JPH0567829A - Laser pulse compressor - Google Patents

Laser pulse compressor

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JPH0567829A
JPH0567829A JP22599191A JP22599191A JPH0567829A JP H0567829 A JPH0567829 A JP H0567829A JP 22599191 A JP22599191 A JP 22599191A JP 22599191 A JP22599191 A JP 22599191A JP H0567829 A JPH0567829 A JP H0567829A
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JP
Japan
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prisms
pulse
pair
laser pulse
optical
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Withdrawn
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JP22599191A
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Japanese (ja)
Inventor
Sunao Kurimura
直 栗村
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a laser pulse compressor for producing short pulses, which includes pulse-compressing prisms that are easy to handle and control. CONSTITUTION:A pair of prisms 2a and 2b are opposed to each other in the path of incident laser pulses. The two prisms are provided with electrodes (4a1 and 4a2) and (4b1 and 4b2), respectively, for applying the electric field to control reflectivity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、短波長パルスを生成す
るレーザパルス圧縮素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser pulse compression element for generating short wavelength pulses.

【0002】近年、光コンピュータや光通信等の分野で
は、光−光変換の高速光スイッチ等の基本素子の研究が
進められており、対象となる電子準位の緩和時間、エネ
ルギの広がり等を測定するために、波長可変の短パルス
光源が使用されている。また、この短パルスは物性研究
においても期待されている。そのため、安定した短パル
スを生成する必要がある。
In recent years, in the fields of optical computers, optical communications, etc., researches on basic elements such as high-speed optical switches for light-to-light conversion have been advanced, and the relaxation time of the target electronic level, the spread of energy, etc. have been investigated. A tunable short pulse light source is used for the measurement. This short pulse is also expected in physical property research. Therefore, it is necessary to generate a stable short pulse.

【0003】[0003]

【従来の技術】一般に、レーザ光の短パルス化は、高速
化や高エネルギ化を図るためにレーザパルスを圧縮する
ものであり、可飽和吸収体による圧縮など、目標とする
パルス幅に応じて種々の圧縮方法がある。そのうち、パ
ルス幅を100fs(フェムト秒)を目標とする場合に
は、光共振器内でのプリズム対による圧縮や、光共振器
外での光ファイバ、プリズム対による圧縮がある。
2. Description of the Related Art Generally, shortening a pulse of a laser beam is to compress a laser pulse in order to increase a speed and an energy, and the pulse width is adjusted according to a target pulse width such as compression by a saturable absorber. There are various compression methods. Among them, when a pulse width of 100 fs (femtosecond) is targeted, compression by a prism pair inside the optical resonator and compression by an optical fiber and prism pair outside the optical resonator are available.

【0004】図3に、従来のレーザパルス圧縮の構成図
を示す。図3(A)は光共振器内でのパルス圧縮例であ
り、図3(B)は光共振器外におけるパルス圧縮例であ
る。
FIG. 3 shows a configuration diagram of a conventional laser pulse compression. 3A shows an example of pulse compression inside the optical resonator, and FIG. 3B shows an example of pulse compression outside the optical resonator.

【0005】図3(A)のパルス圧縮は、反射ミラー2
1a〜21c及び出力ミラー(ハーフミラー)21d間
の光路内にレーザ媒質22及び一対のプリズム23,2
4を逆向きに配置したもので行われる。この場合、反射
ミラー21a,21b間のプリズム対23,24により
パルス圧縮が行われ、反射ミラー21a,21d間で光
共振が行われて出力ミラー21dより短パルスを取り出
すものである。
The pulse compression shown in FIG.
The laser medium 22 and the pair of prisms 23 and 2 are provided in the optical path between the output mirrors 1a to 21c and the output mirror (half mirror) 21d.
4 is arranged in the opposite direction. In this case, pulse compression is performed by the prism pair 23, 24 between the reflection mirrors 21a, 21b, optical resonance is performed between the reflection mirrors 21a, 21d, and a short pulse is taken out from the output mirror 21d.

【0006】そして、圧縮するパルス幅は一対のプリズ
ム23,24を回転させ計測器で観測しながら機械的に
調整を行っている。
The pulse width to be compressed is mechanically adjusted while rotating the pair of prisms 23 and 24 and observing with a measuring instrument.

【0007】また、反射ミラー21a,21d間におけ
る光共振器は、反射ミラー21a,21d間をレーザパ
ルスが往復する場合に、レーザ媒質22中で励起光によ
り次第に増幅させて共振させるものである。
The optical resonator between the reflection mirrors 21a and 21d is such that when a laser pulse reciprocates between the reflection mirrors 21a and 21d, it is gradually amplified in the laser medium 22 by the excitation light to resonate.

