JP7448939B2 - 遅延ミラー及び遅延ミラーシステム - Google Patents

Description

本発明は、遅延光学系に利用可能な遅延ミラー、及びこれを有する遅延ミラーシステムに関する。

近時、フェムト秒（１０^－１５秒）の水準における遅延光学系が用いられつつある。遅延光学系とは、ある光パルスを、別の光パルスに対して遅らせるための光学系である。
例えば、下記非特許文献１では、Ｎ_２分子リュードベリ波束を観測するために、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーから発振された光パルスが、波長８０ｎｍ帯（ナノメートル帯）のポンプ光の元となる光と、波長８００ｎｍ帯のプローブ光とに分割され、プローブ光をポンプ光に対してフェムト秒の水準で遅延した状態で試料に照射する。遅延時間を少し変えることが繰り返され、高速現象が可視化される（ポンプ－プローブ分光法）。この遅延は、プローブ光の光路長を、入射光に対してそれぞれ４５°で傾いた４枚のミラーで調整することで行っている。即ち、これらのミラーによってプローブ光の光路の一部が“Π”字状とされ、２，３番目のミラーが共通の台であるディレイステージ上に載せられて、ディレイステージが１，４番目のミラーに対して移動することにより、当該光路の長さが変えられて、プローブ光の光路長が調整され、プローブ光がポンプ光に対して所望の時間だけ遅延することとなる。
又、下記非特許文献２では、波長１６００ｎｍ帯のシード光と波長８００ｎｍ帯のポンプ光とが同時にＢｉＢ_３Ｏ_６結晶へ入射するように、上述のような４枚のミラーによる遅延光学系で、シード光がポンプ光に対して時間調整される。
更に、遅延光学系として、下記特許文献１に記載された、ペンタゴンプリズム構造体によるものが知られている。

特開２００８－１０２３５２号公報

樋田 祐斗、「極紫外超高速光電子分光によるＮ２分子リュードベリ波束の観測」、名古屋大学大学院修士論文、２０１４年３月 N. Ishii et al., "Sub-two-cycle, carrier-envelope phase-stable, intense optical pulses at 1.6 μm from a BiB3O6 optical parametric chirped-pulse amplifier", OPTICS LETTERS, Vol. 37, No. 20, October 15, 2012, p. 4182-4184

上述の４つのミラーによる遅延光学系は、遅らせたい波長の光の光路と、これと波長の異なる光の光路とを分けなければならず、複雑になる。又、これらの遅延光学系では、複数のミラーの正確な配置に加え、ディレイステージの精緻な移動制御が必要とされるため、設置及び微調整が難しい。
又、上述のペンタゴンプリズム構造体による遅延光学系においても、結局ペンタゴンプリズム構造体で光路長を延ばすことで遅延させるため、４つのミラーによるものと同様に、分割が必要になるし、ペンタゴンプリズム構造体等の設置及び微調整が困難である。
加えて、フェムト秒パルスの場合、ガラスの内部を通過すると、その屈折率分散の影響により、パルス幅が変化することに注意が必要である。

そこで、本発明の主な目的は、遅らせたい光の光路及びこれと異なる波長の光の光路を分けずに同軸で遅延可能である遅延光学系を実現する遅延ミラーを提供することである。
又、本発明の別の主な目的は、シンプルであり、設置及び微調整が容易である遅延光学系を実現する遅延ミラーを提供することである。
更に、本発明の別の主な目的は、上述の遅延ミラーを有しており、遅延時間を簡単に調整可能な遅延光学系を実現する遅延ミラーシステムを提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、遅延ミラーにおいて、基材と、前記基材の表面に形成された光学多層膜と、を備えており、前記光学多層膜に係る４０ｎｍ以上の波長幅を有する第１の波長帯の全域における群速度遅延ＧＤの全ての値が、前記光学多層膜に係る１００ｎｍ以上の波長幅を有する第２の波長帯の全域における群速度遅延ＧＤの全ての値と相違しており、前記第１の波長帯及び前記第２の波長帯のうちの一方が４００ｎｍ帯又は５１５ｎｍ帯であり、他方が８００ｎｍ帯又は１０３０ｎｍ帯であり、前記光学多層膜に係る前記第１の波長帯の全域における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、前記光学多層膜に係る前記第２の波長帯の全域における群速度遅延分散ＧＤＤの値とが、何れも－１００ｆｓ^２以上１００ｆｓ^２以下であり、前記光学多層膜における反射により、前記第１の波長帯に係る光パルスの形状、及び前記第２の波長帯に係る光パルスの形状が、共に変化しない状態で、前記第１の波長帯及び前記第２の波長帯の一方に係る光パルスが、他方に係る光パルスに対して遅延することを特徴とするものである。
上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明は、遅延ミラーにおいて、基材と、前記基材の表面に形成された光学多層膜と、を備えており、前記光学多層膜に係る６０ｎｍ以上の波長幅を有する第１の波長帯の全域における群速度遅延ＧＤの全ての値が、前記光学多層膜に係る１１０ｎｍ以上の波長幅を有する第２の波長帯の全域における群速度遅延ＧＤの全ての値と相違しており、前記第１の波長帯及び前記第２の波長帯のうちの一方が４００ｎｍ帯又は５１５ｎｍ帯であり、他方が８００ｎｍ帯又は１０３０ｎｍ帯であり、前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値が、所定の回数の反射により前記第１の波長帯に係る第１の光パルスを分散補償する値とされており、前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値が、前記所定の回数の反射により前記第２の波長帯に係る第２の光パルスを分散補償する値とされており、更に、前記光学多層膜における前記所定の回数の反射により、前記第１の波長帯及び前記第２の波長帯の一方に係る光パルスが、他方に係る光パルスに対して遅延す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、前記光学多層膜に係る前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、前記光学多層膜に係る前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値とが、何れも負の値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、前記第１の光パルス及び前記第２の光パルスは、非線形光学結晶を通過したものであることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、上記発明において、前記光学多層膜に係る前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、前記光学多層膜に係る前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値とが、何れも正の値であることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、上記発明において、前記光学多層膜に係る前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、前記光学多層膜に係る前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値とにおいて、一方が正の値であり、他方が負の値であることを特徴とするものである。

上記目的を達成するため、請求項７に記載の発明は、遅延ミラーシステムにおいて、上記遅延ミラーと、前記遅延ミラーにおける反射の回数が変わるように前記遅延ミラーを他のミラーに対して移動させる遅延ミラー移動機構と、を備えていることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、上記発明において、前記遅延ミラーを一対備えていることを特徴とするものである。

本発明の主な効果は、遅らせたい光の光路及びこれと異なる波長の光の光路を分けずに同軸で遅延可能である遅延光学系を実現する遅延ミラーが提供されることである。
又、本発明の別の主な効果は、シンプルであり、設置及び微調整が容易である遅延光学系を実現する遅延ミラーが提供されることである。
更に、本発明の別の主な効果は、上述の遅延ミラーを有しており、遅延時間を簡単に調整可能な遅延光学系を実現する遅延ミラーシステムが提供されることである。

