WO2011016378A1 - Three-dimensional optical resonance device, polarized laser oscillation method, and polarized laser oscillation system - Google Patents

Three-dimensional optical resonance device, polarized laser oscillation method, and polarized laser oscillation system Download PDF

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順治 浦川
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洋孝 清水
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    • H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma

Abstract

Provided is polarized laser oscillation capable of guiding laser light to a three-dimensional optical resonator to resonate right or left, and easily switching polarization between left and right. The polarized laser oscillation comprises: guiding the laser light to an optical resonator (4); revolving the laser light by a pair of flat mirrors (21, 22) and a pair of concave mirrors (23, 24) spatially arranged in the optical resonator (4), and applying a ramp driving voltage to the optical resonator (4) to deform a piezoelectric element (25), thereby adjusting an optical path length formed by the flat mirrors (21, 22) and the concave mirrors (23, 24); guiding the laser light transmitted through the flat mirror (21) to a zero-cross feedback signal generator (6) to determine whether a zero-crossing for right polarization and a zero-crossing for left polarization has been generated by a difference value between a P-polarized component and an S-polarized component of the laser light; and fixing, on the basis of a result of the determination, a voltage value of a driving voltage applied to the piezoelectric element (25) from a resonant controller (8), and causing the right-polarized or left-polarized laser light to resonate in the optical resonator (4).

Description

３次元光共振装置、偏光レーザー発振方法、偏光レーザー発振システムThree-dimensional optical resonator, polarization laser oscillation method, polarization laser oscillation system
　本発明は、レーザー逆コンプトン散乱などを使用してＸ線を発生する小型Ｘ線源の共振装置、偏光レーザー発振方法及び偏光レーザー発振システムに関する。 The present invention relates to a small X-ray source resonator that generates X-rays using laser inverse Compton scattering, a polarization laser oscillation method, and a polarization laser oscillation system.
　レーザー逆コンプトン散乱などを用いてＸ線を発生させる際に使用される偏光レーザー発振方法として、現在、レーザー発生器で得られたレーザーを光共振器に導いて、共振させ、強い偏光レーザーを発生させる方法が知られている。 As a polarized laser oscillation method used when generating X-rays using laser inverse Compton scattering, etc., a laser that is currently obtained with a laser generator is guided to an optical resonator and resonated to generate a strong polarized laser. The method of making it known is known.
　しかしながら、このような偏光レーザー発生方法では、２枚の鏡を使用した光共振器で、レーザーの円偏光性を分離することができないことから、偏光子、ファラデー回転子、λ／４波長板などを使用して、円偏光を切り替えなければならず、その分だけ、調整が面倒であるという問題があった。 However, in such a polarized laser generating method, the circular resonator of the laser cannot be separated by an optical resonator using two mirrors, so that a polarizer, a Faraday rotator, a λ / 4 wavelength plate, etc. Therefore, the circularly polarized light must be switched, and there is a problem that adjustment is troublesome.
　また、このような偏光レーザー発生方法では、偏光子、ファラデー回転子、λ／４波長板などを各々、調整して右円偏光、左円偏光を切り替えなければならないことから、切り替え速度を速くすることが難しいのみならず、純粋な円偏光レーザーであると保証することができないという問題があった。 In such a polarized laser generation method, the polarizer, the Faraday rotator, the λ / 4 wavelength plate, etc. must be adjusted to switch between the right circularly polarized light and the left circularly polarized light, so that the switching speed is increased. This is not only difficult, but also cannot be guaranteed to be a purely circularly polarized laser.
　さらに、このような偏光レーザー発生方法を使用した偏光レーザー発生装置は、装置全体が大型化してしまうことから、レーザー逆コンプトン散乱などを利用して、Ｘ線を発生するＸ線源に使用したとき、Ｘ線源が大型化してしまう。 Furthermore, when the polarized laser generator using such a polarized laser generating method is used for an X-ray source that generates X-rays by utilizing laser inverse Compton scattering or the like because the entire apparatus becomes large. The X-ray source will be enlarged.
　このため、Ｘ線を使用し、磁性解析、生体の研究、創薬開発などで、偏光レーザー発生装置を内蔵したＸ線源を使用することが難しいという問題があった。 For this reason, there is a problem that it is difficult to use an X-ray source with a built-in polarized laser generator for magnetic analysis, biological research, drug development, etc. using X-rays.
　このため、本発明は、レーザー光源で得られたレーザーを３次元に構成された光共振器に導いて、右偏光又は左偏光のどちらか一方に共振させることができるとともに、容易に切り替えさせることができる光共振装置を用いた偏光レーザー発振方法を提供することを目的とする。 For this reason, the present invention can guide a laser obtained by a laser light source to an optical resonator configured in a three-dimensional manner to resonate with either right polarization or left polarization and easily switch between them. It is an object of the present invention to provide a polarization laser oscillation method using an optical resonance device capable of performing the above.
　本発明は、さらに、３次元に構成された光共振器内に設定された衝突点で、高エネルギー電子ビーム発生装置から出射される高エネルギー電子ビームと、３次元光共振器内の衝突点に生成された、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上である右偏光のパルスレーザー又は左偏光のパルスレーザーとを衝突させて、極短パルス偏光放射線を発生させる偏光レーザー発振システムを提供することを目的とする。 The present invention further provides a high-energy electron beam emitted from a high-energy electron beam generator at a collision point set in a three-dimensional optical resonator and a collision point in the three-dimensional optical resonator. Polarized light that generates ultrashort pulsed polarized radiation by colliding with a right-polarized pulse laser or a left-polarized pulse laser having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more. An object is to provide a laser oscillation system.
　上記の目的を達成するために、本発明は、その第１の形態として、立体的に配置された１対の平面鏡及び１対の凹面鏡を有し、レーザー光源装置から出射されたレーザー光を入射光学系により取り込み、当該レーザー光を圧電素子によってその光路長が調整された光路上を周回させながら前記調整された光路長に応じて右円偏光又は左円偏光を選択することによって前記レーザー光を共振させるように形成された光共振器を備えたことを特徴とする３次元光共振装置を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has, as its first form, a pair of plane mirrors and a pair of concave mirrors arranged in a three-dimensional manner, and receives laser light emitted from a laser light source device. The laser light is picked up by an optical system, and the laser light is selected by selecting the right circularly polarized light or the left circularly polarized light according to the adjusted optical path length while circling on the optical path whose optical path length is adjusted by the piezoelectric element. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional optical resonator having an optical resonator formed to resonate.
