JP4804767B2 - Ultrashort pulse laser transmission device - Google Patents

Ultrashort pulse laser transmission device

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JP4804767B2 JP2005043176A JP2005043176A JP4804767B2 JP 4804767 B2 JP4804767 B2 JP 4804767B2 JP 2005043176 A JP2005043176 A JP 2005043176A JP 2005043176 A JP2005043176 A JP 2005043176A JP 4804767 B2 JP4804767 B2 JP 4804767B2
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博一 久保
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オリンパス株式会社
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本発明は、超短パルスレーザ伝達装置に関する。 The present invention relates to an ultrashort pulse laser transmission device.

従来、レーザ顕微鏡として、超短パルスレーザ光を観察対象の標本に照射し、標本の多光子吸収による化学反応、または、蛍光を検出する、走査型の多光子励起のレーザ顕微鏡が知られている。 Conventionally, as a laser microscope, and it irradiates the specimen to be observed an ultrashort pulse laser beam, chemical reaction by multiphoton absorption in the specimen, or to detect the fluorescence, laser microscope multiphoton excitation of scanning is known .
多光子励起現象は、単位面積、単位時間当たりの光子密度のn乗(2光子励起の場合はn=2、3光子励起の場合はn=3)に比例した確率で発生するため、多光子励起発生のための光源には、通常、サブピコ秒オーダーの超短パルスレーザ光が用いられている。 For multi-photon excitation phenomenon (in the case of two-photon excitation in the case of n = 2,3-photon excitation of n = 3) n-th power of the photon density per unit area, unit time occurs with a probability proportional to the multiphoton the light source for the excitation generator, usually, ultrashort pulse laser beam sub-picosecond order is used.

しかし、このようなサブピコ秒オーダーのパルスレーザ光は完全な単一波長光ではなく、レーザ光のパルス幅と相関を持つ波長幅を有する。 However, pulsed laser light of such a sub-picosecond order is not a complete single-wavelength light having a wavelength width with a correlation with a pulse width of the laser beam. 一般的に、レーザ光が光学系を通過する場合、波長が短い程媒質中での速度は遅く、波長が長い程媒質中での速度は速くなる。 In general, when a laser beam passes through the optical system, slow speed in the medium as the wavelength is shorter, the rate of wavelength long enough medium becomes faster. 従って、前述の様にレーザ光が波長幅を有していると、レーザ光が光学系を通過する際、波長によって通過時間に差が生じる事となり、その結果、光学系に入射する前のレーザ光のパルス幅に対し、光学系を通過した後のレーザ光のパルス幅が広がる、いわゆる正チャープが発生する。 Therefore, when the laser beam as described above has a wavelength width, when the laser light passes through the optical system, it becomes possible difference occurs in the transit time by wavelength, as a result, the laser before entering the optical system to the pulse width of the light, the pulse width of the laser beam after passing through the optical system is widened, so-called positive chirp is generated.

上述の様に、多光子励起現象は光子密度に依存するため、チャープに起因する標本面に入射するレーザ光のパルス幅の広がりによって、多光子励起現象が発生する確率を低下させる結果、得られる蛍光が暗くなってしまう問題があった。 As described above, multiphoton excitation phenomenon is dependent on the photon density, the spread of the pulse width of the laser beam incident on the sample surface caused by chirp, the result of reducing the probability of multiphoton excitation phenomenon occurs, resulting there is a problem that the fluorescence becomes dark.
この問題を解決する手段として、チャープを調整する手段、いわゆる分散補償光学系を用いる事が知られている。 As means for solving this problem, means for adjusting the chirp, the use of the so-called dispersion compensation optical system. 分散補償光学系としては、プリズムペア、グレーティングペア、または、これらを組み合わせた光学系で構成されたものが知られている(非特許文献1および特許文献1,2参照)。 The dispersion compensation optical system, a prism pair, a grating pair, or, (see Non-Patent Document 1 and Patent Documents 1 and 2) which are known those composed of an optical system a combination thereof.
特開平10−68889号公報 JP-10-68889 discloses 特開平11−218490号公報 JP 11-218490 discloses

これらの分散補償光学系は、レーザ光の長波長成分を短波長成分より遅らせる、いわゆる負チャープを発生する役目を果たし、これにより、媒質通過後の正チャープを補正している。 These dispersion compensating optical system, the long wavelength components of the laser beam delayed than the short wavelength component, serves to generate a so-called negative chirp, thereby, are corrected positive chirp after medium passage.
具体的には、分散補償光学系としてグレーティングペアを使用する場合、グレーティングペアにレーザ光が入射すると、レーザ光が入射した1枚目のグレーティングにより角度分散を持つ−1次の回折光が発生する。 Specifically, when using a grating pair as a dispersion compensation optical system, the laser beam to the grating pair is incident, -1-order diffracted light is generated with angular dispersion by a grating of the first sheet of laser light enters . その−1次の回折光は、例えば1枚目のグレーティングと平行に対向配置された2枚目のグレーティングに入射する事により、1枚目のグレーティングによる角度分散が補正され、負チャープのレーザ光が形成される。 Its -1-order diffracted light, for example, by entering the first sheet of the grating and the second sheet of gratings facing each, are corrected angular dispersion according to the first sheet of the grating, a negative chirp laser beam There is formed.

しかしながら、グレーティングペアにレーザ光が入射されると、上述の−1次の回折光の他に、それとは別次数の回折光も発生する。 However, when the laser beam to the grating pair is incident, in addition to the -1 order diffracted light described above also occur other order diffracted light from that. 各次数の回折光の回折角は、入射するレーザ光の波長に応じて変化するため、上記1枚目のグレーティングに入射するレーザ光の波長によっては、回折光が入射光軸に戻ってしまう場合がある。 Diffraction angle of each order of the diffracted light changes according to the wavelength of the incident laser light, depending on the wavelength of the laser light incident on the grating of the first sheet above, when the diffracted light reverts back to the incident optical axis there is.
この回折光(戻り光)は、レーザ光を出射するレーザ発振器に入射する場合があり、かかる場合には、レーザ発振器におけるレーザ発振の不安定化に繋がり、ひいてはレーザ発振器の故障原因になるという問題があった。 The diffracted light (returned light) may sometimes be incident on the laser oscillator for emitting a laser beam, in such a case, a problem that leads to destabilization of laser oscillation in the laser oscillator, the failure cause of thus laser oscillator was there.

近年の走査型多光子励起レーザ顕微鏡の使用においては、レーザ光の波長を変化させる要望があるため、出射するレーザ光の波長を変化させられるレーザ光源を使用することが検討されている。 In the use of recent scanning multiphoton excitation laser microscope, there is a desire to change the wavelength of the laser beam, it is considered to use a laser light source for varying the wavelength of the emitted laser light. しかし、レーザ光の波長が変化すると、グレーティングによる回折光の出射方向が変化し、ある波長のレーザ光においては、回折光はレーザ光源に入射しなくても、他の波長のレーザ光においては回折光がレーザ光源に入射するという問題があった。 However, when the wavelength of the laser light is changed, the emission direction of the diffracted light changes by the grating in the laser beam of a certain wavelength, the diffracted light without incident on the laser light source, the laser light of other wavelengths diffraction light is a problem that incident to the laser light source.
なお、出射されるレーザ光の波長はレーザ発振器内の構成を変化させることにより、可変させることができる。 The wavelength of the emitted laser light by changing the configuration of the laser oscillator can be varied.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、グレーティングを使用して負チャープを発生する分散補償光学系において、グレーティングからの戻り光が光源に入射することが防止できる超短パルスレーザ伝達装置を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, in the dispersion compensating optical system that generates a negative chirp using a grating, the return light from the grating can be prevented from being incident on the light source Ultra and to provide a short pulse laser transmission device.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。 To achieve the above object, the present invention provides the following means.
本発明は、超短パルスレーザ光を出射する光源と、前記超短パルスレーザ光が入射され、溝の長手方向に直交する平面内に前記超短パルスレーザ光を分光するグレーティングを備えたパルス分散補償器と、前記グレーティングを前記平面に直交する軸線周りに傾斜させ、前記パルス分散補償器から前記光源へ向かう戻り光が、前記光源に入射することを防止する入射防止部とを備え、前記パルス分散補償器は、レーザ光源側に配置された第1のグレーティングと、該第一のグレーティングに対向配置された第2のグレーティングとからなる一組のグレーティング対を有し、前記第2のグレーティングが、波長可変時に回転角が調整された前記第一のグレーティングと互いに平行になるよう調整され、前記第2のグレーティングから出射される The present invention includes a light source for emitting ultrashort pulse laser beam, wherein the ultrashort-pulse laser beam is incident, pulse dispersion having a grating that splits the ultrashort pulse laser beam in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the groove and compensator, the grating is tilted around an axis perpendicular to the plane, the return light directed from said pulse dispersion compensator to the source, and a entrance preventing portion to prevent incident on the light source, the pulse dispersion compensator includes a first grating which is disposed on the laser light source side, it has a pair of grating pair comprising a second grating arranged opposite to said first grating, the second grating is , the rotation angle is adjusted so as to be parallel to each other and the adjusted first grating at the wavelength variable and is emitted from the second grating 1次または1次回折光の移動に応じて、前記パルス分散補償器から出射される光軸を同軸に保つ光軸調整光学系を備え、前記光軸調整光学系は、前記第1のグレーティングおよび前記第2のグレーティングとは別個に設けられた全反射手段と、前記第2のグレーティングから出射される−1次または1次回折光の移動に応じて前記全反射手段を移動させる移動手段とを備える超短パルスレーザ伝達装置を提供する。 Primary or 1 in accordance with the movement of the diffracted light, comprising an optical axis adjusting optical system to maintain the optical axis emitted from the pulse dispersion compensator coaxially said optical axis adjusting optical system, the first grating and the ultra comprising a total reflection means which is provided separately from the second grating, and a moving means for moving the total reflection means in response to movement of -1-order or first-order diffracted light emitted from the second grating providing a short pulse laser transmission device.

本発明によれば、入射防止部が備えられているため、パルス分散補償器のグレーティングから光源へ向かう戻り光が入射防止部により遮断され、光源に入射することを防止できる。 According to the present invention, since the incident prevention unit is provided, the return light directed from the grating of the pulse dispersion compensator to the light source is interrupted by the incident prevention part can be prevented from entering the light source. そのため、超短パルスレーザを出射する光源の故障を防止することができる。 Therefore, it is possible to prevent failure of the light source for emitting ultrashort pulse laser.
また、パルス分散補償器にはグレーティングが備えられているため、グレーティングにより超短パルスレーザ光に負チャープを発生させることができる。 Moreover, because it is equipped with a grating in the pulse dispersion compensator, it is possible to generate a negative chirp in ultrashort-pulse laser beam by the grating.

また、上記発明においては、前記入射防止部が、前記光源と前記パルス分散補償器の間の光路に挿入された整流素子であることが望ましい。 In the above aspect, the entrance preventing portion is desirably inserted rectifying element in the optical path between the pulse dispersion compensator and the light source.
本発明によれば、整流素子を光源とパルス分散補償器との間に挿入することにより、光源からパルス分散補償器へ向かう超短パルスレーザ光およびパルス分散補償器から光源へ向かう戻り光が整流素子に入射される。 According to the present invention, by inserting a rectifier element between the light source and pulse dispersion compensator, the return light traveling direction from the light source to pulse dispersion compensator ultrashort pulse laser beam and pulse dispersion compensator to the light source is rectified It is incident on the element. 整流素子は、パルス分散補償器へ向かう超短パルスレーザのみを透過し、光源へ向かう戻り光を遮るため、戻り光が光源に入射することを防止できる。 Rectifying element is transmitted through only the ultrashort pulse laser toward the pulse dispersion compensator, for shielding return light toward the light source, it is possible to prevent the returning light is incident to the light source.

