JP7195022B2 - Chirp mirrors and chirp mirror units - Google Patents

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本発明は、フェムト秒光パルスを始めとするパルス幅の極めて短い光パルス(超短光パルス)等の分散補償を行えるチャープミラー、及びこれを用いたチャープミラーユニットに関する。 The present invention relates to a chirped mirror capable of compensating for dispersion of light pulses with extremely short pulse widths (ultrashort light pulses) including femtosecond light pulses, and a chirped mirror unit using the same.

特許第3569777号公報(特許文献1)に記載されているように、近時、分子状態や固体の電子状態の制御、化学反応制御、材料加工等において、フェムト秒光パルスが利用されている。フェムト秒光パルスは、フェムト(10-15)秒程度の非常に短いパルス幅において、例えば1012W(ワット)程度以上といった高いピーク強度を有する光である。
フェムト秒光パルスは、様々な波長の光が、位相を揃えた状態で重畳されて構成される。
フェムト秒光パルスは、波長毎に光の速度が異なる媒質中、即ち光の群速度に波長依存性がある媒質中を伝搬すると、ある波長の光に対して別の波長の光がその伝搬方向において相対的に速く進むことないしはその重畳により、パルス幅が広がったり、ピーク強度が下がったりする。光の群速度に波長依存性があることで、波長に応じ光の速度にずれが生ずることは、チャープと呼ばれる。
As described in Japanese Patent No. 3569777 (Patent Document 1), recently, femtosecond light pulses are used in control of molecular states and electronic states of solids, chemical reaction control, material processing, and the like. A femtosecond light pulse is light having a high peak intensity of, for example, about 10 12 W (watts) or more in a very short pulse width of about femtosecond (10 −15 ) seconds.
A femtosecond light pulse is formed by superimposing light beams of various wavelengths in phases.
When a femtosecond light pulse propagates through a medium in which the speed of light differs for each wavelength, i.e., in a medium in which the group velocity of light has wavelength dependence, light of a certain wavelength propagates in the direction of propagation of light of another wavelength. , the pulse width is broadened and the peak intensity is lowered due to the relatively fast progress at or superimposition thereof. Chirp is a phenomenon in which the group velocity of light depends on the wavelength and the velocity of light varies with wavelength.

フェムト秒光パルスの特性は、チャープによりパルス幅が広がったりピーク強度が下がったりした分だけ損なわれるため、プリズムや誘電体多層膜鏡により、波長に応じ速度のずれた即ちチャープしたフェムト秒光パルスをずれのないフェムト秒光パルスに戻すことが行われる(分散補償)。
例えば、可視域の波長の光が重畳され、伝搬により赤色光が伝搬方向で他の色の光より速くチャープしたフェムト秒光パルスを、互いに異なる膜厚に係る複数のブラッグ膜を有する誘電体多層膜鏡(チャープミラーの一例)でブラック反射させ、反射における赤色光の光路長を他の色の光の光路長より長くすれば、チャープミラーにおける反射によって、速くずれた赤色光が光路長の差に応じて遅くなり、光路長の差が適切であれば、赤色光のチャープが解消されることとなる。又、他の色においても、チャープミラーの層数や膜厚を調整して光路長の差を調整すれば、同様に補償される。
Since the characteristics of the femtosecond optical pulse are impaired by the amount of chirping that causes the pulse width to widen and the peak intensity to decrease, a prism or dielectric multilayer mirror can be used to generate a chirped femtosecond optical pulse whose velocity is shifted according to the wavelength. to femtosecond light pulses without deviation (dispersion compensation).
For example, a dielectric multilayer having a plurality of Bragg films with different film thicknesses can generate a femtosecond optical pulse in which light with wavelengths in the visible range is superimposed and chirped faster than light of other colors in the propagation direction due to propagation. If black is reflected by a film mirror (an example of a chirped mirror) and the optical path length of the red light in the reflection is longer than the optical path lengths of other colors of light, the reflection on the chirped mirror will cause the red light that has shifted quickly to the difference in the optical path length. , and if the optical path length difference is adequate, the chirp of the red light will be eliminated. Also, for other colors, if the number of layers and the film thickness of the chirped mirror are adjusted to adjust the difference in the optical path length, the same compensation can be achieved.

チャープミラーにおけるブラッグ膜の層数や膜厚は各ブラック膜(誘電体多層膜)の形成により固定されるため、1回の反射における光路長の差が固定されていて、光が相対的に遅く戻される度合(分散補償量)ないしその波長に応じた分布は固定されており、チャープミラーの1回の反射では、所定の分散補償量における補償しか行えず、所定の伝搬経路を通った所定のフェムト秒光パルスしか適切に補償することができない。これでは、伝搬経路及びフェムト秒光パルスの組の種類毎に合わせて設計された複数のブラッグ膜を有するチャープミラーを用意しなければならず、極めて煩わしい。
そこで、特許第3569777号公報(特許文献1)のチャープ量可変装置では、2枚のチャープミラーが向かい合わせて配置され、それらの間におけるフェムト秒光パルスの反射回数を変えるための可動鏡や固定鏡が更に配置される。この装置によれば、チャープミラーにおける反射回数を変えることで、反射1回当たりの分散補償量の自然数倍の分散補償量において、フェムト秒光パルスの分散補償を行うことができる。
Since the number of layers and film thickness of the Bragg film in the chirped mirror are fixed by the formation of each black film (dielectric multilayer film), the difference in the optical path length in one reflection is fixed, and the light is relatively slow. The degree of return (dispersion compensation amount) or its wavelength distribution is fixed. Only femtosecond light pulses can be adequately compensated. This is extremely cumbersome, as chirped mirrors having multiple Bragg films designed for each type of propagation path and femtosecond optical pulse set must be prepared.
Therefore, in the chirp amount variable device of Japanese Patent No. 3569777 (Patent Document 1), two chirp mirrors are arranged facing each other, and a movable mirror or a fixed mirror for changing the number of times of reflection of the femtosecond light pulse between them is arranged. A mirror is also placed. According to this apparatus, by changing the number of times of reflection on the chirped mirror, it is possible to perform dispersion compensation of a femtosecond optical pulse with a dispersion compensation amount that is a natural number multiple of the dispersion compensation amount per reflection.

特許第3569777号公報Japanese Patent No. 3569777

上記装置では、所定の分散補償量の自然数倍の分散補償量という、離散した分散補償量において、フェムト秒光パルスの分散補償が行われ、分散補償量の微調整は困難である。
又、分散補償量の種類を増やすため、10回程度以上といった比較的に多い反射回数にも変えられるようにすると、装置が大掛かりになる。
更に、チャープミラーにおける反射率は現実的には100%未満であり、反射回数が増えるほど、最終的な(総合的な)反射率が低下して、フェムト秒光パルスの損失が大きくなる。
そこで、本発明の主な目的は、フェムト秒光パルスを始めとする超短光パルス等の分散補償をきめ細く行えるチャープミラーを提供することである。
又、本発明の主な目的は、反射回数を抑制することができ、分散補償による超短光パルスの損失を抑制可能であるチャープミラーを提供することである。
加えて、本発明の主な目的は、上述のチャープミラーを有することで、簡単に分散補償が行え、又コンパクトであるチャープミラーユニットを提供することである。
In the apparatus described above, femtosecond optical pulses are dispersion-compensated at discrete dispersion-compensation amounts that are natural-number multiples of a predetermined dispersion-compensation amount, and fine adjustment of the dispersion-compensation amount is difficult.
In addition, if the number of reflections is changed to a relatively large number such as 10 or more in order to increase the types of dispersion compensation amount, the apparatus becomes large-scaled.
Furthermore, the reflectivity in chirped mirrors is practically less than 100%, and the more reflections, the lower the final (total) reflectivity and the greater the loss of femtosecond light pulses.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a chirped mirror capable of finely compensating dispersion of ultrashort optical pulses such as femtosecond optical pulses.
Another main object of the present invention is to provide a chirped mirror capable of suppressing the number of reflections and suppressing loss of ultrashort optical pulses due to dispersion compensation.
In addition, a main object of the present invention is to provide a compact chirped mirror unit that can easily perform dispersion compensation by having the chirped mirror described above.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、チャープミラーにおいて、基材と、前記基材に形成された、高屈折率材料による高屈折率層と低屈折率材料による低屈折率層との交互膜である誘電体多層膜と、を備えており、各前記高屈折率層及び各前記低屈折率層が、それぞれの所定の物理膜厚を全体として有しており、前記誘電体多層膜に係る所定波長域内の何れの波長においても、群速度遅延分散GDDの値が、何れも、入射角θの関数となっており、所定入射角域内で、単調増加又は単調減少し、前記所定波長域の大きさが、10nm以上であり、前記所定入射域の大きさが、15°以上であることを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、上記発明において、前記所定波長域における群速度遅延分散GDDの平均値GDDaveのフィッティング直線が、前記所定入射角域内における前記入射角θと、前記所定入射角域内の所定値である基本入射角θについて、GDDave=a(θ-θ)+b,-200≦a≦200,-6000≦b≦6000,という条件を満たすものであることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、上記発明において、前記所定波長域が、1025nm以上1035nm以下を含んでおり、前記中心波長が、1030nmであることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、上記発明において、前記所定波長域が、780nm以上820nm以下を含んでおり、前記中心波長が、800nmであることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a chirped mirror comprising a substrate, a high refractive index layer made of a high refractive index material and a low refractive index layer made of a low refractive index material formed on the substrate. and a dielectric multilayer film that is alternating films with layers, wherein each of the high refractive index layers and each of the low refractive index layers as a whole has a respective predetermined physical thickness, and the dielectric At any wavelength within a predetermined wavelength range related to the body multilayer film, the value of the group velocity delay dispersion GDD is a function of the incident angle θ, and monotonically increases or decreases within the predetermined incident angle range, The size of the predetermined wavelength range is 10 nm or more, and the size of the predetermined incident angle range is 15° or more.
In the invention according to claim 2, in the above invention, the fitting straight line of the average value GDD ave of the group velocity delay dispersion GDD in the predetermined wavelength range is the incident angle θ within the predetermined incident angle range and the incident angle θ within the predetermined incident angle range GDD ave =a(θ−θ 0 )+b, −200≦a≦200, −6000≦b≦6000 for the basic incident angle θ 0 , which is a predetermined value of It is.
The invention according to claim 3 is characterized in that, in the above invention, the predetermined wavelength range includes 1025 nm or more and 1035 nm or less, and the center wavelength is 1030 nm.
According to a fourth aspect of the invention, in the above invention, the predetermined wavelength range includes 780 nm or more and 820 nm or less, and the center wavelength is 800 nm.

上記目的を達成するため、請求項5に記載の発明は、チャープミラーユニットにおいて、上記チャープミラーと、前記チャープミラーを入射光路に対して相対的に回転させるチャープミラー回転機構と、前記チャープミラーの反射光路を調整する光路調整ミラーと、前記光路調整ミラーを、前記チャープミラーからの前記反射光路に対して回転可能且つ前記入射光路と平行に移動可能とする光路調整ミラー移動機構と、を備えており、前記光路調整ミラー移動機構は、前記光路調整ミラーを、前記チャープミラーと平行になるように回転させ、且つ前記チャープミラーからの光パルスを反射するように移動させ、前記光路調整ミラーは、前記反射光路を、前記入射光路と平行となる一定の光路に調整することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 5 provides a chirped mirror unit, comprising: the chirped mirror; a chirped mirror rotating mechanism for rotating the chirped mirror relative to the incident light path; an optical path adjustment mirror that adjusts a reflected light path; and an optical path adjustment mirror moving mechanism that allows the optical path adjustment mirror to be rotatable with respect to the reflected light path from the chirped mirror and parallel to the incident optical path. the optical path adjusting mirror moving mechanism rotates the optical path adjusting mirror so as to be parallel to the chirped mirror and moves the optical path adjusting mirror so as to reflect light pulses from the chirped mirror; and adjusting the reflected light path to a constant light path parallel to the incident light path.