　ここで、前記レーザー光源装置は、レーザー発振器として、ＣＷレーザー発振器又はモードロックレーザーパルス発振器を備え、ＣＷレーザー形式又はパルスレーザー形式のレーザーを生成するレーザー光源から出射されるレーザーの偏光面とビーム径を整えるようにする。 Here, the laser light source device includes a CW laser oscillator or a mode-locked laser pulse oscillator as a laser oscillator, and a polarization plane and a beam diameter of a laser emitted from a laser light source that generates a laser of a CW laser type or a pulse laser type. To arrange.
　そして、前記光共振器内で共振しているレーザー光の強度を測定する共振モニタ装置を備え、当該光共振器内で共振しているレーザー光の内、前記平面鏡および前記凹面鏡の何れかを透過したレーザーをＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離し、各偏光成分の強度を測定すると共に、その差分値を求めてゼロクロスフィードバック信号を生成するゼロクロスフィードバック信号生成器を備える。 And a resonance monitor device for measuring the intensity of the laser beam resonating in the optical resonator, and transmitting either the plane mirror or the concave mirror among the laser beams resonating in the optical resonator. The laser is separated into a P-polarized component and an S-polarized component, the intensity of each polarized component is measured, and a zero-cross feedback signal generator that generates a zero-cross feedback signal by obtaining a difference value thereof is provided.
　そして、本３次元光共振装置は、前記選択される右円偏光又は左円偏光を指定する指示信号を出力する偏光切替スイッチと、前記偏光切替スイッチの出力、前記共振モニタ装置の出力及び前記ゼロクロスフィードバック信号生成器の出力に基づいて、前記光共振器に設けられた前記圧電素子の駆動電圧を制御して前記光路長を調整し、前記光共振器内に右円偏光、又は左円偏光のレーザーを選択的に蓄積させる共振制御器と、を備えた。 The three-dimensional optical resonator includes a polarization switch that outputs an instruction signal designating the selected right circular polarization or left circular polarization, an output of the polarization switch, an output of the resonance monitor device, and the zero cross Based on the output of the feedback signal generator, the drive voltage of the piezoelectric element provided in the optical resonator is controlled to adjust the optical path length, and right circularly polarized light or left circularly polarized light is adjusted in the optical resonator. And a resonance controller for selectively storing the laser.
　ここで、前記光共振器内に設定された衝突点において、ビームサイズが“１０μｍ”以下にされ、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上になる右偏光のパルスレーザー又は左偏光のパルスレーザーと前記入射光学系から出射される電子ビームとを衝突させ、その放射線量が測定される極短パルス偏光放射線を生成させるのである。 Here, at the collision point set in the optical resonator, a right-polarized pulse laser or a left-polarized pulse laser having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more and the aforementioned It collides with an electron beam emitted from the incident optical system, and generates ultrashort pulse polarized radiation whose radiation dose is measured.
　さらに、前記衝突点において、前記レーザー光源装置から出射された規格化エミッタンス“１０ｍｍｍｒａｄ”以下の電子ビームと、前記光共振器内のパルスレーザーとを衝突角度“８乃至２０度”の範囲で、かつ“１μｍ”以内の衝突精度で衝突させ、エネルギーが“０．２５ｋｅＶ”以上の特性を有するＸ線又はγ線の極短パルス偏光放射線を発生させ、外部に取り出すようにしている。 Furthermore, at the collision point, an electron beam having a normalized emittance of “10 mmrad” or less emitted from the laser light source device and a pulse laser in the optical resonator are in a collision angle range of “8 to 20 degrees”, and Collisions are made with a collision accuracy of “1 μm” or less, and X-ray or γ-ray ultrashort pulse polarized radiation having a characteristic of energy of “0.25 keV” or more is generated and extracted outside.
　本発明は、その第２の形態として、レーザー光源装置から出射されるレーザー光を光共振器に導き、前記レーザー光を前記光共振器内において１対の平面鏡及び１対の凹面鏡によって周回させながら、ランプ状の駆動電圧を印加することにより圧電素子を変形させることにより前記光共振器内の光路長を調整し、前記凹面鏡又は前記平面鏡から透過したレーザーのＰ偏光成分とＳ偏光成分を分離して各偏光成分の強度を測定し、前記偏光成分の強度の差分値に基づいてゼロクロスフィードバック信号を生成し、前記駆動電圧の電圧値を固定し、前記光共振器内に右偏光のレーザー又は左偏光のレーザーを共振させ蓄積する、ことを特徴とする偏光レーザー発振方法を提供するものである。 As a second mode of the present invention, laser light emitted from a laser light source device is guided to an optical resonator, and the laser light is circulated by a pair of plane mirrors and a pair of concave mirrors in the optical resonator. The optical path length in the optical resonator is adjusted by deforming the piezoelectric element by applying a lamp-like driving voltage, and the P-polarized component and S-polarized component of the laser transmitted from the concave mirror or the plane mirror are separated. Measuring the intensity of each polarization component, generating a zero-cross feedback signal based on a difference value of the intensity of the polarization component, fixing the voltage value of the drive voltage, and right-polarized laser or left in the optical resonator. The present invention provides a polarized laser oscillation method characterized by resonating and accumulating a polarized laser.