本発明に係る遅延ミラーの模式図である。 本発明に係る遅延ミラーシステムの模式図である。 本発明の実施例１－１に係る各層の物理膜厚が示されるグラフである。 本発明の実施例１－２に係る各層の物理膜厚が示されるグラフである。 実施例１－１，１－２に係る、３００ｎｍ～９００ｎｍの波長域（横軸：波長［ｎｍ］）における分光反射率分布（縦軸：反射率［％］）が示されるグラフである。 実施例１－１，１－２に係る、同様の波長域における群速度遅延ＧＤ（縦軸，［ｆｓ］）が示されるグラフである。 実施例１－１，１－２に係る、同様の波長域における群速度遅延分散ＧＤＤ（縦軸，［ｆｓ^２］）が示されるグラフである。 実施例２－１に係る図４同様図である。 実施例２－２に係る図４同様図である。 実施例２－１，２－２に係る図５同様図である。 実施例２－１，２－２に係る図６同様図である。 実施例２－１，２－２に係る図７同様図である。 実施例３に係る図４同様図である。 実施例３に係る図５同様図である。 実施例３に係る図６同様図である。 実施例３に係る図７同様図である。 実施例４に係る図４同様図である。 実施例４に係る図５同様図である。 実施例４に係る図６同様図である。 実施例４に係る図７同様図である。 実施例５に係る図４同様図である。 実施例５に係る図５同様図である。 実施例５に係る図６同様図である。 実施例５に係る図７同様図である。 実施例６に係る図４同様図である。 実施例６に係る図５同様図である。 実施例６に係る図６同様図である。 実施例６に係る図７同様図である。 実施例７の遅延ミラー（分散補償機能付き）を一対有するレーザーシステムの模式図である。 実施例７に係る図４同様図である。 実施例７に係る図５同様図である。 実施例７に係る図６同様図である。 実施例７に係る図７同様図である。 実施例８に係る図４同様図である。 実施例８に係る図５同様図である。 実施例８に係る図６同様図である。 実施例８に係る図７同様図である。 実施例９に係る図４同様図である。 実施例９に係る図５同様図である。 実施例９に係る図６同様図である。 実施例９に係る図７同様図である。 実施例１０に係る図４同様図である。 実施例１０に係る図５同様図である。 実施例１０に係る図６同様図である。 実施例１０に係る図７同様図である。 実施例１１に係る図４同様図である。 実施例１１に係る図５同様図である。 実施例１１に係る図６同様図である。 実施例１１に係る図７同様図である。 実施例１２に係る図４同様図である。 実施例１２に係る図５同様図である。 実施例１２に係る図６同様図である。 実施例１２に係る図７同様図である。 実施例１３に係る図４同様図である。 実施例１３に係る図５同様図である。 実施例１３に係る図６同様図である。 実施例１３に係る図７同様図である。

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。

図１に示されるように、本発明に係る遅延ミラー１は、基材２と、光学多層膜４と、を有している。
基材２は、光学多層膜４が成膜された表面Ｒを備えている。遅延ミラー１は、表面Ｒ上に積層された光学多層膜４において互いに波長帯の異なる複数の光パルスを反射することにより、所定の波長帯の光パルスに対して他の波長帯の光パルスを遅延させるものである。これらの光パルスは、同じ光路Ｌを通過可能である。

基材２は、透光性を有していても良いし、透光性を有していなくても良い。
基材２の材質は、特に限定されず、例えばガラス、結晶、セラミックス、あるいは樹脂である。
基材２の形状は、特に限定されず、例えば平行平板、あるいはウェッジ付きである。

光学多層膜４の群速度遅延ＧＤ（Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ）は、波長帯毎に異なる値となっている。
群速度遅延ＧＤは、光学多層膜４の反射位相φで定義される。角周波数ω_ｎの波ｃｏｓ（ω_ｎｔ）と角周波数ω_ｎ＋Δωの波ｃｏｓ｛（ω_ｎ＋Δω）ｔ｝が、光学多層膜４で反射された後、それぞれの波は、ρを光学多層膜４のフレネル反射係数として、ρｃｏｓ｛ω_ｎｔ＋φ（ω_ｎ）｝，ρｃｏｓ｛（ω_ｎ＋Δω）ｔ＋φ（ω_ｎ＋Δω）｝となる。ここでは、簡単のため、ρが定数とされる。
これらを重ね合わせた波は、次の式（１ａ），（１ｂ）で表される。即ち、これらを重ね合わせた波は、時間変調された振幅Ｅ_ｎ０（ｔ）を持つ波である。ｎ＝１，２，３，・・と多くの波が重ね合わせられると、変調が急峻になり、重ね合わせられた波は、パルス列になる。
Δω／ω_ｎ ≪１である場合、式（１ｂ）は、次の式（２）に変形可能である。

式（２）から、光学多層膜４での反射により、時間ｔがｔ＋∂φ／∂ω｜_ωｎになるため、変調あるいはパルスに時間遅延を与える効果がある。光パルスを発振するレーザー共振器内に立つ定在波の波長は、とびとびの値であるので、ω_ｎは、離散的な値をとるところ、Δωが微小量であるため、ω_ｎを連続変数として取り扱う。すると、群速度遅延ＧＤは、次のように定義される。
ＧＤ＝－∂φ／∂ω （３）
群速度遅延ＧＤは、光学多層膜４内の滞在時間に応じた値であるから、波長帯毎に異なるものとなれば、ある波長帯に属する光パルスに対して別の波長帯に属する光パルスが滞在時間の差だけ遅延することとなる。群速度遅延ＧＤが大きいほど、光学多層膜４内の滞在時間が長くなり、群速度遅延ＧＤの差に応じて、群速度遅延ＧＤのより大きい波長帯の光パルスが、群速度遅延ＧＤのより小さい波長帯の光パルスに対して遅延する。よって、群速度遅延ＧＤが波長帯毎に異なる光学多層膜４により、遅延ミラー１が形成される。
又、各波長帯に属する波長において群速度遅延ＧＤの相違が把握されても良い。即ち、第１の波長帯における群速度遅延ＧＤが、第２の波長帯における群速度遅延ＧＤと異なるようにすれば、滞在時間の差に基づく遅延が付与される。
尚、上述の第１の波長帯及び第２の波長帯に加えて、これらと波長の異なる第３の波長帯において更に群速度遅延ＧＤが異なるものとされても良い。同様に、第４の波長帯、あるいはそれ以上の波長帯が更に互いに群速度遅延ＧＤの相違するものとして設定されても良い。

又、ωの非線形項の最低次項である∂^２φ／∂ω^２｜_ωｎは、φとしてω＝ω_ｎ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る。群遅延がずれると（分散があると）、光パルスを構成する様々な波長の波束がそれぞれずれて、光パルスの形状が変化する。
即ち、群速度遅延分散ＧＤＤは、次の通りである。
ＧＤＤ＝－∂^２φ／∂ω^２ （４）
先行する光パルス及び遅延させる光パルスの形状を変化させないものとする場合、各光パルスの波長帯において、群速度遅延分散ＧＤＤは０あるいは０に近いものとされる（低分散ミラー機能の具備）。後述の通り、パルス幅が約４０ｆｓ以上の場合、群速度遅延分散ＧＤＤが－１００ｆｓ^２以上１００ｆｓ^２以下の範囲内に収まっていれば、光パルスの変形が他の場合と比較して少なく、実質的に光パルスの変形あるいはその影響がないものとして扱える。パルス幅がより狭いパルスに対しては、ＧＤＤの値をより小さくする必要がある。尚、当該範囲の下限は、－８０，－６０，－４０，－２０，０，２０，４０，６０，８０の何れか等と設定することができ、当該範囲の上限は、８０，６０，４０，２０，０，－２０，－４０，－６０，－８０の何れか等と設定することができる。
あるいは、遅延と共に分散補償等の目的で光パルスの変形を行いたい場合、各光パルスの波長帯において、群速度遅延分散ＧＤＤはその変形に応じた値とされる（変形による他の機能の具備）。

