回折格子対(グレーティングペア)はモードロックレーザー共振器内の分散補償素子やCPAレーザーシステムのパルス圧縮器に用いられることが多い。回折格子対は正のチャープをもつパルスに対して異常GVD(負の分散)を与え、パルスは理論的には元の幅まで圧縮される。

回折格子対の動作原理

図1に回折格子対の構成を示す。

回折格子対の構成

図1:回折格子対の構成

パルスは、一対の平行な回折格子のうちの一方に入射する。パルス内の異なった周波数成分は、各々異なる角度をもって回折される。このとき、青方シフトした成分の方が赤方シフトした成分よりも短い時間で回折格子対を通過する。正のチャープのあるパルスでは、青方シフトした成分はパルスの後端近くにあり、赤方シフトした成分はパルスの前端にあるので、パルスが回折格子対を通過する間に後端が前端に近づき、パルスが圧縮される。

図1のような回折格子対の配置において、点Pと点Qにおける位相シフトΦ(ω)は、

位相シフト

となる。ここで、Gは回折格子間の垂直距離、θiは入射角である。θcdは一次の回折角でありωに依存し、以下の式で表される。

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