JP4486664B2 - 高いパルス繰返し数のレーザ光を増幅するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本発明の1つの特徴に従い、低増幅シード・レーザ光信号を発生する段階を含み、高いパルス繰返し数で増幅されたレーザ・ビームを発生する方法が得られる。この方法は、さらに、低増幅シード・レーザ光信号を増幅部品に伝送する段階を有する。この低増幅シード・レーザ光信号は、ポンピング・ダイオードにより得られる分布反転による誘導放射によって、増幅部品の中で増幅される。この増幅段階により、増幅されたレーザ光信号が得られる。次に、この増幅されたレーザ光信号は、出力行先きに向けて進行する。
本発明の実施例が添付図面に示されている。これらの図面において、同様な部品および対応する部品には同一な参照番号が付されている。
Claims (24)
- レーザ・ビームを増幅し、高い最大パルス繰返し数を有するレーザ光の出力パルスを発生するシステムであって、
所望のライン幅を有する連続レーザ・ビーム(18)を提供するシード・レーザ光源(20)と、
レーザ・ビームの伝搬路に整列され、反射されたレーザ光がシード・レーザ光源にフィードバックすることを防止する少なくとも1つの光アイソレーション組立体(10)と、
レーザ・ビームの伝搬路に整列され、レーザ・ビームの第1の偏光状態を第1の伝搬方向におよびレーザ・ビームの少なくとも1つの別の偏光状態を少なくとも1つの別の伝搬方向に方向付け、レーザ・ビームの第1の偏光状態または少なくとも1つの別の偏光状態のいずれか1つの後方反射を最小限にする偏光選択組立体(11)と、
レーザ・ビームの第1の偏光状態または少なくとも1つの別の偏光状態のいずれかの伝搬路に整列された少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)を横断して分布した多数のレーザ・ダイオードを含み、少なくとも1つの高利得レーザ媒体を制御可能なパルス繰返し数で光学的にポンピングし、少なくとも1つの高利得レーザ媒体にエネルギ状態の反転分布を発生し、レーザ・ビームを増幅してレーザ光(19)の出力パルスを発生する少なくとも1つのポンピング・アレイ(51)であって、レーザ光の出力パルスの発生の繰り返し数は、高い最大パルス繰返し数を有するようなポンピング・アレイと、
を含む前記システム。 - 請求項1記載のシステムであって、さらに、
多数のレーザ・ダイオード(51)に電流を供給し、少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)を光学的にポンピングするダイオード駆動装置(52)と、
ダイオード駆動装置(52)に制御可能な周波数でトリガ信号(54)を供給し少なくとも1つのポンピング・アレイ(51)に供給される電流をスイッチングする手段であって、トリガ信号の周波数は、電流をスイッチングする繰り返し数を制御することによって、少なくとも1つのポンピング・アレイのパルス繰返し数を制御して前記レーザ光の出力パルスの発生の繰り返し数を制御する前記手段と、
を含む前記システム。 - 請求項1または2のいずれかに記載のシステムであって、
少なくとも1つの光アイソレーション組立体(10)は、
レーザ・ビームを偏光する第1の偏光器(12)と、
レーザ・ビームの非相反角回転を提供するファラデ旋光器(14)と、
第2の偏光器の予め定められた入射角に沿ってレーザ・ビームを整合させる半波長板(16)と、
を含む前記システム。 - 請求項1−3のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)を経てレーザ・ビームを反射して偏光選択組立体(11)に戻す端部ミラー(44)を含み、前記偏光選択組立体は、
レーザ・ビームの伝搬路の偏光ビーム・スプリッタ(17)と、
レーザ・ビームの伝搬路に沿って偏光ビーム・スプリッタ(17)と端部ミラーとの間に配置されたファラデ旋光器(14)と、
を含む前記システム。 - 請求項1−3のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体を経てレーザ・ビームを反射して偏光選択組立体に戻す端部ミラーを含み、前記偏光選択組立体は、
レーザ・ビームの伝搬路の偏光ビーム・スプリッタと、
レーザ・ビームの伝搬路に沿って偏光ビーム・スプリッタと端部反射ミラーとの間に配置された四分の一波長板と、
