JPH10186424A - 超短光パルスの伝達装置、発生装置および伝達方法 - Google Patents
超短光パルスの伝達装置、発生装置および伝達方法Info
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- JPH10186424A JPH10186424A JP9341584A JP34158497A JPH10186424A JP H10186424 A JPH10186424 A JP H10186424A JP 9341584 A JP9341584 A JP 9341584A JP 34158497 A JP34158497 A JP 34158497A JP H10186424 A JPH10186424 A JP H10186424A
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- optical fiber
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/29392—Controlling dispersion
- G02B6/29394—Compensating wavelength dispersion
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/25133—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion including a lumped electrical or optical dispersion compensator
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B2210/00—Indexing scheme relating to optical transmission systems
- H04B2210/25—Distortion or dispersion compensation
- H04B2210/252—Distortion or dispersion compensation after the transmission line, i.e. post-compensation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B2210/00—Indexing scheme relating to optical transmission systems
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高ピークパワーをもつ超短光パルスを、光学
デバイス内の所望の点に伝達する手段を提供すること。 【解決手段】 本発明の超短光パルスの伝達装置は、高
ピークパワーを持つ超短光パルスを受信しそのパルス幅
を引き伸ばすパルス伸張器２０と、所望の距離にわたっ
て光パルスを伝達し光学デバイス５０内の所望の点にお
いて同光パルスが十分に再圧縮されているように他の分
散を補償する分散を有する光ファイバー３０とを備え
る。伸張器２０により、光パルスのパルス幅は引き伸ば
され、低ピークパワーを持つチャープ光パルスが形成さ
れる。同パルスは、光ファイバー３０を通じて伝送され
るうちに分散が補償され、光ファイバー３０または圧縮
器４０で再圧縮されて光学デバイス５０へ伝達される。
光ファイバー３０内でのピークパワーが小さいので、超
短光パルスは非線形効果の影響を受けにくい。
デバイス内の所望の点に伝達する手段を提供すること。 【解決手段】 本発明の超短光パルスの伝達装置は、高
ピークパワーを持つ超短光パルスを受信しそのパルス幅
を引き伸ばすパルス伸張器２０と、所望の距離にわたっ
て光パルスを伝達し光学デバイス５０内の所望の点にお
いて同光パルスが十分に再圧縮されているように他の分
散を補償する分散を有する光ファイバー３０とを備え
る。伸張器２０により、光パルスのパルス幅は引き伸ば
され、低ピークパワーを持つチャープ光パルスが形成さ
れる。同パルスは、光ファイバー３０を通じて伝送され
るうちに分散が補償され、光ファイバー３０または圧縮
器４０で再圧縮されて光学デバイス５０へ伝達される。
光ファイバー３０内でのピークパワーが小さいので、超
短光パルスは非線形効果の影響を受けにくい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に、光学測定
システムなど、高ピークパワーの超短パルスを必要とす
る様々な種類の光学デバイス用の光パルス伝達システム
に関するものである。特に、本発明は、高ピークパワー
のパルスを伝達するために、システム内の様々な分散効
果を補償できる光ファイバーを用いた、光パルス伝達シ
ステムに関するものである。
システムなど、高ピークパワーの超短パルスを必要とす
る様々な種類の光学デバイス用の光パルス伝達システム
に関するものである。特に、本発明は、高ピークパワー
のパルスを伝達するために、システム内の様々な分散効
果を補償できる光ファイバーを用いた、光パルス伝達シ
ステムに関するものである。
【０００２】すなわち本発明は、高ピークパワーを持つ
超短光パルスを光学デバイスへ伝達するために使用され
る超短光パルスの伝達技術分野に属する。
超短光パルスを光学デバイスへ伝達するために使用され
る超短光パルスの伝達技術分野に属する。
【０００３】
【従来の技術】超短光パルス源は現在、ピコ秒からサブ
ピコ秒の持続時間のパルス幅を持つパルスを、様々な波
長やパルス・エネルギーで、そしてＧＨｚの範囲までの
反復率において発生できるものとして知られている。こ
の様な光パルス源は、一般的に計測や画像処理など、時
間ゲ−トや、高ピークパワーまたは高強度による励起を
要する用途に使用されている。超短光パルスは、高速な
空間・時間分解能を提供し、高ピークパワーを特定の非
線形事象の励起（多光子蛍光媒質の励起など）に必要
な、焦点に合わせが可能な光線として提供することがで
きる。これらの能力は、生物学および医学画像、度量黴
学、テラヘルツ発生、光伝達および電子光学サンプリン
グ、そして光学式時間ドメイン反射率計など多様な用途
に利用されている。
ピコ秒の持続時間のパルス幅を持つパルスを、様々な波
長やパルス・エネルギーで、そしてＧＨｚの範囲までの
反復率において発生できるものとして知られている。こ
の様な光パルス源は、一般的に計測や画像処理など、時
間ゲ−トや、高ピークパワーまたは高強度による励起を
要する用途に使用されている。超短光パルスは、高速な
空間・時間分解能を提供し、高ピークパワーを特定の非
線形事象の励起（多光子蛍光媒質の励起など）に必要
な、焦点に合わせが可能な光線として提供することがで
きる。これらの能力は、生物学および医学画像、度量黴
学、テラヘルツ発生、光伝達および電子光学サンプリン
グ、そして光学式時間ドメイン反射率計など多様な用途
に利用されている。
【０００４】超短光パルスを試験装置または測定位置へ
伝達するために、現在使用されている技法には、ミラ
ー、レンズ、光ファイバー、ビームスプリッター、そし
て二色性素子などの光学式構成要素が使用されている。
超短光パルスがこれらの素子から成る伝達システムを通
過すると、ピークパワーの劣化や、時間プロフィール形
の歪みが発生する。これらの変化の結果、分解能、また
はＳ／Ｎ比（信号対雑音比）の低下が生じる場合もあ
る。光システム内を伝搬している超短光パルス信号のピ
ークパワーおよび時間的形状における変化は、損失およ
び分散に起因する。更に、高ピークパワーでは、光パル
スが非線形効果によって歪められる場合もある。
伝達するために、現在使用されている技法には、ミラ
ー、レンズ、光ファイバー、ビームスプリッター、そし
て二色性素子などの光学式構成要素が使用されている。
超短光パルスがこれらの素子から成る伝達システムを通
過すると、ピークパワーの劣化や、時間プロフィール形
の歪みが発生する。これらの変化の結果、分解能、また
はＳ／Ｎ比（信号対雑音比）の低下が生じる場合もあ
る。光システム内を伝搬している超短光パルス信号のピ
ークパワーおよび時間的形状における変化は、損失およ
び分散に起因する。更に、高ピークパワーでは、光パル
スが非線形効果によって歪められる場合もある。
【０００５】超短光パルスは、一定の範囲の光周波数
（または波長）から構成されており、これらの周波数
は、パルスの帯域幅を形成している。ある帯域幅の最短
パルス（帯域幅限定パルス）は、時間的に重複した全て
の周波数成分を有する。システム内を伝搬するにつれ
て、これらの周波数成分（波長構成要素）は、各々異な
る遅延を経験することになる。これらの遅延の結果、前
記の超短光パルスのピークパワーおよび時間的形状の歪
みが生じることになる。その結果、瞬間的周波数がパル
ス持続時間の関数として変化する周波数チャープパルス
が生じることになる。
（または波長）から構成されており、これらの周波数
は、パルスの帯域幅を形成している。ある帯域幅の最短
パルス（帯域幅限定パルス）は、時間的に重複した全て
の周波数成分を有する。システム内を伝搬するにつれ
て、これらの周波数成分（波長構成要素）は、各々異な
る遅延を経験することになる。これらの遅延の結果、前
記の超短光パルスのピークパワーおよび時間的形状の歪
みが生じることになる。その結果、瞬間的周波数がパル
ス持続時間の関数として変化する周波数チャープパルス
が生じることになる。
【０００６】光信号の伝達に使用される普通の材質のう
ち、ガラスなど、光学的に透明で一般的な材質を通じた
伝搬の結果として生じる損失は、ごくわずかである。し
かし、周波数に依存する媒質の屈折率ｎ（ν）のせい
で、ｃを真空状態で光の速度とした場合、光信号の伝搬
速度ｖは、ｖ＝ｃ／ｎ（ν）となる。波長λと周波数ν
との関係がλ＝ｃ／νで表わされるので、波長λが異な
る各波長の構成要素（成分）は、材質内で各々異なる伝
搬速度を経験することになる。この結果は、色分散(chr
omatic diapersion)と称される。群速度分散（ＧＶＤ）
のせいで、光パルス信号とこのような材質との相互作用
を通じて、パルス幅が広げられることもある。その結
果、帯域幅内の低周波数の構成要素と高周波数の構成要
素とは、分散媒質を通過後、各々異なる時間に到着する
ことになる。分散の正負によって、低周波数の構成要素
は高周波数の構成要素より早く、または遅く到着するこ
とになる。ガラスの場合、ゼロ分散波長（１３００ｎ
ｍ）より短い波長では正の分散を有するので、光パルス
の高周波数の構成要素は低周波数の構成要素に比べて遅
めに伝搬する。逆に、ゼロ分散波長以上になるとガラス
が負の分散を有するので、光パルスの低周波数の構成要
素が高周波数の構成要素に比べて遅めに伝搬する。よっ
て、超短光パルスが通過する光学素子は、どれも光信号
に歪みをもたらす可能性がある。
ち、ガラスなど、光学的に透明で一般的な材質を通じた
伝搬の結果として生じる損失は、ごくわずかである。し
かし、周波数に依存する媒質の屈折率ｎ（ν）のせい
で、ｃを真空状態で光の速度とした場合、光信号の伝搬
速度ｖは、ｖ＝ｃ／ｎ（ν）となる。波長λと周波数ν
との関係がλ＝ｃ／νで表わされるので、波長λが異な
る各波長の構成要素（成分）は、材質内で各々異なる伝
搬速度を経験することになる。この結果は、色分散(chr
omatic diapersion)と称される。群速度分散（ＧＶＤ）
のせいで、光パルス信号とこのような材質との相互作用
を通じて、パルス幅が広げられることもある。その結
果、帯域幅内の低周波数の構成要素と高周波数の構成要
素とは、分散媒質を通過後、各々異なる時間に到着する
ことになる。分散の正負によって、低周波数の構成要素
は高周波数の構成要素より早く、または遅く到着するこ
とになる。ガラスの場合、ゼロ分散波長（１３００ｎ
ｍ）より短い波長では正の分散を有するので、光パルス
の高周波数の構成要素は低周波数の構成要素に比べて遅
めに伝搬する。逆に、ゼロ分散波長以上になるとガラス
が負の分散を有するので、光パルスの低周波数の構成要
素が高周波数の構成要素に比べて遅めに伝搬する。よっ
て、超短光パルスが通過する光学素子は、どれも光信号
に歪みをもたらす可能性がある。
【０００７】幾つかの一般的な光学素子やシステムを利
用することによって、光の分散を操作することができ
る。これらには、ガラス製プリズム、回折格子、光ファ
イバー格子、そして光ファイバーなどが含まれる。これ
らの素子は、いかなる波長でも正負両方の分散を得るこ
とを可能にすると同時に、周波数チャープの補償も可能
にするものである。分散性遅延ラインを形成するために
二つのガラス製プリズムを一組として使用する場合、プ
リズムの間の距離を変化させることによって、異なる量
の分散を発生させることができる。同じく、反射的また
は透過的な回折格子を使用することによって、様々な量
の正および負の分散を提供することができる。光ファイ
バー格子は、光ファイバーのコア内に形成されたチャー
プブラッグ格子である。チャープブラッグ格子の場合、
異なった波長を空間内の異なった位置で反射させ、その
ことにより異なった波長構成要素に異なった時間シフト
を加えて光を分散させることができる。約１３００ｎｍ
よりも大きな波長のための特殊な光ファイバーを作成す
ることも可能である。これらの光ファイバーは、導波路
分散および物質的分散を併用することによって、正、
負、またはゼロに近い適切な分散を発生させることがで
きるものである。
用することによって、光の分散を操作することができ
る。これらには、ガラス製プリズム、回折格子、光ファ
イバー格子、そして光ファイバーなどが含まれる。これ
らの素子は、いかなる波長でも正負両方の分散を得るこ
とを可能にすると同時に、周波数チャープの補償も可能
にするものである。分散性遅延ラインを形成するために
二つのガラス製プリズムを一組として使用する場合、プ
リズムの間の距離を変化させることによって、異なる量
の分散を発生させることができる。同じく、反射的また
は透過的な回折格子を使用することによって、様々な量
の正および負の分散を提供することができる。光ファイ
バー格子は、光ファイバーのコア内に形成されたチャー
プブラッグ格子である。チャープブラッグ格子の場合、
異なった波長を空間内の異なった位置で反射させ、その
ことにより異なった波長構成要素に異なった時間シフト
を加えて光を分散させることができる。約１３００ｎｍ
よりも大きな波長のための特殊な光ファイバーを作成す
ることも可能である。これらの光ファイバーは、導波路
分散および物質的分散を併用することによって、正、
負、またはゼロに近い適切な分散を発生させることがで
きるものである。
【０００８】光学システム内でビーム伝達を行うために
一般的に使用されている光学素子のうち、光ファイバー
は実用システムにおける（特にレーザー光源が重く大き
い場合に）便利な伝達方法である。光ファイバーを用い
ると、事前に光学素子の位置を調整して安定させ得るの
で、システムの信頼性および耐久性を向上させることが
できる。レーザー光線を閉じこめる光ファイバー伝達法
により、典型的なレーザー研究室よりも多様な環境にレ
ーザー光源を設置することができると同時に、レーザー
光源をシステムに対して便利な場所に配置することが可
能になるので、システムのデザイン上の柔軟性を高める
ことができる。更に、レーザー光源や光学デバイスの光
軸（アラインメント）を狂わせることなく、光ファイバ
ーをシステムから取り外すことも可能である。よって、
レーザー光源や光学デバイスの光軸を事前に調整してお
けば、両者を別個に梱包して出荷することも可能とな
る。しかし、光ファイバーには下記のとおり、超短光パ
ルスの時間プロフィールを歪ませるという問題点があ
る。
一般的に使用されている光学素子のうち、光ファイバー
は実用システムにおける（特にレーザー光源が重く大き
い場合に）便利な伝達方法である。光ファイバーを用い
ると、事前に光学素子の位置を調整して安定させ得るの
で、システムの信頼性および耐久性を向上させることが
できる。レーザー光線を閉じこめる光ファイバー伝達法
により、典型的なレーザー研究室よりも多様な環境にレ
ーザー光源を設置することができると同時に、レーザー
光源をシステムに対して便利な場所に配置することが可
能になるので、システムのデザイン上の柔軟性を高める
ことができる。更に、レーザー光源や光学デバイスの光
軸（アラインメント）を狂わせることなく、光ファイバ
ーをシステムから取り外すことも可能である。よって、
レーザー光源や光学デバイスの光軸を事前に調整してお
けば、両者を別個に梱包して出荷することも可能とな
る。しかし、光ファイバーには下記のとおり、超短光パ
ルスの時間プロフィールを歪ませるという問題点があ
る。
【０００９】光ファイバーには、特定の波長λに対し、
単一モード（単一の空間モードのみ伝搬可能）とマルチ
モード（複数の空間モードが伝搬可能）の二種類があ
る。単一モードの場合、光ファイバー中のパルス伝搬に
は次の特性が見られる。 −周波数に依存する損失 −物質的な分散から生じるパルス幅の広がり −導波路分散 物質的な分散の符号が、正から負、または負から正へと
