JPH0846276A - 高エネルギー超短パルスの発生方法と装置 - Google Patents
高エネルギー超短パルスの発生方法と装置Info
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- JPH0846276A JPH0846276A JP7100178A JP10017895A JPH0846276A JP H0846276 A JPH0846276 A JP H0846276A JP 7100178 A JP7100178 A JP 7100178A JP 10017895 A JP10017895 A JP 10017895A JP H0846276 A JPH0846276 A JP H0846276A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06758—Tandem amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は環境変化に対して安定な受動型モー
ドロック・レーザーに関し、チャープ・パルスを発生し
増幅して高エネルギーの超短パルスを発生させ得る小型
システムを具体的することを特に一定の反復率を有する
超短パルスを発生するものである。 【構成】 パルスエネルギーの放射波長を調整すること
により複数の波長帯域を有し、持続時間において前記パ
ルスエネルギーの帯域を重ねることによって圧縮され得
るパルスエネルギーを発生するためのエネルギー発生手
段と、前記パルスエネルギーのピーク出力を増幅するた
めの増幅手段と、を備え、前記増幅手段は、さらに、増
幅されたパルスエネルギーを発生させるために前記パル
スエネルギーを複数段の増幅により増幅する増幅器と、
前記複数段の増幅器間の自発発生を抑制するための制御
手段と、を備える高ピーク出力パルスエネルギー発生装
置。
ドロック・レーザーに関し、チャープ・パルスを発生し
増幅して高エネルギーの超短パルスを発生させ得る小型
システムを具体的することを特に一定の反復率を有する
超短パルスを発生するものである。 【構成】 パルスエネルギーの放射波長を調整すること
により複数の波長帯域を有し、持続時間において前記パ
ルスエネルギーの帯域を重ねることによって圧縮され得
るパルスエネルギーを発生するためのエネルギー発生手
段と、前記パルスエネルギーのピーク出力を増幅するた
めの増幅手段と、を備え、前記増幅手段は、さらに、増
幅されたパルスエネルギーを発生させるために前記パル
スエネルギーを複数段の増幅により増幅する増幅器と、
前記複数段の増幅器間の自発発生を抑制するための制御
手段と、を備える高ピーク出力パルスエネルギー発生装
置。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的にレーザー技術に
関するものであり、より具体的には高エネルギーな超短
光パルスを発生するための方法と装置に関係するもので
ある。
関するものであり、より具体的には高エネルギーな超短
光パルスを発生するための方法と装置に関係するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】サブピコ秒台のパルス持続時間を有する
超短光パルスを発生し得るエネルギー源として、半導体
発生源（ダイオ−ド等）とファイバー発生源が知られて
いる。これらのエネルギー源は、小型で低コストな方法
で信頼性が高く強力な動作を行い得るが、大型のソリッ
ドステート源と比較し得るパルスエネルギーを作り出す
ことができないことが実用化の妨げになっていた。本発
明者らが発表した「ダイオ−ドレーザーとファイバー・
システムを用いたナノジュール台のエネルギーを有する
フェムト秒光パルスの発生("Generation of femotoseco
nd optical pulses with nsnojoule energy from a dio
de laser and fiver based system",Galvanauskaset et
al.,Applied Physics Letter 63(13),1993 年9 月27日
発行）」の１７４２〜１７４４ページに、可変なＤＢＲ
ダイオ−ドレーザー(Distributed Bragg-Reflectore Di
ode Laser)を使用してチャープパルスを発生させること
が開示されている。チャープ・パルスは、サブピコ秒台
の持続時間に圧縮され、２ナノジュールのレベルまでエ
ルビウムドープ処理ファイバー増幅器(Erbium DopedFib
er Amplifier)で増幅される。しかしながら、ファイバ
ー内の強力な非線形の相互作用がパルスの歪みを引き起
こすため、出力可能なエネルギーが減少してしまう。
超短光パルスを発生し得るエネルギー源として、半導体
発生源（ダイオ−ド等）とファイバー発生源が知られて
いる。これらのエネルギー源は、小型で低コストな方法
で信頼性が高く強力な動作を行い得るが、大型のソリッ
ドステート源と比較し得るパルスエネルギーを作り出す
ことができないことが実用化の妨げになっていた。本発
明者らが発表した「ダイオ−ドレーザーとファイバー・
システムを用いたナノジュール台のエネルギーを有する
フェムト秒光パルスの発生("Generation of femotoseco
nd optical pulses with nsnojoule energy from a dio
de laser and fiver based system",Galvanauskaset et
al.,Applied Physics Letter 63(13),1993 年9 月27日
発行）」の１７４２〜１７４４ページに、可変なＤＢＲ
ダイオ−ドレーザー(Distributed Bragg-Reflectore Di
ode Laser)を使用してチャープパルスを発生させること
が開示されている。チャープ・パルスは、サブピコ秒台
の持続時間に圧縮され、２ナノジュールのレベルまでエ
ルビウムドープ処理ファイバー増幅器(Erbium DopedFib
er Amplifier)で増幅される。しかしながら、ファイバ
ー内の強力な非線形の相互作用がパルスの歪みを引き起
こすため、出力可能なエネルギーが減少してしまう。
【０００３】そのことは、つまり、希土ドープ処理ファ
イバー増幅器から得られる出力エネルギー（潜在的に高
いものである）が、非線形効果とパルス破壊(Pulse Bre
ak-up)を引き起こすことなく維持可能なピーク出力の値
によって制限されることを意味する。例えば、単一モ−
ドエルビウムドープ処理ファイバー増幅器は約１マイク
ロジュールの飽和エネルギーを有する。また、「三つの
エルビウムドープ処理ファイバー増幅器のゲ−ト処理さ
れたカスケード用いて、１．５μｍでの１１１ｋｗ
（０．５ｍＪ）パルス増幅("111kw(0.5mJ)Pulse Amplic
ation at 1.5μｍ usinga gated cascade of three er
rbium doped Fiber amplifiers",B.Desthieux et al.,
Applied Physics Letter 63(5),1993 年8 月2 日発
行）」の５８６〜５８７ページに説明されているよう
な、多重モ−ドエルビウムドープ処理ファイバー増幅器
は０．５ミリジュール程度までのパルスエネルギーを作
り出せる。しかし、増幅された超短パルスのピーク出力
のエネルギーレベルが、ファイバーの受容限界を超えな
いようにファイバー増幅器に供給されるピーク出力は低
いレベルに維持されていなければならない（即ち、単一
モ−ドファイバーの場合、１ピコ秒のパルスに対して約
１メガワット）。この出力を有する光は、ファイバーの
小さな核の中に閉じ込められた時、非線形効果とパルス
破壊を引き起こし得る高ピーク強度(High Peak Intensi
ties) を発生させる。
イバー増幅器から得られる出力エネルギー（潜在的に高
いものである）が、非線形効果とパルス破壊(Pulse Bre
ak-up)を引き起こすことなく維持可能なピーク出力の値
によって制限されることを意味する。例えば、単一モ−
ドエルビウムドープ処理ファイバー増幅器は約１マイク
ロジュールの飽和エネルギーを有する。また、「三つの
エルビウムドープ処理ファイバー増幅器のゲ−ト処理さ
れたカスケード用いて、１．５μｍでの１１１ｋｗ
（０．５ｍＪ）パルス増幅("111kw(0.5mJ)Pulse Amplic
ation at 1.5μｍ usinga gated cascade of three er
rbium doped Fiber amplifiers",B.Desthieux et al.,
Applied Physics Letter 63(5),1993 年8 月2 日発
行）」の５８６〜５８７ページに説明されているよう
な、多重モ−ドエルビウムドープ処理ファイバー増幅器
は０．５ミリジュール程度までのパルスエネルギーを作
り出せる。しかし、増幅された超短パルスのピーク出力
のエネルギーレベルが、ファイバーの受容限界を超えな
いようにファイバー増幅器に供給されるピーク出力は低
いレベルに維持されていなければならない（即ち、単一
モ−ドファイバーの場合、１ピコ秒のパルスに対して約
１メガワット）。この出力を有する光は、ファイバーの
小さな核の中に閉じ込められた時、非線形効果とパルス
破壊を引き起こし得る高ピーク強度(High Peak Intensi
ties) を発生させる。
【０００４】増幅器の中で低ピーク出力を維持するため
のり一つのアプローチは、チャープ・パルス増幅を利用
して増幅前にパルスを伸張させることがあり、これは
「増幅チャープ式光学パルス(Compression of Amplifie
d Chirped Optical Pulses",Donna Strickland and Ger
ard Mourou,Elsevier Science Publishers B.V.:Optica
l Communications,Vol.56,No.3,1985 年12月1 日発
行）」に説明されている。そこに説明されているよう