を含む前記システム。 - 請求項1−3のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体を経てレーザ・ビームを反射して偏光選択組立体に戻す少なくとも1つの端部ミラーを含み、前記偏光選択組立体は、
レーザ・ビームの伝搬路の第1の偏光ビーム・スプリッタと、
第1の偏光ビーム・スプリッタに続くレーザの伝搬路にレーザ・ビームの非相反角回転を提供するファラデ旋光器と、
第2の偏光ビーム・スプリッタの予め定められた入射角に沿ってレーザ・ビームを整合させるレーザ・ビームの伝搬路の半波長板と、
レーザ・ビームの伝搬路に沿って第2の偏光ビーム・スプリッタと少なくとも1つの端部反射ミラーとの間に配置された四分の一波長板と、
を含む前記システム。 - 請求項1−3のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体を経てレーザ・ビームを反射して偏光選択組立体に戻す少なくとも1つの端部ミラーを含み、前記偏光選択組立体は、
レーザ・ビームの伝搬路の第1の偏光ビーム・スプリッタ(17)と、
第1の偏光ビーム・スプリッタに続くレーザの伝搬路にレーザ・ビームの非相反角回転を提供するファラデ旋光器(14)と、
第2の偏光ビーム・スプリッタ(17)の予め定められた入射角に沿ってレーザ・ビームを整合させるレーザ・ビームの伝搬路の半波長板(16)と、
レーザ・ビームの伝搬路に沿って第2の偏光ビーム・スプリッタと少なくとも1つの端部反射ミラーとの間に配置された少なくとも少なくとも1つの別のファラデ旋光器と、
を含む前記システム。 - 請求項1−7のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
レーザ・ビームの発散を最小限にするビーム拡大器(46)を含む前記システム。 - 請求項1−8のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
レーザ光増幅システムを通してレーザ・ビームを方向付けおよび反射する複数のミラーを含む前記システム。 - 請求項1−9のいずれかに記載のシステムであって、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)は、光ポンピングを最大にする反射組立体(72)を有する固体レーザ媒体を含む前記システム。 - 請求項1−9のいずれかに記載のシステムであって、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)は、レーザ・ビームの少なくとも1つの予め定められた入射角および少なくとも1つの予め定められた出射角を提供する入口表面および出口表面を有する固体レーザ媒体を含み、レーザ・ビームの単一縦モードを保持しながら高利得レーザ媒体を経てレーザ・ビームの多数回通過を提供する前記システム。 - 請求項1−9のいずれかに記載のシステムであって、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)は、光ポンピングによりエネルギ状態の反転分布を発生することができるガラス・ロッド・レーザ媒体を含む前記システム。 - 請求項1−9のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
信号処理装置(32)によって駆動され、レーザ・ビームの強度を変調する電気光結晶を含む前記システム。 - 請求項1−13のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
偏光器の少なくとも1つの予め定められた入射角に沿ってレーザ・ビームを整合させ、レーザ・ビームの強度を変える半波長板を含む前記システム。 - 請求項1−14のいずれかに記載のシステムであって、さらに、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体の温度を監視し、光ポンピングの効率を最大化してシード・レーザ光源によって発生されたレーザ・ビームの少なくとも1つの所望の光学的性質を保持するための温度信号を提供する温度センサを含むシステム。 - 請求項1−9のいずれかに記載のシステムであって、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)は、光学的に等方的であるレーザ媒体を含むシステム。 - 請求項3に記載のシステムであって、さらに、