　本発明は、さらに、第３の形態として、ＣＷレーザー発振器、モードロックレーザーパルス発振器のうち、少なくとも何れかを持ち、ＣＷレーザー形式又はパルスレーザー形式のレーザーを生成するレーザー光源と、前記レーザー光源から出射されるレーザーの偏光面、ビーム径を整える入射光学系と、レーザー光源装置から出射されたレーザー光を入射光学系により取り込み、当該レーザー光を圧電素子によってその光路長が調整された光路上を周回させながら前記調整された光路長に応じて右円偏光又は左円偏光を選択することによって前記レーザー光を共振させるように形成された光共振器と、前記光共振器内で共振しているレーザーの強度を測定する共振モニタ装置と、前記光共振器内で共振しているレーザーのうち、前記各平面鏡、前記各凹面鏡の何れかを透過したレーザーをＰ偏光、Ｓ偏光に分離し、その強度を測定するとともに、その差分値を求めて、ゼロクロスフィードバック信号を生成するゼロクロスフィードバック信号生成器と、前記光共振器で選択される右円偏光又は左円偏光を指定する指示信号を出力する偏光切替スイッチと、この偏光切替スイッチの出力、前記共振モニタ装置の出力及び前記ゼロクロスフィードバック信号生成器の出力に基づいて、前記光共振器に設けられた前記圧電素子の駆動電圧を制御し前記光路長を調整して、前記光共振器内に右円偏光又は左円偏光のレーザーを選択的に蓄積させる共振制御器と、を備えたことを特徴とする偏光レーザー発振システムを提供するものである。 The present invention further includes, as a third embodiment, a laser light source that has at least one of a CW laser oscillator and a mode-locked laser pulse oscillator and generates a CW laser type or pulse laser type laser, and the laser light source. The incident optical system that adjusts the polarization plane and beam diameter of the emitted laser, and the laser beam emitted from the laser light source device is captured by the incident optical system, and the laser beam is adjusted on the optical path whose optical path length is adjusted by the piezoelectric element. An optical resonator formed to resonate the laser beam by selecting right circularly polarized light or left circularly polarized light according to the adjusted optical path length while rotating, and resonating in the optical resonator Resonance monitor device for measuring the intensity of the laser, and each of the planes among the lasers resonating in the optical resonator The laser beam transmitted through one of the concave mirrors is separated into P-polarized light and S-polarized light, its intensity is measured, and a difference value is obtained to generate a zero-cross feedback signal, and the light Based on a polarization changeover switch that outputs an instruction signal specifying right circular polarization or left circular polarization selected by the resonator, an output of the polarization changeover switch, an output of the resonance monitor device, and an output of the zero-cross feedback signal generator And controlling the drive voltage of the piezoelectric element provided in the optical resonator to adjust the optical path length, and selectively storing right-circularly polarized light or left-circularly polarized laser in the optical resonator. And a polarizing laser oscillation system characterized by comprising:
　これにより、本発明は、レーザー光源で得られたレーザーを３次元に構成された光共振器に導いて、右偏光又は左偏光のどちらか一方に共振させることができるとともに、容易に切り替えさせることができる３次元光共振装置を用いた偏光レーザー発振を可能にしたのである。 As a result, the present invention can guide the laser obtained by the laser light source to the three-dimensionally configured optical resonator so that it can resonate with either right-polarized light or left-polarized light and easily switch between them. This enables polarized laser oscillation using a three-dimensional optical resonator capable of performing
　本発明は、さらに、光共振器内に設定された衝突点で、高エネルギー電子ビーム発生装置から出射される高エネルギー電子ビームと、光共振器内の衝突点に生成された、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上である右偏光のパルスレーザー又は左偏光のパルスレーザーとを衝突させて、極短パルス偏光放射線を発生させる偏光レーザー発振システムを実現したのである。 The present invention further provides a high-energy electron beam emitted from the high-energy electron beam generator at the collision point set in the optical resonator and a beam size generated at the collision point in the optical resonator. We realized a polarized laser oscillation system that generates ultrashort pulsed polarized radiation by colliding with a right-polarized pulse laser or a left-polarized pulse laser with an energy intensity of 10 μm or less and an energy intensity of 1 mJ / pulse or more. .
本発明による偏光レーザー発振方法及びその装置の一形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one form of the polarization laser oscillation method by this invention, and its apparatus. 図１に示す３次元光共振器の詳細な構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detailed structural example of the three-dimensional optical resonator shown in FIG. 本発明による偏光放射線発生方法、偏光放射線発生システムの一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the polarized radiation generation method by this invention, and a polarized radiation generation system. 本発明の非平面４枚ミラーリング光共振器の構成図である。It is a block diagram of the non-planar 4 mirroring optical resonator of this invention. 予備実験テストで使用したシステムのレイアウトを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the layout of the system used by the preliminary experiment test. 入射したレーザーが線形偏光を有する場合に観察できる典型的な信号の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the typical signal which can be observed when the incident laser has linear polarization. “Ｒ1＝０．９９”、“Ｔ1＝０．０１”、“Ｒ＝０．９８”であるときにおける、関数“Ｆ（δ）＝Ｅr／Ｅi”をプロットしたものである。This is a plot of the function “F (δ) = E r / E i ” when “R 1 = 0.99”, “T 1 = 0.01”, and “R = 0.98”. “Ｒ1＝０．９９”、“Ｔ1＝０．０１”、“Ｒ＝０．９８”、“φgeo＝－０．０５７５ｒａｄ”にし、数式１１の列ベクトルで示される反射波“Ｅr”の成分“Ｅs r”、“Ｅp r”の差分信号“Ｅs r－Ｅp r”と、加算信号“Ｅs r＋Ｅp r”とを計算して、プロットしたものである。“R 1 = 0.99”, “T 1 = 0.01”, “R = 0.98”, “φ geo = −0.0575 rad”, and the reflected wave “E r indicated by the column vector of Equation 11 is used. "component" E s r "," E "and the addition signal" p r E s r -E p r " difference signal" and computing the E s r + E p r " , is plotted. “Ｒ1＝０．９９９”、“Ｔ1＝０．００１”、“Ｒ＝０．９９８”、“φgeo＝－０．０５７５ｒａｄ”にし、数式１１の列ベクトルで示される反射波“Ｅr”の成分“Ｅs r”、“Ｅp r”の差分信号“Ｅs r－Ｅp r”と、加算信号“Ｅs r＋Ｅp r”とを計算して、プロットしたものである。“R 1 = 0.999”, “T 1 = 0.001”, “R = 0.998”, “φ geo = −0.0575 rad”, and the reflected wave “E r indicated by the column vector of Equation 11” "component" E s r "," E "and the addition signal" p r E s r -E p r " difference signal" and computing the E s r + E p r " , is plotted. 計算を確認するため、我々が作成した実験装置の概要を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the experimental apparatus created in order to confirm calculation. 図１０に示す３次元光共振器の共鳴点近傍で観測された信号を示すグラフである。It is a graph which shows the signal observed in the vicinity of the resonance point of the three-dimensional optical resonator shown in FIG.
１．背景
　高精度な光共振器は、さまざまな科学分野で使用されている。レーザー発振器からのレーザービームを光共振器に入射させることによって、ビームの強度を数段階上げることができる。加速器物理学の分野では、この技術は、レーザーコンプトン散乱方式に基づく小型のＸ線光源を開発するために必要とされる。 1. BACKGROUND High-precision optical resonators are used in various scientific fields. By making the laser beam from the laser oscillator enter the optical resonator, the intensity of the beam can be increased by several steps. In the field of accelerator physics, this technology is needed to develop compact X-ray sources based on the laser Compton scattering scheme.
