JPH0752270B2 - 光パルス列発生装置 - Google Patents
光パルス列発生装置Info
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- JPH0752270B2 JPH0752270B2 JP13386388A JP13386388A JPH0752270B2 JP H0752270 B2 JPH0752270 B2 JP H0752270B2 JP 13386388 A JP13386388 A JP 13386388A JP 13386388 A JP13386388 A JP 13386388A JP H0752270 B2 JPH0752270 B2 JP H0752270B2
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- pulse train
- optical
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は不規則なパルス列群または規則的で高速繰返え
しパルス列群を、十分大きな間隔をもって繰返えす光パ
ルス列を得るための光パルス列発生装置に関するもので
ある。
しパルス列群を、十分大きな間隔をもって繰返えす光パ
ルス列を得るための光パルス列発生装置に関するもので
ある。
「従来の技術」 従来より光パルス例を得るための装置として、高速繰返
えしパルスレーザやモードロッカが用いられていた。ま
た、機械的なシャッタ、チョッパ、ポッケルスセルのよ
うな電気光学素子、エタロン等を用いて光パルス列を得
る方法も試みられていた。その他グラスファイバなどの
光学的遅延素子を用い、それぞれ遅延時間を異ならせ、
これらの遅延素子に１つのパルス光を分けて導入し、い
くつかのパルス光を得る方法も知られている。
えしパルスレーザやモードロッカが用いられていた。ま
た、機械的なシャッタ、チョッパ、ポッケルスセルのよ
うな電気光学素子、エタロン等を用いて光パルス列を得
る方法も試みられていた。その他グラスファイバなどの
光学的遅延素子を用い、それぞれ遅延時間を異ならせ、
これらの遅延素子に１つのパルス光を分けて導入し、い
くつかのパルス光を得る方法も知られている。
「発明が解決しようとする課題」 従来の方法では、規則的な連続繰返えし時間を有するパ
ルス光しか得られず、第３図に示すように、周期（l0）
の規則的な高速繰返えし光列群（P0）を、充分に大きな
周期（d0）で繰返えすようなパルス列や、第４図に示す
ように、周期（l1）（l2）…の不規則な高速繰返えし光
列群（P1）を充分に大きな周期（d1）で繰返えすような
パルス列が得られなかった。不規則パルス列を得る方法
として、わずかに機械的または電気光学的なシャッタ、
チョッパ等を用いる方法もあったが、応答速度がせいぜ
い数n sec程度で、繰返えし時間の精度からみて満足で
きるものではなかった。また、従来の方法では、パルス
光列群のパルス数を任意に設定して繰返えすための変調
装置が複雑で高速追従性の点でも実用性に乏しいという
問題があった。
ルス光しか得られず、第３図に示すように、周期（l0）
の規則的な高速繰返えし光列群（P0）を、充分に大きな
周期（d0）で繰返えすようなパルス列や、第４図に示す
ように、周期（l1）（l2）…の不規則な高速繰返えし光
列群（P1）を充分に大きな周期（d1）で繰返えすような
パルス列が得られなかった。不規則パルス列を得る方法
として、わずかに機械的または電気光学的なシャッタ、
チョッパ等を用いる方法もあったが、応答速度がせいぜ
い数n sec程度で、繰返えし時間の精度からみて満足で
きるものではなかった。また、従来の方法では、パルス
光列群のパルス数を任意に設定して繰返えすための変調
装置が複雑で高速追従性の点でも実用性に乏しいという
問題があった。
本発明は規則的または不規則な高速繰返えし光列群を充
分に大きな周期で繰返えすパルス列を簡単な装置で、し
かも応答速度が速く、かつ精度よく得ることを目的とす
るものである。
分に大きな周期で繰返えすパルス列を簡単な装置で、し
かも応答速度が速く、かつ精度よく得ることを目的とす
るものである。
「課題を解決するための手段」 本発明は光源用として基本波のパルスレーザ光を発生す
るパルスレーザ発生装置と、このパルスレーザ発生装置
のパルスレーザの高調波を発生する複数の非線形光学媒
質の間に、前記基本波と高調波に対して光学的に透明な
所定厚さの光学的透明媒質を介在して所定間隔に隔てら