に、モ−ドロック・ソリッドステートレーザーからの超
短パルスは光学ファイバーを用いる持続時間の中で伸張
される。その後、伸張されたパルスは増幅され、それか
ら二重回折格子圧縮器を用いて圧縮される。比較的長い
持続時間の伸張パルスを増幅することにより、増幅器中
のピーク出力が比較的低いレベルに維持され、非線形効
果やパルス破壊を防ぐことができる。「チャープ・パル
ス増幅による超高ピーク出力パルスの発生("Generation
of UltraHigh Peak Power Pulses By Chirped Pulse A
mplification",P.Maine et al.,Quantum Electronics I
EEEジャーナル、Vol.24,No.2,1988年2 月発行）」に、
同じようなチャープ・パルス増幅技術が開示されてお
り、チャープ・パルスを伸張するための光学ファイバー
の代わりに一対の回折格子が使われている。 チャープ
・パルス増幅技術は、また、超短パルスのモ−ドロック
・ファイバーレーザー源を用いるファイバー増幅器に応
用され、以下の三つの文献に開示されている。これらの
文献に開示された技術は、例えば上限７００フェムト秒
の持続時間で１００ナノジュール程度までパルスエネル
ギーを発生し得る。 （１）「エルビウム発振器の出力増幅システムにおける
高出力パルスの発生("Generation of High Power Ultra
short pulses in Erbium Osillator Amplifier Systems
",M.L.Stock et, al.,Optical Society of America To
pical Meeting onNon-Liner Guided Wave Phenomenon,
Paper PD5, 199 年発行）」 （２）ミシガン州アンアーバー市のアメリカインンコー
ポレイテッドから入手可能な「ダイオ−ドポンプ・ファ
イバーレーザーと増幅器システムにおけるフェムト秒光
学パルスの高出力チャープ・パルス増幅（"High-Power
Chirped Pulse Amplification of Femotosecond Optica
l Pulses in a Diode-Pumped Fiber Laserand Amplifie
r System",A Galvanauskas et al.) 」 （３）「１００ナノジュール・サブピコ秒台の全ファイ
バー源（"All-Fiber Source of 100nJ sub-picosecond
Pulses", M.E. Fermann et al., Applied Physics Lett
ers Vol. 64,No.11, 1994 年３月１４日発行）」 比較的大きなパルスエネルギーを有する超短パルスを発
生させるシステムは既に提案されているが、これらのシ
ステムは顕著な問題点を有している。例えば、外部キャ
ビティを有するフェムト秒モ−ドロック・ファイバーレ
ーザーまたは半導体レーザーに関してチャープ・パルス
増幅を使用するためには、バルク素子（Bulk Componen
t）の使用が必要とされ、そのようなシステムは、あま
り強力でないか、または、信頼性が低い。モ−ドロック
・レーザーは高反復周波数で動作するので、比較的低い
パルス反復率を必要とする高エネルギー増幅に使用する
には適さない。モ−ドロックレーザーは高反復周波数で
動作するため、複雑で高価なパルス選択システムが使用
され、全体のシステムの小型化が妨げられている。さら
に、回折格子伸張子（Diffraction-Grating Stretcher
）の使用はシステム全体の小型性や安定性を阻害して
いる。
のり一つのアプローチは、チャープ・パルス増幅を利用
して増幅前にパルスを伸張させることがあり、これは
「増幅チャープ式光学パルス(Compression of Amplifie
d Chirped Optical Pulses",Donna Strickland and Ger
ard Mourou,Elsevier Science Publishers B.V.:Optica
l Communications,Vol.56,No.3,1985 年12月1 日発
行）」に説明されている。そこに説明されているよう
に、モ−ドロック・ソリッドステートレーザーからの超
短パルスは光学ファイバーを用いる持続時間の中で伸張
される。その後、伸張されたパルスは増幅され、それか
ら二重回折格子圧縮器を用いて圧縮される。比較的長い
持続時間の伸張パルスを増幅することにより、増幅器中
のピーク出力が比較的低いレベルに維持され、非線形効
果やパルス破壊を防ぐことができる。「チャープ・パル
ス増幅による超高ピーク出力パルスの発生("Generation
of UltraHigh Peak Power Pulses By Chirped Pulse A
mplification",P.Maine et al.,Quantum Electronics I
EEEジャーナル、Vol.24,No.2,1988年2 月発行）」に、
同じようなチャープ・パルス増幅技術が開示されてお
り、チャープ・パルスを伸張するための光学ファイバー
の代わりに一対の回折格子が使われている。 チャープ
・パルス増幅技術は、また、超短パルスのモ−ドロック
・ファイバーレーザー源を用いるファイバー増幅器に応
用され、以下の三つの文献に開示されている。これらの
文献に開示された技術は、例えば上限７００フェムト秒
の持続時間で１００ナノジュール程度までパルスエネル
ギーを発生し得る。 （１）「エルビウム発振器の出力増幅システムにおける
高出力パルスの発生("Generation of High Power Ultra
short pulses in Erbium Osillator Amplifier Systems
",M.L.Stock et, al.,Optical Society of America To
pical Meeting onNon-Liner Guided Wave Phenomenon,
Paper PD5, 199 年発行）」 （２）ミシガン州アンアーバー市のアメリカインンコー
ポレイテッドから入手可能な「ダイオ−ドポンプ・ファ
イバーレーザーと増幅器システムにおけるフェムト秒光
学パルスの高出力チャープ・パルス増幅（"High-Power
Chirped Pulse Amplification of Femotosecond Optica
l Pulses in a Diode-Pumped Fiber Laserand Amplifie
r System",A Galvanauskas et al.) 」 （３）「１００ナノジュール・サブピコ秒台の全ファイ
バー源（"All-Fiber Source of 100nJ sub-picosecond
Pulses", M.E. Fermann et al., Applied Physics Lett
ers Vol. 64,No.11, 1994 年３月１４日発行）」 比較的大きなパルスエネルギーを有する超短パルスを発
生させるシステムは既に提案されているが、これらのシ
ステムは顕著な問題点を有している。例えば、外部キャ
ビティを有するフェムト秒モ−ドロック・ファイバーレ
ーザーまたは半導体レーザーに関してチャープ・パルス
増幅を使用するためには、バルク素子（Bulk Componen
t）の使用が必要とされ、そのようなシステムは、あま
り強力でないか、または、信頼性が低い。モ−ドロック
・レーザーは高反復周波数で動作するので、比較的低い
パルス反復率を必要とする高エネルギー増幅に使用する
には適さない。モ−ドロックレーザーは高反復周波数で
動作するため、複雑で高価なパルス選択システムが使用
され、全体のシステムの小型化が妨げられている。さら
に、回折格子伸張子（Diffraction-Grating Stretcher
）の使用はシステム全体の小型性や安定性を阻害して
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、チャープ・
パルスを発生し増幅して高エネルギーの超短パルスを発
生させ得る小型システムを提供することを技術課題とす
る。また、本発明は、実用化に際して信頼性が高く低コ
ストな小型システムを提供することを技術的課題とす
る。
パルスを発生し増幅して高エネルギーの超短パルスを発
生させ得る小型システムを提供することを技術課題とす
る。また、本発明は、実用化に際して信頼性が高く低コ
ストな小型システムを提供することを技術的課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の高ピーク出力パ
ルスエネルギー発生装置は、パルスエネルギーの放射波
長を調整することにより複数の波長帯域を有し、持続時
間において前記パルスエネルギーの帯域を重ねることに
よって圧縮され得るパルスエネルギーを発生するための
エネルギー発生手段と、前記パルスエネルギーのピーク
出力を増幅するための増幅手段と、を備え、前記増幅手
段は、さらに、増幅されたパルスエネルギーを発生させ
るために前記パルスエネルギーを複数段の増幅により増
幅する増幅器と、 前記複数段の増幅器間の自発発生を
抑制するための制御手段と、を備える。
ルスエネルギー発生装置は、パルスエネルギーの放射波
長を調整することにより複数の波長帯域を有し、持続時
間において前記パルスエネルギーの帯域を重ねることに
よって圧縮され得るパルスエネルギーを発生するための
エネルギー発生手段と、前記パルスエネルギーのピーク
出力を増幅するための増幅手段と、を備え、前記増幅手
段は、さらに、増幅されたパルスエネルギーを発生させ
るために前記パルスエネルギーを複数段の増幅により増
幅する増幅器と、 前記複数段の増幅器間の自発発生を
抑制するための制御手段と、を備える。
【０００７】この高ピーク出力パルスエネルギー発生装
置は、波長帯域を重ねることにより増幅されたパルスエ
ネルギーを圧縮する圧縮手段をもつことができる。さら
にパルスエネルギー発生手段は、パルスエネルギーの発
生の間に放射波長を１ピコ秒から数ナノ秒の範囲で調整