さらに、上記発明においては、前記整流素子が、前記光源と前記パルス分散補償器の間の光路に挿入されたアイソレータであることが望ましい。 Further, in the above invention, the rectifying element, it is desirable that the inserted isolator in the optical path between the pulse dispersion compensator and the light source.
本発明によれば、アイソレータを光源とパルス分散補償器との間に挿入することにより、パルス分散補償器へ向かう超短パルスレーザ光のみが透過され、光源へ向かう戻り光が遮られるため、戻り光が光源に入射することを防止できる。 According to the present invention, by inserting an isolator between the light source and pulse dispersion compensator, since only ultrashort pulse laser light directed to the pulse dispersion compensator is transmitted, the return light toward the light source is blocked, the return light can be prevented from entering the light source.
具体的には、光源側からアイソレータに入射された互いに直交する一方の直線偏光は、他方の直線偏光に偏光されてパルス分散補償器側へ出射される。 Specifically, one of the linearly polarized perpendicular to each other which is incident from the light source side to the isolator is emitted polarized in the other linearly polarized light to the pulse dispersion compensator side. パルス分散補償器側からアイソレータに入射された他方の直線偏光は、アイソレータにより光源に入射することが防止される。 Other linearly polarized light from the pulse dispersion compensator side is incident on the isolator is prevented from entering the light source by an isolator.

上記発明においては、前記整流素子が、前記光源と前記パルス分散補償器の間の光路に挿入され互いに直交する直線偏光のうちの一方の直線偏光のみを透過する偏光素子とλ/4板とを有し、 In the above invention, the rectifying element, and a polarizing element and the lambda / 4 plate is inserted into the optical path to transmit only one linear polarization of the linearly polarized light orthogonal to each other between the pulse dispersion compensator and the light source has,
前記偏光素子が、前記λ/4板の前記光源側に配置されていることが望ましい。 The polarizing element, it is preferably disposed on the light source side of the lambda / 4 plate.
本発明によれば、偏光素子とλ/4板とを光源とパルス分散補償器との間に挿入することにより、パルス分散補償器へ向かう超短パルスレーザ光のみを透過し、光源へ向かう戻り光を遮るため、戻り光が光源に入射することを防止できる。 According to the present invention, by inserting a polarization element lambda / 4 plate between the light source and pulse dispersion compensator, it transmits only ultrashort pulse laser light directed to the pulse dispersion compensator, towards the light source back for blocking the light, it is possible to prevent the returning light is incident to the light source.
具体的には、偏光素子を透過した一方の直線偏光は、λ/4板の順に透過して一方回りの円偏光に偏光されて出射される。 Specifically, the linear polarization of one transmitted through the polarizing element is emitted is polarized by transmission in the order of lambda / 4 plate on the other hand circularly polarized light. 光源へ向かう戻り光は、反射により他方回りの円偏光に偏光され、λ/4板を透過する際に他方の直線偏光に偏光される。 Return light toward the light source is polarized on the other circularly polarized light by reflection, it is polarized in the other linearly polarized light when passing through the lambda / 4 plate. 他方の直線偏光は偏光素子により、光源に入射することが防止される。 By the other linearly polarized light polarizing element, it is prevented from entering the light source.

上記発明においては、前記入射防止部が、前記グレーティングを、入射する超短パルスレーザの光軸に対して傾けて配置することにより構成されていることが望ましい。 In the above invention, the incident prevention part, the grating, it is preferably configured by arranging inclined with respect to the optical axis of the ultrashort pulse laser incident.
本発明によれば、前記入射防止部が、グレーティングを入射する超短パルスレーザの光軸に対して傾けて配置することにより構成されているため、グレーティングの回折光が上記光軸と同軸方向であって光源に向けて出射されることを防止できる。 According to the present invention, the incident prevention part, because it is composed by arranging inclined with respect to the optical axis of the ultrashort pulse laser incident grating, grating diffracted light in the optical axis direction coaxial It can be prevented from being emitted toward the light source there. そのため、パルス分散補償器から光源へ向かう戻り光(回折光)が、光源に入射することを防止できる。 Therefore, going from the pulse dispersion compensator to the light source return light (diffracted light) can be prevented from entering the light source.

上記発明においては、前記入射防止部が、前記グレーティングを、前記光源から出射された超短パルスレーザの光軸を含み、かつ前記グレーティングに対して略垂直な面と前記グレーティングの面との交線と略平行な回転軸回りに回転可能に配置することにより構成されていることが望ましい。 In the above invention, the intersection line of the incident prevention part, the grating includes an optical axis of the ultrashort pulse laser emitted from the light source, and a surface substantially perpendicular to the surface of the grating relative to the grating When it is desired that is constructed by rotatably disposed substantially parallel to the rotation axis.
本発明によれば、グレーティングを上記回転軸回りに回転させ傾けることにより、グレーティングから光源に向かう戻り光(回折光)の光軸の向きを変更させることができる。 According to the present invention, by inclining by rotating the grating to the rotation axis, it is possible to change the direction of the optical axis of the return light directed from the grating to the light source (diffracted light). そのため、パルス分散補償器から光源へ向かう戻り光(回折光)が、光源に入射することを防止できる。 Therefore, going from the pulse dispersion compensator to the light source return light (diffracted light) can be prevented from entering the light source.

上記発明においては、前記入射防止部が、前記グレーティングを、前記グレーティングに入射される超短パルスレーザ光の光軸に対して略垂直な面と前記グレーティングの面との交線と略平行な回転軸回りに回転可能に配置することにより構成されていることが望ましい。 In the above invention, the incident prevention part, the grating, substantially parallel to the rotation and the intersection line between the surface substantially perpendicular to the plane of the grating with respect to the optical axis of the ultrashort pulse laser beam incident on the grating it is preferably composed by rotatably disposed about the shaft.
本発明によれば、グレーティングを上記回転軸回りに回転させ傾けることにより、グレーティングから光源に向かう戻り光(回折光)の光軸の向きを変更させることができる。 According to the present invention, by inclining by rotating the grating to the rotation axis, it is possible to change the direction of the optical axis of the return light directed from the grating to the light source (diffracted light). そのため、パルス分散補償器から光源へ向かう戻り光(回折光)が、光源に入射することを防止できる。 Therefore, going from the pulse dispersion compensator to the light source return light (diffracted light) can be prevented from entering the light source.

上記発明においては前記入射防止部が、前記グレーティングのレーザ光入射面に複数本形成された溝の間隔を、以下の関係式を満たすように形成してなることが望ましい。 The incident prevention unit in the above invention is the spacing of the plurality of grooves formed on the laser light entrance surface of the grating, it is desirable that the formed so as to satisfy the following relation.
d < mλ/(2sinα), d <mλ / (2sinα),
m=−2,または、m=2 ・・・(1) m = -2 or,, m = 2 ··· (1)
ここで、dは前記グレーティングの溝間隔、mは次数(整数)、λは前記超短パルスレーザ光の波長、αは前記超短パルスレーザ光の前記グレーティングへの入射角である。 Here, d is the groove spacing of the grating, m is the order (integer), lambda is the wavelength of the ultrashort pulse laser beam, alpha is the incident angle to the grating of the ultrashort pulse laser beam.

本発明によれば、グレーティングに形成された溝の本数が上記関係式(1)を満たしているため、グレーティングにより回折された多くの回折光の内、±2次以上の次数を持つ回折光(戻り光)が光源へ向かって進み、光源に入射することを防止できる。 According to the present invention, since the number of grooves formed in the grating satisfies the relationship (1), the many diffracted light diffracted by the grating, diffracted light having ± 2 order or higher order ( return light) proceeds toward the light source, it can be prevented from entering the light source.

本発明の超短パルスレーザ伝達装置によれば、入射防止部が備えられているため、パルス分散補償器から光源へ向かう戻り光が入射防止部により遮断され、光源に入射することを防止できるという効果を奏する。 According to the ultrashort pulse laser transmission device of the present invention, since the incident prevention unit is provided, the return light directed from the pulse dispersion compensator to the light source is interrupted by the incident prevention unit, that can be prevented from being incident on the light source an effect.

〔第1の実施形態〕 First Embodiment
以下、本発明における超短パルスレーザ伝達装置に係る第1の実施形態について図1を参照して説明する。 Hereinafter will be described with reference to FIG. 1 for the first embodiment according to the ultrashort pulse laser transmission device of the present invention. ここでは、本発明の超短パルスレーザ伝達装置を多光子励起走査型顕微鏡に用いる例に適用して説明する。 Here, a description will be applied to an example of using an ultrashort pulse laser transmission device of the present invention to the multi-photon excitation scanning microscope.
図1は、本実施形態における超短パルスレーザ伝達装置の概略構成を説明する全体図である。 Figure 1 is an overall view illustrating a schematic structure of the ultrashort pulse laser transmission device in this embodiment.
なお、図1中のZ軸は、超短パルスレーザ光の出射光軸と平行な軸であって、超短パルスレーザ光の出射方向(図1中右方向)が正方向となる軸であり、X軸は、紙面に含まれると共にZ軸に対して垂直な軸であって、図1中の上方向が正方向となる軸であり、Y軸はZ−X平面に対して垂直な軸であって、手前方向が正方向となる軸である。 Incidentally, Z-axis in FIG. 1 is an optical axis parallel to the axis emitting ultrashort pulse laser beam, be a shaft direction of emission of ultra-short pulse laser beam (FIG. 1 in the right direction) is positive , X axis is an axis perpendicular to the Z-axis together with contained in the paper, an axis direction is a positive direction on in FIG. 1, an axis perpendicular to the Y-axis Z-X plane a is an axis forward direction becomes the positive direction.

超短パルスレーザ伝達装置1は、図1に示すように、超短パルスレーザ光を出射する超短パルスレーザ光源(光源)3と、超短パルスレーザ光源3の下流側に配置されたアイソレータ(入射防止部、整流素子)5と、アイソレータ5の下流側に配置されたλ/2板7と、λ/2板7の下流側に配置された分散補償光学系(パルス分散補償器)9と、分散補償光学系9の下流側に配置された光軸調整光学系11と、光軸調整光学系11の下流側に配置された出力調整光学系13およびビーム整形光学系15と、から概略構成されている。 Ultrashort pulse laser transmission device 1, as shown in FIG. 1, super and ultra-short pulse laser light source (light source) 3 a short pulse laser beam emitted, which is disposed downstream of the ultrashort pulse laser light source 3 isolators ( entrance preventing portion, and the rectifying device) 5, and lambda / 2 plate 7 disposed on the downstream side of the isolator 5, lambda / 2 plate 7 dispersion compensation optical system arranged downstream of the (pulse dispersion compensator) 9 and , schematic configuration and the optical axis adjusting optical system 11 arranged downstream of the dispersion compensation optical system 9, a downstream arranged output adjustment optical system 13 and the beam shaping optical system 15 of the optical axis adjustment optical system 11, from It is. また、超短パルスレーザ伝達装置1から出射された超短パルスレーザ光が導かれる多光子顕微鏡17が配置されている。 Moreover, multi-photon microscope 17 emitted from the ultrashort pulse laser transmission device 1 ultrashort pulsed laser light is guided is arranged.