　光共振器の共鳴は、鋭いピークに維持する必要があることから、サーボシステムの移動方向を制御するために使用可能な共鳴曲線から差分信号を得るためのさまざまな方式が開発されている。 Since the resonance of the optical resonator needs to be maintained at a sharp peak, various methods for obtaining a differential signal from a resonance curve that can be used to control the moving direction of the servo system have been developed.
　広く利用されている方式の一つに、共鳴のピークの外側の周波数側波帯を導入し、反射波の位相シフトを測定する“Pound-Drever-Hall法”がある。別の方式としての“Tilt-locking method”では、基本的なモードと、より高い横モードとの間の干渉を利用して、反射波の位相シフトを検出する。また、“Hansch-Couillaud（ＨＣ）法”は、光共振器の内部に、複屈折材を載置させて、光共振器を共鳴偏光依存構造にし、共鳴で起きた位相シフトに起因する反射波の偏光変化を測定する。角度をつけて設置したミラーを使用するマルチミラー光共振器システムにおいては、たとえ２枚ミラーシステムであっても、ミラーの応力によって、線形偏光依存構造の特性が起こり得るため、“ＨＣ法”の変形は、付加的材料なくして、実現することができる。 One of the widely used methods is the “Pound-Drever-Hall method” that measures the phase shift of reflected waves by introducing frequency sidebands outside the resonance peak. In the “Tilt-locking method” as another method, the phase shift of the reflected wave is detected using interference between the basic mode and a higher transverse mode. The “Hansch-Couillaud (HC) method” is a method in which a birefringent material is placed inside an optical resonator so that the optical resonator has a resonant polarization-dependent structure, and a reflected wave caused by a phase shift caused by resonance. Measure the change in polarization. In a multi-mirror optical resonator system using mirrors installed at an angle, even in the case of a two-mirror system, the characteristics of a linear polarization-dependent structure can occur due to the stress of the mirror. The deformation can be realized without additional materials.
　３次元（非平面）構成の４枚ミラーリング光共振器は、光共振器の内部の１点に微小スポットを生成することができる。レーザーコンプトンＸ線源を使用すれば、４枚ミラーリング光共振器で、有効なレーザーエレクトロン交差を提供可能であり、生成Ｘ線性能（または収束性能）を改善することが可能となる。 A four-mirror optical resonator having a three-dimensional (non-planar) configuration can generate a minute spot at one point inside the optical resonator. If a laser Compton X-ray source is used, an effective laser electron intersection can be provided with a four-mirror optical resonator, and the generated X-ray performance (or convergence performance) can be improved.
　非平面光共振器は、通常、３次元光路における画像の回転により、円偏光依存特性を有する。本発明者は、この円偏光依存特性を利用して、非平面光共振器の共鳴から差分信号を得るための新しい方法を提案する。この方法は、円偏光依存を有する“ＨＣ法”の変形である。 Non-planar optical resonators usually have circular polarization dependence characteristics due to image rotation in a three-dimensional optical path. The inventor proposes a new method for obtaining a differential signal from resonance of a non-planar optical resonator by using this circular polarization dependence characteristic. This method is a modification of the “HC method” having circular polarization dependence.
２．実験装置
（１）非平面光共振器の概略
　図４は、本発明の非平面４枚ミラーリング光共振器の構成を示す。光路は、表面が辺“ａ”、“ａ”、“ｂ”を有する二等辺三角形である左右対称四面体の辺に沿っている。辺“ａ”は“４２０ｍｍ”、辺“ｂ”は“１００ｍｍ”である。各頂点“Ｐ1”、“Ｐ2”、“Ｐ3”、“Ｐ4”にある各ミラーは、この順に閉光共振器を形成する。頂点“Ｐ1”と頂点“Ｐ2”のミラーは平面鏡であり、頂点“Ｐ3”と頂点“Ｐ4”のミラーは凹形鏡である。この実験で使用した各ミラー（平面鏡、凹形鏡）は全て、反射率“９９％”、透過率“１％”である。点“Ｑ1”は頂点“Ｐ1”と頂点“Ｐ3”の中点である。点“Ｑ2”は、頂点“Ｐ2”と頂点“Ｐ4”の中点である。 2. Experimental Apparatus (1) Outline of Non-planar Optical Resonator FIG. 4 shows the configuration of the non-planar four-mirror optical resonator of the present invention. The optical path is along the sides of a symmetrical tetrahedron whose surface is an isosceles triangle having sides “a”, “a”, “b”. The side “a” is “420 mm”, and the side “b” is “100 mm”. Each mirror at each vertex “P 1 ”, “P 2 ”, “P 3 ”, “P 4 ” forms a closed optical resonator in this order. The mirrors of the vertices “P 1 ” and “P 2 ” are plane mirrors, and the mirrors of the vertices “P 3 ” and “P 4 ” are concave mirrors. Each mirror (plane mirror, concave mirror) used in this experiment has a reflectance of “99%” and a transmittance of “1%”. The point “Q 1 ” is a midpoint between the vertex “P 1 ” and the vertex “P 3 ”. The point “Q 2 ” is a midpoint between the vertex “P 2 ” and the vertex “P 4 ”.
（２）幾何学的位相の影響
　非平面光共振器の独自性は、円偏光の共鳴の縮退、分離にあることから、次に述べる手順で、幾何学的位相の影響を調べた。 (2) Influence of geometric phase Since the uniqueness of a non-planar optical resonator is the degeneration and separation of resonance of circularly polarized light, the influence of geometric phase was examined by the following procedure.
