JPH09260762A - 超短パルスレーザ装置 - Google Patents
超短パルスレーザ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザパルスの高繰り返し化が可能であり、
装置としての小型化が可能な超短パルスレーザ装置を提
供する。 【解決手段】 ブリズム３１０、３２０など２つ光学部
品から成る位相分散補償部３００の２つの光学部品の間
の光路中にレーザ媒質１００が配設される。この結果、
安定したモード同期のために、共振器中のほぼ中央にレ
ーザ媒質１００を配置しつつ、共振器長Ｌを低減可能と
なる。したがって、繰り返し周波数を向上して、超短パ
ルス光を得ることができる。
装置としての小型化が可能な超短パルスレーザ装置を提
供する。 【解決手段】 ブリズム３１０、３２０など２つ光学部
品から成る位相分散補償部３００の２つの光学部品の間
の光路中にレーザ媒質１００が配設される。この結果、
安定したモード同期のために、共振器中のほぼ中央にレ
ーザ媒質１００を配置しつつ、共振器長Ｌを低減可能と
なる。したがって、繰り返し周波数を向上して、超短パ
ルス光を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１ｐｓｅｃ以下の
パルス幅を有する光パルスを発生する超短パルスレーザ
装置に関するものである。
パルス幅を有する光パルスを発生する超短パルスレーザ
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】短パルス光に対する需要が、高速光通信
および高速非線形光学現象の応用といった側面から高ま
っている。こうした需要に対応して、１ｐｓｅｃ以下の
超短パルスを発生する技術として、ローダミン６Ｇ色素
レーザ媒質を使用し、ＤＱＯＣＩ（1,3'-Diethyl-4,2'-
quinolyoxacarbocyanine Iodide）やＤＯＤＣＩ（3,3-D
iethyl-oxadicarbocyanine Iodide）の可飽和色素を用
いて受動モード同期を行い、パルス幅＝１００〜５００
ｆｓｅｃの光パルスを発生する技術（M.D.Dawsonet a
l., OPTICS LETTERS, Vol.11, No.11, Nov., 1986, pp.
721-723；以後、従来例１と呼ぶ）や、Ｃｒ3+：ＬｉＳ
ｒＡｌＦ6（Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ）固体レーザ媒質を使用
し、固体レーザ媒質のカー効果を用いてカーレンズモー
ド同期を行い、パルス幅＝４４ｆｓｅｃの光パルスを発
生する技術（青島 他，レーザ研究，Ｖｏｌ．２３，Ｎ
ｏ．１１（１９９５）、ｐｐ．９０−９５；以後、従来
例２と呼ぶ）が提案されている。
および高速非線形光学現象の応用といった側面から高ま
っている。こうした需要に対応して、１ｐｓｅｃ以下の
超短パルスを発生する技術として、ローダミン６Ｇ色素
レーザ媒質を使用し、ＤＱＯＣＩ（1,3'-Diethyl-4,2'-
quinolyoxacarbocyanine Iodide）やＤＯＤＣＩ（3,3-D
iethyl-oxadicarbocyanine Iodide）の可飽和色素を用
いて受動モード同期を行い、パルス幅＝１００〜５００
ｆｓｅｃの光パルスを発生する技術（M.D.Dawsonet a
l., OPTICS LETTERS, Vol.11, No.11, Nov., 1986, pp.
721-723；以後、従来例１と呼ぶ）や、Ｃｒ3+：ＬｉＳ
ｒＡｌＦ6（Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ）固体レーザ媒質を使用
し、固体レーザ媒質のカー効果を用いてカーレンズモー
ド同期を行い、パルス幅＝４４ｆｓｅｃの光パルスを発
生する技術（青島 他，レーザ研究，Ｖｏｌ．２３，Ｎ
ｏ．１１（１９９５）、ｐｐ．９０−９５；以後、従来
例２と呼ぶ）が提案されている。
【０００３】これらの技術による超短パルスレーザ装置
は、レーザ共振器鏡に、レーザ媒質、パルス生成部、位
相分散補償部が配設されたレーザ共振器を備えている。
レーザ媒質は、励起源からのエネルギによって励起さ
れ、レーザ動作をする。従来例１および従来例２では、
励起エネルギは光の形態でレーザ媒質に供給され、従来
例２では半導体レーザが用いられる。
は、レーザ共振器鏡に、レーザ媒質、パルス生成部、位
相分散補償部が配設されたレーザ共振器を備えている。
レーザ媒質は、励起源からのエネルギによって励起さ
れ、レーザ動作をする。従来例１および従来例２では、
励起エネルギは光の形態でレーザ媒質に供給され、従来
例２では半導体レーザが用いられる。
【０００４】なお、通常のレーザ装置では、１つの共振
器鏡が光取り出し部を兼ねている。以下の説明において
は、光取り出し部を兼ねた共振器鏡を出力鏡と表現す
る。
器鏡が光取り出し部を兼ねている。以下の説明において
は、光取り出し部を兼ねた共振器鏡を出力鏡と表現す
る。
【０００５】超短パルスレーザ装置でのパルス生成に
は、モード同期法が好適に使用される。モード同期法に
は、大別して、（i）音響光学素子を用いたモードロッ
カ装置による強制モード同期法、（ii）従来例１で用い
られているＤＱＯＣＩやＤＯＤＣＩといった色素、また
は、多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi-Quantum Well）構造
の半導体などの可飽和吸収体を用いた受動モード同期
法、（iii）従来例２のように、レーザ媒質自体の光線
形効果を利用したカーレンズモード同期法などがあり、
採用するモード同期法を実行するパルス生成部が共振器
内に配設される。なお、カーレンズモード同期法の場合
には、レーザ媒質がパルス生成部を兼ねることになる。
は、モード同期法が好適に使用される。モード同期法に
は、大別して、（i）音響光学素子を用いたモードロッ
カ装置による強制モード同期法、（ii）従来例１で用い
られているＤＱＯＣＩやＤＯＤＣＩといった色素、また
は、多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi-Quantum Well）構造
の半導体などの可飽和吸収体を用いた受動モード同期
法、（iii）従来例２のように、レーザ媒質自体の光線
形効果を利用したカーレンズモード同期法などがあり、
採用するモード同期法を実行するパルス生成部が共振器
内に配設される。なお、カーレンズモード同期法の場合
には、レーザ媒質がパルス生成部を兼ねることになる。
【０００６】時間軸での超短パルスの発生のためには、
周波数（または波長）軸で広帯域であることが避けられ
ず、したがって、周波数（または波長）軸での半値全幅
と時間軸での半値全幅との積の値は、一定値以下とはな
らない。すなわち、 Δν・Δτ≦ｋ …（１） ここで、Δν：周波数（または波長）軸での半値全幅 Δτ：時間軸での半値全幅 ｋ：波形に依存した定数 の関係が成立する。各波長間で位相が理想的に一致した
とすると、 Δν・Δτ＝ｋ とできる。例えば、光パルスの波形がｓｅｃｈ2の場合
に、ｋ＝０．３１５となる。
周波数（または波長）軸で広帯域であることが避けられ
ず、したがって、周波数（または波長）軸での半値全幅
と時間軸での半値全幅との積の値は、一定値以下とはな
らない。すなわち、 Δν・Δτ≦ｋ …（１） ここで、Δν：周波数（または波長）軸での半値全幅 Δτ：時間軸での半値全幅 ｋ：波形に依存した定数 の関係が成立する。各波長間で位相が理想的に一致した
とすると、 Δν・Δτ＝ｋ とできる。例えば、光パルスの波形がｓｅｃｈ2の場合
に、ｋ＝０．３１５となる。
【０００７】一方、パルスレーザ装置として必須な、レ
ーザ媒質、パルス生成部、共振器鏡、出力鏡は、一般に
は分散媒質である。したがって、こうした分散媒質の存
在のために、波長帯域が制限されたレーザ発振となった
り、帯域幅が広いレーザ発振であっても所望のパルス幅
の光パルスが得られなかったりする。
ーザ媒質、パルス生成部、共振器鏡、出力鏡は、一般に
は分散媒質である。したがって、こうした分散媒質の存
在のために、波長帯域が制限されたレーザ発振となった
り、帯域幅が広いレーザ発振であっても所望のパルス幅
の光パルスが得られなかったりする。
【０００８】そこで、通常、共振器内に位相分散補償部
を配設する。位相分散補償部としては、プリズム対や回
折格子対が好適に用いられる。従来例１や従来例２で
も、位相分散補償部として、プリズム対が共振器内に配
設されている。
を配設する。位相分散補償部としては、プリズム対や回
折格子対が好適に用いられる。従来例１や従来例２で
も、位相分散補償部として、プリズム対が共振器内に配
設されている。
【０００９】また、超短パルスレーザ装置において、安
定にモード同期するには、レーザ媒質がレーザ共振器の
ほぼ中央に配置される必要があることが知られている
（G.Cerullo et al., OPTICS LETTERS, Vol.19, No.14,
July 15, 1994, pp.1040-1042参照）。
定にモード同期するには、レーザ媒質がレーザ共振器の
ほぼ中央に配置される必要があることが知られている
（G.Cerullo et al., OPTICS LETTERS, Vol.19, No.14,
July 15, 1994, pp.1040-1042参照）。