変わる「ゼロ分散」地点（例えば、標準的な遠距離通信
用光ファイバーの場合には約１３００ｎｍ）では、パル
ス幅が大幅な広がりを経験することなく、パルスが伝搬
する場合もある。しかし、物質的分散の効果が減少する
につれて、コアークラッド間のインタフェースにおける
モード閉じ込みが増加して導波路分散が顕著になる。マ
ルチモード・光ファイバーの場合、更に時間的な広がり
を起こす可能性のある空間的モードが多数追加されるの
で、この状況は一層複雑化する。しかし、マルチモード
・光ファイバーは光軸調整ミス（ミスアラインメント）
に対する許容範囲が大きいので、多くの用途において非
常に重要である。
単一モード（単一の空間モードのみ伝搬可能）とマルチ
モード（複数の空間モードが伝搬可能）の二種類があ
る。単一モードの場合、光ファイバー中のパルス伝搬に
は次の特性が見られる。 −周波数に依存する損失 −物質的な分散から生じるパルス幅の広がり −導波路分散 物質的な分散の符号が、正から負、または負から正へと
変わる「ゼロ分散」地点（例えば、標準的な遠距離通信
用光ファイバーの場合には約１３００ｎｍ）では、パル
ス幅が大幅な広がりを経験することなく、パルスが伝搬
する場合もある。しかし、物質的分散の効果が減少する
につれて、コアークラッド間のインタフェースにおける
モード閉じ込みが増加して導波路分散が顕著になる。マ
ルチモード・光ファイバーの場合、更に時間的な広がり
を起こす可能性のある空間的モードが多数追加されるの
で、この状況は一層複雑化する。しかし、マルチモード
・光ファイバーは光軸調整ミス（ミスアラインメント）
に対する許容範囲が大きいので、多くの用途において非
常に重要である。
【００１０】長距離光ファイバー式遠距離通信システム
には、光ファイバーによる伝達距離が長いことにより光
信号パルスが広がり、ビットエラー率が高くなるという
問題が存在する。この問題は、特殊デザインの光ファイ
バーによる分散の補償、パルスの事前チャーピングな
ど、光ファイバー格子を利用した幾つかの処置法によっ
て対処されてきた。しかし、これらのシステムに使用さ
れた信号のピークパワーは、非線形効果の発生点以下で
ある。換言すれば、これらのシステムは、光ファイバー
を通じた高ピークパワー（ここでは高ピークパワーを１
ｋｗ以上と定義する）パルスの伝達という課題には対応
していない。
には、光ファイバーによる伝達距離が長いことにより光
信号パルスが広がり、ビットエラー率が高くなるという
問題が存在する。この問題は、特殊デザインの光ファイ
バーによる分散の補償、パルスの事前チャーピングな
ど、光ファイバー格子を利用した幾つかの処置法によっ
て対処されてきた。しかし、これらのシステムに使用さ
れた信号のピークパワーは、非線形効果の発生点以下で
ある。換言すれば、これらのシステムは、光ファイバー
を通じた高ピークパワー（ここでは高ピークパワーを１
ｋｗ以上と定義する）パルスの伝達という課題には対応
していない。
【００１１】最適化されたパルス幅の伝達を要求するシ
ステムの一つに、二光子レーザー顕微鏡がある。デンク
他が米国特許５，０３４，６１３号（特許出願公表平５
−５０３１４９号）にて公開した通り、このようなシス
テムは、レーザー走査型顕微鏡、試料の染色用として長
い波長（赤または赤外線）の照明により適切な蛍光を放
射する蛍光色素、適切な波長を持つピコ秒またはサブピ
コ秒台のパルスを発生し得るレーザー光源、蛍光色素よ
りの放射光の検出器、そしてコンピュータによる信号処
理によって構成される。超短パルスを発生する目的で、
Ｔｉ：サファイヤ型レーザーやＣｒ：ＬｉＳＡＦ型レー
ザー等の様々な光源が使用されてきたが、高ピークパワ
ーパルスの伝達は「空中（フリースペース）」で行われ
てきた。この様なシステムは、Ｍ・ミューラー他がオプ
ティックス・レター誌（Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．９；１９
９５）の「二光子吸収による高数値アパーチャーの焦点
内のフェムト秒の測定」にて報告しているが、このシス
テムでは、パルスが顕微鏡の対物レンズに入射した時点
で、レンズがパルスを歪め、パルス幅をかなり広げるこ
とが判明している。
ステムの一つに、二光子レーザー顕微鏡がある。デンク
他が米国特許５，０３４，６１３号（特許出願公表平５
−５０３１４９号）にて公開した通り、このようなシス
テムは、レーザー走査型顕微鏡、試料の染色用として長
い波長（赤または赤外線）の照明により適切な蛍光を放
射する蛍光色素、適切な波長を持つピコ秒またはサブピ
コ秒台のパルスを発生し得るレーザー光源、蛍光色素よ
りの放射光の検出器、そしてコンピュータによる信号処
理によって構成される。超短パルスを発生する目的で、
Ｔｉ：サファイヤ型レーザーやＣｒ：ＬｉＳＡＦ型レー
ザー等の様々な光源が使用されてきたが、高ピークパワ
ーパルスの伝達は「空中（フリースペース）」で行われ
てきた。この様なシステムは、Ｍ・ミューラー他がオプ
ティックス・レター誌（Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．９；１９
９５）の「二光子吸収による高数値アパーチャーの焦点
内のフェムト秒の測定」にて報告しているが、このシス
テムでは、パルスが顕微鏡の対物レンズに入射した時点
で、レンズがパルスを歪め、パルス幅をかなり広げるこ
とが判明している。
【００１２】最適化されたパルスを要求するもう一つの
用途の例には、光学式計測がある。光学式計測では、光
学測定装置を利用し、非破壊的な、非接触手段で物質的
パラメータの測定が行われる。この装置には、光パルス
源、伝達機構、および、光源が測定物体を照らした後、
信号処理のためにその反射光を捕える様に挿入されたプ
ローブが含まれる。パルス化された光源から光線を伝達
するためには、プローブに組み込まれた光ファイバーを
通して光を伝達すればよい。よって、このプローブは測
定システムへの取り付けが便利なように組み立てること
ができ、試料とほぼ接触するように配置し得る。このシ
ステムにおける解像度は、自己相関器の周波数ダブリン
グ結晶またはクロス相関器の内部にある測定点において
高ピークパワー（最短）のパルスが得られるかどうかに
依存している。しかし、光ファイバーを用いた伝達法そ
のものが最適化されておらず、測定点への最短パルスを
伝達することができないのが現況である。
用途の例には、光学式計測がある。光学式計測では、光
学測定装置を利用し、非破壊的な、非接触手段で物質的
パラメータの測定が行われる。この装置には、光パルス
源、伝達機構、および、光源が測定物体を照らした後、
信号処理のためにその反射光を捕える様に挿入されたプ
ローブが含まれる。パルス化された光源から光線を伝達
するためには、プローブに組み込まれた光ファイバーを
通して光を伝達すればよい。よって、このプローブは測
定システムへの取り付けが便利なように組み立てること
ができ、試料とほぼ接触するように配置し得る。このシ
ステムにおける解像度は、自己相関器の周波数ダブリン
グ結晶またはクロス相関器の内部にある測定点において
高ピークパワー（最短）のパルスが得られるかどうかに
依存している。しかし、光ファイバーを用いた伝達法そ
のものが最適化されておらず、測定点への最短パルスを
伝達することができないのが現況である。
【００１３】その他のシステムでは、モード周期パルス
を調査下の試料に光ファイバーで伝達するという機構の
変形型が利用されている。特に、Ｈｕａｎｇ他による国
際出願ＰＣＴ／ＵＳ９２／０３５３６には、光学コヒー
レンス領域反射率計測学のためのシステムが記述されて
おり、このシステムには、短いコヒーレンス長の光源を
測定下の試料へ光ファイバーで伝達するという機構が含
まれている。このような機構には、広帯域幅、高輝度光
源、または、超短パルス（即ち広帯域幅）を発生し得る
モード同期光源を利用することができる。この測定技法
には、干渉計として配置されたリファレンス（参照）用
経路と、試料用経路とが存在する（測定結果を得るため
には、これら二つの経路は、光学的な干渉を起こさなけ
ればならない）。この干渉が起こるためには、光源から
リファレンスまでの距離と、光源から試料までの光経路
路距離とが、ほぼ同じでなければならない。この状態
は、Ｌref −Ｌsample〜Ｌcoherence という数式で表わ
すことができる。この場合、Ｌref は光源からリファレ
ンスまでの光経路距離、Ｌsampleは光源から試料までの
光経路距離、そしてＬcoherence は光源のコヒーレンス
長である。この条件は、全ての波長にて満たされなけれ
ばならない。ここで、システムの一辺（レグ）の光ファ
イバーの長さがもう一方よりも短い場合、例えばスペク
トルの青色側の光の場合には、長さが短く高いＧＶＤを
持つことが知られている別の光学物質を短い方の辺（ア
ーム）に加え、これらの光経路の距離を同等にすれば、
波長に対する相対距離を補償することができるというこ
とが認識されている。この補償は、広帯域幅光線の各構
成波長が、二つの光経路の終点に同時に到着する（即
ち、最短の波長、中間の波長および最長の波長が同時に
到着する）ように行われる。モード同期光源と共に使用
する場合、パルス幅を短くする必要はない。しかし、チ
ャープは各経路からのパルスにおいて同等でなければな
らない。
を調査下の試料に光ファイバーで伝達するという機構の
変形型が利用されている。特に、Ｈｕａｎｇ他による国
際出願ＰＣＴ／ＵＳ９２／０３５３６には、光学コヒー
レンス領域反射率計測学のためのシステムが記述されて
おり、このシステムには、短いコヒーレンス長の光源を
測定下の試料へ光ファイバーで伝達するという機構が含
まれている。このような機構には、広帯域幅、高輝度光
源、または、超短パルス（即ち広帯域幅）を発生し得る
モード同期光源を利用することができる。この測定技法
には、干渉計として配置されたリファレンス（参照）用
経路と、試料用経路とが存在する（測定結果を得るため
には、これら二つの経路は、光学的な干渉を起こさなけ
ればならない）。この干渉が起こるためには、光源から
リファレンスまでの距離と、光源から試料までの光経路
路距離とが、ほぼ同じでなければならない。この状態
は、Ｌref −Ｌsample〜Ｌcoherence という数式で表わ
すことができる。この場合、Ｌref は光源からリファレ
ンスまでの光経路距離、Ｌsampleは光源から試料までの
光経路距離、そしてＬcoherence は光源のコヒーレンス
長である。この条件は、全ての波長にて満たされなけれ
ばならない。ここで、システムの一辺（レグ）の光ファ
イバーの長さがもう一方よりも短い場合、例えばスペク
トルの青色側の光の場合には、長さが短く高いＧＶＤを
持つことが知られている別の光学物質を短い方の辺（ア
ーム）に加え、これらの光経路の距離を同等にすれば、
波長に対する相対距離を補償することができるというこ
とが認識されている。この補償は、広帯域幅光線の各構
成波長が、二つの光経路の終点に同時に到着する（即
ち、最短の波長、中間の波長および最長の波長が同時に
到着する）ように行われる。モード同期光源と共に使用
する場合、パルス幅を短くする必要はない。しかし、チ
ャープは各経路からのパルスにおいて同等でなければな
らない。
【００１４】ボウマ他が、オプティックス・レター誌
（Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１３；１９９５）の「モード同
期Ｔｉ：Ａｌ2 Ｏ3 型レーザー光源を利用した高解像度
光学コヒーレンス断層撮像法」で報告した同類のシステ
ムでは、モード同期Ｃｒ：フォルステライト型レーザー
を利用して光学コヒーレンス断層撮像が行われている。
この場合も、レーザーの光帯域幅は、撮像法にとって非
常に重要である。よって、Ｃｒ：フォルステライトの限
定された帯域幅は、自己位相変調を用いて光ファイバー
内に帯域幅を発生させるという、公知の方法を用いて高
められた。このため、レーザーの出力と撮影システムの
入力との間に光ファイバーが加えられ、光軸調整の容易
さという副次的効果が達成された。しかしながら、ここ
では、最適化されたパルス幅を調査下の試料に伝達する
ことに対する必要性や意図は、存在しなかった。実際、
通常の最短の光パルスを得るためには、自己位相変調を
避けることが望ましい。
（Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１３；１９９５）の「モード同
期Ｔｉ：Ａｌ2 Ｏ3 型レーザー光源を利用した高解像度
光学コヒーレンス断層撮像法」で報告した同類のシステ
ムでは、モード同期Ｃｒ：フォルステライト型レーザー
を利用して光学コヒーレンス断層撮像が行われている。
この場合も、レーザーの光帯域幅は、撮像法にとって非
常に重要である。よって、Ｃｒ：フォルステライトの限
定された帯域幅は、自己位相変調を用いて光ファイバー
内に帯域幅を発生させるという、公知の方法を用いて高
められた。このため、レーザーの出力と撮影システムの
入力との間に光ファイバーが加えられ、光軸調整の容易
さという副次的効果が達成された。しかしながら、ここ
では、最適化されたパルス幅を調査下の試料に伝達する
ことに対する必要性や意図は、存在しなかった。実際、
通常の最短の光パルスを得るためには、自己位相変調を
避けることが望ましい。
【００１５】光ファイバーを利用した伝達機構を活用し
たシステムは、ハリスによる米国特許５，１２０，９５
３号にも記述されている。ここでは、光は、走査型共焦
点顕微鏡内の試料へ光ファイバーを通じて伝達され、試
料で発生して後方散乱した信号は、同じ光ファイバーに
よって検出される。光ファイバーは、顕微鏡の光学経路
上に配置された光学部品の厳密な位置調整を不要にし、
また、入力光モードと後方散乱された信号光とのための
空間的フィルターとしての役割を果たすために使用され
ている。この様なシステムでは、単一光子蛍光発光が信
号源であり、その蛍光発光は、試料へ入射する光のピー
ク強度よりも平均的な強度に比例するので、光のパルス
幅を気にする必要がない。このため、この用途にはパル
ス光源ではなく、連続波レーザー（ＣＷレーザー）が使
用されている。
たシステムは、ハリスによる米国特許５，１２０，９５
３号にも記述されている。ここでは、光は、走査型共焦
点顕微鏡内の試料へ光ファイバーを通じて伝達され、試
料で発生して後方散乱した信号は、同じ光ファイバーに
よって検出される。光ファイバーは、顕微鏡の光学経路
上に配置された光学部品の厳密な位置調整を不要にし、
また、入力光モードと後方散乱された信号光とのための
空間的フィルターとしての役割を果たすために使用され
ている。この様なシステムでは、単一光子蛍光発光が信
号源であり、その蛍光発光は、試料へ入射する光のピー
ク強度よりも平均的な強度に比例するので、光のパルス
幅を気にする必要がない。このため、この用途にはパル
ス光源ではなく、連続波レーザー（ＣＷレーザー）が使
用されている。
【００１６】走査型共焦点顕微鏡などの光学式測定シス
テムでは、光ファイバーを利用した伝達機構は特に有利
である。例えば、伝達光ファイバーで結合された超短パ
ルス光源を組み合わせて光学システムを取り入れた測定
システムなどが挙げられる。二光子顕微鏡の場合、高ピ
ークパワーかつ、総エネルギー量が低い光パルスを試料
に伝達することが不可欠である。二光子吸収が許容し得
る率で発生するよう、レーザーの強度（Ｗ／ｃｍ2 ）は
十分に高くなければならない。しかし、パルスが一定の
エネルギーレベルを超えると、パルスが試料を光漂白し
て試料にダメージを与える可能性が出てくる。従って、
超短パルス光源を用いた測定システムを提供するために
は、パルスの継続時間が短く高ピークパワーで、かつ、
総エネルギー量が低いパルスを伝達する手段が要求され
る。
テムでは、光ファイバーを利用した伝達機構は特に有利
である。例えば、伝達光ファイバーで結合された超短パ
ルス光源を組み合わせて光学システムを取り入れた測定
システムなどが挙げられる。二光子顕微鏡の場合、高ピ
ークパワーかつ、総エネルギー量が低い光パルスを試料
に伝達することが不可欠である。二光子吸収が許容し得
る率で発生するよう、レーザーの強度（Ｗ／ｃｍ2 ）は
十分に高くなければならない。しかし、パルスが一定の
エネルギーレベルを超えると、パルスが試料を光漂白し
て試料にダメージを与える可能性が出てくる。従って、
超短パルス光源を用いた測定システムを提供するために
は、パルスの継続時間が短く高ピークパワーで、かつ、
総エネルギー量が低いパルスを伝達する手段が要求され
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的（課題）
は、測定システムの光学デバイスへ光ファイバーを通し
て高ピークパワーパルスを伝達し、さらに、高ピークパ
ワーパルスのパルス形状特性を所望の相互作用地点で最
適化することである。本発明の他の目的は、例えば光測
定システムなどの光学デバイス内で生じる分散効果を補
償するために、光パルス源または伝達用光ファイバー内
の分散効果を制御することである。
は、測定システムの光学デバイスへ光ファイバーを通し