本発明の主な効果は、フェムト秒光パルスを始めとする超短光パルス等の分散補償をきめ細く行えるチャープミラーを提供することである。
又、本発明の主な効果は、反射回数を抑制することができ、分散補償による超短光パルスの損失を抑制可能であるチャープミラーを提供することである。
更に、本発明の主な効果は、上述のチャープミラーを有することで、簡単に分散補償が行え、又コンパクトであるチャープミラーユニットを提供することである。
The main effect of the present invention is to provide a chirped mirror capable of finely performing dispersion compensation for ultrashort optical pulses including femtosecond optical pulses.
Further, the main effect of the present invention is to provide a chirped mirror capable of suppressing the number of reflections and suppressing loss of ultrashort optical pulses due to dispersion compensation.
Further, the main effect of the present invention is to provide a compact chirped mirror unit that can easily perform dispersion compensation by having the above-described chirped mirror.

(a)は従来におけるチャープミラーユニット(分散補償ユニット)ないしその作動を示す模式図であり、(b)は(a)における波長とGVDの関係を示すグラフである。(a) is a schematic diagram showing a conventional chirped mirror unit (dispersion compensation unit) or its operation, and (b) is a graph showing the relationship between wavelength and GVD in (a). 実施例1の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。4 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 1. FIG. 実施例2の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。7 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 2. FIG. 実施例3の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。7 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 3. FIG. 実施例4の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 4. FIG. 実施例5の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 5. FIG. 実施例6の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 6. FIG. 実施例7の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 7. FIG. 実施例8の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 8. FIG. 実施例9の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 9. FIG. 実施例10の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 10. FIG. 実施例11の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。11 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 11. FIG. 実施例12の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 12. FIG. 実施例13の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。14 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 13. FIG. 実施例14の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 14. FIG. 実施例15の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。15 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 15. FIG. 実施例16の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 16. FIG. 実施例17の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 17. FIG. 実施例18の誘電体多層膜における各層の物理膜厚を示すグラフである。10 is a graph showing the physical film thickness of each layer in the dielectric multilayer film of Example 18. FIG. 実施例1の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。4 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 1. FIG. 実施例2の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。7 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 2. FIG. 実施例3の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。10 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 3. FIG. 実施例4の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。10 is a graph showing the incident angle dependence of GDD on the reflecting surface of Example 4. FIG. 実施例5の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。10 is a graph showing the incident angle dependence of GDD on the reflecting surface of Example 5. FIG. 実施例6の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。10 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 6. FIG. 実施例7の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。10 is a graph showing the incident angle dependence of GDD on the reflecting surface of Example 7. FIG. 実施例8の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。10 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 8. FIG. 実施例9の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。10 is a graph showing the incident angle dependence of GDD on the reflecting surface of Example 9. FIG. 実施例10の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。10 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 10. FIG. 実施例11の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。11 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 11. FIG. 実施例12の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。14 is a graph showing the incident angle dependence of GDD on the reflecting surface of Example 12. FIG. 実施例13の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。14 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 13. FIG. 実施例14の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。14 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 14. FIG. 実施例15の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。19 is a graph showing the incident angle dependence of GDD on the reflecting surface of Example 15. FIG. 実施例16の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。19 is a graph showing the incident angle dependence of GDD on the reflecting surface of Example 16. FIG. 実施例17の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。19 is a graph showing the incident angle dependency of GDD on the reflecting surface of Example 17. FIG. 実施例18の反射面におけるGDDの入射角依存性を示すグラフである。14 is a graph showing the incident angle dependence of GDD on the reflecting surface of Example 18. FIG. 所定の入射角範囲における実施例1の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。4 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 1 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例1のGDD(波長依存性)を示すグラフである。4 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 1 in a predetermined wavelength range. 所定の入射角範囲における実施例2の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。7 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 2 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例2のGDD(波長依存性)を示すグラフである。4 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 2 in a predetermined wavelength range. 所定の入射角範囲における実施例3の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。7 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 3 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例3のGDD(波長依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 3 in a predetermined wavelength range. 所定の入射角範囲における実施例4の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。7 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 4 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例4のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 4 in a predetermined wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例5の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。7 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 5 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例5のGDD(波長依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 5 in a predetermined wavelength range. 所定の入射角範囲における実施例6の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。7 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 6 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例6のGDD(波長依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 6 in a predetermined wavelength range. 所定の入射角範囲における実施例7の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。7 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 7 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例7のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 7 in a predetermined wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例8の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 8 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例8のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 8 in a predetermined wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例9の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 9 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例9のGDD(波長依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing the GDD (wavelength dependence) of Example 9 in a given wavelength range; 所定の入射角範囲における実施例10の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 10 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例10のGDD(波長依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing the GDD (wavelength dependence) of Example 10 in a given wavelength range. 所定の入射角範囲における実施例11の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。11 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 11 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例11のGDD(波長依存性)を示すグラフである。11 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 11 in a predetermined wavelength range. 所定の入射角範囲における実施例12の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。7 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 12 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例12のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 12 in a predetermined wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例13の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。13 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 13 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例13のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 13 in a predetermined wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例14の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。14 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 14 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例14のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 14 in a predetermined wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例15の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 15 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例15のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 15 in a predetermined wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例16の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。16 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 16 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例16のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 16 in a predetermined wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例17の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 17 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例17のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing GDD (wavelength dependence) of Example 17 in a given wavelength range; FIG. 所定の入射角範囲における実施例18の(a)反射率,(b)GDD(入射角依存性)を示すグラフである。10 is a graph showing (a) reflectance and (b) GDD (incidence angle dependence) of Example 18 in a predetermined incident angle range. 所定の波長域における実施例18のGDD(波長依存性)を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the GDD (wavelength dependence) of Example 18 in a given wavelength range; FIG. 本発明に係るチャープミラーユニット(分散補償ユニット)の模式図である。1 is a schematic diagram of a chirped mirror unit (dispersion compensation unit) according to the present invention; FIG.

以下、本発明に係る実施の形態の例が、適宜図面に基づいて説明される。尚、本発明の形態は、これらの例に限定されない。 Hereinafter, examples of embodiments according to the present invention will be described as appropriate with reference to the drawings. In addition, the form of this invention is not limited to these examples.

本発明に係るチャープミラーは、反射面を備えた基材を有しており、反射面において超短光パルスを反射することにより、超短光パルスの分散補償を行うものである。
以下、超短光パルスがフェムト秒光パルスである場合について説明されるが、本発明において、超短光パルスはフェムト秒光パルスに限定されるものではない。又、本発明は、超短光パルスではない光パルスや、フェムト秒であるものを始めとした様々な周期に係る光に適用することも可能である。尚、以下、特に断られない限り、フェムト秒光パルスは単に光パルスとされる。
A chirped mirror according to the present invention has a substrate with a reflective surface, and performs dispersion compensation for ultrashort optical pulses by reflecting the ultrashort optical pulses on the reflective surface.
A case where the ultrashort optical pulse is a femtosecond optical pulse will be described below, but in the present invention, the ultrashort optical pulse is not limited to the femtosecond optical pulse. Also, the present invention can be applied to light pulses other than ultrashort light pulses and light of various periods including femtoseconds. Hereinafter, femtosecond light pulses are simply referred to as light pulses unless otherwise specified.

光パルスが媒質中を伝搬すると、媒質の種類に応じて、波長毎の速度にずれが生じてチャープし、光パルスのパルス幅が広がったり、光パルスのピーク強度が下がったりする。
例えば、媒質が石英である場合、波長400nmにおける光(青色光)の群速度は約198nm/fs(ナノメートル毎フェムト秒)であり、550nm(緑色光)での群速度は約202nm/fsであり、700nm(赤色光)での群速度は約204nm/fsであって、400nm以上1200nmの波長域において、波長(nm)の増加に応じ、群速度(nm/fs)が緩やかに単調増加する。
よって、石英中を伝搬する光パルスは、赤色光が緑色光や青色光に対して相対的に速くなり、赤色光が伝搬方向で先行するようにずれて行く。
尚、群速度V(nm/fs)は、波長をλ(nm),波長λの関数である媒質の屈折率をn(λ)、光速をc(nm/fs)とすると、次の[数1]で表される。
When an optical pulse propagates through a medium, it chirps due to a deviation in velocity for each wavelength depending on the type of medium, widening the pulse width of the optical pulse and decreasing the peak intensity of the optical pulse.
For example, when the medium is quartz, the group velocity of light at a wavelength of 400 nm (blue light) is about 198 nm/fs (nanometers per femtosecond), and the group velocity at 550 nm (green light) is about 202 nm/fs. The group velocity at 700 nm (red light) is about 204 nm/fs, and in the wavelength range of 400 nm to 1200 nm, the group velocity (nm/fs) increases slowly and monotonically as the wavelength (nm) increases. .
Therefore, in the optical pulse propagating through quartz, the red light is relatively faster than the green light and the blue light, and is shifted so that the red light leads in the propagation direction.
Note that the group velocity V g (nm/fs) is a function of the wavelength λ (nm), the refractive index of the medium is n (λ), and the speed of light is c (nm/fs). 1].

Figure 0007195022000001
Figure 0007195022000001

そして、群速度のずれの指標として、次の[数2]で表される群速度分散GVD(Group Velocity Dispersion,fs/cm,フェムト秒フェムト秒毎センチメートル)が用いられる。群速度分散GVDは、群速度の傾きに応じるものであり、GVD=0であれば、群速度に波長依存性がないこととなって、媒体中を伝搬する光パルスはチャープしない。他方、GVD≠0であれば、群速度に波長依存性が存在して、GVD≠0の媒体中を伝搬する光パルスはチャープする。 Then, as an index of the deviation of the group velocity, the group velocity dispersion GVD (Group Velocity Dispersion, fs 2 /cm, femtosecond femtosecond per centimeter) represented by the following [Equation 2] is used. The group velocity dispersion GVD corresponds to the gradient of the group velocity. If GVD=0, the group velocity has no wavelength dependence, and the optical pulse propagating in the medium does not chirp. On the other hand, if GVD.noteq.0, there is wavelength dependence in the group velocity, and an optical pulse propagating in a medium with GVD.noteq.0 chirps.

Figure 0007195022000002
Figure 0007195022000002

チャープを経た光パルスのピーク強度Imaxないしパルス幅Δτは、群速度分散GVDを用いて、順に次の[数3],[数4]で表される。ここで、xは媒体の厚み(cm)であり、C,Cはそれぞれ所定の定数であり、Imax,0,Δτは順に初期ピーク強度(W),初期パルス幅(fs)である。 The peak intensity Imax or the pulse width Δτ of the optical pulse that has undergone chirp is expressed by the following [Equation 3] and [Equation 4] in order using the group velocity dispersion GVD. Here, x is the thickness of the medium (cm), C 1 and C 2 are predetermined constants, and I max,0 and Δτ 0 are the initial peak intensity (W) and the initial pulse width (fs), respectively. be.