【００１０】図１９は、代表的な従来の超短パルスレー
ザ装置の構成図である。図１９に示すように、この装置
は、（ａ）Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶からなるレーザ媒質９
１０と、（ｂ）レーザ媒質９１０の一方の光入出力面側
に配置された凹面鏡９２１、および、光路上で凹面鏡９
２１と約１０ｃｍ離れた、レーザ媒質９１０の他方の光
入出力面側に配置された凹面鏡９２２と、（ｃ）ＢＫ７
から成るプリズム９３１およびＢＫ７から成るプリズム
９３２から成り、プリズム間隔＝４６ｃｍる位相分散補
償部９３０と、（ｄ）共振器内の光を選択して透過する
スリット９４０と、（ｅ）共振器の一方の端面を形成す
る共振器鏡９５１、および、光路上で共振器鏡９５１と
１７０ｃｍ離れた、共振器の他方の端面を形成する出力
鏡９５２と、（ｆ）出力鏡９５２を振動させる振動手段
９５３と、（ｇ）レーザ媒質９１０に励起エネルギを供
給する励起源９６０とを備える。
ザ装置の構成図である。図１９に示すように、この装置
は、（ａ）Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶からなるレーザ媒質９
１０と、（ｂ）レーザ媒質９１０の一方の光入出力面側
に配置された凹面鏡９２１、および、光路上で凹面鏡９
２１と約１０ｃｍ離れた、レーザ媒質９１０の他方の光
入出力面側に配置された凹面鏡９２２と、（ｃ）ＢＫ７
から成るプリズム９３１およびＢＫ７から成るプリズム
９３２から成り、プリズム間隔＝４６ｃｍる位相分散補
償部９３０と、（ｄ）共振器内の光を選択して透過する
スリット９４０と、（ｅ）共振器の一方の端面を形成す
る共振器鏡９５１、および、光路上で共振器鏡９５１と
１７０ｃｍ離れた、共振器の他方の端面を形成する出力
鏡９５２と、（ｆ）出力鏡９５２を振動させる振動手段
９５３と、（ｇ）レーザ媒質９１０に励起エネルギを供
給する励起源９６０とを備える。
【００１１】この装置では、励起源９６０からレーザ媒
質９１０に励起エネルギを供給しつつ、レーザ発振を引
き起こさせる。そして、振動手段９５３によって出力鏡
９５２を振動させて、モード同期状態を発生させ、超短
パルスを得ている。
質９１０に励起エネルギを供給しつつ、レーザ発振を引
き起こさせる。そして、振動手段９５３によって出力鏡
９５２を振動させて、モード同期状態を発生させ、超短
パルスを得ている。
【００１２】本発明者の実験によれば、図１９に示す装
置を使用して最適調整をした結果、ピーク波長＝約９０
８ｎｍ、パルス幅＝３０ｆｓｅｃの光パルスが得られ
た。この実験結果では、 Δν・Δτ＝０．３２ であり、時間波形をｓｅｃｈ2と過程した場合の理想値
である、 Δν・Δτ＝０．３１５ にほぼ一致している。
置を使用して最適調整をした結果、ピーク波長＝約９０
８ｎｍ、パルス幅＝３０ｆｓｅｃの光パルスが得られ
た。この実験結果では、 Δν・Δτ＝０．３２ であり、時間波形をｓｅｃｈ2と過程した場合の理想値
である、 Δν・Δτ＝０．３１５ にほぼ一致している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】超短パルスレーザ装置
が発生する光パルスに対しては、パルス幅が小さいとい
う要求に加えて、パルス間の時間間隔を短くする、すな
わち、光パルスの高繰り返し化の要請があるとともに、
装置自体に対しては小型化の要請がある。また、パルス
繰り返しの間隔を可変制御したいという要請がある。
が発生する光パルスに対しては、パルス幅が小さいとい
う要求に加えて、パルス間の時間間隔を短くする、すな
わち、光パルスの高繰り返し化の要請があるとともに、
装置自体に対しては小型化の要請がある。また、パルス
繰り返しの間隔を可変制御したいという要請がある。
【００１４】レーザパルスの繰り返し時間間隔は、共振
器長Ｌで決定され、光が共振器を巡る時間間隔となる。
ファブリ−ペロー型の共振器の場合は、レーザパルスの
繰り返し時間間隔は、共振器を往復する時間であり、レ
ーザパルスの繰り返し周波数ｆは、 ｆ＝ｃ／２Ｌ …（２） となる。
器長Ｌで決定され、光が共振器を巡る時間間隔となる。
ファブリ−ペロー型の共振器の場合は、レーザパルスの
繰り返し時間間隔は、共振器を往復する時間であり、レ
ーザパルスの繰り返し周波数ｆは、 ｆ＝ｃ／２Ｌ …（２） となる。
【００１５】したがって、レーザパルスの繰り返し周波
数を大きくするには、共振器長Ｌを短くすることが有効
である。また、共振器長Ｌを短くすることで、装置自体
の小型化も達成可能である。
数を大きくするには、共振器長Ｌを短くすることが有効
である。また、共振器長Ｌを短くすることで、装置自体
の小型化も達成可能である。
【００１６】従来の超短パルスレーザ装置では、上記の
ように、短パルス化の要請については、理論的な限界近
くまで満たしているが、光パルスの高繰り返し化の要請
および装置自体に対しては小型化の要請を必ずしも満た
していない。
ように、短パルス化の要請については、理論的な限界近
くまで満たしているが、光パルスの高繰り返し化の要請
および装置自体に対しては小型化の要請を必ずしも満た
していない。
【００１７】例えば、図１９の装置について、共振器長
Ｌを短くするため、位相分散補償部９３０のプリズム９
３１と凹面鏡９２１との距離を小さくすることで、共振
器長の低減が有る程度は図られる。図２０は、位相分散
補償部９３０のプリズム９３１と凹面鏡９２１との距離
を、略０ｃｍとした場合の超短パルスレーザ装置の構成
図である。図２０の装置では、図１９と同様の短パルス
を発生することができるが、共振器長Ｌは１０２ｃｍが
限界である。この場合、レーザパルスの繰り返し周波数
ｆ＝約１４７ＭＨｚとなる。
Ｌを短くするため、位相分散補償部９３０のプリズム９
３１と凹面鏡９２１との距離を小さくすることで、共振
器長の低減が有る程度は図られる。図２０は、位相分散
補償部９３０のプリズム９３１と凹面鏡９２１との距離
を、略０ｃｍとした場合の超短パルスレーザ装置の構成
図である。図２０の装置では、図１９と同様の短パルス
を発生することができるが、共振器長Ｌは１０２ｃｍが
限界である。この場合、レーザパルスの繰り返し周波数
ｆ＝約１４７ＭＨｚとなる。
【００１８】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、レーザパルスの高繰り返し化が可能であり、装置と
しての小型化が可能な超短パルスレーザ装置を提供する
ことを目的とする。
り、レーザパルスの高繰り返し化が可能であり、装置と
しての小型化が可能な超短パルスレーザ装置を提供する
ことを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１の超短パルスレ
ーザ装置は、（ａ）第１の光学部品と第２の光学部品と
からなる位相分散補償部と、（ｂ）位相分散補償部の第
１の光学部品と第２の光学部品との間の光路中に配設さ
れたレーザ媒質と、（ｃ）光路中の光を短パルス化する
パルス生成部と、（ｄ）レーザ光を取り出す光取り出し
部と、（ｅ）複数の共振用鏡を有し、複数の共振用鏡で
形成される光路中に位相分散補償部と、レーザ媒質と、
パルス生成部と、光取り出し部とが配設される共振部
と、（ｆ）レーザ媒質を励起する励起源とを備えること
を特徴とする。
ーザ装置は、（ａ）第１の光学部品と第２の光学部品と
からなる位相分散補償部と、（ｂ）位相分散補償部の第
１の光学部品と第２の光学部品との間の光路中に配設さ
れたレーザ媒質と、（ｃ）光路中の光を短パルス化する
パルス生成部と、（ｄ）レーザ光を取り出す光取り出し
部と、（ｅ）複数の共振用鏡を有し、複数の共振用鏡で
形成される光路中に位相分散補償部と、レーザ媒質と、
パルス生成部と、光取り出し部とが配設される共振部
と、（ｆ）レーザ媒質を励起する励起源とを備えること
を特徴とする。
【００２０】ここで、パルス生成部を、位相分散補償部
の前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間の光
路中に配設することが可能である。
の前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間の光
路中に配設することが可能である。
【００２１】請求項１の超短パルスレーザ装置は、ブリ
ズム対などの２つ光学部品から成る位相分散補償部の２
つの光学部品の間の光路中にレーザ媒質が配設される。
この結果、安定したモード同期のために、共振器中のほ
ぼ中央にレーザ媒質を配置しつつ、共振器長Ｌを低減可
能となる。
ズム対などの２つ光学部品から成る位相分散補償部の２
つの光学部品の間の光路中にレーザ媒質が配設される。
この結果、安定したモード同期のために、共振器中のほ
ぼ中央にレーザ媒質を配置しつつ、共振器長Ｌを低減可
能となる。
【００２２】すなわち、ブリズム対などの２つの光学部
品から成る位相分散補償部で有効に位相補償するには、
光学部品間の光路距離ｌを確保する必要があるが、共振
器中のほぼ中央にレーザ媒質を配置する要請から、従来
の装置では、 Ｌ≧２ｌ の関係を満たさざるを得なかった。しかし、請求項１の
装置では、２つ光学部品から成る位相分散補償部の２つ
の光学部品の間の光路中にレーザ媒質が配設されること
としたので、原理的には、 Ｌ≧ｌ の関係を満たせばよい。
品から成る位相分散補償部で有効に位相補償するには、
光学部品間の光路距離ｌを確保する必要があるが、共振
器中のほぼ中央にレーザ媒質を配置する要請から、従来
