数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序
阅读：428发布：2024-01-01
专利汇可以提供数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序。本发明的数据制作装置中，对包括强度谱函数和 相位 谱函数的频域中的第一 波形 函数进行 傅立叶变换 ，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；以使第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的 波长 带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；对修正后的第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；基于第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成数据。由此，能够控制构成时间强度波形的光的波长分量( 频率 分量)。，下面是数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序专利的具体信息内容。
1.一种数据制作装置，其中，
是制作用于控制空间光调制器的数据的装置，
具备：
傅立叶变换部，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域的第二波形函数；
函数替换部，对所述第二波形函数进行基于所期望的波形的时间强度波形函数的替换；
波形函数修正部，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；
傅立叶逆变换部，对修正后的所述第二波形函数进行傅立叶逆变换，并生成频域的第三波形函数；以及
数据生成部，基于所述第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成所述数据。
2.根据权利要求1所述的数据制作装置，其中，
所述波形函数修正部计算表示所述第二波形函数的谱图与所述目标谱图之间的相似度的评估值，并修正所述第二波形函数，使得所述评估值满足规定的条件。
3.根据权利要求1或2所述的数据制作装置，其中，
所述波形函数修正部改变所述时间强度波形函数或所述时间相位波形函数，以便修正所述第二波形函数。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的数据制作装置，其中，
还具备用于生成所述目标谱图的目标生成部，
所述目标生成部包括：
傅立叶变换部，对包括用于实现所期望的波形的强度谱函数和相位谱函数的频域中的第三波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第四波形函数；及
谱图修正部，按照所述所期望的波长带修正所述第四波形函数的谱图的波长带。
5.一种光控制装置，其中，
具备：
输出输入光的光源；
对所述输入光进行分光的分光元件；
调制分光后的所述输入光的强度谱或相位谱中的至少一者并输出调制光的空间光调制器；以及
对所述调制光进行聚光的光学系统；
所述空间光调制器基于由权利要求1～4中任一项所述的数据制作装置制作的所述数据来调制所述输入光的强度谱或相位谱中的任一者。
6.一种数据制作方法，其中，
是制作控制空间光调制器的数据的方法，
包括：
傅立叶变换步骤，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；
函数替换步骤，对所述第二波形函数进行基于所期望的波形的所述时间强度波形函数的替换；
波形函数修正步骤，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；
傅立叶逆变换步骤，对修正后的所述第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；以及
数据生成步骤，基于所述第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成所述数据。
7.一种数据制作程序，其中，
是制作用于控制空间光调制器的数据的程序，
使计算机进行以下步骤：
傅立叶变换步骤，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；
函数替换步骤，对所述第二波形函数进行基于所期望的波形的所述时间强度波形函数的替换；
波形函数修正步骤，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；
傅立叶逆变换步骤，对修正后的所述第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；以及
数据生成步骤，基于所述第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成所述数据。
数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序
技术领域
[0001] 本公开涉及数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序。
背景技术
[0003] 现有技术文献
[0004] 非专利文献
[0005] 非专利文献1：M.Hacker,G.Stobrawa,T.Feurer,“Iterative Fourier transform algorithm for phase-only pulse shaping”,Optics Express,Vol.9,No.4,pp.191-199,2001
[0006] 非专利文献2：Olivier Ripoll,Ville Kettunen,Hans Peter Herzig,“Review of iterative Fourier-transform algorithms for beam shaping applications”,Optical Engineering,Vol.43,No.11,pp.2549-2556,2004发明内容
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 作为用于控制诸如超短脉冲光的各种时间波形的技术，存在通过SLM调制光脉冲的相位谱和强度谱的技术。在这种技术中，计算出用于将光的时间强度波形近似为所期望的波形的相位谱和强度谱，并且向SLM呈现用于将相位谱和强度谱给予光的调制图案。
