JP2013239738A - モジュール式、高エネルギ、広波長可変性、超高速、ファイバ光源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】システムの小型化はダイオードレーザで直接あるいは間接にポンプされた効率のよいファイバ増幅器を採用することで確実に行われる。ファイバ増幅器のピークパワー処理能力は分散的に広がったパルスはもちろん、最適化されたパルス形状を使うことで、高められる。分散広がりは自己位相変調と利得の存在下で分散パルスが拡張することで導入され、高パワー放物線状パルスの形成をもたらす。増幅後、分散的に広がったパルスは、別のセットの分散遅延ラインを実装することで、バンド幅限界近くまで再圧縮される。全体のシステムの広い波長可変性を確実にするために、非線形光学結晶での周波数変換と合同して超短パルスの小型光源のラマンシフトが実施される。さらに、正分散光増幅器、ラマン増幅器ファイバを利用する。
【選択図】図1
Description
Claims (51)
- 0.3nmより大きいスペクトルバンド幅と約50fsと1nsの間のパルス幅とをもつ1〜1.15μmの波長範囲のパルスを発生するシード光源と、
広いバンド幅のパルスに対して10より大きな利得をもち、前記拡張したパルスを受けて増幅しかつ出力するクラッドポンプファイバ増幅器と、
前記増幅され拡張されたパルスを入力し、該パルスを時間的に圧縮するパルス圧縮器と、を有するレーザシステム。 - 前記パルス圧縮器の上流側にある複数の付加的ファイバ増幅器と、
前記ファイバ増幅器の前、前記複数の付加的ファイバ増幅器の後、あるいは前記増幅器のどれかの中間、のいずれかに配置された複数のパルス採集手段と、をさらに有する請求項1に関するレーザシステム。 - 0.3nmより大きいスペクトルバンド幅と約50fsと1nsの間のパルス幅とをもつ1〜1.15μmの波長範囲のパルスを発生するシード光源と、
少なくとも一つの前方パスと一つの後方パスで動作する増幅器であって、前記パルスを受けて増幅し、出力する、広いバンド幅のパルスためのクラッドポンプファイバ増幅器と、
該ファイバ増幅器にレーザエネルギを供給するためのポンプレーザと、
該増幅器の一つの前方パスと一つの後方パスの間に配置された光変調器と、
を有するレーザシステム。 - 複数の付加的ファイバ増幅器であり、少なくとも一つの前記ファイバ増幅器及び該複数の付加的ファイバ増幅器は、少なくとも一つの前方パスと一つの後方パスで動作する、複数の付加的ファイバ増幅器と、
少なくとも一つの前方パスと一つの後方パスで動作する前記少なくとも一つのファイバ増幅器及び前記複数の付加的ファイバ増幅器を通る最初のパスの後に配置された増幅器の基本モードを優先的に透過するモードフィルタと、
をさらに有する請求項3に関するレーザシステム。 - 少なくとも一つの前方パスと一つの後方パスの間に配置された一つのパルス採集器を、さらに有する請求項4に関するレーザシステム。
- 2μmより大きな出力波長で動作するパルス光源であって、
短パルス幅のパルスを出力するシード光源と、
該パルスを入力し、該出力波長を生成する第一ファイバラマンシフタと、
を有するパルス光源。 - 前記第一ファイバラマンシフタに接続された少なくとも一つの付加的ファイバラマンシフタと、
前記ファイバラマンシフタの間に交互に接続された複数のファイバ増幅器と、
をさらに有する請求項6に関するパルス光源。 - シードパルスの光源と、
前記シードパルスを入力し、そして増幅し、増幅したパルスを出力するファイバ増幅器と、
を有するレーザシステムであって、
前記シードパルスは、前記ファイバ増幅器で作られたパルスが放物線状となるように生成され、該ファイバ増幅器は、該ファイバ増幅器で作られたパルスが放物線状となるように構成される、
レーザシステム。 - シードパルスの光源と、
前記シードパルスを入力し増幅し、増幅されたパルスを出力するファイバ増幅器と、
を有するレーザシステムであって、
そのシード光源は、前記ファイバ増幅器で放物線状パルスの形成を誘起するパルスを発生する、レーザシステム。 - パルス出力を発生するファイバレーザと、