の装置では、 Ｌ≧２ｌ の関係を満たさざるを得なかった。しかし、請求項１の
装置では、２つ光学部品から成る位相分散補償部の２つ
の光学部品の間の光路中にレーザ媒質が配設されること
としたので、原理的には、 Ｌ≧ｌ の関係を満たせばよい。
【００２３】したがって、従来の装置の性能を維持しつ
つ、共振器長を半分程度にまで短くすることができる。
この結果、レーザパルスの高繰り返し化が可能であり、
装置としての小型化が可能となる。
つ、共振器長を半分程度にまで短くすることができる。
この結果、レーザパルスの高繰り返し化が可能であり、
装置としての小型化が可能となる。
【００２４】請求項３の超短パルスレーザ装置は、請求
項１または請求項２の超短パルスレーザ装置において、
複数の共振用鏡の少なくとも一方の配設位置を移動する
鏡移動手段を更に備えることを特徴とする。
項１または請求項２の超短パルスレーザ装置において、
複数の共振用鏡の少なくとも一方の配設位置を移動する
鏡移動手段を更に備えることを特徴とする。
【００２５】請求項３の超短パルスレーザ装置では、
（２）式に基づいて、パルスの繰り返し周期を決定する
共振器長を変化させることができるので、パルスの繰り
返し周期を可変とすることができる。
（２）式に基づいて、パルスの繰り返し周期を決定する
共振器長を変化させることができるので、パルスの繰り
返し周期を可変とすることができる。
【００２６】請求項４の超短パルスレーザ装置は、請求
項１ないし請求項３の超短パルスレーザ装置において、
複数の共振用鏡の反射面の少なくとも１つの光路に対す
る角度を変化させる鏡回転手段を更に備えることを特徴
とする。
項１ないし請求項３の超短パルスレーザ装置において、
複数の共振用鏡の反射面の少なくとも１つの光路に対す
る角度を変化させる鏡回転手段を更に備えることを特徴
とする。
【００２７】請求項４の超短パルスレーザ装置では、プ
リズム対などから成る位相分散補償部によって波長ごと
に異なる光路が設定された多波長の光の中からによって
所望の波長の光のみを共振光路に戻すことができるの
で、発生する超短パルスの波長可変とすることができ
る。
リズム対などから成る位相分散補償部によって波長ごと
に異なる光路が設定された多波長の光の中からによって
所望の波長の光のみを共振光路に戻すことができるの
で、発生する超短パルスの波長可変とすることができ
る。
【００２８】請求項５の超短パルスレーザ装置は、請求
項１ないし請求項３の超短パルスレーザ装置において、
共振部内の光路中に配設されたスリットと、スリットを
光路に垂直な方向に移動するスリット移動手段とを更に
備えることを特徴とする。
項１ないし請求項３の超短パルスレーザ装置において、
共振部内の光路中に配設されたスリットと、スリットを
光路に垂直な方向に移動するスリット移動手段とを更に
備えることを特徴とする。
【００２９】請求項５の超短パルスレーザ装置では、プ
リズム対などから成る位相分散補償部によって波長ごと
に異なる光路が設定された多波長の光の中からによって
所望の波長の光のみをスリットが通過させ、共振を発生
させるので、発生する超短パルスの波長可変とすること
ができる。
リズム対などから成る位相分散補償部によって波長ごと
に異なる光路が設定された多波長の光の中からによって
所望の波長の光のみをスリットが通過させ、共振を発生
させるので、発生する超短パルスの波長可変とすること
ができる。
【００３０】請求項６の超短パルスレーザ装置は、請求
項１ないし請求項５の超短パルスレーザ装置において、
レーザ媒質は固体レーザ媒質であり、励起源は半導体レ
ーザであることを特徴とする。
項１ないし請求項５の超短パルスレーザ装置において、
レーザ媒質は固体レーザ媒質であり、励起源は半導体レ
ーザであることを特徴とする。
【００３１】請求項６の超短パルスレーザ装置では、装
置が全固体構成なので、取り扱いが容易な超短パルスレ
ーザ装置を提供する。
置が全固体構成なので、取り扱いが容易な超短パルスレ
ーザ装置を提供する。
【００３２】請求項７の超短パルスレーザ装置は、請求
項６の超短パルスレーザ装置において、半導体レーザ
は、マスター発振子パワー増幅器型であることを特徴と
する。
項６の超短パルスレーザ装置において、半導体レーザ
は、マスター発振子パワー増幅器型であることを特徴と
する。
【００３３】請求項７の超短パルスレーザ装置では、固
体レーザ媒質を半導体レーザで励起する場合、一般の半
導体レーザでは、非点較差によって励起光を固体レーザ
媒質中で小さく絞り込むことが困難であるが、マスター
発振子パワー増幅器（MasterOscillator Power Amplifi
er；ＭＯＰＡ）型の半導体レーザを使用することによ
り、励起光を固体レーザ媒質中で小さく絞り込むことが
できるので、安定にモード同期ができる。
体レーザ媒質を半導体レーザで励起する場合、一般の半
導体レーザでは、非点較差によって励起光を固体レーザ
媒質中で小さく絞り込むことが困難であるが、マスター
発振子パワー増幅器（MasterOscillator Power Amplifi
er；ＭＯＰＡ）型の半導体レーザを使用することによ
り、励起光を固体レーザ媒質中で小さく絞り込むことが
できるので、安定にモード同期ができる。
【００３４】請求項８の超短パルスレーザ装置は、請求
項１ないし請求項７の超短パルスレーザ装置において、
複数の共振用鏡の反射面の少なくとも１つのを振動させ
る鏡振動手段を更に備え、複数の共振用鏡の反射面の少
なくとも１つの振動によりモード同期を始動することを
特徴とする。
項１ないし請求項７の超短パルスレーザ装置において、
複数の共振用鏡の反射面の少なくとも１つのを振動させ
る鏡振動手段を更に備え、複数の共振用鏡の反射面の少
なくとも１つの振動によりモード同期を始動することを
特徴とする。
【００３５】請求項８の超短パルスレーザ装置では、鏡
振動手段による、共振用鏡の振動によって好適にモード
同期を始動する。
振動手段による、共振用鏡の振動によって好適にモード
同期を始動する。
【００３６】請求項９の超短パルスレーザ装置は、請求
項８の超短パルスレーザ装置において、モード同期状態
をモニタし、モード同期が始動したときに振動の停止を
鏡振動手段へ指示し、モード同期がはずれたときに振動
の開始を鏡振動手段へ指示するモニタ部を更に備えるこ
とを特徴とする。
項８の超短パルスレーザ装置において、モード同期状態
をモニタし、モード同期が始動したときに振動の停止を
鏡振動手段へ指示し、モード同期がはずれたときに振動
の開始を鏡振動手段へ指示するモニタ部を更に備えるこ
とを特徴とする。
【００３７】請求項９の超短パルスレーザ装置では、鏡
振動手段による共振用鏡の振動を開始後、モニタ部がモ
ード同期状態をモニタする。そして、モード同期が始動
したときには振動を停止し、また、モード同期がはずれ
たときには振動を開始して再度モード同期状態を始動す
る。この結果、安定してモードロック状態を維持でき
る。
振動手段による共振用鏡の振動を開始後、モニタ部がモ
ード同期状態をモニタする。そして、モード同期が始動
したときには振動を停止し、また、モード同期がはずれ
たときには振動を開始して再度モード同期状態を始動す
る。この結果、安定してモードロック状態を維持でき
る。
【００３８】請求項１０の超短パルスレーザ装置は、請
求項１ないし請求項７の超短パルスレーザ装置におい
て、パルス発生部は、固体レーザ媒質と一体に形成され
た光変調部と、光変調部に変調信号を供給する可変変調
信号発生部とを備え、強制モード同期を行うことを特徴
とする。
求項１ないし請求項７の超短パルスレーザ装置におい
て、パルス発生部は、固体レーザ媒質と一体に形成され
た光変調部と、光変調部に変調信号を供給する可変変調
信号発生部とを備え、強制モード同期を行うことを特徴
とする。
【００３９】請求項１０の超短パルスレーザ装置では、
パルス発生部の共振器中の部分はレーザ媒質と一体に形
成されるので、共振器中にパルス生成部として独立の場
所を占めない。したがって、装置の小型化が可能とな
る。
パルス発生部の共振器中の部分はレーザ媒質と一体に形
成されるので、共振器中にパルス生成部として独立の場
所を占めない。したがって、装置の小型化が可能とな
る。
【００４０】請求項１１の超短パルスレーザ装置は、請
求項１０の超短パルスレーザ装置において、モード同期
状態をモニタし、モード同期が始動したときに変調の停
止を可変変調信号発生部へ指示し、モード同期がはずれ
たときに変調の開始を可変変調信号発生部へ指示するモ
ニタ部を更に備えることを特徴とする。
求項１０の超短パルスレーザ装置において、モード同期
状態をモニタし、モード同期が始動したときに変調の停
止を可変変調信号発生部へ指示し、モード同期がはずれ
たときに変調の開始を可変変調信号発生部へ指示するモ
ニタ部を更に備えることを特徴とする。
【００４１】請求項１１の超短パルスレーザ装置では、
可変変調手段による変調を開始後、モニタ部がモード同
期状態をモニタする。そして、モード同期が始動したと
きには変調を停止し、また、モード同期がはずれたとき
には変調を開始して再度モード同期状態を始動する。こ
の結果、安定してモードロック状態を維持できる。
可変変調手段による変調を開始後、モニタ部がモード同
期状態をモニタする。そして、モード同期が始動したと
きには変調を停止し、また、モード同期がはずれたとき
には変調を開始して再度モード同期状態を始動する。こ
の結果、安定してモードロック状態を維持できる。