光学多層膜４は、誘電体材料あるいは半導体材料を用いた無機多層膜であり、誘電体多層膜あるいは半導体多層膜である。
光学多層膜４は、基材２の少なくとも一面における一部又は全部に形成される。
光学多層膜４は、低屈折率層及び高屈折率層を含む。又、光学多層膜４は、更に中屈折率層を含み得る。
高屈折率層及び低屈折率層（並びに中屈折率層）の層数及び材質の選択、並びに各層における厚み（層に係る物理膜厚あるいは光学膜厚）の増減といった設計要素の変更により、光学多層膜４の設計が変更される。
例えば、中屈折率層がこれと光学的に等価である高屈折率層と低屈折率層との組合せにより置換される等、光学多層膜４における一部又は全部の構造は、光学的に等価な他の構造に置換されても良い。

高屈折率層は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、シリコン（Ｓｉ）、若しくは酸化プラセオジム（Ｐｒ_２Ｏ_３）又はこれらの二種以上の混合物といった高屈折率材料から形成される。
又、低屈折率層は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、酸化アルミニウムと酸化プラセオジムとの組合せ（Ａｌ_２Ｏ_３－Ｐｒ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウムと酸化ランタンとの組合せ（Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌａ_２Ｏ_３）、若しくは酸化アルミニウムと酸化タンタルとの組合せ（Ａｌ_２Ｏ_３－Ｔａ_２Ｏ_５）、又はこれらの二種以上の混合物といった低屈折率材料から形成される。
中屈折率層は、例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｐｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｌａ_２Ｏ_３、といった中屈折率材料から形成される。
尚、例えば、上述の高屈折率材料から２つの材料を選択して、光学多層膜４が形成されても良い。又、光学多層膜４の外部あるいは内部に、防汚膜等の他の機能を有する膜が組み合わせられても良い。

光学多層膜４の低屈折率層及び高屈折率層（並びに中屈折率層）は、真空蒸着法あるいはイオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等により形成される。
光学多層膜４は、基材２における複数の面に形成されても良い。例えば、光学多層膜４は、平行平板あるいはウェッジ付き、凹面、凸面の基材２の表裏両面に形成されても良い。

又、図２に示されるように、遅延ミラーシステム１１が、１以上の遅延ミラー１と、少なくとも１つの遅延ミラー１を他の遅延ミラー１に対して移動させる遅延ミラー移動機構としての移動機構１２と、を含んで形成される。
遅延ミラーシステム１１は、出射される光パルスの出射光路ＬＯが移動しないようにするため、次のような構成を有している。尚、遅延ミラーシステム１１における上下左右は、説明の便宜のため、図２の上下左右と同じものとするところ、実際の上下左右は、これに限られない。

即ち、遅延ミラーシステム１１では、２枚の遅延ミラー１が、互いに平行であり表面Ｒの一部が向かい合う状態で配置されている。これらの遅延ミラー１は、上下方向においてずれており、右の遅延ミラー１が左の遅延ミラー１より下方に位置している。
右の遅延ミラー１には、移動機構１２が連結されている。移動機構１２は、遅延ミラーを載せるステージと、ステージを上下に動かす駆動部と、を有している。右の遅延ミラー１は、移動機構１２によって、左の遅延ミラー１との平行状態を保持しつつ、上下方向に移動される。
左の遅延ミラー１の左下方には、入射される光パルス（入射光路ＬＩ）を右の遅延ミラー１へ導く入射側ミラー１４が配置されている。
右の遅延ミラー１の右上方には、左の遅延ミラー１から一旦右方へ出た光パルス（中間入射光路ＬＭ）を左の遅延ミラー１へ戻すエンドミラー１６が配置されている。エンドミラー１６は、中間入射光路ＬＭに対して、その反射に係る中間出射光路ＬＮが完全に重複しないように傾いている。

遅延ミラーシステム１１では、図２の状態において、左右の遅延ミラー１により、中間入射までで４回、中間出射後で４回の反射の合計８回反射される。よって、遅延ミラー１における１回の反射による遅延に対して８倍長い遅延が、出射光路ＬＯにおいて得られる。例えば、１回の反射で４０ｆｓ（フェムト秒）の遅延となる場合、８回の反射で３２０ｆｓの遅延が得られる。
又、図２の状態から、移動機構１２により右の遅延ミラー１を上昇させ、上昇前の８回に変わり１０回の反射が得られるようにすると、１回の反射による遅延に対して１０倍長い遅延（例えば４００ｆｓ）が得られる。
他方、図２の状態から、移動機構１２により右の遅延ミラー１を下降させ、下降前の８回に変わり６回の反射が得られるようにすると、１回の反射による遅延に対して６倍長い遅延（例えば２４０ｆｓ）が得られる。
これらと同様にして、右の遅延ミラー１の移動量に応じ、左右の遅延ミラー１における反射回数を変化させ、遅延時間を簡単に増減させることができる。

従来のように、波長毎に光路を分け、一方の光路を他方の光路に対して長くする場合、例えば４００ｆｓの時間差を付与するためには、光路を１１９．９μｍ長くする必要がある。
これに対し、遅延ミラーシステム１１では、４００ｆｓの時間差を付与するのであれば、１回の反射で４０ｆｓの遅延となる各遅延ミラー１において合計１０回の反射を行えば良い。
又、従来、時間差の大きさを調整するためには、片方の光路の長さを、所望の時間差に対応するように精密に制御する必要があり、長さが相違すれば時間差の誤差に直結する。
これに対し、遅延ミラーシステム１１では、反射回数の変化が確保できる程度の移動機構１２の制御で足り、時間差の調整が１回の反射の時間差の自然数倍からの選択となってある程度離散的になるものの、より容易且つ正確に時間差の大きさを調整することができる。

尚、遅延ミラーシステム１１は、次のような変更例を有する。
即ち、遅延ミラー１は、低分散ミラー等と組み合わせることで１枚で複数回反射するように設けられても良いし、３枚以上設けられても良い。複数の遅延ミラーは、その内の一部における１回の反射当たりの遅延時間が他の当該遅延時間と異なるものとされても良い。
移動機構１２により移動可能な遅延ミラー１は、複数設けられても良い。移動機構１２による移動は、回転移動を含んでいても良い。入射側ミラー１４及びエンドミラー１６の少なくとも一方が移動可能とされても良い。
エンドミラー１６が省略され、図２の中間入射光路ＬＭが出射光路となるものとされても良い。

次に、本発明の上記実施形態に準じた実施例が示される。
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（第１の中心波長及び第２の中心波長）は、４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯、あるいは５１５ｎｍ帯及び１０３０ｎｍ帯とされているところ、本発明における各種の中心波長は、これらのものに限られない。中心波長は、所定の波長域（波長帯）における設計上の中心の波長である。又、４００ｎｍ帯は、４００ｎｍを含む領域であり、４００ｎｍ帯以外においても同様である。このような領域（波長の場合波長帯）は、光パルスに含まれる波束の波長に幅があること、及び中心波長が１つの値に限定されないこと、等を示すために用いられる。例えば、中心波長が４００ｎｍ帯であることは、中心波長が４００ｎｍに限られず、その前後の波長であっても良いことを示す。
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。

本発明の実施例として、同一の板状の基材２の片面（表面Ｒ）において、互いに膜構成の異なる光学多層膜４を有している各遅延ミラー１の形成がシミュレートされた。
基材２は、直径３０ｍｍ（ミリメートル）の円形板状であり、光学ガラスＢＫ７製である。
尚、各実施例において、表面Ｒにおける光学多層膜４は、誘電体多層膜であり、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。

