JP3936147B2

JP3936147B2 - 短波長帯波長可変短パルス光生成装置

Info

Publication number: JP3936147B2
Application number: JP2001084548A
Authority: JP
Inventors: 俊夫後藤; 典彦西澤
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002287188A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短波長帯波長可変短パルス光生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の波長可変光源は、機械的に光学部品を回転・移動させて波長を変化させるものであった。そのため、波長の可変速度が遅く、装置が大がかりであった。
【０００３】
本願発明者らは、既に、特開２０００−１０５３９４として、「波長可変短パルス光発生装置及び方法」を提案し、光ファイバにおける非線形光学効果を用いて、光の強度を変化させるだけで、光学系の調整をすることなく波長を変化させることのできる波長可変短パルス光生成装置を開発した。
【０００４】
この波長可変短パルス光生成装置は、光ファイバを用いて励起光波長から波長が連続にシフトするパルス光を生成することができた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の波長可変短パルス光生成装置では、物質と光の相互作用が最も顕著な波長１μｍ以下の光スペクトルを得ることができなかった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を除去し、物質と光の相互作用が最も顕著な波長１μｍ以下の光スペクトルを得ることができる短波長帯波長可変短パルス光生成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕短波長帯波長可変短パルス光生成装置において、短パルス光源と、この短パルス光源からの光の第２高調波を生成する非線形光学素子と、この非線形光学素子において波長の変換された第２高調波の短パルス光の強度を調整する光強度調整器と、この光強度調整器から入射パルスが入射されるとともに、第２高調波の波長帯で負分散を示し、第１の第２高調波パルスから波長のシフトした第２の第２高調波パルス、および波長可変超短パルスを生成することができる負分散光ファイバとを具備することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕短波長帯波長可変短パルス光生成装置において、短パルス光源と、この短パルス光源からの光の第２高調波を生成する非線形光学素子と、この非線形光学素子において波長の変換された第２高調波の短パルス光の強度を調整する光強度調整器と、この光強度調整器から入射パルスが入射されるとともに、出力パルスの波長をシフトさせる、第２高調波の波長帯で分散が零近傍であり、長波長側にシフトする波長可変ストークスパルスと共に、短波長側にシフトする波長可変アンチストークスパルスを生成することができる零分散光ファイバとを具備することを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の短波長帯波長可変短パルス光生成装置において、前記光強度調整器を電気的に調整し、パルス光の波長を制御する手段を具備することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施例を示す短波長帯波長可変短パルス光生成装置の構成図である。
【００１３】
この図において、１は短パルス光源としての超短パルスレーザー、２は非線形光学素子としての非線形結晶、２Ａは第２高調波パルス、３は光特性調整器としての光強度調整器、４は負分散光ファイバ、４Ａは第１の第２高調波パルス、４Ｂは第２の第２高調波パルス、４Ｃは波長可変超短パルスである。
【００１４】
この実施例では、短パルス光源として超短パルスレーザー１を用いる。この超短パルスレーザー１からの出力を非線形結晶２に通し、第２高調波のパルス２Ａを生成する。生成された第２高調波のパルス２Ａは、光強度調整器３において透過光強度が調整される。光強度調整器３の出力は、構造を制御することで第２高調波の波長帯において負の分散を示す負分散光ファイバ４に入射される。この負分散光ファイバ４において、第１の第２高調波のパルス４Ａから波長のシフトした第２の第２高調波のパルス４Ｂ、および波長可変超短パルス４Ｃが生成される。
【００１５】
実際の実験では、光源には、波長１５５６ｎｍで発振する超短パルスレーザー１を用いる。この超短パルスレーザー１の出力では、パルス光の時間幅は約２００ｆｓである。また、非線形結晶２には、周期分極反転ＬｉＮｂＯ₃結晶（ＰＰＬＮ）を用い、７７８ｎｍの波長において約２００ｆｓの超短パルス光を生成する。光強度調整器３には、波長板と偏光分岐器の組み合わせを用いる。光ファイバには、通常の光ファイバを延伸し、外形を３μｍ程度まで細径化した負分散光ファイバ４を用いる。この負分散光ファイバ４を用いると、波長７７８ｎｍにおいても負の分散が得られる。
【００１６】
この負分散光ファイバ４を用いると、光ファイバ中でパルスの圧縮効果が得られ、励起光の波長から長波長側に連続にシフトする波長可変超短パルス４Ｃを生成することができる。
【００１７】
図２は本発明の第１実施例の光ファイバの出力において観測した光スペクトルの測定結果を表している。
【００１８】
この図から明らかなように、波長７７５ｎｍの励起光（４Ａ）の波長に対し、長波長側に波長のシフトした波長可変超短パルス（ソリトンパルス：波長８５０ｎｍ）（４Ｃ）が生成されている。このソリトンパルスは、ラマン散乱とソリトン効果の相乗効果によって生成される。このパルス光の波長は、励起光強度の変化に伴って連続的にシフトする。
【００１９】
図３は本発明の第２実施例を示す短波長帯波長可変短パルス光生成装置の構成図である。
【００２０】
この図において、１１は超短パルスレーザー、１２は非線形結晶、１３は光強度調整器、１４は零分散光ファイバ、１４Ａは第１の第２高調波パルス、１４Ｂは波長可変アンチストークスパルス、１４Ｃは第２の第２高調波パルス、１４Ｄは波長可変ストークスパルスである。
【００２１】
ここでは、第２高調波の波長において波長分散を零分散に近づけると、長波長側にシフトする波長可変ストークスパルス１４Ｄと共に、短波長側にシフトする波長可変アンチストークスパルス１４Ｂを生成することができる。この方法を用いると、第２高調波の長波長側と短波長側の両方の帯域にパルススペクトルを生成することができる。
【００２２】
図４は本発明の第２実施例において、光ファイバの出力で観測した光スペクトルの測定結果を表している。
【００２３】
この図から明らかなように、励起光の波長７７８ｎｍにおいて波長分散の大きさが零近傍になっているため、長波長側のソリトンパルス（波長可変ストークスパルス１４Ｄ）と共に、短波長側に波長可変アンチストークスパルス（１４Ｂ）が生成されている。この二つのパルス光の波長は励起光強度の変化に伴って連続的に変化する。
【００２４】
図５は本発明の第３実施例を示す短波長帯波長可変短パルス光生成装置の構成図である。
【００２５】
この図において、２１は超短パルスレーザー、２２は非線形結晶、２３は光強度調整器、２４はコントローラ、２５は分散制御光ファイバ、２５Ａは第１の第２高調波パルス、２５Ｂは第２の第２高調波パルス、２５Ｃは波長可変超短パルスである。
【００２６】
ここでは、光特性調整器として、光強度調整器２３において電気的に透過光の特性を調整する変調器を用いる。このような電気的な変調器を用いると、生成される波長可変超短パルス光の波長を電気的に制御することができる。
【００２７】
この短波長帯波長可変短パルス光生成装置を用いると、生成されるパルス光の波長を自動制御することや、高速に波長を制御することができる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、物質との相互作用が顕著に現れる１μｍ以下の波長帯で波長可変短パルス光を生成することができ、極めて有用な光源を提供することができる。
【００３０】
また、光の強度を変化させるだけで、生成されるパルス光の波長を連続的に変化させることができる。
【００３１】
更に、光軸を変化させることなく、高速に波長を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す短波長帯波長可変短パルス光生成装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の光ファイバの出力において観測した光スペクトルの測定結果を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す短波長帯波長可変短パルス光生成装置の構成図である。
【図４】本発明の第２実施例の光ファイバの出力で観測した光スペクトルの測定結果を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す短波長帯波長可変短パルス光生成装置の構成図である。
【符号の説明】
１，１１，２１超短パルスレーザー（短パルス光源）
２，１２，２２非線形結晶（非線形光学素子）
２Ａ第２高調波パルス
３，１３，２３光強度調整器（光特性調整器）
４負分散光ファイバ
４Ａ，１４Ａ，２５Ａ第１の第２高調波パルス
４Ｂ，１４Ｃ，２５Ｂ第２の第２高調波パルス
４Ｃ，２５Ｃ波長可変超短パルス
１４零分散光ファイバ
１４Ｂ波長可変アンチストークスパルス
１４Ｄ波長可変ストークスパルス
２４コントローラ
２５分散制御光ファイバ