れるように順次積層してなる高調波発生装置とを具備し
てなるものである。
るパルスレーザ発生装置と、このパルスレーザ発生装置
のパルスレーザの高調波を発生する複数の非線形光学媒
質の間に、前記基本波と高調波に対して光学的に透明な
所定厚さの光学的透明媒質を介在して所定間隔に隔てら
れるように順次積層してなる高調波発生装置とを具備し
てなるものである。
「作用」 パルスレーザ発生装置から出力したレーザパルス光は適
当な光学系で平行光線となり高調波発生装置の非線形光
学媒質に入射する。この非線形光学媒質に入射した充分
周期の短かいパルス光は基本波のままのパルス光と第２
高調波のパルス光に分かれる。これらのパルス光は透明
媒質を通過するとき、基本波と第２高調波の波長が2:1
であるため、透明媒質の通過時間に差を生じる。複数の
透明媒質の厚さによりパルス間隔の不規則なパルス光列
が得られる。これらのパルス光列をプリズム等で同一波
長だけを取り出して所定の高速繰返えしパルス光列が得
られる。
当な光学系で平行光線となり高調波発生装置の非線形光
学媒質に入射する。この非線形光学媒質に入射した充分
周期の短かいパルス光は基本波のままのパルス光と第２
高調波のパルス光に分かれる。これらのパルス光は透明
媒質を通過するとき、基本波と第２高調波の波長が2:1
であるため、透明媒質の通過時間に差を生じる。複数の
透明媒質の厚さによりパルス間隔の不規則なパルス光列
が得られる。これらのパルス光列をプリズム等で同一波
長だけを取り出して所定の高速繰返えしパルス光列が得
られる。
「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第１図において、（１）は基本波ωのパルスレーザ光を
発生するパルスレーザ発生装置で、例えばNd−YAGレー
ザ発生装置からなる。このパルスレーザ発生装置（１）
の出力側には、平行光線を得るための凸レンズ群等から
なるレンズ群（２）を介して高調波発生装置（３）が設
けられている。この高調波発生装置（３）は第２図に示
すように第２高調波２ωを発生する複数の非線形光学媒
質（41）（42）…と、基本波ωと第２高調波２ωとの双
方に光学的に透明な光学透明媒質（51）（52）…とを順
次積層してなる。このうち、前記非線形光学媒質（41）
（42）…は、例えばKDP、KTP等を所定の厚さまたは長さ
をもった膜状、板状または棒状としたものからなるが、
また、光導波路状に微細な構造で形成されたものでもよ
い。前記光学透明媒質（51）（52）…は、例えば合成石
英ガラスのような固体とかＮ−ヘキサンのような適当な
屈折率をもった液体からなり、その厚さ（t1）（t2）…
はパルス光列の周期によって決定される。これらの非線
形光学媒質（41）（42）…と光学透明媒質（51）（52）
…との接している界面は、可能な限り入出射に際して損
失の少ないように反射防止膜（６）…を各界面に塗布す
ることが望ましい。このようにして構成された高調波発
生装置（３）の出力側にはレンズ群（７）を介して所定
の波長（例えば２ω）だけを抽出するプリズム（８）が
設けられている。
発生するパルスレーザ発生装置で、例えばNd−YAGレー
ザ発生装置からなる。このパルスレーザ発生装置（１）
の出力側には、平行光線を得るための凸レンズ群等から
なるレンズ群（２）を介して高調波発生装置（３）が設
けられている。この高調波発生装置（３）は第２図に示
すように第２高調波２ωを発生する複数の非線形光学媒
質（41）（42）…と、基本波ωと第２高調波２ωとの双
方に光学的に透明な光学透明媒質（51）（52）…とを順
次積層してなる。このうち、前記非線形光学媒質（41）
（42）…は、例えばKDP、KTP等を所定の厚さまたは長さ
をもった膜状、板状または棒状としたものからなるが、
また、光導波路状に微細な構造で形成されたものでもよ
い。前記光学透明媒質（51）（52）…は、例えば合成石
英ガラスのような固体とかＮ−ヘキサンのような適当な
屈折率をもった液体からなり、その厚さ（t1）（t2）…
はパルス光列の周期によって決定される。これらの非線
形光学媒質（41）（42）…と光学透明媒質（51）（52）
…との接している界面は、可能な限り入出射に際して損
失の少ないように反射防止膜（６）…を各界面に塗布す
ることが望ましい。このようにして構成された高調波発
生装置（３）の出力側にはレンズ群（７）を介して所定
の波長（例えば２ω）だけを抽出するプリズム（８）が
設けられている。
つぎに本発明による装置の作用を説明する。
パルスレーザ発生装置（１）で発生した例えば第４図に