［実施例１－１，１－２］
実施例１－１，１－２における光学多層膜４は、基材２に最も近い層を第１層として奇数層がＴａ_２Ｏ_５（高屈折率材料による高屈折率層）、偶数層がＳｉＯ_２（低屈折率材料による低屈折率層）である交互膜であり、各層は図３（実施例１－１），図４（実施例１－２）に示すような物理膜厚を有している。実施例１－１，１－２における光学多層膜４の全層数は、何れも４０である。
実施例１－１，１－２は、中心波長が４００ｎｍ及び８００ｎｍとなるように設計されている。
実施例１－１，１－２における光学多層膜４の構成は、次に説明される記号によって表現可能である。即ち、（）内の構成のｐ回の繰り返しが（）^ｐと表わされ、垂直入射での光学膜厚がλ_０／４である高屈折率層がＨ、垂直入射での光学膜厚がλ_０／４である低屈折率層がＬとそれぞれ表され、Ｈ及びＬの直前にλ_０／４の係数（乗数）が記載される場合、実施例１－１における光学多層膜４の構成は、基材２｜（０．７Ｈ １．３Ｌ）^２０｜空気と表され、実施例１－２における光学多層膜４の構成は、基材２｜（１Ｈ １Ｌ）^１０（０．５Ｈ ０．５Ｌ）^１０｜空気と表される。尚、光学多層膜４は、実際には、記号で示された構成に対して、１以上の所定の光学膜厚について増減される等、微調整されることがある。即ち、かような記号は、光学多層膜４の基本設計を示すことがある。
実施例１－１の光学多層膜４は、（１Ｈ １Ｌ）^２０に対して、各高屈折率層の光学膜厚を薄くし（×０．７）、各低屈折率層の光学膜厚を厚くするように（×１．３）、バランスを崩しているものと捉えることができる。
実施例１－２の光学多層膜４は、（１Ｈ １Ｌ）^１０という基材側積層部（第１積層部）と、（０．５Ｈ ０．５Ｌ）^１０という空気側積層部（第２積層部）とを有しているものである。第１積層部は、８００ｎｍ帯の光のミラーとなっている。第２積層部は、４００ｎｍ帯の光のミラーとなっている。

図５は、実施例１－１，１－２に係る、３００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長域（横軸：波長［ｎｍ］）における分光反射率分布（縦軸：反射率［％］）が示されるグラフである。図６は、実施例１－１，１－２に係る、同様の波長域における群速度遅延ＧＤ（縦軸，［ｆｓ］）が示されるグラフである。図７は、実施例１－１，１－２に係る、同様の波長域における群速度遅延分散ＧＤＤ（縦軸，［ｆｓ^２］）が示されるグラフである。尚、図５～図７の何れも、入射角５°におけるものである。
実施例１－１は、波長４００ｎｍを含む３９０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）で反射率が約１００％となる高反射を示し、波長８００ｎｍを含む７３０ｎｍ以上８９０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例１－２は、３７５ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７３０ｎｍ以上８９０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例１－１は、群速度遅延ＧＤが、波長４００ｎｍで１０ｆｓである一方で、８００ｎｍで７ｆｓであり、８００ｎｍ帯光パルスの光学多層膜４内の滞在時間が、４００ｎｍ帯光パルスの滞在時間より長くなって、８００ｎｍ帯光パルスが４００ｎｍ帯光パルスに対して遅延する。尚、仮に群速度遅延ＧＤが波長４００ｎｍ及び８００ｎｍにおいて同値であるとすると、８００ｎｍ帯光パルスと４００ｎｍ帯光パルスとで光学多層膜４での滞在時間が同じとなり、光学多層膜４における反射があっても８００ｎｍ帯光パルスと４００ｎｍ帯光パルスとで時間差がつかない。よって、この仮の例は、本発明に属さない比較例となる。
実施例１－２は、群速度遅延ＧＤが、波長４００ｎｍで４ｆｓである一方で、８００ｎｍで３０ｆｓであり、８００ｎｍ帯光パルスの光学多層膜４内の滞在時間が、４００ｎｍ帯光パルスの滞在時間より長くなって、８００ｎｍ帯光パルスが４００ｎｍ帯光パルスに対して遅延する。実施例１－２における遅延の程度（８００ｎｍ帯光パルスの群速度遅延ＧＤと４００ｎｍ帯光パルスの群速度遅延ＧＤとの差３０－４＝２６ｆｓ）は、実施例１－１のそれ（３ｆｓ）よりも大きい。
実施例１－１は、群速度遅延分散ＧＤＤが、波長４００ｎｍ及び８００ｎｍで約０ｆｓ^２になり、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスの双方の形状を変化させない。実施例１－１は、その中心波長における高い反射率、比較的に小さい群速度遅延ＧＤの差（３ｆｓ）、約０ｆｓ^２である群速度遅延分散ＧＤＤの態様から、中心波長４００ｎｍ，８００ｎｍにおける標準的な２波長ミラーに類似する遅延ミラー１と言える。
実施例１－２は、群速度遅延分散ＧＤＤが、波長４００ｎｍで約０ｆｓ^２であるものの、８００ｎｍでは－２５０ｆｓ^２程度であって０ｆｓ^２ではなく、４００ｎｍ帯光パルスは変形させないものの、８００ｎｍ帯光パルスを、僅かに変形させる。
実施例１－１，１－２は、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。
実施例１－１，１－２に関する上記の説明では、群速度遅延ＧＤとパルスの遅延との関係を明確化するために、波長４００ｎｍ，８００ｎｍでの群速度遅延ＧＤが用いられた。そのため、上記の説明では、４００ｎｍ帯光パルス，８００ｎｍ帯光パルスと言うものの、波長４００ｎｍ，８００ｎｍの極近傍のみの光から構成されるパルスについてのものとなっている。より広い波長域の光から構成される（波長帯のより広い）光パルスの遅延等については、４００ｎｍ帯，８００ｎｍ帯での群速度遅延ＧＤ、群速度遅延分散ＧＤＤに注目する必要がある。
実施例１－１，１－２を始めとした各実施例、あるいはその他の例のシミュレーションにより、群速度遅延分散ＧＤＤが－１００ｆｓ^２以上１００ｆｓ^２以下の範囲内に収まっていれば、パルス幅が４０ｆｓ以上の光パルスについては、変形が他の場合と比較して少なく、実質的に光パルスの変形あるいはその影響がないものとして扱えることが見出された。パルス幅がより狭い場合、より絶対値の小さな群速度遅延分散ＧＤＤが求められる。尚、当該範囲の下限は、－８０，－６０，－４０，－２０，０，２０，４０，６０，８０の何れか等とすることができ、当該範囲の上限は、８０，６０，４０，２０，０，－２０，－４０，－６０，－８０の何れか等とすることができる。

［実施例２－１，２－２］
実施例２－１，２－２は、実施例１－２に対し、各中心波長を維持しつつ、各波長帯を拡張したものである。
図８は、実施例２－１に係る図４同様図である。図９は、実施例２－２に係る図４同様図である。
実施例２－１，２－２の各光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。
実施例２－１は、実施例１－２の第２積層部の層数を増やし、基本設計として基材２｜（１Ｈ １Ｌ）^１０（０．５Ｈ ０．５Ｌ）^３００．７Ｌ｜空気を有し、更に各層の物理膜厚を最適化したものである。最も空気側の層は、０．５＋０．７＝１．２Ｌとなり、実施例２－１の光学多層膜４の全層数は、１０×２＋３０×２＝８０である。
実施例２－２は、第２積層部における増加する層数を除き実施例２－１と同様に成り、基本設計として基材２｜（１Ｈ １Ｌ）^１０（０．５Ｈ ０．５Ｌ）^１５０．７Ｌ｜空気を有し、更に各層の物理膜厚を最適化したものである。実施例２－２の光学多層膜４の全層数は、５０である。
実施例２－１，２－２は、第２積層部において、反射率を確保するために必要な層数よりも過剰に積層したものと捉えられる。
実施例２－１の第２積層部の光学膜厚は６１８７．８ｎｍであり、光パルスが第２積層部を通過する場合の片道の時間は、６１８７．８［ｎｍ］／２９９．７９［ｎｍ／ｆｓ］＝２０．６［ｆｓ］である。
実施例２－２の第２積層部の光学膜厚は３００１．１ｎｍであり、光パルスが第２積層部を通過する場合の片道の時間は、３００１．１［ｎｍ］／２９９．７９［ｎｍ／ｆｓ］＝１０．０［ｆｓ］である。

