JP2017520806A - 極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するuv可視レーザシステム - Google Patents
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Abstract
本発明は、極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステムに関する。本発明によると、本レーザシステムは、2つの別個のレーザパルス源(11、12)によりそれぞれ発射される可視または赤外線領域内の2つの別個の極短レーザパルス(31、32)を受信するのに適した少なくとも1つの非線形光学結晶(1)と、前記2つの極短レーザパルス(31、32)が任意の位相シフトで前記非線形光学結晶(1)内において時間および空間的に重畳し、および2つの別個のレーザパルス(31、32)のそれぞれの光周波数の和に等しい光周波数を有する極短レーザパルス(131)を和周波数により生成するようにされた時間的同期手段(41、42)とを含む。【選択図】 図2
Description
本発明は、紫外線可視(UV可視)スペクトル領域内の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するレーザシステムに関する。
より正確には、本発明は、出力レーザパルスの光周波数を制御するように光周波数を変換する非線形光学装置を使用して、極短UV可視レーザパルスを生成するレーザシステムに関する。本明細書では、用語「光周波数変換」は、和周波数を生成して複数の高調波を生成するための非線形光学的技術を包含する。
本明細書では、極短パルスは、ピコ秒、サブピコ秒またはフェムト秒持続時間を有するパルスを意味する。より正確には、ピコ秒パルスは1ps〜20psの持続時間を有する光パルスを意味し、フェムト秒パルスは1fs〜1psの持続時間を有する光パルスを意味する。極短パルスを有するレーザシステムは、通常50kHz〜10MHzの高繰り返し率で通常発射する。したがって、それぞれがpsまたはfsの持続時間を有する1MHzの繰り返し率を有する極短パルスを有するレーザシステムは一連の極短パルスを発射し、連続パルス間で約1マイクロ秒の時間間隔を有する。高パワーパルスは10W〜1MW(好適には10W以上)の平均パワーを有する光パルスを意味し、高エネルギーパルスは100μJ〜1kJ(好適には1mJ以上)のエネルギーを有する光パルスを意味する。ここでは、紫外線(UV)スペクトル領域は200nm〜450nm、可視領域は450nm〜750nm、赤外線領域は750nm〜1600nmの範囲に広がっていると考える。
光周波数νは光学的放射の波長λに反比例する変数を意味し、次式により定義される:ν=c/λ(ここで、cは真空の光速を表す)。
極短パルスレーザは、レーザマイクロマシニング、レーザマーキング、分析化学、極小手術(nanosurgery)および眼科手術を含む多くの用途がある。
UV領域内のますます低い波長の、ますます高いパルスエネルギーの、および/またはますます高いパルスパワーを有するUV可視領域内の極短パルスレーザを開発することが望まれる。
通常、UV可視レーザパルスシステムは、赤外線レーザ源と、例えば和周波数(高調波生成とも呼ばれる)により光周波数を変換するための非線形光学装置とに基づく。これは、十分に試行された産業技術の存在のために赤外線領域の高性能結晶または光ファイバ源および増幅器が利用可能であるからである。このような極短パルス赤外線レーザ源は、赤外線領域内の高パワーおよび/または高エネルギーレーザパルスを生成し増幅できるようにする。和周波数により光周波数を変換する非線形光学装置は赤外線レーザパルスを赤外線パルスの光周波数の2倍、3倍、4倍高調波に等しい光周波数を有するレーザパルスに変換できるようにする。このようにして極短UV可視レーザパルス源が得られる。
和周波数は実際には、次式により光周波数間でリンクされた光周波数ν1、ν2をそれぞれ有する2つの放射から光周波数ν3の光学的放射を生成することで構成される。
ν3=ν1+ν2
ν3=ν1+ν2
この式は、したがって、それぞれの波長間の次式と均等である。
1/λ3=1/λ1+1/λ2
1/λ3=1/λ1+1/λ2
例示として、図1は周波数変換のための従来のUV可視極短パルスレーザ構成を示す。このUV可視パルスレーザは、近赤外線パルスの源11と、ここでは直列に配置された2つの非線形光学結晶1、2の使用に基づく周波数変換非線形光学装置とを含む。例えば、源11はイッテルビウムドープファイバレーザ源である。赤外線レーザパルスの源11は赤外線領域内の波長λ1の極短光パルス110を発射する。第1の非線形光学結晶1は赤外線光パルス110を受信する。特に光パルス110の強度および位相整合の特定条件下で、第1の非線形光学結晶1は波長λ1と異なる波長λ2の光パルス111を生成する。特に、非線形光学結晶が周波数2倍で動作する場合、波長λ2は波長λ1の半分と等しい。例えば、波長λ1が1030nmに等しければ、波長λ2は515nmに等しい。非線形光学結晶の波長λ1から波長λ2へのエネルギー転送は部分的であるため、第1の非線形光学結晶1の出力には波長λ2のパルス111と波長λ1のパルス110とが存在する。
図1の例では、別の非線形光学結晶2が第1の非線形光学結晶1の出力の光路上に配置される。他の非線形光学結晶2は、同じ源11から来る波長λ1の光パルス110と波長λ2の光パルス111とを受信する。特定位相整合条件下で、他の非線形光学結晶2は波長λ2、λ1と異なる波長λ3の他の光パルス112を和周波数により生成する。したがって、他の光パルス112は2つの入射光パルス110、111の光周波数の和に等しい光周波数を有する。このような装置は源パルスの周波数の3倍または4倍である高調波周波数が得られるようにする。ここで光パルス112の波長λ3は赤外線パルス源11により発射された光パルス110の波長λ1の3分の1または4分の1にそれぞれ等しい。したがって、例えば1030nmの波長λ1に対し、3倍の場合は343.3nm、または4倍の場合は257.5nmに等しい波長λ3のパルスを得ることが可能である。
周波数2倍による単一変換は、レーザ源11が近赤外線領域内の光パルス110を生成する場合には紫外線領域の波長を実現できるようにはしない。3倍または4倍高調波の生成が通常、紫外線領域内のパルスを得るために必要である。
しかし、非線形光学結晶内の高調波発生による周波数変換の効率は高調波増倍係数が増加すると低下する。したがって、周波数変換の効率は、周波数2倍に対して50%〜70%に達し得るが、周波数3倍に対してはわずか20%〜30%、周波数4倍に対しては10%〜25%である。
