JPH04361580A - 超短パルス固体レーザ装置 - Google Patents
超短パルス固体レーザ装置Info
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- JPH04361580A JPH04361580A JP3163459A JP16345991A JPH04361580A JP H04361580 A JPH04361580 A JP H04361580A JP 3163459 A JP3163459 A JP 3163459A JP 16345991 A JP16345991 A JP 16345991A JP H04361580 A JPH04361580 A JP H04361580A
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Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超高速電子計測及び超
高速物性計測に利用するための、固体レーザから超短パ
ルスを発振させる装置に関する。
高速物性計測に利用するための、固体レーザから超短パ
ルスを発振させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来超短パルスの発生には、モード同期
色素レーザが用いられてきた。モード同期色素レーザか
ら超短パルスを発生させる方法には、レーザ共振器をリ
ング型にして受動モード同期をかける衝突パルスモード
同期法や、モード同期ＹＡＧレーザの第２高調波等を励
起光源に利用し励起光源の共振器長と色素レーザの共振
器長を一致させることでモード同期をかける同期励起法
などがある。しかし、これらの色素レーザは、利得色素
溶液や可飽和吸収色素溶液を細いジェットノズルから噴
射させてレーザ発振を起こさせるため、外乱の影響を受
け易く、長時間安定にレーザ発振させることが難しい。 また、利得色素や可飽和吸収色素は、レーザ光により劣
化するため定期的に色素溶液を交換しなければならない
。
色素レーザが用いられてきた。モード同期色素レーザか
ら超短パルスを発生させる方法には、レーザ共振器をリ
ング型にして受動モード同期をかける衝突パルスモード
同期法や、モード同期ＹＡＧレーザの第２高調波等を励
起光源に利用し励起光源の共振器長と色素レーザの共振
器長を一致させることでモード同期をかける同期励起法
などがある。しかし、これらの色素レーザは、利得色素
溶液や可飽和吸収色素溶液を細いジェットノズルから噴
射させてレーザ発振を起こさせるため、外乱の影響を受
け易く、長時間安定にレーザ発振させることが難しい。 また、利得色素や可飽和吸収色素は、レーザ光により劣
化するため定期的に色素溶液を交換しなければならない
。
【０００３】そこで近年、上記色素レーザに代わるレー
ザとして、固体レーザから超短パルスを発振させる研究
が活発化しており、その中でも特にＴｉ：Ａｌ２Ｏ３結
晶を利得固体素子に利用したレーザが注目を集めている
。 Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３ レーザは、発振波長域が６５０ｎｍ
〜１１００ｎｍまであり、この二倍波（３２５ｎｍ〜５
５０ｎｍ）を発生させれば紫外から近赤外まで一つのレ
ーザでカバーできるという優れた特徴をもっている。そ
のため、この結晶を用いた超短パルスレーザについても
いくつかの方式が研究されている。それらは、■能動モ
ード同期＋パルス圧縮 Ｓｐｅｃｔｒａ Ｐｈｉ
ｓｉｃｓ社 Ｊ．Ｄ．Ｋａｆｋａ等
Ｕｌｔｒａｆａｓｔ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ
ＶＩＩ ｐ６６（１９９０） ■Ａｄｄｉｔｉｖｅ
Ｐｕｌｓｅ Ｍｏｄｅｌｏｃｋｉｎｇ ＭＩＴ
Ｊ．Ｇｏｏｄｂｅｒｌｅｔ等
Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ． １４ ｐ１１２５（
１９８９）■Ｓｅｌｆ Ｍｏｄｅｌｏｃｋｉｎｇ
Ｓｔ．Ａｎｄｒｅｗｓ大 Ｄ．Ｅ．Ｓ
ｐｅｎｃｅ等
Ｏｐｔ．Ｌｅｔ
ｔ． １６ ｐ４２ （１９９１）■受動モード同期
ＮＴＴ
猿倉等
Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ． １６ ｐ１５３ （１９９１）
であるが、それぞれ重大な問題点をもつ。
ザとして、固体レーザから超短パルスを発振させる研究
が活発化しており、その中でも特にＴｉ：Ａｌ２Ｏ３結
晶を利得固体素子に利用したレーザが注目を集めている
。 Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３ レーザは、発振波長域が６５０ｎｍ
〜１１００ｎｍまであり、この二倍波（３２５ｎｍ〜５
５０ｎｍ）を発生させれば紫外から近赤外まで一つのレ
ーザでカバーできるという優れた特徴をもっている。そ
のため、この結晶を用いた超短パルスレーザについても
いくつかの方式が研究されている。それらは、■能動モ
ード同期＋パルス圧縮 Ｓｐｅｃｔｒａ Ｐｈｉ
ｓｉｃｓ社 Ｊ．Ｄ．Ｋａｆｋａ等
Ｕｌｔｒａｆａｓｔ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ
ＶＩＩ ｐ６６（１９９０） ■Ａｄｄｉｔｉｖｅ
Ｐｕｌｓｅ Ｍｏｄｅｌｏｃｋｉｎｇ ＭＩＴ
Ｊ．Ｇｏｏｄｂｅｒｌｅｔ等
Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ． １４ ｐ１１２５（