示したある周期（d1）のレーザパルス光はレンズ群
（２）で光軸に対し平行光線となり、高調波発生装置
（３）に入力する。この高調波発生装置（３）の複数の
非線形光学媒質（41）（42）…へ入射した十分にパルス
幅の狭いパルス光ωは、まず第１の非線形光学媒質
（41）で一定の変換効率で第２高調波２ωのパルス光を
生ずる。このパルス光２ωは新たに第１の非線形光学媒
質（41）で発せられた光源のようにふるまい光軸と一定
の関係をもった進行方向に進む。この進行方向は非線形
光学媒質の材質や構造に依存するが、その角度は本発明
の要旨に直接関連しないので、ここでは説明を簡単にす
るため、光軸方向に進むものとして以下説明する。
示したある周期（d1）のレーザパルス光はレンズ群
（２）で光軸に対し平行光線となり、高調波発生装置
（３）に入力する。この高調波発生装置（３）の複数の
非線形光学媒質（41）（42）…へ入射した十分にパルス
幅の狭いパルス光ωは、まず第１の非線形光学媒質
（41）で一定の変換効率で第２高調波２ωのパルス光を
生ずる。このパルス光２ωは新たに第１の非線形光学媒
質（41）で発せられた光源のようにふるまい光軸と一定
の関係をもった進行方向に進む。この進行方向は非線形
光学媒質の材質や構造に依存するが、その角度は本発明
の要旨に直接関連しないので、ここでは説明を簡単にす
るため、光軸方向に進むものとして以下説明する。
第１の非線形光学媒質（41）へ入射したパルス光ωは第
２高調波である２ωと基本数のままのωとにエネルギー
的に分かれるが、これらは非線形光学媒質（41）…へ入
射するときの空間的パワー密度や素材に依存した効率や
損失で定まる比率で発生する。第１の非線形光学媒質
（41）を通った基本波ωと第２高調波２ωとは第１の光
学的透明媒質（51）へ共に入射する。このとき基本波ω
と第２高調波２ωの入射時刻は説明を簡単にするため同
時と仮定すれば、光学的透明媒質（51）中を伝播する通
過距離および基本波ωと第２高調波２ωとの波長が2:1
であることに依存して光学的透明媒質（51）を通過する
所要時間が分散により差を生じる。これら時間差の量は
光学的透明媒質（51）の屈折率と基本波ωの波長とに関
係して厳密には異なる値をもつが、本発明の動作原理に
は影響しないので説明を省略する。
２高調波である２ωと基本数のままのωとにエネルギー
的に分かれるが、これらは非線形光学媒質（41）…へ入
射するときの空間的パワー密度や素材に依存した効率や
損失で定まる比率で発生する。第１の非線形光学媒質
（41）を通った基本波ωと第２高調波２ωとは第１の光
学的透明媒質（51）へ共に入射する。このとき基本波ω
と第２高調波２ωの入射時刻は説明を簡単にするため同
時と仮定すれば、光学的透明媒質（51）中を伝播する通
過距離および基本波ωと第２高調波２ωとの波長が2:1
であることに依存して光学的透明媒質（51）を通過する
所要時間が分散により差を生じる。これら時間差の量は
光学的透明媒質（51）の屈折率と基本波ωの波長とに関
係して厳密には異なる値をもつが、本発明の動作原理に
は影響しないので説明を省略する。
このようにして第１の非線形光学媒質（41）と第１の光
学的透明媒質（51）を通過した後、第２番の非線形光学
媒質（42）と第２番の光学的透明媒質（52）でも同様に
して通過時間は基本波ωと第２高調波２ωとで差を生じ
るから、次々と第２高調波パルス２ω1,2ω2,…が発生
したことと同じ効果が得られる。すなわち、パルスレー
ザ発生装置（１）から発したパルス光は非線形光学媒質
（41）（42）…の個数と同じ数の第２高調波である光パ
ルス２ω1,2ω2,…を生じる。そのとき、波長は第２高
調波２ωの場合は1/2となり（より高次の高調波につい
ても原理的には可能）、第２高調波２ωの時間的パルス
光間隔t1,t2…は非線形光学媒質（41）（42）…間に位
置する光学的透明媒質（51）（52）の屈折率と、基本波
ωと第２高調波２ωとが通過する距離すなわち簡単には
厚さまたは長さt1,t2…に比例した遅延に起因したもの
となる。これら光学的透明媒質（51）（52）の厚さt1,t
2…を個々に変えておけば例えば第４図のパルス間隔l1,
l2…は不規則的になる。パルス間隔l1,l2…を十分長く
とるためには光学的透明媒質（51）（52）を光ファイバ
のようなもので置きかえればよいし、極端にパルス間隔
を短かくしたいときは薄い膜状とすれば実現できる。
学的透明媒質（51）を通過した後、第２番の非線形光学
媒質（42）と第２番の光学的透明媒質（52）でも同様に