Figure 0007195022000003
Figure 0007195022000003
Figure 0007195022000004
Figure 0007195022000004

かようにチャープした光パルスは、チャープミラーの反射面において、各波長の光の光路長に差が付いた状態で反射することで、分散補償される。
例えば、チャープミラーの反射面において、互いに異なる膜厚に係る複数のブラッグ膜を有する光学多層膜が形成されれば、ブラッグ反射により、光パルスは各波長の光の光路長に差が付いた状態で反射される。又、回折格子により、光パルスが各波長の光の光路長に差が付いた状態で反射されるようにすることも可能である。
光パルスは、ブラッグ反射により、角速度ωの関数である位相のずれ即ちチャープミラーの反射位相φ(ω)を生ずる。反射位相φ(ω)は、時刻をt(秒)、所定の定数をCとすると、次の[数5]で表される。
Such a chirped light pulse is reflected on the reflecting surface of the chirped mirror with the light of each wavelength having a difference in optical path length, thereby being dispersion-compensated.
For example, if an optical multilayer film having a plurality of Bragg films with different film thicknesses is formed on the reflecting surface of the chirped mirror, the Bragg reflection causes the light pulse to have a difference in the optical path length of each wavelength. is reflected by It is also possible for the diffraction grating to reflect light pulses with different optical path lengths for each wavelength.
The light pulse undergoes a phase shift, or reflection phase φ(ω) of the chirped mirror, which is a function of the angular velocity ω due to Bragg reflection. The reflection phase φ(ω) is expressed by the following [Equation 5], where t (seconds) is time and C is a predetermined constant.

Figure 0007195022000005
Figure 0007195022000005

反射位相に係る[数5]のうち、ωの時間遅延の最低次項である-∂φ/∂ω|は、φとして中心波長の値が代入されるものであり、群速度遅延GD(Group Delay)に対応するものであって、チャープミラー(光学多層膜内)の滞在時間に応じた値となっている。中心波長は、所定の波長域(対象波長域)に含まれる波長であり、分散補償の対象としての光パルスにおけるピーク波長(強度が最大となる波長)に対応して把握される。尚、中心波長は、対象波長域の中央値でなくても良い。又、光パルスの強度は、中心波長において最大でなくても良い。
又、ωの非線形項の最低次項である-∂φ/∂ωは、φとして中心波長の値が代入されるものであり、群速度遅延分散GDD(Group Delay Dispersion)に対応するものであって、位相のずれの指標となる。そして、GDD=-∂φ/∂ωである。
チャープを経た光パルスのピーク強度Imaxないしパルス幅Δτは、群速度分散GVDと同様に、群速度遅延分散GDDを用いて、順に次の[数6],[数7]で表すこともできる。
In [Equation 5] relating to the reflection phase, the lowest order term of the time delay of ω, -∂φ /∂ω| Delay), and is a value corresponding to the staying time of the chirped mirror (within the optical multilayer film). The central wavelength is a wavelength included in a predetermined wavelength range (target wavelength range), and is grasped corresponding to the peak wavelength (the wavelength at which the intensity is maximized) in the optical pulse targeted for dispersion compensation. Note that the center wavelength may not be the median value of the target wavelength range. Also, the intensity of the optical pulse need not be maximum at the center wavelength.
In addition, −∂ 2 φ/∂ω 2 | 0 , which is the lowest order term of the nonlinear term of ω, is substituted with the value of the center wavelength as φ, and corresponds to the group velocity delay dispersion GDD (Group Delay Dispersion). , which is an index of the phase shift. And GDD= -∂2φ / ∂ω2 .
The peak intensity Imax or the pulse width Δτ of the optical pulse that has undergone chirp can also be expressed by the following [Equation 6] and [Equation 7] using the group velocity delay dispersion GDD in the same manner as the group velocity dispersion GVD. .

Figure 0007195022000006
Figure 0007195022000006
Figure 0007195022000007
Figure 0007195022000007

所定の伝搬経路を通った光パルスがチャープミラーに反射されてなされる分散補償は、次の[数8]を満たすようにすると、最大限に行われる。
ここで、iは、伝搬経路中における媒質の種類毎に付されるナンバーであり、伝搬経路に石英ガラスと空気が存在する場合は、例えばi=1(石英),i=2(空気)である。又、GVDは石英のGVDであり、GVDは空気のGVDである。更に、媒質の厚さは石英の厚さ(石英における経路長)であり、媒質の厚さGVDは空気の厚さ(空気における経路長)である。
即ち、チャープミラーにおいて、伝搬経路全体におけるGVDが打ち消されるGDDを有するようにすれば、分散補償がなされる。
尚、400nm以上1200nmの波長域において、石英のGVDも空気のGVDも共に単調減少し、波長800nmの光において石英のGVDは363.49fs/cm、空気のGVDは0.21fs/cmであって、他の波長でも同様のオーダーであることから、石英のGVDは空気のGVDのおよそ1000倍であり、目安として石英中を1mm(ミリメートル)進行する場合のGVDと空気中を1m(メートル)進行する場合のGVDがほぼ同様になる。
Dispersion compensation performed by reflecting a light pulse that has passed through a predetermined propagation path on a chirped mirror is maximized if the following [Equation 8] is satisfied.
Here, i is a number assigned to each type of medium in the propagation path. be. Also, GVD 1 is the GVD of quartz and GVD 2 is the GVD of air. In addition, medium thickness 1 is the quartz thickness (pathlength in quartz) and medium thickness GVD 2 is the air thickness (pathlength in air).
That is, if the chirped mirror has a GDD that cancels out the GVD in the entire propagation path, dispersion compensation is achieved.
In the wavelength region of 400 nm to 1200 nm, both the GVD of quartz and the GVD of air monotonically decrease, and the GVD of quartz is 363.49 fs 2 /cm and the GVD of air is 0.21 fs 2 /cm for light with a wavelength of 800 nm. The GVD of quartz is about 1000 times the GVD of air. ) the GVD in the case of progression will be approximately the same.

Figure 0007195022000008
Figure 0007195022000008

従来、図1(a)に示されるように、光学多層膜の形成の容易さや作動の安定性(設計通りの作動の実現)を確保する観点から、チャープミラーMpに対する光パルスの入射角そして反射角は固定されていた。
従って、例えば、向かい合わせのチャープミラーMpにおいて所定の入射角ないし反射角で合計10回各反射地点R1~R10で反射されるように光パルスP2を入射させて、図1(b)において一点鎖線で示されるGVDを有する光パルスP2が、各反射によるGDDの減少によりGVDが都度減少され(同図における10本の実線)、760nm以上850nm以下の波長域で分散補償される(光パルスP3)。尚、同図の実線に対し、反射地点R1~R10と同じ符号が付される。
ここでのチャープミラーMpは、当該入射角において、当該波長域におけるGVDの大きさの1/10に相当する大きさであるGDDを有するものとされており、当該波長域においておよそ-60fs(600の1/10)でフラットである。尚、GDDがマイナスであるチャープミラーMpは、負分散ミラーとも呼ばれる。
光パルスP1は、発振装置から発出され、例えば模式的に7段階の波長成分(図1(a)における短波長側から順に波長成分W1~W7)を互いに位相が揃った状態で有しているところ、1cm厚の光学ガラスBK7ないし空気を通ってチャープミラーMpに達するまでに、長波長側の波長成分W7,W6・・が短波長側の波長成分W1,W2・・に対して伝搬方向で先行するようにチャープする。かようにチャープした光パルスP2のGVDは、図1(b)の一点鎖線Gのようになるところ、1回目の反射で当該波長域において1/10程度即ち60fs程度減少し、同図において一点鎖線Gに最も近い(最上の)実線R1で示されるGVDとなる。又、2回目の反射で、図1(b)において次に近い(上から2番目の)実線R2に係るGVDとなり、以下同様にして、10回目の反射で、当該波長域にわたってGVDが0となって、光パルスP1と同等であるように補償された光パルスP3が得られる。
かような従来の向かい合うチャープミラーMpでは、光学ガラスBK7の厚みが変わる場合、60fs/cm又はその倍数に相当するようにGVDが変化する厚みの離散的な変化に対しては、反射回数を変更することで分散補償可能であるが、その離散的な厚み以外の厚みに対しては、光学多層膜(ブラッグ膜構成)について別途設計された別のチャープミラーMpが必要になる。
Conventionally, as shown in FIG. 1( a ), from the viewpoint of ensuring the ease of forming an optical multilayer film and the stability of operation (realization of operation as designed), the angle of incidence and reflection of a light pulse on a chirped mirror Mp The corner was fixed.
Therefore, for example, a light pulse P2 is incident on the opposing chirped mirror Mp so as to be reflected at each of the reflection points R1 to R10 a total of 10 times at a predetermined angle of incidence or reflection. The GVD is reduced each time due to the reduction in GDD due to each reflection (10 solid lines in the same figure), and dispersion is compensated in the wavelength range from 760 nm to 850 nm (optical pulse P3). . Incidentally, the solid lines in FIG.
The chirped mirror Mp here has a GDD corresponding to 1/10 of the GVD in the wavelength range at the incident angle, and is about −60 fs 2 ( 1/10 of 600) and flat. A chirped mirror Mp with a negative GDD is also called a negative dispersion mirror.
The optical pulse P1 is emitted from an oscillation device, and has, for example, seven wavelength components (wavelength components W1 to W7 in order from the short wavelength side in FIG. 1A) in phase with each other. By the time the wavelength components W7, W6, . Chirp to lead. The GVD of the chirped optical pulse P2 becomes like the one-dot chain line G in FIG. 1(b). The GVD is indicated by a solid line R1 that is closest (uppermost) to the dashed-dotted line G. Also, at the second reflection, the GVD becomes the next closest (second from the top) solid line R2 in FIG. Thus, a light pulse P3 is obtained which has been compensated to be equivalent to the light pulse P1.
In such a conventional facing chirped mirror Mp, when the thickness of the optical glass BK7 changes, the number of reflections is set to Although it is possible to compensate for dispersion by changing the thickness, another chirped mirror Mp separately designed for the optical multilayer film (Bragg film structure) is required for thicknesses other than the discrete thickness.

これに対し、本発明では、光学多層膜(ブラッグ膜構成)の設計等により、光パルスの入射角の変化に応じ、所定の入射角域内でGDDが単調増加または単調減少するようにする。即ち、チャープミラーのGDDは、入射角の関数となっており、所定入射角域内で単調増加又は単調減少するものである。
従って、光パルスのチャープミラー反射面に対する入射角を、光パルス入射経路に対するチャープミラーの相対的な回転等によって調整すれば、GDDを連続的に変化させることができ、光学ガラスBK7の厚みが様々に変わる等、光パルスの伝搬経路が様々に変化したとしても、光パルスに対して分散補償を行うことができる。
尚、本発明において、光パルスの入射角の変化に応じGDDが単調増加または単調減少するチャープミラーが、10回程度の反射のなされる光学系に組み込まれても良く、この場合であっても、チャープミラーの相対的な回転により、GDDを容易に微調整することができる。
On the other hand, in the present invention, the optical multilayer film (Bragg film structure) is designed such that the GDD monotonously increases or decreases within a predetermined incident angle range according to the change in the incident angle of the light pulse. That is, the GDD of the chirped mirror is a function of the incident angle and monotonically increases or decreases within a predetermined incident angle range.
Therefore, by adjusting the incident angle of the light pulse to the chirped mirror reflecting surface by rotating the chirped mirror relative to the light pulse incident path, the GDD can be continuously changed, and the thickness of the optical glass BK7 can be varied. Even if the propagation path of the optical pulse changes variously, such as changing to , dispersion compensation can be performed on the optical pulse.
In the present invention, a chirped mirror that monotonically increases or decreases in GDD according to changes in the incident angle of the light pulse may be incorporated in an optical system that reflects about 10 times. , the GDD can be easily fine-tuned by relative rotation of the chirped mirrors.