レーザ・ビームの伝搬路に整列され、第1の偏光器の少なくとも1つの予め定められた入射角に沿ってレーザ・ビームを整合させる別の半波長板と、
レーザ・ビームの伝搬路に整列され、レーザ・ビームの発散を最小限にするビーム拡大器と、
レーザ光増幅システムを経てレーザ・ビームを方向付けおよび反射する複数のミラーと、
レーザ・ビームの伝搬路に整列され、少なくとも1つの偏光状態のレーザ・ビームが偏光選択組立体に反射されて戻ってくるのを最小限にする四分の一波長板または第2のファラデ旋光器のいずれかの少なくとも1つと、
レーザ・ビームの伝搬路に整列され、少なくとも1つの高利得レーザ媒体を経てレーザ・ビームを反射して戻す端部ミラーと、
を含む前記システム。 - レーザ・ビームを増幅し、高い最大パルス繰返し数を有するレーザ光の出力パルスを発生する方法であって、
反射されたレーザ光がシード・レーザ光源(20)にフィードバックすることを防止する段階であって、シード・レーザ光源は、レーザ・ビームの伝搬路に整列された少なくとも1つの光アイソレーション組立体(10)を使用して、所望のライン幅を有する連続レーザ・ビームを提供する前記段階と、
レーザ・ビームの伝搬路に整列された偏光選択組立体(11)を用いてレーザ・ビームの第1の偏光状態を第1の伝搬方向におよびレーザ・ビームの少なくとも1つの別の偏光状態を少なくとも1つの別の伝搬方向に方向付ける段階であって、偏光選択組立体は、レーザ・ビームの第1の偏光状態または少なくとも1つの別の偏光状態のいずれかの1つの後方反射を最小限にする前記段階と、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体を横断して分布する多数のレーザ・ダイオードを含む少なくとも1つのポンピング・アレイ(51)を用いてレーザ・ビームの第1の偏光状態または少なくとも1つの別の偏光状態のいずれかの伝搬路に整列された少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)を制御可能なパルス繰返し数で光学的にポンピングし、少なくとも1つの高利得レーザ媒体にエネルギ状態の反転分布を発生し、レーザ・ビームを増幅してレーザ光の出力パルスを発生する段階であって、前記レーザ光の出力パルスの発生の繰り返し数は、高い最大パルス繰返し数を有するような前記段階と、
を含む前記方法。 - 請求項18記載の方法であって、
ダイオード駆動装置(52)を用いて多数のレーザ・ダイオードに電流を供給し、少なくとも1つの高利得レーザ媒体を光学的にポンピングする段階と、
ダイオード駆動装置に制御可能な周波数でトリガ信号(54)を供給し、少なくとも1つのポンピング・アレイに供給される電流をスイッチングすることによって、高利得レーザ媒体の光学的ポンピングをパルス動作させる段階と、
を含み、
トリガ信号の周波数が電流をスイッチングする繰り返し数を制御することによって、少なくとも1つのポンピング・アレイのパルス繰返し数を制御して前記レーザ光の出力パルスの発生の繰り返し数を制御する前記方法。 - 請求項18または19のいずれかに記載の方法であって、さらに、
ビーム拡大器(46)を用いてレーザ・ビームの発散を最小限にする段階を含む前記方法。 - 請求項18−20のいずれかに記載の方法であって、さらに、
複数のミラーを用いてレーザ光増幅システムを通してレーザ・ビームを方向付けおよび反射する段階を含む方法。 - 請求項18−21のいずれかに記載の方法であって、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)は、光ポンピングを最大にする反射組立体(72)を有する固体レーザ媒体を含む前記方法。 - 請求項18−21のいずれかに記載の方法であって、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)は、レーザ・ビームの少なくとも1つの予め定められた入射角および少なくとも1つの予め定められた出射角を提供する入口表面および出口表面を有する固体レーザ媒体を含み、レーザ・ビームの単一縦モードを保持したまま高利得レーザ媒体を経てレーザ・ビームの多数回通過を提供する前記方法。 - 請求項18−21のいずれかに記載の方法であって、
少なくとも1つの高利得レーザ媒体(48)は、光ポンピングによりエネルギ状態の反転分布を発生することができるガラス・ロッド・レーザ媒体を含む前記方法。
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