長い長さの従来のファイバ光学素子を有する赤外線パルスの源(例えば、エルビウムドープまたはエルビウムイッテルビウム共ドープファイバ光学素子)の場合、光ファイバはエネルギーという意味で制限される。高エネルギー極短パルスがチャープパルス増幅(CPA)タイプのシステムにおいて増幅される場合、これらの事前伸長(prestretched)パルスは増幅ファイバ内における増幅中に互いに加算される非線形歪みを経験する。周波数変換器の出力のUV可視パルスは、この場合、光ファイバ赤外線パルス源の最大エネルギーによりエネルギーが制限される。
結晶固体レーザ源(例えば、Yb:YAGレーザ)の場合、結晶レーザは結晶内の熱効果のためにパワーが制限される。周波数変換器の出力のUV可視パルスは、この場合、結晶固体レーザ源の最大パワーによりパワーが制限される。
大きいコア径と短い長さ(50cm〜数メートル)とを有する大モードエリア(LMA)ファイバタイプの増幅媒体の場合、これは従来のファイバレーザと固体レーザとの間の中間の場合であり、周波数変換器から出力されるUV可視パルスは、大モードエリアファイバレーザ源の最大パワーおよび/またはエネルギーにより、パワーおよび/またはエネルギーが制限される。
一般論として、周波数変換により得られるピコ秒またはフェムト秒持続時間を有するレーザパルス111または112のパワーおよび/またはエネルギーは、したがって、使用されるレーザ源11のパワーおよび/またはエネルギーにより、および使用される非線形光学結晶または結晶内の変換効率により制限される。
本発明の目的の1つは、特に源が光ファイバ技術に基づく場合のUV可視領域内の極短パルス源のエネルギーおよび/またはパワーを増加することである。本発明の別の目的は、高エネルギーおよび/または高パワー極短パルス源において波長を紫外線方向に低減することである。本発明のさらに別の目的は、高エネルギーおよび/または高パワーUV可視極短パルスレーザの経時安定性を改善することである。
さらに、周波数変換のための非線形光学装置を使用することにより高エネルギーおよび/または高パワー極短パルスUV可視レーザの出力におけるレーザパルスのパワーおよび/またはエネルギーを増加するシステムおよび方法の必要性がある。
さらに、紫外線領域内の短波長を有し、かつ好適には光ファイバレーザ技術に基づく高エネルギーおよび/または高パワー極短パルスレーザの必要性がある。
本発明の目的は、従来技術の欠点を改善することであり、特には、高パワーおよび/または高エネルギー極短パルスUV可視レーザシステムに関する。
本発明によると、レーザシステムは、複数のレーザパルス源であって、2〜5個の個別源を含み、それぞれのレーザパルス源が可視または赤外線領域内の少なくとも1つの極短レーザパルスを発射するようにされる、複数のレーザパルス源と、2つの別個のレーザパルス源によりそれぞれ発射される2つの極短レーザパルスを受信するようにされた少なくとも1つの非線形光学結晶と、前記2つの極短レーザパルスが任意の位相シフトで前記非線形光学結晶内において時間および空間的に重畳されるように、前記非線形光学結晶に入射する前記2つの極短レーザパルスを時間的に同期させるようにされた同期手段とを含み、前記少なくとも1つの非線形光学結晶は、前記非線形光学結晶内で時間および空間的に重畳された2つの極短レーザパルスのそれぞれの光周波数の和に等しい周波数を有する周波数変換極短レーザパルスを和周波数により生成するようにされる。
任意の位相シフトにより、ここでは、2つの別個の源から発し非線形光学結晶内で重畳される2つの極短パルス間の位相シフトが任意の値を取り得ることを意味する。加えて、この任意の位相シフトは一対の極短パルスから同じ非線形光学結晶内で重畳される別の対の極短パルスへ時間の経過に伴って変化し得る。
UV可視レーザシステムは、周波数変換損失を増すことなく周波数変換極短パルスのパワーおよび/またはエネルギーを増加できるようにする。極短UV可視パルスのエネルギーおよび/またはパワーは、使用される源の数に従って増加する。
本発明のシステムは、所定の変換効率を有するパルスを生成できるようにする。レーザシステムが一定の繰り返し率を有する一連の極短パルスを生成する場合、本発明のシステムは、1つのパルスから次のパルスへの周波数変換の効率の安定性、したがってUV可視極短パルスのパワーおよび/またはエネルギーの安定性を保証できるようにする。
本発明のシステムは、周波数変換非線形光学結晶内で重畳された極短パルスの各対間の光学的位相シフトを測定および制御する干渉計システムを必要としない。単純な時間的同期システムが、ナノ秒領域で動作するレーザ内で通常使用される干渉計システムを置換し、和周波数による周波数変換により非線形光学結晶内で重畳されたビーム間の位相整合条件を達成する。位相シフトは1つの極短パルスから次の極短パルスへと変動し得る。逆に、ナノ秒領域では、パルス列内のパルス対毎の位相整合を制御することが必要であり、非線形光学結晶内で周波数変換することが望まれる。これは、注入ナノ領域(injected nanosecond regime)では、レーザが通常複数の縦モードを発射し、1つのnsパルスから次のnsパルスまでの不安定性を生成するからである。特に有利な方法では、psまたはfs領域において、極短パルス列は最大数分におよび得る期間にわたって大きい安定性を有する。
特定および有利な実施形態によると、レーザシステムはN個の非線形光学結晶を含む。ここで、Nは2以上の整数であり、各非線形光学結晶は、2つの別個のレーザパルス源によりそれぞれ発射される2つの別個のレーザパルス、または2つの極短レーザパルス源からの和周波数変換により生成される2つの別個のレーザパルスを受信するようにされ、非線形光学結晶に入射する前記2つのレーザパルスは時間的に同期され、および前記N個の非線形光学結晶は、前記N個の非線形光学結晶内の連続和周波数により周波数変換レーザパルスを生成するように配置される。
一実施形態によると、パルスレーザシステムは、2つの別個のレーザパルス源であって、それぞれのレーザパルス源が可視または赤外線領域内の極短レーザパルスを発射するようにされる、2つの別個のレーザパルス源と、2つの別個のレーザパルス源のそれぞれから極短レーザパルスを同時に受信するようにされ、かつその2つの源の光周波数の和に等しい光周波数を有する極短レーザパルスを和周波数により生成するようにされた非線形光学結晶とを含む。