かようなGDDの変化においては、対象とする波長域の中心波長において、GDDが入射角の大きさに応じ単調増加又は単調減少すれば良い。
又、入射角θの変化の幅Δθ(所定入射角域の大きさ)は、15°以上あれば、GDDの調整幅や調整精度を十分に確保することができる。入射角の変化の幅Δθ内において、最も多用する(設計においてGDDが狙った値をとる)角度として定められた基本入射角θが含まれるようにすれば、基本入射角θを標準として入射角θを変化の幅Δθ内で調整することにより、GDDがより調整し易くなる。尚、基本入射角θは、所定入射角域内に含まれていれば、どのような値であっても良く、所定入射角域内の定数(所定値)であると言える。又、入射角の変化の幅Δθについて、5°以上とすることもできるし、10°以上とすることもできるし、20°以上とすることもできるし、他の任意の値以上とすることもでき、大きいほどGDDの調整幅が十分なものとなり、あるいはGDDの微調整が可能となる。
更に、対象とする波長域は、用途やチャープミラーの作製の容易さ等に応じて限定されていて良く、1025nm以上1035nm以下あるいはこれを含むものとされれば、中心波長1030nmのYb:YAGレーザーに係る光パルスの分散補償に好適なものとなり、780nm以上820nm以下あるいはこれを含むものとされれば、中心波長800nmのTi:Sapphireレーザーに係る光パルスの分散補償に好適なものとなる。
加えて、対象とする波長域におけるGDDの平均値GDDaveが、入射角θと基本入射角θを用いて、次の[数9]で示される関係を有するようにすれば、チャープミラーが一層GDDを調整し易いものとなる。ここで、aは定数であって、-200≦a≦200[fs/°]であり、bは定数であって、-6000≦b≦6000[fs]である。
In such a change of GDD, it is sufficient that GDD monotonically increases or decreases in accordance with the magnitude of the incident angle at the center wavelength of the target wavelength band.
Further, if the width Δθ of change in the incident angle θ (the size of the predetermined incident angle region) is 15° or more, it is possible to sufficiently secure the adjustment width and adjustment accuracy of the GDD. If the basic incident angle θ 0 defined as the most frequently used angle (at which the GDD takes a value aimed at in design) is included within the range Δθ of the change in the incident angle, the basic incident angle θ 0 is used as the standard. By adjusting the incident angle θ within the range of change Δθ, the GDD can be more easily adjusted. The basic incident angle θ 0 may be any value as long as it is within the predetermined incident angle range, and can be said to be a constant (predetermined value) within the predetermined incident angle range. Also, the width Δθ of the change in the incident angle can be 5° or more, 10° or more, 20° or more, or any other value or more. The larger the value, the greater the GDD adjustment range, or the finer the GDD can be adjusted.
Furthermore, the target wavelength range may be limited according to the application, the ease of manufacturing the chirped mirror, etc. If it is 1025 nm or more and 1035 nm or less or includes this, a Yb: YAG laser with a center wavelength of 1030 nm If the wavelength is from 780 nm to 820 nm or includes this, it will be suitable for optical pulse dispersion compensation for a Ti:Sapphire laser with a central wavelength of 800 nm.
In addition, if the average value GDD ave of GDD in the wavelength range of interest has the relationship shown in the following [Equation 9] using the incident angle θ and the basic incident angle θ 0 , the chirped mirror is It becomes easier to adjust GDD. Here, a is a constant −200≦a≦200 [fs 2 /°] and b is a constant −6000≦b≦6000 [fs 2 ].

Figure 0007195022000009
Figure 0007195022000009

又、かような本発明のチャープミラーと、これを回転角調整可能に回転移動可能な回転機構と、により、GDDの連続的な調整が可能であるチャープミラーユニット(分散補償ユニット)が形成されても良い。
更に、かようなチャープミラーユニットにおいて、チャープミラーが複数設けられていても良いし、回転移動可能及び平行移動可能な複数のチャープミラーが設けられていても良いし、1以上の回転するチャープミラーと1以上の通常のミラー(分散補償せずあるいはGDD変化させずに反射即ち伝搬方向変換のみ行うことを目的としたミラー)が設けられていても良い。
Further, a chirped mirror unit (dispersion compensation unit) capable of continuous adjustment of GDD is formed by the chirped mirror of the present invention and a rotating mechanism capable of rotationally moving the chirped mirror so as to adjust the rotation angle. can be
Further, in such a chirped mirror unit, a plurality of chirped mirrors may be provided, a plurality of rotatably movable and parallelly movable chirped mirrors may be provided, or one or more rotating chirped mirrors may be provided. and one or more ordinary mirrors (mirrors intended only for reflection, ie, propagation direction conversion, without dispersion compensation or GDD change) may be provided.

次に、本発明の実施例が示される。
但し、実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。特に、実施例の中心波長は、800nmあるいは1030nmとされているところ、本発明における中心波長は、これらのものに限られない。
又、本発明の捉え方により、実施例が本発明の範囲外となる実質的な比較例となったり、比較例が本発明の範囲内である実質的な実施例となったりすることがある。
An embodiment of the invention will now be presented.
However, the examples do not limit the scope of the present invention. In particular, although the central wavelength is 800 nm or 1030 nm in the examples, the central wavelength in the present invention is not limited to these wavelengths.
Also, depending on how the present invention is perceived, the example may become a substantial comparative example outside the scope of the present invention, or the comparative example may become a substantial example within the scope of the present invention. .

本発明の実施例として、同一の板状の基材の片面(反射面)において、互いに膜構成の異なる誘電体多層膜を有しているチャープミラーの形成がシミュレートされた。
基材は、直径30mmの円形板状であり、光学ガラスBK7製である。
尚、反射面における誘電体多層膜は、真空蒸着によって、膜物質を、各膜厚の制御された状態で交互に蒸着させることで実際に形成可能である。
As an embodiment of the present invention, formation of a chirped mirror having dielectric multilayer films with different film structures on one side (reflective surface) of the same plate-like substrate was simulated.
The substrate has a circular plate shape with a diameter of 30 mm and is made of optical glass BK7.
Incidentally, the dielectric multilayer film on the reflective surface can actually be formed by alternately vapor-depositing film materials in a state in which each film thickness is controlled by vacuum vapor deposition.

実施例1~6における誘電体多層膜は、奇数層がTa(高屈折率材料による高屈折率層)、偶数層がSiO(低屈折率材料による低屈折率層)である交互膜であり、各層は順に図2~7に示すような物理膜厚を有している。実施例1~6における誘電体多層膜の全層数は、順に72,72,72,72,40,72である。
実施例7における誘電体多層膜は、奇数層がNb(高屈折率層)、偶数層がSiOであり、各層は図8に示すような物理膜厚を有している。実施例7における誘電体多層膜の全層数は、44である。
実施例8~9における誘電体多層膜は、奇数層がTa、偶数層がSiOであり、各層は順に図9~10に示すような物理膜厚を有している。実施例8~9における誘電体多層膜の全層数は、順に58,70である。
実施例10~11における誘電体多層膜は、奇数層がNb、偶数層がSiOであり、各層は図11~12に示すような物理膜厚を有している。実施例10~11における誘電体多層膜の全層数は、順に62,66である。
実施例12~16における誘電体多層膜は、奇数層がTa、偶数層がSiOであり、各層は順に図13~17に示すような物理膜厚を有している。実施例12~16における誘電体多層膜の全層数は、順に62,62,72,50,50である。
実施例17~18における誘電体多層膜は、奇数層がNb、偶数層がSiOであり、各層は順に図18~19に示すような物理膜厚を有している。実施例17~18における誘電体多層膜の全層数は、順に44,44である。
In the dielectric multilayer films in Examples 1 to 6, odd-numbered layers are Ta 2 O 5 (high-refractive-index layers made of a high-refractive-index material) and even-numbered layers are SiO 2 (low-refractive-index layers made of a low-refractive-index material). Each layer in turn has a physical thickness as shown in FIGS. The total number of layers of the dielectric multilayer films in Examples 1 to 6 is 72, 72, 72, 72, 40, 72 in order.
In the dielectric multilayer film in Example 7, the odd layers are Nb 2 O 5 (high refractive index layers), the even layers are SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIG. The total number of layers of the dielectric multilayer film in Example 7 is 44.
In the dielectric multilayer films of Examples 8 and 9, odd-numbered layers are Ta 2 O 5 and even-numbered layers are SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of dielectric multilayer films in Examples 8 and 9 is 58 and 70, respectively.
In the dielectric multilayer films of Examples 10 and 11, odd-numbered layers are Nb 2 O 5 and even-numbered layers are SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of layers of the dielectric multilayer films in Examples 10 and 11 is 62 and 66, respectively.
In the dielectric multilayer films of Examples 12-16, odd-numbered layers are Ta 2 O 5 and even-numbered layers are SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of layers of the dielectric multilayer films in Examples 12 to 16 is 62, 62, 72, 50 and 50 in order.
In the dielectric multilayer films of Examples 17 and 18, odd-numbered layers are Nb 2 O 5 and even-numbered layers are SiO 2 , and each layer has a physical film thickness as shown in FIGS. The total number of layers of the dielectric multilayer films in Examples 17 and 18 is 44, 44, respectively.

実施例1~18の各反射面において、所定の波長の光パルスが入射角θ[°]につき0を超えて90未満で変えていった状態で反射する場合のGDDの分布(GDDの0°~90°の入射角依存性)がシミュレーションにより測定された。
光パルスの波長は、実施例1~6,8~9,12~16において中心波長1030nmないしその前後の1025nm,1035nm(Yb:YAGレーザー)であり、実施例7,11,17~18において中心波長800nmないしその前後の780nm,820nm(Ti:Sapphireレーザー)である。
実施例1~18に係る0°~90°の入射角依存性が、順に図20~37に示される。
On each reflective surface of Examples 1 to 18, the GDD distribution (0° of GDD An incident angle dependence of ∼90°) was measured by simulation.
The wavelength of the light pulse was 1030 nm or around 1025 nm and 1035 nm (Yb:YAG laser) in Examples 1 to 6, 8 to 9, and 12 to 16, and in Examples 7, 11, 17 to 18. The wavelength is 800 nm or around 780 nm and 820 nm (Ti: Sapphire laser).
Incidence angle dependencies from 0° to 90° for Examples 1-18 are shown in FIGS. 20-37, respectively.

実施例1(図20)では、5≦θ≦30(Δθ=25)において、中心波長(1030nm)ないしその前後の波長(1025,1035nm)即ち対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調増加しており、1025nm~1035nmにおけるGDD分布の平均に対し最小二乗法によりフィッティングした直線であるフィッティング直線(上記[数9])のa=37.2,b=-1060.9である。尚、基本入射角θ=5(s偏光)において、中心波長のGDD=-1000である。この入射角範囲(入射角域)における実施例1の反射率とGDD(図20の一部拡大図)とが、図38に示される。又、対象波長域及びその前後の領域即ち1020~1040nmにおいて、所定の入射角(θ=5,10,15,20,25,30)毎に、波長を徐々に変化させた場合の実施例1の反射率とGDD(波長依存性)とが、図39に示される。尚、フィッティング直線は、横軸をθとし縦軸をGDDとした平面において定められるものであり、最小二乗法以外の手法によりフィッティングされたものであっても良い。
他方、45≦θ≦68(Δθ=23)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 1 (FIG. 20), when 5≦θ≦30 (Δθ=25), the GDD related to the central wavelength (1030 nm) or the wavelengths around it (1025, 1035 nm), that is, the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonically increases. A fitting straight line obtained by fitting the mean of the GDD distribution at 1025 nm to 1035 nm by the method of least squares (the above [Equation 9]) has a=37.2 and b=−1060.9. At the basic incident angle θ 0 =5 (s-polarized light), the GDD of the center wavelength is −1000. FIG. 38 shows the reflectance and GDD (partially enlarged view of FIG. 20) of Example 1 in this incident angle range (incidence angle range). In addition, Example 1 when the wavelength is gradually changed for each predetermined incident angle (θ = 5, 10, 15, 20, 25, 30) in the target wavelength region and the region before and after it, that is, 1020 to 1040 nm. , and the GDD (wavelength dependence) are shown in FIG. The fitting straight line is determined on a plane where the horizontal axis is θ and the vertical axis is GDD, and may be fitted by a method other than the least squares method.
On the other hand, in 45≦θ≦68 (Δθ=23), the GDD related to the target wavelength range monotonously decreases.