前記ファイバレーザのパルス出力を入力するラマンシフタと、
前記ラマンシフタの出力を周波数逓倍する非線形結晶と、
を有するレーザシステムのためのシード光源。 - 前記非線形結晶は、PPLN、PPリチウムタンタレート、PPMgO:LiNbO3,PPKTPからなる群から選ばれた周期的にポールした強電性光学材料と、KTP異種同形体の周期的にポールした結晶とを有する請求項10に請求されたシード光源。
- 請求項11に請求されたシード光源であって、前記非線形結晶の区間は、該シード光源のパルス出力のパルス幅を制御するために選定される、シード光源。
- 前記非線形結晶の出力波長は、該非線形結晶の温度を制御することで制御される、請求項11に請求されたシード光源。
- 供給ファイバと、
回折格子型パルス圧縮器と、
前記パルス圧縮器の3次分散を補償するためのW−ファイバと、
を有する放物線状パルス体制で動作するファイバレーザシステム用供給システム。 - 放物線状パルス体制で動作するファイバレーザ増幅システム用分散補償配列であって、
前記システムの増幅器段の前に配置され、少なくとも一つの負の3次分散生成素子を含むパルス拡張器と、
前記拡張器で導入された分散を取り消す正の3次分散をもち、2次分散を補償するために前記増幅器段の後に配置されたパルス圧縮器と、
を有する分散補償配列。 - 放物線状パルス体制で動作するファイバレーザ増幅システム用分散補償配列であって、
前記システムの増幅器段の前に配置され、少なくとも一つの正の2次分散生成素子と3次と4次分散を生成するための少なくとも一つのブラッグファイバ回折格子およびファイバ透過回折格子を含むパルス拡張器と、
前記拡張器で導入された分散を取り消す正の3次分散をもち、2次分散を補償するために前記増幅器段の後に配置されたパルス圧縮器と、
を有する分散補償配列。 - フェムト秒体制シードパルスの光源と、
ポンプパルスを形成するために該シードパルスを受けて波長シフトするラマンシフトファイバと、
前記ポンプパルスと反対方向に伝搬する複数の信号波長パルスを注入されたラマン増幅器ファイバと、
前記ポンプパルスを波長同調するため、及び前記ラマン増幅器のラマン利得の中心波長を同調するために、前記シードパルスのパワー、波長、幅の少なくとも一つを変調する手段と、
を有する波長可変ラマン増幅器。 - 請求項17に請求された増幅器であって、前記ポンプパルスは、前記信号パルスを有効な修正ラマン利得スペクトルに合わせるように、前記ラマン増幅器の信号パルス横断時間以下の時間周期で波長同調される、増幅器。
- 1ナノ秒以下のパルス幅をもつパルス出力を発生するファイバレーザと、
ホーリファイバであり、該ホーリファイバの分散が、幾分か波長同調を最適化するように波長で変化する、ホーリファイバと、
を有する波長可変レーザシステム。 - パルス出力を発生するファイバレーザと、
ホーリファイバであって、該ホーリファイバの分散が、幾分か波長同調を最適化するように波長で変化する、ホーリファイバと、
を有する波長可変レーザシステムであって、
波長同調範囲内で、前記ホーリファイバは、負の2次分散を示し、波長300nm以内で入力パルス光源に対し2次分散ゼロをもち、シリカの3次材料分散の絶対値に等しい絶対値あるいはそれ以下の3次分散を示す、波長可変レーザシステム。 - 1〜1.15μm波長帯のパルスを生成するダイオードポンプされた受動モードロックファイバレーザと、
前記ファイバレーザの出力の非線形増幅を行うYbファイバ増幅器と、
を備え、
前記レーザは、
利得ファイバと、
前記ファイバレーザの第1端の近傍に設けられる可飽和吸収体と、を含み、
モードロックを始めるように動作可能であり、
前記受動モードロックファイバレーザは、該受動モードロックファイバレーザにおけるパルス帯域幅がYbの利得帯域幅よりも実質的に小さくなるように構成され、
た、
レーザシステム。 - 1〜1.15μm波長帯のパルスを生成するダイオードポンプされた受動モードロックファイバレーザと、
前記ファイバレーザの出力を増幅する高利得非線形Ybファイバ増幅器と、