別の実施形態によれば、数Nは3に等しく、パルスレーザシステムは、3つの別個のレーザパルス源であって、それぞれのレーザパルス源が可視または赤外線領域内の極短レーザパルスを発射するようにされる、3つの別個のレーザパルス源と、3つの別個のレーザパルス源のうちの2つによりそれぞれ発射される2つの極短レーザパルスを同時に受信するようにされた第1の非線形光学結晶と、同期手段であって、前記2つの入射レーザパルスが任意の位相シフトで前記第1の非線形光学結晶内において時間および空間的に重畳されるように、前記第1の光学結晶に入射する前記2つの極短レーザパルスを時間的に同期させるようにされ、第1の非線形光学結晶は、前記2つの源の光周波数の和に等しい光周波数を有する周波数変換極短レーザパルスを和周波数により生成するようにされる、同期手段と、前記周波数変換極短レーザパルスと、3つのレーザパルス源のうちの他のレーザパルス源によりそれぞれ発射される別の極短レーザパルスとを同時に受信するようにされた第2の非線形光学結晶とを含み、同期手段は、第2の非線形光学結晶に入射する前記周波数変換極短レーザパルスと前記他の極短レーザパルスとを、前記極短レーザパルスが任意の位相シフトで前記第2の非線形光学結晶内において時間および空間的に重畳されるように時間的に同期させるようにされ、第2の非線形光学結晶は、前記3つの源の光周波数の和に等しい光周波数を有する極短レーザパルスを和周波数により生成するようにされる。
本発明の特定で有利な態様によると、各レーザパルス源は極短パルスを発射するようにされ、同期手段は、非線形光学結晶に入射する2つの別個のレーザパルスを、前記2つの別個のレーザパルスが前記極短パルスの期間の10%rms以下、好適には前記極短パルスの期間の5%rms以下の時間的精度で前記非線形光学結晶内において時間的に重畳されるように時間的に同期させるようにされる。
本発明の特定かつ有利な態様によると、同期手段は、一方では前記光パルス源のうちの1つと他方では前記非線形光学結晶との間に配置される少なくとも1つの光遅延線を含み、光遅延線は、前記非線形光学結晶に入射する2つの光パルス間の時間遅延を低減するようにされる。
本発明の特定かつ有利な態様によると、同期手段は、非線形光学結晶内で2つの極短レーザパルスを時間的に同期させるようにされた電子的同期手段を含む。
一実施形態では、複数の光パルス源は、複数のレーザ源であって、それぞれのレーザパルス源が少なくとも1つのレーザパルスを発射するようにされる、複数のレーザ源を含む。
別の実施形態では、複数の光パルス源は、波長λ1の極短親光パルス(ultrashort parent light pulse)を生成するようにされた共通光発振器と、複数の光学的増幅系であって、それぞれの複数の光学的増幅系が波長λ1の極短親光パルスを受信し、かつ波長λ1の増幅された極短光パルスを生成するようにされる、複数の光学的増幅系とを含む。
本発明の特定かつ有利な態様によると、レーザシステムは、非線形光学結晶に入射する2つの別個のレーザパルス間の時間遅延を測定するようにされた差分相互相関器を含む時間フィードバック装置をさらに含む。
有利には、非線形光学結晶は、偏光多重化または角度多重化非線形光学結晶であり、前記非線形光学結晶は、ベータ二硼酸バリウム結晶(β−BaB2O4)、または三硼酸リチウム結晶(LiB3O5)、または準位相整合もしくはPPLNタイプのニオブ酸リチウム結晶(LiNbO3)から選択される。
一実施形態では、複数の別個のレーザパルス源は、高エネルギー光ファイバを有する複数のレーザ源を含む。
別の実施形態では、複数の別個のレーザパルス源は、高パワー結晶を有する複数の固体レーザ源を含む。
本発明の第2の実施形態の特定かつ有利な態様によると、同期手段は、前記複数のレーザ源によりそれぞれ発射される複数のレーザパルスを時間的に同期させるようにされた電子的同期手段を含む。
本発明の別の特定かつ有利な態様によると、周波数変換のための非線形光学系はさらに、
− ある波長において少なくとも1つの他の光パルスを発射するようにされた別のパルス源と、
− 一方では非線形光学結晶の出力において周波数変換により生成される波長λ2の光パルスと、他方では他の光源パルスにより発射される波長λ1の前記他の光パルスとを時間的に同期させるようにされた同期手段と、
− 波長λ2の前記光パルスと波長λ1の他の光パルスとを受信するようにされた別の非線形光学結晶であって、それぞれ波長λ2およびλ1の前記光パルスが時間的に同期され、他の非線形光学結晶は、前記同期光パルスの波長λ2、λ1と異なる波長λ3の少なくとも1つの他の光パルスを周波数変換により生成するようにされる、別の非線形光学結晶と
を含む。
− ある波長において少なくとも1つの他の光パルスを発射するようにされた別のパルス源と、
− 一方では非線形光学結晶の出力において周波数変換により生成される波長λ2の光パルスと、他方では他の光源パルスにより発射される波長λ1の前記他の光パルスとを時間的に同期させるようにされた同期手段と、
− 波長λ2の前記光パルスと波長λ1の他の光パルスとを受信するようにされた別の非線形光学結晶であって、それぞれ波長λ2およびλ1の前記光パルスが時間的に同期され、他の非線形光学結晶は、前記同期光パルスの波長λ2、λ1と異なる波長λ3の少なくとも1つの他の光パルスを周波数変換により生成するようにされる、別の非線形光学結晶と
を含む。
特定の実施形態では、複数の別個のレーザ光源は、光ファイバを有する複数の高パワーレーザ源を含む。
特定の実施形態では、複数の別個のレーザパルス源は、高パワー結晶を有する複数の固体レーザ源を含む。
本発明はまた非線形光学周波数変換方法に関する。本方法は、
a)複数の光パルス源により複数の光パルスをそれぞれ発射する工程と、
b)複数の同期光パルスを生成するために前記複数の光パルスを時間的に同期させる工程と、
c)光パルス源からの前記光パルスの波長と異なる波長の少なくとも1つの出力光パルスを周波数変換により生成するようにされた非線形光学結晶上で複数の同期光パルスを受信する工程と
を含む。
a)複数の光パルス源により複数の光パルスをそれぞれ発射する工程と、
b)複数の同期光パルスを生成するために前記複数の光パルスを時間的に同期させる工程と、
c)光パルス源からの前記光パルスの波長と異なる波長の少なくとも1つの出力光パルスを周波数変換により生成するようにされた非線形光学結晶上で複数の同期光パルスを受信する工程と
を含む。
優先的に、時間同期の工程b)は、光パルス源と非線形光学結晶との間に配置された少なくとも1つの光遅延線上の光学的遅延を調整する工程を含む。
第1の実施形態によると、発射工程a)は、発振器による複数の光パルスの発射と、別の光増幅器による前記源パルスのそれぞれの増幅とを含む。
第2の実施形態によると、発射工程a)は、それぞれが少なくとも1つのレーザパルスを発射するようにされた複数のレーザ源による複数のレーザパルスの発射を含む。
有利には、第2の実施形態では、時間同期工程b)は、前記複数のレーザ源のそれぞれにより発射される複数のレーザパルスを時間的に同期させるようにされた電子的同期工程を含む。
本発明は、極短レーザパルスシステムにおいて特に有利な用途がある。