　頂点“Ｐ2”での影響について、単位のベクトル“ｋ1”およびベクトル“ｋ2”は各々、頂点“Ｐ1”から頂点“Ｐ2”への光線および頂点“Ｐ2”から頂点“Ｐ3”の光線（入射光）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 For the effect at vertex “P 2 ”, the unit vector “k 1 ” and vector “k 2 ” are respectively the rays from vertex “P 1 ” to vertex “P 2 ” and vertex “P 2 ” to vertex “P”. 3 "ray (incident light).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、頂点“Ｐ2”および頂点“Ｐ3”における反射光の通常のベクトル“ｎ1”およびベクトル“ｎ2”は、次式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 Here, the normal vector “n 1 ” and the vector “n 2 ” of the reflected light at the vertex “P 2 ” and the vertex “P 3 ” can be expressed by the following equations.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　そして、入射光および反射光を含む面は、単位の各ベクトル“ｋ1”、“ｋ2”と、通常のベクトル“ｎ1”、“ｎ2”との定義を使用し、次式に示すベクトル“ａ1”、“ａ2”で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 The plane including incident light and reflected light uses the definitions of unit vectors “k 1 ” and “k 2 ” and normal vectors “n 1 ” and “n 2 ”, and is expressed by the following equation: The vectors “a 1 ” and “a 2 ” can be used.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、ベクトル“ａ1”と、ベクトル“ａ2”との間の角度“α12”は、４枚ミラー光共振器の一辺で起きたイメージの回転であり、角度“α12”は次の式で算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 Here, the angle “α 12 ” between the vector “a 1 ” and the vector “a 2 ” is the rotation of the image that occurred on one side of the four-mirror optical resonator, and the angle “α 12 ” It can be calculated by the following formula.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　そして、このような非平面光共振器では、各反射点におけるイメージの回転が累積されることから、非平面光共振器内の光路を１周するとき、全体的な効果は角度“４α12”（以後、適時、これを幾何学的位相“φgeo”と呼ぶ）となる。また、イメージの回転は、回転偏光波の場合における位相シフトに相当する。また、右偏光および左偏光の位相シフトの符号は逆であるため、二つの円偏光の間の共鳴の減退を分割する。 In such a non-planar optical resonator, the rotation of the image at each reflection point is accumulated. Therefore, when the optical path in the non-planar optical resonator is rotated once, the overall effect is an angle “4α 12 ”. (Hereafter, this is referred to as the geometric phase “φ geo ” when appropriate). Further, the rotation of the image corresponds to a phase shift in the case of a rotationally polarized wave. Also, since the signs of the phase shifts of the right polarization and the left polarization are opposite, the resonance decay between the two circular polarizations is divided.
　例えば、角度“４α12”は、我々の提案する共振器では、“－０．０５７５ｒａｄ（２πの整数は無視する）”である。 For example, the angle “4α 12 ” is “−0.0575 rad (ignoring an integer of 2π)” in our proposed resonator.
（３）光共振器の共鳴の測定
　本発明者は、予備実験テストを行って、我々の提案する光共振器の偏光特性を調べた。この際、作成したシステムのレイアウトを図５に示す。 (3) Measurement of Resonance of Optical Resonator The present inventor conducted a preliminary experimental test to examine the polarization characteristics of the optical resonator proposed by us. At this time, the layout of the created system is shown in FIG.
　この際、シングルモードＣＷレーザー（イノライト製、プロメーテウス・モデル）を光源として使用した。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）で、入射するレーザー光の偏光を弁別した。入射レーザーが、光共振器、固有のモードに適合するようにレンズ（matching）対を配置した。光共振器（3D-4mirror cavity）に対する入射レーザーの入射位置と角度は、一対の平面鏡で調整した。光共振器鏡の一方（concave）は、ピエゾ素子（piezo）を持つ圧電制御ステージ上に装着して、光共振器の長さ（光路長）を変更できるようにした。光共振器の共鳴は、ピエゾ素子にランプ電圧（スロープ状に順次、高くなる電圧）を印加しつつ、ピンフォトダイオード（ＰＤ）で光共振器の透過レーザーを測定することによって判定した。 At this time, a single mode CW laser (Innolite, Prometheus model) was used as a light source. Polarization of incident laser light was discriminated by a polarizing beam splitter (PBS). A matching pair was placed so that the incident laser matched the optical resonator, the natural mode. The incident position and angle of the incident laser with respect to the optical resonator (3D-4mirror cavity) were adjusted with a pair of plane mirrors. One of the optical resonator mirrors (concave) is mounted on a piezoelectric control stage having a piezo element so that the length of the optical resonator (optical path length) can be changed. The resonance of the optical resonator was determined by measuring the transmitted laser of the optical resonator with a pin photodiode (PD) while applying a lamp voltage (voltage that increases sequentially in a slope shape) to the piezo element.
　図６は、入射したレーザーが線形偏光を有する場合に観察できる典型的な信号を示す。ピエゾ素子を使って光共振器の光路長を走査させながら、光共振器の透過レーザーをフォトダイオードで測定したときのグラフである。上の図は、自由スペクトル範囲の全期間を示す。最も高いピークは、基本的な横モードに相当する。下の図は、基本的なモードのピークのうちの一つを拡大したものである。 FIG. 6 shows a typical signal that can be observed when the incident laser has linear polarization. It is a graph when the transmission laser of an optical resonator is measured with a photodiode while scanning the optical path length of the optical resonator using a piezo element. The upper figure shows the entire period of the free spectral range. The highest peak corresponds to the basic transverse mode. The figure below is an enlargement of one of the basic mode peaks.
　この図６では、２つある共鳴ピークは、一方が右偏光に相当し、他方が左偏光に相当するダブルピーク構造になっている。入射したレーザーの線形偏光が２つの円偏光を同じ量だけ含んであるので、光共振器は、両共鳴条件に基づいて、わずかに異なる位相で共鳴する。 In FIG. 6, the two resonance peaks have a double peak structure in which one corresponds to right polarization and the other corresponds to left polarization. Since the linear polarization of the incident laser contains the same amount of the two circular polarizations, the optical resonator resonates at a slightly different phase based on both resonance conditions.
３．ロックする技術の方式
（１）計算
　反射波の説明
　光共振器では、各共鳴鏡における反射波の複素共振“Ｅr”は、次のように記述できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 3. Method of locking technique (1) Calculation Explanation of reflected wave In the optical resonator, the complex resonance “E r ” of the reflected wave in each resonance mirror can be described as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、“Ｅi”は、入射波の複素共振、“Ｒ1”および“Ｔ1”は光共振器の入出射口に配置された共鳴鏡の反射率および透過率である。“Ｒ”は、“Ｆ＝π／（１－Ｒ）”で定義された光共振器のフィネス“（Ｆ）”との関連する値である。ここで、“Ｒ”は、４枚ミラー光共振器の場合と同じ精度を有する２枚ミラー光共振器で使用される共振鏡の反射率として考えることができる。また“δ”は、共鳴条件から導かれる位相差である。 Here, “E i ” is the complex resonance of the incident wave, and “R 1 ” and “T 1 ” are the reflectance and transmittance of the resonant mirror disposed at the entrance / exit of the optical resonator. “R” is a value related to the finesse “(F)” of the optical resonator defined by “F = π / (1−R)”. Here, “R” can be considered as the reflectance of the resonant mirror used in the two-mirror optical resonator having the same accuracy as that of the four-mirror optical resonator. “Δ” is a phase difference derived from the resonance condition.
