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上のグラフは光学コーティングを最適化するためにChromatis™分散測定システムで取得したデータ例です。この1030 nmミラーの目標とするGDDは、1020～1050 nmの波長範囲(青い領域)で-1200 fs²(黒の点線)です。Run1とRun2ではGDDの目標値との差異が顕著です。

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光学素子固定具(垂直入射での反射光および透過光の測定用)

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光学素子固定具(斜入射での反射光測定用)

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筐体内のディテクタ設置エリア(カバーを取り外した様子)

特長

• ファイバ出力型安定化ハロゲン光源からの広帯域光
• Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)(アダプタAD1使用)およびØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子の取り付けが可能
• 付属部品と参照用光学素子を用いた3種類の標準測定モード
  • 入射角0°、反射光測定
  • 入射角0°～70°、透過光測定
  • 入射角5°～70°、反射光測定
• 交換可能なディテクターモジュールを2種類ご用意
  • Si: 500～1100 nm(付属します)
  • InGaAs: 1000～1650 nm(型番CHRDETN、別売りです)
• S偏光およびP偏光を同時に測定
• 波長の自己校正用にHeNe基準レーザが付属
• 空間アライメント用に赤色および緑色の半導体レーザが付属
• 電子回路はパネルの高さ88.9 mm(3.5インチ)の2Uラックマウント筐体に収納
• 必要なソフトウェアがインストールされた付属のWindowsノート型パソコンで操作
• 標準サイズ以外の光学素子またはミラーペア用の固定具については当社までお問い合わせください。

用途例

• コーティングの群遅延または群遅延分散に関する仕様の品質管理および検査
• 分散を制御するコーティングの設計を改善し、要求仕様からの偏差を低減
• リップルを適切にキャンセルするためのチャープミラーのマッチング
• 超短パルス発振用共振器の測定に基づいた分散のモデル化
• 分散コーティングの設計に関する研究開発

当社のChromatis™分散測定システムは、光学素子および光学コーティングの分散特性を、±5 fs²の正確さで素早く評価できるように設計された自立型の装置です。ファイバ出力型の安定化ハロゲン光源を用いたこのシステムは広い測定帯域幅を有し、Ti:サファイアレーザ、イッテルビウムファイバーレーザ、エルビウムファイバーレーザのようなフェムト秒パルスレーザに使用される超短パルス用光学素子の特性を測定するのに適しています。測定ごとに、位相、群遅延、群遅延分散(GDD)、3次分散、4次分散を評価できます。

動作
超短パルスは光学システムを伝搬するときに広がります。その広がったパルスは、各光学素子で生じるGDDを把握し、歪みを適切に補償することで元の短パルスに戻すことができます。正確で信頼性の高い結果を得るために、Chromatisでは時間領域白色干渉計(WLI)を用いてGDDを測定します(詳細は｢動作｣タブ参照)。 Chromatisの光学ヘッドには、分析する波長範囲を制限するためのフィルタが複数枚付いています。これは、広帯域分散特性または高分散を有する光学素子の場合に有用です。Siディテクターモジュールと一緒に使用した場合、付属のフィルタは500～700 nm、600 ～1000 nm、950～1100 nmの波長範囲をカバーします。

インコヒーレント光源を用いた干渉計のアライメントができるように、Chromatisシステムには赤色と緑色のアライメント用レーザが付いています。これらのコヒーレント光源の干渉縞はモータの全範囲にわたって観察できるため、任意の位置で空間的なオーバーラップを最適化できます。光学ヘッドの前面パネルにあるノブを使用して、試験対象の光学素子が最も良く反射する光源を選択できます(「パネル」タブ参照) システムには波長軸を校正するためにHeNe基準レーザが付いており、そのレーザ光は白色光に対して垂直方向にオフセットした状態で共伝搬(co-propagate)します。

Chromatisシステムには2つの精密な光学素子固定具が付属しており、3種類の標準測定モード(垂直入射での反射光と透過光の測定、斜入射での反射光の測定)に対応できます。各固定具はØ25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子を保持することができ、またØ12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)光学素子を取付けるためのアダプタAD1も付属します(詳細は「光学素子固定具」タブ参照)。また、各固定具を用いたときのシステム動作を検証するための参照用光学素子も付属しています。 規格外の形状およびサイズの光学素子を試験したい場合は当社までご相談ください。

Chromatis分散測定システムには、標準的な19インチラックに搭載可能な電源ユニットが付属します(取付けネジは付属しません)。Chromatisのシステムに含まれるコンポーネントのリストは「発送品リスト」タブでご覧いただけます。

ディテクターモジュール
ChromatisシステムのSiディテクターモジュールには、500 nm～1100 nm用の利得調整可能なSiフォトダイオードが2つ取付けられており、s偏光とp偏光の白色干渉信号を個別に検出できます。近赤外(NIR)域までの測定用として、動作範囲が1000 nm～1650 nmのInGaAsディテクターモジュールCHRDETNもご用意しています(別売りです)。500 nm～1650 nmまでの全波長範囲にわたって光学素子を評価するには、各ディテクターモジュールを使用して別々に測定する必要があります。SiディテクタとInGaAsディテクタを同時に接続することはできません。そのため、全範囲をカバーするにはモジュールを切り替えて測定し、それぞれの測定結果をつなぎ合わせる必要があります。