超短パルスレーザ光源3としては、例えば、波長が約700nmから1000nmのS偏光(一方の直線偏光)の超短パルスレーザ光を発振するパルスレーザ発振器を用いることができ、より具体的には、モードロック型チタンサファイヤレーザを用いることができる。 As, for example, it can be a pulse laser oscillator whose wavelength is oscillated ultrashort pulse laser beam of S-polarized light 1000nm from about 700 nm (one of the linearly polarized light), and more specifically the ultra-short pulse laser light source 3, it can be used mode-locked titanium sapphire laser.
アイソレータ2は、ファラデーローテータ(図示せず)とλ/4板(図示せず)を含む光学素子で構成されている。 Isolator 2 is constituted by an optical element including a Faraday rotator (not shown) and lambda / 4 plate (not shown). また、アイソレータ2は、超短パルスレーザ光源3側から入射されたS偏光をP偏光に偏光して分散補償光学系9側に出射し、分散補償光学系9側から入射される光は透過しないように構成されている。 Also, the isolator 2, the S-polarized light incident from the ultrashort pulse laser light source 3 side emitted polarized by dispersion compensation optical system 9 side into P-polarized light, the light incident from the dispersion compensating optical system 9 side is not transmitted It is configured to.

分散補償光学系9は、Y−Z平面をY軸回り正方向に所定角度回転させた平面と略平行に配置された第1のグレーティング(グレーティング)19と、第2のグレーティング(グレーティング)21とから概略構成されている。 Dispersion compensation optical system 9 includes a first grating (grating) 19 a Y-Z plane is arranged substantially parallel to the plane rotated by a predetermined angle around the Y axis positive direction, and the second grating (grating) 21 It is schematic configuration from.
第1のグレーティング19は、超短パルスレーザ光源3から出射された超短パルスレーザ光の入射角αが所定の角度となるように配置され、第2のグレーティング21は、第1のグレーティング19および第2のグレーティング21に対する垂直方向へ平行移動可能に配置されている。 The first grating 19, the incident angle of the ultrashort pulsed laser light emitted from the ultrashort pulse laser light source 3 alpha is arranged so as to have a predetermined angle, the second grating 21, the first grating 19 and It is arranged to be parallel moved in the vertical direction with respect to the second grating 21.
また、第1のグレーティング19および第2のグレーティング21は、S偏光配置に置かれている。 The first grating 19 and second grating 21 is placed in S-polarized light arrangement.

光軸調整光学系11は、Y−Z平面をY軸回りに−45°回転させた面と略平行に配置された第1の45度全反射ミラー23を備え、第1の45度全反射ミラー23は+Z軸方向に進む光を−X軸方向へ反射するように配置されている。 The optical axis adjustment optical system 11 includes a Y-Z first 45-degree total reflection mirrors 23 which plane is substantially parallel to the plane and rotated -45 ° around the Y-axis, the first 45-degree total reflection mirror 23 is disposed so as to reflect light traveling in the + Z-axis direction in the -X axis direction. また、第1の45度全反射ミラー23は、X軸方向へ平行移動可能に配置されている。 The first 45-degree total reflection mirror 23 is disposed to be parallel moved in the X-axis direction.
出力調整光学系13としては、AOTF(Acousto−Optic Tunable Filter)や、AOM(Acousto−Optic Modulator)等の音響光学素子や、電気光学素子、回転機構の付いた直線偏光板、減光率を制御できるNDフィルタ、絞り径を制御できる可変絞り等を用いることができる。 The output adjustment optical system 13, AOTF (Acousto-Optic Tunable Filter) or, or acousto-optic element such as AOM (Acousto-Optic Modulator), electro-optical elements, with a rotating mechanism linear polarizer, controls the extinction ratio it ND filter, it is possible to use a variable throttle that can control the aperture size.
ビーム整形光学系15には、ビームエクスパンダや、空間フィルタ等を用いることができる。 The beam shaping optics 15, beam expander and can be used a spatial filter or the like.

次に、上記の構成からなる超短パルスレーザ伝達装置1における作用について説明する。 Next, a description will be given of the operation of the ultrashort pulse laser transmission device 1 having the above structure.
まず、超短パルスレーザ光源3から、例えば、波長が約700nmから1000nmのS偏光の超短パルスレーザ光が出射される。 First, ultra from the short pulse laser light source 3, for example, a wavelength is S-polarized light of ultrashort pulse laser light 1000nm from about 700nm is emitted. S偏光の超短パルスレーザ光は、アイソレータ5によりP偏光に偏光されλ/2板7に向けて出射される。 Ultrashort pulse laser light of S-polarized light is emitted to the P polarized polarization lambda / 2 plate 7 by an isolator 5. P偏光に変換された極短パルスレーザ光は、λ/2板7を通過する際にS偏光に偏光され、分散補償光学系9に向けて出射される。 Ultrashort pulsed laser light converted into P-polarized light is polarized in the S-polarized light when it passes through the lambda / 2 plate 7, and is emitted toward the dispersion compensation optical system 9.

分散補償光学系9に入射したS偏光の超短パルスレーザ光は、第1のグレーティング19に入射する。 Ultrashort pulse laser light of the S polarized light incident to the dispersion compensation optical system 9 is incident on the first grating 19. 第1のグレーティング19に入射した超短パルスレーザ光は多くの次数に回折され、複数の回折光として出射される。 Ultrashort pulse laser beam incident on the first grating 19 are diffracted in a number of orders, and is emitted as a plurality of diffracted light.
例えば、波長700nmの超短パルスレーザ光が入射角−60°で、溝間隔1.667μmを持つ第1のグレーティング19に入射した場合、0次、−1次、−2次、−3次、−4次の回折光が発生する。 For example, in ultra-short pulse laser beam incident angle -60 ° wavelength 700 nm, when incident on the first grating 19 having a groove spacing 1.667Myuemu, 0-order, -1-order, -2nd, - tertiary, -4-order diffracted light is generated.

前記の第1のグレーティング19に波長720nmの光が入射した場合には、これらの回折光の内、−4次の回折光と第1のグレーティング19の法線とのなす角と、超短パルスレーザ光の第1のグレーティング19への入射角αとが近くなる。 When the light of wavelength 720nm to the first grating 19 of the is incident, among these diffracted light, and the angle of -4-order diffracted light and the normal line of the first grating 19, the ultrashort pulse the incident angle α of the first grating 19 of the laser light becomes closer. そのため、−4次の回折光は入射する超短パルスレーザ光の光軸とほぼ同軸で超短パルスレーザ光源3方向に進む戻り光となる。 Therefore, -4-order diffracted light is return light advances in ultra-short pulse laser light source 3 directions substantially coaxial with the optical axis of the ultrashort pulse laser beam incident.
あるいは、波長960nmの光が入射した場合には、−3次の回折光と第1のグレーティング19の法線とのなす角と、超短パルスレーザ光の第1のグレーティング19への入射角αとが近くなる。 Alternatively, when the light of wavelength 960nm is incident, -3-order diffracted light and the angle between the normal of the first grating 19, the incident angle of the first grating 19 of the ultrashort pulse laser beam α door is close. そのため、−3次の回折光は入射する超短パルスレーザ光の光軸とほぼ同軸で超短パルスレーザ光源3方向に進む戻り光となる。 Therefore, -3-order diffracted light is return light advances in ultra-short pulse laser light source 3 directions substantially coaxial with the optical axis of the ultrashort pulse laser beam incident.

超短パルスレーザ光源3方向に進む戻り光は、λ/2板7に入射してS偏光からP偏光に偏光され、アイソレータ5に入射する。 Return light advances in ultra-short pulse laser light source 3 direction is incident on the lambda / 2 plate 7 is polarized from the S-polarized light into P-polarized light, incident on the isolator 5. アイソレータ5は分散補償光学系9側から入射されたP偏光を透過せず除去するため、戻り光は超短パルスレーザ光源3まで到達しない。 Since isolator 5 to be removed without passing through the P-polarized light incident from the dispersion compensating optical system 9 side, the return light does not reach the ultra-short pulse laser light source 3.

第1のグレーティング19により回折された複数の回折光の内、−1次の回折光は、第1のグレーティング19に対して平行に配置された第2のグレーティング21へ入射される。 The first plurality of light diffracted by the grating 19, -1-order diffracted light is incident on the second grating 21 which is arranged parallel to the first grating 19.
第2のグレーティング21に入射した−1次の回折光は、多くの次数に回折され、複数の回折光として出射される。 Diffracted light -1st-order incident on the second grating 21 is diffracted in a number of orders, and is emitted as a plurality of diffracted light. 第2のグレーティング21により回折された−1次の回折光は、第1のグレーティング19に入射する超短パルスレーザ光の光軸と平行方向に進み、負チャープを形成する。 -1-order diffracted light diffracted by the second grating 21 proceeds in a direction parallel to the optical axis of the ultrashort pulse laser beam incident on the first grating 19, to form a negative chirp. また、負チャープを形成する事で、パルス幅は伸長されている。 Further, by forming a negative chirp, the pulse width is extended.

第2のグレーティング21から出射された−1次の回折光であるレーザ光は、光軸調整光学系7内の第1の45度全反射ミラー23に入射し、−X軸方向へ向けて反射される。 Laser beam which is -1-order diffracted light emitted from the second grating 21 is incident on the first 45-degree total reflection mirror 23 of the optical axis adjustment optical system 7, toward the -X axis direction reflected It is.
第1の45度全反射ミラー23に反射されたレーザ光は、出力調整光学系13に入射され、適正な出力に調整される。 The laser beam reflected by the first 45 degree total reflection mirror 23 is incident on the output adjustment optical system 13 is adjusted to a proper output.
出力調整光学系13から出射されたレーザ光はビーム整形光学系15に入射され、ビーム整形光学系15において適正なビーム径、ビームダイバージェンスに補正される。 The laser beam emitted from the output adjusting optical system 13 is incident on the beam shaping optical system 15, a proper beam diameter at the beam shaping optical system 15 is corrected to the beam divergence. そして最後に、ビーム整形光学系15から出射されたレーザ光は、多光子顕微鏡17に導入される。 Finally, the laser beam emitted from the beam shaping optical system 15 is introduced into the multiphoton microscope 17.

上記の構成によれば、アイソレータ5を、超短パルスレーザ光源3と分散補償光学系9との間に挿入することにより、分散補償光学系9へ向かう超短パルスレーザ光のみが透過され、超短パルスレーザ光源3へ向かう戻り光が遮られるため、戻り光が超短パルスレーザ光源3に入射することを防止できる。 According to the arrangement, the isolator 5, by inserting between the ultrashort pulse laser light source 3 and the dispersion compensating optical system 9, only ultrashort pulse laser light directed to the dispersion compensating optical system 9 is transmitted, super since the return light toward the short pulse laser light source 3 is blocked, it is possible to prevent the returning light is incident on the ultrashort pulse laser light source 3.