【0008】次に、光共振器外でのパルス圧縮は、図3
(B)に示すように、レーザパルスが光ファイバ25を
通り、レンズ26を介して一対のプリズム27,28に
よりパルス圧縮される。この一対のプリズム27,28
は、図3(A)と同様に逆向きに配置されたもので、圧
縮の原理及び調整は図3(A)と同様である。
Next, pulse compression outside the optical resonator is shown in FIG.
As shown in (B), the laser pulse passes through the optical fiber 25 and is pulse-compressed by the pair of prisms 27 and 28 via the lens 26. This pair of prisms 27, 28
Are arranged in the opposite direction as in FIG. 3A, and the principle of compression and adjustment are the same as in FIG.

【0009】ここで、プリズム対27,28によるパル
ス圧縮を説明する。尖頭部の強度の高いレーザ光に対し
ては非線形光学効果によりパルスの立上りの位相速度が
遅れることから、パルス前半部では低周波側にずれ、後
半部では高周波側にずれる。このパルスが異常分散を有
するプリズム27,28対に入射すると、周波数による
光路長の違いからパルスの後半部が前半部に追いつきパ
ルス幅が圧縮されるものである。この場合、光ファイバ
25が非線形光学媒質であり、パルスの広がりを防止し
ている。一方、図3(A)に示す光共振器内では非線形
光学媒質が存在しないことから、入射してきた励起光の
短パルスが、共振器内の正常分散媒質で広がって長いパ
ルスになることを、プリズム23,24の異常分散媒質
で防止するものである。
Here, the pulse compression by the prism pair 27, 28 will be described. Since the phase velocity of the rising edge of the pulse is delayed due to the non-linear optical effect with respect to the laser beam having a high peak intensity, the pulse shifts to the low frequency side in the first half and shifts to the high frequency side in the second half. When this pulse enters a pair of prisms 27 and 28 having anomalous dispersion, the latter half of the pulse catches up with the first half of the pulse due to the difference in optical path length depending on the frequency, and the pulse width is compressed. In this case, the optical fiber 25 is a non-linear optical medium and prevents the pulse from spreading. On the other hand, since the nonlinear optical medium does not exist in the optical resonator shown in FIG. 3A, the short pulse of the incident pumping light spreads in the normal dispersion medium in the resonator to become a long pulse. This is prevented by the abnormal dispersion medium of the prisms 23 and 24.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
プリズム23,24,27,28は、温度や光強度の影
響により反射ミラー21c,21dで位置ずれを生じ、
微細な調整をしなければならず、また波長変更の場合に
再調整しなければならない。プリズム23,24,2
7,28の調整は機械的に回転角を調整させていること
から、電気的に制御することが困難であるという問題が
ある。
However, as described above, the prisms 23, 24, 27 and 28 are displaced by the reflection mirrors 21c and 21d due to the influence of temperature and light intensity.
Fine adjustments must be made and readjustments must be made in the case of wavelength changes. Prism 23, 24, 2
Since the adjustment of Nos. 7 and 28 mechanically adjusts the rotation angle, it is difficult to electrically control.

【0011】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、パルス圧縮を行うプリズムの操作性、制御性を
向上させるレーザパルス圧縮素子を提供することを目的
とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a laser pulse compression element which improves the operability and controllability of a prism for performing pulse compression.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題は、入射するレ
ーザパルスを、光路内に逆向きに配置された一対のプリ
ズムによりパルス圧縮を行うパルス圧縮素子において、
前記一対のプリズムのそれぞれに、屈折率を制御する電
界を印加するための電極を設けることにより解決され
る。
Means for Solving the Problems The above-mentioned problem is solved in a pulse compression element for performing pulse compression of an incident laser pulse by a pair of prisms arranged in opposite directions in the optical path.
This is solved by providing an electrode for applying an electric field for controlling the refractive index to each of the pair of prisms.

【0013】[0013]

【作用】上述のように、一対のプリズムのそれぞれに電
極を設けている。この電極に電圧を印加することによ
り、プリズム内では電界作用で屈折率が変化する電気光
学効果を生じる。
As described above, the electrodes are provided on each of the pair of prisms. By applying a voltage to this electrode, an electro-optical effect in which the refractive index is changed by the action of an electric field is generated in the prism.

【0014】すなわち、従来プリズムの回転で行ってい
た各波長に対する光路差の調整を電気光学効果による屈
折率の調整で行うものである。
That is, the adjustment of the optical path difference for each wavelength, which is conventionally performed by rotating the prism, is performed by adjusting the refractive index by the electro-optical effect.

【0015】これにより、プリズムの調整が容易とな
り、操作性、制御性を向上させることが可能となる。
As a result, the prism can be easily adjusted and the operability and controllability can be improved.