[0009] 然而，在这种传统技术中，只能控制时间强度波形的形状，并且不能控制构成时间强度波形的光的波长分量(频率分量)。例如，当产生包括多个脉冲的输出光时，如果可以使多个脉冲中的每一个的波长不同，则可以应用于激光加工装置、超高速成像相机、太赫兹波产生装置等各种装置。
[0010] 实施方式旨在提供一种能够控制构成时间强度波形的光的波长分量(频率分量)的数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序。
[0011] 用于解决课题的手段
[0012] 本发明的实施方式是一种数据制作装置。该数据制作装置是制作用于控制空间光调制器的数据的装置，具备：傅立叶变换部，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；函数替换部，基于所期望的波形对第二波形函数进行时间强度波形函数的替换；波形函数修正部，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；傅立叶逆变换部，对修正后的第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；数据生成部，基于第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成数据。
[0013] 本发明的实施方式是一种数据制作方法。该数据制作方法是制作用于控制空间光调制器的数据的方法，包括以下步骤：傅立叶变换步骤，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；函数替换步骤，基于所期望的波形对第二波形函数进行时间强度波形函数的替换；波形函数修正步骤，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；傅立叶逆变换步骤，对修正后的第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；数据生成步骤，基于第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成数据。
[0014] 本发明的实施方式是一种数据制作程序。该数据制作程序是制作用于控制空间光调制器的数据的程序，使计算机进行以下步骤：傅立叶变换步骤，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；函数替换步骤，基于所期望的波形对第二波形函数进行时间强度波形函数的替换；波形函数修正步骤，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；傅立叶逆变换步骤，对修正后的第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；数据生成步骤，基于第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成数据。
[0015] 在这些装置、方法以及程序中，通过对频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成时域中的第二波形函数，然后基于所期望的波形对第二波形函数进行时间强度波形函数的替换。在替换时间强度波形函数之后，在傅立叶逆变换之前，修正第二波形函数，使得第二波形函数的谱图接近目标谱图。
[0016] 该目标谱图是根据所期望的波形和所期望的波长带预先生成的，并且通过该处理，第二波形函数的波长带被修正为所期望的波长带。因此，通过傅立叶逆变换第二波形函数获得的第三波形函数也是所期望的波长带内的函数。然后，基于第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数制作用于控制空间光调制器的数据。如上所述，根据上述装置、方法以及程序，可以控制构成时间强度波形的光的波长分量(频率分量)。
[0017] 另外，另一个实施方式是光控制装置。该光控制装置具备：输出输入光的光源；对输入光进行分光的分光元件；调制分光后的输入光的强度谱合相位谱中的至少一者并输出调制光的空间光调制器；以及聚光调制光的光学系统；其中，空间光调制器基于具有上述构成的数据制作装置生成的数据来调制输入光的强度谱和相位谱中的至少一个。
[0018] 根据该光控制装置，通过基于具有上述构成的数据制作装置生成的数据控制空间光调制器，可以控制构成时间强度波形的光的波长分量(频率分量)。
[0019] 发明效果
[0021] 图1是示意性地示出一个实施方式涉及的光控制装置的构成的图。
[0022] 图2是示出光控制装置中包括的光学系统的构成的图。
[0023] 图3是示出SLM的调制面的图。
[0024] 图4(a)是示出单脉冲状的输入光的谱波形的图，图4(b)是输入光的时间强度波形的图。
[0025] 图5(a)是示出在SLM中给出矩形波状相位谱调制时的输出光的谱波形的图；图5(b)是示出输出光的时间强度波形的图。
[0026] 图6是示出相位谱设计部和强度谱设计部的内部构成的框图。
[0027] 图7是示出通过迭代傅立叶变换方法的相位谱的计算步骤的图。
[0028] 图8是示出相位谱设计部中的谱相位的计算步骤的图。
[0029] 图9是示出强度谱设计部中的谱强度的计算步骤的图。
[0030] 图10是示出在目标生成部中目标谱图的生成步骤的示例的图。
[0031] 图11是示出计算强度谱的步骤的一个例子的图。
[0032] 图12是示出(a)、(b)目标谱图的生成过程的图。
[0033] 图13是示出相对于对应的各谱图，评估值满足预定的条件的各谱图中包括的两个域的中心波长和域之间的中心波长间隔的图。
[0034] 图14(a)是示出目标谱图的两个域的中心波长的组合为(800nm，800nm)时的谱波形的图；图14(b)是示出通过对图14(a)的谱波形进行傅立叶变换而获得的输出光的时间强度波形的图。
[0035] 图15(a)是示出目标谱图的两个域的中心波长的组合为(802nm，798nm)时的谱波形的图；图15(b)是示出通过对图15(a)的谱波形进行傅立叶变换而获得的输出光的时间强度波形的图。
[0036] 图16(a)是示出在第2实施方式中使用的目标谱图的图，图16(b)是基于图16(a)中的目标谱图计算的谱图。
[0037] 图17(a)是示出在第2实施方式中使用的目标谱图的图，图17(b)是基于图17(a)中的目标谱图计算的谱图。
[0038] 图18(a)是示出从图16(b)的谱图计算的谱波形的图；图18(b)是示出通过对图18(a)的谱波形进行傅立叶变换而获得的输出光的时间强度波形的图。
[0039] 图19(a)是示出从图17(b)的谱图计算的谱波形的图；图19(b)是示出通过对图19(a)的谱波形进行傅立叶变换而获得的输出光的时间强度波形的图。