て高ピークパワーパルスを伝達し、さらに、高ピークパ
ワーパルスのパルス形状特性を所望の相互作用地点で最
適化することである。本発明の他の目的は、例えば光測
定システムなどの光学デバイス内で生じる分散効果を補
償するために、光パルス源または伝達用光ファイバー内
の分散効果を制御することである。
【００１８】本発明のさらなる目的は、高ピークパワー
が光ファイバー伝達システムを通して伝搬した場合に、
非線形効果により発生するパルスの歪みを低減すること
である。
が光ファイバー伝達システムを通して伝搬した場合に、
非線形効果により発生するパルスの歪みを低減すること
である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】これらの目的（課題）を
達成するために、本発明は、高ピークパワーの超短光パ
ルスを発生し得る超短パルスレーザー光源を含む。光パ
ルスを伝達用光ファイバーを通じて伝達する前に、光パ
ルスのパルス幅は引き伸ばされ、低ピークパワーを持つ
光パルスが形成される。パルスの引き伸ばしは、レーザ
ー光源内または別体の伸張器にて行われる。レーザー光
源に直接由来する光パルスのチャープは、その他の分散
デバイス（即ち、ホログラフィー格子、光ファイバー格
子、金属格子、光ファイバー、特殊光ファイバー、また
はプリズム）と共に使用されても良いし、分散デバイス
無しで使用されても良い。
達成するために、本発明は、高ピークパワーの超短光パ
ルスを発生し得る超短パルスレーザー光源を含む。光パ
ルスを伝達用光ファイバーを通じて伝達する前に、光パ
ルスのパルス幅は引き伸ばされ、低ピークパワーを持つ
光パルスが形成される。パルスの引き伸ばしは、レーザ
ー光源内または別体の伸張器にて行われる。レーザー光
源に直接由来する光パルスのチャープは、その他の分散
デバイス（即ち、ホログラフィー格子、光ファイバー格
子、金属格子、光ファイバー、特殊光ファイバー、また
はプリズム）と共に使用されても良いし、分散デバイス
無しで使用されても良い。
【００２０】引き伸ばされた光パルスは光ファイバーを
通じて伝達され、同光ファイバーは高ピークパワーの超
短光パルスを必要とする光学デバイスへパルスを伝達す
る。光パルスのピークパワーはパルス幅の引き伸ばしに
よって低下するので、高ピークパワーパルスが光ファイ
バー内で経験する非線形効果を回避することが可能とな
る。光ファイバーやパルス圧縮器の分散により、パルス
レーザー光源や伸張器で発生した分散が相殺され、再圧
縮された光パルスが光学デバイスへと伝達される。光パ
ルスが、光学デバイス内の作用地点（例えば標本や探知
器など）に至るまでに十分に再圧縮されるように、光学
デバイス内の構成要素によって発生させられた分散は、
光ファイバー伝達システム（本発明の超短光パルスの伝
達装置）によって、事前に補償されることが好ましい。
通じて伝達され、同光ファイバーは高ピークパワーの超
短光パルスを必要とする光学デバイスへパルスを伝達す
る。光パルスのピークパワーはパルス幅の引き伸ばしに
よって低下するので、高ピークパワーパルスが光ファイ
バー内で経験する非線形効果を回避することが可能とな
る。光ファイバーやパルス圧縮器の分散により、パルス
レーザー光源や伸張器で発生した分散が相殺され、再圧
縮された光パルスが光学デバイスへと伝達される。光パ
ルスが、光学デバイス内の作用地点（例えば標本や探知
器など）に至るまでに十分に再圧縮されるように、光学
デバイス内の構成要素によって発生させられた分散は、
光ファイバー伝達システム（本発明の超短光パルスの伝
達装置）によって、事前に補償されることが好ましい。
【００２１】本発明は、二光子共焦点顕微鏡での観測の
ために染色された生物学的細胞組織など、測定システム
内の試験標本へ、または、ある物体の位置を自己相関技
法によって測定するために、その物体の表面へと（１ｋ
ｗ超の）高ピークパワーパルスを光ファイバーを通じて
伝達するために使用することができる。更に、本発明の
光ファイバー伝達システムには、伝達用光ファイバーの
前方または後方に周波数変換装置が装備される場合もあ
る。周波数変換装置は、レーザー光源によって発生され
た周波数以外の周波数を持つ光パルスを、光学デバイス
へ効率的に伝達することを可能にするものである。
ために染色された生物学的細胞組織など、測定システム
内の試験標本へ、または、ある物体の位置を自己相関技
法によって測定するために、その物体の表面へと（１ｋ
ｗ超の）高ピークパワーパルスを光ファイバーを通じて
伝達するために使用することができる。更に、本発明の
光ファイバー伝達システムには、伝達用光ファイバーの
前方または後方に周波数変換装置が装備される場合もあ
る。周波数変換装置は、レーザー光源によって発生され
た周波数以外の周波数を持つ光パルスを、光学デバイス
へ効率的に伝達することを可能にするものである。
【００２２】周期ポーリング・ニオブ酸リチウム結晶
（ＰＰＬＮ）など、チャープ周期ポーリング非線形周波
数変換装置は、周波数変換装置および伸張器（または圧
縮器）の両方として使用することができる。ＰＰＬＮ
は、入射パルスの二倍の周波数を持つパルスを発生する
ことができ、結晶の周波数チャープは、必要に応じて補
償要素の分散の極性および大きさに合うように設計する
ことができる。
（ＰＰＬＮ）など、チャープ周期ポーリング非線形周波
数変換装置は、周波数変換装置および伸張器（または圧
縮器）の両方として使用することができる。ＰＰＬＮ
は、入射パルスの二倍の周波数を持つパルスを発生する
ことができ、結晶の周波数チャープは、必要に応じて補
償要素の分散の極性および大きさに合うように設計する
ことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の上記およびその他の目的
と利点を更に明確にするために、本発明の模範的な実施
の形態を、図面を参照しながら詳しく説明する。図１
は、本発明の一般的な実施例に従う光ファイバー伝達シ
ステム（超短光パルスの伝達装置）の構成を表してい
る。図１に表示されている通り、光パルス源１０は、高
ピークパワーを持つ光パルスを発生する。光パルス源１
０には、例えば、受動型モード同期光ファイバーレーザ
ーを利用することができ、これに発振器および増幅器が
含まれる場合がある。光パルス源１０によって発生され
た超短光パルスは、１００ピコ秒未満のパルス幅と、１
ｋｗ以上のピークパワーとを持つ。光パルス源１０とし
ては、エルビウムドープ光ファイバーレーザーが好まし
い。なぜならば、エルビウムドープ光ファイバーレーザ
ーは、正の分散を有する光ファイバーや負の分散を有す
る光ファイバー、または低分散光ファイバーとの併用に
適した波長（１．５５μｍ）の光を発生し得るからであ
る。
と利点を更に明確にするために、本発明の模範的な実施
の形態を、図面を参照しながら詳しく説明する。図１
は、本発明の一般的な実施例に従う光ファイバー伝達シ
ステム（超短光パルスの伝達装置）の構成を表してい
る。図１に表示されている通り、光パルス源１０は、高
ピークパワーを持つ光パルスを発生する。光パルス源１
０には、例えば、受動型モード同期光ファイバーレーザ
ーを利用することができ、これに発振器および増幅器が
含まれる場合がある。光パルス源１０によって発生され
た超短光パルスは、１００ピコ秒未満のパルス幅と、１
ｋｗ以上のピークパワーとを持つ。光パルス源１０とし
ては、エルビウムドープ光ファイバーレーザーが好まし
い。なぜならば、エルビウムドープ光ファイバーレーザ
ーは、正の分散を有する光ファイバーや負の分散を有す
る光ファイバー、または低分散光ファイバーとの併用に
適した波長（１．５５μｍ）の光を発生し得るからであ
る。
【００２４】光パルスは、光パルス源１０からパルス伸
張器２０へ送られる。パルス伸張器２０の構成要素とし
ては、光ファイバー、チャープ光ファイバーブラッグ格
子、一対の回折格子、または、一対のプリズム等の光学
要素を利用し得る。パルス伸張器２０は、入射光パルス
のパルス幅を延ばし、チャープ光パルスを形成する。パ
ルス幅が延長された結果、光パルスのピークパワーは減
少する。次に、延長された光パルスは、単一モード光フ
ァイバー３０を通じて伝達され、同光ファイバーは光パ
ルスを所望の位置へと伝達する。ここで、マルチモード
光ファイバーでは、伝達距離が異なる異モードが多数存
在し、パルスの分裂へとつながるので、マルチモード光
ファイバーよりも単一モード光ファイバーの方が好まし
い。
張器２０へ送られる。パルス伸張器２０の構成要素とし
ては、光ファイバー、チャープ光ファイバーブラッグ格
子、一対の回折格子、または、一対のプリズム等の光学
要素を利用し得る。パルス伸張器２０は、入射光パルス
のパルス幅を延ばし、チャープ光パルスを形成する。パ
ルス幅が延長された結果、光パルスのピークパワーは減
少する。次に、延長された光パルスは、単一モード光フ
ァイバー３０を通じて伝達され、同光ファイバーは光パ
ルスを所望の位置へと伝達する。ここで、マルチモード
光ファイバーでは、伝達距離が異なる異モードが多数存
在し、パルスの分裂へとつながるので、マルチモード光
ファイバーよりも単一モード光ファイバーの方が好まし
い。
【００２５】一般的に、高ピークパワーは強い非線形効
果による歪みを生じさせてピークパワーの低下をもたら
すので、単一モード光ファイバーは高ピークパワーを持
つ光パルスの伝達には向いていない。本実施例によれ
ば、光パルス源１０によって発生された光パルスの高ピ
ークパワーが、単一モード光ファイバー３０へ伝達され
る前に低下するので、この問題を克服することができ
る。言い替えれば、光パルスのピークパワーは、パルス
伸張器２０によってパルスを引き伸ばす過程で低下す
る。よって、単一モード光ファイバー３０を通じて伝達
する際に、光パルスが非線形効果によって強く歪められ
たり、そのピークパワーが低下したりすることはない。
果による歪みを生じさせてピークパワーの低下をもたら
すので、単一モード光ファイバーは高ピークパワーを持
つ光パルスの伝達には向いていない。本実施例によれ
ば、光パルス源１０によって発生された光パルスの高ピ
ークパワーが、単一モード光ファイバー３０へ伝達され
る前に低下するので、この問題を克服することができ
る。言い替えれば、光パルスのピークパワーは、パルス
伸張器２０によってパルスを引き伸ばす過程で低下す
る。よって、単一モード光ファイバー３０を通じて伝達
する際に、光パルスが非線形効果によって強く歪められ
たり、そのピークパワーが低下したりすることはない。
【００２６】圧縮器４０は、単一モード光ファイバー３
０を通じて伝達された光パルスのパルス幅を圧縮する。
本実施例では、圧縮器として、光ファイバー、一対の回
折格子、チャープ光ファイバーブラッグ格子、または一
対のプリズムを使用し得る。あるいは、光ファイバー３
０そのものを圧縮機として使用することもできる。この
場合、光学デバイス５０内の所望の相互作用地点で、光
パルスを本来の帯域幅およびピークパワーへと十分に再
圧縮するために、単一モード光ファイバー３０および光
学デバイス５０におけるチャープ（即ち分散）は、光フ
ァイバー３０への入射光と同量で逆極性でなければなら
ない（即ち、光パルス源１０やパルス伸張器２０によっ
て伝達されたチャープと、同量で逆極性でなければなら
ない）。従って、光パルス源１０から光学デバイス５０
に至るシステム全体の分散を補償するように、単一モー
ド光ファイバー３０の長さが設計される。単一モード光
ファイバー３０の分散は、パルス伸張器２０の分極と逆
極性で、非線形効果が発生する距離をなるべく短くでき
るように高いことが望ましい。光学デバイス５０は、既
知の分散を持ち、測定点または検知器など、光学デバイ
ス５０内の特定位置において、最終的な高ピークパワー
パルスを生じる。
０を通じて伝達された光パルスのパルス幅を圧縮する。
本実施例では、圧縮器として、光ファイバー、一対の回
折格子、チャープ光ファイバーブラッグ格子、または一
対のプリズムを使用し得る。あるいは、光ファイバー３
０そのものを圧縮機として使用することもできる。この
場合、光学デバイス５０内の所望の相互作用地点で、光
パルスを本来の帯域幅およびピークパワーへと十分に再
圧縮するために、単一モード光ファイバー３０および光
学デバイス５０におけるチャープ（即ち分散）は、光フ
ァイバー３０への入射光と同量で逆極性でなければなら
ない（即ち、光パルス源１０やパルス伸張器２０によっ
て伝達されたチャープと、同量で逆極性でなければなら
ない）。従って、光パルス源１０から光学デバイス５０
に至るシステム全体の分散を補償するように、単一モー
ド光ファイバー３０の長さが設計される。単一モード光
ファイバー３０の分散は、パルス伸張器２０の分極と逆
極性で、非線形効果が発生する距離をなるべく短くでき
るように高いことが望ましい。光学デバイス５０は、既
知の分散を持ち、測定点または検知器など、光学デバイ
ス５０内の特定位置において、最終的な高ピークパワー
パルスを生じる。
【００２７】図１では、光パルス源１０とパルス伸張器
２０とは、別装置として表示されているが、光パルス源
１０により発生するチャープ光パルスで十分な場合に
は、別体のパルス伸張器２０が不要になる場合もある。
即ち、この様なレーザー光源によって発生したチャープ
光パルスは、既に適切なピークパワーやパルス幅特性で
あるので、別体の伸張器を使用してパルス幅を延ばし、
ピークパワーを減少させる必要がない。
２０とは、別装置として表示されているが、光パルス源
１０により発生するチャープ光パルスで十分な場合に
は、別体のパルス伸張器２０が不要になる場合もある。
即ち、この様なレーザー光源によって発生したチャープ
光パルスは、既に適切なピークパワーやパルス幅特性で
あるので、別体の伸張器を使用してパルス幅を延ばし、
ピークパワーを減少させる必要がない。
【００２８】本実施例の装置は、二つの重要な問題を解
決することができる。第一に、伝達用光ファイバーの分
散が補償されるため、測定点または検知器など、光学デ
バイス５０内の特定地点において、パルスの最短持続時
間（および最高ピークパワー）を達成することができる
ということである。第二に、通常光ファイバー内の高ピ
ークパワーパルスが経験する非線形効果による歪みが発
生することなしに、高ピークパワー光パルスが、光ファ
イバー伝達システムにより伝達されるということであ
る。
決することができる。第一に、伝達用光ファイバーの分
散が補償されるため、測定点または検知器など、光学デ
バイス５０内の特定地点において、パルスの最短持続時
間（および最高ピークパワー）を達成することができる
ということである。第二に、通常光ファイバー内の高ピ
ークパワーパルスが経験する非線形効果による歪みが発
生することなしに、高ピークパワー光パルスが、光ファ
イバー伝達システムにより伝達されるということであ
る。
【００２９】さらに詳しく説明すると、ラマン発生や自
己位相変調などの非線形効果の開始は、光パルスを歪ま
せ広げることになる。光ファイバー内において、パルス
の分散長Ｌd ＝ＴO 2 ／｜β2 ｜が、非線形長ＬN ＝１
／γＰO より短い場合（Ｌd／ＬN ＜１）、光ファイバ
ーにおけるこれらの相互作用の悪影響は無視することが
できる。このうち、｜β2 ｜は光ファイバー分散係数の
絶対値、γは光ファイバー非線形係数、ＰO はレーザー
パルスのピークパワー、そしてＴO は圧縮されたパルス
の持続時間である。分散長Ｌd および非線形長ＬN は、
光ファイバー上のパルス展開（pulse evolution ）に関
して分散と非線形効果とのどちらが重要になるかについ
て、長さのスケールを提供するものである。言い替えれ
ば、分散長Ｌd が非線形長ＬN よりも短い場合には、パ
ルスは、非線形効果が時間的およびスペクトル的な歪み
を起こすよりも、はるかに速く伸張または圧縮されるこ
とになる。
己位相変調などの非線形効果の開始は、光パルスを歪ま
せ広げることになる。光ファイバー内において、パルス
の分散長Ｌd ＝ＴO 2 ／｜β2 ｜が、非線形長ＬN ＝１
／γＰO より短い場合（Ｌd／ＬN ＜１）、光ファイバ
ーにおけるこれらの相互作用の悪影響は無視することが
できる。このうち、｜β2 ｜は光ファイバー分散係数の
絶対値、γは光ファイバー非線形係数、ＰO はレーザー
パルスのピークパワー、そしてＴO は圧縮されたパルス
の持続時間である。分散長Ｌd および非線形長ＬN は、
光ファイバー上のパルス展開（pulse evolution ）に関
して分散と非線形効果とのどちらが重要になるかについ
て、長さのスケールを提供するものである。言い替えれ
ば、分散長Ｌd が非線形長ＬN よりも短い場合には、パ
ルスは、非線形効果が時間的およびスペクトル的な歪み
を起こすよりも、はるかに速く伸張または圧縮されるこ
とになる。
【００３０】分散長Ｌd が非線形長ＬN よりも長い（Ｌ
d ／ＬN ＞１）からといって、１ｋＷ以上のピークパワ
ーを有するレーザーパルスが、分散がほとんど無い状態
で光ファイバー内を伝搬することはできない。しかし、
チャープパルス（即ち、光パルス源１０またはパルス伸
張器２０によって引き伸ばされたパルス）を伝搬させる
