JPH05142592A - 光パルス整形装置および光パルス整形方法 - Google Patents
光パルス整形装置および光パルス整形方法Info
- Publication number
- JPH05142592A JPH05142592A JP3310315A JP31031591A JPH05142592A JP H05142592 A JPH05142592 A JP H05142592A JP 3310315 A JP3310315 A JP 3310315A JP 31031591 A JP31031591 A JP 31031591A JP H05142592 A JPH05142592 A JP H05142592A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical pulse
- saturable absorber
- pulse
- phase conjugate
- optical
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- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光パルスの先端部のみならず後端部も急峻化す
ることにより、高効率で超短パルスを得ることができる
光パルス整形装置および光パルス整形方法提供する。 【構成】光パルスを通過させる可飽和吸収体と、可飽和
吸収体を通過してきた光パルスを可飽和吸収体に向かっ
て位相共役に反射する位相共役鏡を有することを特徴と
する光パルス整形装置。光パルスを可飽和吸収体に通過
させて光パルスの先端部を急峻化し、通過した光パルス
を、位相共役鏡により前記可飽和吸収体に向かって位相
共役に反射し、再び前記可飽和吸収体を通過させること
により光パルスの先端部および後端部を急峻化すること
を特徴とする光パルス整形方法。
ることにより、高効率で超短パルスを得ることができる
光パルス整形装置および光パルス整形方法提供する。 【構成】光パルスを通過させる可飽和吸収体と、可飽和
吸収体を通過してきた光パルスを可飽和吸収体に向かっ
て位相共役に反射する位相共役鏡を有することを特徴と
する光パルス整形装置。光パルスを可飽和吸収体に通過
させて光パルスの先端部を急峻化し、通過した光パルス
を、位相共役鏡により前記可飽和吸収体に向かって位相
共役に反射し、再び前記可飽和吸収体を通過させること
により光パルスの先端部および後端部を急峻化すること
を特徴とする光パルス整形方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光パルスのパルス幅を
短くして超短光パルス化するための光パルスの整形装置
および整形方法に関するものである。
短くして超短光パルス化するための光パルスの整形装置
および整形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ピコ秒やフェムト秒領域の超短パルスを
発生させるために、レーザー共振器中の光やレーザーか
ら出力された光に対して、例えば、「先端光技術」藤井
陽一・西澤紘一編（アグネ承風社）に記載されているよ
うに、さまざまな方法や装置が用いられている。
発生させるために、レーザー共振器中の光やレーザーか
ら出力された光に対して、例えば、「先端光技術」藤井
陽一・西澤紘一編（アグネ承風社）に記載されているよ
うに、さまざまな方法や装置が用いられている。
【０００３】レーザーから出力されたパルスをより短か
くする方法の一つとして、種々のパルス圧縮法が知られ
ている。例えば、光ファイバーによる自己位相変調やプ
リズムやグレーティングによる線形分散との組合せによ
るパルス圧縮は、超短パルスを得るためによく行われて
いる。このパルス圧縮は、以下のようにして行われる。
くする方法の一つとして、種々のパルス圧縮法が知られ
ている。例えば、光ファイバーによる自己位相変調やプ
リズムやグレーティングによる線形分散との組合せによ
るパルス圧縮は、超短パルスを得るためによく行われて
いる。このパルス圧縮は、以下のようにして行われる。
【０００４】超短パルスのような強い光強度を持つ光
が、ファイバー中を伝播すると、自己位相変調（ＳＰ
Ｍ）という非線形相互作用を受け、パルスの持っている
周波数幅が広がる。また、ファイバーの屈折率は可視域
において短波長になる程大きくなるので、パルスの周波
数分布は、先端に近づく程長波長になりパルス幅は広が
る。この時間的に広がったパルスを、グレーティングや
プリズムを用いて、長波長成分を時間的に遅らせること
により、パルス幅はファイバーに入射する前のパルスよ
り短かくなる。ファイバーの長さやグレーティング対の
距離を適当に設定すると、パルス幅を入射前の１／１０
〜１／８０程度にまで短くすることが可能である。
が、ファイバー中を伝播すると、自己位相変調（ＳＰ
Ｍ）という非線形相互作用を受け、パルスの持っている
周波数幅が広がる。また、ファイバーの屈折率は可視域
において短波長になる程大きくなるので、パルスの周波