Chromatisの光学ヘッド筐体にはディテクタ用のエリアがあり、2本の2.5 mmキャップスクリュを操作するだけで簡単にアクセスできます。各ディテクターモジュールにはアライメント用の精密ピンが2つ付いており、M6キャップスクリュ(5 mm六角)で光学ヘッドのベースプレートに取り付けられます。六角レンチは付属しておりません。

Chromatisは工場で校正を行い、システム内の固定された光学系による残留分散をすべて除去するようにしています。Chromatisと一緒にInGaAsディテクターモジュールCHRDETNをご購入いただく場合は、SiディテクタとInGaAsディテクタの両方に対してシステムの校正を行います。InGaAsディテクターモジュールCHRDETNを単独でご購入いただく場合は、当社までお問い合わせください。

ソフトウェアインターフェイス
この分散測定システムにはソフトウェアが付属します。これによりビームアライメント(干渉縞の最適化)が容易になり、ゼロ遅延位置(干渉縞が発生する場所)を自動検出したり、一般的な光学素子の分散を数分で測定したりすることが可能になります。また、このChromatisソフトウェアはSiディテクタおよびInGaAsディテクタの両モジュールに対応しており、広いスペクトル範囲の測定も可能です。詳細は「ソフトウェア」タブをご覧ください。

注::Chromatisソフトウェアは、垂直入射での反射と透過、斜入射での反射、およびミラーペアの4種類の測定が可能です。ただし、ミラーペアの測定に必要な固定具はChromatis分散測定システムに付属していません。ミラーペア用の精密固定具をご希望の場合は当社までお問い合わせください。

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Chromatis光学ヘッドの透過光測定用セットアップ

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Chromatis光学ヘッドの反射光測定用セットアップ

精密光学素子固定具

付属する2種類の精密な光学素子固定具は、ミラーや透過光学素子の分散特性を簡単かつ迅速に測定できるように設計されており、3種類の測定モード(入射角0°での反射光と透過光の測定、斜入射での反射光の測定)にご使用いただけます。各固定具には Ø25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子とØ12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)光学素子(アダプタAD1使用)を取付けることができます。ミラーペアや標準サイズ以外の光学素子を測定するための固定具については、当社までお問い合わせください。

固定具の取付けや取外しは、他の工具を必要としないように、固定用ホイールを用いてできるようになっています。固定具を使用しないときは、ベースプレート上の所定の保管用エリアに取付けておいてください(右の写真参照)。

各固定具には、試験対象の光学素子(お手持ちの光学素子や参照用光学素子)を取り付けるための位置があります。 黒色アルマイト処理されたマウントには、試験対象の光学素子の透過光または斜入射での反射光を測定するときに、その光学素子を取付けます。先端がナイロン製のバネ付きつまみネジを締めることで、光学素子を安全かつ簡単に取付けられます。 入射角0°での反射測定では、試験対象の光学素子をミラーマウントPOLARIS-K1(旧製品)に取付けます。光学素子を固定するには2.0 mm六角レンチ(付属しません)が必要です。

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入射角0° ～70°での透過光を測定するための精密固定具

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入射角0°での反射光を測定するための精密固定具

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入射角5°～70°での反射光を測定するための精密固定具

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Chromatis光学ヘッド内の白色干渉計と光路の概略図。HeNe基準レーザと白色光源の光路は、垂直方向に数ミリオフセットされています。

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Chromatisシステムを用いてチャープミラーを入射角0°で測定したときのインターフェログラムの例(青色の線)。このインターフェログラムの非対称性は、青色の波長の光が赤色の波長の光よりも早く到着したことを示しています。また、グラフには距離の参照用としてHeNeレーザの干渉信号(灰色の線)も示しています。

白色干渉法

Chromatis™分散測定システムにはファイバ出力型のインコヒーレントな広帯域光源が取付けられています。その出射光はコリメートされ、広帯域で低分散のビームスプリッタと2本の遅延アームで構成された干渉計に入射します。片方のアームには精密固定具に取り付けられた試験対象のミラー(被験ミラー)が配置されており、そのアーム長は固定されています。もう一方のアームには低分散の参照用光学素子が取付けられており、そのアーム長は遅延時間(Δt)を発生させるために変化させることができます。

白色光の干渉縞を観測するには、2本のアームによる遅延時間の差がゼロ(Δt = 0)となる位置を通過するようにアーム長を走査します。Δt = 0を含む走査範囲における干渉パターンをフォトダイオードで検出し、Chromatisソフトウェアで記録します。s偏光とp偏光の両方を測定できるように、Siディテクタは2つ付いています。InGaAsディテクターモジュールCHRDETNも別売りでご用意しております。遅延時間を走査したときに、それを距離に変換するための基準とする(すなわち波長軸を校正する)ために、白色光から垂直方向にオフセットした位置でHeNeレーザを共伝搬(co-propagate)させ、それにより発生した干渉信号を別のフォトダイオードで観測して記録しています。