ことによってピークパワーが低下され、分散長Ｌd を変
えること無く非線形長ＬN を増加させることができる。
その後に、例えば、大きな光ファイバー分散（短い分散
長）を持つ光ファイバーなどを利用することによって、
そのパルスを再圧縮することができる。この結果、光パ
ルスは、光ファイバーの末端に限り、短い持続時間と高
いピークパワーとを持つことになる。
d ／ＬN ＞１）からといって、１ｋＷ以上のピークパワ
ーを有するレーザーパルスが、分散がほとんど無い状態
で光ファイバー内を伝搬することはできない。しかし、
チャープパルス（即ち、光パルス源１０またはパルス伸
張器２０によって引き伸ばされたパルス）を伝搬させる
ことによってピークパワーが低下され、分散長Ｌd を変
えること無く非線形長ＬN を増加させることができる。
その後に、例えば、大きな光ファイバー分散（短い分散
長）を持つ光ファイバーなどを利用することによって、
そのパルスを再圧縮することができる。この結果、光パ
ルスは、光ファイバーの末端に限り、短い持続時間と高
いピークパワーとを持つことになる。
【００３１】本発明によれば、正負両方の分散効果に対
し、分散補償を提供することができる。このことによ
り、例えば走査型二光子レーザー顕微鏡のターレット内
の対物レンズなど、システムの光学経路を調整して柔軟
な最適化が達成でき、システム使用者が事前に適切な補
償を行えるようになる。このような方法は、システム設
計の柔軟性、耐久性、そして信頼性を向上させるだけで
なく、システム全体におけるＳ／Ｎ比および解像度を改
善させることができる。
し、分散補償を提供することができる。このことによ
り、例えば走査型二光子レーザー顕微鏡のターレット内
の対物レンズなど、システムの光学経路を調整して柔軟
な最適化が達成でき、システム使用者が事前に適切な補
償を行えるようになる。このような方法は、システム設
計の柔軟性、耐久性、そして信頼性を向上させるだけで
なく、システム全体におけるＳ／Ｎ比および解像度を改
善させることができる。
【００３２】本発明の補償方法は、エルビウムドープ・
モード同期光ファイバーレーザーを実例とすると、詳し
く説明することができる。このタイプのレーザーの放出
波長は、１５５０ｎｍ付近にあり、標準的な単一モード
光ファイバーの中を伝搬した場合、異常分散または負の
分散を経験するものである。ゼロ分散点（正負両方の分
散範囲の間）は、１３００ｎｍ付近の波長で起こる。し
かし、導波路分散は、ゼロ分散点付近でも強い場合があ
る。実際、適切な導波路デザインを用いることによっ
て、１５５０ｎｍでの分散極性を変化させることができ
る。よって、正負両方の分散極性を持つ光ファイバーを
作成することができる。エルビウムドープ・モード同期
光ファイバーレーザーを設計する場合、正負いずれの分
散極性を持つ光ファイバーでも使用することが可能であ
る。よって、出力パルスを調整することによって一定の
残存分散を与え、その残存分散が、伝達経路上の光ファ
イバーおよび光学デバイス５０内の分散と同量で逆極性
となるように、最適化することができる。
モード同期光ファイバーレーザーを実例とすると、詳し
く説明することができる。このタイプのレーザーの放出
波長は、１５５０ｎｍ付近にあり、標準的な単一モード
光ファイバーの中を伝搬した場合、異常分散または負の
分散を経験するものである。ゼロ分散点（正負両方の分
散範囲の間）は、１３００ｎｍ付近の波長で起こる。し
かし、導波路分散は、ゼロ分散点付近でも強い場合があ
る。実際、適切な導波路デザインを用いることによっ
て、１５５０ｎｍでの分散極性を変化させることができ
る。よって、正負両方の分散極性を持つ光ファイバーを
作成することができる。エルビウムドープ・モード同期
光ファイバーレーザーを設計する場合、正負いずれの分
散極性を持つ光ファイバーでも使用することが可能であ
る。よって、出力パルスを調整することによって一定の
残存分散を与え、その残存分散が、伝達経路上の光ファ
イバーおよび光学デバイス５０内の分散と同量で逆極性
となるように、最適化することができる。
【００３３】非常に高いピークパワー光パルスを達成す
るためには、事前補償（引き伸ばし）と圧縮段階との間
に増幅器を配置することによって、チャープパルス増幅
（ＣＰＡ）光ファイバー伝達システムを実施することが
できる。そして同システムは、所定の用途の測定デバイ
スにおける光ファイバー伝達に、使用することができ
る。ＣＰＡ光ファイバー伝達システムには、単一パス増
幅器が使用され、多くの場合は出力端子における偏光を
保持する必要があるので、偏光保持（偏光面保存）光フ
ァイバー増幅器が使用される。ＣＰＡを使用することに
よって、本発明の光ファイバー伝達システム（超短光パ
ルスの伝達装置）は、２×１０4 〜７×１０7 ワットの
ピークパワーを持つ光パルスを伝達することができる。
るためには、事前補償（引き伸ばし）と圧縮段階との間
に増幅器を配置することによって、チャープパルス増幅
（ＣＰＡ）光ファイバー伝達システムを実施することが
できる。そして同システムは、所定の用途の測定デバイ
スにおける光ファイバー伝達に、使用することができ
る。ＣＰＡ光ファイバー伝達システムには、単一パス増
幅器が使用され、多くの場合は出力端子における偏光を
保持する必要があるので、偏光保持（偏光面保存）光フ
ァイバー増幅器が使用される。ＣＰＡを使用することに
よって、本発明の光ファイバー伝達システム（超短光パ
ルスの伝達装置）は、２×１０4 〜７×１０7 ワットの
ピークパワーを持つ光パルスを伝達することができる。
【００３４】光パルス源１０によって発生させられた光
を試料に当てる前に、その周波数を変換しなければなら
ないことが多くある。従って、本発明の光ファイバー伝
達システムに、周波数変換結晶を取り入れることもでき
る。
を試料に当てる前に、その周波数を変換しなければなら
ないことが多くある。従って、本発明の光ファイバー伝
達システムに、周波数変換結晶を取り入れることもでき
る。
【００３５】
［実施例１］図２は、本発明の実施例１の光ファイバー
伝達装置（超短光パルスの伝達装置）の構成を表わす。
図２に示されている通り、光パルス源１０から発生され
た光パルスは、チャープＰＰＬＮ６０へ伝達され、そこ
でパルスの周波数変換とパルス伸張との両方が行われ
る。
伝達装置（超短光パルスの伝達装置）の構成を表わす。
図２に示されている通り、光パルス源１０から発生され
た光パルスは、チャープＰＰＬＮ６０へ伝達され、そこ
でパルスの周波数変換とパルス伸張との両方が行われ
る。
【００３６】チャープＰＰＬＮ６０は、チャープされた
周期ポーリング非線形周波数変換装置（周期ポーリング
・ニオブ酸リチウム結晶）である。周波数ダブリング中
の超短パルスの再圧縮を目的としたチャープ疑似位相整
合格子の使用は、Ｂｙｅｒ（ＣＬＥＯパシフィック・リ
ム誌、９５年７月）によって初めて、次にＦｅｊｅｒ
（ＣＬＥＯパシフィック・リム誌、９６年５月）によ
り、そして最終的にＡｒｂｏｒｅ、Ｆｅｊｅｒ、Ｈａｒ
ｔｅｒ、Ｍａｒｃｏ、そしてＦｅｒｍａｎｎ（ＣＮＯＭ
年次会議、９６年９月）によって更に詳しく提案され
た。チャープ疑似位相整合（ＱＰＭ）結晶におけるチャ
ープ補償と周波数変換の能力は、これらの結晶の二つの
主な特徴に基づいている。一つ目の特徴は、いかなる非
線形バルク物質にも見られるように、同じ伝搬経路に沿
っていても、入力された基本パルスと周波数変換された
出力パルスとでは群速度が異なるということである。こ
の結果、これら二つのパルスの間で時間的なウォークオ
フが生じることになる。二つ目の特徴は、相互に異なる
複数の入力波長の周波数変換（例：二次高調波の発生）
を、パルス伝搬経路沿いにある異なった空間的位置に局
在化することができるように、疑似位相整合結晶を設計
することができるということである。これは、従来のチ
ャープされていないＱＰＭ格子よりも、むしろチャープ
ＱＰＭ格子を使用することによって達成することができ
る。このような結晶へと発射された場合、基本波長にお
いて帯域制限されたパルスは、周波数チャープを持つ周
波数変換された（二次高調波）パルスを発生する。適切
な結晶を設計することによって、この周波数チャープ
を、補償が必要な構成要素の分散の大きさおよび極性に
合わせることができる。
周期ポーリング非線形周波数変換装置（周期ポーリング
・ニオブ酸リチウム結晶）である。周波数ダブリング中
の超短パルスの再圧縮を目的としたチャープ疑似位相整
合格子の使用は、Ｂｙｅｒ（ＣＬＥＯパシフィック・リ
ム誌、９５年７月）によって初めて、次にＦｅｊｅｒ
（ＣＬＥＯパシフィック・リム誌、９６年５月）によ
り、そして最終的にＡｒｂｏｒｅ、Ｆｅｊｅｒ、Ｈａｒ
ｔｅｒ、Ｍａｒｃｏ、そしてＦｅｒｍａｎｎ（ＣＮＯＭ
年次会議、９６年９月）によって更に詳しく提案され
た。チャープ疑似位相整合（ＱＰＭ）結晶におけるチャ
ープ補償と周波数変換の能力は、これらの結晶の二つの
主な特徴に基づいている。一つ目の特徴は、いかなる非
線形バルク物質にも見られるように、同じ伝搬経路に沿
っていても、入力された基本パルスと周波数変換された
出力パルスとでは群速度が異なるということである。こ
の結果、これら二つのパルスの間で時間的なウォークオ
フが生じることになる。二つ目の特徴は、相互に異なる
複数の入力波長の周波数変換（例：二次高調波の発生）
を、パルス伝搬経路沿いにある異なった空間的位置に局
在化することができるように、疑似位相整合結晶を設計
することができるということである。これは、従来のチ
ャープされていないＱＰＭ格子よりも、むしろチャープ
ＱＰＭ格子を使用することによって達成することができ
る。このような結晶へと発射された場合、基本波長にお
いて帯域制限されたパルスは、周波数チャープを持つ周
波数変換された（二次高調波）パルスを発生する。適切
な結晶を設計することによって、この周波数チャープ
を、補償が必要な構成要素の分散の大きさおよび極性に
合わせることができる。
【００３７】この二次高調波（ＳＨ）パルスの持続時間
ΔＴは、群速度のウォークオフの大きさによって決定さ
れる。即ち、ΔＴ＝Ｌ／νSH−Ｌ／νFundである。ここ
で、Ｌは結晶の長さ、νSHおよびνFundは、それぞれ二
次高調波の波長および基本波の波長における群速度を表
わしている。二次高調波パルスの周波数帯域幅Δｎは、
ＱＰＭ周期変化（チャープ帯域幅）の大きさによって決
定される。この周波数チャープを補償するために必要な
分散は、ΔＴ／Δｎに等しい。基本パルスを互いに逆の
二方向から発射することによって、逆極性の周波数チャ
ープを持つ二次高調波パルスを生じさせ得る。
ΔＴは、群速度のウォークオフの大きさによって決定さ
れる。即ち、ΔＴ＝Ｌ／νSH−Ｌ／νFundである。ここ
で、Ｌは結晶の長さ、νSHおよびνFundは、それぞれ二
次高調波の波長および基本波の波長における群速度を表
わしている。二次高調波パルスの周波数帯域幅Δｎは、
ＱＰＭ周期変化（チャープ帯域幅）の大きさによって決
定される。この周波数チャープを補償するために必要な
分散は、ΔＴ／Δｎに等しい。基本パルスを互いに逆の
二方向から発射することによって、逆極性の周波数チャ
ープを持つ二次高調波パルスを生じさせ得る。
【００３８】チャープＰＰＬＮ６０は、電界ポーリング
によって形成されたチャープ反転ドメイン格子を伴う結
晶である。１５５０ｎｍポンピングと７８０ｎｍ二次高
調波との場合、群速度ウォークオフは、おおよそ３００
ｆｓ／ｍｍである。チャープＰＰＬＮの帯域幅は、数十
ナノメートルになり得る。これは、予め十分に引き延ば
された二次高調波パルスを発生して、さらに１メートル
から３メートル程度の光ファイバーを使用する光学シス
テムでの補償を行い得ることを意味する。
によって形成されたチャープ反転ドメイン格子を伴う結
晶である。１５５０ｎｍポンピングと７８０ｎｍ二次高
調波との場合、群速度ウォークオフは、おおよそ３００
ｆｓ／ｍｍである。チャープＰＰＬＮの帯域幅は、数十
ナノメートルになり得る。これは、予め十分に引き延ば
された二次高調波パルスを発生して、さらに１メートル
から３メートル程度の光ファイバーを使用する光学シス
テムでの補償を行い得ることを意味する。
【００３９】［実施例２］図３は、本発明の実施例２の
光ファイバー伝達装置（超短光パルスの伝達装置）を表
わす。図３では、単一モード光ファイバー３０の顕著な
非線形特性を避けるために、光パルスが充分なチャープ
を持つチャープ光パルス源１１によって発生される。チ
ャープＰＰＬＮ７０は、単一モード光ファイバー３０の
後方に配置される。その結果、基本周波数は、単一モー
ド光ファイバー３０を通じて伝達され、チャープ光パル
ス源１１および単一モード光ファイバー３０のチャープ
は、チャープＰＰＬＮ７０によって補償される。周波数
変換とパルス圧縮との両方にＰＰＬＮを使用することの
利点の一つは、周波数変換された光が光ファイバーへ再
入射することがないので、周波数変換された波長で、よ
り高いピークパワーを持つパルスを測定デバイスへ伝達
することができるということである。
光ファイバー伝達装置（超短光パルスの伝達装置）を表
わす。図３では、単一モード光ファイバー３０の顕著な
非線形特性を避けるために、光パルスが充分なチャープ
を持つチャープ光パルス源１１によって発生される。チ
ャープＰＰＬＮ７０は、単一モード光ファイバー３０の
後方に配置される。その結果、基本周波数は、単一モー
ド光ファイバー３０を通じて伝達され、チャープ光パル
ス源１１および単一モード光ファイバー３０のチャープ
は、チャープＰＰＬＮ７０によって補償される。周波数
変換とパルス圧縮との両方にＰＰＬＮを使用することの
利点の一つは、周波数変換された光が光ファイバーへ再
入射することがないので、周波数変換された波長で、よ
り高いピークパワーを持つパルスを測定デバイスへ伝達
することができるということである。
【００４０】対照的に、実施例１（図２参照）の光パル
ス源の様に、チャープの無いレーザー光源の場合は、最
初にチャープ疑似位相整合格子（チャープＰＰＬＮ６
０）によって周波数変換を行うことが好ましい。その後
に、単一モード光ファイバー３０が周波数変換されたパ
ルスのチャープを再圧縮する。よって、ＰＰＬＮは、光
ファイバーの前方または後方のどちらか一方に配置する
ことができる。また、複数の周波数変換装置が存在する
場合は、ＰＰＬＮを光ファイバーの両端に配置すること
もできる。チャープ疑似位相整合物質の利点は、適切な
チャープが得られるように設計できるということであ
る。
ス源の様に、チャープの無いレーザー光源の場合は、最
初にチャープ疑似位相整合格子（チャープＰＰＬＮ６
０）によって周波数変換を行うことが好ましい。その後
に、単一モード光ファイバー３０が周波数変換されたパ
ルスのチャープを再圧縮する。よって、ＰＰＬＮは、光
ファイバーの前方または後方のどちらか一方に配置する
ことができる。また、複数の周波数変換装置が存在する
場合は、ＰＰＬＮを光ファイバーの両端に配置すること
もできる。チャープ疑似位相整合物質の利点は、適切な
チャープが得られるように設計できるということであ
る。
【００４１】［実施例３］図４は、本発明の実施例３の
光ファイバー伝達装置（超短光パルスの伝達装置）を表
わす。図４に示されている通り、周波数変換装置８０
が、光パルス源１０と伸張器２０との間に接続されてお
り、光が単一モード光ファイバー３０を通過する前に、
周波数変換装置８０が周波数を変換するようになってい
る。周波数変換装置８０は、光学デバイス５０にとって
適切な周波数の光パルスが、光学デバイス５０へ伝達さ
れるように、光の周波数を変換する。
光ファイバー伝達装置（超短光パルスの伝達装置）を表
わす。図４に示されている通り、周波数変換装置８０
が、光パルス源１０と伸張器２０との間に接続されてお
り、光が単一モード光ファイバー３０を通過する前に、
周波数変換装置８０が周波数を変換するようになってい
る。周波数変換装置８０は、光学デバイス５０にとって
適切な周波数の光パルスが、光学デバイス５０へ伝達さ
れるように、光の周波数を変換する。
【００４２】図５は、本発明の実施例３の光ファイバー
伝達装置（超短光パルスの伝達装置）の変形態様の構成
を表わす。図５では、周波数変換装置８０は、圧縮器４
０と光学デバイス５０との間に接続されている。図４お
よび図５に示されている通り、周波数変換装置８０は、
伝達用光ファイバーの前方または後方のどちらか一方に
配置することができる。幾つかのシステムでは、周波数
変換装置を光ファイバーの前方に設置することが好まし
い。これは通常、周波数変換の効率は５０％以下であ
り、この非効率のゆえにピークパワーや光ファイバーの
非線形性が低下するからである。しかし、その他のシス
テムでは、周波数変換装置を光ファイバーの後方に配置
することが好ましい。これは、エルビウムドープ光ファ
イバーレーザーの波長においては、正負いずれの分散を
持つ光ファイバーでも利用できるので、分散補償のため
に光ファイバーを使用し得るからある。最も一般的な周
波数変換法は、周波数ダブリング法である。しかし、こ
の光ファイバー伝達システムは、光パラメトリック発生
（ＯＰＧ）と、光パラメトリック増幅（ＯＰＡ）と、同
