に示した第１の実施例では回折
光の広がる方向は図１中“ハ”のようであり、この方向
に対して垂直方向に光路をずらしてゆく構造をとってい
るので、図１中の回折格子３ｂは大きな形状を必要とし
ない。
の溝が図１中“イ”及び“ロ”の方向にあるため、光路
の往復の過程で光路が上下方向にずれても、回折格子２
ｂ及び３ｂへの入射角度は変わらないので、回折格子２
ｂ及び３ｂの分散特性は図７に示した第２の従来例と変
わらない。また、図８に示した第３の従来例では回折光
が回折により広がる方向に対して同一方向に光路をずら
してゆくために図８中の回折格子３ａは大きな形状が必
要になるのに対し、図１に示した第１の実施例では回折
光の広がる方向は図１中“ハ”のようであり、この方向
に対して垂直方向に光路をずらしてゆく構造をとってい
るので、図１中の回折格子３ｂは大きな形状を必要とし
ない。
【００１４】なお、図２は本発明に係る光パルス圧縮装
置の第２の実施例を示す構成ブロック図である。図２に
おいて回折格子の代わりに超音波光変調器１０及び１０
ａを用いている。図３は本発明に係る光パルス圧縮装置
の第３の実施例を示す構成ブロック図である。図３にお
いて回折格子の代わりに分散プリズム１１及び１１ａを
用いている。図４は本発明に係る光パルス圧縮装置の第
４の実施例を示す構成ブロック図である。図４において
回折格子の代わりにジレトルノア(Gires-Tournois)干渉
計１２及び１２ａを用いている。図５は本発明に係る光
パルス圧縮装置の第５の実施例を示す構成ブロック図で
ある。図５において１３及び１３ａは縮退４光子混合に
よる位相共役媒体である。または、誘導ラマン散乱、誘
導ブリルアン散乱による散乱光を用いてもよい。但し、
図２から図５は図１の斜視図を上方から見た時の構成ブ
ロック図であるので、光路は紙面に対し垂直方向にずれ
ていることになる。
置の第２の実施例を示す構成ブロック図である。図２に
おいて回折格子の代わりに超音波光変調器１０及び１０
ａを用いている。図３は本発明に係る光パルス圧縮装置
の第３の実施例を示す構成ブロック図である。図３にお
いて回折格子の代わりに分散プリズム１１及び１１ａを
用いている。図４は本発明に係る光パルス圧縮装置の第
４の実施例を示す構成ブロック図である。図４において
回折格子の代わりにジレトルノア(Gires-Tournois)干渉
計１２及び１２ａを用いている。図５は本発明に係る光
パルス圧縮装置の第５の実施例を示す構成ブロック図で
ある。図５において１３及び１３ａは縮退４光子混合に
よる位相共役媒体である。または、誘導ラマン散乱、誘
導ブリルアン散乱による散乱光を用いてもよい。但し、
図２から図５は図１の斜視図を上方から見た時の構成ブ
ロック図であるので、光路は紙面に対し垂直方向にずれ
ていることになる。
【００１５】また、光ファイバの代わりに電気光学効果
による光変調器を用いることやミラーの代わりに折り返
しミラーを用いることも可能である。
による光変調器を用いることやミラーの代わりに折り返
しミラーを用いることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。２つの分散媒体
で分散される光の光路を分散により広がる方向に対して
垂直方向に順次ずらしながら光を往復させることによ
り、分散媒体間での光の折り返し回数を多くすることが
でき、且つ、大きな形状の分散媒体を必要としない光パ
ルス圧縮装置を実現できる。
本発明によれば次のような効果がある。２つの分散媒体
で分散される光の光路を分散により広がる方向に対して
垂直方向に順次ずらしながら光を往復させることによ
り、分散媒体間での光の折り返し回数を多くすることが
でき、且つ、大きな形状の分散媒体を必要としない光パ
ルス圧縮装置を実現できる。
【図１】本発明に係る光パルス圧縮装置の第１の実施例
を示す構成斜視図である。
を示す構成斜視図である。
【図２】本発明に係る光パルス圧縮装置の第２の実施例
を示す構成ブロック図である。
を示す構成ブロック図である。
【図３】本発明に係る光パルス圧縮装置の第３の実施例
を示す構成ブロック図である。
を示す構成ブロック図である。
【図４】本発明に係る光パルス圧縮装置の第４の実施例
を示す構成ブロック図である。
を示す構成ブロック図である。
【図５】本発明に係る光パルス圧縮装置の第５の実施例
を示す構成ブロック図である。
を示す構成ブロック図である。
【図６】光パルス圧縮装置の第１の従来例を示す構成ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】光パルス圧縮装置の第２の従来例を示す構成ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】光パルス圧縮装置の第３の従来例を示す構成ブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 光ファイバ ２，２ａ，２ｂ，３，３ａ，３ｂ 回折格子 ４，４ａ，７，８ ミラー ５ ハーフミラー ６ 折り返しミラー ９ レンズ １０，１０ａ 超音波光変調器 １１，１１ａ 分散プリズム １２，１２ａ ジレトルノア干渉計 １３，１３ａ 位相共役媒体 ５０ 周波数変調手段 ５１，５２ 分散媒体 １００，１０１，１０２ 光パルス
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/18 (56)参考文献 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．44，Ｎｏ．８, ｐ729−731（1984 ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑ ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，ＱＥ −９，ｐ213−218（1973) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/09 G02F 1/11 505 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】周波数変調手段により入射パルス光のスペ
クトル幅を広げ、分散媒体により前記スペクトル幅が広
がったパルス光の時間軸を圧縮して短光パルスを得る光
パルス圧縮装置において、 入射パルス光のスペクトル幅を広げる周波数変調手段
と、 この周波数変調手段の出力光を分散させる第１の分散媒
体と、 この第１の分散媒体の出力光を分散させる第２の分散媒
体と、 この第２の分散媒体の出力光をこの出力光が分散により
広がる方向に対して垂直方向にずらして前記第２の分散
媒体に反射する第１の鏡と、 この第１の鏡で反射され前記第２及び第１の分散媒体を
介して分散された光を再び前記第１の分散媒体に反射さ
せる第２の鏡と を備えたことを特徴とする光パルス圧縮
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008488A JP2993256B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光パルス圧縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008488A JP2993256B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光パルス圧縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196887A JPH05196887A (ja) | 1993-08-06 |
| JP2993256B2 true JP2993256B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=11694504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4008488A Expired - Fee Related JP2993256B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光パルス圧縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993256B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004071583A (ja) * | 1999-07-12 | 2004-03-04 | Oyokoden Lab Co Ltd | レーザ装置 |
| DE102014101307A1 (de) * | 2014-02-03 | 2015-08-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kodierverfahren zur Datenkompression von Leistungsspektren eines optoelektronischen Bauteils und Dekodierverfahren |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP4008488A patent/JP2993256B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．８，ｐ７２９−７３１（１９８４ |
| ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，ＱＥ−９，ｐ２１３−２１８（１９７３） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05196887A (ja) | 1993-08-06 |
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