[0040] 符号说明
[0041] 1…光控制装置；2…光源；10…光学系统；12…衍射光栅；13,15…透镜；14…SLM；17…调制面；17a…调制区域；20…调制图案计算装置；21…任意波形输入部；22…相位谱设计部；23…强度谱设计部；24…调制图案生成部；25…傅立叶变换部；26…函数替换部；27…波形函数修正部；28…傅立叶逆变换部；29...目标生成部；29a...傅立叶变换部；29b谱图修正部；D1～D7...域；LA...输入光；LD...输出光；SC...控制信号。
具体实施方式
[0042] 以下，参照附图对数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序的实施方式进行详细说明。另外，在附图的说明中，相同的元件用相同的附图标记表示，并且省略重复的说明。
[0043] 图1是示意性地示出一个实施方式涉及的光控制装置1A的构成的图。图2是示出光控制装置1A中包括的光学系统10的构成的图。本实施方式的光控制装置1A从输入光La生成具有与该输入光La不同的任意时间强度波形的输出光Ld。如图1所示，光控制装置1A具备光源2、光学系统10以及调制图案计算装置(数据制作装置)20。
[0044] 光源2输出输入到光学系统10的输入光La。光源2例如是固体激光光源等激光光源，输入光La例如是相干脉冲光。光学系统10具有SLM14，并且在SLM14上接收来自调制图案计算装置20的控制信号SC。光学系统10将来自光源2的输入光La变换成具有任意时间强度波形的输出光Ld。调制图案是用于控制SLM14的数据，并且是将复振幅分布的强度或相位分布的强度输出到文件的数据。调制图案例如是计算机合成全息图(Computer-GenerateDHologram：CGH)。
[0045] 如图2所示，光学系统10包括衍射光栅12、透镜13、SLM14、透镜15以及衍射光栅16。衍射光栅12是本实施方式中的分光元件并且光学耦合到光源2。SLM14经由透镜13与衍射光栅12光学耦合。衍射光栅12将输入光La分光到各波长分量。另外，作为分光元件，可以使用棱镜等其他光学部件来代替衍射光栅12。输入光La倾斜地射入衍射光栅12并被分光成多个波长分量。包括该多个波长分量的光Lb由透镜13聚光到各波长分量，并成像在SLM14的调制面。透镜13可以是由透光构件制成的凸透镜或具有凹状光反射面的凹面镜。
[0046] SLM14同时进行光Lb的相位调制和强度调制，以便产生具有与输入光La不同的任意时间强度波形的输出光Ld。此外，SLM14可以仅进行相位调制或强度调制。SLM14例如是相位调制型。在一个实施方式中，SLM14是硅基液晶(LiquiDcrystal on silicon：LCOS)型。
[0047] 图3是示出SLM14的调制面17的图。如图3所示，在调制面17上，多个调制区域17a沿着特定方向A排列，并且各调制区域17a沿与方向A交叉的方向B延伸。方向A是衍射光栅12的分光方向。该调制面17用作傅立叶变换面，并且分光之后的相应波长分量入射在多个调制区域17a中的每一个上。在各调制区域17a中，SLM14将入射的各波长分量的相位和强度独立于其他波长分量进行调制。由于本实施方式的SLM14是相位调制型，因此强度调制通过在调制面17上呈现的相位图案(相位图像)来实现。
[0048] 由SLM14调制的调制光Lc的各波长分量由透镜15聚集到衍射光栅16上的一点。此时，透镜15作为用于聚光调制光Lc的聚光光学系统发挥功能。透镜15可以是由透光构件制成的凸透镜或者具有凹状光反射面的凹面镜。另外，衍射光栅16用作合波光学系统，并将调制后的各波长分量合波。即是说，通过这些透镜15和衍射光栅16，调制光Lc的多个波长分量被相互聚光、合波成为输出光Ld。
[0049] 透镜15之前的区域(谱区域)和衍射光栅16后面的区域(时间区域)彼此处于傅立叶变换关系，并且谱区域中的相位调制影响处于时域中的时间强度波形。因此，根据SLM14的调制图案，输出光Ld具有与输入光La不同的所期望时间强度波形。
[0050] 在此，作为一个例子，图4(a)示出了单脉冲输入光La的谱波形(谱相位G 11和谱强度G 12)，图4(b)示出了该输入光La的时间强度波形。另外，作为一个例子，图5(a)示出了当在SLM14中赋予矩形波状相位谱调制时输出光Ld的谱波形(谱相位G21和谱强度G22)，图5(b)示出了该输出光Ld的时间强度波形。在图4(a)和图5(a)中，横轴表示波长(nm)，左侧的纵轴表示强度谱的强度值(任意单位)，右侧的纵轴表示相位值(rad)。此外，在图4(b)和图5(b)中，横轴表示时间(fs)，纵轴表示光强度(任意单位)。
[0051] 在该示例中，通过向输出光Ld赋予矩形波状相位波形，将输入光La的单个脉冲变换为具有高阶光作为输出光Ld的双脉冲。另外，图5中所示的谱和波形是一个示例，并且通过组合各种相位谱和强度谱，输出光Ld的时间强度波形可以被成形为各种形状。
[0052] 再次参照图1，调制图案计算装置20例如是个人计算机；智能电话或平板终端等智能设备；或者具有云服务器等处理器的计算机。调制图案计算装置20电连接到SLM14，计算用于使输出光Ld的时间强度波形更接近所期望的波形的相位调制图案，并将包括该相位调制图案的控制信号SC提供给SLM14。
[0053] 本实施方式的调制图案计算装置20中，将相位图案呈现给SLM14，该相位图案包括：将相位谱提供给输出光Ld以获得所期望的波形的相位调制用相位图案和将强度谱提供给输出光Ld以获得所期望的波形的强度调制用相位图案。因此，调制图案计算装置20包括：任意波形输入部21、相位谱设计部22、强度谱设计部23、调制图案生成部(数据生成部)24。
即，设置在调制图案计算装置20上的计算机的处理器能够实现任意波形输入部21的功能、相位谱设计部22的功能、强度谱设计部23的功能、调制图案生成部24的功能。各个功能可以由相同的处理器或不同的处理器实现。
即，设置在调制图案计算装置20上的计算机的处理器能够实现任意波形输入部21的功能、相位谱设计部22的功能、强度谱设计部23的功能、调制图案生成部24的功能。各个功能可以由相同的处理器或不同的处理器实现。
[0054] 计算机的处理器可以通过调制图案计算程序(数据制作程序)实现上述各功能。因此，调制图案计算程序使计算机的处理器作为调制图案计算装置20中的任意波形输入部21、相位谱设计部22、强度谱设计部23以及调制图案生成部24进行操作。
[0055] 调制图案计算程序存储在计算机的内部或外部的存储装置(存储介质)中。存储装置可以是非暂时性记录介质。作为记录介质，可以列举软盘、CD、DVD等记录介质，ROM等记录介质，半导体存储器，云服务器等。