白色光の干渉パターンには、被試験ミラー用アームからの光と参照用アームからの光の位相差に関する情報が含まれています。Chromatisソフトウェアでこの干渉パターンを処理し、被験ミラーによる位相変化およびその分散特性を算出します。このシステムでは、被験ミラーを低分散ミラーに置き換え、光路中に透過性試料を置くことで、透過性試料の群遅延分散を測定することもできます。

Chromatis分散測定システムでは、試験対象の光学素子の位相φを直接測定し、それを数値微分して分散を算出します。¹群遅延および群遅延分散は以下の式で定義されます。

ここでωは角周波数です。波長λ と光速度cは、ωと以下のように関係しています。

Chromatis™分散測定システムに付属するソフトウェアは、経験の有無にかかわらず、どなたでも全ての測定プロセスを進められるように設計(ガイド付き)されています。画面上で詳細な指示を見ながら段階的なアライメント手順に従うことで、参照用光学素子や被験用光学素子の測定を行うことができます。次に、ソフトウェアはゼロ遅延位置を自動的に検出し、干渉パターンを記録して分散を算出します。熟練したユーザ向けには、段階的な指示の表示をオフにすることもできます。ソフトウェアによる測定画面のスクリーンショットを、いくつか以下に示しています。

測定ごとに、データは.CSVファイルとして保存されます。また、ユーザのメモやスキャン設定を記録した.TXTファイルも保存できます。さらに、レポート生成機能も利用できます。これにより、表示するグラフを6つ選択して、印刷したり、.JPEGファイルとして保存したりすることができます。

Chromatis分散測定システムには、Chromatisソフトウェアが予めインストールされたノート型パソコンが付属します。 ソフトウェアを別のPCにインストールしたり、付属のノート型パソコンに再インストールしたりする場合は当社までご連絡ください。

注: ミラーペアの測定に必要な光学素子固定具はChromatis分散測定システムに付属していません。詳細は当社までお問い合わせください。

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Chromatisソフトウェアのホーム画面では、4種類の測定モードから選択することができます。 ミラーペアの測定に必要な光学素子固定具はChromatis分散測定システムに付属していません。詳細は当社までお問い合わせください。

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｢Align Optic｣の画面では、ミスアライメントの状態、ほぼアライメントされた状態、良くアライメントされた状態のそれぞれに応じて得られるフリンジを、アニメーションで表示します。左側の画像にはアライメントに使用する調整用ノブが見えます。ディテクタの信号を使用してシステムのアライメントを行いたい場合は、「Oscilloscope Alignment」を選択します。

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「Perform Scan」の画面では、測定したい波長範囲や時間範囲、および平均回数などの走査に関する設定を行います。Chromatisシステムがデータを記録すると、群遅延分散(GDD)のグラフがリアルタイムで更新され、同時に測定結果の平均値(白い線)と測定値の標準偏差(青く塗りつぶされた領域)が示されます。走査が完了すると、位相、群遅延、GDD、3次分散または4次分散がグラフ表示されます。

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熟練者がガイド無しで測定したい場合は、「Advanced Panel」を使用できます。このパネルには、構成設定(configuration settings)、モータ制御(motor control)、s偏光(s-polarization)、p偏光(p-polarization)の4つのタブがあります。これらにより、ハードウェアおよびソフトウェアのパラメータを手入力でセットし、モータを手動で動かしながらフォトダイオード信号を観察したり、s偏光またはp偏光のデータをそれぞれ表示させたりすることができます。

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CHROMATISに含まれるコンポーネント一覧(ケーブルとトルクスレンチは示されていません)

Chromatis™分散測定システムには以下のコンポーネントが含まれます。

• Chromatis光学ヘッド(アーマードファイバーケーブルは取り外すことができません)
• 光学ヘッド用ダストカバー
• Chromatis用電源ユニット
• 精密光学素子固定具：垂直入射(入射角0°)での反射光および透過光測定用
• 精密光学素子固定具：斜入射(入射角0°以外)での反射光測定用*
• 透過光測定用の校正済みシステム用光学素子
• 校正済みの参照用光学素子(2枚)
• Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)光学素子用のØ25.4 mm(1インチ)アダプタAD1 、厚さ6.4 mm
• ソフトウェアが予めインストールされたノート型パソコン
• 長さ3.05 mのUSB 2.0 Type-A - Type-Bケーブル(2本)
• 長さ3.05 mの15ピンDサブケーブル(メス-オス)
• 国内対応のAC電源ケーブル
• 白色光源のバルブ交換用トルクスレンチT10

*校正済みのシステム用光学素子が取り付けられたミラーマウントPOLARIS-K1(旧製品)を含む、斜入射反射光測定用固定具のスライド部は、固定具とは別に梱包されています。