図１０～図１２は、実施例２－１，２－２に係る図５～図７と同様の図である。図１０～図１２の何れも、入射角５°におけるものである。
実施例２－１は、３７５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７５０ｎｍ以上８６０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例２－２は、３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７５０ｎｍ以上８８０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例２－１は、群速度遅延ＧＤが、４００ｎｍ帯で約５ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約４５ｆｓであり、後者の前者に対する差は約４０ｆｓである。この４０ｆｓは、上述の第２積層部の片道の時間の約２倍に相当している。これは、４００ｎｍ帯光パルスが第２積層部における空気側の一部の層（４００ｎｍ帯光パルスの反射膜として機能する部分）を反射により往復する一方、８００ｎｍ帯光パルスが第２積層部全体及び第１積層部（８００ｎｍ帯光パルスの反射膜）を反射により往復することによる。
実施例２－２は、群速度遅延ＧＤが、４００ｎｍ帯で約４ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約２４ｆｓであり、後者の前者に対する差は約２０ｆｓである。この２０ｆｓは、上述の第２積層部の片道の時間の約２倍に相当している。
実施例２－１，２－２は、群速度遅延分散ＧＤＤが、何れも波長４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯で約０ｆｓ^２になり、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスの双方の形状を変化させない。尚、群速度遅延分散ＧＤＤは、第１の中心波長と第２の中心波長の間の波長域における最大値あるいは極大値よりも十分に小さければ良く、例えば当該最大値あるいは極大値の１％以下又は０．１％以下であれば良く、以下同様である。
実施例２－１，２－２は、各光パルスの１回の反射によって、各光パルスを変形させることなく８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して約４０ｆｓ，約２０ｆｓ遅延させる低分散の遅延ミラー１となっている。実施例２－１，２－２は、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。

［実施例３］
図１３～図１６は、実施例３に係る図４～図７同様図である。但し、図１４～図１６の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９００ｎｍである。
実施例３の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例３の中心波長は、実施例１－１～２－２と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例３の光学多層膜４の全層数は、８４である。

実施例３は、３６０ｎｍ以上４５５ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７０５ｎｍ以上の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例３の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約４ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約１００ｆｓであり、後者の前者に対する差は約９６ｆｓである。
実施例３の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯で約０ｆｓ^２になり、実施例３は、これらの波長（を含む波長域）で低分散となって、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスの双方の形状を変化させない。
実施例３は、各光パルスの１回の反射によって、各光パルスを変形させることなく８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して約９６ｆｓ遅延させる低分散の遅延ミラー１となっている。実施例３は、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。

［実施例４］
図１７～図２０は、実施例４に係る図４～図７同様図である。但し、図１８～図２０の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９５０ｎｍである。
実施例４の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例４の中心波長は、実施例１－１～３と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例４の光学多層膜４の全層数は、５４である。

実施例４は、３７０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７３０ｎｍ以上８７０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例４の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約４９ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約６ｆｓであり、後者の前者に対する差は約－４３ｆｓである。
実施例４の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯で約０ｆｓ^２になり、実施例４は、これらの波長（を含む波長域）で低分散となって、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスの双方の形状を変化させない。
実施例４は、各光パルスの１回の反射によって、各光パルスを変形させることなく４００ｎｍ帯光パルスを８００ｎｍ帯光パルスに対して約４３ｆｓ遅延させる低分散の遅延ミラー１となっている。実施例４は、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。

［実施例５］
図２１～図２４は、実施例５に係る図４～図７同様図である。但し、図２２～図２４の何れも、ｓ偏光光に係る入射角４５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９５０ｎｍである。
実施例５の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例５の中心波長は、実施例１－１～４と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例５の光学多層膜４の全層数は、８０である。

実施例５は、３７５ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７５０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例５の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約７ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約３９ｆｓであり、後者の前者に対する差は約３２ｆｓである。
実施例５の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯で約０ｆｓ^２になり、実施例５は、これらの波長（を含む波長域）で低分散となって、４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスの双方の形状を変化させない。
実施例５は、ｓ偏光された各光パルスの１回の反射によって、ｓ偏光に係る各光パルスを変形させることなく４００ｎｍ帯光パルスを８００ｎｍ帯光パルスに対して約３２ｆｓ遅延させる低分散の遅延ミラー１となっている。実施例５は、ｓ偏光に係る４００ｎｍ帯光パルス及び８００ｎｍ帯光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。

［実施例６］
図２５～図２８は、実施例６に係る図４～図７同様図である。但し、図２６～図２８の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、４００ｎｍ以上１２００ｎｍである。
実施例６の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例６の中心波長は、実施例１－１～５と異なり、５１５ｎｍ及び１０３０ｎｍである。
実施例６の光学多層膜４の全層数は、５０である。

実施例６は、４６０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長域（５１５ｎｍ帯）、及び９８０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長域（１０３０ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例６の群速度遅延ＧＤは、５１５ｎｍ帯で約３ｆｓである一方、１０３０ｎｍ帯で約２８ｆｓであり、後者の前者に対する差は約２５ｆｓである。
実施例６の群速度遅延分散ＧＤＤは、５１５ｎｍ及び１０３０ｎｍで約０ｆｓ^２になり、実施例６は、これらの波長（を含む波長域）で低分散となって、５１５ｎｍ帯光パルス及び１０３０ｎｍ帯光パルスの双方の形状を変化させない。
実施例６は、各光パルスの１回の反射によって、各光パルスを変形させることなく１０３０ｎｍ帯光パルスを５１５ｎｍ帯光パルスに対して約２５ｆｓ遅延させる低分散の遅延ミラー１となっている。実施例６は、５１５ｎｍ帯光パルス及び１０３０ｎｍ帯光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。