するエネルギー源を持つことができる。また、パルスエ
ネルギー発生手段は、さらに、半導体レーザーエネルギ
ー源、光学ファイバーレーザーエネルギー源、または光
導波路レーザーエネルギー源の少なくとも一つを持つこ
とができる。また、パルスエネルギー発生手段として可
変ＤＢＲダイオ−ドレーザーを用いることができる。そ
してこのダイオ−ドレーザーは、アクティブ利得セクシ
ョン、位相制御セクション、ブラッグリフレクタセクシ
ョンを含むことができる。
置は、波長帯域を重ねることにより増幅されたパルスエ
ネルギーを圧縮する圧縮手段をもつことができる。さら
にパルスエネルギー発生手段は、パルスエネルギーの発
生の間に放射波長を１ピコ秒から数ナノ秒の範囲で調整
するエネルギー源を持つことができる。また、パルスエ
ネルギー発生手段は、さらに、半導体レーザーエネルギ
ー源、光学ファイバーレーザーエネルギー源、または光
導波路レーザーエネルギー源の少なくとも一つを持つこ
とができる。また、パルスエネルギー発生手段として可
変ＤＢＲダイオ−ドレーザーを用いることができる。そ
してこのダイオ−ドレーザーは、アクティブ利得セクシ
ョン、位相制御セクション、ブラッグリフレクタセクシ
ョンを含むことができる。
【０００８】また、パルスエネルギー発生手段は発生し
たパルスエネルギーが入力され、また第一の増幅入力を
発生するための第一段エネルギー増幅器と、第一の増幅
出力が入力され、第二の増幅入力を発生させるためり第
二段エネルギー増幅器とを備えることができる。さらに
高ピーク出力パルスエネルギー発生装置は、波長帯域を
重ねることにより前記増幅されたパルスエネルギーを圧
縮する圧縮手段を備えることができる。そして第一段及
び第二段エネルギー増幅器は希土ドープ処理ファイバー
を含み、自発放出抑制手段はパルスエネルギー発生手段
に同期した光学ゲート手段を含むことができる。
たパルスエネルギーが入力され、また第一の増幅入力を
発生するための第一段エネルギー増幅器と、第一の増幅
出力が入力され、第二の増幅入力を発生させるためり第
二段エネルギー増幅器とを備えることができる。さらに
高ピーク出力パルスエネルギー発生装置は、波長帯域を
重ねることにより前記増幅されたパルスエネルギーを圧
縮する圧縮手段を備えることができる。そして第一段及
び第二段エネルギー増幅器は希土ドープ処理ファイバー
を含み、自発放出抑制手段はパルスエネルギー発生手段
に同期した光学ゲート手段を含むことができる。
【０００９】また、増幅手段は、さらに、第一の増幅出
力を発生させるための希土ドープ処理ファイバーを有す
る第一段エネルギー増幅器と、第一の増幅出力が入力さ
れる希土ドープ処理ファイバーを有する第二段エネルギ
ー増幅器と、を備え、パルス伝搬長を減らすため、前記
第一エネルギー増幅器のファイバーよりも前記第二段エ
ネルギー増幅器の前記ファイバーの長さが短いものとす
ることができる。
力を発生させるための希土ドープ処理ファイバーを有す
る第一段エネルギー増幅器と、第一の増幅出力が入力さ
れる希土ドープ処理ファイバーを有する第二段エネルギ
ー増幅器と、を備え、パルス伝搬長を減らすため、前記
第一エネルギー増幅器のファイバーよりも前記第二段エ
ネルギー増幅器の前記ファイバーの長さが短いものとす
ることができる。
【００１０】また、前記増幅手段は、さらに、少なくと
も一つのファイバー増幅器と、複数の増幅段を提供する
ために前記少なくとも一つのファイバー増幅器に複数回
パルスエネルギーを循環させる循環手段と、を備えるこ
とができる。また、前記抑制手段は、さらに、前記複数
のエネルギー発生手段に同期した光学ゲート手段を備え
ることができる。そして前記圧縮手段は、さらに、前記
波長帯域を重ねることにより前記増幅パルスエネルギー
を圧縮するための少なくとも１つの回折格子を備えるこ
とができる。
も一つのファイバー増幅器と、複数の増幅段を提供する
ために前記少なくとも一つのファイバー増幅器に複数回
パルスエネルギーを循環させる循環手段と、を備えるこ
とができる。また、前記抑制手段は、さらに、前記複数
のエネルギー発生手段に同期した光学ゲート手段を備え
ることができる。そして前記圧縮手段は、さらに、前記
波長帯域を重ねることにより前記増幅パルスエネルギー
を圧縮するための少なくとも１つの回折格子を備えるこ
とができる。
【００１１】さらに前記圧縮手段は、前記波長帯域を重
ねることにより前記増幅パルスエネルギーを圧縮するた
めの少なくとも１つの回折格子を備えることができる。
前記圧縮手段は、さらに、増幅パルスエネルギーの線形
のチャープを補償するために負の分散（Negative Dispe
rsion)を生じるように構成された一対の回折格子を備え
ることができる。
ねることにより前記増幅パルスエネルギーを圧縮するた
めの少なくとも１つの回折格子を備えることができる。
前記圧縮手段は、さらに、増幅パルスエネルギーの線形
のチャープを補償するために負の分散（Negative Dispe
rsion)を生じるように構成された一対の回折格子を備え
ることができる。
【００１２】また、高ピーク出力パルスエネルギー発生
装置は、複数の波長帯域を有し、持続時間の間に波長帯
域を重ねることにより圧縮可能なパルスエネルギーを発
生する手段と、前記パルスエネルギーが発生している間
に、前記パルスエネルギー発生手段の放射波長を変化さ
せるための調整手段と、前記パルスエネルギーのピーク
出力を造花させるピーク出力増加手段と、を備え、前記
ピーク出力増加手段は、さらに、増幅されたパルスエネ
ルギーを発生するための複数の増幅段において前記パル
スエネルギーを増幅するための増幅手段と、前記増幅手
段の少なくとも二つの増幅段の間の自発放出を抑制する
抑制手段と、前記波長帯域を重ねることにより前記増幅
されたパルスエネルギーを圧縮する圧縮手段と、を備え
るものとすることができる。
装置は、複数の波長帯域を有し、持続時間の間に波長帯
域を重ねることにより圧縮可能なパルスエネルギーを発
生する手段と、前記パルスエネルギーが発生している間
に、前記パルスエネルギー発生手段の放射波長を変化さ
せるための調整手段と、前記パルスエネルギーのピーク
出力を造花させるピーク出力増加手段と、を備え、前記
ピーク出力増加手段は、さらに、増幅されたパルスエネ
ルギーを発生するための複数の増幅段において前記パル
スエネルギーを増幅するための増幅手段と、前記増幅手
段の少なくとも二つの増幅段の間の自発放出を抑制する
抑制手段と、前記波長帯域を重ねることにより前記増幅
されたパルスエネルギーを圧縮する圧縮手段と、を備え
るものとすることができる。
【００１３】前記パルスエネルギー発生手段は可変ＤＢ
Ｒダイオ−ドレーザーであり、前記ダイオ−ドレーザー
は、アクティブ利得セクション、位相制御セクション、
ブラッグリフレクタセクションを含むものとすることが
できる。さらに前記増幅手段は、第一の増幅出力を発生
させるための希土ドープ処理ファイバーを有する第一段
エネルギー増幅器と、前記第一の増幅出力が入力される
希土ドープ処理ファイバーを有する第二段エネルギー増
幅器と、を備え、パルス伝搬長を減らすため、前記第一
エネルギー増幅器のファイバーよりも前記第二段エネル
ギー増幅器の前記ファイバーの長さが短いものとするす
ることができる。
Ｒダイオ−ドレーザーであり、前記ダイオ−ドレーザー
は、アクティブ利得セクション、位相制御セクション、
ブラッグリフレクタセクションを含むものとすることが
できる。さらに前記増幅手段は、第一の増幅出力を発生
させるための希土ドープ処理ファイバーを有する第一段
エネルギー増幅器と、前記第一の増幅出力が入力される
希土ドープ処理ファイバーを有する第二段エネルギー増
幅器と、を備え、パルス伝搬長を減らすため、前記第一
エネルギー増幅器のファイバーよりも前記第二段エネル
ギー増幅器の前記ファイバーの長さが短いものとするす
ることができる。
【００１４】前記抑制手段は、さらに、前記複数のエネ
ルギー発生手段に同期した光学ゲート手段を備えるもの
とすることができる。パルスエネルギー発生手段は、さ
らに、少なくとも一つのエネルギー増幅器と、複数の増
幅段を提供するために前記少なくとも一つのエネルギー
増幅器を複数回パルスエネルギーを循環させるための循
環手段と、を備えるものとすることができる。
ルギー発生手段に同期した光学ゲート手段を備えるもの
とすることができる。パルスエネルギー発生手段は、さ
らに、少なくとも一つのエネルギー増幅器と、複数の増
幅段を提供するために前記少なくとも一つのエネルギー
増幅器を複数回パルスエネルギーを循環させるための循
環手段と、を備えるものとすることができる。
【００１５】高ピーク出力パルスエネルギー発生方法
は、複数の波長帯域を有する圧縮可能なパルスエネルギ
ーを発生させるためにパルスエネルギー発生手段の放射
波長を調整する段階と、増幅されたパルスエネルギーを
発生するために複数の増幅段を用いてパルスエネルギー
を増幅する増幅段階と、前記少なくとも二つの増幅段の
間で自発放出を抑制する段階と、を備える。さらに、前
記波長帯域を重ねることにより前記増幅パルスエネルギ
ーを圧縮する段階を備えるものとすることができる。ま
た、前記パルスエネルギーの発生の間に放射波長を１ピ
コ秒から数ナノ秒の範囲で調整する段階を備えるものと
することができる。
は、複数の波長帯域を有する圧縮可能なパルスエネルギ
ーを発生させるためにパルスエネルギー発生手段の放射
波長を調整する段階と、増幅されたパルスエネルギーを
発生するために複数の増幅段を用いてパルスエネルギー
を増幅する増幅段階と、前記少なくとも二つの増幅段の
間で自発放出を抑制する段階と、を備える。さらに、前
記波長帯域を重ねることにより前記増幅パルスエネルギ
ーを圧縮する段階を備えるものとすることができる。ま
た、前記パルスエネルギーの発生の間に放射波長を１ピ
コ秒から数ナノ秒の範囲で調整する段階を備えるものと
することができる。
【００１６】前記増幅段階は、さらに、複数の希土ドー
プ処理ファイバーを用いてパルスエネルギーを増幅する
段階を備えるものとすることができる。前記増幅段階
は、さらに、複数の増幅段を提供するために少なくとも
一つのエネルギー増幅器に複数回パルスエネルギーを循