【００４２】請求項１２の超短パルスレーザ装置は、請
求項７ないし請求項１１の超短パルスレーザ装置におい
て、固体レーザ媒質の温度を略一定温度に保持する温度
調整手段を更に備えることを特徴とする。
求項７ないし請求項１１の超短パルスレーザ装置におい
て、固体レーザ媒質の温度を略一定温度に保持する温度
調整手段を更に備えることを特徴とする。
【００４３】請求項１２の超短パルスレーザ装置では、
レーザ媒質にとって好適な動作温度（一般には、低温）
にレーザ媒質の温度を維持しつつ、レーザ発振が行われ
る。この結果、安定した強度の超短パルスを得ることが
できる。
レーザ媒質にとって好適な動作温度（一般には、低温）
にレーザ媒質の温度を維持しつつ、レーザ発振が行われ
る。この結果、安定した強度の超短パルスを得ることが
できる。
【００４４】また、共振用鏡の数を２とし、レーザ共振
器をファブリ−ペロー型として構成することも可能であ
るし、請求項１３のように、共振用鏡の数は３以上と
し、共振光路をリング状とすることも可能である。
器をファブリ−ペロー型として構成することも可能であ
るし、請求項１３のように、共振用鏡の数は３以上と
し、共振光路をリング状とすることも可能である。
【００４５】請求項１３の超短パルスレーザ装置では、
レーザ媒質の配置位置を共振光路中で任意として、好適
に超短パルスを発生できる。
レーザ媒質の配置位置を共振光路中で任意として、好適
に超短パルスを発生できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の超短パルスレーザ装置の実施の形態を説明する。な
お、図面の説明にあたって同一の要素には同一の符号を
付し、重複する説明を省略する。
の超短パルスレーザ装置の実施の形態を説明する。な
お、図面の説明にあたって同一の要素には同一の符号を
付し、重複する説明を省略する。
【００４７】（第１実施形態）図１は、本発明の超短パ
ルスレーザ装置の第１実施形態の構成図である。図１に
示すように、この装置は、（ａ）Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶
からなるレーザ媒質１００と、（ｂ）レーザ媒質１００
の一方の光入出力面側に配置された凹面鏡２１０、およ
び、光路上で凹面鏡２１０と約１０ｃｍ離れた、レーザ
媒質１００の他方の光入出力面側に配置された凹面鏡２
２０と、（ｃ）ＢＫ７から成るプリズム３１０およびＢ
Ｋ７から成るプリズム３２０から成り、プリズム間隔＝
４６ｃｍであって、プリズム３１０とプリズム３２０と
の間の光路の中央部にレーザ媒質１００、凹面鏡２１
０、および凹面鏡２２０が配置された位相分散補償部３
００と、（ｄ）共振器の一方の端面を形成する共振器鏡
５１０、および、光路上で共振器鏡５１０と６９ｃｍ離
れた、共振器の他方の端面を形成する出力鏡５２０と、
（ｅ）レーザ媒質１００に励起エネルギを供給する励起
源４００とを備える。そして、位相分散補償部３００
は、共振器鏡５１０と共振器鏡５２０との間の光路の中
央部に配置される。
ルスレーザ装置の第１実施形態の構成図である。図１に
示すように、この装置は、（ａ）Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶
からなるレーザ媒質１００と、（ｂ）レーザ媒質１００
の一方の光入出力面側に配置された凹面鏡２１０、およ
び、光路上で凹面鏡２１０と約１０ｃｍ離れた、レーザ
媒質１００の他方の光入出力面側に配置された凹面鏡２
２０と、（ｃ）ＢＫ７から成るプリズム３１０およびＢ
Ｋ７から成るプリズム３２０から成り、プリズム間隔＝
４６ｃｍであって、プリズム３１０とプリズム３２０と
の間の光路の中央部にレーザ媒質１００、凹面鏡２１
０、および凹面鏡２２０が配置された位相分散補償部３
００と、（ｄ）共振器の一方の端面を形成する共振器鏡
５１０、および、光路上で共振器鏡５１０と６９ｃｍ離
れた、共振器の他方の端面を形成する出力鏡５２０と、
（ｅ）レーザ媒質１００に励起エネルギを供給する励起
源４００とを備える。そして、位相分散補償部３００
は、共振器鏡５１０と共振器鏡５２０との間の光路の中
央部に配置される。
【００４８】図２は、位相分散補償部３００の動作の説
明図である。図２に示すように、波長が短いほどプリズ
ム３１０、３２０での屈折率は高い。したがって、短波
長の光は実線のような光路を進行し、長波長の光は破線
のような光路を進行する。そして、プリズム３１０（ま
たは、プリズム３２０）に、同一光路で光が入射した
後、２つのプリズム３１０、３２０を介し、プリズム３
２０（または、プリズム３１０）から出力した光は波長
ごとに分離しているが、互いに平行に進行する。こうし
てプリズム３１０、３２０間の距離が波長によって異な
ることになるので、プリズム３１０、３２０間の間隔を
調整することで、レーザ共振器内の位相分散を補償量を
略０となるように補償し、波長ごとの位相を整える。プ
リズム３１０、３２０としては、一般的な正三角形プリ
ズムを用いることができる。また、光損失を低減するた
めには、ブリュースタ角で入射することが好適である。
この場合、プリズム３１０、３２０の頂角αは、 α＝２ｓｉｎ-1［（ｓｉｎ（ｔａｎ-1ｎ））／ｎ］ …（３） ここで、ｎ：プリズムの屈折率 によって求められる。ＢＫ７からなるプリズム３１０、
３２０の場合、α＝略６７°である。なお、光は、プリ
ズム３１０、３２０の頂角αの頂点近傍を通過すること
になるので、この頂角αの頂点近傍のみがプリズム上で
あればよい。
明図である。図２に示すように、波長が短いほどプリズ
ム３１０、３２０での屈折率は高い。したがって、短波
長の光は実線のような光路を進行し、長波長の光は破線
のような光路を進行する。そして、プリズム３１０（ま
たは、プリズム３２０）に、同一光路で光が入射した
後、２つのプリズム３１０、３２０を介し、プリズム３
２０（または、プリズム３１０）から出力した光は波長
ごとに分離しているが、互いに平行に進行する。こうし
てプリズム３１０、３２０間の距離が波長によって異な
ることになるので、プリズム３１０、３２０間の間隔を
調整することで、レーザ共振器内の位相分散を補償量を
略０となるように補償し、波長ごとの位相を整える。プ
リズム３１０、３２０としては、一般的な正三角形プリ
ズムを用いることができる。また、光損失を低減するた
めには、ブリュースタ角で入射することが好適である。
この場合、プリズム３１０、３２０の頂角αは、 α＝２ｓｉｎ-1［（ｓｉｎ（ｔａｎ-1ｎ））／ｎ］ …（３） ここで、ｎ：プリズムの屈折率 によって求められる。ＢＫ７からなるプリズム３１０、
３２０の場合、α＝略６７°である。なお、光は、プリ
ズム３１０、３２０の頂角αの頂点近傍を通過すること
になるので、この頂角αの頂点近傍のみがプリズム上で
あればよい。
【００４９】同様の位相分散補償は、回折格子対でも可
能であるが、光損失が比較的大きいので注意を要する。
また、共振器鏡５１０や出力鏡５２０の誘電体多層膜コ
ーティングの仕方によっても位相分散補償は可能である
が、設計が困難であり、また、製作後に補償量の制御が
できない。
能であるが、光損失が比較的大きいので注意を要する。
また、共振器鏡５１０や出力鏡５２０の誘電体多層膜コ
ーティングの仕方によっても位相分散補償は可能である
が、設計が困難であり、また、製作後に補償量の制御が
できない。
【００５０】以上、２次の位相分散の補償についての位
相補償手段を説明したが、より高次の位相分散を補償す
るため、他の光学素子を組合せることも可能である。
相補償手段を説明したが、より高次の位相分散を補償す
るため、他の光学素子を組合せることも可能である。
【００５１】なお、位相分散補償部３００で発生する２
次の位相分散量は５４５ｆｓｅｃ2を計算され、これ以
外のレーザ共振器の位相分散量が−５４５ｆｓｅｃ2で
あったと考えられる。位相分散補償部３００で発生する
位相分散量である５４５ｆｓｅｃ2の内、プリズム間で
与えられる２次の位相分散が９３５ｆｓｅｃ2であり、
プリズム３１０、３２０を約１０ｍｍ伝搬することで与
えられる２次の位相分散が−３９０ｆｓｅｃ2である。
次の位相分散量は５４５ｆｓｅｃ2を計算され、これ以
外のレーザ共振器の位相分散量が−５４５ｆｓｅｃ2で
あったと考えられる。位相分散補償部３００で発生する
位相分散量である５４５ｆｓｅｃ2の内、プリズム間で
与えられる２次の位相分散が９３５ｆｓｅｃ2であり、
プリズム３１０、３２０を約１０ｍｍ伝搬することで与
えられる２次の位相分散が−３９０ｆｓｅｃ2である。
【００５２】２次の位相分散量＝５４５ｆｓｅｃ2を与
えるには、プリズム間の距離が、プリズムの材質が合成
石英で約５３ｃｍ、ＳＦ１０で約２７ｃｍ、ＬａＦＮで
約２６ｃｍとなる。なお、これらの値は、頂角αは
（２）式より求め、ブリュースタ角での入射とした場合
である。
えるには、プリズム間の距離が、プリズムの材質が合成
石英で約５３ｃｍ、ＳＦ１０で約２７ｃｍ、ＬａＦＮで
約２６ｃｍとなる。なお、これらの値は、頂角αは
（２）式より求め、ブリュースタ角での入射とした場合
である。
【００５３】励起源４００は、（i）励起光を発生する
半導体レーザ４１０と、（ii）励起光をレーザ媒質１１
０に集光する集光光学系４２０とを備える。
半導体レーザ４１０と、（ii）励起光をレーザ媒質１１
０に集光する集光光学系４２０とを備える。
【００５４】この装置では、まず、励起源６００がレー
ザ媒質１００に励起エネルギを供給する。この状態で、