実施例2(図21)では、5≦θ≦30(Δθ=25)において対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線におけるa=19.9,b=-988.2である。尚、θ=5(s偏光)において、中心波長のGDD=-1000である。この入射角範囲における実施例2の反射率とGDDとが図40に示され、1020~1040nmにおいて、所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例2の反射率とGDDとが図41に示される。
他方、45≦θ≦52(Δθ=7)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
更に、75≦θ<90(Δθ=15)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 2 (FIG. 21), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously increases when 5≦θ≦30 (Δθ=25), and a=19.9, b=−988. 2. At θ 0 =5 (s-polarized light), GDD of the center wavelength is −1000. FIG. 40 shows the reflectance and GDD of Example 2 in this incident angle range. 41.
On the other hand, in 45≦θ≦52 (Δθ=7), the GDD related to the target wavelength band monotonously decreases.
Furthermore, in 75≦θ<90 (Δθ=15), the GDD related to the target wavelength band monotonously decreases.

実施例3(図22)では、5≦θ≦30(Δθ=25)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線のa=0.003,b=-999.7である。尚、θ=5(s偏光)において、中心波長のGDD=-1000である。この入射角範囲における実施例3の反射率とGDDとが図42に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例3の反射率とGDDとが図43に示される。
他方、40≦θ≦57(Δθ=17)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
更に、70≦θ<75(Δθ=5)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 3 (FIG. 22), when 5≦θ≦30 (Δθ=25), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm increases monotonically, and the fitting straight line a=0.003 and b=−999. .7. At θ 0 =5 (s-polarized light), GDD of the center wavelength is −1000. FIG. 42 shows the reflectance and GDD of Example 3 in this incident angle range, and FIG. shown in
On the other hand, in 40≦θ≦57 (Δθ=17), the GDD related to the target wavelength range monotonously decreases.
Furthermore, in 70≦θ<75 (Δθ=5), the GDD related to the target wavelength band monotonously decreases.

実施例4(図23)では、5≦θ≦30(Δθ=25)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調減少しており、フィッティング直線のa=-19.2,b=-1013.4である。尚、θ=5(s偏光)において、フィッティング直線(線形(Ave))のGDD=-1000である。この入射角範囲における実施例4の反射率とGDDとが図44に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例4の反射率とGDDとが図45に示される。
他方、38≦θ≦62(Δθ=24)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 4 (FIG. 23), when 5≦θ≦30 (Δθ=25), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonically decreases, and the fitting straight line a=−19.2, b=− 1013.4. At θ 0 =5 (s-polarized light), the GDD of the fitting straight line (linear (Ave)) is −1000. FIG. 44 shows the reflectance and GDD of Example 4 in this incident angle range, and FIG. shown in
On the other hand, in 38≦θ≦62 (Δθ=24), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.

実施例5(図24)では、5≦θ≦30(Δθ=25)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線のa=12.0,b=-301.9である。尚、θ=5(s偏光)において、フィッティング直線のGDD=-300である。この入射角範囲における実施例5の反射率とGDDとが図46に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例5の反射率とGDDとが図47に示される。
他方、38≦θ≦62(Δθ=24)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 5 (FIG. 24), when 5≦θ≦30 (Δθ=25), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm increases monotonically, and the fitting straight line a=12.0, b=−301. .9. At θ 0 =5 (s-polarized light), GDD of the fitting straight line is −300. FIG. 46 shows the reflectance and GDD of Example 5 in this incident angle range, and FIG. shown in
On the other hand, in 38≦θ≦62 (Δθ=24), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.

実施例6(図25)では、12≦θ≦30(Δθ=18)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線のa=154.9,b=-2946.0である。中心波長1030nmのGDDは、5≦θ≦30(Δθ=25)において単調増加している。尚、θ=5(s偏光)において、フィッティング直線のGDD=約-3000である。この入射角範囲における実施例6の反射率とGDDとが図48に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例6の反射率とGDDとが図49に示される。
他方、38≦θ≦43(Δθ=5)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
更に、50≦θ≦55(Δθ=5)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
又、62≦θ≦72(Δθ=10)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 6 (FIG. 25), when 12≦θ≦30 (Δθ=18), the GDD related to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm increases monotonically, and the fitting straight line a=154.9, b=−2946. .0. The GDD at the center wavelength of 1030 nm monotonically increases in 5≦θ≦30 (Δθ=25). At θ 0 =5 (s-polarized light), the GDD of the fitting straight line is approximately −3000. FIG. 48 shows the reflectance and GDD of Example 6 in this incident angle range, and FIG. shown in
On the other hand, in 38≦θ≦43 (Δθ=5), the GDD related to the target wavelength band monotonously decreases.
Furthermore, in 50≦θ≦55 (Δθ=5), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
Also, in 62≦θ≦72 (Δθ=10), the GDD related to the target wavelength range monotonously decreases.

実施例7(図26)では、5≦θ≦30(Δθ=25)において、対象波長域780~820nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線のa=1.3,b=-44.3である。尚、θ=5(s偏光)において、対象波長域平均(Ave)のGDD=-40である。この入射角範囲における実施例7の反射率とGDDとが図50に示され、対象波長域及びその前後の領域即ち770~830nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例5の反射率とGDDとが図51に示される。
他方、70≦θ≦77(Δθ=7)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 7 (FIG. 26), when 5≦θ≦30 (Δθ=25), the GDD related to the target wavelength range of 780 to 820 nm increases monotonously, and the fitting straight line a=1.3 and b=−44. .3. At θ 0 =5 (s-polarized light), the GDD of the target wavelength range average (Ave) is −40. FIG. 50 shows the reflectance and GDD of Example 7 in this incident angle range. , and the GDD are shown in FIG.
On the other hand, in 70≦θ≦77 (Δθ=7), the GDD related to the target wavelength band monotonously decreases.

実施例8(図27)では、37≦θ≦53(Δθ=16)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線のa=33.3,b=-666.6である。尚、θ=45(s偏光)において、フィッティング直線のGDD=-650である。この入射角範囲における実施例8の反射率とGDDとが図52に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例8の反射率とGDDとが図53に示される。
他方、0≦θ≦33(Δθ=33)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
更に、55≦θ≦58(Δθ=3)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
又、70≦θ<90(Δθ=20)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 8 (FIG. 27), when 37≦θ≦53 (Δθ=16), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm increases monotonically, and the fitting straight line a=33.3, b=−666. .6. At θ 0 =45 (s-polarized light), GDD of the fitting straight line is −650. FIG. 52 shows the reflectance and GDD of Example 8 in this incident angle range, and FIG. shown in
On the other hand, in 0≦θ≦33 (Δθ=33), the GDD related to the target wavelength band monotonously decreases.
Furthermore, in 55≦θ≦58 (Δθ=3), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
In addition, in 70≦θ<90 (Δθ=20), the GDD related to the target wavelength range monotonously decreases.

実施例9(図28)では、37≦θ≦54(Δθ=17)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線のa=33.6,b=-664.9である。尚、θ=45(s偏光)において、フィッティング直線のGDD=-650である。この入射角範囲における実施例9の反射率とGDDとが図54に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例9の反射率とGDDとが図55に示される。
他方、23≦θ≦33(Δθ=10)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
又、85≦θ<90(Δθ=5)において、対象波長域に係るGDDが単調増加している。
In Example 9 (FIG. 28), when 37≦θ≦54 (Δθ=17), the GDD related to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm increases monotonically, and the fitting straight line a=33.6, b=−664. .9. At θ 0 =45 (s-polarized light), GDD of the fitting straight line is −650. FIG. 54 shows the reflectance and GDD of Example 9 in this incident angle range, and FIG. shown in
On the other hand, in 23≦θ≦33 (Δθ=10), the GDD related to the target wavelength region monotonously decreases.
Also, in 85≦θ<90 (Δθ=5), the GDD related to the target wavelength region monotonically increases.

実施例10(図29)では、38≦θ≦53(Δθ=15)において、対象波長域780~820nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線のa=1.8,b=-34.1である。中心波長のGDDは、36≦θ≦55(Δθ=19)において単調増加している。尚、θ=45(s偏光)において、対象波長域平均のGDD=-33である。この入射角範囲における実施例10の反射率とGDDとが図56に示され、対象波長域及びその前後の領域即ち770~830nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例10の反射率とGDDとが図57に示される。
他方、0≦θ≦10(Δθ=7)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 10 (FIG. 29), when 38≦θ≦53 (Δθ=15), the GDD related to the target wavelength range of 780 to 820 nm increases monotonically, and the fitting straight line a=1.8, b=−34. .1. The GDD of the center wavelength monotonously increases in 36≦θ≦55 (Δθ=19). At θ 0 =45 (s-polarized light), the average GDD of the target wavelength range is −33. The reflectance and GDD of Example 10 in this incident angle range are shown in FIG. , and the GDD are shown in FIG.
On the other hand, in 0≦θ≦10 (Δθ=7), the GDD related to the target wavelength band monotonously decreases.

実施例11(図30)では、40≦θ≦52(Δθ=12)において、対象波長域780~820nmに係るGDDが単調増加しており、フィッティング直線のa=1.8,b=-34.1である。中心波長のGDDは、35≦θ≦55(Δθ=20)において単調増加している。尚、θ=45(s偏光)において、対象波長域平均のGDD=-30である。この入射角範囲における実施例11の反射率とGDDとが図58に示され、対象波長域及びその前後の領域即ち770~830nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例11の反射率とGDDとが図59に示される。
他方、0≦θ≦30(Δθ=30)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
In Example 11 (FIG. 30), when 40≦θ≦52 (Δθ=12), the GDD related to the target wavelength range of 780 to 820 nm increases monotonously, and the fitting straight line a=1.8, b=−34. .1. The GDD of the center wavelength monotonously increases in 35≦θ≦55 (Δθ=20). At θ 0 =45 (s-polarized light), the average GDD of the target wavelength range is −30. FIG. 58 shows the reflectance and GDD of Example 11 in this incident angle range. , and the GDD are shown in FIG.
On the other hand, in 0≦θ≦30 (Δθ=30), the GDD related to the target wavelength range monotonously decreases.