［実施例７］
実施例７の光学多層膜４は、チタンサファイアレーザーの基本波（８００ｎｍ帯）及び第２高調波（４００ｎｍ帯）について、これらの分散補償を行い、且つ基本波を第２高調波に対して遅延させる場合に用いるために設計されている。尚、基本波の波長が属する波長帯及び第２高調波の波長が属する波長帯の少なくとも一方は、８００ｎｍ帯，４００ｎｍ帯から変更されても良い。又、レーザーは、チタンサファイアレーザー以外のものとされても良い。
図２９は、この場合（レーザーシステム２１）の模式図である。
レーザーシステム２１は、チタンサファイアレーザー光源ＴＳと、非線形光学結晶ＢＢＯと、遅延ミラーシステム１１におけるものと同様である２枚の一部向かい合った遅延ミラー１（実施例７）と、を有している。
チタンサファイアレーザー光源ＴＳから発振された基本波ＦＷのみを含むレーザー光ＴＳＬ（ここでは基本波ＦＷの波長λ_１を８００ｎｍとする）は、非線形光学結晶ＢＢＯに入射する。非線形光学結晶ＢＢＯは、基本波ＦＷの半分の波長（λ_２＝４００ｎｍ）の第２高調波ＳＷを発生し、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷが混在した混在光ＴＳＭを出射する。混在光ＴＳＭにおいて、第２高調波ＳＷは、基本波ＦＷから遅延時間τ_０だけ遅延する。混在光ＴＳＭは、一対の遅延ミラー１により所定の回数反射され、出力光ＴＳＯとなる。遅延ミラー１が、４００ｎｍ帯光パルスを遅延させず、８００ｎｍ帯光パルスを遅延させるものであれば、後者は前者に対して所定回数の反射により時間差Δｔだけ遅延するとすれば、出力光ＴＳＯにおいて、基本波ＦＷが、混在光ＴＳＭにおける遅延時間τ_０だけ第２高調波ＳＷより先行している状態（図２９の二点鎖線Ｐ参照）に対し、時間差Δｔだけ遅延して（同図の二重矢印Ｑ参照）、第２高調波ＳＷが、調整された遅延時間τ_０－Δｔにおいて、基本波ＦＷから遅延するようになる。同様に、４００ｎｍ帯光パルスが８００ｎｍ帯光パルスより小さい程度で遅延される場合も、前者は後者に対して所定回数の反射により時間差Δｔだけ相対的に遅延するものとみることができ、基本波ＦＷは、第２高調波ＳＷに対して、調整された遅延時間τ_０－Δｔにおいて、混在光ＴＳＭの状態から遅延する。
非線形光学結晶ＢＢＯの内部を通過する光の群速度には、波長依存性がある。よって、非線形光学結晶ＢＢＯを通過する基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷは、波長毎の光の速度のずれ、即ちチャープが生じる。かようなチャープの発生により、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷを構成する光パルスのパルス幅が広がったり、ピーク強度が下がったりする。
尚、群速度Ｖ_ｇ（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、次の式（５）で表される。

そして、群速度のずれの指標として、次の式（６）で表される群速度分散ＧＶＤ（Ｇｒｏｕｐ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｆｓ^２／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、群速度分散ＧＶＤ＝０であれば、群速度に波長依存性がないこととなって、媒質中を伝搬する光パルスはチャープしない。他方、群速度分散ＧＶＤ≠０であれば、群速度に波長依存性が存在して、群速度分散ＧＶＤ≠０の媒質中を伝搬する光パルスはチャープする。

所定の伝搬経路を通った光パルスが実施例７の遅延ミラー１に反射されてなされる分散補償は、次の式（７）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、伝搬経路に非線形光学結晶ＢＢＯと空気とが存在する場合は、例えばｉ＝１（非線形光学結晶ＢＢＯ），ｉ＝２（空気）である。又、ＧＶＤ_１は非線形光学結晶ＢＢＯの群速度分散ＧＶＤであり、ＧＶＤ_２は空気の群速度分散ＧＶＤである。更に、媒質の厚さ_１は非線形光学結晶ＢＢＯの厚さ（非線形光学結晶ＢＢＯにおける経路長）であり、媒質の厚さ_２は空気の厚さ（空気における経路長）である。
即ち、実施例７の遅延ミラー１において、伝搬経路全体における群速度分散ＧＶＤが打ち消される群速度遅延分散ＧＤＤを有するようにすれば、分散補償がなされる。

４００ｎｍ以上１２００ｎｍの波長域において、非線形光学結晶ＢＢＯの群速度分散ＧＶＤ_１も空気の群速度分散ＧＶＤ_２も共に単調減少し、波長４００ｎｍの光において代表的な非線形光学結晶ＢＢＯの群速度分散ＧＶＤ_１は２１００ｆｓ^２／ｃｍ、波長８００ｎｍの光において非線形光学結晶ＢＢＯの群速度分散ＧＶＤ_１は１０００ｆｓ^２／ｃｍ、波長８００ｎｍの光において空気の群速度分散ＧＶＤ_２は０．２１ｆｓ^２／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、非線形光学結晶ＢＢＯの群速度分散ＧＶＤ_１は空気の群速度分散ＧＶＤ_２のおよそ１００００倍であり、目安として非線形光学結晶ＢＢＯ中を０．１ｍｍ進行する場合のＧＶＤ_１と空気中を１ｍ（メートル）進行する場合のＧＶＤ_２がほぼ同様になる。
伝搬経路は、レーザー光ＴＳＬ、非線形光学結晶ＢＢＯ、混在光ＴＳＭ、両遅延ミラー１間の経路及び出力光ＴＳＯで決まっており、実施例７の遅延ミラー１における群速度遅延分散ＧＤＤは、レーザーシステム２１において分散補償されるものに決定可能である。又、空気の群速度分散ＧＶＤ_２と空気の媒質の厚さ_２との積が十分に小さければ、非線形光学結晶ＢＢＯの群速度分散ＧＶＤ_１×媒質の厚さ_１によって、実施例７の遅延ミラー１における群速度遅延分散ＧＤＤが決定されても良い。

図３０～図３３は、実施例７に係る図４～図７同様図である。図３１～図３３の何れも、入射角５°におけるものである。
実施例７の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例７の中心波長は、実施例１－１～５と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例７の光学多層膜４の全層数は、５２である。

実施例７は、３７０ｎｍ以上４３５ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７３０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例７の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約１８ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約２０．７ｆｓであり、後者の前者に対する差は約２．７ｆｓである。実施例７は、各光パルスの１０回の反射によって、８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して２．７×１０＝２７ｆｓ遅延させる。
実施例７の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯で約－４０ｆｓ^２にとなると共に、８００ｎｍ帯で約－１５ｆｓ^２となり、実施例７は、１０回の反射において４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯で分散補償に適した負の分散をそれぞれ有するものとなる。
一対の実施例７は、各光パルスの合計１０回の反射によって、分散補償により混在光ＴＳＭでチャープした基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷを非線形光学結晶ＢＢＯ入射前と同等に戻し、更に８００ｎｍ帯光パルスを含む基本波ＦＷを、４００ｎｍ帯光パルスを含む第２高調波ＳＷに対して、約２７ｆｓ遅延させるものとなっている（図２９の時間差Δｔ）。実施例７は、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷについて、同じ光路の反射により同軸で時間差Δｔ及び分散補償を付与可能である。即ち、実施例７の遅延ミラー１は、基本波ＦＷの第２高調波ＳＷに対する遅延機能に加えて、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷの分散補償機能を有している。
尚、反射の回数は１０回に限られず、以下同様である。

［実施例８］
図３４～図３７は、実施例８に係る図４～図７同様図である。但し、図３５～図３７の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９５０ｎｍである。
実施例８の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例８の中心波長は、実施例１－１～５，７と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例８の光学多層膜４の全層数は、７２である。

実施例８は、実施例７と同様に、遅延及び分散補償を行うものである。
実施例８は、３６０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７２５ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例８の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約１８ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約４４ｆｓであり、後者の前者に対する差は約２６ｆｓである。実施例８は、各光パルスの１０回の反射によって、８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して約２６×１０＝約２６０ｆｓ遅延させる。
実施例８の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯で約－４０ｆｓ^２にとなると共に、８００ｎｍ帯で約－１５ｆｓ^２となり、実施例８は、１０回の反射において４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯で分散補償に適した負の分散をそれぞれ有するものとなる。
一対の実施例８は、各光パルスの合計１０回の反射によって、チャープした基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷを分散補償し、更に基本波ＦＷを第２高調波ＳＷに対して約２６０ｆｓ遅延させるものとなっている。実施例８は、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷについて、同じ光路の反射により同軸で時間差及び分散補償を付与可能である。