数分布は、先端に近づく程長波長になりパルス幅は広が
る。この時間的に広がったパルスを、グレーティングや
プリズムを用いて、長波長成分を時間的に遅らせること
により、パルス幅はファイバーに入射する前のパルスよ
り短かくなる。ファイバーの長さやグレーティング対の
距離を適当に設定すると、パルス幅を入射前の１／１０
〜１／８０程度にまで短くすることが可能である。
【０００５】また、レーザー共振器中で行われる短パル
ス化の手段としては、モード同期方法が知られている。
モード同期方法には、多モード発振するレーザーの各モ
ード間の位相を、Ａ.ＯモジュレータやＥ.Ｏモジュレー
タ等の外部変調器によって強制的に同期させる方法と、
可飽和吸収色素などによる非線形相互作用によって自動
的に同期させる方法とがある。前者を強制モード同期、
後者を受動モード同期という。
ス化の手段としては、モード同期方法が知られている。
モード同期方法には、多モード発振するレーザーの各モ
ード間の位相を、Ａ.ＯモジュレータやＥ.Ｏモジュレー
タ等の外部変調器によって強制的に同期させる方法と、
可飽和吸収色素などによる非線形相互作用によって自動
的に同期させる方法とがある。前者を強制モード同期、
後者を受動モード同期という。
【０００６】強制モード同期は、ＹＡＧレーザーの短パ
ルス発生法などとして用いられ、１００ｐｓ以下のパル
スが得られている。
ルス発生法などとして用いられ、１００ｐｓ以下のパル
スが得られている。
【０００７】また、受動モード同期を利用したレーザー
として、衝突パルスモード同期（Ｃｏｌｌｉｄｉｎｇ
ｐｕｌｓｅ ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｉｎｇ；ＣＰＭ）リン
グレーザーがある。このレーザーはパルス幅を狭くする
手法として、図２に示すように、光の強度に応じて透過
率が減少する可飽和吸収体１１に、光パルスを通過させ
てパルス先端部を吸収させることにより、パルス先端部
を急峻化する手法を用いている。さらに、このレーザー
は、逆進する二つのパルスを可飽和吸収体１１中で衝突
させる構造をとっており、これにより強い飽和効果を引
き起こし超短光パルス化する。この方法では同時にコヒ
ーレント相互作用によってさらにその効果は高められ
る。
として、衝突パルスモード同期（Ｃｏｌｌｉｄｉｎｇ
ｐｕｌｓｅ ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｉｎｇ；ＣＰＭ）リン
グレーザーがある。このレーザーはパルス幅を狭くする
手法として、図２に示すように、光の強度に応じて透過
率が減少する可飽和吸収体１１に、光パルスを通過させ
てパルス先端部を吸収させることにより、パルス先端部
を急峻化する手法を用いている。さらに、このレーザー
は、逆進する二つのパルスを可飽和吸収体１１中で衝突
させる構造をとっており、これにより強い飽和効果を引
き起こし超短光パルス化する。この方法では同時にコヒ
ーレント相互作用によってさらにその効果は高められ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような、可飽和
吸収体に光パルスを通過させる従来の技術においては、
先端部は可飽和吸収体に吸収されるが、光パルスの中心
部から後部は、可飽和吸収体に吸収されず透過してしま
うため、光パルスの先端部のみしか急峻化することがで
きないという問題があった。
吸収体に光パルスを通過させる従来の技術においては、
先端部は可飽和吸収体に吸収されるが、光パルスの中心
部から後部は、可飽和吸収体に吸収されず透過してしま
うため、光パルスの先端部のみしか急峻化することがで
きないという問題があった。
【０００９】そこで本発明は、光パルスの先端部のみな
らず後端部も急峻化することにより、高効率で超短パル
スを得ることができる光パルス整形装置および光パルス
整形方法提供することを目的とする。
らず後端部も急峻化することにより、高効率で超短パル
スを得ることができる光パルス整形装置および光パルス
整形方法提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、光パルスを
通過させる可飽和吸収体と、可飽和吸収体を通過してき
た光パルスを可飽和吸収体に向かって位相共役に反射す
る位相共役鏡を有する光パルス整形装置によって達成さ
れる。
通過させる可飽和吸収体と、可飽和吸収体を通過してき
た光パルスを可飽和吸収体に向かって位相共役に反射す
る位相共役鏡を有する光パルス整形装置によって達成さ
れる。
【００１１】また、上記目的は、光パルスを可飽和吸収
体に通過させて光パルスの先端部を急峻化し、通過した
光パルスを、位相共役鏡により前記可飽和吸収体に向か
って位相共役に反射し、再び前記可飽和吸収体を通過さ
せることにより光パルスの先端部および後端部を急峻化
する光パルス整形方法によって達成される。
体に通過させて光パルスの先端部を急峻化し、通過した
光パルスを、位相共役鏡により前記可飽和吸収体に向か
って位相共役に反射し、再び前記可飽和吸収体を通過さ