Claims

（ａ）短パルス光源と、
（ｂ）該短パルス光源からの光の第２高調波を生成する非線形光学素子と、
（ｃ）該非線形光学素子において波長の変換された第２高調波の短パルス光の強度を調整する光強度調整器と、
（ｄ）該光強度調整器から入射パルスが入射されるとともに、第２高調波の波長帯で負分散を示し、第１の第２高調波パルスから波長のシフトした第２の第２高調波パルス、および波長可変超短パルスを生成することができる負分散光ファイバとを具備することを特徴とする短波長帯波長可変短パルス光生成装置。
（ａ）短パルス光源と、
（ｂ）該短パルス光源からの光の第２高調波を生成する非線形光学素子と、
（ｃ）該非線形光学素子において波長の変換された第２高調波の短パルス光の強度を調整する光強度調整器と、
（ｄ）該光強度調整器から入射パルスが入射されるとともに、出力パルスの波長をシフトさせる、第２高調波の波長帯で分散が零近傍であり、長波長側にシフトする波長可変ストークスパルスと共に、短波長側にシフトする波長可変アンチストークスパルスを生成することができる零分散光ファイバとを具備することを特徴とする短波長帯波長可変短パルス光生成装置。
請求項１又は２記載の短波長帯波長可変短パルス光生成装置において、前記光強度調整器を電気的に調整し、パルス光の波長を制御する手段を具備することを特徴とする短波長帯波長可変短パルス光発生装置。