分散補償光学系9により負チャープを持つレーザ光を形成することで、パルスレーザ光が出力調整光学系13、ビーム整形光学系15および多光子顕微鏡17の媒質を通過する際に発生する正チャープを補正できる。 The dispersion compensation optical system 9 by forming a laser beam having a negative chirp, pulsed laser beam output adjustment optical system 13, the positive chirp occurring when passing through the medium of a beam shaping optical system 15 and the multi-photon microscope 17 It can be corrected. そのため、分散補償光学系4により伸長されたパルスレーザ光のパルス幅は正チャープにより圧縮され、多光子顕微鏡17の標本到達時には超短パルスレーザ光となる。 Therefore, the pulse width of the pulse laser light is extended by the dispersion compensation optical system 4 is compressed by the positive chirp, the time arrival specimens multiphoton microscopy 17 becomes ultrashort pulsed laser light.

また、分散補償光学系9の第2のグレーティング21をその光入射面に対して略垂直方向に平行移動すると、第1のグレーティング19と第2のグレーティング21との間の光路長が変更され、分散補償光学系9から出射されるパルスレーザ光の負チャープの形成量が変更される。 Further, when translated in a direction substantially perpendicular to the second grating 21 of the dispersion compensating optical system 9 with respect to the light incident surface, the optical path length between the first grating 19 and second grating 21 is changed, forming amount of negative chirp of the pulsed laser light emitted from the dispersion compensating optical system 9 is changed.
そのため、第2のグレーティング21の位置を制御することにより、分散補償光学系9によるパルスレーザ光の負チャープの形成量を制御できる。 Therefore, by controlling the position of the second grating 21, it can control the formation of the negative chirp of the pulsed laser light due to dispersion compensation optical system 9.

なお、上述のように、第2のグレーティング21がその略垂直方向に平行移動されると、第2のグレーティング21から出射される−1次の回折光もX軸方向に移動する。 As described above, the second grating 21 and moved parallel to the substantially vertical direction, -1-order diffracted light emitted from the second grating 21 is also moved in the X-axis direction.
このとき同時に、光軸調整光学系11の第1の45度全反射ミラー23は、この−1次の回折光の移動に応じてX軸方向に移動されるため、−1次の回折光は常に第1の45度全反射ミラー23の所定位置に入射されて、−X軸方向に反射される。 At the same time, the first 45-degree total reflection mirror 23 of the optical axis adjustment optical system 11, to be moved in the X-axis direction in accordance with the movement of the -1-order diffracted light, -1 order diffracted light always incident on a predetermined position of the first 45-degree total reflection mirror 23, is reflected in the -X axis direction. その結果、分散補償光学系9から出射されるレーザ光の光軸の変位を補正し、光軸調整光学系11から出射されるパルスレーザ光の光軸を常に同軸に保つことができる。 As a result, it is possible to maintain the displacement of the optical axis of the laser beam emitted from the dispersion compensation optical system 9 corrects, of the pulsed laser light emitted from the optical axis adjustment optical system 11 to the optical axis is always coaxial.

また、上述のように、第1のグレーティング5と第2のグレーティング6の間の光路長を変更した場合だけでなく、超短パルスレーザ光源3から出射されるレーザ光の波長が変わった場合にも、−1次の回折光が出射する方向が変化するため、分散補償光学系9から出射されるレーザ光の光軸がX軸方向に変位する。 Further, as described above, not only when changing the optical path length between the first grating 5 second grating 6, when the wavelength of the laser light emitted from the ultrashort pulse laser light source 3 is changed also, for changing the direction in which -1-order diffracted light is emitted, the optical axis of the laser beam emitted from the dispersion compensation optical system 9 is displaced in the X-axis direction.
かかる場合にも、光軸調整光学系11から出射されるパルスレーザ光の光軸を常に同軸に保つことができる。 Even such a case, the optical axis of the pulsed laser light emitted from the optical axis adjustment optical system 11 can always be kept coaxially.

なお、上述のように、アイソレータ5と分散補償光学系9との間にλ/2板7を配置して、アイソレータ5から出射されたP偏光の光をλ/2板7によりS偏光に偏光してもよいし、λ/2板7の代わりに、45度全反射ミラーを2枚配置することによりP偏光をS偏光に変換してもよい。 Incidentally, the polarization as described above, by arranging the lambda / 2 plate 7 between the isolator 5 and the dispersion compensating optical system 9, the light of the emitted P-polarized light from the isolator 5 to the S-polarized light by the lambda / 2 plate 7 may be, in place of the lambda / 2 plate 7, the P-polarized light may be converted into S polarized light by placing 2 sheets of 45-degree total reflection mirrors.
あるいは、上述のλ/2板7や45度全反射ミラーを使用せずに、アイソレータ5から出射されたP偏光の光を、そのままP偏光配置に置かれた第1のグレーティング19、および、第2のグレーティング21に入射させてもよい。 Alternatively, without using the total reflection mirror lambda / 2 plate 7 and 45 degrees mentioned above, the first grating 19 the light of the emitted P-polarized light from the isolator 5, were directly placed in the P-polarized light arrangement, and, the it may be caused to enter the second grating 21.

また、上述のように、λ/2板7をアイソレータ2と第1のグレーティング5の間の光路に配置してもよいし、λ/2板7を超短パルスレーザ光源3とアイソレータ5の間の光路に配置するとともに、アイソレータ5を光路軸周りに90度回転させてもよい。 Further, as described above, lambda / 2 to the plate 7 may be disposed in an optical path between the isolator 2 and the first grating 5, while the lambda / 2 plate 7 of the ultrashort pulse laser light source 3 and the isolator 5 while disposed in an optical path, it may be rotated 90 degrees isolator 5 around the optical path axis. このように配置することにより、アイソレータ5から出射される光はS偏光となり、そのままS偏光配置の第1のグレーティング19に入射させることが出来る。 With this arrangement, light emitted from the isolator 5 becomes S polarized light, it can be incident on the first grating 19 of the S-polarized light arrangement.

〔第2の実施形態〕 Second Embodiment
次に、本発明の第2の実施形態について図2を参照して説明する。 It will now be described with reference to FIG. 2, a second embodiment of the present invention.
図2は、本実施形態における超短パルスレーザ伝達装置の概略構成を説明する全体図である。 Figure 2 is an overall view illustrating a schematic structure of the ultrashort pulse laser transmission device in this embodiment.
本実施形態の超短パルスレーザ伝達装置の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、超短パルスレーザ光源と分散補償光学系との間に配置される構成要素が異なっている。 The basic structure of the ultrashort pulse laser transmission device of this embodiment is the same as the first embodiment, the first embodiment is disposed between the dispersion compensating optical system and the ultra-short pulse laser light source component is different from that. よって、本実施形態においては、超短パルスレーザ光源と分散補償光学系との間に配置される構成要素のみを説明し、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。 Therefore, in the present embodiment will be described only components that are disposed between the dispersion compensating optical system and the ultrashort pulse laser light source, the same components as the first embodiment, with the same reference numerals to the description thereof will be omitted.

超短パルスレーザ伝達装置51は、図2に示すように、超短パルスレーザ光を出射する超短パルスレーザ光源3と、超短パルスレーザ光源3の下流側に配置された偏光ビームスプリッタ(入射防止部、偏光素子)55と、偏光ビームスプリッタ55の下流側に配置されたλ/4板(入射防止部)57と、λ/4板57の下流側に配置された分散補償光学系9と、分散補償光学系9の下流側に配置された光軸調整光学系11と、光軸調整光学系11の下流側に配置された出力調整光学系13およびビーム整形光学系15と、から概略構成されている。 Ultrashort pulse laser transmission device 51, as shown in FIG. 2, the ultrashort pulse laser light source 3 for emitting ultrashort pulse laser beam, ultra-short pulse laser light source 3 of the downstream arranged a polarization beam splitter (incident preventing portion, a polarizing element) 55, a downstream lambda / 4 is disposed on the side plate (incident preventing portion) 57 of the polarization beam splitter 55, a dispersion compensation optical system 9 which is arranged downstream of the lambda / 4 plate 57 , schematic configuration and the optical axis adjusting optical system 11 arranged downstream of the dispersion compensation optical system 9, a downstream arranged output adjustment optical system 13 and the beam shaping optical system 15 of the optical axis adjustment optical system 11, from It is. また、超短パルスレーザ伝達装置51から出射された超短パルスレーザ光が導かれる多光子顕微鏡17が配置されている。 Moreover, multi-photon microscope 17 emitted from the ultrashort pulse laser transmission device 51 ultrashort pulsed laser light is guided is arranged.

偏光ビームスプリッタ55は、S偏光の光を透過するとともにP偏光の光を反射する偏光反射面56を備え、偏光反射面56は、Y−Z平面をY軸回りに−45度回転させた面と略平行に配置されている。 Polarization beam splitter 55 has a polarization reflection surface 56 for reflecting the P-polarized light while transmitting the S-polarized light, polarized light reflecting surface 56, the surface where the Y-Z plane is rotated -45 degrees around the Y axis When are disposed substantially parallel to each other. そのため、−Z軸方向に進むP偏光が偏光ビームスプリッタ55に入射すると、偏光反射面56により+X軸方向へ向けて反射される。 Therefore, P-polarized light traveling in the -Z-axis direction when incident on the polarization beam splitter 55, is reflected toward the + X-axis direction by the polarized reflection surfaces 56.
なお、偏光ビームスプリッタ55代わりに、偏光フィルタや音響光学素子などの素子を用いてもよい。 Instead the polarization beam splitter 55 may be used elements such as the polarizing filter or acousto-optic device.

次に、上記の構成からなる超短パルスレーザ伝達装置51における作用について説明する。 Next, a description will be given of the operation of the ultrashort pulse laser transmission device 51 having the above structure.
まず、超短パルスレーザ光源3から出射されたS偏光の超短パルスレーザ光は、偏光ビームスプリッタ55に入射する。 First, ultra-short pulse laser beam of S polarized light emitted from the ultrashort pulse laser light source 3 is incident on the polarization beam splitter 55. S偏光の超短パルスレーザ光はそのまま偏光ビームスプリッタ55を透過して、λ/4板57に向けて出射される。 Ultrashort pulse laser light of S-polarized light is directly transmitted through the polarizing beam splitter 55, it is emitted toward the lambda / 4 plate 57. λ/4板57に入射したS偏光は、一方向回りの円偏光、例えば右回りの円偏光に偏光され、分散補償光学系9に向けて出射される。 S polarized light incident on the lambda / 4 plate 57, a one-way circularly polarized light, for example, polarized in the clockwise circularly polarized light is emitted to the dispersion compensation optical system 9.

分散補償光学系9に入射した右回りの円偏光の超短パルスレーザ光は、第1のグレーティング19に入射する。 Ultrashort pulse laser light of right-handed circularly polarized light incident to the dispersion compensation optical system 9 is incident on the first grating 19. 第1のグレーティング19に入射した超短パルスレーザ光は多くの次数に回折され、複数の回折光として出射される。 Ultrashort pulse laser beam incident on the first grating 19 are diffracted in a number of orders, and is emitted as a plurality of diffracted light.
その内の所定次数の回折光が、所定波長のレーザ光の条件の下で、入射する超短パルスレーザ光の光軸とほぼ同軸で超短パルスレーザ光源3方向に進む戻り光となる。 Predetermined order diffracted light of which, under the conditions of the laser beam of a predetermined wavelength, the return light in substantially coaxial with the optical axis of the ultrashort pulse laser beam incident proceeds to ultra-short pulse laser light source 3 directions.