レーザ媒質１００で自然放射が発生すると、位相分散補
償部３００によって波長による位相の分散が補償されつ
つ、共振器内の光路を伝搬し、誘導放射を発生させる。
そして、レーザ媒質１００のカーレンズ効果によって、
モード同期が始動する。こうして、モード同期したレー
ザ発振により、繰り返し周波数ｆ＝２１８ＭＨｚで超短
パルスが得られる。
ザ媒質１００に励起エネルギを供給する。この状態で、
レーザ媒質１００で自然放射が発生すると、位相分散補
償部３００によって波長による位相の分散が補償されつ
つ、共振器内の光路を伝搬し、誘導放射を発生させる。
そして、レーザ媒質１００のカーレンズ効果によって、
モード同期が始動する。こうして、モード同期したレー
ザ発振により、繰り返し周波数ｆ＝２１８ＭＨｚで超短
パルスが得られる。
【００５５】図１において、プリズム３１０と共振器鏡
５１０との光路距離を５ｃｍとするとともに、プリズム
３２０と出力鏡５２０との光路距離を５ｃｍとして、共
振器長Ｌ＝５６ｃｍとすると、繰り返し周波数ｆ＝２６
８ＭＨｚで超短パルスが得られる。
５１０との光路距離を５ｃｍとするとともに、プリズム
３２０と出力鏡５２０との光路距離を５ｃｍとして、共
振器長Ｌ＝５６ｃｍとすると、繰り返し周波数ｆ＝２６
８ＭＨｚで超短パルスが得られる。
【００５６】図３は、本実施形態の超短パルスレーザの
変形例の構成図である。図３に示すように、この装置
は、上記の本実施形態の装置の構成に加えて、（ｆ）共
振器鏡５１０を振動させる振動手段５３０を更に備え
る。
変形例の構成図である。図３に示すように、この装置
は、上記の本実施形態の装置の構成に加えて、（ｆ）共
振器鏡５１０を振動させる振動手段５３０を更に備え
る。
【００５７】振動手段５３０としては、スピーカを好適
に採用可能であり、この場合には、数Ｈｚ〜２００Ｈ
ｚ、振幅が１ｍｍ以下の振動を出力鏡５２０に付与する
ことができる。
に採用可能であり、この場合には、数Ｈｚ〜２００Ｈ
ｚ、振幅が１ｍｍ以下の振動を出力鏡５２０に付与する
ことができる。
【００５８】この装置では、まず、励起源６００がレー
ザ媒質１００に励起エネルギを供給する。一方、振動手
段５３０が共振器鏡５１０に振動を付与する。この状態
で、レーザ媒質１００で自然放射が発生すると、位相分
散補償部３００によって波長による位相の分散が補償さ
れつつ、共振器内の光路を伝搬し、誘導放射を発生させ
る。そして、レーザ媒質１００のカーレンズ効果に加え
て、共振器鏡５１０の振動によってモード同期が始動す
る。共振器鏡５１０の振動を加えることにより、図１の
装置よりも容易、かつ、確実にモード同期確立が達成で
きる。こうして、モード同期したレーザ発振により、繰
り返し周波数ｆ＝２１８ＭＨｚで超短パルスが得られ
る。
ザ媒質１００に励起エネルギを供給する。一方、振動手
段５３０が共振器鏡５１０に振動を付与する。この状態
で、レーザ媒質１００で自然放射が発生すると、位相分
散補償部３００によって波長による位相の分散が補償さ
れつつ、共振器内の光路を伝搬し、誘導放射を発生させ
る。そして、レーザ媒質１００のカーレンズ効果に加え
て、共振器鏡５１０の振動によってモード同期が始動す
る。共振器鏡５１０の振動を加えることにより、図１の
装置よりも容易、かつ、確実にモード同期確立が達成で
きる。こうして、モード同期したレーザ発振により、繰
り返し周波数ｆ＝２１８ＭＨｚで超短パルスが得られ
る。
【００５９】なお、モード同期が始動したら、共振器鏡
５１０の振動を停止する。
５１０の振動を停止する。
【００６０】この装置でも、図１の装置と同様に、超短
パルスが好適に得られる。
パルスが好適に得られる。
【００６１】（第２実施例）図４は、本発明の超短パル
スレーザ装置の第２実施形態の構成図である。本実施形
態の装置は、第１実施形態での使用部品の材質、大き
さ、配置を工夫して共振器長Ｌを更に短くしたものであ
る。図４に示すように、この装置は、（ａ）Ｃｒ：Ｌｉ
ＳＡＦ結晶からなるレーザ媒質１００と、（ｂ）レーザ
媒質１００の一方の光入出力面側に配置された凹面鏡２
１２、および、光路上で凹面鏡２１２と約１５ｃｍ離れ
た、レーザ媒質１００の他方の光入出力面側に配置され
た凹面鏡２２２と、（ｃ）ＬａＦＮ２８から成るプリズ
ム３１２およびＬａＦＮ２８から成るプリズム３２１か
ら成り、プリズム間の光路距離＝２８ｃｍであって、プ
リズム３１２とプリズム３２２との間の光路の中央部に
レーザ媒質１００が配置された位相分散補償部３０２
と、（ｄ）共振器の一方の端面を形成する共振器鏡５１
２、および、光路上で共振器鏡５１２と３０ｃｍ離れ
た、共振器の他方の端面を形成する出力鏡５２２と、
（ｅ）共振器鏡５１２を振動させる振動手段５３０と、
（ｆ）レーザ媒質１００に励起エネルギを供給する励起
源４００とを備える。そして、位相分散補償部３０２
は、共振器鏡５１２と共振器鏡５２２との間の光路の中
央部に配置される。
スレーザ装置の第２実施形態の構成図である。本実施形
態の装置は、第１実施形態での使用部品の材質、大き
さ、配置を工夫して共振器長Ｌを更に短くしたものであ
る。図４に示すように、この装置は、（ａ）Ｃｒ：Ｌｉ
ＳＡＦ結晶からなるレーザ媒質１００と、（ｂ）レーザ
媒質１００の一方の光入出力面側に配置された凹面鏡２
１２、および、光路上で凹面鏡２１２と約１５ｃｍ離れ
た、レーザ媒質１００の他方の光入出力面側に配置され
た凹面鏡２２２と、（ｃ）ＬａＦＮ２８から成るプリズ
ム３１２およびＬａＦＮ２８から成るプリズム３２１か
ら成り、プリズム間の光路距離＝２８ｃｍであって、プ
リズム３１２とプリズム３２２との間の光路の中央部に
レーザ媒質１００が配置された位相分散補償部３０２
と、（ｄ）共振器の一方の端面を形成する共振器鏡５１
２、および、光路上で共振器鏡５１２と３０ｃｍ離れ
た、共振器の他方の端面を形成する出力鏡５２２と、
（ｅ）共振器鏡５１２を振動させる振動手段５３０と、
（ｆ）レーザ媒質１００に励起エネルギを供給する励起
源４００とを備える。そして、位相分散補償部３０２
は、共振器鏡５１２と共振器鏡５２２との間の光路の中
央部に配置される。
【００６２】本実施形態では、第１実施形態と同様にし
て、超短パルスを発生するが、共振器長Ｌ＝約３０ｃｍ
としたので、繰り返し周波数＝約５００ＭＨｚに達す
る。
て、超短パルスを発生するが、共振器長Ｌ＝約３０ｃｍ
としたので、繰り返し周波数＝約５００ＭＨｚに達す
る。
【００６３】（第３実施例）図５は、本発明の超短パル
スレーザ装置の第３実施形態の構成図である。本実施形
態の装置は、レーザ媒質として色素レーザ媒質を使用し
たものである。図５に示すように、この装置は、（ａ）
色素レーザ媒質からなるレーザ媒質１０３と、（ｂ）レ
ーザ媒質１０３の一方の光入出力面側に配置された凹面
鏡２１０、および、レーザ媒質１０３の他方の光入出力
面側に配置された凹面鏡２２０と、（ｃ）ＢＫ７から成
るプリズム３１０およびＢＫ７から成るプリズム３２０
から成り、プリズム３１１とプリズム３２１との間の光
路の中央部にレーザ媒質１０３が配置された位相分散補
償部３０３と、（ｄ）プリズム３１１とプリズム３２１
との間の光路中であって、凹面鏡２１０と凹面鏡２２０
との間の光路とは異なる光路中に配置された可飽和吸収
色素媒質６１３と、（ｅ）可飽和吸収色素媒質６１３の
一方の光入出力面側に配置された凹面鏡６２３、およ
び、可飽和吸収色素媒質６１３の他方の光入出力面側に
配置された凹面鏡６３３と、（ｆ）共振器の一方の端面
を形成する共振器鏡５１０、および、共振器の他方の端
面を形成する出力鏡５２０と、（ｇ）レーザ媒質１０３
に励起エネルギを供給する励起源４００とを備える。そ
して、位相分散補償部３０３は、共振器鏡５１０と共振
器鏡５２０との間の光路の中央部に配置される。
スレーザ装置の第３実施形態の構成図である。本実施形
態の装置は、レーザ媒質として色素レーザ媒質を使用し
たものである。図５に示すように、この装置は、（ａ）
色素レーザ媒質からなるレーザ媒質１０３と、（ｂ）レ
ーザ媒質１０３の一方の光入出力面側に配置された凹面
鏡２１０、および、レーザ媒質１０３の他方の光入出力
面側に配置された凹面鏡２２０と、（ｃ）ＢＫ７から成
るプリズム３１０およびＢＫ７から成るプリズム３２０
から成り、プリズム３１１とプリズム３２１との間の光
路の中央部にレーザ媒質１０３が配置された位相分散補
償部３０３と、（ｄ）プリズム３１１とプリズム３２１
との間の光路中であって、凹面鏡２１０と凹面鏡２２０
との間の光路とは異なる光路中に配置された可飽和吸収
色素媒質６１３と、（ｅ）可飽和吸収色素媒質６１３の
一方の光入出力面側に配置された凹面鏡６２３、およ
び、可飽和吸収色素媒質６１３の他方の光入出力面側に
配置された凹面鏡６３３と、（ｆ）共振器の一方の端面
を形成する共振器鏡５１０、および、共振器の他方の端
面を形成する出力鏡５２０と、（ｇ）レーザ媒質１０３
に励起エネルギを供給する励起源４００とを備える。そ
して、位相分散補償部３０３は、共振器鏡５１０と共振
器鏡５２０との間の光路の中央部に配置される。
【００６４】この装置では、まず、励起源６００がレー
ザ媒質１０３に励起エネルギを供給する。この状態で、
レーザ媒質１０３で自然放射が発生すると、位相分散補
償部３００によって波長による位相の分散が補償されつ
つ、共振器内の光路を伝搬し、誘導放射を発生させる。
そして、可飽和吸収色素媒質６１３の作用によってモー
ド同期が始動する。こうして、モード同期したレーザ発