せることにより光パルスの先端部および後端部を急峻化
する光パルス整形方法によって達成される。
【００１２】
【作用】本発明の光パルス整形装置は、可飽和吸収体
と、位相共役鏡を備えている。可飽和吸収体は、入力す
る光パワーが大きくなると光吸収に飽和を生じ、光透過
度が大きくなる特性を有しており、可飽和吸収体を通過
した光パルスの先端部を吸収して急峻化する。次に、位
相共役鏡により、先端部が急峻化された光パルスが反射
されると、波面の形はそのままで進行方向だけが逆にな
って戻ってくるので、急峻化された端部が後端部とな
り、急峻化されていない端部が先端部となる。また、位
相共役鏡では進行方向が正反対となるので、入射した光
パルスの光路を反対に進行し、再度可飽和吸収体を通過
する。従って、その際急峻化されていない光パルスの先
端部が吸収され急峻化される。これにより、光パルスの
両側の端部を急峻化することができるので光パルスの幅
を、効率良く容易に狭くすることが出来る。
と、位相共役鏡を備えている。可飽和吸収体は、入力す
る光パワーが大きくなると光吸収に飽和を生じ、光透過
度が大きくなる特性を有しており、可飽和吸収体を通過
した光パルスの先端部を吸収して急峻化する。次に、位
相共役鏡により、先端部が急峻化された光パルスが反射
されると、波面の形はそのままで進行方向だけが逆にな
って戻ってくるので、急峻化された端部が後端部とな
り、急峻化されていない端部が先端部となる。また、位
相共役鏡では進行方向が正反対となるので、入射した光
パルスの光路を反対に進行し、再度可飽和吸収体を通過
する。従って、その際急峻化されていない光パルスの先
端部が吸収され急峻化される。これにより、光パルスの
両側の端部を急峻化することができるので光パルスの幅
を、効率良く容易に狭くすることが出来る。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
【００１４】本発明の光パルス整形装置は、図１に示す
ように、可飽和吸収体５と、位相共役鏡６とを備えて構
成される。可飽和吸収体５は、入力する光パワーが大き
くなると光吸収に飽和を生じ、光透過度が大きくなる非
線形光学材料を用いる。例えば、2-(p-dimethylaminost
yryl)-benzthiazolylethl iodide（ＤＡＳＢＴＩ）や3,
3'-dimethyl-9-ethylthiacarbocyanine iodide（ＤＭＥ
ＴＣＩ）のエタノールとブリセリンの混合溶液を高速で
流して用いることができる。また、位相共役鏡６は、入
射光と波面の形が同じで伝搬方向が正反対の反射光、即
ち位相共役波を作り出す反射鏡である。例えば、χ(3)
が比較的大きく、かつ応答時間が１／１０9ｓ程度に速
いＮａ蒸気、ＣＳ2、ニトロベンゼン、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｇ
ａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ｎ−ＩｎＳｂ、ｎ−ＩｎＡ
ｓ、ＣｄＨｇＴｅ、ＣｄＳxＳｅ1-xドープガラス、高分
子単結晶（ポリジアセチレン）等を用いることができ
る。本発明においては、これらのうち、入射する光パル
スの波長に合わせて適当な波長範囲をもつ材料を選択す
る。
ように、可飽和吸収体５と、位相共役鏡６とを備えて構
成される。可飽和吸収体５は、入力する光パワーが大き
くなると光吸収に飽和を生じ、光透過度が大きくなる非
線形光学材料を用いる。例えば、2-(p-dimethylaminost
yryl)-benzthiazolylethl iodide（ＤＡＳＢＴＩ）や3,
3'-dimethyl-9-ethylthiacarbocyanine iodide（ＤＭＥ
ＴＣＩ）のエタノールとブリセリンの混合溶液を高速で
流して用いることができる。また、位相共役鏡６は、入
射光と波面の形が同じで伝搬方向が正反対の反射光、即
ち位相共役波を作り出す反射鏡である。例えば、χ(3)
が比較的大きく、かつ応答時間が１／１０9ｓ程度に速
いＮａ蒸気、ＣＳ2、ニトロベンゼン、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｇ
ａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ｎ−ＩｎＳｂ、ｎ−ＩｎＡ
ｓ、ＣｄＨｇＴｅ、ＣｄＳxＳｅ1-xドープガラス、高分
子単結晶（ポリジアセチレン）等を用いることができ
る。本発明においては、これらのうち、入射する光パル
スの波長に合わせて適当な波長範囲をもつ材料を選択す
る。
【００１５】光強度が先端部ａから急激に立ち上り、中
心部ｃで最大、後端部ｂで再び最小となる光パルス１を
図１のように、可飽和吸収体５を通過させて、位相共役
鏡６に入射させる。可飽和吸収体５に、ＤＡＳＢＴＩの
エタノール溶液を用いた場合には、波長５１０〜５８０
ｎｍ程度、ＤＭＥＴＣＩのエタノール溶液を用いた場合
には波長５２０〜５４５ｎｍ程度の光パルスの短光パル