超短パルスレーザ光源3方向に進む戻り光は、第1のグレーティング19において回折された際に、他方向回りの円偏光、例えば左回りの円偏光となる。 Return light advances in ultra-short pulse laser light source 3 direction, when it is diffracted by the first grating 19, and the other direction around the circular polarization, for example left-circularly polarized light. この左回りの円偏光である戻り光はλ/4板57に入射され、P偏光に偏光されて偏光ビームスプリッタ55に向けて出射される。 This is the left-handed circularly polarized return light beam is incident on the lambda / 4 plate 57, is emitted toward the polarization beam splitter 55 is polarized into P-polarized light.
P偏光に偏光された戻り光は偏光ビームスプリッタ55に入射され、偏光反射面56により+X軸方向に反射されて超短パルスレーザ光源3の出射光軸から除去される。 Return light polarized in the P-polarized light is incident on the polarization beam splitter 55, is being reflected in the + X-axis direction by the polarized reflection surfaces 56 removed from the exit optical axis of the ultrashort pulse laser light source 3.
以後の分散補償光学系9より下流側の光学系の作用については、第1の実施形態(図1参照)と同じであるため、図2にその構成を示して説明を省略する。 The operation of the optical system downstream of the subsequent dispersion compensation optical system 9, is the same as the first embodiment (see FIG. 1), the description thereof is omitted Its configuration is shown in Figure 2.

上記の構成によれば、偏光ビームスプリッタ55とλ/4板57とを光源と分散補償光学系9との間に挿入することにより、分散補償光学系9へ向かう超短パルスレーザ光のみを透過し、超短パルスレーザ光源3へ向かう戻り光を遮るため、戻り光が超短パルスレーザ光源3に入射することを防止できる。 According to the above configuration, by inserting between the light source and the polarization beam splitter 55 and lambda / 4 plate 57 and the dispersion compensation optical system 9, transmits only ultrashort pulse laser light directed to the dispersion compensating optical system 9 and, for shielding return light toward the ultrashort pulse laser light source 3, it is possible to prevent the returning light is incident on the ultrashort pulse laser light source 3.

なお、上述のように、超短パルスレーザ光源3とλ/4板57の間に偏光ビームスプリッタ55を配置してP偏光を除去してもよいし、偏光ビームスプリッタ55を配置する代わりに、超短パルスレーザ光源3の内部にS偏光以外の偏光(例えばP偏光)の光を除去する光学系を配置してもよい。 Note that, as described above, may be removed P-polarized light by arranging the polarization beam splitter 55 between the ultrashort pulse laser light source 3 and the lambda / 4 plate 57, instead of placing the polarizing beam splitter 55, it may be disposed an optical system for removing light from the inner to the S-polarized light than the polarization of the ultrashort pulse laser light source 3 (for example, P-polarized light).

〔第3の実施形態〕 Third Embodiment
次に、本発明の第3の実施形態について図3から図5を参照して説明する。 Next, a description will be given of a third embodiment of the present invention from FIG. 3 with reference to FIG.
図3は、本実施形態における超短パルスレーザ伝達装置の概略構成を説明する全体平面図である。 Figure 3 is an overall plan view showing the schematic configuration of the ultrashort pulse laser transmission device in this embodiment. 図4は、図3の光軸調整光学系の構成を説明する側面図であり、図5は、図3の光軸調整光学系の構成を説明する正面図である。 Figure 4 is a side view illustrating a configuration of an optical axis adjusting optical system of FIG. 3, FIG. 5 is a front view illustrating the configuration of an optical axis adjusting optical system of FIG.
本実施形態の超短パルスレーザ伝達装置の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、超短パルスレーザ光源と出力調整光学系との間に配置される構成要素が異なっている。 The basic structure of the ultrashort pulse laser transmission device of this embodiment is the same as the first embodiment, the first embodiment is disposed between the output adjustment optics ultrashort pulse laser light source component is different from that. よって、本実施形態においては、図3から図5を用いて超短パルスレーザ光源と出力調整光学系との間に配置される構成要素のみを説明し、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。 Therefore, in the present embodiment will be described only components located between with reference to FIGS. 3 to 5 and the ultra-short pulse laser light source and an output adjusting optical system, the first embodiment and the same components the description thereof is omitted are denoted by the same reference numerals.

超短パルスレーザ伝達装置101は、図3に示すように、超短パルスレーザ光を出射する超短パルスレーザ光源3と、超短パルスレーザ光源3の下流側に配置された分散補償光学系(パルス分散補償器)109と、分散補償光学系109の下流側に配置された光軸調整光学系111と、光軸調整光学系111の下流側に配置された出力調整光学系13およびビーム整形光学系15と、から概略構成されている。 Ultrashort pulse laser transmission device 101, as shown in FIG. 3, the ultrashort pulse laser ultrashort pulse laser light source 3 for emitting light, ultra-short pulse laser light source 3 of the downstream arranged dispersion compensation optical system ( a pulse dispersion compensator) 109, a dispersion compensating optical axis adjusting optical system 111 disposed on the downstream side of the optical system 109, an output adjusting optical system 13 and the beam shaping optical disposed on the downstream side of the optical axis adjustment optical system 111 a system 15 is schematically composed. また、超短パルスレーザ伝達装置101から出射された超短パルスレーザ光が導かれる多光子顕微鏡17が配置されている。 Moreover, multi-photon microscope 17 emitted from the ultrashort pulse laser transmission device 101 ultrashort pulsed laser light is guided is arranged.

分散補償光学系109は、第1のグレーティング(グレーティング)119と、第1のグレーティング19に対して略平行に配置された第2のグレーティング(グレーティング)121とから概略構成されている。 Dispersion compensation optical system 109 includes a first grating (grating) 119, is schematically configured from the second grating (grating) 121. which is substantially arranged parallel to the first grating 19.
第1のグレーティング119および第2のグレーティング121は、Y−Z平面をY軸回り正方向に所定角度回転させた平面を、その平面とZ−X平面との交線と略平行な回転軸P1回りに所定角度回転させた平面と略平行に配置されている。 The first grating 119 and the second grating 121, Y-Z plane about the Y axis positive direction to the plane by a predetermined angle, the plane and the Z-X line of intersection of the plane substantially parallel to the rotation axis P1 are arranged substantially parallel to the plane rotated by a predetermined angle around.

第1のグレーティング119および第2のグレーティング121のレーザ光入射面(回折面)には、Z軸に対して略垂直方向に延びる溝120が形成されている。 The laser light entrance surface of the first grating 119 and the second grating 121 (diffraction surface), a groove 120 extending in a substantially vertical direction is formed with respect to the Z axis.
第1のグレーティング119および第2のグレーティング121は、言い換えると、Y−Z平面をY軸回り正方向に所定角度回転させた平面に対して略平行に配置された状態(第1および第2の実施形態における配置状態)から、溝120に対して略垂直な回転軸P1回りに所定角度回転された状態で配置されている。 The first grating 119 and the second grating 121, in turn, Y-Z plane about the Y-axis positive direction at a predetermined angle the rotated state of being substantially parallel to the plane (the first and second from the arrangement state) in the embodiment, are arranged in a state in which a predetermined angle to the substantially vertical rotation axis P1 around to the grooves 120.

また、第2のグレーティング121は、第1および第2の実施形態の第2のグレーティング21と同様に、その光入射面に対して略垂直方向に平行移動可能に配置され、第2のグレーティング121の平行移動により分散補償光学系109によるパルスレーザ光の負チャープの形成量を制御するように構成されている。 The second grating 121, similar to the second grating 21 of the first and second embodiments, is arranged movably in parallel in a direction substantially perpendicular to the light incident surface, the second grating 121 It is configured to control the formation of the negative chirp of the pulsed laser light due to dispersion compensation optical system 109 by translation.

光軸調整光学系111は、図3から図5に示すように、第1の45度全反射ミラー123、第2の45度全反射ミラー125、および、第3の45度全反射ミラー127とから概略構成されている。 The optical axis adjustment optical system 111, as shown in FIGS. 3-5, the first 45-degree total reflection mirror 123, a second 45-degree total reflection mirrors 125, and a third 45-degree total reflection mirrors 127 It is schematic configuration from.
第1の45度全反射ミラー123は、X−Y平面をY軸回りに+45度回転させた平面と略平行に配置され、+Z軸方向に進む光を−X軸方向に反射するように配置された全反射ミラーである。 The first 45-degree total reflection mirror 123, X-Y plane disposed substantially parallel to the plane obtained by rotating +45 degrees about the Y axis, arranged light traveling in the + Z-axis direction so as to reflect in the -X-axis direction a total reflection mirror that is. また、第1の45度全反射ミラー123は、X軸方向に平行移動可能に配置されている。 The first 45-degree total reflection mirror 123 is movably disposed parallel to the X-axis direction.
第2の45度全反射ミラー125は、Y−Z平面をZ軸回りに+45度回転させた平面と略平行に配置され、−X軸方向に進む光を+Y軸方向に反射するように配置された全反射ミラーである。 The second 45-degree total reflection mirror 125, Y-Z plane is disposed substantially parallel to the plane obtained by rotating +45 degrees around the Z-axis, positioned to reflect light traveling in the -X-axis direction in the + Y-axis direction a total reflection mirror that is. また、第2の45度全反射ミラー125は、X軸方向に平行移動可能に配置されている。 The second 45-degree total reflection mirror 125 is movably disposed parallel to the X-axis direction.
第3の45度全反射ミラー127は、X−Y平面をX軸回りに+45度回転させた平面と略平行に配置され、+Y軸方向に進む光を+Z軸方向に反射するように配置された全反射ミラーである。 The third 45-degree total reflection mirror 127, X-Y plane disposed substantially parallel to the plane obtained by rotating +45 degrees about the X axis, are arranged so as to reflect light traveling in the + Y-axis direction to the + Z-axis direction It was a total reflection mirror.

次に、上記の構成からなる超短パルスレーザ伝達装置101における作用について説明する。 Next, a description will be given of the operation of the ultrashort pulse laser transmission device 101 having the above-described structure.
まず、超短パルスレーザ光源3から出射されたS偏光の超短パルスレーザ光は、分散補償光学系109の第1のグレーティング119に入射する。 First, ultra-short pulse laser beam of S polarized light emitted from the ultrashort pulse laser light source 3 is incident on the first grating 119 of the dispersion compensation optical system 109. 第1のグレーティング119は、回転軸P1回りに所定角度回転され傾いた状態に配置されているため、第1のグレーティング119から出射される各次数の回折光の光軸は、Z−X平面に平行な面であって第1のグレーティング119に入射する超短パルスレーザ光の光軸を含む平面から外れる。 The first grating 119, since it is arranged at a predetermined angular rotated tilted to the rotation axis P1 around the optical axis of each order of the diffracted light emitted from the first grating 119, the Z-X plane out of the plane containing the optical axis of the ultrashort pulse laser beam incident on the first grating 119 a parallel plane.
つまり、各次数の回折光は、第1のグレーティング119からZ−X平面に対して所定の角度で交差する方向に出射される。 That is, the diffracted light of each order is emitted in a direction intersecting at a predetermined angle with respect to Z-X plane from the first grating 119. なお、本実施形態においては、各次数の回折光が+Y軸方向に出射されている例に適用して説明する。 In the present embodiment, it is described as applied to an example in which the diffracted light of each order are emitted in the + Y-axis direction.
そのため、各次数の回折光のいずれかがZ軸に略平行かつ−Z軸方向に進むことがなくなり、超短パルスレーザ光源3に入射することを防止できる。 Therefore, one of each order of the diffracted light is eliminated can proceed substantially parallel and -Z axis direction to the Z-axis can be prevented from being incident on the ultrashort pulse laser light source 3.