実施例12(図31)では、25≦θ≦64(Δθ=39)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調減少している。
又、5≦θ≦30の入射角範囲における実施例12の反射率とGDDとが図60に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例12の反射率とGDDとが図61に示される。図31,60によれば、0≦θ≦13(Δθ=13)において対象波長域に係るGDDが単調減少しており、19≦θ≦22(Δθ=3)において対象波長域に係るGDDが単調増加している。尚、中心波長のGDDは、0≦θ<15(Δθ=15)において単調減少しており、15≦θ≦22(Δθ=7)において単調増加している。
In Example 12 (FIG. 31), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonically decreases when 25≦θ≦64 (Δθ=39).
FIG. 60 shows the reflectance and GDD of Example 12 in the incident angle range of 5≦θ≦30. Rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 31 and 60, the GDD related to the target wavelength range monotonically decreases at 0≦θ≦13 (Δθ=13), and the GDD related to the target wavelength range decreases at 19≦θ≦22 (Δθ=3). monotonically increasing. The GDD of the center wavelength monotonically decreases when 0≦θ<15 (Δθ=15), and monotonically increases when 15≦θ≦22 (Δθ=7).

実施例13(図32)では、19≦θ≦67(Δθ=48)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調減少している。
又、5≦θ≦30の入射角範囲における実施例13の反射率とGDDとが図62に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例13の反射率とGDDとが図63に示される。図32,62によれば、0≦θ≦7(Δθ=7)において対象波長域に係るGDDが単調減少しており、15≦θ≦17(Δθ=2)において対象波長域に係るGDDが単調増加している。尚、中心波長のGDDは、0≦θ<12(Δθ=12)において単調減少しており、12≦θ≦17(Δθ=5)において単調増加している。
In Example 13 (FIG. 32), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously decreases when 19≦θ≦67 (Δθ=48).
FIG. 62 shows the reflectance and GDD of Example 13 in the incident angle range of 5≦θ≦30. Rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 32 and 62, the GDD related to the target wavelength range monotonously decreases at 0≦θ≦7 (Δθ=7), and the GDD related to the target wavelength range decreases at 15≦θ≦17 (Δθ=2). monotonically increasing. The GDD of the center wavelength monotonously decreases when 0≦θ<12 (Δθ=12), and monotonically increases when 12≦θ≦17 (Δθ=5).

実施例14(図33)では、30≦θ≦36(Δθ=6)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調減少しており、40≦θ≦43(Δθ=3)において、対象波長域に係るGDDが単調増加しており、46≦θ≦52(Δθ=6)において、対象波長域に係るGDDが単調減少しており、62≦θ≦82(Δθ=20)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
又、5≦θ≦30の入射角範囲における実施例14の反射率とGDDとが図64に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例14の反射率とGDDとが図65に示される。図33,64によれば、9≦θ≦16(Δθ=7)において対象波長域に係るGDDが単調増加している。尚、中心波長のGDDは、5≦θ≦22(Δθ=17)において単調増加している。
In Example 14 (FIG. 33), the GDD related to the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonically decreases at 30 ≤ θ ≤ 36 (Δθ = 6), and at 40 ≤ θ ≤ 43 (Δθ = 3), the target The GDD related to the wavelength range monotonously increases, and the GDD related to the target wavelength range monotonously decreases at 46 ≤ θ ≤ 52 (Δθ = 6), and at 62 ≤ θ ≤ 82 (Δθ = 20), the target The GDD related to the wavelength band is monotonically decreasing.
FIG. 64 shows the reflectance and GDD of Example 14 in the incident angle range of 5≦θ≦30. Rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 33 and 64, the GDD related to the target wavelength range increases monotonously in the range of 9≦θ≦16 (Δθ=7). Note that the GDD of the center wavelength monotonically increases in 5≦θ≦22 (Δθ=17).

実施例15(図34)では、0≦θ≦22(Δθ=22)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調減少しており、57≦θ<90(Δθ=33)において、対象波長域に係るGDDが単調減少している。
又、35≦θ≦55の入射角範囲における実施例15の反射率とGDDとが図66に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例15の反射率とGDDとが図67に示される。図34,66によれば、35≦θ≦42(Δθ=7)において対象波長域に係るGDDが単調減少しており、50≦θ≦53(Δθ=3)において対象波長域に係るGDDが単調増加している。尚、中心波長のGDDは、30≦θ≦42(Δθ=12)において単調減少しており、45≦θ≦55(Δθ=10)において単調増加している。
In Example 15 (FIG. 34), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonously decreases at 0≦θ≦22 (Δθ=22), and at 57≦θ<90 (Δθ=33), the target The GDD related to the wavelength band is monotonically decreasing.
FIG. 66 shows the reflectance and GDD of Example 15 in the incident angle range of 35≦θ≦55. Rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 34 and 66, the GDD for the target wavelength range monotonically decreases at 35≦θ≦42 (Δθ=7), and the GDD for the target wavelength region at 50≦θ≦53 (Δθ=3) is monotonically increasing. The GDD of the center wavelength monotonically decreases when 30≦θ≦42 (Δθ=12), and monotonically increases when 45≦θ≦55 (Δθ=10).

実施例16(図35)では、0≦θ≦42(Δθ=42)において、対象波長域1025~1035nmに係るGDDが単調減少している。
又、35≦θ≦55の入射角範囲における実施例16の反射率とGDDとが図68に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例16の反射率とGDDとが図69に示される。尚、図69(b)において、θ=55のデータは省略されている。
図35,68によれば、51≦θ≦53(Δθ=2)において対象波長域に係るGDDが単調増加している。尚、中心波長のGDDは、0≦θ≦43(Δθ=43)において単調減少しており、50≦θ≦54(Δθ=4)において単調増加している。
In Example 16 (FIG. 35), the GDD in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonically decreases when 0≦θ≦42 (Δθ=42).
FIG. 68 shows the reflectance and GDD of Example 16 in the incident angle range of 35≦θ≦55. Rate and GDD are shown in FIG. Note that the data for θ=55 is omitted in FIG. 69(b).
According to FIGS. 35 and 68, the GDD related to the target wavelength range monotonically increases in 51≦θ≦53 (Δθ=2). The GDD of the center wavelength monotonically decreases when 0≦θ≦43 (Δθ=43), and monotonously increases when 50≦θ≦54 (Δθ=4).

実施例17(図36)では、中心波長800nmのGDDが、0≦θ≦32(Δθ=32)において単調減少し、33≦θ≦42(Δθ=9)において単調増加し、43≦θ≦53(Δθ=10)において単調減少し、53≦θ<61(Δθ=8)において単調増加し、33≦θ≦42(Δθ=9)において単調増加し、62≦θ≦67(Δθ=5)において単調減少する。
又、35≦θ≦55の入射角範囲における実施例17の反射率とGDDとが図70に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例17の反射率とGDDとが図71に示される。図36,70によれば、この入射角範囲において対象波長域1025~1035nmに係るGDDが何れも単調増加したり、何れも単調減少したりする部分は見受けられない。
In Example 17 (FIG. 36), the GDD at the center wavelength of 800 nm monotonously decreased at 0 ≤ θ ≤ 32 (Δθ = 32), monotonically increased at 33 ≤ θ ≤ 42 (Δθ = 9), and 43 ≤ θ ≤ monotonically decreasing at 53 (Δθ=10), monotonically increasing at 53≦θ<61 (Δθ=8), monotonically increasing at 33≦θ≦42 (Δθ=9), and monotonically increasing at 62≦θ≦67 (Δθ=5 ) monotonically decreases.
FIG. 70 shows the reflectance and GDD of Example 17 in the incident angle range of 35≦θ≦55. Rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 36 and 70, there is no portion in which the GDD of the target wavelength range of 1025 to 1035 nm monotonically increases or decreases in this incident angle range.

実施例18(図37)では、対象波長域780~820nmに係るGDDが、0≦θ≦32(Δθ=32)において単調減少する。尚、中心波長800nmのGDDが、0≦θ<37(Δθ=35)において単調減少し、37≦θ≦49(Δθ=12)において単調増加し、49<θ≦70(Δθ=21)において単調減少し、70<θ≦80(Δθ=10)において単調増加する。
又、35≦θ≦55の入射角範囲における実施例16の反射率とGDDとが図72に示され、1020~1040nmにおいて所定の入射角毎に波長を変化させた場合の実施例18の反射率とGDDとが図73に示される。図37,72によれば、対象波長域のGDDが、42≦θ≦44(Δθ=2)において単調増加する。
In Example 18 (FIG. 37), the GDD related to the target wavelength range of 780 to 820 nm monotonously decreases in 0≦θ≦32 (Δθ=32). Note that the GDD at a center wavelength of 800 nm monotonically decreases at 0 ≤ θ < 37 (Δθ = 35), monotonically increases at 37 ≤ θ ≤ 49 (Δθ = 12), and at 49 < θ ≤ 70 (Δθ = 21) It monotonically decreases and monotonically increases when 70<θ≦80 (Δθ=10).
FIG. 72 shows the reflectance and GDD of Example 16 in the incident angle range of 35≦θ≦55. Rate and GDD are shown in FIG. According to FIGS. 37 and 72, the GDD in the target wavelength range monotonously increases in 42≦θ≦44 (Δθ=2).

これらの実施例によれば、チャープミラーの反射面に対する光パルスの入射角を変更することで、GDDを連続的に変更することができる。
光パルスの入射角θは、図74に示すようなチャープミラーユニット(分散補償ユニット)によって、容易に調整することができる。
即ち、チャープミラーユニットUは、光パルスP(伝搬経路即ち光路について一点鎖線で示される)の入射口IN及び出射口OUTを有するケース2と、光学多層膜E(誘電体多層膜)が形成された反射面Fを有するチャープミラーMと、チャープミラーMを回転可能であり又所望の回転位置で保持可能であるチャープミラー回転機構3と、光路調整ミラー4と、光路調整ミラー4を回転可能ないし平行移動可能であり又所望の回転位置ないし平行移動位置で保持可能である光路調整ミラー移動機構5と、を備えている。
チャープミラーM(実施例1~18の何れか等)は、ケース2内において、チャープミラー回転機構3を介して設けられている。チャープミラー回転機構3は、チャープミラーMにつながる鉛直方向の軸6を有しており、チャープミラーMを、その反射面Fの一点(例えば中心点)を含む鉛直線の周りで回転させ、又所望の回転位置で保持する。当該反射面Fの一点は、ここでは入射口INから入った光パルスPを受ける(反射させる)点である。
光路調整ミラー4は、ケース2内において、光路調整ミラー移動機構5を介して設けられている。光路調整ミラー移動機構5は、光路調整ミラー4につながる鉛直方向の軸(図示略)と、その軸が入るレール7とを有しており、光路調整ミラー4を、その中心を通る鉛直線の周りで回転可能であるようにし、又入射口INから入った光パルスPの伝搬経路と平行なレール7に沿って平行移動可能であるようにし、更に所望の回転位置ないし平行移動位置で保持する。光路調整ミラー4は、ここでは、対象波長域内で、何れの入射角においても(少なくとも対象入射角全域で)GDDがほぼ0である低分散ミラーである。尚、光路調整ミラー4は、光学多層膜を備えない金属製のミラーであっても良いし、光学多層膜を有するミラーであっても良いし、チャープミラーであっても良い。
出射口OUTは、レール7の仮想的な延長線上あるいはその隣接部位に配置され、入射口INと反対側に配置される。光路調整ミラー4は、チャープミラーMからの光パルスPの伝搬方向即ち反射光路の方向を、出射口OUTに向かう方向であって、レール7と平行な方向に変える。尚、出射口OUTは、入射口INと同じ側等に配置されても良い。又、光路調整ミラー4は、光パルスPの伝搬方向を、レール7と平行ではない方向や入射口INから入った光パルスPと平行ではない方向に変えても良い。又、光路調整ミラー4が複数設けられるようにし、反射光路が様々に変更されるようにしても良い。
According to these embodiments, the GDD can be changed continuously by changing the incident angle of the light pulse with respect to the reflective surface of the chirped mirror.
The incident angle θ of the light pulse can be easily adjusted by a chirped mirror unit (dispersion compensation unit) as shown in FIG.
That is, the chirped mirror unit U includes a case 2 having an entrance IN and an exit OUT for a light pulse P (propagation path, that is, the optical path is indicated by a dashed line), and an optical multilayer film E (dielectric multilayer film). a chirped mirror M having a reflecting surface F; a chirped mirror rotating mechanism 3 capable of rotating the chirped mirror M and holding it at a desired rotational position; and an optical path adjusting mirror moving mechanism 5 that can be translated and held at a desired rotational position or translational position.
A chirped mirror M (such as one of Examples 1 to 18) is provided inside the case 2 via a chirped mirror rotating mechanism 3 . The chirped mirror rotating mechanism 3 has a vertical axis 6 connected to the chirped mirror M, rotates the chirped mirror M about a vertical line including one point (for example, the center point) of its reflecting surface F, and Hold in the desired rotational position. Here, one point on the reflecting surface F is a point that receives (reflects) the light pulse P entering from the entrance IN.
The optical path adjusting mirror 4 is provided inside the case 2 via an optical path adjusting mirror moving mechanism 5 . The optical path adjustment mirror moving mechanism 5 has a vertical axis (not shown) connected to the optical path adjustment mirror 4 and a rail 7 into which the axis is inserted. It is rotatable around and translatable along a rail 7 parallel to the propagation path of the light pulse P entering from the entrance IN, and is held at a desired rotational or translational position. . The optical path adjusting mirror 4 here is a low-dispersion mirror in which the GDD is approximately 0 at any incident angle (at least over the entire target incident angle range) within the target wavelength range. The optical path adjustment mirror 4 may be a metal mirror without an optical multilayer film, a mirror with an optical multilayer film, or a chirped mirror.
The output port OUT is arranged on a virtual extension line of the rail 7 or adjacent thereto, and is arranged on the opposite side to the input port IN. The optical path adjustment mirror 4 changes the propagation direction of the light pulse P from the chirped mirror M, that is, the direction of the reflected optical path, to a direction parallel to the rail 7 toward the exit OUT. Incidentally, the exit port OUT may be arranged on the same side as the entrance port IN. Also, the optical path adjustment mirror 4 may change the propagation direction of the light pulse P to a direction that is not parallel to the rail 7 or to a direction that is not parallel to the light pulse P entering from the entrance IN. Also, a plurality of optical path adjustment mirrors 4 may be provided to change the reflected optical path in various ways.