振により、超短パルスが得られる。
ザ媒質１０３に励起エネルギを供給する。この状態で、
レーザ媒質１０３で自然放射が発生すると、位相分散補
償部３００によって波長による位相の分散が補償されつ
つ、共振器内の光路を伝搬し、誘導放射を発生させる。
そして、可飽和吸収色素媒質６１３の作用によってモー
ド同期が始動する。こうして、モード同期したレーザ発
振により、超短パルスが得られる。
【００６５】（第４実施形態）図６は、本発明の超短パ
ルスレーザ装置の第４実施形態の構成図である。図６に
示すように、本実施形態の装置は、第３実施形態と比べ
て、可飽和色素媒質６１３、凹面鏡６２３、および凹面
鏡６３３が、位相分散補償部３０３を構成するプリズム
対間の光路中にないことが異なる。
ルスレーザ装置の第４実施形態の構成図である。図６に
示すように、本実施形態の装置は、第３実施形態と比べ
て、可飽和色素媒質６１３、凹面鏡６２３、および凹面
鏡６３３が、位相分散補償部３０３を構成するプリズム
対間の光路中にないことが異なる。
【００６６】この装置では、第３実施形態と同様にし
て、モード同期したレーザ発振が起こり、超短パルスが
得られる。
て、モード同期したレーザ発振が起こり、超短パルスが
得られる。
【００６７】（第５実施形態）図７は、本発明の超短パ
ルスレーザ装置の第５実施形態の構成図である。図７に
示すように、この装置は、（ａ）Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶
からなるレーザ媒質１００と、（ｂ）レーザ媒質１００
の一方の光入出力面側に配置された凹面鏡２１０、およ
び、光路上で凹面鏡２１０と約１０ｃｍ離れた、レーザ
媒質１００の他方の光入出力面側に配置された凹面鏡２
２０と、（ｃ）ＢＫ７から成るプリズム３１０およびＢ
Ｋ７から成るプリズム３２０から成り、プリズム間隔＝
４６ｃｍであって、プリズム３１０とプリズム３２０と
の間の光路の中央部にレーザ媒質１００、凹面鏡２１
０、および凹面鏡２２０が配置された位相分散補償部３
００と、（ｄ）共振器の一方の端面を形成する共振器鏡
５１０、および、共振器の他方の端面を形成する出力鏡
５２０と、（ｅ）共振器鏡５１０を振動させる振動手段
５３０と、（ｆ）レーザ媒質１００に励起エネルギを供
給する励起源４００と、（ｇ）共振器鏡５１０の光軸上
の位置を変化させる搬送器５６０と、（ｈ）出力鏡５２
０の光軸上の位置を変化させる搬送器５７０と、を備え
る。そして、位相分散補償部３００は、共振器鏡５１０
と共振器鏡５２０との間の光路の中央部に配置される。
すなわち、この装置は、第１実施形態と比べて、搬送器
５６０および搬送器５７０を更に備える点が異なる。
ルスレーザ装置の第５実施形態の構成図である。図７に
示すように、この装置は、（ａ）Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶
からなるレーザ媒質１００と、（ｂ）レーザ媒質１００
の一方の光入出力面側に配置された凹面鏡２１０、およ
び、光路上で凹面鏡２１０と約１０ｃｍ離れた、レーザ
媒質１００の他方の光入出力面側に配置された凹面鏡２
２０と、（ｃ）ＢＫ７から成るプリズム３１０およびＢ
Ｋ７から成るプリズム３２０から成り、プリズム間隔＝
４６ｃｍであって、プリズム３１０とプリズム３２０と
の間の光路の中央部にレーザ媒質１００、凹面鏡２１
０、および凹面鏡２２０が配置された位相分散補償部３
００と、（ｄ）共振器の一方の端面を形成する共振器鏡
５１０、および、共振器の他方の端面を形成する出力鏡
５２０と、（ｅ）共振器鏡５１０を振動させる振動手段
５３０と、（ｆ）レーザ媒質１００に励起エネルギを供
給する励起源４００と、（ｇ）共振器鏡５１０の光軸上
の位置を変化させる搬送器５６０と、（ｈ）出力鏡５２
０の光軸上の位置を変化させる搬送器５７０と、を備え
る。そして、位相分散補償部３００は、共振器鏡５１０
と共振器鏡５２０との間の光路の中央部に配置される。
すなわち、この装置は、第１実施形態と比べて、搬送器
５６０および搬送器５７０を更に備える点が異なる。
【００６８】本実施例の装置では、まず、レーザ媒質１
００が共振光路の中央部にあることを維持しつつ、搬送
器５６０によって共振器鏡５１０の位置を設定するとと
もに、搬送器５７０によって出力鏡５２０の位置を設定
する。こうして、共振器構造、すなわち、共振器長Ｌが
設定される。
００が共振光路の中央部にあることを維持しつつ、搬送
器５６０によって共振器鏡５１０の位置を設定するとと
もに、搬送器５７０によって出力鏡５２０の位置を設定
する。こうして、共振器構造、すなわち、共振器長Ｌが
設定される。
【００６９】以後、第１実施形態と同様に動作して、共
振器長Ｌに応じた繰り返し周波数で、超短パルスを発生
する。なお、本実施形態の装置では、繰り返し周波数を
１００ＭＨｚ程度から約３００ＭＨｚまでの範囲から選
択できる。
振器長Ｌに応じた繰り返し周波数で、超短パルスを発生
する。なお、本実施形態の装置では、繰り返し周波数を
１００ＭＨｚ程度から約３００ＭＨｚまでの範囲から選
択できる。
【００７０】本実施形態では、共振器鏡５１０および出
力鏡５２０の双方を移動して、レーザ媒質１００が共振
光路の中央部にあることを維持したが、レーザ媒質１０
０から出力鏡５２０までの距離がレーザ媒質１００から
共振器鏡５１０までの距離の１／３〜３倍程度であれ
ば、共振器鏡５１０および出力鏡５２０のいずれか一方
のみを移動してもよい。この場合、モード同期が少々不
安定になるが、この不安定さを解消する手段を更に付加
するが可能である。
力鏡５２０の双方を移動して、レーザ媒質１００が共振
光路の中央部にあることを維持したが、レーザ媒質１０
０から出力鏡５２０までの距離がレーザ媒質１００から
共振器鏡５１０までの距離の１／３〜３倍程度であれ
ば、共振器鏡５１０および出力鏡５２０のいずれか一方
のみを移動してもよい。この場合、モード同期が少々不
安定になるが、この不安定さを解消する手段を更に付加
するが可能である。
【００７１】なお、第２実施形態の装置で更に搬送器５
６０および搬送器５７０を備えることとすれば、繰り返
し周波数を１００ＭＨｚ程度から約５００ＭＨｚまでの
範囲から選択できる。
６０および搬送器５７０を備えることとすれば、繰り返
し周波数を１００ＭＨｚ程度から約５００ＭＨｚまでの
範囲から選択できる。
【００７２】（第６実施形態）図８は、本発明の超短パ
ルスレーザ装置の第６実施形態の構成図である。図８に
示すように、この装置は、第１実施形態と比べて、半導
体レーザ４１０として、マスタ発振子パワー増幅器（Ｍ
ＯＰＡ）型の半導体レーザ（以後、単に、ＭＯＰＡと呼
ぶ）４１１を使用した点のみが異なる。
ルスレーザ装置の第６実施形態の構成図である。図８に
示すように、この装置は、第１実施形態と比べて、半導
体レーザ４１０として、マスタ発振子パワー増幅器（Ｍ
ＯＰＡ）型の半導体レーザ（以後、単に、ＭＯＰＡと呼
ぶ）４１１を使用した点のみが異なる。
【００７３】図９は、ＭＯＰＡの構成図である。図９
（ａ）には、素子分離型のテーパ半導体レーザ増幅型Ｍ
ＯＰＡの構成を示し、図９（ｂ）には、素子一体型のテ
ーパ半導体レーザ増幅型ＭＯＰＡの構成を示す。
（ａ）には、素子分離型のテーパ半導体レーザ増幅型Ｍ
ＯＰＡの構成を示し、図９（ｂ）には、素子一体型のテ
ーパ半導体レーザ増幅型ＭＯＰＡの構成を示す。
【００７４】いずれのＭＯＰＡも、マスタ発振子部とマ
スタ発振子の発振子と光学的に結合されたパワー増幅器
部とから構成される。
スタ発振子の発振子と光学的に結合されたパワー増幅器
部とから構成される。
【００７５】励起光のレーザ媒質１００中の強度密度を
大きくする必要がある。このため、一般の半導体レーザ
で大出力のものを採用すると、大出力半導体レーザでは
活性層の断面積を大きいので、集光が困難である。これ
に対して、ＭＯＰＡでは、まず、活性層の小さな発振
し、その後にパワー増幅しているので、集光が容易な大
出力レーザ光を得ることができる。
大きくする必要がある。このため、一般の半導体レーザ
で大出力のものを採用すると、大出力半導体レーザでは
活性層の断面積を大きいので、集光が困難である。これ
に対して、ＭＯＰＡでは、まず、活性層の小さな発振
し、その後にパワー増幅しているので、集光が容易な大
出力レーザ光を得ることができる。
【００７６】なお、ＭＯＰＡには、上記のテーパ半導体
レーザ増幅型以外に、回折格子共振器型がある。
レーザ増幅型以外に、回折格子共振器型がある。
【００７７】したがって、本実施形態の装置では、励起
光のレーザ媒質１００中の強度密度を大きくすることが
でき、好適な超短パルスを得ることができる。
光のレーザ媒質１００中の強度密度を大きくすることが
でき、好適な超短パルスを得ることができる。
【００７８】（第７実施形態）図１０は、本発明の超短
パルスレーザ装置の第７実施形態の構成図である。図１
０に示すように、この装置は、第１実施形態と比べて、
モード同期状態をモニタし、モード同期が始動したとき
に振動の停止を振動手段５３０へ指示し、モード同期が
はずれたときに振動の開始を振動手段５３０へ指示する
モニタ部７１０を更に備える点が異なる。
パルスレーザ装置の第７実施形態の構成図である。図１
０に示すように、この装置は、第１実施形態と比べて、
モード同期状態をモニタし、モード同期が始動したとき
に振動の停止を振動手段５３０へ指示し、モード同期が
はずれたときに振動の開始を振動手段５３０へ指示する
モニタ部７１０を更に備える点が異なる。