本発明は有利には、複数の光源を組み合わせ、それらを光周波数に変換して光学的パワーを合算できるようにする。
本発明はまた、以下の説明中に現われる特徴と、それらの任意の技術的に可能な組み合せと分離してまたはそれらに従って考えられなければならない特徴とに関する。本説明は、非限定的例として示され、添付図面を参照して本発明がどのように実施され得るかに関してより良い理解を与える。
図2は、和周波数により変換される高パワーおよび/または高エネルギー極短パルスのUV可視レーザシステムを示す。提案されるUV可視レーザシステムの構成は、図1に示す従来システムにおけるような単一源ではなく、複数の別個のレーザ源の使用に基づく。
一例として、図2のシステムは3つの別個のレーザ源、すなわちレーザ源11、レーザ源12およびレーザ源13を含む。有利には、レーザ源11、12、13はモードロックタイプの極短パルスレーザ源である。
一般論として、本発明のシステムは少なくとも2つの別個のレーザ源から最大5つの別個の極短パルスレーザ源までを含む。
図2のシステムでは、空間的に分離されたレーザ源である第1の源11と第2の源12とが最初に考察される。第1の源11は波長λ1の極短パルス31を発射し、第2の源12は波長λ2の極短パルス32を発射する。第1の源11と第2の源12とは互いにコヒーレントではない。第1の源11と第2の源12とは、第1の源11からの極短パルス31と、第1の周波数変換非線形結晶1内の第2の源12からの別の極短パルス120とを結合するように配置される。この目的を達成するために、光学系が、第1の周波数変換非線形結晶1内の極短パルス31と極短パルス32とを空間的および時間的に重畳するように源11、12と非線形光学結晶1との間に配置され得る。
ナノ秒領域では、非線形光学結晶内で和周波数によりパルスを生成するには、時間に応じた周波数変換パルスのパワーおよび/またはエネルギーという意味で安定性を保証するために連続入射パルス間の光学的位相を制御することが必須である。光学的位相を制御することは、通常、ナノ秒持続時間の連続パルス間の光学的位相シフトを測定するための精密な干渉計システムの使用を必要とする。
逆に、本発明によると、非線形結晶内の位相整合条件を満たすことに加えて、非線形結晶1内の和周波数により極短パルス(最大20psのピコ秒領域、またはフェムト秒領域内の)を生成するために必要かつ十分な条件は、極短パルス31と別の極短パルス32とが任意の時間的相関係で非線形結晶1内において時間的に重畳されることである。好適には、2つの源11、12は、同じレベルのエネルギーを有し同じパルス持続時間を有する極短パルス31、32であって、非線形光学結晶1内で空間的に重畳される極短パルス31、32を同じ繰り返し率で発射する。時間的制御は、1マイクロ秒から最大数分におよぶ時間間隔に入る一系列の極短パルスの周波数変換の効率の安定性を保証するのに十分である。時間的同期の制御は光学的位相の制御なしに行われるため、いなかる不安定性も、同じく周波数変換された同じパルス列内の1つの極短周波数変換パルスからそれに続く極短パルスまで観測されない。
したがって、これは、第1の周波数変換非線形光学結晶1内の2つの源11、12の極短パルス31、32間の時間的同期を極短パルスの期間よりも良好な時間的精度で保証する場合である。この時間的同期は、図3〜図5に関連して詳述されるように電子的または光学的に与えられ得る。
第1の源11、第2の源12および第1の非線形周波数変換結晶1は、極短パルス31、32の同期の影響を受けて、源11、12によりそれぞれ生成された極短源パルス31、32のそれぞれの光周波数の和に等しい光周波数を有する極短パルス131を生成できるようにする。
図2のシステムはまた、第3の源13と第2の周波数変換非線形結晶2とを含む。第3の源13は、第1の源11および第2の源12からそれぞれ空間的に分離される。第1の源11、第2の源12、および第3の源13は互いにコヒーレントではない。第3の源13は波長λ3の極短パルス33を発射する。第2の周波数変換非線形光学結晶2は、第3の源13からの極短パルス33と第1の非線形光学結晶1内で和周波数により生成された極短パルス131とを受信するように第1の非線形光学結晶1の下流の光路上に配置される。この目的を達成するために、光学系(図示せず)が第3の源13と第1および第2の非線形光学結晶1、2との間に配置される。
第3の源13から発する極短パルス33と第1の非線形光学結晶1内で和周波数により生成された極短パルス131とが第2の非線形光学結晶2内で空間的および時間的に重畳される条件下で、その光周波数が3つの源11、12および13の光周波数の和に等しい新しい極短パルス132の生成が観測される。
ここでは、非線形光学結晶1、2内でそれぞれ組み合わせられる2つの極短パルス31、32および131、33のそれぞれの期間は、ピコ秒領域内またはフェムト秒領域内であっても同一であると仮定する。
第2の周波数変換非線形光学結晶2内の極短パルス33および131の同期は、これらのパルスの期間よりも良好な時間的精度で保証されなければならない。この同期は、図3〜図5に関連して詳述されるように電子的または光学的に活性な方法で実現され得る。
このように構成された極短パルスを有するUV可視レーザシステムは、1パルス当たりで強い平均パワーおよび/または強いエネルギーを有する紫外線範囲内の極短パルスを生成するために、連続的に配置された非線形結晶において連続周波数を加算することにより様々な源からの極短パルスをペアで変換するために、互いに時間的に同期された複数の赤外線レーザ源11、12、13からの極短レーザパルスを組み合わせ得るようにする。
例えば、3つの源11、12、13が同じ波長の極短パルス31、32、33を発射すれば、レーザシステムは3倍光周波数(すなわち、換言すれば源11、12、13の波長の3分の1に等しい波長)の極短パルスを生成できるようにする。
複数の源11、12、13または複数の増幅チャネル内の初期赤外線パワーの分布が、所与技術の制限において、紫外線領域内のパワーおよび/またはエネルギーの到達可能性能に近づけるようにする。周波数変換により得られる極短パルス132は、源パルス31、32、33のエネルギーまたはパワーの和に従ってそれぞれ増加するエネルギーおよびパワーを有する。極短パルス132のエネルギーおよびパワーのそれぞれは、源パルス31、32、33のうちの1つのエネルギーおよびパワーのそれぞれにより制限されないが、様々な源11、12、13のエネルギーおよびパワー限界値の和により制限される。
図2に関連して開示されたこの原理は、基本放射から任意の高調波度まで拡張され得、高調波度は、組み合わせられ得る最大レーザ源の数に対応する。したがって、周波数2倍に関しては2つの別個のレーザ源が、3倍に関しては3つのレーザ源が、4倍に関しては2〜4つのレーザ源が利用可能になる。
