WO2004086118A1

WO2004086118A1 - 光周波数線形チャープ量可変装置

Info

Publication number: WO2004086118A1
Application number: PCT/JP2004/003911
Authority: WO
Inventors: Isao Matsuda; Kazuhiko Misawa; Hiroyoshi Lang
Original assignee: Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-10-07
Also published as: JP3569777B1; EP1615066A4; JP2004287243A; EP1615066A1; US20060181789A1; EP1615066B1; US7165851B2

Abstract

チャープ量を変化させる毎の光軸あわせを必要としない誘電体多層膜鏡を用いた光周波数線形チャープ量可変装置で、誘電体多層膜面（２ａ）を向き合わせて互いに平行に配列した２枚の誘電体多層膜鏡（２），（２）と、誘電体多層膜鏡（２），（２）によって挟まれる空間（３）内に配設した可動鏡（４）とを有する。可動鏡（４）は、２枚の誘電体多層膜鏡（２），（２）によって挟まれる空間（３）の一端から斜めに入射し複数回反射した入射光（５）を誘電体多層膜鏡面（２a ）に平行、入射光（５）と誘電体多層膜鏡（２）の面法線（６）で決定される入射面（７）内、かつ一端（３ａ）方向に反射する。可動鏡（４）は、誘電体多層膜鏡面（２ａ）に平行、かつ入射面（７）内の方向に移動可能であり、この方向に沿って可動鏡（４）を前進または後進させることにより、付加するチャープ量を変化させる。

Description

明細書光周波数線形チャ一プ量可変装置技術分野

この発明は、光化学反応分野、光材料加工分野、あるいは、超高速光通信分野で使用する光周波数線形チャ一プ量可変装置に関する。背.景技術

近年、分子状態や固体の電子状態の制御、化学反応制御、あるいは材料加工等において、フェムト秒光パルスが様々な形態で利用されている（例えば、下記の文献 1〜5を参照)ノ。また、フヱムト秒光パルスの応用が広がるにつれ、より時間幅の狭いフヱムト秒光パルス発生装置や、コスト、利便性に優れたフヱムト秒光パルス応用装置への要求が高まっている。

これらの要求を満たすためには、フヱムト秒光パルスの周波数線形チヤ一プ技術が重要である。周波数チヤ一プとは、光パルスの瞬時周波数が時間的に変化する現象であり.、時間とともに線形に増加する場合を正チヤ一プ、線形に減少する場合を負チヤープと呼ぶ。

フヱムト秒光パルスの発生は、時間幅が広がった光パルスのスぺクトル成分間の相対位相を制御して、フーリエ変換限界程度に時間幅を圧縮する技術である。光パルスの時間軸上の拡がりは、光パルスのスぺクトル成分間の相対位相関係によって生ずるので、周波数に対して相対位相を補償することによって、すなわちチヤープさせてパルス圧縮が行われる（例えば、文献 6を参照）。線形チヤープは、光の伝搬定数が、一定の群速度分散を有する場合、すなわち、周波数の 2乗依存性を有する場合に生じることから、二次分散とも呼ばれる。

上記のように、フヱムト秒光パルスの時間幅をさらに狭くする要求が高まっているが、光パルスの時間幅を狭めると、それに対応して周波数スペクトル幅が拡大するので、拡大した周波数スぺクトルの成分間全てにチヤープを与えることが必要になり、従来よりも広い周波数範囲にわたって、大きなチヤープを与えることが必要になる。