例えば、本実施形態を、超短パルスレーザ光源3の出射口径が直径5ミリメートル、超短パルスレーザ光源3と第1のグレーティング119との間の光路長が1メートルの場合に適用して説明すると、第1のグレーティング119からの戻り光の光軸が、超短パルスレーザ光源3の出射光軸に対して0.14°以上の交差角を有していれば、戻り光は超短パルスレーザ光源3の出射口に入射しない。 For example, the present embodiment, the exit aperture diameter 5mm ultrashort pulse laser light source 3, the ultrashort pulse laser light source 3 when the optical path length between the first grating 119 is described as applied to the case 1 meter , the optical axis of the return light from the first grating 119, if it has a crossing angle of more than 0.14 ° with respect to the emission optical axis of the ultrashort pulse laser light source 3, the return light is ultrashort pulse laser It does not enter the exit of the light source 3.
したがって、かかる場合において、第1のグレーティング119は、−1次以外の次数の回折光(戻り光となる回折光)の回折角が超短パルスレーザ光源3の出射光軸に対して0.14°以上の交差角を有するように、回転軸P1回りに回転配置されている。 Accordingly, in such a case, the first grating 119, the diffraction angle of the -1st order non-order diffracted light (the returned light diffracted light) with respect to the emission optical axis of the ultrashort pulse laser light source 3 0.14 ° so as to have the above crossing angle, and is rotated disposed on the rotary shaft P1 around.
なお、これらの値は、上述の値に限定されるものではなく、個々の実施形態によって異なる値を取りうるものである。 These values ​​are not intended to be limited to the above values, but can take different values ​​depending on the particular embodiment.

第1のグレーティング119により回折された多くの次数の光の内、−1次の回折光は、第2のグレーティング121へ入射され、第2のグレーティング121により更に回折される。 Among the first of many diffracted by the grating 119 orders of light, -1 order diffracted light is incident on the second grating 121, is further diffracted by the second grating 121.
第2のグレーティング121の回折光の内の−1次の回折光は、第1のグレーティング119に入射するレーザ光の光軸と平行方向(Z軸と平行方向)に進み、光軸調整光学系111に入射される。 -1st order diffracted light among diffracted light of the second grating 121, the process proceeds to the optical axis parallel to the direction of the laser beam incident on the first grating 119 (Z-axis direction parallel), the optical axis adjustment optical system It is incident on the 111.

光軸調整光学系111に入射されたレーザ光は、図3および図5に示すように、第1の45度全反射ミラー123に入射され、−X軸方向に向けて反射され第2の45度全反射ミラー125に入射される。 Laser beam incident on the optical axis adjusting optical system 111, as shown in FIGS. 3 and 5, is incident on the first 45-degree total reflection mirror 123, a second 45 is reflected toward the -X axis direction time is incident on the total reflection mirror 125. 第2の45度全反射ミラー125に入射されたレーザ光は、図4および図5に示すように、+Y軸方向に向けて反射され第3の45度全反射ミラー10に入射される。 Laser beam incident on the second 45-degree total reflection mirrors 125, as shown in FIGS. 4 and 5, is reflected toward the + Y-axis direction is incident on the third 45-degree total reflection mirror 10. 第3の45度全反射ミラー10に入射されたレーザ光は、図3および図4に示すように、+Z軸方向に向けて反射され出力調整光学系13に向けて出射される。 Laser beam incident on the third 45-degree total reflection mirror 10, as shown in FIGS. 3 and 4, and is emitted towards the output adjustment optical system 13 is reflected toward the + Z-axis direction.

ここで、パルスレーザ光の負チャープの形成量を制御(変更)するために、第2のグレーティング121が、例えば、第1のグレーティング119から離れる方向に平行移動されると、図3および図4中の点線で示すように、第2のグレーティング121から出射される−1次の回折光の光軸が+X軸方向に平行移動するとともに、+Y軸方向に平行移動する。 Here, in order to control the formation of the negative chirp of the pulsed laser light (change), the second grating 121, for example, when it is translated in a direction away from the first grating 119, FIGS. 3 and 4 as shown by a dotted line in the optical axis of the -1-order diffracted light emitted from the second grating 121 + with moving parallel to the X-axis direction, moving parallel to the + Y-axis direction.

かかる場合には、第1の45度全反射ミラー123が、図3および図5に示すように、第2のグレーティング121の移動量に応じて+X軸方向に移動され、上記回折光の光軸の+X軸方向への平行移動が吸収されるとともに、第1の45度全反射ミラー123から−X軸方向に出射されるレーザ光の光軸のZ軸方向への平行移動が防止される。 In such a case, the first 45-degree total reflection mirrors 123, as shown in FIGS. 3 and 5, is moved in the + X-axis direction in accordance with the movement amount of the second grating 121, the optical axis of the diffracted beam Bruno + with parallel movement in the X-axis direction is absorbed, once the first 45 translation in the Z-axis direction of the optical axis of the laser beam emitted in the -X-axis direction from the total reflection mirror 123 is prevented.

第2の45度全反射ミラー125に入射されるレーザ光の光軸は、図4および図5に示すように、上記回折光の光軸の+Y軸方向への平行移動のため、+Y軸方向に平行移動している。 The optical axis of the laser beam incident on the second 45-degree total reflection mirrors 125, as shown in FIGS. 4 and 5, for the translation of the + Y-axis direction of the optical axis of the diffracted light, + Y-axis direction It is moving parallel to. 第2の45度全反射ミラー125は、第2のグレーティング121の移動量に応じて+X軸方向に移動され、上記回折光の光軸の+Y軸方向への平行移動が吸収されるとともに、第2の45度全反射ミラー125から+Y軸方向に出射されるレーザ光の光軸のX軸方向への平行移動が防止される。 The second 45-degree total reflection mirror 125 is moved in the + X-axis direction in accordance with the movement amount of the second grating 121, with parallel movement in the + Y-axis direction of the optical axis of the diffracted light is absorbed, the parallel movement in the X-axis direction of the optical axis of the emitted second 45 degrees from the total reflection mirror 125 in the + Y-axis direction the laser beam is prevented.

以後の光軸調整光学系111より下流側の光学系の作用については、第1の実施形態(図1参照)と同じであるため、図3および図4にその構成を示して説明を省略する。 The action of the subsequent optical system downstream of the optical axis adjustment optical system 111 is omitted because it is same as the first embodiment (see FIG. 1), the description shows the configuration in FIG. 3 and FIG. 4 .

上記の構成によれば、第1のグレーティング119および第2のグレーティング121を回転軸P1回りに回転させて傾けることにより、第1のグレーティング119から超短パルスレーザ光源3に向かう戻り光(回折光)の光軸の向きを変更させることができる。 According to the arrangement, by tilting and rotating the first grating 119 and the second grating 121 on the rotation axis P1 around, return light (diffracted light directed from the first grating 119 in the ultra-short pulse laser light source 3 ) of it is possible to change the direction of the optical axis. そのため、分散補償光学系109から超短パルスレーザ光源3へ向かう戻り光(回折光)が、超短パルスレーザ光源3に入射することを防止できる。 Therefore, it is possible to prevent the returning light directed from the dispersion compensation optical system 109 to the ultrashort pulse laser light source 3 (diffracted light) is incident on the ultrashort pulse laser light source 3.

なお、上述のように、第1のグレーティング119および第2のグレーティング121を、それぞれ個々に回転軸P1回りに回転させ傾けて配置してもよいし、第1のグレーティング119および第2のグレーティング121を、一体に回転軸P1回りに回転させ傾けて配置してもよく、同様の効果が得られる。 Note that, as described above, the first grating 119 and the second grating 121, each be arranged inclined by rotating the rotary shaft P1 around individually, the first grating 119 and the second grating 121 and it may be arranged to be inclined by rotating the rotary shaft P1 around together, the same effect can be obtained.

なお、上述のように光軸調整光学系111を3枚の45度全反射ミラー123,125,127から構成してもよいし、2枚の全反射ミラーから構成してもよいし、その他の光学素子を用いてもよい。 Incidentally, it may be constituted an optical axis adjusting optical system 111 from the three 45-degree total reflection mirrors 123,125,127 as described above, may be configured of two total reflection mirrors, and other it may be used optical elements. 分散補償光学系109から出射されるレーザ光の移動を吸収し、多光子顕微鏡17の所定位置に向けてレーザ光を出射できる光学系であればよく、特に限定するものでない。 Absorb the movement of the laser beam emitted from the dispersion compensation optical system 109 may be a optical system capable of emitting a laser beam toward a predetermined position of the multiphoton microscope 17, not particularly limited.

〔第4の実施形態〕 Fourth Embodiment
次に、本発明の第4の実施形態について図6を参照して説明する。 It will now be described with reference to FIG. 6, a fourth embodiment of the present invention.
図6は、本実施形態における超短パルスレーザ伝達装置の概略構成を説明する全体平面図である。 Figure 6 is an overall plan view showing the schematic configuration of the ultrashort pulse laser transmission device in this embodiment.
本実施形態の超短パルスレーザ伝達装置の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、超短パルスレーザ光源と出力調整光学系との間に配置される構成要素が異なっている。 The basic structure of the ultrashort pulse laser transmission device of this embodiment is the same as the first embodiment, the first embodiment is disposed between the output adjustment optics ultrashort pulse laser light source component is different from that. よって、本実施形態においては、図6を用いて超短パルスレーザ光源と出力調整光学系との間に配置される構成要素のみを説明し、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。 Therefore, in the present embodiment will be described only components that are disposed between the output adjustment optics ultrashort pulse laser light source with reference to FIG. 6, in the first embodiment the same as the components, explanation thereof will be denoted by the same reference numerals.

超短パルスレーザ伝達装置151は、図6に示すように、超短パルスレーザ光を出射する超短パルスレーザ光源3と、超短パルスレーザ光源3の下流側に配置された分散補償光学系(パルス分散補償器)159と、分散補償光学系159の下流側に配置された光軸調整光学系11と、光軸調整光学系11の下流側に配置された出力調整光学系13およびビーム整形光学系15と、から概略構成されている。 Ultrashort pulse laser transmission device 151, as shown in FIG. 6, the ultrashort pulse laser ultrashort pulse laser light source 3 for emitting light, ultra-short pulse laser light source 3 of the downstream arranged dispersion compensation optical system ( a pulse dispersion compensator) 159, a dispersion compensating optical axis adjusting optical system 11 arranged downstream of the optical system 159, an output adjusting optical system 13 and the beam shaping optical disposed on the downstream side of the optical axis adjustment optical system 11 a system 15 is schematically composed. また、超短パルスレーザ伝達装置151から出射された超短パルスレーザ光が導かれる多光子顕微鏡17が配置されている。 Moreover, multi-photon microscope 17 emitted from the ultrashort pulse laser transmission device 151 ultrashort pulsed laser light is guided is arranged.

分散補償光学系159は、第1のグレーティング(グレーティング)169と、第1のグレーティング19に対して平行に配置された第2のグレーティング(グレーティング)171とから概略構成されている。 Dispersion compensation optical system 159 includes a first grating (grating) 169, is schematically configured from the second grating (grating) 171 Metropolitan arranged parallel to the first grating 19.
第1のグレーティング169および第2のグレーティング171は、Y−Z平面をY軸回り正方向に所定角度回転させた平面と平行に配置され、Y軸と平行であって、第1のグレーティング169および第2のグレーティング171の中心を通過する回転軸P2回りに回転自在に配置されている。 The first grating 169 and the second grating 171, the Y-Z plane is parallel to the plane rotated by a predetermined angle around the Y axis positive direction, a parallel to the Y axis, the first grating 169 and It is rotatably disposed on the rotation axis P2 around which passes through the center of the second grating 171.