補足的源の組み合わせは、必ずしも非線形光学結晶を追加する必要なく独立電源モジュールと同期とを追加することにより実現され得る。複数の源を組み合わせるレーザシステムは、本システムにより供給される周波数変換極短パルスのエネルギーおよび/またはパワー安定性を保証できるようにする。
図2に示す構成は、特に極短パルス源11、12、13(特にモードロックレーザ源により注入される場合)に適応化される。
1つのパルスから次のパルスへの最良の変換効率および/または最良のパワー安定性を得るために、周波数変換非線形光学結晶内のパルスの時間同期は、図3〜図6に関連して詳述される様々な能動的同期戦略に従って対象パルスの期間に関して制御および最適化される。
図3は、能動的光学同期を有する第1の実施形態によるマルチビーム周波数変換レーザシステムを概略的に描写する。
第1の実施形態は、発振器10と呼ばれる共通注入タイプレーザ源(common injection laser source)の使用に基づく。発振器10は極短親パルス20を発射する。極短親パルス20は、光学増幅器21、22、23とも呼ばれる複数の増幅モジュール間で空間的に分散される。発振器10と増幅器21とは極短パルス31の第1の源211を形成する。発振器10と増幅器22とは極短パルス32の第2の源212を形成する。極短パルスの3つの源211、212、213は、このようにして空間的に分離される。発振器10と増幅器23とは極短パルス33の第3の源213を形成する。図3のシステムは、第1の変換非線形光学結晶1と第2の変換非線形光学結晶2とを含む。
2つの光学増幅器21、22と第1の変換非線形光学結晶1とについて最初に考察する。光増幅器21は極短パルス20を受信し、極短増幅パルス31を生成する。同様に、光増幅器22は極短パルス20を受信し、増幅極短パルス32を生成する。増幅極短パルス31、32は、同じ光周波数または同じ波長λ1と、通常発振器10の親パルス20と同じ持続時間とを有する。図2に示さない(例えばミラーを有する)光学系が増幅極短パルス31、32を第1の変換非線形光学結晶1へ向ける。しかし、各増幅器21、22内の増幅極短パルス31、32のそれぞれは、1つの光増幅器21から他の光増幅器22へ異なり得る時間遅延を経験する。この時間遅延は、通常、数ピコ秒である。これは1つのパルスから次のパルスまで一定であるが、数分間にわたってゆっくり変化する。この時間遅延は特に、光学増幅器21、22によりそれぞれ関連付けられた光学チャンネル間の光路の長さの差から生じる。この時間遅延は、増幅技術(特に増幅時間と通過する材料)とこの増幅中のパルスの伝播距離に影響を与える温度変動とに依存する。
図3におけるマルチビーム周波数変換レーザシステムは、例えば光増幅器21の出力および/または光増幅器22の出力においてそれぞれ少なくとも1つのチャネル上に少なくとも1つの光遅延線41、42をそれぞれ配置するための措置を講じる。例えば、相互相関器により時間遅延を最小限にするために最小限にすることが望まれる誤り信号が検知される。1つまたは複数の光遅延線41、42は、光増幅器21から発する増幅極短パルス31と光増幅器22から発する増幅極短パルス32との間の時間遅延を補償できるようにする。したがって、相互相関器により生成される信号を使用することにより、増幅極短パルス31、32は変換非線形光学結晶1内で時間的に同期される。変換非線形光学結晶1の出力では、周波数が2倍になった極短パルス131が得られる。
次に、別の光増幅器23と別の変換非線形光学結晶2とについて考察する。有利には、他の光増幅器23も発振器10から来る極短親パルス20を受信する。光増幅器23は極短親パルス20を増幅し、増幅極短パルス31、32と同じ波長λ1を有する増幅極短パルス33を生成する。
図3に示さない光学系が増幅極短パルス33と周波数変換極短パルス131とを他の変換非線形光学結晶2へ向ける。
しかし、増幅極短パルス33は、通常、第1の非線形光学結晶1から来る周波数変換極短パルス131に対して時間遅延を有する。この時間遅延は、通常、数ピコ秒であるが、1つのパルスから次のパルスまで一定であり、数分間にわたってゆっくり変化する。マルチビーム変換装置は、別の光遅延線43を例えばこの光増幅器23の出力における光増幅器23のチャネル上に配置するための措置を講じる。光遅延線43は、光増幅器23から発する増幅極短パルス33と第1の非線形光学結晶1から発する周波数変換極短パルス131との間の時間遅延を補償できるようにする。したがって、増幅極短パルス33と周波数変換極短パルス131とは、変換非線形光学結晶2内で時間的に同期される。変換非線形光学結晶2の出力では、発振器10の周波数に対して周波数が3倍の極短パルス132が得られる。
変換非線形光学結晶1、2内でパルスを組み合わせるためのいくつかの方法が採用され得る。特に、偏光多重化と角度多重化とについてここでは考察する。偏光多重化は、結晶内の各入射パルスが他方に対して直交する偏光を有するように2つのパルスを配置することから構成される。ここで相互作用のタイプは変換結晶内のタイプIIである。角度多重化は、2つのパルスがこの同じ変換結晶内で空間的に重畳されるという条件で、2つの入射パルスを結晶内で異なる入射角を形成するように配置することから構成される。角度多重化の場合、2つのパルスは同じ偏光(タイプI相互作用)を有してもよく、または直交偏光(タイプII相互作用)を有してもよい。
第1の変換非線形光学結晶1は、例えばタイプIIのベータ硼酸バリウム(またはBBO)結晶であり、第2の変換非線形光学結晶2も例えばタイプIIのBBO結晶である。有利には、非線形光学結晶は法線入射で配向され、結晶の切削角が結晶内で伝播する3つの波間の位相整合を実現できるようにする。パルスのエネルギーレベルに従って、準位相整合結晶(周期的分極反転ニオブ酸リチウム(periodically poled lithium niobate)またはPPLNなど)が共線形(colinear)構成内の低エネルギー(nJ)のために好ましいことがあり得、一方、三硼酸リチウム(LBO)は共線形タイプIIまたは非共線形タイプIにおける高エネルギー(mJ)という点で好ましいことがあり得る。
一例として、従来技術のフェムト秒イッテルビウムドープファイバを有するレーザ源11について考察する。このような源11は、通常、1030nmの中心波長λ1と1MHzの速度で400fsのパルス持続時間とを有する1パルス当たり20μJエネルギーのパルス31を発射する。このような源11は、アクティブファイバ内で既に事前伸長されたパルスの増幅中に累積する光学的非線形性によりエネルギーが制限される。紫外線領域内の343nmの波長と1MHzとにおいてエネルギー18μJのパルスを有するために、従来の手法は、増幅前に3倍広いパルスの伸張を必要とするか、または3倍大きい実効面積を有するファイバ設計を必要とする1MHzで少なくとも60μJを発射する源を開発することから構成されるであろう。いずれの場合も、この同じアクティブファイバ内の3倍大きい熱堆積を管理することも必要である。