【００７９】図１１は、モニタ部７１０の構成図であ
る。図１１に示すように、モニタ部７１０は、（i）プ
リズム３２０の光入射面での反射光を入力し、第２次高
調波光（ＳＨＧ光）を発生する電気光学結晶７１１と、
（ii）第２次高調波光のみを透過する波長フィルタ７１
２と、（iii）波長フィルタ７１２を介した光を入力し
光強度を検出する光検出器とを備える。電気光学結晶７
１１としては、ＬｉＩＯ3結晶やＡＤＰ（ammonium dihy
drogen phosphate）結晶などが好適に採用可能である。
る。図１１に示すように、モニタ部７１０は、（i）プ
リズム３２０の光入射面での反射光を入力し、第２次高
調波光（ＳＨＧ光）を発生する電気光学結晶７１１と、
（ii）第２次高調波光のみを透過する波長フィルタ７１
２と、（iii）波長フィルタ７１２を介した光を入力し
光強度を検出する光検出器とを備える。電気光学結晶７
１１としては、ＬｉＩＯ3結晶やＡＤＰ（ammonium dihy
drogen phosphate）結晶などが好適に採用可能である。
【００８０】モードロック状態になると共振器中の光の
強度が大きくなるので、プリズム３２０の光入射面での
反射光が電気光学結晶７１１に入射すると、ＳＨＧ光強
度が増大する。この光強度変化を光検出器７１３で検出
することにより、モード同期状態のモニタができる。
強度が大きくなるので、プリズム３２０の光入射面での
反射光が電気光学結晶７１１に入射すると、ＳＨＧ光強
度が増大する。この光強度変化を光検出器７１３で検出
することにより、モード同期状態のモニタができる。
【００８１】この装置では、第１実施例と同様にして、
超短パルスを発生するが、モード同期状態をモニタし、
モード同期が始動したときには振動の停止し、また、モ
ード同期がはずれたときには振動の開始して再度モード
同期状態を始動する。この結果、安定してモードロック
状態を維持でき、安定して超短パルスを得ることができ
る。
超短パルスを発生するが、モード同期状態をモニタし、
モード同期が始動したときには振動の停止し、また、モ
ード同期がはずれたときには振動の開始して再度モード
同期状態を始動する。この結果、安定してモードロック
状態を維持でき、安定して超短パルスを得ることができ
る。
【００８２】（第８実施形態）図１２は、本発明の超短
パルスレーザ装置の第８実施形態の構成図である。図１
２に示すように、この装置は、第１実施形態と比べて、
光路に対して共振器鏡５１０の角度を変化させる回転手
段５４０を更に備える点が異なる。
パルスレーザ装置の第８実施形態の構成図である。図１
２に示すように、この装置は、第１実施形態と比べて、
光路に対して共振器鏡５１０の角度を変化させる回転手
段５４０を更に備える点が異なる。
【００８３】この装置では、回転手段５４０によって光
路に対して共振器鏡５１０の角度を変化させる。この結
果、位相分散補償部３００によって波長ごとに異なる光
路が設定された多波長の光の中からによって所望の波長
の光のみを共振光路に戻す。この結果、発生する超短パ
ルスの波長を可変とすることができる。
路に対して共振器鏡５１０の角度を変化させる。この結
果、位相分散補償部３００によって波長ごとに異なる光
路が設定された多波長の光の中からによって所望の波長
の光のみを共振光路に戻す。この結果、発生する超短パ
ルスの波長を可変とすることができる。
【００８４】（第９実施形態）図１３は、本発明の超短
パルスレーザ装置の第９実施形態の構成図である。図１
３に示すように、この装置は、第１実施形態と比べて、
共振光路中に配設されたスリット７２１とスリット７２
１を光路に垂直な方向に移動するスリット移動手段７２
２とを更に備える点が異なる。
パルスレーザ装置の第９実施形態の構成図である。図１
３に示すように、この装置は、第１実施形態と比べて、
共振光路中に配設されたスリット７２１とスリット７２
１を光路に垂直な方向に移動するスリット移動手段７２
２とを更に備える点が異なる。
【００８５】この装置では、スリット移動手段７２２に
よってスリット７２１を光軸に垂直方向に移動させる。
この結果、位相分散補償部３００によって波長ごとに異
なる光路が設定された多波長の光の中からによって所望
の波長の光のみを共振光とする。こうして、発生する超
短パルスの波長を可変とすることができる。
よってスリット７２１を光軸に垂直方向に移動させる。
この結果、位相分散補償部３００によって波長ごとに異
なる光路が設定された多波長の光の中からによって所望
の波長の光のみを共振光とする。こうして、発生する超
短パルスの波長を可変とすることができる。
【００８６】（第１０実施形態）図１４は、本発明の超
短パルスレーザ装置の第１０実施形態の構成図である。
図１４に示すように、この装置は、第１実施形態と比べ
て、共振器鏡５８０を更に備え、共振光路をリング状と
した点が異なる。
短パルスレーザ装置の第１０実施形態の構成図である。
図１４に示すように、この装置は、第１実施形態と比べ
て、共振器鏡５８０を更に備え、共振光路をリング状と
した点が異なる。
【００８７】この装置では、共振光路がリング状となっ
ているので、レーザ媒質１００の配置位置を共振光路中
で任意として、好適に超短パルスを発生できる。
ているので、レーザ媒質１００の配置位置を共振光路中
で任意として、好適に超短パルスを発生できる。
【００８８】なお、レーザパルスの繰り返し周波数ｆ
は、 ｆ＝ｃ／Ｌ ここで、Ｌ＝共振器長 となる。
は、 ｆ＝ｃ／Ｌ ここで、Ｌ＝共振器長 となる。
【００８９】（第１１実施形態）図１５は、本発明の超
短パルスレーザ装置の第１１実施形態の構成図である。
図１５に示すように、この装置は、第１実施形態と比べ
て、振動手段５３０を備えず、レーザ媒質と一体化した
トランスデューサ５５１と、トランスデューサ５５１に
変調信号を供給する可変変調信号発生部５５２とを備え
る点が異なる。
短パルスレーザ装置の第１１実施形態の構成図である。
図１５に示すように、この装置は、第１実施形態と比べ
て、振動手段５３０を備えず、レーザ媒質と一体化した
トランスデューサ５５１と、トランスデューサ５５１に
変調信号を供給する可変変調信号発生部５５２とを備え
る点が異なる。
【００９０】図１６は、トランスデューサ５５１の構成
図である。図１６に示すように、ＬｉＮｂＯ3層を備え
て、トランスデューサ機能を実現している。共振条件を
満たすＬｉＮｂＯ3層の厚さｄは、 ｄ＝Λ（２ｎ＋１）／２ Λ＝ν／ｆ ここで、Λ：ＬｉＮｂＯ3層を進行する超音波の波長 ν：超音波の進行方向でのＬｉＮｂＯ3層内での速度 ｆ：印加周波数 ｎ：整数 ここで、ｆ＝２６８ＭＨｚ、ν＝７．２×１０5ｃｍ／
ｓｅｃ、ｎ＝１を与えると、ＬｉＮｂＯ3層の厚さｄ＝
２１６μｍとなる。
図である。図１６に示すように、ＬｉＮｂＯ3層を備え
て、トランスデューサ機能を実現している。共振条件を
満たすＬｉＮｂＯ3層の厚さｄは、 ｄ＝Λ（２ｎ＋１）／２ Λ＝ν／ｆ ここで、Λ：ＬｉＮｂＯ3層を進行する超音波の波長 ν：超音波の進行方向でのＬｉＮｂＯ3層内での速度 ｆ：印加周波数 ｎ：整数 ここで、ｆ＝２６８ＭＨｚ、ν＝７．２×１０5ｃｍ／
ｓｅｃ、ｎ＝１を与えると、ＬｉＮｂＯ3層の厚さｄ＝
２１６μｍとなる。
【００９１】本実施形態の装置では、まず、励起源６０
０がレーザ媒質１００に励起エネルギを供給する。一
方、可変変調信号発生部５５２がトランスデューサ５５
１に変調信号を供給する。この状態で、レーザ媒質１０
０で自然放射が発生すると、位相分散補償部３００によ
って波長による位相の分散が補償されつつ、共振器内の
光路を伝搬し、強制モード同期されて誘導放射が発生さ
せる。そして、出力鏡５２０の振動によってモード同期
が始動する。こうして、モード同期したレーザ発振によ
り、超短パルスが得られる。
０がレーザ媒質１００に励起エネルギを供給する。一
方、可変変調信号発生部５５２がトランスデューサ５５
１に変調信号を供給する。この状態で、レーザ媒質１０
０で自然放射が発生すると、位相分散補償部３００によ
って波長による位相の分散が補償されつつ、共振器内の
光路を伝搬し、強制モード同期されて誘導放射が発生さ
せる。そして、出力鏡５２０の振動によってモード同期
が始動する。こうして、モード同期したレーザ発振によ
り、超短パルスが得られる。
【００９２】本実施形態の装置では、パルス発生部の共
振器中の部分はレーザ媒質と一体に形成されるので、共
振器中にパルス生成部として独立の場所を占める必要が
ない。したがって、装置の小型化が可能となる。
振器中の部分はレーザ媒質と一体に形成されるので、共
振器中にパルス生成部として独立の場所を占める必要が
ない。したがって、装置の小型化が可能となる。
【００９３】（第１２実施形態）図１７は、本発明の超
短パルスレーザ装置の第１１実施形態の構成図である。
図１７に示すように、この装置は、第１実施形態と比べ
て、レーザ媒質１００の温度を調整する温度調整部１５
０を更に備えることができる。
短パルスレーザ装置の第１１実施形態の構成図である。
図１７に示すように、この装置は、第１実施形態と比べ
て、レーザ媒質１００の温度を調整する温度調整部１５
０を更に備えることができる。
【００９４】図１８は、温度調整部１５０の構成図であ
る。図１８に示すように、温度調整部１５０は、（i）
レーザ媒質と密着したペルチェ素子１５１と、（ii）ペ
ルチェ素子１５１と密着した放熱部１５２とを備える。
る。図１８に示すように、温度調整部１５０は、（i）