[0056] 任意波形输入部21从操作者接收所期望的时间强度波形的输入。操作者将所期望的时间强度波形(例如，脉冲宽度等)的相关信息输入到任意波形输入部21。所期望的时间强度波形的相关信息被提供给相位谱设计部22和强度谱设计部23。相位谱设计部22基于时间强度波形计算对应的输出光Ld的相位谱。强度谱设计部23基于时间强度波形计算对应的输出光Ld的强度谱。
[0057] 调制图案生成部24计算相位调制图案(例如，计算机合成全息图)，该相位调制图案用于将相位谱设计部22中获得的相位谱和强度谱设计部23中获得的强度谱提供给输出光Ld。然后，将包括计算得到的相位调制图案的控制信号SC提供给SLM14，并且基于控制信号SC控制SLM14。
[0058] 图6是示出相位谱设计部22和强度谱设计部23的内部构成的框图。如图6所示，相位谱设计部22和强度谱设计部23具有傅立叶变换部25、函数替换部26、波形函数修改部27、傅立叶逆变换部28以及目标生成部29。目标生成部29包括傅立叶变换部29a和谱图修正部29b。稍后将详细描述这些各构成要素的功能。
[0059] 在此，所期望的时间强度波形表示为时域的函数，并且相位谱表示为频域的函数。因此，对应于所期望时间强度波形的相位谱，例如通过基于所期望时间强度波形的迭代傅立叶变换而获得。图7是示出通过迭代傅立叶变换方法的相位谱的计算步骤的图。
[0060] 首先，准备作为频率ω的函数的初始强度谱函数A0(ω)和相位谱函数Ψ0(ω)(图中的处理编号(1))。在一个示例中，这些强度谱函数A0(ω)和相位谱函数Ψ0(ω)分别表示输入光La的谱强度和谱相位。接着，准备包括强度谱函数A0(ω)和相位谱函数Ψn(ω)的频域中的波形函数(a)(图中的处理编号(2))。
[0061]
[0062] 下标n表示在第n个傅立叶变换处理后。在最初(第1个)傅立叶变换处理之前，上述初始相位谱函数Ψ0(ω)被用作相位谱函数Ψn(ω)。i是虚数。
[0063] 接着，对上述函数(a)进行从频域到时域的傅立叶变换(图中的箭头A1)。由此，获得包括时间强度波形函数bn(t)和时间相位波形函数Θn(t)的频域中的波形函数(b)(图中的处理编号(3))。
[0064]
[0065] 接着，将上述函数(b)中包括的时间强度波形函数bn(t)替换为基于所期望的波形时间强度波形函数Target0(t)(图中的处理编号(4)和(5))。
[0066] bn(t)：＝Target0(t)...(c)
[0067]
[0068] 随后，对上述函数(d)进行从时域到频域的傅立叶逆变换(图中的箭头A2)。结果，获得包括强度谱函数Bn(ω)和相位谱函数Ψn(ω)的频域中的波形函数(e)(图中的处理编号(6))。
[0069]
[0070] 随后，为了约束包括在上述函数(e)中的强度谱函数Bn(ω)，将其替换为初始强度谱函数A0(ω)(图中的处理编号(7))。
[0071] Bn(ω)：＝A0(ω)...(f)
[0072] 此后，通过多次重复上述过程(1)～(7)，可以将波形函数中的相位谱函数Ψn(ω)表示的相位谱形状接近对应于所期望时间强度波形的相位谱形状。最终获得的相位谱函数ΨIFTA(ω)是用于获得所期望的时间强度波形的调制图案的基础。
[0073] 然而，在如上所述的迭代傅立叶方法中，尽管可以控制时间强度波形，但是存在不能控制构成时间强度波形的频率分量(频带波长)的问题。例如，在输出光Ld包括多个光脉冲的情况下，只要可以使每个光脉冲的波长不同，就可以应用于激光加工装置、超高速成像相机、太赫兹波产生装置等各种装置。
[0074] 因此，根据本实施方式的调制图案计算装置20使用下面说明的计算方法来计算成为调制图案的基础的相位谱函数和强度谱函数。图8是示出相位谱设计部22中的相位谱函数的计算步骤的图。
[0075] 首先，准备作为频率ω的函数的初始强度谱函数A0(ω)和相位谱函数Φ0(ω)(图中的处理编号(1))。在一个示例中，这些强度谱函数A0(ω)和相位谱函数Φ0(ω)分别表示输入光La的谱强度和谱相位。接着，准备包括强度谱函数A0(ω)和相位谱函数Φ0(ω)的频域中的第一波形函数(g)(处理编号(2-a))。但是，i是虚数。
[0076]
[0077] 随后，相位谱设计部22的傅立叶变换部25对上述函数(g)进行从频域到时域的傅立叶变换(图中的箭头A3)。由此，获得包括时间强度波形函数a0(t)和时间相位波形函数(t)的时域中的第二波形函数(h)(傅立叶变换步骤，处理编号(3))。
[0078]
[0079] 随后，如下面的式(i)所示，相位谱设计部22的函数替换部26将任意波形输入部21中输入的基于所期望的波形的时间强度波形函数Target0(t)代入时间强度波形函数b0(t)(处理编号(4-a))。
[0080] b0(t)＝Target0(t)...(i)
[0081] 随后，如下面的表达式(j)所示，相位谱设计部22的函数替换部26用时间强度波形函数b0(t)替换时间强度波形函数a0(t)，。即，上述函数(h)中包括的时间强度波形函数a0(t)替换为基于所期望的波形间强度波形函数Target0(t)(函数替换步骤，处理编号(5))。
[0082]
[0083] 随后，相位谱设计部22的波形函数修正部27以替换的第二波形函数(j)的谱图接近根据所期望的波长带预先生成的目标谱图修正第二波形函数。首先，通过对替换后的第二波形函数(j)进行时间-频率变换，将第二波形函数(j)变换为谱图SG0,k(ω,t)(图中的处理编号(5-a))。下标k表示第k个变换处理。
[0084] 在此，时间-频率变换是对时间波形这样的复合信号进行频率滤波或数值计算处理(在移动窗函数的同时进行相乘，对各时间导出谱的处理)，并将其变换为由时间、频率和信号分量的强度(谱强度)构成的三维信息。此外，在本实施方式中，其变换结果(时间、频率、谱强度)被定义为“谱图”。
[0085] 作为时间-频率变换，例如包括短时傅立叶变换(Short-Time Fourier Transform：STFT)和小波变换(哈尔小波变换、伽伯小波变换、墨西哥帽小波变换、莫利(Morlet)小波变换)等。
[0086] 此外，从目标生成部29读取根据所期望的波长带预先生成的目标谱图TargetSG0(ω,t)。该目标谱图TargetSG0(ω,t)大致等于目标时间波形(时间强度波形和构成它的频率分量)，并且在处理编号(5-b)的目标谱图函数中生成。
[0087] 接着，相位谱设计部22的波形函数修正部27进行谱图SG0,K(ω,t)和目标谱图TargetSG0的(ω,t)图案匹配，评估相似度(有怎样程度一致)。在本实施方式中，计算评估值作为表示相似度的指标。然后，在随后的处理编号(5-c)中，确定所获得的评估值是否满足预定的终止条件。如果满足条件，则进行处理编号(6)，如果不满足，则进入处理编号(5-d)。在处理编号(5-d)中，包括在第二波形函数中的时间相位波形函数 (t)被改变为任意时间相位波形函数 (t)。改变时间相位波形函数之后的第二波形函数再次通过STFT等的时间-频率变换被变换为谱图。