また、近年、フェムト秒光パルスを照射することによって誘起される物質の電子状態が、チヤープの方向によって変化することが発見され、このような新たな原理に基づいて新物質を合成するためには、チヤープの方向、チヤープ量の大きさを精密に制御することが必要となってきた。また、光通信の分野においても、光パルス信号の時間拡がりや、 WD M (Wavelength Division Multiplex ) における各波長信号間の時間遅れを無くすために、チヤープの方向、チヤープ量の大きさを任意に制御できて、コスト、利便性に優れたチヤ一プ制御装置が必要とされている。このように、線形チヤープ技術に対する要望は極めて大きくなつてきているが、以下に説明する従来の線形チヤ一プ技術では、対応が困難である。一般に、光パルスに正チヤ一プを加えることは容易であるが、負チヤ一プを加えるためには複雑な機構を要する。従来のチヤ一プ量を制御する装置は、プリズム対、あるいは回折格子対を用い、この各対間の距離を変えて負チヤ一プ量を変化させる装置が一般的であるが（文献 7を参照）、これらの装置によって、広い周波数スぺクトル範囲にわたって大きな負チヤープを加えようとすると線形チヤ —プ、すなわち二次分散だけでなく、二次分散よりも高次の分散も加わってしまうという課題がある。

また、光パルスのスぺクトルを周波数に依存して空間分散させ、周波数每の異なった位置に空間配置した液晶デバィスゃ可変回折格子鏡を用い、周波数毎に所定の位相を加えてから合波し、チヤ一プ量を制御する装置がある。しかし、これらの装置は、例えば、液晶素子は、光エネルギーに対する損傷しきい値が低く、高エネルギー光パルスの使用に耐えない、また、装置がいずれも大型になるためコストが高くなると共に、利便性が悪くなるといつた課題がある。

また、チヤ一プ量を制御する装置としては、誘電体多層膜鏡がある（例えば、文献 8を参照）誘電体多層膜鏡は、屈折率（誘電率）の異なる光学薄膜を膜厚を制御して交互に複数積層し、この積層膜から反射する光が、周波数に比例した位相を持つようにしたものである。この装置は、光エネルギーに対する損傷しきい値が高い光学物質、例えば、 S i 0 ₂ や T i 0₂ を誘電体多層膜として使用するので、高エネルギー光パルスの使用に耐える。また、光パルスを誘電体多層膜で反射させるだけなので、装置が小型である。

乂南犬 1 ： Kazuhiko Misawa and Takayoshi Kobayashi, J. Chem. Phys. 113,

(2000)

文献 2 ： G. Cerul lo, C. J. Bardeen, Q. Wang, and C. V. Shank,

Chem. Phys. Lett. 262, 362 (1996)

文献 3 ： J. Bardeen, Q. Wang, and C. V. Shank,

Phys. Rev. Lett. 75, 3410

文南犬 4 ： J. Cao, C. J. Bardeen, and K. R. Wi lson,

Phys. Rev. Lett. 80, 1406 (1998)

文南犬 5 ： Jenniferし Herek, Wendel Wohl leben, Richard J. Cogdel 1, Dirk

Ze idler & Marcus Motzkus, Quantum control of energy flow in l ight harvesting" Nature 417, 533 (2002)

文献 6 Maruzen Advanced Technology 電ナ ·情報 ·通信偏矢島達夫編丸善株式会社平成 2年 3月 1 5曰発 ί亍 1 8〜1 9頁

文献 7 Maruzen Advanced Technolog 電子 .情報 .通偏矢島達夫編丸善株式会社平成 2年 3月 1 5日発行 9 6〜9 7頁

文献 8 Robert Szipocs and Karpat Ferencz, Christian Spielmann and

Ferenc Krausz "Chirped multi layer coatings for broadband dispersion control in femtosecond lasers"

Optics Letters Vol. 19, No. 3， 1994. 2. 1， 01

文献 9 ： Rick Trebino, Kenneth W. DeLong, David N. Fittinghoff, John

N. Sweetser, Marco A. Krumbugel, and Bruce A. Richman, and Daniel J. Kane, "Measuring ul trashort laser pulses in the time-frequency domain using frequency-resolved optical gating", Rev. Sci. Instrum. 68 (9) , 3277 (1997)