様にＯＰＧ、ＯＰＡおよびまたは周波数差混合によるダ
ブリングを含む複数の多周波数変換を組み合わせた手段
と、共に使用し得る。
伝達装置（超短光パルスの伝達装置）の変形態様の構成
を表わす。図５では、周波数変換装置８０は、圧縮器４
０と光学デバイス５０との間に接続されている。図４お
よび図５に示されている通り、周波数変換装置８０は、
伝達用光ファイバーの前方または後方のどちらか一方に
配置することができる。幾つかのシステムでは、周波数
変換装置を光ファイバーの前方に設置することが好まし
い。これは通常、周波数変換の効率は５０％以下であ
り、この非効率のゆえにピークパワーや光ファイバーの
非線形性が低下するからである。しかし、その他のシス
テムでは、周波数変換装置を光ファイバーの後方に配置
することが好ましい。これは、エルビウムドープ光ファ
イバーレーザーの波長においては、正負いずれの分散を
持つ光ファイバーでも利用できるので、分散補償のため
に光ファイバーを使用し得るからある。最も一般的な周
波数変換法は、周波数ダブリング法である。しかし、こ
の光ファイバー伝達システムは、光パラメトリック発生
（ＯＰＧ）と、光パラメトリック増幅（ＯＰＡ）と、同
様にＯＰＧ、ＯＰＡおよびまたは周波数差混合によるダ
ブリングを含む複数の多周波数変換を組み合わせた手段
と、共に使用し得る。
【００４３】実施例３およびその変形態様では、周波数
変換装置は、前述のエルビウムドープモード同期光ファ
イバーレーザーと併用することができる。特に、約７８
０ｎｍの波長を持つ光パルスを作成するために、ダブリ
ング結晶を使用してレーザー光源の周波数を倍増させる
ことができる。これらの短波長パルスは、レーザー光源
によって発生された１５５０ｎｍ入力パルスに対してコ
ヒーレントであるので、入力パルスの位相情報を維持す
ることができる。この結果、超短パルス発振器と光ファ
イバー伝達手段とを適切に設計することによって、７８
０ｎｍ程度の光が測定・画像システムの光経路を通過す
る際に経験する分散を、１５５０ｎｍにおいて事前に補
償することが可能となる。このことは、以前にも指摘し
たように、７８０ｎｍ近傍の波長で発生した光が複数の
光構成要素内で経験する分散極性は、正または負のどち
らかになるので、正負両方の分散極性に対応する上で非
常に重要である。
変換装置は、前述のエルビウムドープモード同期光ファ
イバーレーザーと併用することができる。特に、約７８
０ｎｍの波長を持つ光パルスを作成するために、ダブリ
ング結晶を使用してレーザー光源の周波数を倍増させる
ことができる。これらの短波長パルスは、レーザー光源
によって発生された１５５０ｎｍ入力パルスに対してコ
ヒーレントであるので、入力パルスの位相情報を維持す
ることができる。この結果、超短パルス発振器と光ファ
イバー伝達手段とを適切に設計することによって、７８
０ｎｍ程度の光が測定・画像システムの光経路を通過す
る際に経験する分散を、１５５０ｎｍにおいて事前に補
償することが可能となる。このことは、以前にも指摘し
たように、７８０ｎｍ近傍の波長で発生した光が複数の
光構成要素内で経験する分散極性は、正または負のどち
らかになるので、正負両方の分散極性に対応する上で非
常に重要である。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように、レーザー光源から
の出力を光ファイバーで伝達することには、幾つかの効
果がある。例えば、入力波長に関して単一モード光ファ
イバーを使用する場合には、光軸がずれにくく安定して
アラインメントが得られることや、マルチモード入力の
空間的フィルタリングも維持できることなどの効果があ
る。入力信号を光ファイバーによって光システムへと伝
達する場合には、光ファイバーピグテールの交換によっ
て、入力信号を容易に切り替えることができる。以前に
も述べたように、光ファイバーは、発射された波長と光
ファイバーの設計とによって、異なった分散極性を持つ
ことができる。従って、レーザーの出力に光ファイバー
ピグテールを加えると、発射された種類の分散を更に補
償することができると同時に、光システムに入射する際
の光軸調整（アラインメント）を容易にすることができ
る。また、超短パルスレーザー光源の製造過程で予め較
正された特性を、ユーザーが調節することも可能にな
る。
の出力を光ファイバーで伝達することには、幾つかの効
果がある。例えば、入力波長に関して単一モード光ファ
イバーを使用する場合には、光軸がずれにくく安定して
アラインメントが得られることや、マルチモード入力の
空間的フィルタリングも維持できることなどの効果があ
る。入力信号を光ファイバーによって光システムへと伝
達する場合には、光ファイバーピグテールの交換によっ
て、入力信号を容易に切り替えることができる。以前に
も述べたように、光ファイバーは、発射された波長と光
ファイバーの設計とによって、異なった分散極性を持つ
ことができる。従って、レーザーの出力に光ファイバー
ピグテールを加えると、発射された種類の分散を更に補
償することができると同時に、光システムに入射する際
の光軸調整（アラインメント）を容易にすることができ
る。また、超短パルスレーザー光源の製造過程で予め較
正された特性を、ユーザーが調節することも可能にな
る。
【００４５】なお、ここでは幾つかの模範的な実施例に
ついて説明したが、当業者であれば本発明の本質および
範囲から外れることなく、多くの修正や変種を実施する
ことが可能であり、本発明は前述の特許請求の範囲によ
って定義される。
ついて説明したが、当業者であれば本発明の本質および
範囲から外れることなく、多くの修正や変種を実施する
ことが可能であり、本発明は前述の特許請求の範囲によ
って定義される。
【図１】 本発明の超短光パルスの伝達装置の概念ブロ
ック図
ック図
【図２】 実施例１の超短光パルスの伝達装置のブロッ
ク図
ク図
【図３】 実施例２の超短光パルスの伝達装置のブロッ
ク図
ク図
【図４】 実施例３の超短光パルスの伝達装置のブロッ
ク図
ク図
【図５】 実施例３の変形態様の超短光パルスの伝達装
置のブロック図
置のブロック図
【符号の説明】 １０：光パルス源 １１：チャープ光パルス源 ２０：パルス伸張器 ３０：単一モード光ファイバー ４０：パルス圧縮器 ５０：光学デバイス ６０，７０：チャープＰＰＬＮ（周期ポーリング・ニオ
ブ酸リチウム結晶） ８０：周波数変換装置
ブ酸リチウム結晶） ８０：周波数変換装置
フロントページの続き (72)発明者 アルマンテス ガルバナスカス アメリカ合衆国 ミシガン州 アンアーバ ー レイバイン・コート4968番地 (72)発明者 ドナルド ジェー ハーター アメリカ合衆国 ミシガン州 アンアーバ ー サルグレイブ・プレイス3535番地 (72)発明者 グレッグ ディー スーハ アメリカ合衆国 ミシガン州 マンチェス ター シャロン・ホロー・ロード5450番地
Claims (32)
- 【請求項１】 高ピークパワーを持つ超短光パルスを受
信し、該光パルスのパルス幅を引き伸ばすパルス伸張器
と、 所望の距離にわたって光パルスを伝達し、光学デバイス
内の所望の地点において該光パルスが十分に再圧縮され
ているように、該光パルスに影響を与える他の分散を補
償する分散を有する光ファイバーと、を備えた、高ピー
クパワーを持つ超短光パルスを光学デバイスへ伝達する
ための超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２】 前記パルス伸張器は、チャープ光ファイ
バーブラッグ格子、一対の回折格子、および一対のプリ
ズムのうちいずれかである、 請求項１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項３】 前記光ファイバーは、単一モード光ファ
イバーである、 請求項１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項４】 前記光ファイバーは、増幅光ファイバー
である、 請求項１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項５】 前記光ファイバーは、高ピークパワー光
パルスを前記光学デバイスへ伝達するために、該光学デ
バイス内の所望の地点において前記光パルスが十分に再
圧縮されているように、伝搬中に該光パルスの前記パル
ス幅を圧縮する、請求項１記載の超短光パルスの伝達装
置。 - 【請求項６】 さらに、前記光学デバイス内の所望の地
点において前記光パルスが十分に再圧縮されているよう
に、前記光ファイバー内を伝達する該光パルスの前記パ
ルス幅を圧縮するパルス圧縮器をも備える、 請求項１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項７】 前記パルス圧縮器は、チャープ光ファイ
バーブラッグ格子、一対の回折格子、および一対のプリ
ズムのうちいずれかである、 請求項１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項８】 前記光学デバイスは、標本の分析に使用
される走査型二光子レーザー顕微鏡である、 請求項１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項９】 前記光ファイバーは、標本において前記
光パルスが十分に再圧縮されているように、前記顕微鏡
によって発生した分散を補償する、 請求項８記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１０】 さらに、前記光パルス源の下流に設置
され、該光パルス源によって発生された前記光パルスの
周波数を前記光学デバイスが要求する周波数へと変換す
る周波数変換装置をも備える、 請求項１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１１】 高ピークパワーを持つ超短光パルスを
受信し、受信した該光パルスのパルス幅を引き伸ばすと
共に、該光パルスの周波数を変化させる周期ポーリング
非線形周波数変換装置と、 所望の距離にわたって光パルスを伝達し、光学デバイス
内の所望の地点において該光パルスが十分に再圧縮され
ているように、該光パルスに影響を与える他の分散を補
償する分散を有する光ファイバーと、を備えた、高ピー
クパワーを持つ超短光パルスを光学デバイスへ伝達する
ための超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１２】 前記光ファイバーは、単一モード光フ
ァイバーである、 請求項１１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１３】 前記光ファイバーは、増幅光ファイバ
ーである、 請求項１１記載超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１４】 前記光ファイバーは、前記高ピークパ
ワーパルスを前記光学デバイスへ伝達するために、該光
学デバイス内の所望の地点において前記光パルスが十分
に再圧縮されているように、伝搬中に該光パルスの前記
パルス幅を圧縮する、 請求項１１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１５】 さらに、前記光学デバイス内の所望の
地点において前記光パルスが十分に再圧縮されているよ
うに、前記光ファイバー内を伝達する該光パルスの前記
パルス幅を圧縮するパルス圧縮器をも備える、 請求項１１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１６】 前記パルス圧縮器は、チャープ光ファ
イバーブラッグ格子、一対の回折格子、および一対のプ
リズムのうちいずれかである、 請求項１５記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１７】 前記光学デバイスは、標本の分析に使
用される走査型二光子レーザー顕微鏡である、 請求項１１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１８】 前記光ファイバーは、前記標本におい
て前記光パルスが十分に再圧縮されているように前記顕
微鏡によって発生した分散を補償する、 請求項１７記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項１９】 前記周期ポーリング非線形変換装置
は、周期ポーリング・ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結
晶である、 請求項１１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２０】 超短光パルスを受信し、該光パルスの
パルス幅を引き伸ばすパルス伸張器と、 該光パルスを増幅し、本装置内の該光パルスに影響を与
える他の分散を補償する分散を持つ増幅媒体と、 該光パルスのパルス幅を圧縮し、かつ該光パルスの周波
数を変換する周期ボーリング非線形周波数変換装置を含
むパルス圧縮器と、を備える、高ピークパワーを持つ超
短光パルスを発生するための超短光パルスの発生装置。 - 【請求項２１】 チャープ光パルスを受信し、所望の距
離にわたって該光パルスを伝達する光ファイバーと、 該光ファイバーから該光パルスを受信して、該光パルス
のパルス幅を圧縮し、かつ該光パルスの周波数を変換す
る周期ボーリング非線形周波数変換装置とを有し、 前記光ファイバーは、光学デバイス内の所望の地点にお
いて該光パルスが十分に圧縮されているように、本装置
内で該光パルスに影響を与える他の分散を補償する分散
を持つ、 高ピークパワーを持つ超短光パルスを光学デバイスへ伝
達するための超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２２】 前記光ファイバーは、増幅光ファイバ
ーである、 請求項２１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２３】 前記光ファイバーは、単一モード光フ
ァイバーである、 請求項２１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２４】 前記光ファイバーは、前記高ピークパ
ワー光パルスを前記光学デバイスへ伝達するために、該
光学デバイス内の所望の地点において該光パルスが十分
に再圧縮されているように、該光パルスの伝搬中に前記
パルス幅を圧縮する、 請求項２１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２５】 前記光学デバイスは、標本の分析に使
用される走査型二光子レーザー顕微鏡である、 請求項２１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２６】 前記光ファイバーは、前記標本におい
て前記光パルスが十分に再圧縮されているように、前記
顕微鏡によって発生した分散を補償する、 請求項２５記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２７】 前記周期ボーリング非線形変換装置
は、周期ポーリング・ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結
晶である、 請求項２１記載の超短光パルスの伝達装置。 - 【請求項２８】 高ピークパワーを持つ超短光パルスを
発生させる発生段階と、 該光パルスのパルス幅を伸張する伸張段階と、 光ファイバーを通じて該光パルスを伝送する伝送段階
と、 分散を補償することにより該光ファイバーを通じて伝送
された該光パルスの該パルス幅を圧縮する圧縮段階と、 光学デバイスへ該光パルスを伝達する伝達段階と、を備
える、高ピークパワーをもつ超短光パルスの伝達方法。 - 【請求項２９】 前記圧縮段階において、前記光学デバ
イスによる分散を補償する、 請求項２８記載の超短光パルスの伝達方法。 - 【請求項３０】 さらに、前記発生段階において発生し
た前記パルスの周波数を、前記光学デバイスが要求する
周波数へと変換する周波数変換段階をも備える、 請求項２８記載の超短光パルスの伝達方法。 - 【請求項３１】 前記周波数変換段階は、前記伝送段階
の前に実行される、 請求項３０記載の超短光パルスの伝達方法。 - 【請求項３２】 前記周波数変換段階は、前記伝送段階
の後に実行される、 請求項３０記載の超短光パルスの伝達方法。
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|---|---|
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|---|---|
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Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000200931A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-07-18 | Imra America Inc | モ―ドロック多モ―ドファイバレ―ザパルス光源 |