レーザ媒質と密着したペルチェ素子１５１と、（ii）ペ
ルチェ素子１５１と密着した放熱部１５２とを備える。
【００９５】本実施形態の装置では、レーザ媒質１００
にとって好適な動作温度（一般には、低温）にレーザ媒
質１００の温度を維持しつつ、レーザ発振が行われる。
この結果、安定した強度の超短パルスを得ることができ
る。
にとって好適な動作温度（一般には、低温）にレーザ媒
質１００の温度を維持しつつ、レーザ発振が行われる。
この結果、安定した強度の超短パルスを得ることができ
る。
【００９６】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく変形が可能である。例えば、第１実施形態に
対する第７実施形態への変形は、第１１実施形態に対し
ても可能である。
のではなく変形が可能である。例えば、第１実施形態に
対する第７実施形態への変形は、第１１実施形態に対し
ても可能である。
【００９７】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の超
短パルスレーザ装置によれば、ブリズム対などの２つ光
学部品から成る位相分散補償部の２つの光学部品の間の
光路中にレーザ媒質が配設される。この結果、安定した
モード同期のために、共振器中のほぼ中央にレーザ媒質
を配置しつつ、共振器長Ｌを低減可能となる。したがっ
て、繰り返し周波数を向上して、超短パルス光を得るこ
とができる。
短パルスレーザ装置によれば、ブリズム対などの２つ光
学部品から成る位相分散補償部の２つの光学部品の間の
光路中にレーザ媒質が配設される。この結果、安定した
モード同期のために、共振器中のほぼ中央にレーザ媒質
を配置しつつ、共振器長Ｌを低減可能となる。したがっ
て、繰り返し周波数を向上して、超短パルス光を得るこ
とができる。
【００９８】また、共振器Ｌを可変とすることにより、
パルスの繰り返し周波数を可変とすることができる。
パルスの繰り返し周波数を可変とすることができる。
【図１】本発明の第１実施形態の超短パルスレーザ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】位相分散補償部の説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例の超短パルスレ
ーザ装置の構成図である。
ーザ装置の構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態の超短パルスレーザ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態の超短パルスレーザ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図６】本発明の第４実施形態の超短パルスレーザ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図７】本発明の第５実施形態の超短パルスレーザ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図８】本発明の第６実施形態の超短パルスレーザ装置
の構成図である。
の構成図である。
【図９】ＭＯＰＡの構成図である。
【図１０】本発明の第７実施形態の超短パルスレーザ装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図１１】モニタ部７１０の構成図である。
【図１２】本発明の第８実施形態の超短パルスレーザ装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図１３】本発明の第９実施形態の超短パルスレーザ装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態の超短パルスレーザ
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図１５】本発明の第１１実施形態の超短パルスレーザ
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図１６】トランスデューサ５５０の構成図である。
【図１７】本発明の第１２実施形態の超短パルスレーザ
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図１８】温度調整部１５０の説明図である。
【図１９】従来の超短パルスレーザ装置の構成図であ
る。
る。
【図２０】従来の超短パルスレーザ装置の構成図であ
る。
る。
１００，１０３…レーザ媒質、１５０…温度調整部、１
５１…ペルチェ素子、１５２…放熱部、２１０，２１
２，２２０，２２２…凹面鏡、３００，３０２…位相分
散補償部、３１０，３１２，３２０，３２２…プリズ
ム、４００…励起源、４１０…半導体レーザ、４１１…
ＭＯＰＡ、４２０…集光光学系、５１０，５８０…共振
器鏡、５２０…出力鏡、５３０…移動手段、５４０…回
転手段、５６０，５７０…搬送器、６１３…可飽和吸収
体、６２３，６３３…凹面鏡、７１０…モニタ部、７１
１…電気光学結晶、７１２…波長フィルタ、７１３…光
検出器、７２１…スリット、７２２…スリット移動手
段。
５１…ペルチェ素子、１５２…放熱部、２１０，２１
２，２２０，２２２…凹面鏡、３００，３０２…位相分
散補償部、３１０，３１２，３２０，３２２…プリズ
ム、４００…励起源、４１０…半導体レーザ、４１１…
ＭＯＰＡ、４２０…集光光学系、５１０，５８０…共振
器鏡、５２０…出力鏡、５３０…移動手段、５４０…回
転手段、５６０，５７０…搬送器、６１３…可飽和吸収
体、６２３，６３３…凹面鏡、７１０…モニタ部、７１
１…電気光学結晶、７１２…波長フィルタ、７１３…光
検出器、７２１…スリット、７２２…スリット移動手
段。
Claims (13)
- 【請求項１】 第１の光学部品と第２の光学部品とから
なる位相分散補償部と、 前記位相分散補償部の前記第１の光学部品と前記第２の
光学部品との間の光路中に配設されたレーザ媒質と、 光路中の光を短パルス化するパルス生成部と、 レーザ光を取り出す光取り出し部と、 複数の共振用鏡を有し、前記複数の共振用鏡で形成され
る光路中に前記位相分散補償部と、前記レーザ媒質と、
前記パルス生成部と、前記光取り出し部とが配設される
共振部と、 前記レーザ媒質を励起する励起源と、 を備えることを特徴とする超短パルスレーザ装置。 - 【請求項２】 前記パルス生成部は、前記位相分散補償
部の前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間の
光路中に配設されることを特徴とする請求項１記載の超
短パルスレーザ装置。 - 【請求項３】 前記複数の共振用鏡の少なくとも１つの
配設位置を移動する鏡移動手段を更に備える、ことを特
徴とする請求項１または請求項２記載の超短パルスレー
ザ装置。 - 【請求項４】 前記複数の共振用鏡の反射面の少なくと
も１つの光路に対する角度を変化させる鏡回転手段を更
に備える、ことを特徴とする請求項１から請求項３のい
ずれかに記載の超短パルスレーザ装置。 - 【請求項５】 前記共振部内の光路中に配設されたスリ
ットと、 前記スリットを光路に垂直な方向に移動するスリット移
動手段と、 を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項３の
いずれかに記載の超短パルスレーザ装置。 - 【請求項６】 前記レーザ媒質は固体レーザ媒質であ
り、前記励起源は半導体レーザであることを特徴とする
請求項１から請求項５のいずれかに記載の超短パルスレ
ーザ装置。 - 【請求項７】 前記半導体レーザは、マスター発振子パ
ワー増幅器構造であることを特徴とする請求項６記載の
超短パルスレーザ装置。 - 【請求項８】 前記複数の共振用鏡の反射面の少なくと
も１つのを振動させる鏡振動手段を更に備え、前記複数
の共振用鏡の反射面の少なくとも１つの振動によりモー
ド同期を始動する、ことを特徴とする請求項１から請求
項７のいずれかに記載の超短パルスレーザ装置。 - 【請求項９】 モード同期状態をモニタし、モード同期
が始動したときに振動の停止を前記鏡振動手段へ指示
し、モード同期がはずれたときに振動の開始を前記鏡振
動手段へ指示するモニタ部を更に備える、ことを特徴と
する請求項８記載の超短パルスレーザ装置。 - 【請求項１０】 前記パルス発生部は、 前記固体レーザ媒質中に形成された光変調部と、 前記光変調部に変調信号を供給する可変変調信号発生部
と、 を備え、強制モード同期を行うことを特徴とする請求項
１から請求項７のいずれかに記載の超短パルスレーザ装
置。 - 【請求項１１】 モード同期状態をモニタし、モード同
期が始動したときに変調の停止を前記可変変調信号発生
部へ指示し、モード同期がはずれたときに変調の開始を
前記可変変調信号発生部へ指示するモニタ部を更に備え
る、ことを特徴とする請求項１０記載の超短パルスレー
ザ装置。 - 【請求項１２】 前記固体レーザ媒質の温度を略一定温
度に保持する温度調整手段を更に備える、ことを特徴と
する請求項６から請求項１１のいずれかに記載の超短パ
ルスレーザ装置。 - 【請求項１３】 前記共振用鏡の数は３以上であり、共
振光路はリング状である、ことを特徴とする請求項１か
ら請求項１２のいずれかに記載の超短パルスレーザ装
置。
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