環させる段階を備えるものとすることができる。本実施
例では、比較的小型の可変レーザー（Tunable Lasers）
が長いチャープ・パルスを発生するために直接使用され
ている。例えば、比較的小型（大フレームソリッドステ
ートレーザーより小型）で、光学パルスの発生中に放射
波長が比較的速く調整できる（変えられる小型のモノリ
シック半導体レーザーが使用できる。これらのパルス源
では、例えばモードロック・フェムト秒レーザー等のキ
ャビティ中のバルク素子が不要である。比較的長いチャ
ープ・パルスは、そのエネルギー容量を増加させるため
に複数の増幅段で増幅される。本実施例では、複数の増
幅段での増幅は増幅段間の自発放出（Spontanenus emis
soion ）を抑制することにより達成される。その後、増
幅パルスは再圧縮され得る。
プ処理ファイバーを用いてパルスエネルギーを増幅する
段階を備えるものとすることができる。前記増幅段階
は、さらに、複数の増幅段を提供するために少なくとも
一つのエネルギー増幅器に複数回パルスエネルギーを循
環させる段階を備えるものとすることができる。本実施
例では、比較的小型の可変レーザー（Tunable Lasers）
が長いチャープ・パルスを発生するために直接使用され
ている。例えば、比較的小型（大フレームソリッドステ
ートレーザーより小型）で、光学パルスの発生中に放射
波長が比較的速く調整できる（変えられる小型のモノリ
シック半導体レーザーが使用できる。これらのパルス源
では、例えばモードロック・フェムト秒レーザー等のキ
ャビティ中のバルク素子が不要である。比較的長いチャ
ープ・パルスは、そのエネルギー容量を増加させるため
に複数の増幅段で増幅される。本実施例では、複数の増
幅段での増幅は増幅段間の自発放出（Spontanenus emis
soion ）を抑制することにより達成される。その後、増
幅パルスは再圧縮され得る。
【００１７】可変レーザーの放射波長を素早く調整して
比較的長いチャープ・パルスを直接発生させることによ
り、大フレームシステムによって発生されるフェムト秒
パルスを伸張させる必要性がなくなる。チャープ・パル
スは圧縮の前に増幅され、それにより増幅器内の非線形
の相互作用を避けることができる。このように、本実施
例では、安定性と信頼性を有するシステムを非常に小型
で、低コストに実用化できる。
比較的長いチャープ・パルスを直接発生させることによ
り、大フレームシステムによって発生されるフェムト秒
パルスを伸張させる必要性がなくなる。チャープ・パル
スは圧縮の前に増幅され、それにより増幅器内の非線形
の相互作用を避けることができる。このように、本実施
例では、安定性と信頼性を有するシステムを非常に小型
で、低コストに実用化できる。
【００１８】高ピーク出力のパルスエネルギーを発生さ
せるために、本実施例の小型システムは、複数の波長帯
域を有するパルスエネルギー（持続時間の間、前記波長
帯域を重ねることにより圧縮可能なパルスエネルギー）
を発生させるための手段と、パルスエネルギーのピーク
出力を増加するための手段を含み、前記のピーク出力増
加手段は、さらに、前記増幅されたパルスエネルギーを
発生させるために複数の増幅段て前記パルスエネルギー
を増幅するための手段と、前記増幅手段の少なくとも二
つの増幅段間で自発放出を抑制するための手段を含む。
せるために、本実施例の小型システムは、複数の波長帯
域を有するパルスエネルギー（持続時間の間、前記波長
帯域を重ねることにより圧縮可能なパルスエネルギー）
を発生させるための手段と、パルスエネルギーのピーク
出力を増加するための手段を含み、前記のピーク出力増
加手段は、さらに、前記増幅されたパルスエネルギーを
発生させるために複数の増幅段て前記パルスエネルギー
を増幅するための手段と、前記増幅手段の少なくとも二
つの増幅段間で自発放出を抑制するための手段を含む。
【００１９】また、本発明の別の実施例では、複数の波
長帯域を有するパルスエネルギー（持続時間の間、前記
波長帯域を重ねることにより圧縮可能なパルスエネルギ
ー）を発生させるための手段と、前記パルスエネルギー
の発生の間に前記パルスエネルギー発生手段の放射波長
を調整する手段と、パルスエネルギーのピーク出力を増
加するための手段を含み、ピーク出力増加手段は、さら
に、前記増幅されたパルスエネルギーを発生させるため
に複数の増幅段で前記パルスエネルギーを増幅するため
の状態と、前記増幅手段の少なくとも二つの増幅段間で
自発放出を抑制するための手段と、前記波長帯域を重ね
ることにより増幅されたパルスエネルギーを圧縮する手
段を含む。
長帯域を有するパルスエネルギー（持続時間の間、前記
波長帯域を重ねることにより圧縮可能なパルスエネルギ
ー）を発生させるための手段と、前記パルスエネルギー
の発生の間に前記パルスエネルギー発生手段の放射波長
を調整する手段と、パルスエネルギーのピーク出力を増
加するための手段を含み、ピーク出力増加手段は、さら
に、前記増幅されたパルスエネルギーを発生させるため
に複数の増幅段で前記パルスエネルギーを増幅するため
の状態と、前記増幅手段の少なくとも二つの増幅段間で
自発放出を抑制するための手段と、前記波長帯域を重ね
ることにより増幅されたパルスエネルギーを圧縮する手
段を含む。
【００２０】
【発明の作用効果】本発明は高エネルギーの超短パルス
を発生させるためにチャープ・パルスを発生して増幅す
るための小型のシステムや方法に関するものである。ま
た、本発明は実用化に際してして信頼性が高く、低コス
トの小型システムとすることができる。
を発生させるためにチャープ・パルスを発生して増幅す
るための小型のシステムや方法に関するものである。ま
た、本発明は実用化に際してして信頼性が高く、低コス
トの小型システムとすることができる。
【００２１】
【実施例】図１はマイクロジュール台のエネルギーを有
する超短パルスの小型発生源を用いて高ピーク出力パル
スエネルギーを発生する小型システム１００を描いたブ
ロック図である。小型システム１００はチャープ・パル
ス（Chiped Pulse）を発生するための手段を含み、その
チャープ・パルスは複数の波長帯域（Wavelength Band
s）を有し、持続時間において波長帯域を重ねることに
より圧縮が可能である。図１の小型システム１００にお
いて、モノリシック可変ダイオ−ドレーザー１０２（Mo
nolithic Tunable Laser Diode）が広帯域幅で線形のチ
ャープ・パルスを直接発生するために使用される。ダイ
オ−ドレーザーはモノリシックなので、モ−ドロック・
ファイバー源のようなその他のファイバー源において一
般的な安定性の問題が発生しない。
する超短パルスの小型発生源を用いて高ピーク出力パル
スエネルギーを発生する小型システム１００を描いたブ
ロック図である。小型システム１００はチャープ・パル
ス（Chiped Pulse）を発生するための手段を含み、その
チャープ・パルスは複数の波長帯域（Wavelength Band
s）を有し、持続時間において波長帯域を重ねることに
より圧縮が可能である。図１の小型システム１００にお
いて、モノリシック可変ダイオ−ドレーザー１０２（Mo
nolithic Tunable Laser Diode）が広帯域幅で線形のチ
ャープ・パルスを直接発生するために使用される。ダイ
オ−ドレーザーはモノリシックなので、モ−ドロック・
ファイバー源のようなその他のファイバー源において一
般的な安定性の問題が発生しない。
【００２２】図１において、可変ダイオ−ドレーザー１
０２はセクションＤＢＲダイオ−ドレーザー（Distribu
tuted Bragg-Reflector Diode Laser ）である。正チャ
ープ（Positive Chirp）は、ＤＢＲダイオ−ドレーザー
の放射波長を高速調整することによって得られる。放射
波長の高速調整は、例えば「可変半導体レーザーを用い
る実時間ピコ秒電子光学オシロスコープ技術（"REAL-Ti
me Picosecond Electro-Opic Oscilloscope technique
Using A Tunable Semicondctor Laser", A Galvanauska
s, Applied Physics Letters, Vol.60(2), 1992 Americ
a Instite of Physics, 145-147,1992年1 月13日発
行）」に説明されているような方法で達成し得る。
０２はセクションＤＢＲダイオ−ドレーザー（Distribu
tuted Bragg-Reflector Diode Laser ）である。正チャ
ープ（Positive Chirp）は、ＤＢＲダイオ−ドレーザー
の放射波長を高速調整することによって得られる。放射
波長の高速調整は、例えば「可変半導体レーザーを用い
る実時間ピコ秒電子光学オシロスコープ技術（"REAL-Ti
me Picosecond Electro-Opic Oscilloscope technique
Using A Tunable Semicondctor Laser", A Galvanauska
s, Applied Physics Letters, Vol.60(2), 1992 Americ
a Instite of Physics, 145-147,1992年1 月13日発
行）」に説明されているような方法で達成し得る。
【００２３】ＤＢＲダイオ−ドレーザー１０２はアクテ
ィブ利得セクション１０４、位相制御セクション１０
６、ブラッグリフレクタセクション１０８（Bragg-Refl
ector)を含む。ブラッグリフレクタセクション１０８は
レーザーミラーとして機能する狭帯域反射フィルター
で、一つの縦軸モ−ドのみにおいてレーザーを発振する
ことを可能にする。位相制御セクション１０６とブラッ
グリフレクタセクション１０８の屈折率を変化させるこ
とによって縦軸モ−ドの波長と反射ピークの波長がそれ
ぞれ別々に偏移する。
ィブ利得セクション１０４、位相制御セクション１０
６、ブラッグリフレクタセクション１０８（Bragg-Refl
ector)を含む。ブラッグリフレクタセクション１０８は
レーザーミラーとして機能する狭帯域反射フィルター