ス化が可能である。
心部ｃで最大、後端部ｂで再び最小となる光パルス１を
図１のように、可飽和吸収体５を通過させて、位相共役
鏡６に入射させる。可飽和吸収体５に、ＤＡＳＢＴＩの
エタノール溶液を用いた場合には、波長５１０〜５８０
ｎｍ程度、ＤＭＥＴＣＩのエタノール溶液を用いた場合
には波長５２０〜５４５ｎｍ程度の光パルスの短光パル
ス化が可能である。
【００１６】前述のように可飽和吸収体５は、光強度が
強いほど光透過度が大きくなる性質を有しているので、
光パルス１の先端部ａは可飽和吸収体５に吸収され、中
心部ｃおよび後端部ｂは中心部ｃの光強度で光透過率が
大きくなった可飽和吸収体５を透過する。そのため、可
飽和吸収体５を通過した光パルス２は、先端部ａの光強
度が小さい部分が急峻化された形状となる。
強いほど光透過度が大きくなる性質を有しているので、
光パルス１の先端部ａは可飽和吸収体５に吸収され、中
心部ｃおよび後端部ｂは中心部ｃの光強度で光透過率が
大きくなった可飽和吸収体５を透過する。そのため、可
飽和吸収体５を通過した光パルス２は、先端部ａの光強
度が小さい部分が急峻化された形状となる。
【００１７】先端部ａが急峻化された光パルス２は位相
共役鏡６に入射し、入射光と波面の形が同じで伝搬方向
が正反対の反射光である光パルス３となる。即ち、光パ
ルス３の先端部は光パルス２の後端部ｂと、光パルス３
の後端部は光パルス２の先端部ａと同じ波形であり、光
パルス２の先端部ａを後端部ａに、後端部ｂを先端部ｂ
に有する光パルス３となる。従って、図１に示すように
光パルス３の後端部ａは急峻化されており、先端部ｂは
急峻化されていない。光パルス３の伝搬方向は、光パル
ス２と正反対であるので、光パルス２の位相共役鏡６へ
の入射角度に関わらず、光パルス２の光路と同じ光路を
逆方向に進み可飽和吸収体５に再び入射する。光パルス
３の先端部ｂは、可飽和吸収体５に吸収され、中心部ｃ
および後端部ａは中心部ｃの光強度で光透過率が大きく
なった可飽和吸収体５を透過する。したがって、可飽和
吸収体５を通過した光パルス４は、先端部ａの光強度が
小さい部分が急峻化された形状となる。後端部ａは、可
飽和吸収体５を通過する前にすでに急峻化されていたの
で、光パルス４は先端部ｂおよび後端部ａを急峻化され
た超短光パルスとなる。
共役鏡６に入射し、入射光と波面の形が同じで伝搬方向
が正反対の反射光である光パルス３となる。即ち、光パ
ルス３の先端部は光パルス２の後端部ｂと、光パルス３
の後端部は光パルス２の先端部ａと同じ波形であり、光
パルス２の先端部ａを後端部ａに、後端部ｂを先端部ｂ
に有する光パルス３となる。従って、図１に示すように
光パルス３の後端部ａは急峻化されており、先端部ｂは
急峻化されていない。光パルス３の伝搬方向は、光パル
ス２と正反対であるので、光パルス２の位相共役鏡６へ
の入射角度に関わらず、光パルス２の光路と同じ光路を
逆方向に進み可飽和吸収体５に再び入射する。光パルス
３の先端部ｂは、可飽和吸収体５に吸収され、中心部ｃ
および後端部ａは中心部ｃの光強度で光透過率が大きく
なった可飽和吸収体５を透過する。したがって、可飽和
吸収体５を通過した光パルス４は、先端部ａの光強度が
小さい部分が急峻化された形状となる。後端部ａは、可
飽和吸収体５を通過する前にすでに急峻化されていたの
で、光パルス４は先端部ｂおよび後端部ａを急峻化され
た超短光パルスとなる。
【００１８】このように本発明の光パルス整形装置は、
可飽和吸収体５を通過してきた光パルスを位相共役鏡６
により反射して、再び可飽和吸収体を通過させることに
より、光パルスの先端部および後端部を急峻化させるこ
とができるので、効率良く光パルスを超短パルス化する
ことができる。従来、可飽和吸収体５を用いた超短光パ
ルス化では、光パルスを複数回、可飽和吸収体５を往復
させることにより徐々に先端部を急峻化していたが、本
発明では１回の位相共役鏡６による反射で、２回可飽和
吸収体５を通過させるのみで、先端部と後端部を同時に
急峻化することができる。また、本発明において位相共
役鏡と通常の反射ミラーで共振器構造とし、複数回可飽
和吸収体５を通過させても良い。
可飽和吸収体５を通過してきた光パルスを位相共役鏡６
により反射して、再び可飽和吸収体を通過させることに
より、光パルスの先端部および後端部を急峻化させるこ
とができるので、効率良く光パルスを超短パルス化する
ことができる。従来、可飽和吸収体５を用いた超短光パ
ルス化では、光パルスを複数回、可飽和吸収体５を往復
させることにより徐々に先端部を急峻化していたが、本
発明では１回の位相共役鏡６による反射で、２回可飽和
吸収体５を通過させるのみで、先端部と後端部を同時に
急峻化することができる。また、本発明において位相共
役鏡と通常の反射ミラーで共振器構造とし、複数回可飽
和吸収体５を通過させても良い。
【００１９】本実施例の光パルス整形方法に用いること
ができる位相共役鏡６は、上述の例に限定されるもので
はなく量子井戸半導体材料や量子結晶粒等の種々の非線
形媒質を用いることが可能である。
ができる位相共役鏡６は、上述の例に限定されるもので