[0088] 此后，重复进行上述处理编号(5-a)～(5-c)。以这种方式，以谱图SG0,k(ω,t)逐渐接近目标谱图TargetSG0(ω,t)的方式修正第二波形函数(波形函数修正步骤)。
[0089] 此后，相位谱设计部22的傅立叶逆变换部28对修正的第二波形函数(图中的箭头A4)进行傅立叶逆变换，在频域中生成第三波形函数(k)(傅立叶逆变换步骤，处理编号(6))。
[0090]
[0091] 包括在该第三波形函数(k)中的相位谱函数Φ0,k(ω)成为最终获得的所期望相位谱函数ΦTWC-TFD(ω)。相位谱函数ΦTWC-TFD(ω)被提供给调制图案生成部24。
[0092] 图9是示出强度谱设计部23中的谱强度的计算步骤的图。另外，由于处理编号(1)至处理编号(5-c)与上述相位谱设计部22中的谱相位的计算步骤相同，因此省略其说明。
[0093] 强度谱设计部23的波形函数修正部27中，当表示谱图SG0,k(ω,t)与目标谱图TargetSG0(ω,t)之间的相似度的评估值不满足预定的终止条件时，第二波形函数中所包括的时间相位波形函数 (t)约束为初始值，同时时间强度波形函数B0(t)更改为任意时间强度波形函数B0,k(t)(处理编号(5-e))。改变时间强度波形函数之后的第二波形函数通过STFT等时间-频率变换再次变换为谱图。
[0094] 此后，重复进行处理编号(5-a)～(5-c)。以这种方式，以谱图SG0,k(ω,t)逐渐接近目标谱图TargetSG0(ω,t)的方式修正第二波形函数(波形函数修正步骤)。
[0095] 此后，强度谱设计部23的傅立叶逆变换部28对修正的第二波形函数(图中的箭头A4)进行傅立叶逆变换，在频域中生成第三波形函数(m)(傅立叶逆变换步骤，处理编号(6))。
[0096]
[0097] 随后，在处理编号(7-b)中，强度谱设计部23的滤波处理部对包括在第三波形函数(m)中的强度谱函数B0,k(ω)进行基于输入光La的强度谱的滤波处理(滤波处理步骤)。具体而言，从通过将强度谱函数B0,k(ω)乘以系数α而获得的强度谱中切出基于输入光La的强度谱确定的超过各波长的截止强度的部分。这是为了确保强度谱函数αB0,k(ω)不超过所有波长区域中的输入光La的谱强度。
[0098] 在一个示例中，各波长的截止强度被设定为与输入光La的强度谱(在本实施方式中为初始强度谱函数A0(ω))一致。在这种情况下，如下面的式(n)所示，在强度谱函数αB0,k(ω)大于强度谱函数A0(ω)的频率时，将强度谱函数A0(ω)的值作为强度谱函数ATWC-TFD(ω)的值。此外，在强度谱函数αB0,k(ω)为强度谱函数A0(ω)以下的频率时，将强度谱函数αB0,k(ω)的值作为强度谱函数ATWC-TFD(图中的处理编号(7-b))。
[0099]
[0100] 该强度谱函数ATWC-TFD(ω)被提供给调制图案生成部24作为最终获得的所期望的谱强度。
[0101] 调制图案生成部24计算相位调制图案(例如，计算机合成全息图)(数据生成步骤)，该相位调制图案用于将相位谱设计部22中计算的相位谱函数ΦTWC-TFD(ω)表示的谱相位、强度谱设计部23中计算的调制谱函数ATWC-TFD(ω)表示的谱强度提供给输出光Ld。
[0102] 在此，图10是示出在目标生成部29中目标谱图TargetSG0(ω,t)的生成步骤的一个示例的图。由于目标谱图TargetSG0(ω,t)表示目标时间波形(时间强度波形及构成其的频率分量(波长带分量))，因此制作目标谱图对于控制频率分量(波长带成分)是非常重要的控制工序。
[0103] 如图10所示，目标生成部29首先输入谱波形(初始强度谱函数A0(ω)和初始相位谱函数Φ0(ω))以及所期望的时间强度波形函数Target0(t)。此外，输入包括所期望频率(波长)带信息的时间函数p0(t)(处理编号(1))。
[0104] 接着，目标生成部29使用图7所示的迭代傅立叶变换方法或非专利文献1或2中记载的方法来计算用于实现时间强度波形函数Target0(t)的相位谱函数ΦIFTA(ω)(处理编号(2))。
[0105] 随后，目标生成部29通过使用先前获得的相位谱函数ΦIFTA(ω)的迭代傅立叶变换方法，生成用于实现时间强度波形函数Target0(t)的强度谱函数AIFTA(ω)。(处理编号(3))。在此，图11是示出计算强度谱函数AIFTA(ω)的步骤的一个示例的图。
[0106] 首先，准备初始强度谱函数Ak＝0(ω)和相位谱函数Ψ0(ω)(图中的处理编号(1))。接着，准备包括强度谱函数Ak(ω)和相位谱函数Ψ0(ω)的频域中的波形函数(o)(图中的处理编号(2))。
[0107]
[0108] 下标k表示第k个傅立叶变换处理后。在最初(第1个)傅立叶变换处理之前，初始强度谱函数Ak＝0(ω)被用作强度谱函数Ak(ω)。i是虚数。
[0109] 随后，对函数(o)进行从频域到时域的傅立叶变换(图中的箭头A5)。由此，获得包括时间强度波形函数bk(t)的频域中的波形函数(p)(图中的处理编号(3))。
[0110]
[0111] 随后，基于所期望的波形将上述函数(p)中包括的时间强度波形函数bk(t)替换为时间强度波形函数Target0(t)(图中的处理编号(4)和(5))。
[0112] bk(t)；＝Target0(t)...(q)
[0113]
[0114] 随后，对函数(r)进行从时域到频域的傅立叶逆变换(图中的箭头A6)。由此，获得包括强度谱函数Ck(ω)和相位谱函数Ψk(ω)的频域中的波形函数(s)(图中的处理编号(6))。
[0115]
[0116] 随后，为了约束包括在上述函数中的相位谱函数Ψk(ω)，将其替换为初始相位谱函数Ψ0(ω)(图中的处理编号(7-a))。
[0117] ψk(ω)＝ψ0(ω)…(t)
[0118] 此外，对于傅立叶逆变换后的频域中的强度谱函数Ck(ω)，进行基于输入光La的强度谱的滤波处理。具体而言，在由强度谱函数Ck(ω)表示的强度谱中，切除超过基于输入光La的强度谱确定的各波长的截止强度的部分。
[0119] 在一个示例中，各波长的截止强度被设定为与输入光La的强度谱(例如，初始强度谱函数Ak＝0(ω))一致。在这种情况下，如下式(u)所示，当强度谱函数Ck(ω)大于强度谱函数Ak＝0(ω)的频率中，强度谱函数Ak(ω)取函数Ak＝0(ω)的值。此外，在强度谱函数Ck(ω)为强度谱函数Ak＝0(ω)以下的频率中，将强度谱函数Ck(ω)的值作为强度谱函数Ak(ω)的值(图中的处理编号(7-b))。