逆に、図3に示す実施形態によると、例えば3つの増幅器21、22、23が使用され、それぞれが同じフェムト秒発振器10により注入される20μJのエネルギーを有するパルスを発射する。増幅パルス31、32、33の同期は、例えば、非線形結晶1、2内で和周波数により連続的に組み合わせられる3つのパルス間の時間遅延を能動的に調整できるようにする差動光学的相互相関装置により制御される。
この第1の実施形態は、光ファイバ増幅器21、22、23のそれぞれにおける熱堆積限度を越えることなく紫外線領域内の高エネルギーパルスを得られるようにする。
第2の実施形態は、パルス持続時間未満の時間的精度で互いに電子的に同期される複数の別個のレーザ源を使用する。
図4は、電子的同期を有する第2の実施形態によるマルチビーム周波数変換光学系を概略的に描写する。
2つのレーザ源11、12と変換非線形光学結晶1とについて最初に考察する。レーザ源11は極短レーザパルス31を発射する。レーザ源12は極短レーザパルス32を発射する。レーザ源11、12は空間的に分離される。この場合、レーザ源11、12は互いにコヒーレントではない。従来の電子的同期システム50は、一方では電子的接続51によりレーザ源11へ、他方では電子的接続52によりレーザ源12へ接続される。レーザ源11とレーザ源12との発射間の電子的遅延は、従来のRF技術により電子信号上で位相検出器により測定される。したがって、電子的同期システム50は極短レーザパルス31と極短レーザパルス32とを時間的に同期できるようにする。
光学系(図示せず)が極短レーザパルス31、32を変換非線形光学結晶1へ向ける。
補足的に、図4に示すように、マルチビーム変換システムはまた、例えばレーザ源11の出力および/またはレーザ源12の出力のそれぞれにおける少なくとも1つのチャネル上に少なくとも1つの光遅延線41および/または42のそれぞれを含む。極短レーザパルス31と極短レーザパルス32との間の相対時間遅延は、例えば相互相関により測定される。1つまたは複数の遅延線41、42は、レーザ源11から発する極短レーザパルス31とレーザ源12から発する極短レーザパルス32との間の相対時間遅延を補償できるようにする。ここでは、異なる源11、12が同じ持続時間の極短パルスを同じ繰り返し率で生成すると仮定する。上に示すように、極短パルス領域内では、2つの源から来る極短パルス31、32間の時間遅延は、通常、約1psであるが、この遅延は1つのパルスから次のパルスまで一定であり、数分間にわたって極短パルスの期間だけゆっくり変化する。
電子的時間的同期システムのために、および任意選択的に遅延線41、42のために、極短レーザパルス31、32は変換非線形光学結晶1内で時間的に同期される。非線形光学結晶1の出力において2倍周波数極短パルス131が得られる。それに続くパルス31、32も同期される。
次に別のレーザ源13と別の変換非線形光学結晶2とについて考察する。
他のレーザ源13は別の極短レーザパルス33を発射する。
光学系(図4に示さず)が極短レーザパルス33と周波数変換極短パルス31とを他の非線形光学結晶2へ向ける。
しかし、極短レーザパルス33は、通常、変換非線形光学結晶1から来る周波数変換極短パルス131に対して時間遅延を有する。
有利には、電子的同期システム50は、変換非線形光学結晶2内で極短レーザパルス33と周波数変換極短パルス131とを同期できるようにする電子的接続53によりレーザ源131へ接続される。
補足的に、光遅延線43は、変換非線形結晶2内における極短レーザパルス33と周波数変換極短パルス131との同期を精緻化するために、レーザ源13と変換非線形光学結晶2との間に配置される。
変換非線形結晶2は、極短レーザパルス33と、周波数変換極短パルス131から周波数変換により極短パルス132とを生成する。極短パルス132は、レーザパルス33の光周波数と変換パルス131の光周波数との和に等しい光周波数を有する。極短パルス132は、極短レーザパルス31、32または33と同じ持続時間および同じ空間的プロファイルを有し、非線形結晶1および/または2の通常変換効率(2次高調波生成(SHG)に対して50%〜70%、3次高調波生成(THG)に対して20%〜30%、4次高調波生成(FHG)に対して15%〜25%)に依存するエネルギーを有する。
図5は、本発明の第3の実施形態を概略的に示す。
同じ参照符号は図4と同じ要素を示す。
レーザシステムは、フェムト秒発振器と、それに続く同発振器により供給されるパルスを時間的に伸長する伸張器とを含む装置80を含む。第1の増幅系81は、第1の光増幅器とそれに続く増幅パルスを再圧縮する第1の圧縮器とを含む。同様に、第2の増幅系82は、第2の光増幅器と、それに続く増幅パルスを再圧縮する第2の圧縮器とを含み、第3の増幅系83は、第3の光増幅器と、それに続く増幅パルスを再圧縮する第3の圧縮器とを含む。有利には、各圧縮器は、パルス伝播時間を修正できるようにする並進板(translation plate)を含む。したがって、増幅系81、82、83のそれぞれの各圧縮器は光遅延線機能だけでなく、伸長されたパルスを再圧縮する機能も含む。したがって、これらの圧縮器は様々な増幅パルス31、32、33間の同期を調整できるようにする。
増幅系81は、装置80により極短パルス31の第1の源311を形成する。同様に、増幅装置82は、装置80により極短パルス32の第2の源312を形成する。最後に、増幅装置83は、装置80により極短パルス33の第3の源313を形成する。
この第3の実施形態の変形形態では、光学的同期手段と電子的同期手段とは同じレーザシステム内で組み合わせられる。この組み合わせは、各技術に特有の同期動力学から恩恵を受け、したがってフィードバックループを逆相関できるようにする。
図5のレーザシステムはまた、極短パルス31と極短パルス32との間の時間遅延を測定するために、第1の増幅装置81の出力と第2の増幅装置82の出力との間に配置された差動相互相関器61を含む。図5のレーザシステムはまた、周波数変換極短パルス131と第3の増幅装置83から発する極短パルス33との間の時間遅延を測定するために、第1の変換非線形光学結晶1の出力と第3の増幅装置83の出力との間に配置された別の差動相互相関器62を含む。
図6は、2つの極短レーザパルス間の光学的遅延を測定する差動相互相関器装置を概略的に示す。