チャープミラーユニットUにおいて、入射口INまでの光パルスPのGVDに応じたGDDとなる入射角θを、入射口INからの光パルスPについて有するように、チャープミラーMがチャープミラー回転機構3により回転される。光路調整ミラー4は低分散ミラーであるから、そのGDDは考慮する必要がなく、チャープミラーMの回転による入射角θの調整が容易である。尚、チャープミラーユニットUにおいて、変更可能なGDDの幅(領域の大きさ)や対象波長域等を変更するといった目的で、チャープミラーMが交換可能であるようにされていても良い。又、チャープミラーMの回転に代えて、あるいはその回転と共に、チャープミラーMに入射する光パルスPの光路の移動を行うことで、入射角θの調整がなされても良い。
加えて、光路調整ミラー4が、チャープミラーMと平行となるように回転され、更にチャープミラーMからの光パルスPを反射するように平行移動されれば、チャープミラーMにより分散補償された光パルスPは、入射口INからの光パルスPと平行な一定の光路で出射口OUTから出ることとなり、チャープミラーMの回転移動毎にチャープミラーユニットU外部の光学系を調整し直す必要がなく、手間がかからない。
尚、光路調整ミラー4がチャープミラーである場合、チャープミラーMは、反射された光パルスが光路調整チャープミラーにより補償される分と同等のGDDを有するように、角度調整(GDD調整)される。
In the chirped mirror unit U, the chirped mirror M is rotated by the chirped mirror rotating mechanism 3 so that the light pulse P from the entrance IN has an incident angle θ that is GDD corresponding to the GVD of the light pulse P up to the entrance IN. rotated. Since the optical path adjustment mirror 4 is a low-dispersion mirror, there is no need to consider its GDD, and the adjustment of the incident angle .theta. by rotating the chirped mirror M is easy. In the chirped mirror unit U, the chirped mirror M may be replaceable for the purpose of changing the changeable GDD width (area size), the target wavelength range, and the like. Alternatively, the incident angle θ may be adjusted by moving the optical path of the light pulse P incident on the chirped mirror M instead of rotating the chirped mirror M, or along with the rotation thereof.
In addition, if the optical path adjustment mirror 4 is rotated so as to be parallel to the chirped mirror M and further translated so as to reflect the light pulse P from the chirped mirror M, the light dispersion-compensated by the chirped mirror M is The pulse P is emitted from the output port OUT along a constant optical path parallel to the light pulse P from the input port IN, and there is no need to readjust the optical system outside the chirped mirror unit U each time the chirped mirror M is rotated. ,It does not take time and effort.
If the optical path adjusting mirror 4 is a chirped mirror, the chirped mirror M is angularly adjusted (GDD adjusted) so that the reflected light pulse has a GDD equivalent to that compensated by the optical path adjusting chirped mirror. .

そして、実施例1~18では、中心波長に係るGDDの値が、入射角θに対して単調増加又は単調減少する所定の入射角θの範囲を有している。
例えば、実施例1では、5≦θ≦30の範囲において、中心波長1030nmに係るGDDが、入射角θに対して、-1000程度から-180程度までにかけて単調増加している。
かような入射角θの範囲において入射角θを変更すれば、GDDを連続的に変更することができ、又単調増加あるいは単調減少により、入射角θの増加に対してGDDの変化が常に増加あるいは減少となって、入射角θの調整によるGDDの調整が行い易い。
In Examples 1 to 18, the value of GDD related to the center wavelength has a predetermined range of incident angles θ in which the values monotonically increase or decrease with respect to the incident angle θ.
For example, in Example 1, in the range of 5≦θ≦30, the GDD associated with the center wavelength of 1030 nm monotonically increases from about −1000 to about −180 with respect to the incident angle θ.
By changing the incident angle θ within such a range of incident angles θ, the GDD can be changed continuously, and by monotonically increasing or monotonically decreasing, the change in GDD always increases as the incident angle θ increases. Alternatively, the GDD can be easily adjusted by adjusting the incident angle θ.

又、GDDが単調増加あるいは単調減少する入射角θの範囲(入射角θの変化の幅Δθ)が、15°以上あれば、入射角θの調整幅が十分なものとなり、GDDの調整幅を十分に確保したり(例えば実施例1の5≦θ≦30の範囲ではGDD=-1000~-180で調整可能)、GDDの微調整を可能としたり(例えば実施例3の5≦θ≦30の範囲参照)することができる。尚、入射角の変化の幅Δθについて、5°以上とすることもできるし、10°以上とすることもできるし、20°以上とすることもできるし、他の任意の値以上とすることもでき、大きいほどGDDの調整幅が十分なものとなり、あるいはGDDの微調整が可能となる。 Further, if the range of the incident angle θ in which the GDD monotonously increases or monotonously decreases (the width of change in the incident angle θ) is 15° or more, the adjustment range of the incident angle θ becomes sufficient, and the GDD can be adjusted. It can be sufficiently secured (for example, in the range of 5 ≤ θ ≤ 30 in Example 1, GDD can be adjusted from -1000 to -180), or GDD can be finely adjusted (for example, 5 ≤ θ ≤ 30 in Example 3 range). The width Δθ of the change in the incident angle can be 5° or more, 10° or more, 20° or more, or any other value or more. The larger the value, the greater the GDD adjustment range, or the finer the GDD can be adjusted.

更に、対象波長域が1025~1035nmであれば、中心波長1030nmのYb:YAGレーザーに係る光パルスの分散補償に好適であり、780~820nm以下であれば、中心波長800nmのTi:Sapphireレーザーに係る光パルスの分散補償に好適である。 Furthermore, if the target wavelength range is 1025 to 1035 nm, it is suitable for dispersion compensation of optical pulses related to Yb: YAG laser with a center wavelength of 1030 nm, and if it is 780 to 820 nm or less, it is suitable for Ti: Sapphire laser with a center wavelength of 800 nm. It is suitable for dispersion compensation of such optical pulses.

又、対象波長域内における何れの波長においても、対象とする入射角変化領域内でGDDが入射角θについて単調増加しあるいは単調減少するようにすれば、対象波長域内全域に亘りGDDを同様に調整することができ、更に適切にGDDが調整されるチャープミラーMが提供される。中心波長1030nmのYb:YAGレーザーに係る光パルスを分散補償する場合、中心波長の両側に係る波長の光も構成要素として含んでいるから、その両側の領域のGDDも中心波長のGDDと同様に変化するものとすれば、より適切な分散補償に資することとなる。
例えば、実施例1では、図39(b)に示されるように、対象波長域1025~1035nmの何れの波長に対しても、入射角θ[°]=5のGDDより10のGDDが大きく、同様に15,20,25,30の順でGDDがより大きく、対象波長域内における何れの波長においても、対象とする入射角変化領域(5≦θ≦30)内でGDDが入射角θについて単調増加し、入射角を増すと対象波長域全域でGDDが単調増加する。
In addition, if the GDD monotonically increases or decreases with respect to the incident angle θ within the target incident angle change range at any wavelength within the target wavelength range, the GDD can be similarly adjusted over the entire target wavelength range. A chirped mirror M is provided in which the GDD is adjusted appropriately. When dispersion-compensating an optical pulse of a Yb:YAG laser with a central wavelength of 1030 nm, light with wavelengths on both sides of the central wavelength is also included as a component, so the GDD of the regions on both sides is the same as the GDD of the central wavelength. If it changes, it will contribute to more appropriate dispersion compensation.
For example, in Example 1, as shown in FIG. 39B, the GDD of 10 is larger than the GDD of the incident angle θ [°] = 5 for any wavelength in the target wavelength range of 1025 to 1035 nm, Similarly, the GDD is larger in the order of 15, 20, 25, and 30, and the GDD is monotonic with respect to the incident angle θ within the target incident angle change region (5 ≤ θ ≤ 30) at any wavelength within the target wavelength range. As the incident angle increases, the GDD monotonically increases over the entire wavelength range of interest.