【0016】[0016]

【実施例】図1に、本発明の一実施例の構成図を示す。
図1において、レーザパルス圧縮素子1は、一対のプリ
ズム2a,2bが逆向きに配置されて構成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the laser pulse compression element 1 is configured by arranging a pair of prisms 2a and 2b in opposite directions.

【0017】プリズム2a,2bは、例えばブリュース
ター角にカットされた石英プリズムで、その両側面にバ
ッファ層3a1 ,3a2 ,3b1 ,3b2 が形成され
る。このバッファ層3a1 ,3a2 ,3b1 ,3b2
プリズム2a,2bより屈折率の小さな材質が選択され
る。
The prisms 2a and 2b are, for example, quartz prisms cut at Brewster's angle, and buffer layers 3a 1 , 3a 2 , 3b 1 and 3b 2 are formed on both side surfaces thereof. For the buffer layers 3a 1 , 3a 2 , 3b 1 , 3b 2 , a material having a smaller refractive index than the prisms 2a, 2b is selected.

【0018】バッファ層3a1 ,3a2 ,3b1 ,3b
2 上には電極4a1 ,4a2 ,4b 1 ,4b2 が蒸着等
により設けられ、図示しないが電源に接続されて直流電
圧が印加される。
Buffer layer 3a1, 3a2, 3b1, 3b
2Electrode 4a on top1, 4a2, 4b 1, 4b2Is vapor deposition, etc.
Although not shown, it is connected to a power source
Pressure is applied.

【0019】なお、このレーザパルス圧縮素子1は、図
3(A),(B)に示すような光共振器内又は光共振器
外の光路上に配置されるものである。
The laser pulse compression element 1 is arranged on the optical path inside or outside the optical resonator as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B).

【0020】このようなレーザパルス圧縮素子1は、図
3で説明したようにレーザパルスを所定のパルス幅(周
波数)に圧縮する。この場合、電極4a1 ,4a2 ,4
1 ,4b2 に電圧を印加すると、電圧に応じた電界E
(電圧/電極間距離)がプリズム2a,2bに作用す
る。
The laser pulse compression element 1 as described above compresses a laser pulse into a predetermined pulse width (frequency) as described with reference to FIG. In this case, the electrodes 4a 1 , 4a 2 , 4
When a voltage is applied to b 1 and 4b 2 , an electric field E corresponding to the voltage is applied.
(Voltage / distance between electrodes) acts on the prisms 2a and 2b.

【0021】これにより、プリズム2a,2b内では実
効的屈折率が変化して電気光学効果を生じる。従って、
プリズム2a(プリズム2aに最初にレーザパルスが入
射するものとするが、逆でもよい)内を通過するレーザ
パルスは、各波長に対する光路長に差が生じ、もともと
の屈折率の小さい長波長側ほど大きな光路差を生じる。
すなわち、各波長の光路長を、電極4a1 ,4a2,4
1 ,4b2 に印加する電圧によって制御するものであ
る。
As a result, the effective refractive index changes in the prisms 2a and 2b, and the electro-optical effect is produced. Therefore,
The laser pulse passing through the prism 2a (the laser pulse is first incident on the prism 2a, but the reverse may be the case) causes a difference in the optical path length for each wavelength, and the longer the wavelength is, the smaller the original refractive index is. It produces a large optical path difference.
That is, the optical path lengths of the respective wavelengths are set to the electrodes 4a 1 , 4a 2 , 4
It is controlled by the voltage applied to b 1 and 4b 2 .

【0022】従って、圧縮されたパルスに応じた電圧を
フィードバックすることによって、容易にプリズム2
a,2bの調整を行うことができ、温度変化や光強度の
影響を容易に補正することができる。
Therefore, by feeding back the voltage corresponding to the compressed pulse, the prism 2 can be easily
It is possible to adjust a and 2b, and it is possible to easily correct the influence of temperature change and light intensity.

【0023】例えば、このレーザパルス圧縮素子1を光
共振器内に配置した場合、光共振器内で生じるレーザ媒
質(22,図3(A)参照)の群速度分散によるパルス
広がりを補償してパルス圧縮を行うことができる。
For example, when the laser pulse compression element 1 is arranged in the optical resonator, the pulse broadening due to the group velocity dispersion of the laser medium (22, see FIG. 3A) generated in the optical resonator is compensated for. Pulse compression can be performed.

【0024】また、光共振器外で配置する場合、光ファ
イバ(25,図3(B)参照)により周波数ずれを生じ
たパルスをこのレーザパルス圧縮素子1を通過させるこ
とにより、容易にパルス圧縮を行うことができる。
Further, when the optical fiber is arranged outside the optical resonator, the pulse whose frequency is shifted by the optical fiber (25, see FIG. 3B) is passed through the laser pulse compression element 1 to easily perform pulse compression. It can be performed.