で、一つの縦軸モ−ドのみにおいてレーザーを発振する
ことを可能にする。位相制御セクション１０６とブラッ
グリフレクタセクション１０８の屈折率を変化させるこ
とによって縦軸モ−ドの波長と反射ピークの波長がそれ
ぞれ別々に偏移する。
【００２４】調整セクション（即ち、位相制御セクショ
ン１０６とブラッグリフレクタセクション１０８）の屈
折率の変化は、これらの調整セクション中の自由キャリ
ヤーの濃度を増加させることにより誘発される。例え
ば、自由キャリヤーの濃度の増加は、調整セクションへ
電流パルスを加えることによって発生し、調整セクショ
ンでの屈折率を低くし、波長を短くする。キャリヤーの
濃度は、キャリヤー再結合率と注入された電流の絶対値
により決定される増加率と持続時間を伴い、個々の調整
パルスの立ち上がりにおいて時間と共に線形に増加す
る。線形の増加は、典型的な場合、何百ピコ秒持続す
る。位相制御セクション１０６とブラッグリフレクタセ
クション１０８に注入される電流パルスは、位相制御セ
クション１０６とブラッグリフレクタセクション１０８
における波長偏移が等しくなるように選択することがで
き、そのことによりサブナノ秒台の断続的なチャープ・
パルスが発生する。
ン１０６とブラッグリフレクタセクション１０８）の屈
折率の変化は、これらの調整セクション中の自由キャリ
ヤーの濃度を増加させることにより誘発される。例え
ば、自由キャリヤーの濃度の増加は、調整セクションへ
電流パルスを加えることによって発生し、調整セクショ
ンでの屈折率を低くし、波長を短くする。キャリヤーの
濃度は、キャリヤー再結合率と注入された電流の絶対値
により決定される増加率と持続時間を伴い、個々の調整
パルスの立ち上がりにおいて時間と共に線形に増加す
る。線形の増加は、典型的な場合、何百ピコ秒持続す
る。位相制御セクション１０６とブラッグリフレクタセ
クション１０８に注入される電流パルスは、位相制御セ
クション１０６とブラッグリフレクタセクション１０８
における波長偏移が等しくなるように選択することがで
き、そのことによりサブナノ秒台の断続的なチャープ・
パルスが発生する。
【００２５】ダイオ−ドレーザー１０２の高速調整は顕
著な利点を有する。例えば「可変ブラッグフィルタに対
するInGaAsP/InP 導波路におけるキャリヤー導入効果係
数の最適化（"Optimization of the Carrier-Induced E
ffective Index Change inInGaAsP/InP Waveguides-App
lication to Tunable Bragg Filters" , Jean Pierre W
eber, IEEEJ. Quantum Electronics, 1992 年12月17日
発行) 」に説明されているように、ダイオ−ドレーザー
１０２が発生するチャープ・パルスの帯域幅は１５ナノ
メートル程度またはそれ以上にすることができる。この
帯域幅は、圧縮パルスに関する約３００フェムト秒の変
換限界持続時間（Transform-LimitedDuration）に相当
し、これらのInGaAsP/InP デバイスの調整時は、典型的
な場合、エルビウムドープ処理ファイバー増幅器の利得
帯域内にある。
著な利点を有する。例えば「可変ブラッグフィルタに対
するInGaAsP/InP 導波路におけるキャリヤー導入効果係
数の最適化（"Optimization of the Carrier-Induced E
ffective Index Change inInGaAsP/InP Waveguides-App
lication to Tunable Bragg Filters" , Jean Pierre W
eber, IEEEJ. Quantum Electronics, 1992 年12月17日
発行) 」に説明されているように、ダイオ−ドレーザー
１０２が発生するチャープ・パルスの帯域幅は１５ナノ
メートル程度またはそれ以上にすることができる。この
帯域幅は、圧縮パルスに関する約３００フェムト秒の変
換限界持続時間（Transform-LimitedDuration）に相当
し、これらのInGaAsP/InP デバイスの調整時は、典型的
な場合、エルビウムドープ処理ファイバー増幅器の利得
帯域内にある。
【００２６】チャープ・パルスの持続時間と帯域幅はピ
コ秒台から数ナノ秒台またはそれ以上の範囲内で電気的
に制御される。このように、マイクロジュール台のエネ
ルギーにおいてでさえ、ピーク出力を比較的低く維持し
ながらパルスを増幅することができる。ダイオ−ドレー
ザー１０２は、単一パルスモ−ドと数十メガヘルツ台ま
での可変反復率での動作が可能で、そのことによりエル
ビウムドープ処理ファイバー増幅器での利得飽和を最適
化し得る。可変反復率で動作可能なダイオ−ドレーザー
１０２は、例えばサンプル計測といったような、多くの
実用化可能なシステムを実現させ得る。
コ秒台から数ナノ秒台またはそれ以上の範囲内で電気的
に制御される。このように、マイクロジュール台のエネ
ルギーにおいてでさえ、ピーク出力を比較的低く維持し
ながらパルスを増幅することができる。ダイオ−ドレー
ザー１０２は、単一パルスモ−ドと数十メガヘルツ台ま
での可変反復率での動作が可能で、そのことによりエル
ビウムドープ処理ファイバー増幅器での利得飽和を最適
化し得る。可変反復率で動作可能なダイオ−ドレーザー
１０２は、例えばサンプル計測といったような、多くの
実用化可能なシステムを実現させ得る。
【００２７】以下、チャープ・パルスを発生する手段の
説明と共に、小型システム１００のその他の特徴を説明
する。図１に示されているように、小型システム１００
は、さらに、パルスエネルギーのピーク出力を増加させ
るための手段を含む。ピーク出力増加手段は、一般的に
２段階エルビウムドープ処理ファイバー増幅器１１０と
して示されたパルスエネルギーを増幅するための手段
と、一般的に格子体圧縮器１１２（Grating-Pair Compr
essor ）とし示された波長帯域を重ねることにより増幅
されたパルスエネルギーを圧縮するための手段を含む。
説明と共に、小型システム１００のその他の特徴を説明
する。図１に示されているように、小型システム１００
は、さらに、パルスエネルギーのピーク出力を増加させ
るための手段を含む。ピーク出力増加手段は、一般的に
２段階エルビウムドープ処理ファイバー増幅器１１０と
して示されたパルスエネルギーを増幅するための手段
と、一般的に格子体圧縮器１１２（Grating-Pair Compr
essor ）とし示された波長帯域を重ねることにより増幅
されたパルスエネルギーを圧縮するための手段を含む。
【００２８】２段階エルビウムドープ処理ファイバー増
幅器１１０は、希土（即ち、エルビウム）ドープ処理フ
ァイバーを有し、第一の増幅出力を発生する第一段エネ
ルギー増幅器１１４と、第一の増幅出力を受け、やはり
希土（即ち、エルビウム）ドープ処理ファイバーを有す
る第二段エネルギー増幅器１１６を含む。可変ダイオ−
ドレーザー１０２が発生し、エルビウムドープ処理ファ
イバー中に存在するナノ秒台のチャープ・パルスを増幅
することによって、増幅器の飽和エネルギ破壊を起こす
ことなく得られる。本実施例では、パルス伝搬の長さを
短縮するため、第二段エネルギー増幅器１１６のファイ
バーは第一段エネルギー増幅器１１４のファイバーより
長さを短くでき、それにより、第二エネルギー増幅器１
１６における非線形の影響が減らされる。第二段エネル
ギー増幅器１１６は格子対圧縮器１１２に導かれる第二
の増幅出力を発生する。
幅器１１０は、希土（即ち、エルビウム）ドープ処理フ
ァイバーを有し、第一の増幅出力を発生する第一段エネ
ルギー増幅器１１４と、第一の増幅出力を受け、やはり
希土（即ち、エルビウム）ドープ処理ファイバーを有す
る第二段エネルギー増幅器１１６を含む。可変ダイオ−
ドレーザー１０２が発生し、エルビウムドープ処理ファ
イバー中に存在するナノ秒台のチャープ・パルスを増幅
することによって、増幅器の飽和エネルギ破壊を起こす
ことなく得られる。本実施例では、パルス伝搬の長さを
短縮するため、第二段エネルギー増幅器１１６のファイ
バーは第一段エネルギー増幅器１１４のファイバーより
長さを短くでき、それにより、第二エネルギー増幅器１
１６における非線形の影響が減らされる。第二段エネル
ギー増幅器１１６は格子対圧縮器１１２に導かれる第二
の増幅出力を発生する。
【００２９】本実施例では、広帯域幅のチャープ信号の
ための第一段および第二段のエネルギー増幅器１１４、
１１６として使用される単一パスの単一段エルビウムド
ープ処理ファイバー増幅器の利得は約２０から４０デシ
ベルに制限されている。従って、２段階エルビウムドー
プ処理増幅器１１０はトータルで約４０から８０デシベ
ルまでの（即ち、ピコジュール台からマイクロジュール
台までの）チャープ・パルスを増幅し得る。
ための第一段および第二段のエネルギー増幅器１１４、
１１６として使用される単一パスの単一段エルビウムド
ープ処理ファイバー増幅器の利得は約２０から４０デシ
ベルに制限されている。従って、２段階エルビウムドー
プ処理増幅器１１０はトータルで約４０から８０デシベ
ルまでの（即ち、ピコジュール台からマイクロジュール
台までの）チャープ・パルスを増幅し得る。
【００３０】第一段エネルギー増幅器１１４に接続され
た第一ポンプ１１８と第二段エネルギー増幅器１１６に
接続された第二ポンプ１２０は、第一段および第二段エ
ネルギー増幅器１１４、１１６内の信号に対向して伝播
するように配置され、それにより利得飽和特性が改善さ
れる。本実施例において第一段エネルギー増幅器１１４
は、波長１．４８ミクロンのねじ曲げダイオ−ドレーザ
ー（Pigtailed LaserDiode ）を用いて７０ミリワット
でポンピングされる。第一段エネルギー増幅器１１４の
ファイバー長さは４０メートルで、直径７ミクロンのコ
ア、開口数０．２、および、百倍につき５８０パーツ
（5000 Parts Per Millon ）のドープ処理レベルを有す
る。第二段エネルギー増幅器１１６は長さ３．２メート
ルで、直径７ミクロンのコア、および、例えば百億につ