１９８９）■Ｓｅｌｆ Ｍｏｄｅｌｏｃｋｉｎｇ
Ｓｔ．Ａｎｄｒｅｗｓ大 Ｄ．Ｅ．Ｓ
ｐｅｎｃｅ等
Ｏｐｔ．Ｌｅｔ
ｔ． １６ ｐ４２ （１９９１）■受動モード同期
ＮＴＴ
猿倉等
Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ． １６ ｐ１５３ （１９９１）
であるが、それぞれ重大な問題点をもつ。
【０００４】■は、能動モード同期をかけるために共振
器内にＡＯ（Ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ）変調器を入
れるため、超短パルスのパルス幅は、１ｐｓ程度が限界
である。また、発振波長を大きく変化させて超短パルス
を発振させる場合、ＡＯ変調器の調整が難しくなる。さ
らに、１００ｆｓ以下の超短パルスを発生させるために
は、光ファイバーによるパルス圧縮が必要になり、ファ
イバーへレーザ光を入射することにより結合損失が５０
％程度生じる。
器内にＡＯ（Ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ）変調器を入
れるため、超短パルスのパルス幅は、１ｐｓ程度が限界
である。また、発振波長を大きく変化させて超短パルス
を発振させる場合、ＡＯ変調器の調整が難しくなる。さ
らに、１００ｆｓ以下の超短パルスを発生させるために
は、光ファイバーによるパルス圧縮が必要になり、ファ
イバーへレーザ光を入射することにより結合損失が５０
％程度生じる。
【０００５】■は、外部共振器内の光パルスと主共振器
内の光パルスとの干渉を利用して超短パルスを発生させ
る方法である。より狭い光パルスを発生させるためには
、外部共振器内に自己位相変調を引き起こす非線形固体
素子を使用しなければならない。Ｊ．Ｇｏｏｄｂｅｒｌ
ｅｔ等は、非線形固体素子に光ファイバーを使用したた
め、光の結合損失が５０％程度生じてしまい、また、光
ファイバーは非線形性が小さいため、有効な自己位相変
調を起こさせるためには１０〜２０ｃｍの相互作用長が
必要になる。このため、光ファイバー中での群速度分散
が補償不可能なほど大きくなり１００ｆｓ以下の超短パ
ルスの発生を困難にしている。
内の光パルスとの干渉を利用して超短パルスを発生させ
る方法である。より狭い光パルスを発生させるためには
、外部共振器内に自己位相変調を引き起こす非線形固体
素子を使用しなければならない。Ｊ．Ｇｏｏｄｂｅｒｌ
ｅｔ等は、非線形固体素子に光ファイバーを使用したた
め、光の結合損失が５０％程度生じてしまい、また、光
ファイバーは非線形性が小さいため、有効な自己位相変
調を起こさせるためには１０〜２０ｃｍの相互作用長が
必要になる。このため、光ファイバー中での群速度分散
が補償不可能なほど大きくなり１００ｆｓ以下の超短パ
ルスの発生を困難にしている。
【０００６】■は、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３ 結晶自体の大き
な非線形性を利用して自己位相変調を起こさせ、超短パ
ルスを発生させる方法である。この方法は、共振器構成
が非常に簡単になるが、超短パルスを発生させるために
は、共振器の調整が非常に微妙になり、安定した発振が
不可能となる。また、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３ 結晶単体で発
振と非線形効果の両方を行っているので、個々の結晶に
よって発振の様子が大きく異なり、超短パルスを発生さ
せるために最適な共振器パラメーターを見いだすのが難
しい。
な非線形性を利用して自己位相変調を起こさせ、超短パ
ルスを発生させる方法である。この方法は、共振器構成
が非常に簡単になるが、超短パルスを発生させるために
は、共振器の調整が非常に微妙になり、安定した発振が
不可能となる。また、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３ 結晶単体で発
振と非線形効果の両方を行っているので、個々の結晶に
よって発振の様子が大きく異なり、超短パルスを発生さ
せるために最適な共振器パラメーターを見いだすのが難
しい。
【０００７】■は、受動モード同期をかけるために、共
振器内に可飽和吸収色素を流しているので色素レーザの
持つ問題点を全て抱える（安定性、色素劣化等）。また
、可飽和吸収色素が有効な波長は非常に狭い範囲に限ら
れているため、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３ レーザの持つ広い発
振波長域を有効に利用することができない。
振器内に可飽和吸収色素を流しているので色素レーザの
持つ問題点を全て抱える（安定性、色素劣化等）。また
、可飽和吸収色素が有効な波長は非常に狭い範囲に限ら
れているため、Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３ レーザの持つ広い発
振波長域を有効に利用することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前項のような現状を踏
まえ、本発明は、自己モード同期法において、主として
次の課題を解決しようとするものである。
まえ、本発明は、自己モード同期法において、主として
次の課題を解決しようとするものである。
【０００９】利得固体素子と非線形固体素子の役割を分
離することにより、超短パルス発生の制御性を向上させ
る。
離することにより、超短パルス発生の制御性を向上させ
る。