| JP2002031597A (ja) * | 2000-05-09 | 2002-01-31 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光断層画像化装置 |
| JP2003502700A (ja) * | 1999-06-15 | 2003-01-21 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 疑似単色の光学パルスをプログラミング可能な時間プロファイル整形するための方法及び装置 |
| JP2006018051A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Research Foundation For Opto-Science & Technology | パルス光照射装置及びパルス光照射方法 |
| JP2006295195A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Furukawa Electric North America Inc | 高出力短パルス伝送用光ファイバシステム |
| JP2007020177A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Private Ltd | マルチモード光ファイバー通信システム |
| JP2007526662A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-09-13 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 通信型構成要素を使用する高パワーファイバチャープパルス増幅システム |
| US7327768B2 (en) | 2002-09-10 | 2008-02-05 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Wavelength conversion module |
| JP2008517291A (ja) * | 2004-10-22 | 2008-05-22 | マウナ ケア テクノロジーズ | 検体のファイバ式マルチフォトン式顕微鏡イメージング装置および方法 |
| JP2008225454A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-09-25 | Olympus Corp | レーザ顕微鏡 |
| JP2008268589A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Olympus Corp | 超短光パルスの光ファイバ伝送装置、およびこれを有する光学システム |
| JP2008292994A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-12-04 | Olympus Corp | レーザ顕微鏡 |
| JP2010153900A (ja) * | 2003-06-03 | 2010-07-08 | Imra America Inc | インライン、高エネルギファイバチャープパルス増幅システム |
| JP2011145554A (ja) * | 2010-01-15 | 2011-07-28 | Fujitsu Ltd | 光増幅器および光増幅装置 |
| US7995270B2 (en) | 1997-03-21 | 2011-08-09 | Imra America, Inc. | Microchip—Yb fiber hybrid optical amplifier for micro-machining and marking |
| JP2012096268A (ja) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Disco Corp | レーザー加工装置 |
| WO2014157703A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 国立大学法人三重大学 | 生体染色剤 |
| JP2017513211A (ja) * | 2014-02-28 | 2017-05-25 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 顕微鏡に適用される多波長超短パルスの生成及び放出 |
| CN111238665A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-06-05 | 天津大学 | 针对大啁啾超短激光脉冲的频率分辨光学开关法测量仪 |
Families Citing this family (103)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19622359B4 (de) * | 1996-06-04 | 2007-11-22 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Vorrichtung zur Einkopplung der Strahlung von Kurzpulslasern in einem mikroskopischen Strahlengang |
| US6249630B1 (en) * | 1996-12-13 | 2001-06-19 | Imra America, Inc. | Apparatus and method for delivery of dispersion-compensated ultrashort optical pulses with high peak power |
| US5880877A (en) * | 1997-01-28 | 1999-03-09 | Imra America, Inc. | Apparatus and method for the generation of high-power femtosecond pulses from a fiber amplifier |
| US7656578B2 (en) * | 1997-03-21 | 2010-02-02 | Imra America, Inc. | Microchip-Yb fiber hybrid optical amplifier for micro-machining and marking |
| US6198568B1 (en) * | 1997-04-25 | 2001-03-06 | Imra America, Inc. | Use of Chirped Quasi-phase-matched materials in chirped pulse amplification systems |
| WO1999001750A1 (en) | 1997-07-02 | 1999-01-14 | Spectra Code, Inc. | Raman system for rapid sample identification |
| US6055352A (en) * | 1997-08-29 | 2000-04-25 | Lucent Technologies | Optical wavelength optimization for high speed WDM transmission system |
| US6195484B1 (en) * | 1997-10-02 | 2001-02-27 | 3M Innovative Properties Company | Method and apparatus for arbitrary spectral shaping of an optical pulse |
| US6154310A (en) * | 1997-11-21 | 2000-11-28 | Imra America, Inc. | Ultrashort-pulse source with controllable multiple-wavelength output |
| US6744555B2 (en) * | 1997-11-21 | 2004-06-01 | Imra America, Inc. | Ultrashort-pulse source with controllable wavelength output |
| US6272156B1 (en) * | 1998-01-28 | 2001-08-07 | Coherent, Inc. | Apparatus for ultrashort pulse transportation and delivery |
| US6288659B1 (en) * | 1998-02-27 | 2001-09-11 | The Regents Of The University Of California | Data conversion using time manipulation |
| US6855941B1 (en) * | 1998-03-11 | 2005-02-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Laser microscope |
| DE19816178A1 (de) * | 1998-04-14 | 1999-10-21 | Siemens Ag | Emulator und Kompensator für Polarisationsmodendispersion |
| DE19827139C2 (de) * | 1998-06-18 | 2002-01-31 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Mikroskop mit einem über eine Lichtleitfaser eingekoppelten Kurzpulslaser |
| DE19833025C2 (de) * | 1998-07-23 | 2001-07-05 | Leica Microsystems | Optische Anordnung zur Übertragung kurzer Laserpulse in Lichtleitfasern |
| US6252892B1 (en) * | 1998-09-08 | 2001-06-26 | Imra America, Inc. | Resonant fabry-perot semiconductor saturable absorbers and two photon absorption power limiters |
| US6163638A (en) * | 1998-10-29 | 2000-12-19 | Lucent Technologies Inc. | Article comprising an optical pulse compressor |
| US6396977B1 (en) * | 1998-12-29 | 2002-05-28 | Lucent Technologies Inc. | Wavelength router with a wide passband realized using two gratings of opposite angular dispersions |
| GB2352512B (en) * | 1999-07-23 | 2002-03-13 | Toshiba Res Europ Ltd | A radiation probe and detecting tooth decay |
| US6449039B1 (en) | 1999-07-28 | 2002-09-10 | Thermo Noran Inc. | Laser scanning fluorescence microscopy with compensation for spatial dispersion of fast laser pulses |
| US6476951B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-11-05 | Fitel Usa Corp. | Use of mode coupled optical fiber in communications systems |
| JP4680337B2 (ja) * | 1999-09-20 | 2011-05-11 | オリンパス株式会社 | 走査型レーザ顕微鏡 |
| US6359914B1 (en) | 1999-10-04 | 2002-03-19 | University Of Dayton | Tunable pulsed narrow bandwidth light source |
| DE10007823A1 (de) * | 2000-02-21 | 2001-08-23 | Abb Power Automation Ag Baden | Verfahren zur Datenübertragung |
| WO2001094999A1 (en) * | 2000-03-22 | 2001-12-13 | University Of Maryland Baltimore County | System and method for reducing differential mode dispersion effects in multimode optical fiber transmissions |
| US6885683B1 (en) | 2000-05-23 | 2005-04-26 | Imra America, Inc. | Modular, high energy, widely-tunable ultrafast fiber source |
| US7190705B2 (en) | 2000-05-23 | 2007-03-13 | Imra America. Inc. | Pulsed laser sources |
| US7088756B2 (en) * | 2003-07-25 | 2006-08-08 | Imra America, Inc. | Polarization maintaining dispersion controlled fiber laser source of ultrashort pulses |
| DE10115509A1 (de) * | 2000-06-17 | 2001-12-20 | Leica Microsystems | Anordnung zum Untersuchen mikroskopischer Präparate mit einem Scanmikroskop und Beleuchtungseinrichtung für ein Scanmikroskop |
| DE20122791U1 (de) * | 2000-06-17 | 2007-11-29 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Scanmikroskop |
| DE20122783U1 (de) * | 2000-06-17 | 2007-11-15 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Anordnung zum Untersuchen mikroskopischer Präparate mit einem Scanmikroskop und Beleuchtungseinrichtung für ein Scanmikroskop |
| US6898367B2 (en) | 2000-06-17 | 2005-05-24 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Method and instrument for microscopy |
| JP2002040627A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-02-06 | Nec Corp | レーザパターン修正方法並びに修正装置 |
| US6321005B1 (en) | 2000-08-23 | 2001-11-20 | The United States Of America As Represented By The National Security Agency | Device for dispersion compensation using tapered single-mode optical fiber |
| JP4693972B2 (ja) | 2000-09-29 | 2011-06-01 | オリンパス株式会社 | レーザ顕微鏡 |