はなく量子井戸半導体材料や量子結晶粒等の種々の非線
形媒質を用いることが可能である。
【００２０】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、位相共役
鏡と可飽和吸収体を組み合わせて用いることにより、光
パルスの両端を可飽和吸収体により吸収させることがで
き急峻化することができるため、効率よく超短光パルス
化することができる。
鏡と可飽和吸収体を組み合わせて用いることにより、光
パルスの両端を可飽和吸収体により吸収させることがで
き急峻化することができるため、効率よく超短光パルス
化することができる。
【図１】本発明の光パルス整形装置の一実施例の光学系
の構成と、光パルスの超短パルス化を示す説明図。
の構成と、光パルスの超短パルス化を示す説明図。
【図２】従来の可飽和吸収体を用いた光パルスの整形方
法を示す説明図。
法を示す説明図。
５…可飽和吸収体、６…位相共役鏡。
Claims (2)
- 【請求項１】光パルスを通過させる可飽和吸収体と、可
飽和吸収体を通過してきた光パルスを可飽和吸収体に向
かって位相共役に反射する位相共役鏡を有することを特
徴とする光パルス整形装置。 - 【請求項２】光パルスを可飽和吸収体に通過させ、通過
した光パルスを、位相共役鏡により前記可飽和吸収体に
向かって位相共役に反射し、再び前記可飽和吸収体を通
過させることにより光パルスの先端部および後端部を急
峻化することを特徴とする光パルス整形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3310315A JPH05142592A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 光パルス整形装置および光パルス整形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3310315A JPH05142592A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 光パルス整形装置および光パルス整形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142592A true JPH05142592A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=18003750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3310315A Pending JPH05142592A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 光パルス整形装置および光パルス整形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05142592A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003034142A1 (fr) * | 2001-10-18 | 2003-04-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Element optique et procede permettant de fabriquer cet element |
| US6882456B2 (en) | 2000-05-12 | 2005-04-19 | Roke Manor Research Limited | Laser pulse shaping device |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP3310315A patent/JPH05142592A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6882456B2 (en) | 2000-05-12 | 2005-04-19 | Roke Manor Research Limited | Laser pulse shaping device |
| WO2003034142A1 (fr) * | 2001-10-18 | 2003-04-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Element optique et procede permettant de fabriquer cet element |
| US6936322B2 (en) | 2001-10-18 | 2005-08-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Optical element, and manufacturing method thereof |
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