しかしながら、誘電体多層膜鏡を使用した従来の線形チヤープ装置は以下に説明する課題がある。

図 5は従来の誘電体多層膜鏡を使用した線形チヤ一プ装置を示す図である。この装置は、平行に配置した誘電体多層膜鏡 5 1， 5 1からなり、誘電体多層膜鏡 5 1 , 5 1の相対位置を調節することによって、光パルス 5 2の誘電体多層膜鏡 5 1 , 5 1による反射回数を制御して、光パルス 5 2に加える負チヤ一プ量を制御する。図 5 ( a ) は反射回数が 2回の場合を示しており、図 5 ( b ) は反射回数が 4回の場合を示しており、図の点線は（a ) に示した反射回数 2回の場合の光車由を示している。すなわち、チヤ一プ量を少なくするには、（a ) に示すように誘電体多層膜鏡 5 1 , 5 1の相対位置を離して反射回数を減らし、負チヤープ量を多くするには、（b ) に示すように、誘電体多層膜鏡 5 1， 5 1の相対位置を近づけて反射回数を増やす。

この構成においては、図 5 ( b ) の実線と点線に示すように、設定した反射回数毎に、すなわちチヤ一プ量を変化させる毎に光軸がずれてしまう。このように、従来の誘電体多層膜鏡を用いたチヤ一プ量を可変できる装置は、チヤ一プ量を変化させる毎に光軸あわせを必要とし、あるいは、光軸を再調整するための光学系を必要とし、このため、極めて利便性が低かった。発明の開示

上記課題に鑑み本発明は、誘電体多層膜鏡を用いたチヤープ量可変装置において、チヤ一プ量を変化させる每に光軸あわせを必要としない光周波数線形チヤ一フ°量可変装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の光周波数線形チヤープ量可変装置は、誘電体多層膜面を向き合わせて互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡と、この 2枚の誘電体多層膜鏡によつて挟まれる空間内に配設した、所定の傾きを有し、かつ所定の方向に移動可能な可動鏡とを有しており、可動鏡の所定の傾きは、枚の誘電体多層膜鏡によつて挟まれる空間の一端から斜めに入射し複数回反射した入射光を誘電体多層膜鏡面に平行、入射光と誘電体多層膜鏡の面法線で決定される入射面内、かつ空間の一端に反射する傾きである。所定の方向は誘電体多層膜鏡面に平行、かつ入射面内の方向であり、この方向に沿って可動鏡を前進または後進させることにより、付加するチヤ一プ量を変化させる構成で成る。

この構成によれば、互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡の一端から入射した光は、 2枚の誘電体多層膜鏡間で複数回反射して可動鏡に至り、可動鏡で反射されて誘電体多層膜鏡面と平行に、かつ入射面内の光線となつて出射する。従って、可動鏡を前進または後進することによつて入射光の反射回数を制御して反射回数に比例したチヤ一プ量を付加できると共に、可動鏡の位置によらずに同 —方向の出射光が得られる。そのため、チヤ一プ量を変化させる毎の光軸あわせが必要でなくなり、また、光軸あわせのための光学系を付加する必要が無く、低コスト、利便性に優れた光周波数線形チヤ一プ量可変装置を提供できる。

また、本発明の光周波数線形チヤ一プ量可変装置の第二の構成は、誘電体多層膜面を向き合わせて互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡と、 2枚の誘電体多層膜鏡によって挟まれる空間内に配設した、所定の傾きを有し、かつ所定の方向に移動可能な第 1の可動鏡と第 1の可動鏡を有しており、第 1の可動鏡の所定の傾きは、枚の誘電体多層膜鏡によつて挟まれる空間の一端から誘電体多層膜鏡面に平行に入射する入射光を反射し、入射光と誘電体多層膜鏡の面法線で決定される入射面内で複数回反射させる傾きであり、第 2の可動鏡の所定の傾きは、複数回反射した入射光を誘電体多層膜鏡面に平行、入射面内、かつ、空間の他端方向に反射する傾きである。所定の方向は誘電体多層膜鏡面に平行、かつ入射面内の方向であり、この方向に沿って第 1の可動鏡または第 2の可動鏡を前進または後進させることにより、第 1の可動鏡と第 2の可動鏡との間の距離を制御して、付加するチヤ一フ'量を変化させることを特徴としている。