前記非線形増幅器からのパルスを受ける光ファイバであって、前記非線形増幅器の出力が大きな自己位相変調およびスペクトル拡張を受けるように、前記非線形増幅器および前記光ファイバが配置された光ファイバと、
を備えたレーザシステム。 - 受動モードロックファイバレーザを備えるシードレーザと、
前記シードレーザによって生成されたパルスを増幅するとともに、増幅されたパルスを生成するYb増幅器と、
前記増幅されたパルスを受ける光ファイバであって、前記光ファイバは前記受信および増幅したパルスのパルス幅を拡張させる高レベルの自己位相変調を、前記受信および増幅したパルスに行う光ファイバと、
を備えたレーザシステム。 - 0.3nmよりも大きなスペクトル帯域幅および50fs〜1nsの間のパルス幅を有する1〜1.15μm波長帯のパルスを生成するファイバーレーザシード光源と、
前記ファイバレーザの出力および反ストークスのブルーシフトされた出力を入力する周波数シフトファイバと、
を備えたレーザシステム。 - 可飽和吸収体を含むとともに1〜1.15μmの波長帯のパルスを生成するダイオードポンプされた受動モードロックファイバレーザと、
前記ファイバレーザの出力を増幅するYbファイバ増幅器と、
前記受動モードロックファイバレーザおよびYbファイバ増幅器に光学的に結合される光ファイバ出力端であって、前記光ファイバ出力端は前記受動モードロックファイバレーザからのパルスを受け、該パルスを前記Ybファイバ増幅器に供給する光ファイバ出力端と、
を備えたレーザシステム。 - 1〜1.15μmの波長帯の出力パルスを生成するレーザシステムであって、
可飽和吸収体を含むとともに1〜1.15μm波長帯のパルスを生成するダイオードポンプされた受動モードロックファイバ、を含むシード光源と、
前記シード光源からの前記パルスを受け、前記パルスを時間領域において拡張し、該拡張した光パルスを出力するパルス拡張器と、
前記拡張した光パルスを受け、増幅および拡張された光パルスを生成するYbファイバ増幅器と、
前記受動モードロックファイバレーザと前記Ybファイバ増幅器との間に設けられた光変調器であって、前記Ybファイバ増幅器に入射されたパルスの繰返し周期を低減し、前記Ybファイバ増幅器によって増幅されたパルスの利用可能なパルスエネルギを増大し、前記Ybファイバ増幅器による増幅のためのパルスの選択を提供するように構成された光変調器と、
前記増幅および拡張されたパルスを入力し、前記増幅および拡張されたパルスを一時的に帯域幅の限界まで圧縮するパルス圧縮器と、
を備えたレーザシステム。 - 1〜1.15μmの範囲の出力パルスを生成する光源と、
1μmから50μmのコア径を有する高利得Yb非線形ファイバ増幅器であって、基本モードが励起され前記Yb増幅器において伝搬され、前記Yb増幅器は放物線状パルスを生成するよう構成された高利得Yb非線形ファイバ増幅器と、
を備えたレーザシステム。 - 3〜5μmの波長帯の出力を生成するレーザシステムであって、
フェムト秒パルス源と、
シリカの赤外吸収端よりも長い赤外吸収端を持つファイバと、
を備えたレーザシステム。 - 3〜5μmの波長帯のパルスを生成するレーザシステムであって、
受動モードロックファイバ発振器を具備するパルス源であって、該パルス源は、1.5〜2.2μmの波長帯、且つTm又はHoファイバ増幅器の利得スペクトルの波長帯のパルスを生成する、パルス源と、
前記パルス源から下流側に設けられ、シリカより長い赤外吸収端を有する、第1周波数シフト光ファイバとしてのフッ化ベースのラマンシフトファイバであり、該第1周波数シフト光ファイバは前記パルスを3〜5μmの波長帯へ周波数シフトさせるように構成された、フッ化ベースのラマンシフトファイバと、
を備えたレーザシステム。 - 前記パルス源が、
前記モードロックファイバ発振器からのパルスを入力し、前記1.5〜2.2μmの波長帯の前記パルスを生成する第2ファイバ周波数シフタを備える、
請求項29に記載のレーザシステム。 - 前記第2周波数シフト光ファイバが、偏光保持ファイバを含む、
請求項30に記載のレーザシステム。 - 前記第2周波数シフト光ファイバが、分散制御のため、コア径を減少させるように該ファイバの長手方向に沿ってテーパ化されている、