　図７は、“Ｒ1＝０．９９”、“Ｔ1＝０．０１”、“Ｒ＝０．９８”であるときにおける、関数“Ｆ（δ）＝Ｅr／Ｅi”をプロットしたものである。上の線は、位相差“δ”の実数部分を示し、下の線は位相差“δ”の虚数部分を示す。 FIG. 7 plots the function “F (δ) = E r / E i ” when “R 1 = 0.99”, “T 1 = 0.01”, and “R = 0.98”. Is. The upper line shows the real part of the phase difference “δ”, and the lower line shows the imaginary part of the phase difference “δ”.
　偏光の説明
　また、このような光共振器に対し、ジョーンズマトリックスを使用すると、波の偏光は次式を使用して、説明できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　ここで、列ベクトル“Ｅ”のそれぞれの要素“Ｅp”、“Ｅs”は各々、Ｐ偏光、Ｓ偏光を表す。電界は、テーブルに対して平行、且つ垂直である。波がテーブル上に水平に載置した偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）で分波されれば、二つの要素は別々に測定することができる。 Description of Polarization Also, if a Jones matrix is used for such an optical resonator, the polarization of the wave can be described using the following equation.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 Here, the respective elements “E p ” and “E s ” of the column vector “E” represent P-polarized light and S-polarized light, respectively. The electric field is parallel and perpendicular to the table. If the wave is demultiplexed by a polarizing beam splitter (PBS) placed horizontally on a table, the two elements can be measured separately.
　円偏光波は次のように記述できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　ここで、列ベクトル“ＥR”、“ＥL”は、それぞれ単位共振の右偏光、左偏光である。非平面光共振器の固有状態は円偏光に対応するので、入射波は、右偏光の単位共振“ＥR”と、左偏光の単位共振“ＥL”との重ね合わせとして好都合に記述できる。 A circularly polarized wave can be described as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 Here, the column vectors “E R ” and “E L ” are the unit resonance right polarization and left polarization, respectively. Since the eigenstate of the non-planar optical resonator corresponds to circularly polarized light, the incident wave can be conveniently described as a superposition of the right polarized unit resonance “E R ” and the left polarized unit resonance “E L ”.
　また、テーブル面に対して４５度回転させた直線偏光の単位共振である列ベクトル“Ｅ45”は、次のように記述できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 The column vector “E 45 ”, which is a unit resonance of linearly polarized light rotated by 45 degrees with respect to the table surface, can be described as follows.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
（２）提案するシステムの方式
　上述した２．（２）の章で説明したように、付加的幾何学的位相により、右偏光および左偏光の共鳴条件は、反対の符号にシフトする。反射波の右偏光成分“Ｅr R”、左偏光成分“Ｅr L”は、付加的幾何学位相“φgeo”を用いて、次のように表わすことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 (2) Proposed system method As explained in section (2), due to the additional geometric phase, the resonance conditions for right and left polarization are shifted to opposite signs. The right polarization component “E r R ” and the left polarization component “E r L ” of the reflected wave can be expressed as follows using the additional geometric phase “φ geo ”.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、数式８が入射波の場合、反射波の右偏光成分“Ｅr R”、左偏光成分“Ｅr L”は、光共振器内で、相互に作用し合う。結果生成される重ね合わせの反射波“Ｅr”は次式で表わされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 Here, when Equation 8 is an incident wave, the right polarization component “E r R ” and the left polarization component “E r L ” of the reflected wave interact with each other in the optical resonator. The resulting superimposed reflected wave “E r ” is expressed by the following equation.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　図８は、“Ｒ1＝０．９９”、“Ｔ1＝０．０１”、“Ｒ＝０．９８”、“φgeo＝－０．０５７５ｒａｄ”にし、この数式１１の列ベクトルで示される反射波“Ｅr”の成分“Ｅs r”、“Ｅp r”の差分信号“Ｅs r－Ｅp r”と、加算信号“Ｅs r＋Ｅp r”とを計算して、プロットしたものである。但し、図８では、図１０との関係を分かり易くするため、差分信号“Ｅs r－Ｅp r”として、“ＰＤ１－ＰＤ２”を表示し、加算信号“Ｅs r＋Ｅp r”として、“ＰＤ１＋ＰＤ２”を表示してある。 FIG. 8 shows “R 1 = 0.99”, “T 1 = 0.01”, “R = 0.98”, “φ geo = −0.0575 rad”, and is represented by the column vector of this equation 11. component of the reflected wave "E r""E s r ", and the difference signal "E s r -E p r" of the "E p r", to calculate the sum signal "E s r + E p r ", the plot It is a thing. However, in FIG. 8, for ease of connection with FIG. 10, as the difference signal "E s r -E p r" , as "PD1-PD2" is displayed, and the added signal "E s r + E p r " , “PD1 + PD2” is displayed.
　これは、我々のテスト対象となる光共振器の構成に相当するものであり、“Ｅs r－Ｅp r”は我々が提案している光共振器をロックするための差分信号である。 This is equivalent to an optical resonator structure composed with our test, "E s r -E p r " is the difference signal for locking the optical resonator we have proposed.
　さらに、より精度を上げた場合の計算を図９に示す。これは、“Ｒ1＝０．９９９”、“Ｔ1＝０．００１”、“Ｒ＝０．９９８”、“φgeo＝－０．０５７５ｒａｄ”にしたときの計算例である。 Further, FIG. 9 shows the calculation when the accuracy is further increased. This is a calculation example when “R 1 = 0.999”, “T 1 = 0.001”, “R = 0.998”, and “φ geo = −0.0575 rad”.
　これらの図８、図９から明らかなように、“ＰＤ１－ＰＤ２”で表示されている差分信号“Ｅs r－Ｅp r”は、共鳴のピークでゼロと交差する。さらに、ゼロと交差する差分信号“Ｅs r－Ｅp r”の符号（マイナスからプラスか、プラスからマイナスか）を選択することによって、右円偏光および左円偏光のどちらについても、円偏光共鳴の一つでシステムをロックすることが可能になる。 These 8, as is apparent from FIG. 9, "PD1-PD2" differential signal is displayed by "E s r -E p r" intersects the zero at the peak of the resonance. Furthermore, (or plus minus, minus one of the plus) sign of the difference signal "E s r -E p r" which crosses zero by selecting, for either right-handed circularly polarized light and left circularly polarized light is also circularly polarized light One of the resonances makes it possible to lock the system.