差動相互相関器は、直列の2つの非線形結晶を有する装置に、または時間同期される2つのパルスを通過させることが求められるダブルパス(double pass)で使用される非線形光学結晶を含む装置に基づく。
図6に示す例では、同期させるべき2つの極短パルス31、32は交差偏光を有し、第1のダイクロイックミラー71を通過する。各極短パルス31、32の一部は、時間的に互いに重なり、和周波数非線形光学結晶72内で和周波数により変換され、この周波数変換パルスの全エネルギーは第2のダイクロイックミラー74を通して検出器75上で測定される。第2のダイクロイックミラー74上の基本波の反射により、各パルスは複屈折板73を通る二重通路(double passage)のために全く異なる遅延を2回経験する。2つのパルスの重なり合う領域はもはや同じではなく、変換エネルギーは第1のダイクロイックミラー71上の反射により第2の検知器76上で測定される。検出器75、76により測定される2つの信号間の差77は、2つのパルス31、32間の遅延の指標と遅延の方向の指標とを提供する。したがって、この誤り信号77は、例えば、増幅装置81、82の2つの圧縮器のうちの1つの上の光遅延線へフィードバックループで直接送信され得る。
代替的におよび/または補足的に、本発明のシステムは、周波数変換器非線形光学結晶内の様々な源から発する極短パルス間の時間同期を安定するようにされた受動同期手段を含む。これらの受動同期手段は、例えば、同じ非線形光学結晶に入射する極短パルス間の光学的遅延変動を低減するように振動を機械的に安定化させるための装置を含む。受動同期手段はまた、極短パルス間の熱的誘起光学的遅延変動を低減するための熱安定化手段を含み得、例えば、極短パルスの光路上のミラーの支持体は、熱ドリフトを制限するように好適にはインバールで作られる。
本発明は、ここで説明した実施形態に決して限定されない。
本発明は、4つの源の光周波数の4次高調波に等しい光周波数を有する極短パルスを形成するために、特に同じ光周波数を有する極短パルスの4つの源と3つの非線形光学結晶とを有する実施形態に適用される。
この実施形態は、赤外線領域内で発射する源から、1つのパルスから別のパルスまで安定している変換効率を有する高パワーおよび/または高エネルギーのUV領域の極短パルスを生成できるようにする。
同様に、本発明は、5つの源の光周波数の5次高調波に等しい光周波数を有する極短パルスを形成するために、同じ光周波数の極短パルスの5つの源と4つの非線形光学結晶とを有する実施形態に適用される。
本発明の第1の産業応用は、それぞれのエネルギーが制限された光ファイバレーザを使用するUV領域内の高エネルギーを有する極短パルスのレーザ源の実施形態に関する。このようなシステムは、一連のパルス内の1つのパルスから次のパルスへの大きいエネルギー安定性を有するUV領域内の高エネルギー極短パルスを送出する利点を提供する。
本発明の別の産業応用は、それぞれのパワーが制限された結晶固体レーザを使用するUV領域内の高パワーの極短パルスのレーザ源の実施形態に関する。このようなシステムは、一連のパルス内の1つのパルスから次のパルスへの大きいパワー安定性を有するUV領域内の高パワー極短パルスを送出する利点を提供する。
時間同期の調整は、干渉計システムを調整するよりも容易かつ頑強である。
本発明のシステムは、モジュラ型でありかつ比較的安価であるという利点を有する。極短パルス出力のパワーまたはエネルギーを適合化するために1つの源モジュールを追加するか、または別の源モジュールで置換することは容易である。本システムはまた、本システムの残り部分とは独立にモジュールの置換によりメンテナンスを容易にするという利点を提供する。
Claims (13)
- 極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステムにおいて、
− 複数のレーザパルス源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)であって、2〜5個の個別源を含み、それぞれの源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)が可視または赤外線領域内の少なくとも1つの極短レーザパルス(31、32)を発射するようにされる、複数のレーザパルス源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)と、
− 2つの別個のレーザパルス源(11、12、211、212、311、312)によりそれぞれ発射される2つの極短レーザパルス(31、32)を受信するようにされた少なくとも1つの非線形光学結晶(1)と、
− 前記2つの極短レーザパルス(31、32)が任意の位相シフトで前記非線形光学結晶(1)内において時間および空間的に重畳されるように、前記非線形光学結晶(1)に入射する前記2つの極短レーザパルス(31、32)を時間的に同期させるようにされた同期手段(41、42、50、51、52)と
を含み、
− 前記少なくとも1つの非線形光学結晶(1)は、前記非線形光学結晶(1)内で時間および空間的に重畳された前記2つの極短レーザパルス(31、32)のそれぞれの光周波数の和に等しい光周波数を有する周波数変換極短レーザパルス(131)を和周波数により生成するようにされることを特徴とする、UV可視レーザシステム。 - N個の非線形光学結晶(1、2)(ここで、Nは2以上の整数である)を含み、各非線形光学結晶(1、2)は、2つの別個のレーザパルス源によりそれぞれ発射されるか、または2つの極短レーザパルス源からの和周波数変換により生成される2つの別個のレーザパルスを受信するようにされ、非線形光学結晶に入射する前記2つのレーザパルスは時間的に同期され、および前記N個の非線形光学結晶(1、2)は、前記N個の非線形光学結晶(1、2)内の連続和周波数により周波数変換レーザパルス(132)を生成するように配置される、請求項1に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
- − 2つの別個のレーザパルス源(11、12、211、212、311、312)であって、それぞれのレーザパルス源(11、12、211、212、311、312)が前記可視または赤外線領域内の極短レーザパルス(31、32)を発射するようにされる、2つの別個のレーザパルス源(11、12、211、212、311、312)と、
− 前記2つの別個のレーザパルス源(11、12、211、212、311、312)のそれぞれから極短レーザパルス(21、32)を同時に受信するようにされた非線形光学結晶(1)と
を含み、