この第二の構成によれば、互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡の一端から誘電体多層膜鏡面に平行に入射した光は第 1の可動鏡によって反射し、 2枚の誘電体多層膜鏡間で複数回反射して第 1の可動鏡に至り、第 2の可動鏡で反射されて 2枚の誘電体多層膜鏡によつて挟まれる空間の他端から入射方向と同一方向に出射する。第 1の可動鏡または第 2の可動鏡を前進または後進させることにより、付加するチヤ一プ量を可変することができると共に、入射方向と同一方向の出射光を得ることができる。すなわち、この第二の光周波数線形チヤ一プ量可変装置は、装置に入射する光の方向と出射する方向とが同一であることを特徴とするものである。

さらに、本発明の光周波数線形チヤープ量可変装置の第三の構成は、誘電体多層膜面を向き合わせて互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡と、 2枚の誘電体多層膜鏡によって挟まれる空間内の中心に配設した、所定の傾きを有する第

1の反射面と第 2の反射面を有する固定鏡と、固定鏡の両側に配置した、所定の傾きを有し、かつ所定の方向に移動可能な第 1の可動鏡と第の可動鏡とを有しており、固定鏡の所定の傾きを有する第 1の反射面の傾きは、 2枚の誘電体多層膜鏡によって挟まれる空間の一端から誘電体多層膜鏡面に平行に入射する入射光を反射し、入射光と誘電体多層膜鏡面法線で決定される入射面内で複数回反射させる傾きであり、第 1の可動鏡の所定の傾きは、複数回反射した入射光を反射して、誘電体多層膜鏡面に平行かつ入射面内に反射する傾きであり、第 2の可動鏡の所定の傾きは、第 1の可動鏡によって反射された光を反射し、入射面内で複数回反射させる傾きであり、固定鏡の所定の傾きを有する第 2の反射面の傾きは、第の可動鏡で反射され複数回反射した光を誘電体多層膜鏡面に平行かつ入射面内に反射する傾きである。所定の方向は誘電体多層膜鏡面に平行かつ入射面内の方向であり、この方向に沿って第 1の可動鏡または第 2の可動鏡を前進または後進させることにより、第 1の可動鏡と第 1の可動鏡との間の距離を制御して付カロするチヤ一フ°量を変ィ匕させることを特徴とするものである。

この第三の構成によれば、互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡の一端から誘電体多層膜鏡面に平行に入射した光は、固定鏡の第 1の反射面で反射し 2 枚の誘電体多層膜鏡間で複数回反射して第 1の可動鏡に至り、第 1の可動鏡で入射方向と同一方向に反射されて第の可動鏡に至り、第 2の可動鏡で反射し 1枚の誘電体多層膜鏡間で複数回反射して固定鏡の第 2の反射面に至り、第 2の反射面で反射して 2枚の誘電体多層膜鏡によつて挟まれる空間の他端から入射方向と同一方向へ出射する。第 1の可動鏡または第 2の可動鏡を前進または後進させることにより、第 1の可動鏡と第 2の可動鏡との間の距離を制御して付加するチヤ一プ量を可変にする。第 1の可動鏡と第 1の可動鏡との間の距離を制御することによって入射光の反射回数を制御し、反射回数に比例したチヤ一プを付カロし、入射方向と同一方向に出射光を得ることができると共に、可動鏡の厚みによる制限を受けずに反射させることができるので、入射角をより小さくすることができ、その結果、単位長さあたりの反射回数を多くすることができるので、より大きなチヤーブ量を制御することができる。本発明の装置は、チヤ一プ量を変化させる每の光軸あわせを必要とせず、また、一回の反射によるチヤープ量が決まつているためにパルスに加えたチャープ量が反射の回数で直ちに確認できる。また、誘電体多層膜であるので高エネルギー光パルスの使用に耐える。また、構造が簡単なため小型化が可能であり、低コスト、利便性に優れた装置である。このように本発明の装置によれば、従来のチヤ一プ量制御装置が有していた全ての課題を克服することができる。図面の簡単な説明

本発明は、以下の詳細な発明及び本発明の幾つかの実施の形態を示す添付図面に基づいて、より良く理解されるものとなろう。なお、添付図面に示す種々の実施例は本発明を特定または限定することを意図するものではなく、単に本発明の説明及び理解を容易とするためだけのものである。