（３）実験
　計算を確認するため、本発明者は、図１０に示す装置を使って実験を行った。直線偏光波を３次元光共振器“3D-cavity”に入射させた。入射出口に配置された平面鏡“reflection”からの反射光（３次元光共振器“3D-cavity”内のレーザービーム）を偏光ビームスプリッタ“ＰＢＳ”および２つのピンフォトダイオード“ＰＤ１”、“ＰＤ２”から成る検知システム“detection system”に導いた。 (3) Experiment In order to confirm the calculation, the present inventor conducted an experiment using the apparatus shown in FIG. A linearly polarized wave was incident on the three-dimensional optical resonator “3D-cavity”. Reflected light (laser beam in the 3D optical resonator “3D-cavity”) from the plane mirror “reflection” arranged at the entrance exit is polarized beam splitter “PBS” and two pin photodiodes “PD1” and “PD2” Led to a "detection system" consisting of
　ピンフォトダイオード“ＰＤ１”は、偏光ビームスプリッタ“ＰＢＳ”の基準として、Ｐ偏光の強度“Ｅp”をモニタし、ピンフォトダイオード“ＰＤ２”はＳ偏光“Ｅs”の強度をモニタした。各ピンフォトダイオード“ＰＤ１”、“ＰＤ２”からの信号は差分増幅器“differential amplifier”に供給し、差動電圧“Ｅs－Ｅp”を出力信号“output”として出力した。 The pin photodiode “PD1” monitored the intensity “E p ” of P-polarized light as the reference of the polarization beam splitter “PBS”, and the pin photodiode “PD2” monitored the intensity of S-polarized light “E s ”. Signals from the respective pin photodiodes “PD1” and “PD2” were supplied to a differential amplifier “differential amplifier”, and a differential voltage “E s −E p ” was output as an output signal “output”.
　検出システム“detection system”の入力側にあるλ／２波長板“λ／２”の角度を調整して、入射するレーザービームの偏光面と、検出システム“detection system”の偏光面とを整合させ、λ／２波長板“λ／２”と、３次元光共振器“3D-cavity”との距離が離れていても、２つのピンフォトダイオード“ＰＤ１”、“ＰＤ２”の出力がバランスするようにした。 Adjust the angle of the λ / 2 wave plate “λ / 2” on the input side of the detection system “detection system” to match the polarization plane of the incident laser beam with the polarization plane of the detection system “detection system” The output of the two pin photodiodes “PD1” and “PD2” is balanced even if the distance between the λ / 2 wavelength plate “λ / 2” and the three-dimensional optical resonator “3D-cavity” is long. I made it.
　この状況は、偏光ビームスプリッタ“ＰＢＳ”の入力側に入射するレーザービームが、数式８として表わされることに相当する。また、ピンフォトダイオード“ＰＤ０”を使って、３次元光共振器“3D-cavity”からの透過光（３次元光共振器“3D-cavity”内のレーザービーム）の強度を測定し、３次元光共振器“3D-cavity”の共鳴状態をモニタした。 This situation corresponds to the fact that the laser beam incident on the input side of the polarization beam splitter “PBS” is expressed as Equation 8. Also, using the pin photodiode “PD0”, the intensity of the transmitted light from the three-dimensional optical resonator “3D-cavity” (the laser beam in the three-dimensional optical resonator “3D-cavity”) is measured, and the three-dimensional The resonance state of the optical resonator “3D-cavity” was monitored.
　本発明者は、ピエゾ素子“piezo”で位置が調整される圧電制御ミラーを使って３次元光共振器“3D-cavity”の光路長をスキャンさせながら、差分増幅器“differential amplifier”の出力信号“output”を測定した。３次元光共振器“3D-cavity”の共鳴点近傍で観測された信号を図１１に示す。一番下の線は、透過光を測定したピンフォトダイオード“ＰＤ０”の信号である。これは、３次元光共振器“3D-cavity”の共鳴点を示す。中央の線は、差分増幅器“differential amplifier”の出力信号“output”であり、この出力信号の形状は図８で計算した結果と一致する。差分増幅器“differential amplifier”の出力信号“output”は、２つの共鳴点で各々、ゼロと交差し、それぞれの円偏光ピークの近傍で異なる符号となった。これにより、差分増幅器“differential amplifier”の出力信号“output”が各ゼロ交差点の何れか一方と一致するように、３次元光共振器“3D-cavity”の光路長を調整すれば、３次元光共振器“3D-cavity”が持つ２つの共鳴ピークのどちらか１つにロックさせることができる。 The inventor scans the optical path length of the three-dimensional optical resonator “3D-cavity” using a piezoelectric control mirror whose position is adjusted by a piezo element “piezo”, and outputs an output signal “differential amplifier” from the differential amplifier “differential amplifier”. “output” was measured. FIG. 11 shows signals observed near the resonance point of the three-dimensional optical resonator “3D-cavity”. The bottom line is the signal of the pin photodiode “PD0” that measured the transmitted light. This shows the resonance point of the three-dimensional optical resonator “3D-cavity”. The center line is the output signal “output” of the differential amplifier “differential amplifier”, and the shape of this output signal matches the result calculated in FIG. The output signal “output” of the differential amplifier “differential amplifier” crossed zero at each of the two resonance points, and had different signs in the vicinity of the respective circularly polarized peaks. Accordingly, if the optical path length of the three-dimensional optical resonator “3D-cavity” is adjusted so that the output signal “output” of the differential amplifier “differential amplifier” coincides with one of the zero crossings, the three-dimensional light It can be locked to one of the two resonance peaks of the resonator “3D-cavity”.
　本発明では、このようなロック法を使用して、３次元光共振器“3D-cavity”が持つ２つの共鳴ピークのうちの１つにロックさせることにより、３次元光共振器“3D-cavity”を右偏光、左偏光のどちらでも、共鳴させ得るようにしている。 In the present invention, by using such a locking method, the three-dimensional optical resonator “3D-cavity” is locked to one of the two resonance peaks of the three-dimensional optical resonator “3D-cavity”. "Can be made to resonate with both right and left polarized light.
《第１形態》
　図１は上述した原理を用いる、本発明による偏光レーザー発振方法、偏光レーザー発振システムの一形態を示す概略構成図である。 << First form >>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a polarization laser oscillation method and a polarization laser oscillation system according to the present invention using the principle described above.