− 前記非線形光学結晶(1)は、前記2つの源(11、211、12、212、311、312)の光周波数の和に等しい光周波数を有する極短レーザパルス(131)を和周波数により生成するようにされる、請求項2に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。 - − 3つの別個のレーザパルス源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)であって、それぞれのレーザパルス源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)が前記可視または赤外線領域内の極短レーザパルス(31、32、33)を発射するようにされる、3つの別個のレーザパルス源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)と、
− 前記3つの別個のレーザパルス源(11、12、211、212、311、312)のうちの2つによりそれぞれ発射される2つの極短レーザパルス(31、32)を同時に受信するようにされた第1の非線形光学結晶(1)と、
− 前記時間的同期手段(41、42、50、51、52)であって、前記2つの別個のレーザパルス(31、32)が任意の位相シフトで前記第1の非線形光学結晶(1)内において時間および空間的に重畳されるように、前記第1の非線形光学結晶(1)に入射する前記2つのレーザパルス(31、32)を時間的に同期させるようにされ、前記第1の非線形光学結晶(1)は、前記2つの源(11、12、211、212、311、312)の光周波数の和に等しい光周波数を有する周波数変換極短レーザパルス(131)を和周波数により生成するようにされる、前記時間的同期手段(41、42、50、51、52)と、
− 前記周波数変換極短レーザパルス(131)と、前記3つのレーザパルス源のうちの他のレーザパルス源(13、213、313)によりそれぞれ発射される別の極短レーザパルス(33)とを同時に受信するようにされた第2の非線形光学結晶(2)と
を含み、
− 前記同期手段(43、50、53)は、前記周波数変換レーザパルス(131)と前記第2の非線形光学結晶に入射する前記他のレーザパルス(33)とを、前記極短レーザパルス(131、33)が任意の位相シフトで前記第2の非線形光学結晶(2)内において時間および空間的に重畳されるように時間的に同期させるようにされ、前記第2の非線形光学結晶(2)は、前記3つの源(11、12、13、211、212、231、311、312、313)の光周波数の和に等しい光周波数を有する極短レーザパルス(132)を和周波数により生成するようにされる、請求項2に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。 - 各レーザパルス源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)は極短パルス(31、32、33)を発射するようにされ、前記同期手段(41、42、43、51、52、53)は、非線形光学結晶(1、2)に入射する2つの別個のレーザパルス(31、32、33)を、前記2つの別個のレーザパルス(31、32、33)が前記極短パルスの期間の10%rms以下、好適には前記極短パルスの前記期間の5%rms以下の時間的精度で前記非線形光学結晶(1、2)内において時間的に重畳されるように時間的に同期させるようにされる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
- 前記同期手段は、一方では前記光パルス源(11、12、211、212)のうちの1つと前記非線形光学結晶(1)との間に配置される少なくとも1つの光遅延線(41、42)を含み、前記光遅延線(41、42)は、前記非線形光学結晶(1)に入射する2つの光パルス(31)間の時間遅延を低減するようにされる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
- 前記同期手段は、非線形光学結晶(1、2)内で2つの極短レーザパルス(31、32)を時間的に同期させるようにされた電子的同期手段(50、51、52、53)を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
- 前記複数の光パルス源は、複数のレーザ源(11、12、13)であって、それぞれのレーザパルス源(11、12、13)が少なくとも1つの極短レーザパルス(31、32、33)を発射するようにされる、複数のレーザ源(11、12、13)を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
- 前記複数の光パルス源は、
− 波長λ1の極短親光パルスを生成するようにされた共通光発振器(10、80)と、
− 複数の光学的増幅系(21、22、23、81、82、83)であって、それぞれの光学的増幅系(21、22、23、81、82、83)が波長λ1の極短親光パルス(20)を受信し、かつ波長λ1の増幅された極短光パルス(31、32、33)を生成するようにされる、複数の光学的増幅系(21、22、23、81、82、83)と
を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。 - 非線形光学結晶(1、2)に入射する2つの別個のレーザパルス(31、32、33)間の時間遅延を測定するようにされた差動相互相関器を含む時間的フィードバック装置をさらに含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
- 前記非線形光学結晶(1、2)は、偏光多重化または角度多重化非線形光学結晶であり、前記非線形光学結晶(1、2)は、ベータ二硼酸バリウム結晶(β−BaB2O4)、または三硼酸リチウム結晶(LiB3O5)、または準位相整合もしくはPPLNタイプのニオブ酸リチウム結晶(LiNbO3)から選択される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
- 前記複数の別個のレーザパルス源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)は、複数の高エネルギーの光ファイバレーザ源を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
- 前記複数の別個のレーザパルス源(11、12、13、211、212、213、311、312、313)は、複数の高パワー結晶レーザ源を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の極短高パワーおよび/または高エネルギーパルスを有するUV可視レーザシステム。
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