き５００パーツ（5000 Parts Per Millon ）といった高
いドープ処理レベルを有する。第二段エネルギー増幅器
１１６は、例えば、波長９８０ナノメートルの光源を用
いて３３０ミリワットの出力でポンピングされる。
た第一ポンプ１１８と第二段エネルギー増幅器１１６に
接続された第二ポンプ１２０は、第一段および第二段エ
ネルギー増幅器１１４、１１６内の信号に対向して伝播
するように配置され、それにより利得飽和特性が改善さ
れる。本実施例において第一段エネルギー増幅器１１４
は、波長１．４８ミクロンのねじ曲げダイオ−ドレーザ
ー（Pigtailed LaserDiode ）を用いて７０ミリワット
でポンピングされる。第一段エネルギー増幅器１１４の
ファイバー長さは４０メートルで、直径７ミクロンのコ
ア、開口数０．２、および、百倍につき５８０パーツ
（5000 Parts Per Millon ）のドープ処理レベルを有す
る。第二段エネルギー増幅器１１６は長さ３．２メート
ルで、直径７ミクロンのコア、および、例えば百億につ
き５００パーツ（5000 Parts Per Millon ）といった高
いドープ処理レベルを有する。第二段エネルギー増幅器
１１６は、例えば、波長９８０ナノメートルの光源を用
いて３３０ミリワットの出力でポンピングされる。
【００３１】第一段および第二段エネルギー増幅器１１
４、１１６はカスケード接続されているので、第一段エ
ネルギー増幅器１１４からの増幅された自発放出（Spon
taneous Emission）は第二段エネルギー増幅器１１６で
増幅される。従って、増幅された自発放出は第二段エネ
ルギー増幅器１１６の利得を飽和させるのに十分な強さ
を有し、そのことによって、第二段エネルギー増幅器１
１６内の増幅が実質的に減らされる。本発明のピーク出
力増加手段は、例えば、第一段エネルギー増幅器１１４
と第二段エネルギー増幅器１１６の間の自発放出を抑制
するために高速音響光学変調器１２２（Fast Acousto-o
ptic Modulator）のような手段を含む。
４、１１６はカスケード接続されているので、第一段エ
ネルギー増幅器１１４からの増幅された自発放出（Spon
taneous Emission）は第二段エネルギー増幅器１１６で
増幅される。従って、増幅された自発放出は第二段エネ
ルギー増幅器１１６の利得を飽和させるのに十分な強さ
を有し、そのことによって、第二段エネルギー増幅器１
１６内の増幅が実質的に減らされる。本発明のピーク出
力増加手段は、例えば、第一段エネルギー増幅器１１４
と第二段エネルギー増幅器１１６の間の自発放出を抑制
するために高速音響光学変調器１２２（Fast Acousto-o
ptic Modulator）のような手段を含む。
【００３２】音響光学変調器１２２は、第二段エネルギ
ー増幅器１１６の飽和を防ぐために第一段エネルギー増
幅器１１４と第二段エネルギー増幅器１１６の間の光学
ゲ−トとして使用し得る。音響光学変調器１２２は、典
型的な場合、偏光の影響を受けず、挿入損失（Insertio
n Loss）が比較的低い。音響光学変調器１２２は、増幅
されたチャープ・パルスが第一段エネルギー増幅器１１
４で発生した時にだけ開くように、ＤＢＲダイオ−ドレ
ーザー１０２の駆動用電子回路に同期している。本実施
例では、音響光学変調器１２２のゲ−ト幅は１５０ナノ
秒になり得、また、このゲ−ト幅の変調器の回折効率は
約７０％になり得る。
ー増幅器１１６の飽和を防ぐために第一段エネルギー増
幅器１１４と第二段エネルギー増幅器１１６の間の光学
ゲ−トとして使用し得る。音響光学変調器１２２は、典
型的な場合、偏光の影響を受けず、挿入損失（Insertio
n Loss）が比較的低い。音響光学変調器１２２は、増幅
されたチャープ・パルスが第一段エネルギー増幅器１１
４で発生した時にだけ開くように、ＤＢＲダイオ−ドレ
ーザー１０２の駆動用電子回路に同期している。本実施
例では、音響光学変調器１２２のゲ−ト幅は１５０ナノ
秒になり得、また、このゲ−ト幅の変調器の回折効率は
約７０％になり得る。
【００３３】第二段エネルギー増幅器１１６からの増幅
出力は、１メガワットに近いピーク出力を有する少なく
ともピコ秒台の接続時間のパルスが得られるように、少
なくとも一つの回折格子を含む圧縮器へ入力される。図
１に示した実施例において、回折格子対圧縮器１１２は
入力された増幅パルスエネルギーの線形の正チャープを
補償するために負の分散（Negative Dispersion ）を生
じるように構成される。例えば、２段階増幅器１１０の
パルス出力の線形のチャープを補償するために、１ミリ
メートルにつき１２００ラインを有する回折格子が標準
的な負の分散を有する圧縮器として使用できる。
出力は、１メガワットに近いピーク出力を有する少なく
ともピコ秒台の接続時間のパルスが得られるように、少
なくとも一つの回折格子を含む圧縮器へ入力される。図
１に示した実施例において、回折格子対圧縮器１１２は
入力された増幅パルスエネルギーの線形の正チャープを
補償するために負の分散（Negative Dispersion ）を生
じるように構成される。例えば、２段階増幅器１１０の
パルス出力の線形のチャープを補償するために、１ミリ
メートルにつき１２００ラインを有する回折格子が標準
的な負の分散を有する圧縮器として使用できる。
【００３４】説明を容易にするために、また、実用化の
際の小形化のために、図１の実施例の構成部品は線形に
配置されるが、複数のミラーを含むことによって構成を
変更することができる。例えば、第一段エネルギー増幅
器１１４で発生したエネルギーを音響光学変調器１２２
へ導くため、および、エネルギーを音響光学変調器１２
２から第二段エネルギー増幅器１１６へ導くために、ミ
ラー１２４と１２６が２段階増幅器１１０の中で使用し
得る。図１に示されているように、ミラー１２４と１２
６はそれぞれエネルギーの方向を９０度変向するために
使用し得る。同様に、エネルギーを２段階増幅器１１０
から回折格子対圧縮器１１２に導くためにミラー１２８
と１３０が２段階増幅器１１０と回折格子対圧縮器１１
２の間で使用される。図１に示されるように、ミラー１
２８がエネルギーを９０度異なった方向に反射する一方
で、ミラー１３０はエネルギーを９０度よりも僅かに大
きな角度で反射してエネルギーを回折格子対圧縮器１１
２へ導く。
際の小形化のために、図１の実施例の構成部品は線形に
配置されるが、複数のミラーを含むことによって構成を
変更することができる。例えば、第一段エネルギー増幅
器１１４で発生したエネルギーを音響光学変調器１２２
へ導くため、および、エネルギーを音響光学変調器１２
２から第二段エネルギー増幅器１１６へ導くために、ミ
ラー１２４と１２６が２段階増幅器１１０の中で使用し
得る。図１に示されているように、ミラー１２４と１２
６はそれぞれエネルギーの方向を９０度変向するために
使用し得る。同様に、エネルギーを２段階増幅器１１０
から回折格子対圧縮器１１２に導くためにミラー１２８
と１３０が２段階増幅器１１０と回折格子対圧縮器１１
２の間で使用される。図１に示されるように、ミラー１
２８がエネルギーを９０度異なった方向に反射する一方
で、ミラー１３０はエネルギーを９０度よりも僅かに大
きな角度で反射してエネルギーを回折格子対圧縮器１１
２へ導く。
【００３５】図１の実施例はまた、２段階増幅器１１０
から出力されたエネルギーを回折格子対圧縮器１１２へ
導き、回折格子対圧縮器１１２から出力された圧縮エネ
ルギーを高ピーク出力パルスエネルギーとして反射する
ためのミラー１３２を含む。以下図２から図６を参照し
て本発明の第１実施例を詳細に説明する。図２には典型
的な積分出力スペクトル２００が示されており、図３に
はＤＢＲダイオードレーザー１０２で発生したチャープ
・パルスの波長展開２０２（Wavelength Evolution）が
示されている。第一段エネルギー増幅器１１４におい
て、パルスエネルギーは、例えば２５ピコジュールから
約５ナノジュールに増加することができる。音響光学変
調器１２２を通過した後、１パルス当たりの総合エネル
ギーのフラクション（Fraction 10%以下）のみが、自発
放出のバックグランドに含まれる。
から出力されたエネルギーを回折格子対圧縮器１１２へ
導き、回折格子対圧縮器１１２から出力された圧縮エネ
ルギーを高ピーク出力パルスエネルギーとして反射する
ためのミラー１３２を含む。以下図２から図６を参照し
て本発明の第１実施例を詳細に説明する。図２には典型
的な積分出力スペクトル２００が示されており、図３に
はＤＢＲダイオードレーザー１０２で発生したチャープ
・パルスの波長展開２０２（Wavelength Evolution）が
示されている。第一段エネルギー増幅器１１４におい
て、パルスエネルギーは、例えば２５ピコジュールから
約５ナノジュールに増加することができる。音響光学変
調器１２２を通過した後、１パルス当たりの総合エネル
ギーのフラクション（Fraction 10%以下）のみが、自発
放出のバックグランドに含まれる。
【００３６】約１キロヘルツから約３００キロヘルツに
ダイオードレーザー１０２の反復周波数を変えること
で、第一段エネルギー増幅器１１４の利得に弱い飽和が
起こる。しかし、第二段エネルギー増幅器１１６におい
て増幅されたパルスのエネルギーは非常に大きくなり、
第二段エネルギー増幅器１１６において利得の飽和がよ
り著しいものとなる。図４と図５に描かれているよう
に、例えば、２マイクロジュールのエネルギーが１キロ
ヘルツから１０キロヘルツの間の周波数で得られる。こ
れは図１の２段階増幅器１１０を使用し、全体利得が４
９デシベルの場合に対応するものである。図４に示され
ているように、１０キロヘルツ以上の周波数で、本実施
例のパルスエネルギーは、反復率が増加するにしたがっ
て低下する（例えば、１００キロヘルツにおいて５００
ナノジュールに達する）。本実施例では、１０キロヘル
ツにおける平均信号出力は２０ミリワット程度になり、
４０キロヘルツ以上では図５に示されるように、５０ミ
リワット程度になる。
ダイオードレーザー１０２の反復周波数を変えること
で、第一段エネルギー増幅器１１４の利得に弱い飽和が