して通過時間は基本波ωと第２高調波２ωとで差を生じ
るから、次々と第２高調波パルス２ω1,2ω2,…が発生
したことと同じ効果が得られる。すなわち、パルスレー
ザ発生装置（１）から発したパルス光は非線形光学媒質
（41）（42）…の個数と同じ数の第２高調波である光パ
ルス２ω1,2ω2,…を生じる。そのとき、波長は第２高
調波２ωの場合は1/2となり（より高次の高調波につい
ても原理的には可能）、第２高調波２ωの時間的パルス
光間隔t1,t2…は非線形光学媒質（41）（42）…間に位
置する光学的透明媒質（51）（52）の屈折率と、基本波
ωと第２高調波２ωとが通過する距離すなわち簡単には
厚さまたは長さt1,t2…に比例した遅延に起因したもの
となる。これら光学的透明媒質（51）（52）の厚さt1,t
2…を個々に変えておけば例えば第４図のパルス間隔l1,
l2…は不規則的になる。パルス間隔l1,l2…を十分長く
とるためには光学的透明媒質（51）（52）を光ファイバ
のようなもので置きかえればよいし、極端にパルス間隔
を短かくしたいときは薄い膜状とすれば実現できる。
本発明による光パルス列発生装置の応用例を以下に説明
する。
する。
（１）ストリークカメラの時間軸較正用光源 パルス間隔を時間軸の基準としストリークカメラの時間
軸に応用すれば所定の時間間隔をもったマーカーとして
用いることができる。この場合、等間隔ばかりでなく、
対数目盛、等比間隔等も可能である。
軸に応用すれば所定の時間間隔をもったマーカーとして
用いることができる。この場合、等間隔ばかりでなく、
対数目盛、等比間隔等も可能である。
（２）ピコ秒吸収分光における検索光源 これは不等間隔の検索光を用いた測定の例で、励起パル
スと検索パルスとは常に一定の時間ずれの関係にあるの
で測定対象の時間的変化を正確に測定できる。例えば第
５図（ａ）のように吸光度変化の急激な個所（Ａ）では
パルス間隔の短かな検索パルス光で測定し、変化のゆる
やかな個所（Ｂ）ではパルス間隔の長い検索パルス光で
測定するため、第５図（ｂ）に示すようなパルス光が高
信頼性で得られる。
スと検索パルスとは常に一定の時間ずれの関係にあるの
で測定対象の時間的変化を正確に測定できる。例えば第
５図（ａ）のように吸光度変化の急激な個所（Ａ）では
パルス間隔の短かな検索パルス光で測定し、変化のゆる
やかな個所（Ｂ）ではパルス間隔の長い検索パルス光で
測定するため、第５図（ｂ）に示すようなパルス光が高
信頼性で得られる。
（３）極短パルス間隔光源 光源のパルス幅の十分小さいものを使用することにより
高繰返えしパルス列を発生することができる。この場
合、発生した第２高調波のパルスが互いに重ならないこ
とが必要である。これらのパルス間隔が電気的変調では
得ることが困難な極く短かい領域で有用な手段となる。
例えば、これまでの高繰返えしレーザ光は高々80M Hz
（12.5ns間隔）であるからこの間隔の間を本発明の装置
で埋めることにより50G Hz程度のクロックができる。具
体的には80M Hzの１個のパルスを20〜30ps程度の８本の
パルスに代えれば８ビットシリアルの転送も可能とな
り、光コンピュータの信号等に利用できる。
高繰返えしパルス列を発生することができる。この場
合、発生した第２高調波のパルスが互いに重ならないこ
とが必要である。これらのパルス間隔が電気的変調では
得ることが困難な極く短かい領域で有用な手段となる。
例えば、これまでの高繰返えしレーザ光は高々80M Hz
（12.5ns間隔）であるからこの間隔の間を本発明の装置
で埋めることにより50G Hz程度のクロックができる。具
体的には80M Hzの１個のパルスを20〜30ps程度の８本の
パルスに代えれば８ビットシリアルの転送も可能とな
り、光コンピュータの信号等に利用できる。
「発明の効果」 （１）同一軸上パルストレインができること。
（２）パルスの時間間隔が可変であること。
（３）パルスの時間間隔を規則的にもまた不規則にもで
きること。
きること。
（４）パルスの本数を自由に設定できること。
（５）非線形光学媒質を光軸方向に設置するだけで光軸
を大幅にずらすことなくパルス光が得られること。
を大幅にずらすことなくパルス光が得られること。
第１図は本発明による光パルス列発生装置の一実施例を
示す説明図、第２図は高調波発生装置の拡大説明図、第
３図は規則的な光パルス列の説明図、第４図は不規則な
光パルス列の説明図、第５図（ａ）は吸光度変化特性
図、（ｂ）は同上特性図の検索光パルス列の説明図であ