【００１０】本発明は、上記課題を解決することによっ
て、１００ｆｓ以下の光パルスを発生する超短パルス固
体レーザを提供することを目的とするものである。
て、１００ｆｓ以下の光パルスを発生する超短パルス固
体レーザを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に関わる超短パル
ス固体レーザ装置はＤ．Ｅ．Ｓｐｅｎｃｅ等の方法のよ
うに利得媒質のＴｉ：Ａｌ２Ｏ３結晶を非線形固体素子
として同時に使用するのではなくて、新たにＳｎＯ２や
Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３結晶等の無機非線形結晶または、β−
カロチンやポリジアセチレン等の有機非線形結晶を共振
器内に付加してＴｉ：Ａｌ２Ｏ３の利得固体素子と、モ
ード同期をかけるための非線形固体素子とを別々に共振
器内に備えることを特徴とする。
ス固体レーザ装置はＤ．Ｅ．Ｓｐｅｎｃｅ等の方法のよ
うに利得媒質のＴｉ：Ａｌ２Ｏ３結晶を非線形固体素子
として同時に使用するのではなくて、新たにＳｎＯ２や
Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３結晶等の無機非線形結晶または、β−
カロチンやポリジアセチレン等の有機非線形結晶を共振
器内に付加してＴｉ：Ａｌ２Ｏ３の利得固体素子と、モ
ード同期をかけるための非線形固体素子とを別々に共振
器内に備えることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明においては、利得固体素子に固体結晶素
子を用い、この非線形効果を用いて自己モード同期をか
ける代わりに、３次の非線形性が大きく、大きな自己位
相変調効果を生み出すことのできる無機または有機の非
線形結晶を共振器内に新たに挿入し、この素子を用いて
自己モード同期をかけるので超短パルスの発生を制御性
良く行うことができる。その結果、１００ｆｓ以下の超
短パルスの発生が安定かつ高出力で容易に行えることが
可能となる。
子を用い、この非線形効果を用いて自己モード同期をか
ける代わりに、３次の非線形性が大きく、大きな自己位
相変調効果を生み出すことのできる無機または有機の非
線形結晶を共振器内に新たに挿入し、この素子を用いて
自己モード同期をかけるので超短パルスの発生を制御性
良く行うことができる。その結果、１００ｆｓ以下の超
短パルスの発生が安定かつ高出力で容易に行えることが
可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の詳細を実施例に基づき図を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００１４】超短パルスレーザを発振させるためにレン
ズ７、ダイクロイックミラー２を通って利得固体素子１
０に励起光１２が注入される。共振器は、全反射誘電体
多層膜ミラー１、２、３と出力ミラー４で構成され、こ
の共振器内には、超短パルスの群速度分散を補償するた
めの群速度分散補償素子１３として２個のプリズム８、
９が用いられている。
ズ７、ダイクロイックミラー２を通って利得固体素子１
０に励起光１２が注入される。共振器は、全反射誘電体
多層膜ミラー１、２、３と出力ミラー４で構成され、こ
の共振器内には、超短パルスの群速度分散を補償するた
めの群速度分散補償素子１３として２個のプリズム８、
９が用いられている。
【００１５】利得固体素子１０から出射したレーザ光は
、レンズ５を使って自己モード同期をかけるための非線
形固体素子１１に強く集光させられる。非線形固体素子
１１内に集光した光は、光強度が非常に強くなるために
非線形固体素子１１内で強く自己位相変調を引き起こす
。自己位相変調による発振スペクトルの広がりが共振器
の縦モード間隔よりも広くなると、隣合う縦モード同士
が干渉を起こし、いわゆるモード同期が始まる。モード
同期が始まると、光パルス尖頭出力が増加し、非線形固
体素子１１中での光強度がさらに強くなるため、発振ス
ペクトルの広がりが加速され、光パルス幅の尖鋭化が起
こる。
、レンズ５を使って自己モード同期をかけるための非線
形固体素子１１に強く集光させられる。非線形固体素子
１１内に集光した光は、光強度が非常に強くなるために
非線形固体素子１１内で強く自己位相変調を引き起こす
。自己位相変調による発振スペクトルの広がりが共振器
の縦モード間隔よりも広くなると、隣合う縦モード同士
が干渉を起こし、いわゆるモード同期が始まる。モード
同期が始まると、光パルス尖頭出力が増加し、非線形固
体素子１１中での光強度がさらに強くなるため、発振ス
ペクトルの広がりが加速され、光パルス幅の尖鋭化が起
こる。
【００１６】発生した超短パルスは、非常に広帯域で発
振するため、物質の群速度分散の影響を受け、群速度分
散によるパルス幅の広がりが生じる。この物質の群速度
分散の影響は本質的に取り除くことができないため、物
質の群速度分散を打ち消すような群速度分散補償素子１
３を共振器内に挿入する必要がある。この分散を補償す
るためには、２個のプリズム８、９を用いる。共振器内
の分散補償は、具体的には２個のプリズム８、９の頂角
間の距離やプリズム８の挿入量を調節することで行う。
振するため、物質の群速度分散の影響を受け、群速度分
散によるパルス幅の広がりが生じる。この物質の群速度
分散の影響は本質的に取り除くことができないため、物
質の群速度分散を打ち消すような群速度分散補償素子１
３を共振器内に挿入する必要がある。この分散を補償す