起こる。しかし、第二段エネルギー増幅器１１６におい
て増幅されたパルスのエネルギーは非常に大きくなり、
第二段エネルギー増幅器１１６において利得の飽和がよ
り著しいものとなる。図４と図５に描かれているよう
に、例えば、２マイクロジュールのエネルギーが１キロ
ヘルツから１０キロヘルツの間の周波数で得られる。こ
れは図１の２段階増幅器１１０を使用し、全体利得が４
９デシベルの場合に対応するものである。図４に示され
ているように、１０キロヘルツ以上の周波数で、本実施
例のパルスエネルギーは、反復率が増加するにしたがっ
て低下する（例えば、１００キロヘルツにおいて５００
ナノジュールに達する）。本実施例では、１０キロヘル
ツにおける平均信号出力は２０ミリワット程度になり、
４０キロヘルツ以上では図５に示されるように、５０ミ
リワット程度になる。
【００３７】図６に示されているように、回折格子対圧
縮器１１２が約８００ナノジュールのエネルギーを有す
るパルスを約１．８ピコ秒以下（サブピコ秒台）に圧縮
するために使われる。ダイオードレーザー１０２から初
期パルスのチャープの線形性を増加することにより、ま
た高ピーク出力における第二段エネルギー増幅器１１６
の光学的非線形性を最小化することにより、より短いパ
ルスが得られる。
縮器１１２が約８００ナノジュールのエネルギーを有す
るパルスを約１．８ピコ秒以下（サブピコ秒台）に圧縮
するために使われる。ダイオードレーザー１０２から初
期パルスのチャープの線形性を増加することにより、ま
た高ピーク出力における第二段エネルギー増幅器１１６
の光学的非線形性を最小化することにより、より短いパ
ルスが得られる。
【００３８】以下、図７を参照して本発明の別の実施例
を説明する。高ピーク出力パルスエネルギーを発生し得
る小型システム５００は少なくとも一つのエネルギー増
幅器を有するパルスエネルギー増幅手段と、前記パルス
エネルギーを少なくとも１つのエネルギー増幅器を通し
て複数回循環させる手段を含む。より具体的には、図１
に示した２段階増幅器１１０に相当する機能が単一段の
エルビウムドープ処理ファイバー増幅器５０２と光学循
環器５０６を用いて実行される。信号は光学ポンプ５０
４に対向する形で通過し得る。光学循環器５０６は、図
１に示した可変ＤＢＲダイオードレーザー１０２等のパ
ルス源が発生した入力パルスが、一回または複数回、単
一段増幅器５０２を通過して複数段の増幅が行われるよ
うに、ミラー５０８として示された反射手段と共に使用
される。この構成によれば、単一の増幅器を用いて増加
したエネルギーを取り出すことができる。
を説明する。高ピーク出力パルスエネルギーを発生し得
る小型システム５００は少なくとも一つのエネルギー増
幅器を有するパルスエネルギー増幅手段と、前記パルス
エネルギーを少なくとも１つのエネルギー増幅器を通し
て複数回循環させる手段を含む。より具体的には、図１
に示した２段階増幅器１１０に相当する機能が単一段の
エルビウムドープ処理ファイバー増幅器５０２と光学循
環器５０６を用いて実行される。信号は光学ポンプ５０
４に対向する形で通過し得る。光学循環器５０６は、図
１に示した可変ＤＢＲダイオードレーザー１０２等のパ
ルス源が発生した入力パルスが、一回または複数回、単
一段増幅器５０２を通過して複数段の増幅が行われるよ
うに、ミラー５０８として示された反射手段と共に使用
される。この構成によれば、単一の増幅器を用いて増加
したエネルギーを取り出すことができる。
【００３９】図７に示した実施例において、単一段増幅
器５０２は２パス（Two-Pass）ファイバー増幅器であ
り、圧縮手段（例えば図１に示した回折格子対圧縮器１
１２など）に導くことが可能な増幅された出力を発生す
る。複数段増幅器として多重パス増幅器を使用すれば、
ファイバー増幅器を複数個設ける必要はなくなる。光学
的循環器５０６に加えて、図７に示した実施例は複数の
増幅段の間の自発放出を抑制するための手段として光学
げーと５１０を含む。図１に示した実施例のように、光
学ゲート５１０は、ダイオードレーザーが発生したパル
スを選択的に通過させるように、公知の手段でパルスエ
ネルギー発生手段に同期させることができる。
器５０２は２パス（Two-Pass）ファイバー増幅器であ
り、圧縮手段（例えば図１に示した回折格子対圧縮器１
１２など）に導くことが可能な増幅された出力を発生す
る。複数段増幅器として多重パス増幅器を使用すれば、
ファイバー増幅器を複数個設ける必要はなくなる。光学
的循環器５０６に加えて、図７に示した実施例は複数の
増幅段の間の自発放出を抑制するための手段として光学
げーと５１０を含む。図１に示した実施例のように、光
学ゲート５１０は、ダイオードレーザーが発生したパル
スを選択的に通過させるように、公知の手段でパルスエ
ネルギー発生手段に同期させることができる。
【００４０】このように、本発明の実施例では、可変ダ
イオードレーザーと複数段の増幅器を含む小型システム
を用いて、マイクロジュール台のエネルギーを有し、ピ
コ秒台またはそれ以下の持続時間を有する光学パルスを
発生できる。複数段の増幅器は、単一段の増幅器と光学
循環器の組み合わせとして、別々の増幅段を有する複数
段の増幅器として、あるいは、単一段増幅器／光学循環
器と複数段の増幅器の組み合わせとして、実施し得る。
増幅され、圧縮されたサブピコ秒台のパルス持続時間を
有するパルスのピーク出力は、０．５メガワット以上に
なり得る。
イオードレーザーと複数段の増幅器を含む小型システム
を用いて、マイクロジュール台のエネルギーを有し、ピ
コ秒台またはそれ以下の持続時間を有する光学パルスを
発生できる。複数段の増幅器は、単一段の増幅器と光学
循環器の組み合わせとして、別々の増幅段を有する複数
段の増幅器として、あるいは、単一段増幅器／光学循環
器と複数段の増幅器の組み合わせとして、実施し得る。
増幅され、圧縮されたサブピコ秒台のパルス持続時間を
有するパルスのピーク出力は、０．５メガワット以上に
なり得る。
【００４１】本発明は以上に説明された実施例以外の構
成でも実施できることは言うまでもない。例えば、前述
したように、本実施例のエルビウムドープ処理ファイバ
ーはあらゆる種類の利用可能なファイバー増幅器に交換
し得る。また、システムは高パルスエネルギーを得るた
めにバルク増幅器を含むことができる。図１〜図７に開
示された実施例は、２段の増幅器が含まれている。ここ
において２段の増幅器は二つの増幅器を独立して設けて
もよいし、２パスの単一段の増幅器を設けてもよい。し
かし、当業者であれば、増幅段の数を増やすこと（即
ち、複数段の増幅器の数、または、増幅器を通るパスの
数）により高エネルギーが得られるということを容易に
理解し得るであろう。
成でも実施できることは言うまでもない。例えば、前述
したように、本実施例のエルビウムドープ処理ファイバ
ーはあらゆる種類の利用可能なファイバー増幅器に交換
し得る。また、システムは高パルスエネルギーを得るた
めにバルク増幅器を含むことができる。図１〜図７に開
示された実施例は、２段の増幅器が含まれている。ここ
において２段の増幅器は二つの増幅器を独立して設けて
もよいし、２パスの単一段の増幅器を設けてもよい。し
かし、当業者であれば、増幅段の数を増やすこと（即
ち、複数段の増幅器の数、または、増幅器を通るパスの
数）により高エネルギーが得られるということを容易に
理解し得るであろう。
【００４２】さらに、音響光学変調器が複数段の増幅器
の間に含まれているが、当業者であれば、増幅段の間に
おける自発放出を抑制するための他のデバイスが使用で
きることは容易に理解できるであろう。音響光学変調器
の代わりに、電子光学スイッチ、光学フィルター飽和吸
収体、または、比較的高速な光学スイッチが使用し得
る。
の間に含まれているが、当業者であれば、増幅段の間に
おける自発放出を抑制するための他のデバイスが使用で
きることは容易に理解できるであろう。音響光学変調器
の代わりに、電子光学スイッチ、光学フィルター飽和吸
収体、または、比較的高速な光学スイッチが使用し得
る。
【００４３】本実施例において、３セクションＤＢＲダ
イオードレーザーとして示された半導体チャープ・パル
ス源が含まれている。しかしながら、当業者であれば比
較的高速に放射波長が調整できる（即ち、少なくとも、
ピコ秒台から数ナノまたはそれ以上の速さでチャープ・
パルスの持続時間と帯域幅を制御できる）レーザー装置
（即ち、半導体、光学ファイバー、または、光導波路レ
ーザー等のエネルギー源）がエネルギー発生手段として
使用できることは容易に理解できるであろう。
イオードレーザーとして示された半導体チャープ・パル
ス源が含まれている。しかしながら、当業者であれば比
較的高速に放射波長が調整できる（即ち、少なくとも、
ピコ秒台から数ナノまたはそれ以上の速さでチャープ・
パルスの持続時間と帯域幅を制御できる）レーザー装置
（即ち、半導体、光学ファイバー、または、光導波路レ
ーザー等のエネルギー源）がエネルギー発生手段として
使用できることは容易に理解できるであろう。
【００４４】本実施例のレーザーは、例えば１ピコ秒か
ら数ナノ秒（出力パルスの適切な圧縮が可能な場合はそ
れ以上）程度の時間内に調整し得る。当業者であれば、
パルスエネルギー源の選択に関する唯一の制限要因は高
い信頼性で圧縮し得るパルスの長さのみであること容易
に理解し得るであろう。パルスの持続時間が増加するに
つれて、パルスを増幅後に圧縮することは次第に難しく
なる。このように、適切な圧縮が達成できさえすれば、
パルスエネルギー発生手段として、導波路レーザーを含
む、あらゆる種類のレーザー源が使用可能である。図１
に示したＤＢＲレーザーダイオードと同様に動作し、パ
ルスエネルギー源として使用可能なその他の種類のレー
ザーダイオードは、例えば「５７ナノメータの可変範囲
を有する縦型カップラフィルターに基づく可変範囲が広
いＧａＡｓＰ／ＩｎＰレーザー（"Broadly Tunable InG
aAsP/InP Laser Based On A Vertical Couple Filter
With 57-nm Tuning Range ", R. C. Alferness et al,.