次に、上記の構成からなる超短パルスレーザ伝達装置151における作用について説明する。 Next, a description will be given of the operation of the ultrashort pulse laser transmission device 151 having the above structure.
まず、超短パルスレーザ光源3から出射されたS偏光の超短パルスレーザ光は、分散補償光学系159の第1のグレーティング169に入射する。 First, ultra-short pulse laser beam of S polarized light emitted from the ultrashort pulse laser light source 3 is incident on the first grating 169 of the dispersion compensation optical system 159. 第1のグレーティング169に入射されたレーザ光は多くの次数に回折され、その内の−1次の回折光は第1のグレーティング169の回折面と平行を成す様に傾けて配置された第2のグレーティング171へ入射する。 Laser beam incident on the first grating 169 is diffracted in a number of orders, second -1-order diffracted light of which, which is arranged to be inclined so as to form a parallel diffraction surface of the first grating 169 incident to the grating 171.
第2のグレーティング171に入射されたレーザ光は更に回折され、複数の回折光の内の−1次の回折光は、第1のグレーティング169に入射するレーザ光の光軸と平行方向(Z軸と平行方向)に進み、光軸調整光学系11に入射される。 Laser beam incident on the second grating 171 is further diffracted, -1-order diffracted light of the plurality of diffracted light is parallel to the optical axis direction (Z-axis of the laser beam incident on the first grating 169 and proceeds in a direction parallel), is incident on the optical axis adjusting optical system 11.

以後の分散補償光学系159より下流側の光学系の作用については、第1の実施形態(図1参照)と同じであるため、図6にその構成を示して説明を省略する。 The operation of the optical system downstream of the subsequent dispersion compensation optical system 159, is the same as the first embodiment (see FIG. 1), the description thereof is omitted Its configuration is shown in FIG.

ここで、後述する条件を満たす場合には、他の次数の回折光のうちの所定次数の回折光が超短パルスレーザ光源3の出射光軸とほぼ同軸で−Z方向に進むため、第1のグレーティング169の回転軸P2回りに回転させて傾け、上記所定次数の回折光の光軸を超短パルスレーザ光源3の出射光軸からずらす。 Here, when satisfying the condition to be described later, since a predetermined order diffracted light of the other orders diffracted light proceeds in the -Z direction substantially coaxial with the exit optical axis of the ultrashort pulse laser light source 3, the first rotate the the rotation axis P2 around the grating 169 inclined shifts the optical axis of the predetermined order diffracted light from the emitting optical axis of the ultrashort pulse laser light source 3.

この時、第1のグレーティング169から第2のグレーティング171へ入射する−1次の回折光の入射角も変化する。 At this time, also changes the angle of incidence of the -1st order diffracted light incident from the first grating 169 to the second grating 171. そのため、第2のグレーティング171も同時に回転軸P2回りに回転させて傾け、第2のグレーティング171から出射される−1次の回折光の光軸をZ軸に対して略平行に保っている。 Therefore, inclined by rotating the rotation shaft P2 around the second grating 171 at the same time, it is kept substantially parallel to the optical axis of the -1-order diffracted light emitted to the Z-axis from the second grating 171.
第2のグレーティング171から出射される−1次の回折光はZ軸に対して略平行に保たれているが、X軸方向に平行移動する。 -1-order diffracted light emitted from the second grating 171 is being kept substantially parallel to the Z axis, moving parallel to the X-axis direction. そのため、第1の実施形態と同様に、第1の45度全反射ミラー23をX軸方向に移動させることで、光軸の移動を補正している。 Therefore, as in the first embodiment, by moving the first 45-degree total reflection mirror 23 in the X-axis direction to correct the movement of the optical axis.

前述の所定次数の回折光が超短パルスレーザ光源3の出射光軸とほぼ同軸で−Z方向に進む条件とは、以下の各パラメータが関係式(2)を満たす条件である。 The condition for a predetermined order diffracted light of the foregoing advances in the -Z direction substantially coaxial with the exit optical axis of the ultrashort pulse laser light source 3, a condition for each of the following parameters satisfies the relational expression (2).
λ=(2d・sinα)/m ・・・(2) λ = (2d · sinα) / m ··· (2)
ただし、dは第1のグレーティング169の溝間隔、mは回折光の次数(整数)、λはグレーティング169に入射するレーザ光の波長、αは第1のグレーティング169へ入射するレーザ光の入射角である。 However, d is the groove spacing, the order of m is diffracted beam (integer), the wavelength of λ is the laser light incident on the grating 169, alpha is the incident angle of the laser light incident on the first grating 169 of the first grating 169 it is.

また、超短パルスレーザ光源3から出射される超短パルスレーザ光の波長λは、多光子顕微鏡17による測定要求に応じて変更されるため、波長λが変更されるたびに上述の各パラメータが関係式(2)を満たすか否か確認される。 The wavelength of the ultrashort pulsed laser light emitted from the ultrashort pulse laser light source 3 lambda is to be changed according to the measurement request by multiphoton microscopy 17, the parameters described above each time the wavelength lambda is changed whether they meet the relational expression (2) it is confirmed.

上記の構成によれば、第1のグレーティング169を回転軸P2回りに回転させ傾けることにより、第1のグレーティング169から超短パルスレーザ光源3に向かう戻り光(回折光)の光軸の向きを変更させることができる。 According to the arrangement, by tilting rotating the first grating 169 around the rotation axis P2, the direction of the optical axis of the return light directed from the first grating 169 in the ultra-short pulse laser light source 3 (diffracted light) it is possible to change. そのため、分散補償光学系159から超短パルスレーザ光源3へ向かう戻り光(回折光)が、超短パルスレーザ光源3に入射することを防止できる。 Therefore, it is possible to prevent the returning light directed from the dispersion compensation optical system 159 to the ultrashort pulse laser light source 3 (diffracted light) is incident on the ultrashort pulse laser light source 3.

なお、上述のように、第1のグレーティング169および第2のグレーティング171を、それぞれ個々に、回転軸P2回りに回転自在に配置してもよいし、第1のグレーティング169および第2のグレーティング171を、一体として、第1のグレーティング169の回転軸P2回りに回転自在に配置してもよく、同様の効果が得られる。 Note that, as described above, the first grating 169 and the second grating 171, each individually may be rotatably disposed about the rotation axis P2, the first grating 169 and the second grating 171 and as an integral, it may be rotatably disposed about the rotation axis P2 of the first grating 169, the same effect can be obtained.

〔第5の実施形態〕 Fifth Embodiment
次に、本発明の第5の実施形態について図7を参照して説明する。 It will now be described with reference to FIG. 7, a fifth embodiment of the present invention.
図7は、本実施形態における超短パルスレーザ伝達装置の概略構成を説明する全体平面図である。 Figure 7 is an overall plan view showing the schematic configuration of the ultrashort pulse laser transmission device in this embodiment.
本実施形態の超短パルスレーザ伝達装置の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、超短パルスレーザ光源と光軸調整光学系との間に配置される構成要素が異なっている。 The basic structure of the ultrashort pulse laser transmission device of this embodiment is the same as the first embodiment, the first embodiment, disposed between the ultrashort pulse laser light source and the optical axis adjustment optical system the components are different to be. よって、本実施形態においては、図7を用いて超短パルスレーザ光源と光軸調整光学系との間に配置される構成要素のみを説明し、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。 Therefore, in the present embodiment will be described only components located between the ultrashort pulse laser light source and the optical axis adjustment optical system with reference to FIG. 7, the same components as those of the first embodiment , and their description is omitted with the same reference numerals.

超短パルスレーザ伝達装置201は、図7に示すように、超短パルスレーザ光を出射する超短パルスレーザ光源3と、超短パルスレーザ光源3の下流側に配置された分散補償光学系(パルス分散補償器)209と、分散補償光学系209の下流側に配置された光軸調整光学系11と、光軸調整光学系11の下流側に配置された出力調整光学系13およびビーム整形光学系15と、から概略構成されている。 Ultrashort pulse laser transmission device 201, as shown in FIG. 7, the ultrashort pulse laser ultrashort pulse laser light source 3 for emitting light, ultra-short pulse laser light source 3 of the downstream arranged dispersion compensation optical system ( a pulse dispersion compensator) 209, a dispersion compensating optical axis adjusting optical system 11 arranged downstream of the optical system 209, an output adjusting optical system 13 and the beam shaping optical disposed on the downstream side of the optical axis adjustment optical system 11 a system 15 is schematically composed.

分散補償光学系209は、第1のグレーティング(グレーティング)219と、第1のグレーティング219に対して平行に配置された第2のグレーティング(グレーティング)221とから概略構成され、第1のグレーティング219および第2のグレーティング221は、Y−Z平面をY軸回り正方向に所定角度回転させた平面と平行に配置されている。 Dispersion compensation optical system 209 includes a first grating (grating) 219, is schematically configured from the second grating (grating) 221 Metropolitan arranged parallel to the first grating 219, the first grating 219 and the second grating 221 is parallel to the plane of the Y-Z plane were rotated by a predetermined angle around the Y axis positive direction.

また、第1のグレーティング219および第2のグレーティング221のレーザ光入射面には、以下の関係式を満たす本数の溝(図示せず)が形成されている。 Further, the laser light entrance surface of the first grating 219 and the second grating 221, the groove in the number satisfying the following relationship (not shown) is formed.
d < mλ/(2sinα) m=−2、または、m=2 ・・・(1) d <mλ / (2sinα) m = -2 or,, m = 2 ··· (1)
ただし、dはグレーティング219,221の溝間隔、mは回折光の次数(整数)、λはグレーティング219,221に入射するレーザ光の波長、αはグレーティング219,221へ入射するレーザ光の入射角である。 However, d groove spacing of the grating 219, 221, m is the order of the diffracted light (an integer), the wavelength of λ is the laser light incident on the grating 219, 221, alpha is the incident angle of the laser beam incident on the grating 219, 221 it is.

次に、上記の構成からなる超短パルスレーザ伝達装置201における作用について説明する。 Next, a description will be given of the operation of the ultrashort pulse laser transmission device 201 having the above-described structure.
まず、超短パルスレーザ光源3から出射されたS偏光の超短パルスレーザ光は、分散補償光学系209の第1のグレーティング219に入射する。 First, ultra-short pulse laser beam of S polarized light emitted from the ultrashort pulse laser light source 3 is incident on the first grating 219 of the dispersion compensation optical system 209. 第1のグレーティング219に入射されたレーザ光は多くの次数に回折され、−1次の回折光は第2のグレーティング221に向けて出射される。 Laser beam incident on the first grating 219 is diffracted in a number of orders, the -1st order diffracted light is emitted towards the second grating 221.
第2のグレーティング221に入射されたレーザ光は更に回折され、複数の回折光の内の−1次の回折光は、第1のグレーティング219に入射するレーザ光の光軸と平行方向(Z軸と平行方向)に進み、光軸調整光学系11に入射される。 Laser beam incident on the second grating 221 is further diffracted, -1-order diffracted light of the plurality of diffracted light is parallel to the optical axis direction (Z-axis of the laser beam incident on the first grating 219 and proceeds in a direction parallel), is incident on the optical axis adjusting optical system 11.

