JP7173466B2 - 光子の多色及び空間的自己適応型ビームを発生するための装置 - Google Patents
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Description
・その制御手段は、非線形結晶内に、入力及び出力ビームの一般的方向に垂直な第1の方向に同期電場、並びに/又は、入力及び出力ビームの一般的方向に及びこの第1の方向に垂直な第2の方向に別の同期電場、を発生するように準備することができ、
・その制御手段は、第1に、入力ビームを非線形結晶に向けられる主部分と補助部分とに分割することができるサンプリング手段と、第2に、入力ビームの各々の補助部分の受け取りによって電気パルスを発生することができるオプトエレクトロニクス手段と、第3に、非線形結晶に対向して配置され、非線形結晶の中に各々の発生された電気パルスの受け取りによる(各々の)電場を発生するように準備される電極と、第4に、入力ビームの主部分の一次光子を、発生された電場と同期的に非線形結晶に達するように遅延させるように準備された遅延手段と、を備えることができ、
・非線形結晶は、ビーム入力面上及びビーム出力面上に、一次光子の及び/又は二次光子の共振を引き起こすことができる半反射ミラーを備えることができ、
・少なくとも1つの電極は、非線形結晶内に発生された電場の空間的変調を引き起こすことができ、前記位相不整合及び出力ビームのスペクトル・プロファイルの修正、並びに/又は、波長変換軸に対する入力ビームの偏光ベクトルの相対的配向の修正を引き起こすことができ、
・オプトエレクトロニクス手段は、いわゆる「フローズン ウエーブ」発生器を備えることができ、
・順々に配置される少なくとも2つの非線形結晶を備えることができ、
・連続波又はパルス・レーザ光源は、一次波長と呼ばれる波長を有する一次光子、及びこの一次波長の第2高調波に等しい別の波長を有する一次光子を供給することができる。この場合、非線形結晶は、例えば、パルス光源の一次波長におけるいわゆる「周波数ダブラー」とすることができる。
-非線形結晶(CN)は希土類イオンでドープされ、このドーピングが、二次光子の発生を、一次光子の及び/又は二次光子の増幅と結びつけることを可能にし、
-レーザ光源(SL)は、前記レーザ光源がパルス・レジームにおいて動作するか又は連続波レジームにおいて動作するかに関わらず、希土類ドープ結晶のレーザ・ポンピングを可能にする一次光子を発生する能力を有し、
-非線形結晶(CN)は、二次及び/又は三次の非線形性を有することができ、
-非線形結晶(CN)は、透明なセラミックス及び/又は透明なガラス-セラミックスとすることができ、
-非線形結晶(CN)は、中心対称性又は非中心対称性の分子配置を有することができ、或いは、実際には、
-非線形結晶(CN)は、イットリウム、エルビウム、ツリウム、ホルミウム、ネオジム、プラセオジム、又はセリウムでさえものイオンでドープすることができ、単独で又は組み合わせて使用することができる。
- 非線形結晶(CN)は希土類イオンでドープすることができ、このドーピングは、二次光子の発生と一次光子の及び/又は二次光子の増幅とを結びつけることを可能にし、
- レーザ光源(SL)は、前記レーザ光源がパルス・レジームにおいて又は連続波レジームにおいて動作するかどうかに関わらず、希土類ドープされた結晶のレーザ・ポンピングを可能する一次光子を発生する能力を有し、
- 非線形結晶(CN)は、二次及び/又は三次の非線形性を有することができ、
- 非線形結晶(CN)は、透明セラミックス及び/又は透明ガラス-セラミックスとすることができ、
- 非線形結晶(CN)は、中心対称性又は非中心対称性の分子配置を有することができ、又は実際に、
- 非線形結晶(CN)は、イットリウム、エルビウム、ツリウム、ホルミウム、ネオジム、プラセオジム、又はセリウムでさえものイオンでドープすることができ、単独で又は組み合わせて使用することができる。
・ 非線形結晶の断面積が、光ファイバー・コアの断面積よりも遙かに大きいので、高いスペクトル出力密度を有する超連続光を得ることを可能にし、
・ 長さの短い非線形結晶を通る通過の後、一次光子と二次光子との間の時間的分離を最小にし、従って、よりコヒーレントな多色放射を得ることを可能にし、
・ 非線形結晶の大きな透明領域のために、遠紫外から遠赤外までの範囲の波長を有する光子を得ることを可能にし、
・ 空間的及び時間的に制御される電気励起から生じる、非線形結晶内の伝播パラメータの修正のおかげで、使用可能なパルス・レーザ光源のエネルギーに応じて、二次光子のスペクトル・プロファイルを適合させること、及びスペクトル出力密度を調節することを可能にする。
[R1] Mussot, A.; Kudlinski, A.; Kolobov, M.; Louvergneaux, E.; Douay, M.; Taki, M.; ”Observation of extreme temporal events in CW-pumped supercontinuum” Optics Express 17(19) 17010-7015 (2009)
[R2] F. Silva, D.R. Austin, A. Thai, M. Baudisch, M. Hemmer, D. Faccio, A. Couairon & J. Biegert; ”Multi-octave supercontinuum generation from mid-infrared filamentation in a bulk crysta” nature communications | 3:807 | DOI: 10.1038
[R3] Roy, Aude; Leproux, Philippe; Roy, Philippe; Auguste, Jean-Louis; Couderc, Vincent, ”Supercontinuum generation in a nonlinear Yb-doped, double-clad, microstructured fiber” Journal of the Optical Society of America B 24(4) 788-791(2007)
[R4] M. Spiesser, Jan Czochralski ”Methode de tirage des cristaux”, Bulletin GFCC (May 1999)