Applied Physics Letters, Vol 60, 3209-3211 ペー
ジ、1992年発行）」という文献に説明された可変レーザ
ー源などがある。
ら数ナノ秒（出力パルスの適切な圧縮が可能な場合はそ
れ以上）程度の時間内に調整し得る。当業者であれば、
パルスエネルギー源の選択に関する唯一の制限要因は高
い信頼性で圧縮し得るパルスの長さのみであること容易
に理解し得るであろう。パルスの持続時間が増加するに
つれて、パルスを増幅後に圧縮することは次第に難しく
なる。このように、適切な圧縮が達成できさえすれば、
パルスエネルギー発生手段として、導波路レーザーを含
む、あらゆる種類のレーザー源が使用可能である。図１
に示したＤＢＲレーザーダイオードと同様に動作し、パ
ルスエネルギー源として使用可能なその他の種類のレー
ザーダイオードは、例えば「５７ナノメータの可変範囲
を有する縦型カップラフィルターに基づく可変範囲が広
いＧａＡｓＰ／ＩｎＰレーザー（"Broadly Tunable InG
aAsP/InP Laser Based On A Vertical Couple Filter
With 57-nm Tuning Range ", R. C. Alferness et al,.
Applied Physics Letters, Vol 60, 3209-3211 ペー
ジ、1992年発行）」という文献に説明された可変レーザ
ー源などがある。
【００４５】さらに、本実施例ではポンプ１１６と１１
８が増幅器を通過する信号に対向するように接続されて
いるが、当業者であればポンプ１１６と１１８が増幅器
を通過する信号と同じ方向に接続されたポンプも使用可
能であることは容易に理解し得るであろう。
８が増幅器を通過する信号に対向するように接続されて
いるが、当業者であればポンプ１１６と１１８が増幅器
を通過する信号と同じ方向に接続されたポンプも使用可
能であることは容易に理解し得るであろう。
【図１】 本発明が適用された高ピーク出力パルスエネ
ルギー発生システムを示すブロックス図である。
ルギー発生システムを示すブロックス図である。
【図２】可変ＤＢＲダイオードレーザーからのパラスの
時間積分された出力スペクトルである。
時間積分された出力スペクトルである。
【図３】可変ＤＢＲダイオードレーザーが発生したチャ
−ブ・パルスの計測された波長展開を示すグラフであ
る。
−ブ・パルスの計測された波長展開を示すグラフであ
る。
【図４】異なる反復周波数における増幅パルスのエネル
ギーを示すグラフである。
ギーを示すグラフである。
【図５】異なる反復周波数における増幅パルスの平均出
力を示すグラフである。
力を示すグラフである。
【図６】圧縮された１．８ピコ秒パルスの第２次調和自
己相関軌跡を示すグラフである。
己相関軌跡を示すグラフである。
【図７】光学サーキュレータを含んだ本発明の第二実施
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/117 3/17 3/18 3/23
Claims (24)
- 【請求項１】パルスエネルギーの放射波長を調整するこ
とにより複数の波長帯域を有し、持続時間において前記
パルスエネルギーの帯域を重ねることによって圧縮され
得るパルスエネルギーを発生するためのエネルギー発生
手段と、 前記パルスエネルギーのピーク出力を増幅するための増
幅手段と、 を備え、前記増幅手段は、さらに、 増幅されたパルスエネルギーを発生させるために前記パ
ルスエネルギーを複数段の増幅により増幅する増幅器
と、 前記複数段の増幅器間の自発発生を抑制するための制御
手段と、 を備える高ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項２】前記波長帯域を重ねることにより増幅され
たパルスエネルギーを圧縮する圧縮手段を備える請求項
１記載の高ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項３】前記パルスエネルギー発生手段は、さら
に、 前記パルスエネルギーの発生の間に放射波長を１ピコ秒
から数ナノ秒の範囲で調整するエネルギー源を備える請
求項１記載の高ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項４】前記パルスエネルギー発生手段は、さら
に、 半導体レーザーエネルギー源、光学ファイバーレーザー
エネルギー源、または光導波路レーザーエネルギー源の
少なくとも一つを備える請求項１記載の高ピーク出力パ
ルスエネルギー発生装置。 - 【請求項５】前記パルスエネルギー発生手段は可変ＤＢ
Ｒダイオ−ドレーザーであり、前記ダイオ−ドレーザー
は、アクティブ利得セクション、位相制御セクション、
ブラッグリフレクタセクションを含む請求項１記載の高
ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項６】前記増幅状態は、さらに、 前記パルスエネルギー発生手段が発生した前記パルスエ
ネルギーが入力され、また第一の増幅入力を発生するた
めの第一段エネルギー増幅器と、 前記第一の増幅出力が入力され、第二の増幅入力を発生
させるためり第二段エネルギー増幅器と、 を備える請求項１記載の高ピーク出力パルスエネルギー
発生装置。 - 【請求項７】前記波長帯域を重ねることにより前記増幅
されたパルスエネルギーを圧縮する圧縮手段を備える請
求項６記載の高ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項８】第一段及び第二段エネルギー増幅器が希土
ドープ処理ファイバーを含み、前記自発放出抑制手段が
前記パルスエネルギー発生手段に同期した光学ゲート手
段を含む請求項７記載の高ピーク出力パルスエネルギー
発生装置。 - 【請求項９】前記増幅手段は、さらに、 第一の増幅出力を発生させるための希土ドープ処理ファ
イバーを有する第一段エネルギー増幅器と、 前記第一の増幅出力が入力される希土ドープ処理ファイ
バーを有する第二段エネルギー増幅器と、 を備え、パルス伝搬長を減らすため、前記第一エネルギ
ー増幅器のファイバーよりも前記第二段エネルギー増幅
器の前記ファイバーの長さが短い、請求項１記載の高ピ
ーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項１０】前記増幅手段は、さらに、 少なくとも一つのファイバー増幅器と、 複数の増幅段を提供するために前記少なくとも一つのフ
ァイバー増幅器に複数回パルスエネルギーを循環させる
循環手段と、 を備える請求項１記載の高ピーク出力パルスエネルギー
発生装置。 - 【請求項１１】前記抑制手段は、さらに、前記複数のエ
ネルギー発生手段に同期した光学ゲート手段を備える請
求項１０記載の高ピーク出力パルスエネルギー発生装
置。 - 【請求項１２】前記圧縮手段は、さらに、前記波長帯域
を重ねることにより前記増幅パルスエネルギーを圧縮す
るための少なくとも１つの回折格子を備える請求項２記
載の高ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項１３】前記圧縮手段は、さらに、少なくとも一
対の回折格子を備える請求項１２記載の高ピーク出力パ
ルスエネルギー発生装置。 - 【請求項１４】前記圧縮手段は、さらに、増幅パルスエ
ネルギーの線形のチャープを補償するために負の分散
（Negative Dispersion)を生じるように構成された一対
の回折格子を備える請求項１２記載の高ピーク出力パル
スエネルギー発生装置。 - 【請求項１５】複数の波長帯域を有し、持続時間の間に
波長帯域を重ねることにより圧縮可能なパルスエネルギ
ーを発生する手段と、 前記パルスエネルギーが発生している間に、前記パルス
エネルギー発生手段の放射波長を変化させるための調整
手段と、 前記パルスエネルギーのピーク出力を増加させるピーク
出力増加手段と、を備え、前記ピーク出力増加手段は、
さらに、 増幅されたパルスエネルギーを発生するための複数の増
幅段において前記パルスエネルギーを増幅するための増
幅手段と、 前記増幅手段の少なくとも二つの増幅段の間の自発放出
を抑制する抑制手段と、 前記波長帯域を重ねることにより前記増幅されたパルス
エネルギーを圧縮する圧縮手段と、 を備える高ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項１６】前記パルスエネルギー発生手段は可変Ｄ
ＢＲダイオ−ドレーザーであり、前記ダイオ−ドレーザ
ーは、アクティブ利得セクション、位相制御セクショ
ン、ブラッグリフレクタセクションを含む請求項１５記
載の高ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項１７】前記増幅手段は、さらに、 第一の増幅出力を発生させるための希土ドープ処理ファ
イバーを有する第一段エネルギー増幅器と、 前記第一の増幅出力が入力される希土ドープ処理ファイ
バーを有する第二段エネルギー増幅器と、 を備え、パルス伝搬長を減らすため、前記第一エネルギ
ー増幅器のファイバーよりも前記第二段エネルギー増幅
器の前記ファイバーの長さが短い、請求項１６記載の高
ピーク出力パルスエネルギー発生装置。 - 【請求項１８】前記抑制手段は、さらに、前記複数のエ
ネルギー発生手段に同期した光学ゲート手段を備える請
求項１７記載の高ピーク出力パルスエネルギー発生装
置。 - 【請求項１９】前記パルスエネルギー発生手段は、さら
に、 少なくとも一つのエネルギー増幅器と、 複数の増幅段を提供するために前記少なくとも一つのエ
ネルギー増幅器を複数回パルスエネルギーを循環させる
ための循環手段と、 を備える請求項１５記載の高ピーク出力パルスエネルギ
ー発生装置。 - 【請求項２０】複数の波長帯域を有する圧縮可能なパル
スエネルギーを発生させるためにパルスエネルギー発生
手段の放射波長を調整する段階と、 増幅されたパルスエネルギーを発生するために複数の増
幅段を用いてパルスエネルギーを増幅する増幅段階と、 前記少なくとも二つの増幅段の間で自発放出を抑制する
段階と、 を備える高ピーク出力パルスエネルギー発生方法。 - 【請求項２１】さらに、前記波長帯域を重ねることによ
り前記増幅パルスエネルギーを圧縮する段階を備える請
求項２０記載の高ピーク出力パルスエネルギー発生方
法。 - 【請求項２２】前記パルスエネルギーの発生の間に放射
波長を１ピコ秒から数ナノ秒の範囲で調整する段階を備
える請求項２０記載の高ピーク出力パルスエネルギー発
生方法。 - 【請求項２３】前記増幅段階は、さらに、複数の希土ド
ープ処理ファイバーを用いてパルスエネルギーを増幅す
る段階を備える請求項２１記載の高ピーク出力パルスエ
ネルギー発生方法。 - 【請求項２４】前記増幅段階は、さらに、複数の増幅段
を提供するために少なくとも一つのエネルギー増幅器に
複数回パルスエネルギーを循環させる段階を備える請求
項２１記載の高ピーク出力パルスエネルギー発生方法。
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