［実施例９］
図３８～図４１は、実施例９に係る図４～図７同様図である。但し、図３９～図４１の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９５０ｎｍである。
実施例９の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例９の中心波長は、実施例１－１～５，７～８と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例９の光学多層膜４の全層数は、７２である。

実施例９は、実施例７～８と同様に、遅延及び分散補償を行うものである。
実施例９は、３７０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７２０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例９の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約１８ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約５３ｆｓであり、後者の前者に対する差は約３５ｆｓである。実施例９は、各光パルスの１０回の反射によって、８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して約３５×１０＝約３５０ｆｓ遅延させる。
実施例９の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯で約－４０ｆｓ^２にとなると共に、８００ｎｍ帯で約－１５ｆｓ^２となり、実施例９は、１０回の反射において４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯で分散補償に適した負の分散をそれぞれ有するものとなる。
一対の実施例９は、各光パルスの合計１０回の反射によって、チャープした基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷを分散補償し、更に基本波ＦＷを第２高調波ＳＷに対して約３５０ｆｓ遅延させるものとなっている。実施例９は、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷについて、同じ光路の反射により同軸で時間差及び分散補償を付与可能である。

［実施例１０］
図４２～図４５は、実施例１０に係る図４～図７同様図である。但し、図４３～図４５の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９５０ｎｍである。
実施例１０の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例１０の中心波長は、実施例１－１～５，７～９と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例１０の光学多層膜４の全層数は、７２である。

実施例１０は、実施例７～９と同様に、遅延及び分散補償を行うものである。
実施例１０は、３６５ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７１５ｎｍ以上の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例１０の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約１８ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約６８ｆｓであり、後者の前者に対する差は約５０ｆｓである。実施例１０は、各光パルスの１０回の反射によって、８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して約５０×１０＝約５００ｆｓ遅延させる。
実施例１０の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯で約－４０ｆｓ^２にとなると共に、８００ｎｍ帯で約－１５ｆｓ^２となり、実施例１０は、１０回の反射において４００ｎｍ帯及び８００ｎｍ帯で分散補償に適した負の分散をそれぞれ有するものとなる。
一対の実施例１０は、各光パルスの合計１０回の反射によって、チャープした基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷを分散補償し、更に基本波ＦＷを第２高調波ＳＷに対して約５００ｆｓ遅延させるものとなっている。実施例１０は、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷについて、同じ光路の反射により同軸で時間差及び分散補償を付与可能である。

［実施例１～１０のまとめ等］
これらの実施例に係る遅延ミラー１は、第１の波長帯を有する第１の光パルスを、第２の波長帯を有する第２の光パルスに対して、これらの光パルスの光学多層膜４における反射により、所定の遅延時間で遅延させる。第１の光パルスと第２の光パルスとは、同軸であっても良い。

更に、実施例１－１～６の遅延ミラー１は、第１の光パルス及び第２の光パルスの形状を変えない（低分散）。
即ち、実施例１－１～６の遅延ミラー１は、基材２と、基材２の表面Ｒに形成された光学多層膜４と、を備えており、光学多層膜４に係る第１の波長帯（８００ｎｍ帯、実施例４では４００ｎｍ帯、実施例６では１０３０ｎｍ帯）における群速度遅延ＧＤの値が、光学多層膜４に係る第２の波長帯（４００ｎｍ帯、実施例４では８００ｎｍ帯、実施例６では５１５ｎｍ帯）における群速度遅延ＧＤの値と相違すると共に、光学多層膜４に係る前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、光学多層膜４に係る前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値とが、何れも－１００ｆｓ^２以上１００ｆｓ^２以下である。よって、実施例１－１～６により、パルス幅が４０ｆｓ程度以上である複数の光パルスの形状を実質的に変えずに時間差を付与し、複数の光パルスを同軸で処理可能であり、シンプルで設置及び微調整が容易である遅延ミラー１が提供される。

他方、実施例７～１０の遅延ミラー１は、第１の光パルス及び第２の光パルスの形状を、チャープ前のものに戻す（分散補償）。実施例７～１０の遅延ミラー１における設計上の目標において、第１の光パルス（８００ｎｍ波長帯）のＧＤ＞０，ＧＤＤ＜０であり、第２の光パルス（４００ｎｍ波長帯）のＧＤ＝０，ＧＤＤ＜０である。
即ち、実施例７～１０の遅延ミラー１は、基材２と、基材２の表面Ｒに形成された光学多層膜４と、を備えており、光学多層膜４に係る第１の波長帯（８００ｎｍ波長帯）における群速度遅延ＧＤの値が、光学多層膜４に係る第２の波長帯（４００ｎｍ波長帯）における群速度遅延ＧＤの値と相違すると共に、光学多層膜４に係る前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、光学多層膜４に係る前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値とが、何れも負の値である。よって、実施例７～１０により、複数の光パルスの形状を負分散により当初の形状に近づけ、且つ時間差を付与し、複数の光パルスを同軸で処理可能で、シンプルで設置及び微調整が容易である遅延ミラー１が提供される。
又実施例７～１０の遅延ミラー１において、前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値が、所定の回数（１０回）の反射により前記第１の波長帯に係る８００ｎｍ帯の光パルスを分散補償する値とされており、前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値が、前記所定の回数の反射により前記第２の波長帯に係る４００ｎｍ帯の光パルスを分散補償する値とされている。よって、複数の光パルスの形状を分散補償により当初の形状とし、且つ時間差を付与し、複数の光パルスを同軸で処理可能で、シンプルで設置及び微調整が容易な遅延ミラー１が提供される。
更に、実施例７～１０の遅延ミラー１において、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷは、非線形光学結晶ＢＢＯを通過したものである。よって、基本波ＦＷ（８００ｎｍ帯）の非線形光学結晶ＢＢＯ内の通過により第２高調波ＳＷ（４００ｎｍ帯）が発生するチタンサファイアレーザー光源ＴＳにおいて、基本波ＦＷ及び第２高調波ＳＷの形状を非線形光学結晶ＢＢＯの通過前に戻すと共に、基本波ＦＷを第２高調波ＳＷに対して遅延させる、チタンサファイアレーザー光源ＴＳに適した遅延ミラー１が提供される。

尚、本発明の遅延ミラー１においては、実施例１－１～６のように、群速度遅延分散ＧＤＤが第１の波長帯と第２の波長帯とにおいて何れも－１００ｆｓ^２以上１００ｆｓ^２以下とならなくても良い。
同様に、本発明の遅延ミラー１においては、群速度遅延分散ＧＤＤが第１の波長帯と第２の波長帯とにおいて何れも負の値となる実施例７～１０とは異なり、群速度遅延分散ＧＤＤが第１の波長帯と第２の波長帯とにおいて何れも正の値となっても良いし、第１の波長帯の群速度遅延分散ＧＤＤと第２の波長帯の群速度遅延分散ＧＤＤの一方が正の値となり、他方が負の値となっても良い。
群速度遅延ＧＤが第１の波長帯と第２の波長帯とにおいて相違すれば、第１の波長帯及び第２の波長帯に係る光学多層膜４型の遅延ミラーが提供される。第１の波長帯及び第２の波長帯に係る群速度遅延分散ＧＤＤは、目的（例えば遅延機能に付加する機能の種類；光パルス形状維持，分散補償等）に応じ、適宜選択されるものである。

［実施例１１］
図４６～図４９は、実施例１１に係る図４～図７同様図である。但し、図４７～図４９の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９５０ｎｍである。
実施例１１の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例１１の中心波長は、実施例１－１～５，７～１０と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例１１の光学多層膜４の全層数は、５０である。