| US6751415B1 (en) * | 2000-11-03 | 2004-06-15 | Pts Corporation | Reduction of polarization-dependent loss from grating used in double-pass configuration |
| US8457501B2 (en) * | 2000-11-03 | 2013-06-04 | Altera Corporation | Reduction of polarization-dependent loss in double-pass grating configurations |
| DE10115825A1 (de) * | 2001-03-29 | 2002-10-31 | Lzh Laserzentrum Hannover Ev | Verfahren zur Strahlführung ultrakurzer Laserpulse sowie eine Strahlführungseinrichtung für ultrakurze Laserpulse |
| US6775053B2 (en) * | 2001-04-12 | 2004-08-10 | The Regents Of The University Of California | High gain preamplifier based on optical parametric amplification |
| US6791743B2 (en) * | 2001-12-13 | 2004-09-14 | The Regents Of The University Of California | High average power scaling of optical parametric amplification through cascaded difference-frequency generators |
| US6873454B2 (en) | 2001-12-13 | 2005-03-29 | The Regents Of The University Of California | Hybrid chirped pulse amplification system |
| US6870664B2 (en) * | 2001-12-13 | 2005-03-22 | The Regents Of The University Of California | Nondegenerate optical parametric chirped pulse amplifier |
| US6741388B2 (en) * | 2001-12-13 | 2004-05-25 | The Regents Of The University Of California | Coherent white light amplification |
| AU2003241430A1 (en) * | 2002-05-10 | 2003-11-11 | The Regents Of The University Of Colorado | Pulse amplification with stretcher providing negative dispersion |
| US7258687B2 (en) * | 2002-12-11 | 2007-08-21 | The Regents Of The University Of California | Device and method for inducing vascular injury and/or blockage in an animal model |
| US6909094B2 (en) * | 2003-02-12 | 2005-06-21 | Philip Norris Usa Inc. | System and method for terahertz imaging using a single terahertz detector |
| DE102004009066B4 (de) * | 2003-02-25 | 2007-01-25 | Toptica Photonics Ag | Vorrichtung zur Erzeugung abstimmbarer Lichtimpulse |
| US7224518B2 (en) * | 2003-02-25 | 2007-05-29 | Toptica Photonics Ag | Fiber-optic amplification of light pulses |
| US7361171B2 (en) * | 2003-05-20 | 2008-04-22 | Raydiance, Inc. | Man-portable optical ablation system |
| US7095772B1 (en) | 2003-05-22 | 2006-08-22 | Research Foundation Of The University Of Central Florida, Inc. | Extreme chirped/stretched pulsed amplification and laser |
| US7414780B2 (en) | 2003-06-30 | 2008-08-19 | Imra America, Inc. | All-fiber chirped pulse amplification systems |
| US7367969B2 (en) * | 2003-08-11 | 2008-05-06 | Raydiance, Inc. | Ablative material removal with a preset removal rate or volume or depth |
| US20050038487A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-02-17 | Richard Stoltz | Controlling pulse energy of an optical amplifier by controlling pump diode current |
| US8921733B2 (en) | 2003-08-11 | 2014-12-30 | Raydiance, Inc. | Methods and systems for trimming circuits |
| US8173929B1 (en) | 2003-08-11 | 2012-05-08 | Raydiance, Inc. | Methods and systems for trimming circuits |
| US7143769B2 (en) * | 2003-08-11 | 2006-12-05 | Richard Stoltz | Controlling pulse energy of an optical amplifier by controlling pump diode current |
| US9022037B2 (en) * | 2003-08-11 | 2015-05-05 | Raydiance, Inc. | Laser ablation method and apparatus having a feedback loop and control unit |
| US20050065502A1 (en) * | 2003-08-11 | 2005-03-24 | Richard Stoltz | Enabling or blocking the emission of an ablation beam based on color of target |
| US7115514B2 (en) * | 2003-10-02 | 2006-10-03 | Raydiance, Inc. | Semiconductor manufacturing using optical ablation |
| CA2535843A1 (en) * | 2003-08-19 | 2005-06-23 | Cornell Research Foundation, Inc. | Optical fiber delivery and collection system for biological applications such as multiphoton microscopy, spectroscopy, and endoscopy |
| US7413847B2 (en) * | 2004-02-09 | 2008-08-19 | Raydiance, Inc. | Semiconductor-type processing for solid-state lasers |
| US8040929B2 (en) * | 2004-03-25 | 2011-10-18 | Imra America, Inc. | Optical parametric amplification, optical parametric generation, and optical pumping in optical fibers systems |
| US7804864B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-09-28 | Imra America, Inc. | High power short pulse fiber laser |
| US7457331B2 (en) * | 2004-10-29 | 2008-11-25 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Optical arrangement |
| DE102004052955B4 (de) * | 2004-10-29 | 2014-02-13 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Optische Anordnung |
| US7349452B2 (en) * | 2004-12-13 | 2008-03-25 | Raydiance, Inc. | Bragg fibers in systems for the generation of high peak power light |
| US8633437B2 (en) * | 2005-02-14 | 2014-01-21 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Ultra-fast laser system |
| US8135050B1 (en) | 2005-07-19 | 2012-03-13 | Raydiance, Inc. | Automated polarization correction |
| US7245419B2 (en) * | 2005-09-22 | 2007-07-17 | Raydiance, Inc. | Wavelength-stabilized pump diodes for pumping gain media in an ultrashort pulsed laser system |
| US7308171B2 (en) | 2005-11-16 | 2007-12-11 | Raydiance, Inc. | Method and apparatus for optical isolation in high power fiber-optic systems |
| US8618470B2 (en) * | 2005-11-30 | 2013-12-31 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser based identification of molecular characteristics |
| US7436866B2 (en) | 2005-11-30 | 2008-10-14 | Raydiance, Inc. | Combination optical isolator and pulse compressor |
| US8189971B1 (en) | 2006-01-23 | 2012-05-29 | Raydiance, Inc. | Dispersion compensation in a chirped pulse amplification system |
| US8232687B2 (en) | 2006-04-26 | 2012-07-31 | Raydiance, Inc. | Intelligent laser interlock system |
| US9130344B2 (en) * | 2006-01-23 | 2015-09-08 | Raydiance, Inc. | Automated laser tuning |
| US7444049B1 (en) * | 2006-01-23 | 2008-10-28 | Raydiance, Inc. | Pulse stretcher and compressor including a multi-pass Bragg grating |
| US7822347B1 (en) | 2006-03-28 | 2010-10-26 | Raydiance, Inc. | Active tuning of temporal dispersion in an ultrashort pulse laser system |
| EP2009416A1 (en) * | 2007-06-29 | 2008-12-31 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Optical probe |
| US7903326B2 (en) | 2007-11-30 | 2011-03-08 | Radiance, Inc. | Static phase mask for high-order spectral phase control in a hybrid chirped pulse amplifier system |
| US8023538B2 (en) * | 2008-03-27 | 2011-09-20 | Imra America, Inc. | Ultra-high power parametric amplifier system at high repetition rates |
| US20090289382A1 (en) * | 2008-05-22 | 2009-11-26 | Raydiance, Inc. | System and method for modifying characteristics of a contact lens utilizing an ultra-short pulsed laser |
| US8125704B2 (en) * | 2008-08-18 | 2012-02-28 | Raydiance, Inc. | Systems and methods for controlling a pulsed laser by combining laser signals |
| EP2211430A3 (en) * | 2009-01-23 | 2015-05-27 | Board of Trustees of Michigan State University | Laser autocorrelation system |
| WO2010141128A2 (en) | 2009-03-05 | 2010-12-09 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Laser amplification system |
| WO2011036608A2 (en) | 2009-09-24 | 2011-03-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A pulse splitter with dispersion compensation |
| KR20140018183A (ko) | 2010-09-16 | 2014-02-12 | 레이디안스, 아이엔씨. | 적층 재료의 레이저 기반 처리 |
| US8554037B2 (en) | 2010-09-30 | 2013-10-08 | Raydiance, Inc. | Hybrid waveguide device in powerful laser systems |
| FR2965673B1 (fr) * | 2010-09-30 | 2013-08-23 | Ecole Polytech | Dispositif d'amplification a derive de frequence pour un laser impulsionnel |
| DE102011000905A1 (de) | 2011-02-24 | 2012-08-30 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Pulsvereiniger für die verschiedenen Spektralfarben eines Superkontinuum-Lasers |