る。 （１）……パルスレーザ発生装置、（２）……レンズ
群、（３）……高調波発生装置、（41）〜……非線形光
学媒質、（51）〜…光学的透明媒質、（６）……反射防
止膜、（７）……レンズ群、（８）……プリズム。
示す説明図、第２図は高調波発生装置の拡大説明図、第
３図は規則的な光パルス列の説明図、第４図は不規則な
光パルス列の説明図、第５図（ａ）は吸光度変化特性
図、（ｂ）は同上特性図の検索光パルス列の説明図であ
る。 （１）……パルスレーザ発生装置、（２）……レンズ
群、（３）……高調波発生装置、（41）〜……非線形光
学媒質、（51）〜…光学的透明媒質、（６）……反射防
止膜、（７）……レンズ群、（８）……プリズム。
Claims (5)
- 【請求項１】光源用として基本波のパルスレーザ光を発
生するパルスレーザ発生装置と、このパルスレーザ発生
装置のパルスレーザの高調波を発生する複数の非線形光
学媒質の間に、前記基本波と高調波に対して光学的に透
明な所定厚さの光学的透明媒質を介在して所定間隔に隔
てられるように順次積層してなる高調波発生装置とを具
備してなることを特徴とする光パルス列発生装置。 - 【請求項２】非線形光学媒質は板状の２次高調波発生用
素子からなり、光学的透明媒質は合成石英からなる請求
項（１）記載の光パルス列発生装置。 - 【請求項３】非線形光学媒質と光学的透明媒質との接し
ている界面に反射防止膜を設けてなる請求項（１）記載
の光パルス列発生装置。 - 【請求項４】複数の光学的透明媒質は同一厚さからなり
時間間隔の規則的なパルス列を得るようにした請求項
（１）記載の光パルス列発生装置。 - 【請求項５】複数の光学的透明媒質は異なる厚さのもの
を有し、時間間隔の不規則なパルス列を得るようにした
請求項（１）記載の光パルス列発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13386388A JPH0752270B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 光パルス列発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13386388A JPH0752270B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 光パルス列発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01302328A JPH01302328A (ja) | 1989-12-06 |
| JPH0752270B2 true JPH0752270B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=15114811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13386388A Expired - Lifetime JPH0752270B2 (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 光パルス列発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752270B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5077748A (en) * | 1991-04-01 | 1991-12-31 | International Business Machines Corporation | Laser system and method |
| JPH04134868U (ja) * | 1991-06-06 | 1992-12-15 | 三菱重工業株式会社 | パルスレーザ光発生装置 |
| JP2783047B2 (ja) * | 1992-03-27 | 1998-08-06 | 松下電器産業株式会社 | 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 |
-
1988
- 1988-05-31 JP JP13386388A patent/JPH0752270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01302328A (ja) | 1989-12-06 |
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