請求項30に記載のレーザシステム。 - 前記第2周波数シフト光ファイバが、ホーリ光ファイバを含む、
請求項30に記載のレーザシステム。 - 前記第2周波数シフト光ファイバが、シリカ光ファイバを含む、
請求項30に記載のレーザシステム。 - 前記第1ファイバ周波数シフタと前記第2ファイバ周波数シフタとの間に交互に接続された複数のファイバ増幅器を更に含む、
請求項30に記載のレーザシステム。 - 前記パルス源が、Erモードロックファイバ発振器を備える、
請求項29に記載のレーザシステム。 - 前記第1周波数シフト光ファイバが、フッ化ベースのラマンシフト光ファイバを含む、
請求項29に記載のレーザシステム。 - 前記モードロックファイバ発振器が、バンド幅限界に近いフェムト秒パルスを生成する、
請求項29に記載のレーザシステム。 - 前記1.5〜2.2μmの波長帯の前記パルスが、フェムト秒のパルス幅を有する、
請求項29に記載のレーザシステム。 - 前記パルス源が、Tm又はHoファイバレーザを備える、
請求項29に記載のレーザシステム。 - 前記パルス源から下流側に設けられたTm又はHoファイバ増幅器を更に備える、
請求項29に記載のレーザシステム。 - 前記レーザシステムが、分光分析のためのシステム内に構成される、
請求項29に記載のレーザシステム。 - 1nsよりも短いパルス幅を持つパルスを生成する、シード光源と、
実質的に線形、且つ、前記シードパルスのスペクトル帯幅よりも大きいスペクトル帯幅を有するチャープパルスを生成するために、正分散、利得、及び自己位相変調が存在しているときに前記シードパルスをスペクトル拡張する、非線形ファイバ増幅器と、
を備えた、高パワー非線形ファイバ増幅システム。 - 前記シード光源が、Ybモードロックファイバ発振器を具備する、
請求項43に記載の高パワー非線形ファイバ増幅システム。 - 前記非線形ファイバ増幅器が、多モード増幅器である、
請求項43に記載の高パワー非線形ファイバ増幅システム。 - 前記非線形ファイバ増幅器の出力が、放射線状パルスである、
請求項43に記載の高パワー非線形ファイバ増幅システム。 - 少なくとも一つのYb又はNd添加された利得ファイバを含む、レーザ共振器と、
前記レーザ共振器にポンプ光を供給するためのポンプダイオードと、
を備え、
前記発振器は、如何なる負分散共振要素を必要とせずに正分散領域において動作するように構成される、
受動モードロックファイバレーザ。 - 少なくとも一つのYb又はNd添加された利得ファイバを含む、レーザ共振器と、
前記レーザ共振器にポンプ光を供給するためのポンプダイオードと、
前記共振器内の内部共振分散を制御するために構成された負分散ファイバと、
を備える、
受動モードロックファイバレーザ。 - 一つのYb又はNd添加された利得ファイバを含む、レーザ共振器と、
前記レーザ共振器にポンプ光を供給するためのポンプダイオードと、
前記レーザ共振器内に設けられた、一本の単一モードファイバと、
を備える、
受動モードロックファイバレーザ。 - ダイオードポンプされたNd又はYb受動モードロックファイバレーザと、可飽和吸収体と、を含み、1μm帯の波長におけるフェムト秒パルスを生成する、シード光源と、
前記ファイバレーザの出力を増幅し、放射線状パルスを生成可能な非線形増幅器として構成される、Ybファイバ増幅器と、
前記受動モードロックファイバと前記Ybファイバ増幅器との間に設けられた光学変調器であって、前記モードロックファイバレーザからのパルスの繰返し周期を低減し、前記Yb増幅器によって増幅された利用可能なパルスエネルギを増大させ、前記Yb増幅器による増幅のためのパルスの選択を提供するように制御可能な光学変調器とを備えたレーザシステム。 - 前記シード光源と前記ファイバ増幅器との間のパルス拡張器と、前記ファイバ増幅器の出力に光学的に結合されたパルス圧縮器とをさらに備え、前記レーザシステムはチャープパルス増幅システムとして動作する請求項50に記載のレーザシステム。
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