加えて、対象波長域の中心波長と両端の波長について、入射角θに対するGDDの各分布が(対象入射角領域内で)同様であると、対象波長域の大部分で入射角θに対するGDDの値が同様となり、対象波長域の大部分ないし全部に亘り適切にGDDが調整されるチャープミラーMが提供される。
例えば、実施例1では、図38(b)に示されるように、5≦θ≦30において、1025nm(対象波長域最小端)のGDD分布と、1030nm(中心波長)のGDD分布と、1035nm(対象波長域最大端)のGDD分布とが、何れもGDD=-1000~-200にかけて右上がりの直線に沿ったものとなっており、互いに重なっている。よって、対象波長域の大部分ないし全部において、入射角θに対するGDDの値が同様となる。
実施例1では、対象波長域のGDDの平均値GDDaveの入射角θに対する分布に対して、対象波長域最小端のGDD分布と、中心波長のGDD分布と、対象波長域最大端のGDD分布とが、何れもGDDaveの変化幅の上下各15%以内に全て入っている。実施例1のθ=30において、GDDaveの値(-160)に対して対象波長域最大端(1035nm)のGDDの値(-40)が最も離れているところ、対象波長域におけるGDDaveの変化幅は840(-1000-(-160)の絶対値)であり、その上15%は-160+840×0.15=-34であって、-34≧-40であるから、GDDaveの値に対して対象波長域最大端のGDDの値は、GDDaveの変化幅の上15%以内に入っており、対象波長域最小端のGDD分布と、中心波長のGDD分布と、対象波長域最大端のGDD分布との同等度が高い。尚、GDDaveの変化幅の15%以内ではなく、5%以内、10%以内、20%以内、あるいは他の任意の値以内とすることもでき、小さいほど対象波長域におけるGDD分布の同等性が高くなる。又、GDDaveに代えて、そのフィッティング直線において上下所定%以内であるための基準線及び変化幅の少なくとも一方を把握することもできる。
かような観点を加味すると、実施例17は、0≦θ<90の何れの入射角においても、対象波長域最小端のGDD分布と、中心波長のGDD分布と、対象波長域最大端のGDD分布との同一性が少なく、又共に単調増加あるいは共に単調減少する入射角域も少なく、従って、他の実施例の方がより一層GDDを調整し易いものとなっている。
In addition, if each distribution of GDD versus incident angle θ is similar (within the incident angle region of interest) for the center wavelength and the wavelengths at both ends of the wavelength band of interest, then for most of the wavelength band of interest, the GDD vs. incident angle θ Chirped mirrors M are provided that are similar in value and have GDD adjusted appropriately over most or all of the wavelength range of interest.
For example, in Example 1, as shown in FIG. The GDD distribution of the maximum end of the target wavelength range) is along a straight line rising to the right from GDD=−1000 to −200, and overlaps with each other. Therefore, the value of GDD with respect to the angle of incidence θ is similar over most or all of the wavelength range of interest.
In Example 1, with respect to the distribution of the average value GDD ave of GDD in the target wavelength range with respect to the incident angle θ, the GDD distribution at the minimum end of the target wavelength range, the GDD distribution at the center wavelength, and the GDD distribution at the maximum end of the target wavelength range are all within 15% above and below the change width of GDD ave . Where the GDD value (−40) at the maximum edge of the target wavelength range (1035 nm) is farthest from the GDD ave value (−160) at θ=30 in Example 1, the GDD ave value in the target wavelength range is The change width is 840 (absolute value of -1000-(-160)), and 15% is -160 + 840 x 0.15 = -34, and -34≧-40, so the value of GDD ave The value of GDD at the maximum end of the target wavelength range is within 15% above the change width of GDD ave , and the GDD distribution at the minimum end of the target wavelength range, the GDD distribution at the center wavelength, and the maximum target wavelength range High similarity with edge GDD distribution. In addition, it is not within 15% of the change width of GDD ave , but it can be within 5%, 10%, 20%, or within another arbitrary value, and the smaller the GDD distribution in the target wavelength range. becomes higher. Also, instead of GDD ave , at least one of the reference line and the width of change for which the fitting straight line is within a predetermined percentage above and below can be grasped.
Considering such a point of view, in Example 17, the GDD distribution at the minimum end of the target wavelength range, the GDD distribution at the center wavelength, and the GDD distribution at the maximum end of the target wavelength range at any incident angle of 0 ≤ θ < 90 There is less uniformity with the distribution, and there are less incident angle ranges that both monotonically increase or both monotonically decrease, so that the other embodiments are easier to adjust GDD.

又、対象波長域の中心波長とその他の波長について、入射角θに対するGDDの各分布が(対象入射角領域内で)定数分を除いて平行である場合、高次の分散補償をしつつGDDの調整を行うこともできる。
例えば、実施例5では、図47で示されるように、GDDの値が波長の関数として増加しているので、このミラーは負の3次分散(Third Order Dispersion:TOD)を有している(TOD<0)。ここで、TODは、上記[数5]におけるωの非線形項の第2項であり、TOD=-∂φ/∂ωである。入射角が増加すると、波長間の大小関係が変わることなく、GDDが単調増加する。即ち、3次分散が固定された状態で、2次分散であるGDDが調整可能となる。
Also, for the center wavelength of the target wavelength range and other wavelengths, when each distribution of GDD with respect to the incident angle θ (within the target incident angle range) is parallel except for a constant, GDD is performed while compensating for high-order dispersion. can also be adjusted.
For example, in Example 5, the value of GDD increases as a function of wavelength, as shown in FIG. 47, so this mirror has a negative Third Order Dispersion (TOD) ( TOD<0). Here, TOD is the second nonlinear term of ω in [Equation 5] above, and TOD=−∂ 3 φ/∂ω 3 | 0 . As the angle of incidence increases, the GDD monotonically increases without changing the magnitude relationship between the wavelengths. That is, the GDD, which is the second-order dispersion, can be adjusted while the third-order dispersion is fixed.

更に、GDDaveのフィッティング直線が、上記[数9]であって-200≦a≦200[fs/°]であり、bは定数であって、-6000≦b≦6000[fs]となるようであれば、対象入射角域においてGDDがより穏やかに変化するものとなり、入射角θの変化に基づくGDDの変化が取り扱い易いものとなって、GDDを制御し易いものとなる。
かようなフィッティング直線を有するものとして、上述の通り、実施例1~3,5~7(5≦θ≦30),実施例4(5≦θ≦29),実施例8(37≦θ≦53),実施例9(37≦θ≦54),実施例10(36≦θ≦55),実施例11(35≦θ≦55)が挙げられる。尚、実施例14では、a=226.3となり、この観点からは急激に変化し過ぎるものとなる。
Furthermore, the fitting straight line of GDD ave is -200≦a≦200 [fs 2 /°] in the above [Equation 9], b is a constant, and −6000≦b≦6000 [fs 2 ]. If so, the GDD will change more gently in the target incident angle range, and the change in GDD based on the change in the incident angle θ will be easier to handle, and the GDD will be easier to control.
Examples 1 to 3, 5 to 7 (5≦θ≦30), Example 4 (5≦θ≦29), and Example 8 (37≦θ≦ 53), Example 9 (37≤θ≤54), Example 10 (36≤θ≤55), and Example 11 (35≤θ≤55). In Example 14, a=226.3, and from this point of view, the change is too rapid.

又、対象入射角域でGDDがマイナスからプラスに変化するようにすれば、正分散ミラーと負分散ミラーの2種類の特性が1つのチャープミラーにより実現され、GDDが多様に調整可能となって便利であるし、正分散ミラーと負分散ミラーを双方配置することが不要となって分散補償ユニットがコンパクトになる。
かような特徴を有するものとして、実施例6(5≦θ≦30,GDD=-2800~1000),実施例12~15が挙げられる。
Also, if the GDD changes from negative to positive in the target incident angle range, two types of characteristics, a positive dispersion mirror and a negative dispersion mirror, can be realized by one chirped mirror, and GDD can be adjusted in various ways. This is convenient, and the dispersion compensating unit becomes compact because it is not necessary to arrange both the positive dispersion mirror and the negative dispersion mirror.
Example 6 (5≦θ≦30, GDD=−2800 to 1000) and Examples 12 to 15 have such characteristics.

3・・チャープミラー回転機構、4・・光路調整ミラー、5・・光路調整ミラー移動機構、E・・光学多層膜(誘電体多層膜)、F・・反射面、M・・チャープミラー、U・・チャープミラーユニット。 3 Chirp mirror rotating mechanism 4 Optical path adjusting mirror 5 Optical path adjusting mirror moving mechanism E Optical multilayer film (dielectric multilayer film) F Reflecting surface M Chirp mirror U・・Chirp mirror unit.

Claims (5)

基材と、
前記基材に形成された、高屈折率材料による高屈折率層と低屈折率材料による低屈折率層との交互膜である誘電体多層膜と、
を備えており、
各前記高屈折率層及び各前記低屈折率層が、それぞれの所定の物理膜厚を全体として有しており、
前記誘電体多層膜に係る所定波長域内の何れの波長においても、群速度遅延分散GDDの値が、何れも、入射角θの関数となっており、所定入射角域内で、単調増加又は単調減少し、
前記所定波長域の大きさが、10nm以上であり、
前記所定入射域の大きさが、15°以上である
ことを特徴とするチャープミラー。
a substrate;
a dielectric multilayer film, which is an alternating film of high refractive index layers made of a high refractive index material and low refractive index layers made of a low refractive index material, formed on the substrate;
and
Each of the high refractive index layers and each of the low refractive index layers as a whole has a predetermined physical thickness,
At any wavelength within a predetermined wavelength range of the dielectric multilayer film, the value of the group velocity delay dispersion GDD is a function of the incident angle θ, and monotonically increases or monotonically decreases within the predetermined incident angle range. death,
The size of the predetermined wavelength range is 10 nm or more,
A chirped mirror, wherein the size of the predetermined incident angle region is 15° or more.
前記所定波長域における群速度遅延分散GDDの平均値GDDaveのフィッティング直線が、前記所定入射角域内における前記入射角θと、前記所定入射角域内の所定値である基本入射角θについて、
GDDave=a(θ-θ)+b,
-200≦a≦200,
-6000≦b≦6000,
という条件を満たすものである
ことを特徴とする請求項1に記載のチャープミラー。
The fitting straight line of the average value GDD ave of the group velocity delay dispersion GDD in the predetermined wavelength range is the angle of incidence θ within the predetermined incident angle range and the basic incident angle θ 0 , which is a predetermined value within the predetermined incident angle range,
GDD ave =a(θ−θ 0 )+b,
-200≤a≤200,
-6000≤b≤6000,
2. The chirped mirror according to claim 1 , which satisfies the following condition.
前記所定波長域が、1025nm以上1035nm以下を含んでおり、
前記中心波長が、1030nmである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチャープミラー。
The predetermined wavelength range includes 1025 nm or more and 1035 nm or less,
3. The chirped mirror according to claim 1, wherein said central wavelength is 1030 nm.
前記所定波長域が、780nm以上820nm以下を含んでおり、
前記中心波長が、800nmである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチャープミラー。
The predetermined wavelength range includes 780 nm or more and 820 nm or less,
3. The chirped mirror according to claim 1, wherein said central wavelength is 800 nm.
請求項1から請求項4の何れかに記載のチャープミラーと、
前記チャープミラーを入射光路に対して相対的に回転させるチャープミラー回転機構と、
前記チャープミラーの反射光路を調整する光路調整ミラーと、
前記光路調整ミラーを、前記チャープミラーからの前記反射光路に対して回転可能且つ前記入射光路と平行に移動可能とする光路調整ミラー移動機構と、
を備えており、
前記光路調整ミラー移動機構は、前記光路調整ミラーを、前記チャープミラーと平行になるように回転させ、且つ前記チャープミラーからの光パルスを反射するように移動させ、
前記光路調整ミラーは、前記反射光路を、前記入射光路と平行となる一定の光路に調整する
ことを特徴とするチャープミラーユニット。
a chirped mirror according to any one of claims 1 to 4;
a chirped mirror rotating mechanism that rotates the chirped mirror relative to the incident optical path;
an optical path adjustment mirror that adjusts the reflected optical path of the chirped mirror;
an optical path adjustment mirror moving mechanism that allows the optical path adjustment mirror to be rotatable with respect to the reflected optical path from the chirped mirror and movable in parallel with the incident optical path;
and
the optical path adjustment mirror moving mechanism rotates the optical path adjustment mirror so as to be parallel to the chirped mirror and moves the optical path adjustment mirror so as to reflect light pulses from the chirped mirror;
The chirped mirror unit, wherein the optical path adjustment mirror adjusts the reflected optical path to a constant optical path parallel to the incident optical path.
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