[0120]
[0121] 将上述函数(s)中包括的强度谱函数Ck(ω)替换为根据上述式(u)的滤波处理后的强度谱函数Ak(ω)。
[0122] 此后，通过重复进行以上处理(1)～(7-b)，由波形函数中的强度谱函数Ak(ω)表示的强度谱形状可以接近与所期望的时间强度波形对应的强度谱形状。最终，获得强度谱函数AIFTA(ω)。
[0123] 再次参照图1。通过计算以上说明的处理编号(2)和(3)中的相位谱函数ΦIFTA(ω)和强度谱函数AIFT A(ω)，获得包括这些函数的频域中的第三波形函数(v)(处理编号(4))。
[0124]
[0125] 目标生成部29的傅立叶变换部29a对上述波形函数(v)进行傅立叶变换。由此，获得时域中的第四波形函数(w)(处理编号(5))。
[0126]
[0127] 目标生成部29的谱图修正部29b通过时间-频率变换将第四波形函数(w)变换为谱图SGIFTA(ω,t)(处理编号(6))。然后，在处理编号(7)中，通过基于包括所期望的频率(波长)带信息的时间函数p0(t)修正谱图SGIFTA(ω,t)，生成目标谱图TargetSG0(ω,t)。例如，部分地切出出现在由二维数据构成的谱图SGIFTA(ω,t)中的特征图案，并且基于时间函数p0(t)来进行该相关部分的频率分量的操作。下面将详细描述其具体实例。
[0128] 例如，考虑将具有2皮秒的时间间隔的三脉冲设定为所期望时间强度波形函数Target0(t)的情况。此时，谱图SGIFTA(ω,t)成为如图12(a)所示的结果。另外，在图12(a)中，横轴表示时间(单位：飞秒)，纵轴表示波长(单位：nm)。谱图的值由图中的亮和暗表示，越亮，谱图的值越大。在该谱图SGIFTA(ω,t)中，三重脉冲表现为在时间轴上以2皮秒的间隔划分的域D1、D2以及D3。D1、D2以及D3的中心(峰值)波长为800nm。
[0129] 如果希望仅控制输出光Ld的时间强度波形(简单地获得三重脉冲)，则不必操作这些域D1、D2以及D3。然而，当希望控制各脉冲的频率(波长)带时，必须操作这些域D1、D2以及D3。也就是说，如图12(b)所示，在沿波长轴(垂直轴)的方向上独立地移动各域D1、D2以及D3意味着各脉冲的构成频率(波长带)。基于时间函数p0(t)进行如上所述各脉冲的构成频率(波长带)的改变。
[0130] 例如，当描述时间函数p0(t)使得域D2的峰值波长保持在800nm并且域D1和D3的峰值波长分别平移-2nm和+2nm时，谱图SGIFT A(ω,t)变化为图12(b)所示的目标谱图TargetSG0(ω,t)。例如，通过对谱图实施这样的处理，可以不改变时间强度波形的形状地制作任意地控制各脉冲的构成频率(波长带)的目标谱图。
[0131] 针对根据上述说明的本实施方式的调制图案计算装置(数据制作装置)20、光控制装置1A、调制图案计算方法(数据制作方法)、计算机合成全息图以及调制图案计算程序(数据制作程序)获得的效果进行说明。
[0132] 如上所述，在本实施方式中，在通过对频域中的第一波形函数(g)进行傅立叶变换在时域中生成第二波形函数(h)之后，对于第二波形函数(h)，进行基于所期望的波形的时间强度波形函数Target0(t)的替换。此后，对第二波形函数进行傅立叶逆变换，在频域中生成第三波形函数(k)和(m)。然后，基于第三波形函数(k)的相位谱函数Φ0,k(ω)和第三波形函数(m)的强度谱函数B0,k(ω)生成调制图案。由此，可以适当地生成用于实现所期望的波形的调制图案。
[0133] 另外，在本实施方式中，在替换时间强度波形函数Target0(t)之后，在傅立叶逆变换之前，修正第二波形函数使得第二波形函数谱图SG0,k(ω,t)接近目标谱图TargetSG0(ω,t)。
[0134] 该目标谱图TargetSG0(ω,t)根据所期望的波长带预先生成，通过该处理，将第二波形函数的波长带修正为所期望的波长带。因此，通过第二波形函数的傅立叶逆变换获得的第三波形函数(k)和(m)也成为所期望的波长带内的函数。然后，如上所述的调制图案基于第三波形函数(k)的相位谱函数Φ0,k(ω)和第三波形函数(m)的强度谱函数B0,k(ω)生成。如上所述，根据本实施方式，可以控制构成任意时间强度波形的光的波长分量(频率分量)。
[0135] 如在本实施方式中，波形函数修正部27计算表示第二波形函数的谱图SGIFTA(ω,t)与目标谱图TargetSG0(ω,t)之间的相似度的评估值，并修正第二波形函数以使得评估值满足预定的条件。例如，通过这种方法，可以精确地修正第二波形函数，使得第二波形函数的谱图SGIFTA(ω,t)接近目标谱图TargetSG0(ω,t)。
[0136] 此外，如在本实施方式中，为了修正第二波形函数，波形函数修正部27可以改变时间强度波形函数b0,k(t)或时间相位波形函数 (t)。例如，通过这种方法，可以适当地修改第二波形函数，使第二波形函数的谱图SGIFTA(ω,t)接近目标谱图TargetSG0(ω,t)。
[0137] 另外，调制图案计算装置、调制图案计算方法以及调制图案计算程序不限于本实施方式，可以进行各种变更。例如，在本实施方式中，虽然相位谱设计部22计算相位谱函数ΦTWC-TFD(ω)，强度谱设计部23计算强度谱函数ATWC-TFD(ω)，以及调制图案生成部24基于两个函数生成调制图案，但是调制图案生成部也可以基于相位谱函数ΦTWC-TFD(ω)和强度谱函数ATWC-TFD(ω)之一生成调制图案。
[0138] 此外，波形函数修正部27作为将第二波形函数变换成谱图SG0,k(ω,t)时(图8和图9的处理编号(5-a))的时间-频率变换处理，本实施方式中示例短时傅立叶变换(STFT)和小波变换。时间-频率变换处理中重要的是将时间波形变换为作为“时间-频率信息”的谱图SG0,k(ω,t)。在本实施方式中，不同于仅控制时间波形中的时间强度波形(例如，非专利文献1和2)，以控制构成时间波形的频率成分(频带成分)作为主要目的，对于从时间波形中提取时间强度信息和频率(频带)信息是有意义的。也就是说，作为时间-频率变换不限于STFT和小波变换，可以适用于能够从时间波形提取频率信息的各种变换处理。
[0139] 此外，在本实施方式中，波形函数修正部27使用表示第二波形函数的谱图SGIFTA(ω,t)与目标谱图TargetSG0(ω,t)之间的相似度的评估值。判断它们彼此的相似程度如何(图8和图9中的处理编号(5-c))。目标谱图TargetSG0(ω,t)表示所期望时间波形包含怎样的时间强度形状和频率(频带)信息，因此它起到目标值(设计图)的作用。因此，本实施方式的评估值可以是表示波形控制精度的指标之一。