るためには、２個のプリズム８、９を用いる。共振器内
の分散補償は、具体的には２個のプリズム８、９の頂角
間の距離やプリズム８の挿入量を調節することで行う。
【００１７】この結果、１００ｆｓ以下の超短パルスの
発生を安定にかつ容易に行うことが可能となる。
発生を安定にかつ容易に行うことが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、上記の通り共振器内に、損失
の無い大きな３次の非線形性を持つ物質が利得固体素子
とは別に挿入されているので、Ｄ．Ｅ．Ｓｐｅｎｃｅ等
の方法に比べて、自己モード同期を制御性良く、非常に
容易に行うことが可能となる。その結果、非常に効率よ
く１００ｆｓ以下の超短パルスを発振させることが可能
となる。
の無い大きな３次の非線形性を持つ物質が利得固体素子
とは別に挿入されているので、Ｄ．Ｅ．Ｓｐｅｎｃｅ等
の方法に比べて、自己モード同期を制御性良く、非常に
容易に行うことが可能となる。その結果、非常に効率よ
く１００ｆｓ以下の超短パルスを発振させることが可能
となる。
【図１】本発明に関わる超短パルス固体レーザの一実施
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
１、２、３、４ 誘電体多層膜鏡
５、６、７ レンズ
８、９ プリズム
１０ 利得固体素子
１１ 非線形固体素子
１２ 励起光
１３ 群速度分散補償素子
Claims (1)
- 【請求項１】 利得固体素子と、共振器と、群速度分
散補償素子とを備えた超短パルス固体レーザにおいて、
共振器内に非線形固体素子を配置し、該非線形固体素子
内に光パルスが入射することで自己モード同期効果を制
御性良く起こさせることを特徴とした超短パルス固体レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163459A JPH04361580A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 超短パルス固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163459A JPH04361580A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 超短パルス固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04361580A true JPH04361580A (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=15774287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3163459A Withdrawn JPH04361580A (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | 超短パルス固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04361580A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007138983A1 (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Osaka University | チャープパルス増幅を利用した広帯域超短パルス光発振器 |
| KR100822967B1 (ko) * | 2001-09-11 | 2008-04-16 | 주식회사 포스코 | 레이저 반사경의 반사각도 조정장치 |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP3163459A patent/JPH04361580A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100822967B1 (ko) * | 2001-09-11 | 2008-04-16 | 주식회사 포스코 | 레이저 반사경의 반사각도 조정장치 |
| WO2007138983A1 (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Osaka University | チャープパルス増幅を利用した広帯域超短パルス光発振器 |
| JPWO2007138983A1 (ja) * | 2006-05-26 | 2009-10-08 | 国立大学法人大阪大学 | チャープパルス増幅を利用した広帯域超短パルス光発振器 |
| US7907332B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-03-15 | Osaka University | Wide-band ultrashort-pulse optical oscillator utilizing chirped pulse amplification |
| JP4868369B2 (ja) * | 2006-05-26 | 2012-02-01 | 国立大学法人 千葉大学 | チャープパルス増幅を利用した広帯域超短パルス光発振器 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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