図 1は、本発明の光周波数チヤ一プ量可変装置の第 1の実施の形態の構成を示す図である。

図 1は、本発明の光周波数チヤープ量可変装置の第 1の実施の形態の構成を示す図である。

図 3は、本発明の光周波数チヤ一プ量可変装置の第 3の実施の形態の構成を示す図である。

図 4は、実施例の測定結果を示す図である。

図 5は、従来の誘電体多層膜鏡を使用した線形チヤープ装置を示す概略構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、実質的に同一の部材又は部分には同一の符号を用いて説明する。

図 1は、本発明の光周波数チヤープ量可変装置の第 1の実施の形態の構成を示す図である。（a ) は本装置の構成を示し、（b ) は、入射光と誘電体多層膜鏡の法線とで決定される入射面を模式的に示す。本発明の光周波数チャープ量可変装置 1 0は、図 1 ( a ) に示すように、誘電体多層膜面 2 a , 2 aを向き合わせて互いに平行に配列した 1枚の誘電体多層膜鏡 2， 2と、誘電体多層膜鏡 2， 2 によって挟まれる空間 3内に配設した、所定の傾きを有し、かつ所定の方向に移動可能な可動鏡 4とを有している。

誘電体多層膜鏡 2， 2は、上記したように、屈折率（誘電率）の異なる光学薄膜を膜厚を制御して交互に複数積層し、この積層膜から反射する光が、光周波数に比例した位相を持つようにしたものである（前記文献 8を参照）。光エネルギ一に対する損傷しきい値が高い光学物質、例えば、 S i 0 ₂ や T i 0₂ を誘電体多層膜として使用するので、高エネルギー光パルスの使用に耐える。

可動鏡 4の傾きは、空間 3の一端 3 aから斜めに入射し、誘電体多層膜面 2 a ， 2 a間で複数回反射した入射光 5を、入射面 7内の誘電体多層膜鏡面 2 aに平行な方向に、かつ空間 3の一端 3 a方向に反射する傾きである。ここで、入射面とは図 1 ( b ) に示すように、入射光 5の光線べクトルと誘電体多層膜鏡面 2 a の面法線ベクトル 6とで決定される面 7のことであり、また、入射角とは入射光 5の光線べクトルと面法線べクトル 6とがなす角のことであり、以後の説明においても同様とする。

可動鏡 4の移動可能な方向は、誘電体多層膜鏡面 2 aに平行、かつ入射面内の方向であり、この方向に沿って可動鏡 4を前進または後進させることにより付カロするチヤ一プ量を可変にする。

この構成によれば、互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡 2，の一端 3 aから入射した入射光 5は、誘電体多層膜鏡面 2 a , 2 a間で複数回反射して可動鏡 4に至り、可動鏡 4で反射されて誘電体多層膜鏡面 2 a , 2 aに平行、か' つ入射面 7内の光線となって出射光 8となる。従って、可動鏡 4を前進または後進することによつて入射光 5の反射回数を制御して反射回数に比例したチャープ量を付カ卩できると共に、可動鏡 4の位置によらずに同一方向の出射光 8が得られる。従って、チヤ一プ量を変化させる毎の光軸あわせが必要なくなり、または、光軸あわせのための光学系を付加する必要が無くなり、低コスト、利便性に優れた光周波数線形チヤープ量可変装置が得られる。

次に本発明の光周波数線形チヤ一プ量可変装置の第 2の実施形態を説明する。図 2は、本発明の光周波数線形チヤープ量可変装置の第の実施形態の構成を示す図である。図 1に示した装置においては入射方向と出射方向が異なるが、この装置では入射方向と出射方向を揃えることができることに特徴がある。第 2の実施形態の光周波数線形チヤープ量可変装置 2 0は、誘電体多層膜面 2 a , 2 a を向き合わせて互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡 2， 2と、誘電体多層膜鏡 2 , 2によって挟まれる空間 3内に配設した、所定の傾きを有し、かつ所定の方向に移動可能な第 1の可動鏡 4 aと第 1の可動鏡 4 bとを具備している。第 1の可動鏡 4 aの傾きは、空間 3め一端 3 aから誘電体多層膜鏡面 2 aに平行に入射する入射光 5を、誘電体多層膜面 2 a， 2 a間で複数回反射させ、かつ空間 3の他端 3 b方向に向かわせる傾きである。