[0140] 另一方面，由于谱图SGIFTA(ω,t)包括频率ω和时间t这两个变量，因此也可以作为图像处理。因此，对谱图SGIFTA(ω,t)和目标谱图TargetSG0(ω,t)一致程度如何进行调查被认为是采用图像分析中的各种模式匹配方法的差异提取操作。因此，除了使用表示相似度的评估值的方法之外，例如，还适合采用通过提取图像的特征量(限于频率或时间轴方向的轮廓、形状)来评估图案的匹配程度的方法、以及通过将图像分成多个部分并针对每个部分进行评估的方法。
[0141] 此外，在本实施方式中，当波形函数修正部27确定评估值不满足预定的条件(谱图SGIFTA(ω,t)和目标谱图TargetSG0(ω,t)是发散)的情况下，将时间相位波形函数 (t)或时间强度波形函数b0,k(t)改变为其他任意值(图8的处理编号(5-d)，图9的处理编号(5-e))。
[0142] 作为改变这些函数 (t)，b0,k(t)的方法，有各种方法。作为最简单的方法，有随机改变函数 (t)，b0,k(t)的方法。此外，例如通过模拟退火方法等，按照特定规则(伴随随机过程)来探索函数 (t)，b0,k(t)的解的方法也能够适用。
[0143] 或者，在可以使用怎样的函数 (t)、b0,k(t)评估值可以变好的指标的情况下，也可以活用该指标。例如，当改变函数 (t)、b0,k(t)时，也可以反馈处理编号(5-a)计算的评估值的大小和处理编号(5-c)中的确定结果。具体而言，通过基于谱图SGIFTA(ω,t)和目标谱图TargetSG0(ω,t)之间的差值，生成新谱图NewSG0(ω,t)，将该新SG0(ω,t)的反向谱图变换，变换为时间波形的形式。在通过对谱图进行计算得到的NewSG0(ω,t)进行反向谱图变换，得到的时间波形的时间相位或时间强度函数中包括，例如，与采用怎样的函数评估值变得更好的指标(基于对谱图的演算)。因此，可以适当考虑将该指标用于修正时间相位波形函数 (t)或时间强度波形函数b0,k(t)的反馈的方法。
[0144] 此外，当目标生成部29生成目标谱图TargetSG0(ω,t)时，在图10所示的处理编号(2)中，计算出用于实现时间强度波形函数Target0(t)的相位谱函数 (ω)。此时，虽然先说明能够采用图7所示的迭代傅立叶变换方法，或者采用非专利文献1或2中记载的方法，但是相位谱函数的方法 (ω)的计算方法并不限于此，也可以采用能实现时间强度波形函数Target0(t)的生成的那种解析或近似求出的相位谱函数 (ω)。
[0145] 此外，当目标生成部29生成目标谱图TargetSG0(ω,t)时，在图10所示的处理编号(3)中，计算出用于实现时间强度波形函数Target0(t)的强度谱函数AIFTA(ω)计算。此时，虽然先说明采用图9所示的改进的迭代傅立叶变换方法计算强度谱函数AIFTA(ω)的示例，但是强度谱函数AIFTA(ω)的计算方法并不限于此，也可以采用能实现时间强度波形函数Target0(t)的生成的那种解析或近似求出的强度谱函数AIFTA(ω)。
[0146] 另外，可以使用云服务器等位于远程位置的计算机，基于本实施方式的调制图案计算方法(数据制作方法)来生成调制图案(例如，计算机合成全息图)，将与生成的调制图案有关的数据传送给用户。
[0147] (第1实施例)
[0148] 基于上述实施方式的调制图案计算方法(数据制作方法)进行计算，确认包括频率(波长)频带的控制的时间波形的控制是可能的。在该计算中，将波长带为半高全宽5nm的单个脉冲设定为输入光La，将2皮秒间隔的双脉冲设定为输出光Ld。在这种情况下，目标谱图TargetSG(ω,t)包含两个域。
[0149] 在本实施例中，通过图12(b)所示的方法，准备将该两个域在波长轴方向上平行移动(即改变构成各脉冲的频率(波长)频带)的五个目标谱图TargetSG(ω,t)。具体而言，准备两个域的中心波长(峰值波长)的组合是(800nm，800nm)、(801nm，799nm)、(802nm，798nm)、(803nm，797nm)以及(804nm，796nm)的五种目标谱图TargetSG0(ω,t)。然后，分别使用图8所示的方法计算相位谱函数ΦTWC-TFD(ω)，使用图9所示的方法计算强度谱函数ATWC-TFD(ω)。
[0150] 图13是示出相对于对应的各目标谱图TargetSG0(ω,t)，评估值满足预定的条件的各谱图SG0,k(ω,t)中包含的两个域的中心波长和域之间的中心波长间隔的图。纵轴表示各域的中心波长，横轴表示域间的中心波长间隔。另外，图G31和G32是分别连接目标谱图TargetSG0(ω,t)中包含的一个域和另一个域的中心波长的直线。图G33和G34是分别连接谱图SG0,k(ω,t)中包含的一个域和另一个域的中心波长的近似曲线。
[0151] 该结果表明，例如，当相邻脉冲的波长带差在4nm以内时，可以控制包括频率(波长)频带的时间波形。即表明，在输入光La的波长带的半高宽(5nm)内，向任意波长带的更改基本都是可能的。换言之，当在波长轴方向上移动目标谱图TargetSG(ω,t)的域时，最理想是在输入光La的波长带内移动。
[0152] 图14(a)是示出将目标谱图TargetSG(ω,t)的两个域的中心波长的组合设定为(800nm，800nm)，采用图8、图9中使用的方法获得的谱波形(谱相位G41和谱强度G42)的图。图14(b)是示出通过傅立叶变换图14(a)的谱波形而得到的输出光Ld的时间强度波形的图。
此外，图15(a)是示出将目标谱图TargetSG(ω,t)的两个域的中心波长的组合设定为(802nm，798nm)，采用图8、图9中使用的方法获得的谱波形(谱相位G51和谱强度G52)的图。
图15(b)是示出通过傅立叶变换图15(a)的谱波形而得到的输出光Ld的时间强度波形的图。
此外，图15(a)是示出将目标谱图TargetSG(ω,t)的两个域的中心波长的组合设定为(802nm，798nm)，采用图8、图9中使用的方法获得的谱波形(谱相位G51和谱强度G52)的图。
图15(b)是示出通过傅立叶变换图15(a)的谱波形而得到的输出光Ld的时间强度波形的图。
[0153] 比较图14(a)和图15(a)可知，各域的中心波长为800nm，800nm的情况下(图14(a)，相位谱(G41)是阶梯状，且在强度谱(G41)的裙边附近的波长处的相位谱(G41)中发生折回。相对于此，各域的中心波长为802nm、798nm的情况(图15(a))下，随着接近谱强度(G52)的裙边附近的波长，相位谱(G51)的阶梯变得平滑，且没有出现相位谱(G51)的折回。由此可知，为了控制输出光Ld的频率(波长)频带，在输出光Ld的相位谱中出现明显的差异。
[0154] 此外，比较图14(b)和图15(b)可知，无论输出光Ld的频率(波长)频带的控制的差异如何，都可以获得相同的时间强度波形。
[0155] (第2实施例)
