パルス伸長・圧縮用グレーティング
Pulse compression Grating

レーザパルスの伸長・圧縮の用途に最適なグレーティングです。
優れたスペクトル品質、高いダメージ閾値、高効率をすべて満たしますので、ファイバグレーティングペアを用いたパルス圧縮や、チャープパルス増幅におけるパルス増幅後のパルス圧縮を始めとして、レーザパルス関連のアプリケーションに幅広く使用されています。

■　特　長

・　チャープパルス増幅
100fsの超短パルスは、各種モードロックレーザによって実現されますが、そのパルスピークパワーの大きさは、多くのアプリケーションにおいて、充分ではありません。これらのパルスを増幅し、テラワットオーダーのピークパワーを得るために、チャープパルス増幅(CPA)の技術が使われます。
増幅器は、一般的には共振器内のレーザ結晶です。結晶の破壊の要因となる強い非線形効果を避けるために、入射パルスを時間的に伸長し、ピークパワーを低くします。その後、このチャープパルスを増幅します。続いて、入射パルスと同等のパルス時間を持つ高出力パルスが得られるように、パルスを圧縮します。

・　グレーティングペアによる伸長と圧縮
伸長および圧縮には、最初のグレーティングの角度分散が、２番目のグレーティングでキャンセルされるように配置したグレーティングペアを利用します。１番目のグレーティングに入射した、異なる波長成分を持つ２つの平行ビームは、２番目のグレーティングから出射するときにも平行ですが、それらは異なる距離を伝搬します。
図１のように、平行に配置されたグレーティングペアは、負の群速度分散を作ります。すなわち、長波長のパルスは、短波長のパルスより遅く到達します。
正分散の遅延にするには、より複雑な配置が必要です。図２がその配置で、通常、伸長用途で使用されます。アフォーカルレンズシステム（テレスコープ）がグレーティングの間に挿入されます。ビームが１番目のグレーティングから出るときと同じ角度で２番目のグレーティングに入射するように、テレスコープで角度の向きが反転されています。
ストレッチャとコンプレッサは、通常、ダブルパスで使用されます。その利点としては、分散が２倍になり、ビームのすべての波長成分が、シングルパスの図のような平行移動ではなく、同一直線上に出射されます。

・　ファイバへの応用‐グレーティングコンプレッサ
レーザ短パルスは、光ファイバ内を透過するとき、非線形効果（自己位相変調）により、伸長しチャープします。ファイバ内の群速度分散の結果、パルスの前部が、後部より長い波長成分を持ちます。グレーティングペアを使用することにより、長波長パルスが、短波長パルスより長い光路長を取るように、配置することができます。その結果、グレーティングペアの後で、両波長パルスが同じ時間に到達することになります。グレーティングペアは、ファイバ内のパルス拡がりを保障するだけではなく、パルスを入射パルスよりさらに短パルスにします。最大90倍の圧縮が実現可能です。

・　超低迷光
グレーティングは、均一な高品質の２光束コリメートビームでホログラフ的に作製されますので、直線で等間隔の溝の作製が可能です。回折光に”ゴースト”はなく、ごく低いレベルのランダムな散乱光のみとなります。

・　高効率と低損失
パルス圧縮用のグレーティングの溝形状は、溝に垂直に偏光した光(TM偏光）で最大の効率が得られるように最適化されています。
効率は、波長と構成に依存しますが、通常、90%以上の絶対効率が各グレーティングで実現されています。図３は、リトロー構成における、溝本数1800本/mmの金コートグレーティングの効率を示しています。重要なのは回折効率だけではありません。熱の影響をさけるために、グレーティング表面での吸収は、できる限り小さくなければなりません。そのため、近赤外域では、高反射率コーティング材質として一番性能の良い金コーティングが使用されます。

・　フラットな回折波面
フラットなグレーティング表面と高品質ホログラフィック露光系の組み合わせにより、回折波面はフラットになります。このため、レーザパルスを高強度で集光することが可能になります。このタイプのグレーティングは、迷光が低レベルであることがきわめて重要な、高分解能の分光やその他アプリケーションで、使用されます。これらのグレーティングを使用することで、スペクトル線幅は鋭く、波長が高精度になります。吸収線の場合は、他社製グレーティングより深くなります。



図１　パルスコンプレッション用グレーティングペア






図２　パルスストレッチ用グレーティングペア






図３　溝本数1800本/mm　
金コートグレーティングの効率

■　特性
溝本数（本/mm） サイズ (mm) 波長範囲
／ピーク波長

0600
0900
1200
1400
1500
1600
1700
1800
2000
2100
2200
2300
25 x 25 x 6 mm
30 x 30 x 6 mm
30 x 64 x 10 mm
30 x 75 x 16 mm
30 x 110 x 16 mm
50 x 50 x 10 mm
50 x 110 x 16 mm
58 x 58 x 10 mm
64 x 64 x 10 mm
90 x 90 x 16 mm
110 x 110 x 16 mm
120 x 140 x 20 mm
NIR 750-1064 nm
790nm
800nm
920nm
1032nm
1047nm
1053nm
1064nm

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■　品番構成

- - × × - - - -
種類 溝本数 サイズ
（溝平行方向）		 サイズ
（溝垂直方向）		 サイズ
（厚み）		 波長範囲
／ピーク波長		 偏光方向 次数 偏向角
PC パルス圧縮 600〜2300
本/mm		 8〜120mm
 15〜140mm
 6mm
10mm
16mm
20mm		 190〜1600nm TM
(TM + TE)/2		 -1 8 deg

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