[R5] J. Czochralski, Z. Physik Chem. 92 (1918) 219
[R6] Garanin, S. G.; Rukavishnikov, N. N.; Dmitryuk, A. V.; Zhilin, A. A.; Mikhailov, M. D. Laser ceramic. 1. Production methods Journal of Optical Technology 77(9) 565-576 (2010)
[R7] Chen, Xiaobo; Song, Zengfu; Hu, Lili; Zhang, Junjie; Wen, Lei, ”Experimental study on a nonlinear photonics process of Er(0.5)Yb(3):FOV oxyfluoride nanophase vitroceramics”; Optics Letters 32(14) 2019-2021 (2007)
Claims (16)
- 光子の多色ビームを発生するための装置(DG)であって、前記装置(DG)は、
少なくとも1つの波長を有する一次光子を供給することができるパルス・レーザ光源(SL)と、
前記一次光子に作用して入力ビームを供給することができる成形手段(MM)と、
前記入力ビームから、複数の波長を有する二次光子を含んだ多色出力ビームを生成するように配置された非線形結晶(CN)と、を備え、
さらに、前記非線形結晶(CN)内において、前記入力ビームと同期する少なくとも1つの電場を発生するように配置された制御手段(MC)であって、前記非線形結晶(CN)内において、前記入力ビームの前記一次光子を第2の高調波発生の繰り返しにより超連続光を形成する二次光子に変換するために、電気光学効果により位相不整合を引き起こす制御手段(MC)を備え、
前記制御手段(MC)は、i)前記入力ビームを前記非線形結晶(CN)に向けられる主部分と補助部分とに分割することができるサンプリング手段(MP)、ii)前記入力ビームの各々の補助部分の受け取りにより電気パルスを発生することができるオプトエレクトロニクス手段(MO)、iii)前記非線形結晶(CN)に対向して配置され、前記非線形結晶(CN)内において、各々の発生された電気パルスの受け取りによって前記電場を発生するように配置された電極(Ej)、及び(iv)前記入力ビームの前記主部分の前記一次光子を、それらが前記非線形結晶(CN)に前記発生された電場と同期的に達するように、遅延させるように配置された遅延手段(MR)を備えることを特徴とする装置。 - 前記制御手段(MC)は、前記非線形結晶(CN)内において、前記入力及び出力ビームの一般的方向に垂直な第1の方向に同期電場、並びに/又は、前記入力及び出力ビームの一般的方向並びに前記第1の方向に垂直な第2の方向に別の同期電場、を発生するように配置され、前記同期電場と前記別の同期電場のそれぞれは、前記入力ビームと同期していることを特徴とする、請求項1記載の装置。
- 前記非線形結晶(CN)は、入力面(F1)上及び出力面(F2)上に、前記一次光子の及び/又は前記二次光子の共振を引き起こすことできる半反射ミラー(MS)を備えることを特徴とする、請求項1記載の装置。
- 前記電極(Ej)の少なくとも1つは、前記非線形結晶(CN)内において発生された前記電場の空間的変調を引き起こすことができ、前記出力ビームの前記位相不整合の及びスペクトル・プロファイルの修正、及び/又は、波長変換軸に対する前記入力ビームの偏光ベクトルの相対的配向の修正を引き起こすことができる、空間的構造を有することを特徴とする、請求項1及び3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記オプトエレクトロニクス手段(MO)は、いわゆる「フローズン ウエーブ」発生器を備えることを特徴とする、請求項1、3、4のいずれか1項に記載の装置。
- 順々に配置された少なくとも2つの非線形結晶(CN)を備えることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記パルス・レーザ光源(SL)は、いわゆる一次波長を有する一次光子と、前記一次波長の第二高調波に等しい別の波長を有する一次光子とを供給することができること、及び、前記非線形結晶(CN)は、前記一次波長におけるいわゆる「周波数ダブラー」であることを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記パルス・レーザ光源(SL)は、連続波レーザ光源で置き換えることができることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記非線形結晶(CN)は希土類イオンでドープされ、このドーピングは二次光子の発生と前記一次光子の及び/又は前記二次光子の増幅とを結びつけることを可能にすることを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載の装置。
- 使用されるレーザ光源は、希土類でドープされた結晶のレーザ・ポンピングを可能にする、一次光子を発生する能力を有することを特徴とする、請求項9記載の装置。
- 前記非線形結晶(CN)は、二次及び/又は三次の非線形性を有することを特徴とする、請求項1~10のいずれか1項に記載の装置。
- 前記非線形結晶は、透明セラミックス及び/又は透明ガラス-セラミックスであることを特徴とする、請求項1~11のいずれか1項に記載の装置。
- 前記非線形結晶は、中心対称性分子配置を有することを特徴とする、請求項1~12のいずれか1項に記載の装置。
- 前記非線形結晶は、イットリウム、エルビウム、ツリウム、ホルミウム、ネオジム、プラセオジム、又はセリウムのイオンでドープされ、単独で又は組み合わせて使用されることを特徴とする、請求項1~13のいずれか1項に記載の装置。
- 試料分析システムであって、請求項1~14のいずれか1項に記載の少なくとも1つの発生装置(DG)を備え、試料を分析するための多色出力ビームを供給することができることを特徴とするシステム。
- 前記試料の分析を、多重コヒーレント・アンチストークス・ラマン散乱によって行うことができることを特徴とする、請求項15記載のシステム。
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