[0156] 随后，针对产生具有七个脉冲的输出光Ld并且使各脉冲的波长带彼此不同的实施例进行说明。图16(a)和图17(a)示出了在本实施例中使用的目标谱图TargetSG(ω,t)。图16(a)示出了不控制各脉冲的波长带(使其相等)的情况，图17(a)示出了使各脉冲的波长带不同的情况。另外，图16(b)和图17(b)示出了分别基于图16(a)和17中的目标谱图TargetSG(ω,t)计算的谱图SG0,k(ω,t)。
[0157] 另外，在这些图中，横轴表示时间(单位：fs)，纵轴表示波长(单位：nm)。此外，谱图的值由图中的明暗来表示，并且越明亮谱图的值越大。在本实施例中，目标谱图TargetSG(ω,t)和谱图SG0,k(ω,t)包括与脉冲数相同数量的域D1～D7。
[0158] 图18(a)是示出从图16(b)的谱图SG0,k(ω,t)对应的时间波形(第二波形函数)计算的谱波形(谱相位G61和谱强度G62)的图。图18(b)是示出通过对图18(a)的谱波形进行傅立叶变换而获得的输出光Ld的时间强度波形的图。另外，图19(a)是示出从图17(b)的谱图SG0,k(ω,t)对应的时间波形(第二波形函数)计算的谱波形(谱相位G71和谱强度G72)的图。图19(b)是示出通过对图19(a)的谱波形进行傅立叶变换而获得的输出光Ld的时间强度波形的图。
[0159] 比较图18(a)和图19(a)，即比较各域的中心波长相等的情况(图18(a))和各域的中心波长不同的情况(图19(a))可知，输出光Ld的相位谱中出现明显的差异。另一方面，比较图18(b)和图19(b)可知，无论输出光Ld的频率(波长)频带的控制差异如何，都可以获得相同的时间强度波形。
[0160] 数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序不限于上述实施方式，其他各种变形是可能的。例如，在上述实施方式中，分别设置用于将输入光引导到SLM的光学系统(衍射光栅12和透镜13)和用于产生输出光的光学系统(透镜15和衍射光栅16)，但是这些光学系统也可以通用。在那种情况下，SLM优选为反射型。
[0161] 上述实施方式涉及的数据制作装置是用于控制所述空间光调制器制作数据的装置，其构成为具备：傅立叶变换部，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；函数替换部，基于所期望的波形对第二波形函数进行时间强度波形函数的替换；波形函数修正部，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；傅立叶逆变换部，对修正后的第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；数据生成部，基于第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成数据。
[0162] 上述实施方式涉及的数据制作方法是用于控制所述空间光调制器制作数据的方法，其构成为包括以下步骤：傅立叶变换步骤，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；函数替换步骤，基于所期望的波形对第二波形函数进行时间强度波形函数的替换；波形函数修正步骤，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；傅立叶逆变换步骤，对修正后的第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；数据生成步骤，基于第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成数据。
[0163] 上述实施方式涉及的数据制作程序是用于控制所述空间光调制器生成的数据的程序，其构成为使计算机进行以下步骤：傅立叶变换步骤，对包括强度谱函数和相位谱函数的频域中的第一波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第二波形函数；函数替换步骤，基于所期望的波形对第二波形函数进行时间强度波形函数的替换；波形函数修正步骤，以使所述第二波形函数的谱图接近按照所期望的波形和所期望的波长带预先生成的目标谱图的方式修正所述第二波形函数；傅立叶逆变换步骤，对修正后的第二波形函数进行傅立叶逆变换，生成频域中的第三波形函数；数据生成步骤，基于第三波形函数的强度谱函数或相位谱函数生成数据。
[0164] 在上述数据制作装置、数据制作方法以及数据制作程序中，波形函数修正部(波形函数修正步骤)的构成可以是计算表示第二波形函数的谱图与目标谱图之间的相似度的评估值，修正第二波形函数，使得该评估值满足预定的条件。例如，通过利用这种方式，可以高精度地修正第二波形函数，使得第二波形函数的谱图接近目标谱图。
[0165] 在上述数据制作装置、数据制作方法以及数据制作程序中，波形函数修正部(波形函数修正步骤)的构成可以是改变时间强度波形函数或时间相位波形函数以修正第二波形函数。例如，通过这种方式，可以适当地修正第二波形函数，使得第二波形函数的谱图接近目标谱图。
[0166] 上述数据制作装置、数据制作方法以及数据制作程序还具备用于生成目标谱图的目标生成部(目标生成步骤)，并且目标生成部(目标生成步骤)的构成可以是具有：傅立叶变换部(傅立叶变换步骤)，对实现所期望的波形的包括频域的强度谱函数和相位谱函数的频域中的第三波形函数进行傅立叶变换，生成包括时间强度波形函数和时间相位波形函数的时域中的第四波形函数；以及谱图修正部(谱图修正步骤)，根据所期望的波长带修正第四波形函数的谱图的波长带。
[0167] 数据制作装置、数据制作方法以及数据制作程序通过具备这样的目标生成部(目标生成步骤)，由此可以适当地预先生成目标谱图。
[0168] 另外，在上述实施方式的光控制装置中，具备：输出光的光源、分光输入光的分光元件、以及对分光后的输入光的强度谱或相位谱中的至少一个进行调制并输出调制光的空间光调制器、聚光调制光的光学系统；所述空间光调制器基于由具有上述构成的数据制作装置计算出的数据，对输入光的强度谱或相位谱中的任一个进行调制。
[0169] 此外，上述实施方式的计算机合成全息图通过具有上述构成的数据制作方法来生成。如果通过该计算机合成全息图控制空间光调制器，则可以控制构成时间强度波形的光的波长分量(频率分量)。
[0170] 产业上的利用可能性
[0171] 上述实施方式能够作为控制构成时间强度波形的光的波长分量(频率分量)的数据制作装置、光控制装置、数据制作方法以及数据制作程序进行利用。
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