第 1の可動鏡 4 bの傾きは、複数回反射した入射光 5を誘電体多層膜鏡面 2 a に平行で、入射面 7内、かつ、空間 3の他端 3 b方向に反射する傾きである。可動鏡 4 a , 4 bの移動可能方向は、誘電体多層膜鏡面 2 aに平行、かつ入射面 7内の方向であり、この方向に沿って第 1の可動鏡 4 aまたは第 2の可動鏡 4 bを前進または後進させることにより、第 1の可動鏡 4 aと第 2の可動鏡 4 bとの間の距離を制御して、付加するチヤ一プ量を可変する。

この構成によれば、互いに平行に配列した 1枚の誘電体多層膜鏡 2 , 2の一端から誘電体多層膜鏡面 aに平行に入射した入射光 5は第 1の可動鏡 4 aによつて反射し、誘電体多層膜面 2 a , 2 a間で複数回反射して第 2の可動鏡 4 bに至り、第 2の可動鏡 4 bで反射されて 2枚の誘電体多層膜鏡 2 , 2によって挟まれる空間 3の他端 3 bから入射方向と同一方向に出射する。第 1の可動鏡 4 aまたは第の可動鏡 4 bを前進または後進させることにより、付加するチヤ一プ量を可変することができると共に入射方向と同一方向の出射光を得ることができる。次に本発明の光周波数線形チヤ一プ量可変装置の第 3の実施形態を説明する。図 3は、第 3の実施形態の光周波数線形チヤ一プ量可変装置の構成を示す。図 2 に示した装置は、図から明らかなように、入射光の入射角を小さくしていくと反射光が可動鏡の厚みに遮られるようになり、入射角に限界がある。第 3の実施形態の装置は、入射角を小さくすることができ、従って付加するチヤ一プ量を大きくできることを特徴としている。第 3の実施形態に係る光周波数線形チヤープ量可変装置 3 0は、誘電体多層膜面 2 a , 2 aを向き合わせて互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡 2， 2と、誘電体多層膜鏡 2 , 2によって挟まれる空間 3内の中心に配設した固定鏡 9と、固定鏡 9の両側に配置した、第 1の可動鏡 4 aと第 1の可動鏡 4 bとを有している。

固定鏡 9は、所定の傾きを有する第 1の反射面 9 aと第 2の反射面 9 bとを有しており、第 1の可動鏡 4 aと第 2の可動鏡 4 bは、所定の傾きを有し、また、所定の方向に移動可能である。固定鏡 9の第 1の反射面 9 aの傾きは、空間 3の一端 3 aから誘電体多層膜鏡面 2に平行に入射する入射光 5を、入射面 7内で、かつ誘電体多層膜面 2 a , 2 a間で複数回反射させ、かつ、第 1の可動鏡 4 a方向に戻す傾きであり、第 1の可動鏡 4 aの傾きは、複数回反射した入射光 5を入射面 7内で、誘電体多層膜鏡面 2 aに平行、かつ第 2の可動鏡 4 b方向に反射させる傾きであり、第 2の可動鏡 4 bの傾きは、第 1の可動鏡 4 aによって反射された光を入射面 7内で、誘電体多層膜鏡面 2 a， 2 a間で複数回反射させ、かつ固定鏡 9の第 2の反射面 9 b方向に戻す傾きであり、固定鏡 9の第 2の反射面 9 bの傾きは、第 2の可動鏡 4 bで反射され複数回反射した光を入射面 7内で、誘電体多層膜鏡面 2 aに平行、かつ空間 3の他端 3 b方向に反射する傾きである。可動鏡 4 a， 4 bの移動可能方向は誘電体多層膜鏡面 2 aに平行かつ入射面 7 内の方向であり、この方向に沿って第 1の可動鏡 4 aまたは第 2の可動鏡 4 bを前進または後進させることにより、第 1の可動鏡 4 aと第 2の可動鏡 4 bとの間の距離を制御して付加するチャ一プ量を可変する。