実施例１１は、群速度遅延ＧＤが４００ｎｍ帯と８００ｎｍ帯とにおいて相違し、群速度遅延分散ＧＤＤが４００ｎｍ帯と８００ｎｍ帯とにおいて何れも正の値となるものである。
実施例１１は、３７０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７５０ｎｍ以上８６０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例１１の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約１２ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約２１ｆｓであり、後者の前者に対する差は約９ｆｓである。実施例１１は、各光パルスの１回の反射によって、８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して約９ｆｓ遅延させる。
実施例１１の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯で約２０ｆｓ^２（正）となると共に、８００ｎｍ帯で約４０ｆｓ^２（正）となる。
実施例１１は、各光パルスの反射によって、８００ｎｍ帯の光パルスを４００ｎｍ帯の光パルスに対して約９ｆｓ遅延させるものとなっている。実施例１１は、８００ｎｍ帯の光パルス及び４００ｎｍ帯の光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。

［実施例１２］
図５０～図５３は、実施例１２に係る図４～図７同様図である。但し、図５１～図５３の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９５０ｎｍである。
実施例１２の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例１２の中心波長は、実施例１－１～５，７～１１と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例１２の光学多層膜４の全層数は、５８である。

実施例１２は、群速度遅延ＧＤが４００ｎｍ帯と８００ｎｍ帯とにおいて相違し、群速度遅延分散ＧＤＤが４００ｎｍ帯で負の値となる一方、８００ｎｍ帯において正の値となるものである。
実施例１２は、３７５ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７４０ｎｍ以上８６０ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例１２の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約１１ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約２９ｆｓであり、後者の前者に対する差は約１８ｆｓである。実施例１２は、各光パルスの１回の反射によって、８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して約１８ｆｓ遅延させる。
実施例１２の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯で約－２０ｆｓ^２（負）となると共に、８００ｎｍ帯で約４０ｆｓ^２（正）となる。
実施例１２は、各光パルスの反射によって、８００ｎｍ帯の光パルスを４００ｎｍ帯の光パルスに対して約１８ｆｓ遅延させるものとなっている。実施例１２は、８００ｎｍ帯の光パルス及び４００ｎｍ帯の光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。

［実施例１３］
図５４～図５７は、実施例１３に係る図４～図７同様図である。但し、図５５～図５７の何れも、入射角５°におけるものであり、図示される波長域は、３５０ｎｍ以上９５０ｎｍである。
実施例１３の光学多層膜４は、他の実施例と同様に、奇数層がＴａ_２Ｏ_５であり偶数層がＳｉＯ_２である交互膜である。実施例１３の中心波長は、実施例１－１～５，７～１２と同様に、４００ｎｍ及び８００ｎｍである。
実施例１３の光学多層膜４の全層数は、６６である。

実施例１３は、群速度遅延ＧＤが４００ｎｍ帯と８００ｎｍ帯とにおいて相違し、群速度遅延分散ＧＤＤが４００ｎｍ帯で正の値となる一方、８００ｎｍ帯において負の値となるものである。
実施例１３は、３７０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の波長域（４００ｎｍ帯）、及び７７０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長域（８００ｎｍ帯）で高反射を示す。
実施例１３の群速度遅延ＧＤは、４００ｎｍ帯で約１４ｆｓである一方、８００ｎｍ帯で約３８ｆｓであり、後者の前者に対する差は約２４ｆｓである。実施例１３は、各光パルスの１回の反射によって、８００ｎｍ帯光パルスを４００ｎｍ帯光パルスに対して約２４ｆｓ遅延させる。
実施例１３の群速度遅延分散ＧＤＤは、４００ｎｍ帯で約２０ｆｓ^２（正）となると共に、８００ｎｍ帯で約－４０ｆｓ^２（負）となる。
実施例１３は、各光パルスの反射によって、８００ｎｍ帯の光パルスを４００ｎｍ帯の光パルスに対して約２４ｆｓ遅延させるものとなっている。実施例１３は、８００ｎｍ帯の光パルス及び４００ｎｍ帯の光パルスについて、同じ光路の反射により同軸で時間差を付与可能である。

１・・遅延ミラー、２・・基材、４・・光学多層膜、１１・・遅延ミラーシステム、１２・・移動機構（遅延ミラー移動機構）、ＢＢＯ・・非線形光学結晶、Ｒ・・表面。

Claims (8)

1. 基材と、
   前記基材の表面に形成された光学多層膜と、
   を備えており、
   前記光学多層膜に係る４０ｎｍ以上の波長幅を有する第１の波長帯の全域における群速度遅延ＧＤの全ての値が、前記光学多層膜に係る１００ｎｍ以上の波長幅を有する第２の波長帯の全域における群速度遅延ＧＤの全ての値と相違しており、
   前記第１の波長帯及び前記第２の波長帯のうちの一方が４００ｎｍ帯又は５１５ｎｍ帯であり、他方が８００ｎｍ帯又は１０３０ｎｍ帯であり、
   前記光学多層膜に係る前記第１の波長帯の全域における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、前記光学多層膜に係る前記第２の波長帯の全域における群速度遅延分散ＧＤＤの値とが、何れも－１００ｆｓ^２以上１００ｆｓ^２以下であり、
   前記光学多層膜における反射により、前記第１の波長帯に係る光パルスの形状、及び前記第２の波長帯に係る光パルスの形状が、共に変化しない状態で、前記第１の波長帯及び前記第２の波長帯の一方に係る光パルスが、他方に係る光パルスに対して遅延する
   ことを特徴とする遅延ミラー。
2. 基材と、
   前記基材の表面に形成された光学多層膜と、
   を備えており、
   前記光学多層膜に係る６０ｎｍ以上の波長幅を有する第１の波長帯の全域における群速度遅延ＧＤの全ての値が、前記光学多層膜に係る１１０ｎｍ以上の波長幅を有する第２の波長帯の全域における群速度遅延ＧＤの全ての値と相違しており、
   前記第１の波長帯及び前記第２の波長帯のうちの一方が４００ｎｍ帯又は５１５ｎｍ帯であり、他方が８００ｎｍ帯又は１０３０ｎｍ帯であり、
   前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値が、所定の回数の反射により前記第１の波長帯に係る第１の光パルスを分散補償する値とされており、
   前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値が、前記所定の回数の反射により前記第２の波長帯に係る第２の光パルスを分散補償する値とされており、
   更に、前記光学多層膜における前記所定の回数の反射により、前記第１の波長帯及び前記第２の波長帯の一方に係る光パルスが、他方に係る光パルスに対して遅延する
   ことを特徴とする遅延ミラー。
3. 前記光学多層膜に係る前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、前記光学多層膜に係る前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値とが、何れも負の値である
   ことを特徴とする請求項２に記載の遅延ミラー。
4. 前記第１の光パルス及び前記第２の光パルスは、非線形光学結晶を通過したものである
   ことを特徴とする請求項３に記載の遅延ミラー。
5. 前記光学多層膜に係る前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、前記光学多層膜に係る前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値とが、何れも正の値である
   ことを特徴とする請求項２に記載の遅延ミラー。
6. 前記光学多層膜に係る前記第１の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値と、前記光学多層膜に係る前記第２の波長帯における群速度遅延分散ＧＤＤの値とにおいて、一方が正の値であり、他方が負の値である
   ことを特徴とする請求項２に記載の遅延ミラー。
7. 請求項１ないし請求項６の何れかに記載の遅延ミラーと、
   前記遅延ミラーにおける反射の回数が変わるように前記遅延ミラーを他のミラーに対して移動させる遅延ミラー移動機構と、
   を備えている
   ことを特徴とする遅延ミラーシステム。
8. 前記遅延ミラーを一対備えている
   ことを特徴とする請求項７に記載の遅延ミラーシステム。

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