【0025】なお、バッファ層3a1 ,3a2 ,3
1 ,3b2 は、プリズム2a,2bを通過するパルス
の中央部の周辺部分が電極4a1 ,4a2 ,4b1 ,4
2 により吸収されるのを軽減させる役割をなすもので
ある。
The buffer layers 3a 1 , 3a 2 , 3
b 1 and 3b 2 have electrodes 4a 1 , 4a 2 , 4b 1 and 4 in the peripheral part of the central part of the pulse passing through the prisms 2a and 2b.
It serves to reduce absorption by b 2 .

【0026】次に、図2に、本発明の他の実施例の構成
図を示す。図2において、レーザパルス圧縮素子1は、
板状のプリズム5の両側面にバッファ層6a,6bを形
成し、バッファ層6a,6b上の両端に、逆向きに三角
形状の電極7a1 ,7a2 ,7b1 ,7b2 を蒸着等に
より形成したものである。すなわち、図1に対応させれ
ば、一対のプリズム2a,2b間に媒体8を介在させて
一体化したものである。この場合、プリズム5は電気光
学効果の大きな材質のものが選択される。
Next, FIG. 2 shows a block diagram of another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the laser pulse compression element 1 is
Buffer layers 6a and 6b are formed on both side surfaces of the plate-shaped prism 5, and triangular electrodes 7a 1 , 7a 2 , 7b 1 and 7b 2 in opposite directions are formed on both ends of the buffer layers 6a and 6b by vapor deposition or the like. It was formed. That is, corresponding to FIG. 1, the medium 8 is interposed between the pair of prisms 2a and 2b to be integrated. In this case, the prism 5 is made of a material having a large electro-optical effect.

【0027】図1と比較して説明すると、プリズム2a
と2b間ではパルスは、該プリズム2aにより拡散する
性質を有することは前述の通りであることから、この部
分における損失を媒体8により軽減させることができる
ものである。
Explaining in comparison with FIG. 1, the prism 2a
Since the pulse has a property of being diffused by the prism 2a between the positions 2 and 2b as described above, the loss in this portion can be reduced by the medium 8.

【0028】また、図2におけるレーザパルス圧縮素子
1以外の光路を、低損失で導波路化することにより、該
素子1における電気光学効果を有効に利用することがで
きる。
Further, by converting the optical path other than the laser pulse compression element 1 in FIG. 2 into a waveguide with low loss, the electro-optical effect in the element 1 can be effectively utilized.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一対のプ
リズムのそれぞれに、屈折率を制御する電界を印加する
ための電極を設けることにより、パルス圧縮を行うプリ
ズムの調整が容易となり、操作性、制御性を向上させる
ことができる。
As described above, according to the present invention, by providing an electrode for applying an electric field for controlling the refractive index to each of the pair of prisms, it becomes easy to adjust the prism for pulse compression. Operability and controllability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention.

【図3】従来のレーザパルス圧縮の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of conventional laser pulse compression.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザパルス圧縮素子 2a,2b プリズム 3a1 ,3a2 ,3b1 ,3b2 バッファ層 4a1 ,4a2 ,4b1 ,4b2 電極 8 媒体1 laser pulse compression element 2a, 2b prisms 3a 1, 3a 2, 3b 1 , 3b 2 buffer layer 4a 1, 4a 2, 4b 1 , 4b 2 electrode 8 medium

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射するレーザパルスを、光路内に逆向
きに配置された一対のプリズム(2a,2b)によりパ
ルス圧縮を行うパルス圧縮素子において、 前記一対のプリズム(2a,2b)のそれぞれに、屈折
率を制御する電界を印加するための電極(4a1 ,4a
2 ,4b1 ,4b2 )を設けることを特徴とするレーザ
パルス圧縮素子。
1. A pulse compression element for performing pulse compression of an incident laser pulse by a pair of prisms (2a, 2b) arranged in opposite directions in an optical path, wherein each of the pair of prisms (2a, 2b) is provided. , Electrodes (4a 1 , 4a) for applying an electric field for controlling the refractive index
2 , 4b 1 , 4b 2 ) is provided.
【請求項2】 前記一対のプリズム(2a,2b)間
に、媒体(8)を介在させて、該一対のプリズム(2
a,2b)を一体化することを特徴とする請求項1記載
のレーザパルス圧縮素子。
2. A medium (8) is interposed between the pair of prisms (2a, 2b) to form a pair of prisms (2).
2. The laser pulse compression element according to claim 1, wherein a and 2b) are integrated.
JP22599191A 1991-09-05 1991-09-05 Laser pulse compressor Withdrawn JPH0567829A (en)

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