この構成によれば、互いに平行 (こ配列した 2枚の誘電体多層膜鏡 2， 2の一端 3 aから誘電体多層膜鏡面 2 aに平行に入射した入射光 5は、固定鏡 9の第 1の反射面 9 aで反射し誘電体多層膜鏡面 2 a , 2 a間で複数回反射して第 1の可動鏡 4 aに至り、第 1の可動鏡 4 aで入射方向と同一方向に反射されて第 2の可動鏡 4 bに至り、第 2の可動鏡 4 bで反射し誘電体多層膜鏡面 2 a , 2 a間で複数回反射して固定鏡 9の第の反射面 9 bに至り、第 2の反射面 9 bで反射して空間 3の他端 3 bから入射方向と同一方向に出射する。第 1の可動鏡 4 aまたは第 2の可動鏡 4 bを前進または後進させることにより、第 1の可動鏡 4 aと第 2の可動鏡 4 bとの間の距離を制御して付加するチヤ一プ量を可変する。

第 3の実施形態の装置では、誘電体多層膜鏡面 2 a , 2 a間の複数回反射が、常に可動鏡の反射面の前面で起こるようになるので、図 1及び図 2の構成に比べて、入射光線の入射角を小さくすることができる。従って、第 1の可動鏡 4 aと第 2の可動鏡 4 bとの間の距離を制御することによって、入射光の反射回数を制御し、反射回数に比例したチヤープを付加し、入射方向と同一方向に出射光を得ることができると共に、入射角をより小さくすることができる。その結果、単位長さあたりの反射回数を多くすることができ、より大きなチヤ一プ量を制御することができる。

次に、本発明の実施例を説明する。

本実施例は、図 1に示した本発明の第 1の実施形態による光周波数線形チヤ一プ量可変装置を用いて行った。用いた誘電体多層膜鏡は、シグマ光機株式会社製のシグマ光機 G F M— S E T— 5 0 f s 2である。

入射光にフヱムト秒光パルスを用い、第 1の実施形態の装置を用いて、可動鏡の位置を変えて、反射回数を変化させた。出力光の光パルスの瞬時周波数を F R O G (Frequency Resolved Optical Gating ：前記文献 6を参照)法を用いて測定した。

図 4は実施例の測定結果を示す図である。横軸は時間軸であり、右側の縦軸はフェムト秒光パルスの電界強度（任意メモリ）を示し、左側の縦軸は瞬時周波数を表す。図 4 ( a ) ， ( b ) ，（c ) は、この順番に反射回数を増やして測定した結果を示す図である。図において、曲線 Aは、フェムト秒光パルスの時間軸状の電界強度分布を表し、曲線 Bは F R O G測定装置の出力を表している。直線 C は曲線 Bから求めた瞬時周波数を表す。なお、図中の数値はチヤ一プレートと呼ばれる単位時間あたりの周波数変化量を示す量であり、直線 Cの勾配である。図にみられるように、直線 Cは、反射回数を増やすに従って勾配が負方向に大きくなり、線形負チヤープ量が反射回数に比例して増加していることがわかる。なお、図 4 ( a ) において、直線 Cが正の勾配を有しているのは、入射光のフヱムト秒光パルスが正の線形チヤ一プ量を有しているため、（a ) の測定における反射回数では正の線形チャ一プ量を補償仕切れないためである。産業上の利用可能性

上記説明から理解されるように、本発明の装置によれば、極めて広帯域な周波数にわたって大きなチヤ一プ量を付加することができ、しかも、付加するチヤ一プ量每に光軸あわせをする必要が無い。また光パルスの入射方向によらずに一定方向に、あるいは入射方向と同一方向に出力光を得ることができる。