また、第1のグレーティング219により回折された多くの回折光の内、±2次以上の次数を持つ回折光は、第1のグレーティング219に形成された溝の本数が関係式(1)を満たしているため、超短パルスレーザ光源3の出射光軸とほぼ同軸で−Z方向に進むことが防止される。 Also, among the first grating 219 number of light diffracted by the diffraction light having ± 2-order or higher orders, the number of grooves formed on the first grating 219 satisfies the relational expression (1) and for that, it proceeds in the -Z direction substantially coaxial with the exit optical axis of the ultrashort pulse laser light source 3 is prevented.

例えば、超短パルスレーザ光源3から出射される超短パルスレーザ光の波長が700nmであって、第1のグレーティング219への入射角が−60°とした場合には、関係式(1)を満たす溝間隔dは、0.808μmと算出される。 For example, when the wavelength of the ultrashort pulsed laser light emitted from the ultrashort pulse laser light source 3 is a 700 nm, when the incident angle of the first grating 219 is set to -60 °, the relationship (1) groove spacing d meet is calculated as 0.808Myuemu.

上記の構成によれば、第1のグレーティング219に形成された溝の本数が上記関係式(1)を満たしているため、第1のグレーティング219により回折された多くの回折光の内、±2次以上の次数を持つ回折光(戻り光)が超短パルスレーザ光源3へ向かって進み、超短パルスレーザ光源3に入射することを防止できる。 According to the above arrangement, since the number of grooves formed in the first grating 219 satisfies the relationship (1), the many diffracted light diffracted by the first grating 219, ± 2 diffracted light with the following more orders (return light) proceeds toward the ultrashort pulse laser light source 3 can be prevented from entering the ultrashort pulse laser light source 3.

なお、上述のように、超短パルスレーザ伝達装置201として、超短パルスレーザ光源3、分散補償光学系209、光軸調整光学系11、出力調整光学系13、ビーム整形光学系15および多光子顕微鏡17のみから構成されていてもよいし、超短パルスレーザ光源3と多光子顕微鏡17の間の光路に、正チャープを生じる光学系を配置してもよい。 As described above, the ultrashort pulse laser transmission device 201, ultrashort pulse laser light source 3, the dispersion compensation optical system 209, the optical axis adjustment optical system 11, an output adjusting optical system 13, the beam shaping optics 15 and multiphoton may be composed of only the microscope 17, the optical path between the ultrashort pulse laser light source 3 and multiphoton microscope 17 may be disposed an optical system to produce a positive chirp.
当該光学系を配置することにより、例えば、関係式(1)を満たす溝本数を有する第1のグレーティング219および第2のグレーティング221による負チャープが、多光子顕微鏡13内の標本面での正チャープを除去する以上に補償し過ぎる場合、当該光学系により補償量を調整することができる。 By arranging the optical system, for example, the negative chirp of the first grating 219 and the second grating 221 having a number of grooves which satisfies the equation (1) is a positive chirp at the sample surface of the multiphoton microscope 13 If too much compensation than to remove, it is possible to adjust the amount of compensation by the optical system. 当該光学系としては、ガラス材、プラスチック材、半導体結晶等の光学素子、音響光学素子、電気光学素子、シングルモードファイバ等の光学デバイス、グレーティングペア、プリズムペアを含むパルス分散補償器等を例示できる。 As the optical system, can be exemplified glass materials, plastic materials, semiconductor optical device of a crystal such as acousto-optic elements, electro-optical devices such as a single mode fiber, a grating pair, a pulse dispersion compensator or the like including a prism pair .

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, it is possible to add various modifications without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記の実施の形態においては、分散補償光学系として2枚のグレーティングを用いてレーザ光を2回回折して負チャープを形成する実施形態に適用して説明したが、2枚のグレーティングを用いた分散補償光学系に限られることなく、グレーティング1枚と全反射ミラー2枚を用いてレーザ光を2回回折させて負チャープを形成する分散補償光学系や、グレーティング1枚と全反射ミラー4枚、または、グレーティング2枚と全反射ミラー1枚、または、グレーティング4枚を用いてレーザを4回回折させて負チャープを形成する分散補償光学系などに適用することもできる。 For example, in the above embodiment has been described as applied to the embodiment of forming the two negative chirp diffracts the laser beam twice with grating as the dispersion compensation optical system, the two gratings dispersion compensation without being limited to the optical system, and the dispersion compensation optical system for forming a negative chirp by diffracting the laser beam twice using two single grating and the total reflection mirror, a grating one total reflection mirror using four, or two gratings and one total reflection mirror, or the four grating lasers can also be applied to such four times by diffracting the dispersion compensation optical system for forming a negative chirp using.
また、分散補償光学系として、グレーティングペアおよびプリズムペアを組み合わせたものに適用することもできる。 Further, as a dispersion compensation optical system may be applied to a combination of gratings pairs and prism pair.

本発明に係る超短パルスレーザ伝達装置の第1の実施形態概略構成を説明する全体図である。 It is an overall view for explaining the first embodiment schematic structure of the ultrashort pulse laser transmission device according to the present invention. 本発明に係る超短パルスレーザ伝達装置の第2の実施形態概略構成を説明する全体図である。 It is an overall view illustrating a second embodiment schematic structure of the ultrashort pulse laser transmission device according to the present invention. 本発明に係る超短パルスレーザ伝達装置の第3の実施形態概略構成を説明する全体図である。 It is an overall view illustrating a third embodiment schematic structure of the ultrashort pulse laser transmission device according to the present invention. 図3の光軸調整光学系の構成を説明する側面図である。 It is a side view illustrating a configuration of an optical axis adjusting optical system of FIG. 図3の光軸調整光学系の構成を説明する正面図である。 It is a front view illustrating the configuration of an optical axis adjusting optical system of FIG. 本発明に係る超短パルスレーザ伝達装置の第4の実施形態概略構成を説明する全体図である。 It is an overall view illustrating a fourth embodiment schematic configuration of the ultrashort pulse laser transmission device according to the present invention. 本発明に係る超短パルスレーザ伝達装置の第5の実施形態概略構成を説明する全体図である。 It is an overall view illustrating a fifth embodiment schematic configuration of the ultrashort pulse laser transmission device according to the present invention.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1,51,101,151,201 超短パルスレーザ伝達装置 3 超短パルスレーザ光源(光源) 1,51,101,151,201 ultrashort pulse laser transmission device 3 ultrashort pulse laser light source (light source)
5 アイソレータ(入射防止部、整流素子) 5 isolator (entrance preventing portion, the rectifying element)
9,109,159,209 分散補償光学系(パルス分散補償器) 9,109,159,209 dispersion compensation optical system (pulse dispersion compensator)
19,119,169,219 第1のグレーティング(グレーティング) 19,119,169,219 first grating (grating)
21,121,171,221 第2のグレーティング(グレーティング) 21,121,171,221 second grating (grating)
55 偏光ビームスプリッタ(入射防止部、偏光素子) 55 a polarization beam splitter (entrance preventing portion, polarizing element)
57 λ/4板(入射防止部) 57 lambda / 4 plate (incident preventing portion)
P1,P2 回転軸 P1, P2 axis of rotation

Claims (3)

  1. 超短パルスレーザ光を出射する光源と、 A light source for emitting ultrashort pulse laser beam,
    前記超短パルスレーザ光が入射され、溝の長手方向に直交する平面内に前記超短パルスレーザ光を分光するグレーティングを備えたパルス分散補償器と、 The ultrashort-pulse laser beam is incident, a pulse dispersion compensator having a grating that splits the ultrashort pulse laser beam in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the groove,
    前記グレーティングを前記平面に直交する軸線周りに傾斜させ、前記パルス分散補償器から前記光源へ向かう戻り光が、前記光源に入射することを防止する入射防止部とを備え Is inclined to the axis about perpendicular to the grating in the plane, the return light directed from said pulse dispersion compensator to the source, and a entrance preventing portion to prevent incident on the light source,
    前記パルス分散補償器は、 The pulse dispersion compensator,
    レーザ光源側に配置された第1のグレーティングと、 First and grating arranged laser light source side,
    該第一のグレーティングに対向配置された第2のグレーティングとからなる一組のグレーティング対を有し、 Has a pair of grating pair comprising a second grating arranged opposite to said first grating,
    前記第2のグレーティングが、波長可変時に回転角が調整された前記第一のグレーティングと互いに平行になるよう調整され、 Said second grating, the rotation angle is adjusted so as to be parallel to each other and the adjusted first grating at the wavelength tunable,
    前記第2のグレーティングから出射される−1次または1次回折光の移動に応じて、前記パルス分散補償器から出射される光軸を同軸に保つ光軸調整光学系を備え、 In accordance with the movement of the -1-order or first-order diffracted light emitted from the second grating comprises an optical axis adjustment optical system to maintain the optical axis emitted from the pulse dispersion compensator coaxially,
    前記光軸調整光学系は、 The optical axis adjusting optical system,
    前記第1のグレーティングおよび前記第2のグレーティングとは別個に設けられた全反射手段と、 And the total reflection means provided separately from the first grating and the second grating,
    前記第2のグレーティングから出射される−1次または1次回折光の移動に応じて前記全反射手段を移動させる移動手段とを備える超短パルスレーザ伝達装置。 Ultrashort pulse laser transmission device and a moving means for moving the total reflection means in response to movement of -1-order or first-order diffracted light emitted from the second grating.
  2. 前記入射防止部が、前記グレーティングのレーザ光入射面に複数本形成された溝の間隔が、以下の関係式を満たすように、前記グレーティングを傾斜させる請求項1記載の超短パルスレーザ伝達装置。 The incident prevention part, the interval of a plurality of grooves formed on the laser light incident surface of the grating, the following so as to satisfy the relational expression, ultrashort pulse laser transmission device according to claim 1 for tilting the grating.
    d<mλ/(2sinα), d <mλ / (2sinα),
    m=−2,または、m=2・・・(1) m = -2 or,, m = 2 ··· (1)
    ここで、dは前記グレーティングの溝間隔、mは次数(整数)、λは前記超短パルスレーザ光の波長、αは前記超短パルスレーザ光の前記グレーティングへの入射角である。 Here, d is the groove spacing of the grating, m is the order (integer), lambda is the wavelength of the ultrashort pulse laser beam, alpha is the incident angle to the grating of the ultrashort pulse laser beam.
  3. 前記入射防止部が、前記超短パルスレーザ光の波長可変時に前記超短パルスレーザ光の波長が次式の条件を満たさないように、前記グレーティングを傾斜させる請求項1記載の超短パルスレーザ伝達装置。 The incident prevention part, the ultrashort pulse laser beam of said at wavelength tunable as the wavelength of the ultrashort pulse laser beam does not satisfy the condition of the following expression, ultrashort pulse laser transmission according to claim 1, wherein the tilting said grating apparatus.
    λ=(2d・sinα)/m・・・(2) λ = (2d · sinα) / m ··· (2)
    ここで、dは前記グレーティングの溝間隔、mは次数(整数)、λは前記超短パルスレーザ光の波長、αは前記超短パルスレーザ光の前記グレーティングへの入射角である。 Here, d is the groove spacing of the grating, m is the order (integer), lambda is the wavelength of the ultrashort pulse laser beam, alpha is the incident angle to the grating of the ultrashort pulse laser beam.
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