| US8804233B2 (en) * | 2011-08-09 | 2014-08-12 | Ofs Fitel, Llc | Fiber assembly for all-fiber delivery of high energy femtosecond pulses |
| EP2756342B1 (en) | 2011-09-14 | 2016-11-30 | IMRA America, Inc. | Controllable multi-wavelength fiber laser source |
| US8716685B1 (en) | 2012-12-27 | 2014-05-06 | The Aerospace Corporation | Systems and methods for use in generating pulsed terahertz radiation |
| US20140369694A1 (en) * | 2013-06-14 | 2014-12-18 | sergei Turitsyn | Dispersion dominated optical communications system and method of pre-dispersion |
| WO2015068048A1 (en) * | 2013-11-11 | 2015-05-14 | King Abdullah University Of Science And Technology | High repetition rate thermometry system and method |
| WO2015108991A2 (en) | 2014-01-17 | 2015-07-23 | Imra America, Inc. | Laser-based modification of transparent materials |
| US9774161B2 (en) | 2015-02-18 | 2017-09-26 | Toptica Photonics Ag | Fiber delivery of short laser pulses |
| US11444425B2 (en) * | 2017-03-29 | 2022-09-13 | Ipg Photonics Corporation | Chirped pulse amplification laser system |
| JP7215060B2 (ja) * | 2018-10-12 | 2023-01-31 | ウシオ電機株式会社 | 分光分析用光源、分光分析装置及び分光分析方法 |
| ES2968458T3 (es) * | 2019-04-25 | 2024-05-09 | Fyla Laser S L | Un sistema y método de configuración de todo fibras para generar una emisión pulsada de supercontinuo temporalmente coherente |
| DE102019127422A1 (de) | 2019-10-11 | 2021-04-15 | Trumpf Laser Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Transport von gepulster Laserstrahlung mit einer Hohlkernlichtleitfaser |
| WO2021189106A1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | Newsouth Innovations Pty Limited | Optically powered sensing system and method for hazardous environments |
| CN112186475B (zh) * | 2020-09-16 | 2022-04-19 | 飞秒激光研究中心（广州）有限公司 | 激光脉冲整形装置及方法、脉冲整形器、光学系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4918751A (en) * | 1987-10-05 | 1990-04-17 | The University Of Rochester | Method for optical pulse transmission through optical fibers which increases the pulse power handling capacity of the fibers |
| US4928316A (en) * | 1988-02-04 | 1990-05-22 | Bell Communications Research, Inc. | Optical systems and methods based upon temporal stretching, modulation and recompression of ultrashort pulses |
| US5499134A (en) * | 1994-08-24 | 1996-03-12 | Imra America | Optical pulse amplification using chirped Bragg gratings |
| US5587827A (en) * | 1995-02-01 | 1996-12-24 | Hakimi; Hosain | Apparatus for compensating chromatic and polarization dispersion and frequency chirp in fiber optics and for pulse compression in laser systems |
| US5541947A (en) * | 1995-05-10 | 1996-07-30 | The Regents Of The University Of Michigan | Selectively triggered, high contrast laser |
| US5696782A (en) * | 1995-05-19 | 1997-12-09 | Imra America, Inc. | High power fiber chirped pulse amplification systems based on cladding pumped rare-earth doped fibers |
-
1996
- 1996-12-13 US US08/763,381 patent/US5862287A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-12-11 JP JP34158497A patent/JP3546917B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-12 DE DE19755361A patent/DE19755361A1/de not_active Ceased
Cited By (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7995270B2 (en) | 1997-03-21 | 2011-08-09 | Imra America, Inc. | Microchip—Yb fiber hybrid optical amplifier for micro-machining and marking |
| JP2000200931A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-07-18 | Imra America Inc | モ―ドロック多モ―ドファイバレ―ザパルス光源 |
| US9450371B2 (en) | 1998-11-25 | 2016-09-20 | Imra America, Inc. | Mode-locked multi-mode fiber laser pulse source |
| US9153929B2 (en) | 1998-11-25 | 2015-10-06 | Imra America, Inc. | Mode-locked multi-mode fiber laser pulse source |
| US8873593B2 (en) | 1998-11-25 | 2014-10-28 | Imra America, Inc. | Mode-locked multi-mode fiber laser pulse source |
| US9570880B2 (en) | 1998-11-25 | 2017-02-14 | Imra America, Inc. | Multi-mode fiber amplifier |
| JP4668378B2 (ja) * | 1998-11-25 | 2011-04-13 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | モードロック多モードファイバレーザパルス光源 |
| US8761211B2 (en) | 1998-11-25 | 2014-06-24 | Imra America, Inc. | Multi-mode fiber amplifier |
| US9595802B2 (en) | 1998-11-25 | 2017-03-14 | Imra America, Inc. | Multi-mode fiber amplifier |
| JP4689118B2 (ja) * | 1999-06-15 | 2011-05-25 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 疑似単色の光学パルスをプログラミング可能な時間プロファイル整形するための方法及び装置 |
| JP2003502700A (ja) * | 1999-06-15 | 2003-01-21 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 疑似単色の光学パルスをプログラミング可能な時間プロファイル整形するための方法及び装置 |
| JP2002031597A (ja) * | 2000-05-09 | 2002-01-31 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光断層画像化装置 |
| US7327768B2 (en) | 2002-09-10 | 2008-02-05 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Wavelength conversion module |
| US7729395B2 (en) | 2002-09-10 | 2010-06-01 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Wavelength conversion module |
| JP2013168681A (ja) * | 2003-06-03 | 2013-08-29 | Imra America Inc | インライン、高エネルギファイバチャープパルス増幅システム |
| JP2010153900A (ja) * | 2003-06-03 | 2010-07-08 | Imra America Inc | インライン、高エネルギファイバチャープパルス増幅システム |
| JP2007526662A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-09-13 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 通信型構成要素を使用する高パワーファイバチャープパルス増幅システム |
| JP4769188B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2011-09-07 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 通信型構成要素を使用する高パワーファイバチャープパルス増幅システム |
| JP2006018051A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Research Foundation For Opto-Science & Technology | パルス光照射装置及びパルス光照射方法 |
| JP2008517291A (ja) * | 2004-10-22 | 2008-05-22 | マウナ ケア テクノロジーズ | 検体のファイバ式マルチフォトン式顕微鏡イメージング装置および方法 |
| US8237131B2 (en) | 2004-10-22 | 2012-08-07 | Mauna Kea Technologies | System and method for carrying out fibre-type multiphoton microscopic imaging of a sample |
| JP2006295195A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Furukawa Electric North America Inc | 高出力短パルス伝送用光ファイバシステム |
| JP2007020177A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Private Ltd | マルチモード光ファイバー通信システム |
| JP2008225454A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-09-25 | Olympus Corp | レーザ顕微鏡 |
| US7551809B2 (en) | 2007-04-20 | 2009-06-23 | Olympus Corporation | Optical fiber delivery system for delivering ultrashort optical pulses and optical system including the same |
| JP2008268589A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Olympus Corp | 超短光パルスの光ファイバ伝送装置、およびこれを有する光学システム |
| JP2008292994A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-12-04 | Olympus Corp | レーザ顕微鏡 |
| US8773753B2 (en) | 2010-01-15 | 2014-07-08 | Fujitsu Limited | Optical amplifier and optical amplifying apparatus |
| JP2011145554A (ja) * | 2010-01-15 | 2011-07-28 | Fujitsu Ltd | 光増幅器および光増幅装置 |
| JP2012096268A (ja) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Disco Corp | レーザー加工装置 |
| WO2014157703A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 国立大学法人三重大学 | 生体染色剤 |
| US11293870B2 (en) | 2013-03-29 | 2022-04-05 | Mie University | Vital stain |
| JP2017513211A (ja) * | 2014-02-28 | 2017-05-25 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 顕微鏡に適用される多波長超短パルスの生成及び放出 |
| CN111238665A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-06-05 | 天津大学 | 针对大啁啾超短激光脉冲的频率分辨光学开关法测量仪 |
| CN111238665B (zh) * | 2020-01-23 | 2022-06-10 | 天津大学 | 针对大啁啾超短激光脉冲的频率分辨光学开关法测量仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JP3546917B2 (ja) | 2004-07-28 |
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