従って、本発明は、今後必要とされる、パルス幅のより狭いフェムト秒光パノレスの生成に、あるいは、チヤーフ。量を簡便、低コスト、かつ任意に制御することが必要な、光化学反応分野、光材料加工分野、あるいは、超高速光通信分野で使用すれば極めて有用である。

Claims

' 請求の範囲

1 . 誘電体多層膜面を向き合わせて互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡と、この 2枚の誘電体多層膜鏡によって挟まれる空間内に配設した所定の傾きを有し、かつ所定の方向に移動可能な可動鏡とを有し、

上記可動鏡の所定の傾きは、上記枚の誘電体多層膜鏡によつて挟まれる空間の一端から斜めに入射し複数回反射した入射光を上記誘電体多層膜鏡面に平行、上記入射光と上記誘電体多層膜鏡の面法線で決定される入射面内、かつ上記一端方向に反射する傾きであり、

上記移動可能な所定の方向は上記誘電体多層膜鏡面に平行、かつ上記入射面内の方向であり、

この方向に沿つて可動鏡を前進または後進させることにより、付加するチヤ一プ量を変化させることを特徴とする、光周波数線形チヤ一フ。量可変装置。

2 . 誘電体多層膜面を向き合わせて互いに平行に配列した 1枚の誘電体多層膜鏡と、枚の誘電体多層膜鏡によつて挟まれる空間内に配設した所定の傾きを有し、かつ所定の方向に移動可能な第 1の可動鏡と第 2の可動鏡とを有し、第 1の可動鏡の所定の傾きは、上記 2枚の誘電体多層膜鏡によって挟まれる空間の一端から上記誘電体多層膜鏡面に平行に入射する入射光を反射し、この入射光と上記誘電体多層膜鏡の面法線で決定される入射面内で複数回反射させる傾きであり、

第 2の可動鏡の所定の傾きは、上記複数回反射した入射光を上記誘電体多層膜鏡面に平行、上記入射面内、かつ、上記空間の他端方向に反射する傾きであり、上記移動可能な所定の方向は上記誘電体多層膜鏡面に平行、かつ上記入射面内の方向であり、

この方向に沿って第 1の可動鏡または第 1の可動鏡を前進または後進させることにより、第 1の可動鏡と第 2の可動鏡との間の距離を制御して、付加するチヤ —プ量を変化させることを特徴とする、光周波数線形チヤ一フ。量可変装置。

3 . 誘電体多層膜面を向き合わせて互いに平行に配列した 2枚の誘電体多層膜鏡と、この 2枚の誘電体多層膜鏡によって挟まれる空間内の中心に配設した、所定の傾きを有する第 1の反射面と第 2の反射面を有する固定鏡と、この固定鏡の両側に配置した、所定の傾きを有し、かつ所定の方向に移動可能な第 1の可動鏡と第 2の可動鏡とを有し、

上記固定鏡の所定の傾きを有する第 1の反射面の傾きは、上記 2枚の誘電体多層膜鏡によって挟まれる空間の一端から上記誘電体多層膜鏡面に平行に入射する入射光を反射し、この入射光と上記誘電体多層膜鏡面法線で決定される入射面内で複数回反射させる傾きであり、

第 1の可動鏡の所定の傾きは、上記複数回反射した入射光を反射して、上記誘電体多層膜鏡面に平行かつ上記入射面内に複数回反射する傾きであり、

第の可動鏡の所定の傾きは、第 1の可動鏡によって反射された光を反射し、上記入射面内で複数回反射させる傾きであり、

上記固定鏡の所定の傾きを有する第 1の反射面の傾きは、第 Iの可動鏡で反射され複数回反射した光を上記誘電体多層膜鏡面に平行、上記入射面内、かつ上記空間の他端に反射する傾きであり、

上記移動可能な所定の方向は上記誘電体多層膜鏡面に平行かつ入射面内の方向であり、

この方向に沿って第 · 1の可動鏡または第 2の可動鏡を前進または後進させることにより、第 1の可動鏡と第 1の可動鏡との間の距離を制御して付加するチャ一プ量を変化させることを特徴とする、光周波数線形チャ一プ量可変装置。