　この図に示す偏光レーザー発振システム１は、ＣＷレーザー発振器、モードロックレーザーパルス発振器を持ち、ＣＷレーザー又はパルスレーザーなどのレーザーを生成するレーザー光源２と、レーザー光源２から出射されるレーザーの偏光面、ビーム径を整える入射光学系３と、入射光学系３から出射されるレーザーを受光し、調整された光路長に応じて、右円偏光又は左円偏光を選択して、蓄積する３次元光共振器４と、３次元光共振器４内で共振しているレーザーの強度をモニタする共振モニタ装置５と、３次元光共振器４内で共振しているレーザーのうち、平面鏡２１を透過したレーザーをＰ偏光、Ｓ偏光に分離し、その強度を測定するとともに、その差分値を求めて、ゼロクロスフィードバック信号を生成するゼロクロスフィードバック信号生成器６と、３次元光共振器４で選択される右円偏光又は左円偏光を指定する指示信号を出力する偏光切替スイッチ７と、偏光切替スイッチ７の出力、共振モニタ装置５の出力、ゼロクロスフィードバック信号生成器６の出力に基づき、３次元光共振器４の光路長を制御し、３次元光共振器４内に右円偏光又は左円偏光のレーザーを選択的に、蓄積させる共振制御器８とを備えており、偏光切替スイッチ７から出力される指示信号、共振モニタ装置５のモニタ結果、ゼロクロスフィードバック信号生成器６から出力されるゼロクロス検出信号などに基づき、共振制御器８によって、レーザー光源２、３次元光共振器４を制御して、３次元光共振器４内に時間幅が３０ｐｓｅｃ以内、ビームサイズが“１０μｍ”以下、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上を有する左右どちらかの円偏光大強度パルスレーザーを発生させる。 The polarization laser oscillation system 1 shown in this figure has a CW laser oscillator and a mode-locked laser pulse oscillator, and generates a laser such as a CW laser or a pulse laser, and a polarization plane of the laser emitted from the laser light source 2. The incident optical system 3 for adjusting the beam diameter, and the three-dimensional light that receives the laser emitted from the incident optical system 3 and selects and stores right circularly polarized light or left circularly polarized light according to the adjusted optical path length. The resonator 4, the resonance monitor device 5 that monitors the intensity of the laser that resonates in the three-dimensional optical resonator 4, and the laser that resonates in the three-dimensional optical resonator 4 pass through the plane mirror 21. The laser beam is separated into P-polarized light and S-polarized light, its intensity is measured, and the difference value is obtained to generate a zero-cross feedback signal. Back signal generator 6, polarization switch 7 that outputs an instruction signal that specifies right circular polarization or left circular polarization selected by three-dimensional optical resonator 4, the output of polarization switch 7, and resonance monitor device 5 Based on the output and the output of the zero-cross feedback signal generator 6, the optical path length of the three-dimensional optical resonator 4 is controlled, and a right circularly polarized light or a left circularly polarized laser is selectively accumulated in the three-dimensional optical resonator 4. The resonance controller 8 includes a resonance controller 8 based on an instruction signal output from the polarization switch 7, a monitoring result of the resonance monitor device 5, a zero-cross detection signal output from the zero-cross feedback signal generator 6, and the like. By controlling the laser light source 2 and the three-dimensional optical resonator 4, the time width within the three-dimensional optical resonator 4 is within 30 psec, the beam size is “10 μm” or less, and the energy is strong. A left-right circularly polarized high-intensity pulse laser having a degree of "1 mJ / pulse" or more is generated.
　レーザー光源２は、ＣＷレーザーを生成するＣＷレーザー発振器、パルスレーザーを生成するモードロックレーザーパルス発振器などを備えており、共振制御器８からの指示に基づき、ＣＷレーザー発振器、モードロックレーザーパルス発振器の何れかを起動させて、ＣＷレーザー又はパルスレーザーなどのレーザーを生成し、入射光学系３に入射させる。 The laser light source 2 includes a CW laser oscillator that generates a CW laser, a mode-locked laser pulse oscillator that generates a pulsed laser, and the like. Based on an instruction from the resonance controller 8, the CW laser oscillator and the mode-locked laser pulse oscillator One of them is activated to generate a laser such as a CW laser or a pulse laser and enter the incident optical system 3.
　入射光学系３は、レーザー光源２から出射されるレーザーを３次元光共振器４に導く複数の平面鏡９と、これら各平面鏡９で規定された光路上に配置され、レーザー光源２から出射されるレーザーのビーム径を整える複数のコリメートレンズ１０と、各平面鏡９によって規定された光路上に設置され、レーザーを直線偏光にする偏光ビームスプリッタ１１とを備えており、レーザー光源２から出射されるレーザーの偏光面、ビーム径を整えて、３次元光共振器４に入射させる。 The incident optical system 3 is arranged on a plurality of plane mirrors 9 that guide the laser emitted from the laser light source 2 to the three-dimensional optical resonator 4, and on the optical path defined by each of these plane mirrors 9, and is emitted from the laser light source 2. A laser emitted from the laser light source 2 is provided with a plurality of collimating lenses 10 for adjusting the beam diameter of the laser and a polarizing beam splitter 11 which is installed on an optical path defined by each plane mirror 9 and makes the laser linearly polarized light. The polarization plane and the beam diameter are adjusted, and are incident on the three-dimensional optical resonator 4.
　３次元光共振器４は、図２に示す如く熱膨張率が小さく、電子ビーム、放射線による損傷を受けにくい材料によって構成され、高エネルギー電子ビーム発生装置の出射路に設けられた衝突チャンバ内に収納可能な大きさに形成される２つのリング部材１２、１３と、熱膨張率が小さく、電子ビーム、放射線による損傷を受けにくい材料によって構成され、各リング部材１２を所定距離だけ並行に離間させる４本の棒部材１４と、熱膨張率が小さく、電子ビーム、放射線による損傷を受けにくい材料によって構成され、水平方向に対し、時計方向に“４５度”傾くように、一方のリング部材１２に取り付けられる平板１５と、熱膨張率が小さく、電子ビーム、放射線による損傷を受けにくい材料によって構成され、平板１５に形成された各丸穴に取り付けられる２つの反射鏡保持枠（ステージ）１６、１７と、熱膨張率が小さく、電子ビーム、放射線による損傷を受けにくい材料によって構成され、水平方向に対し、反時計方向に“４５度”傾くように、他方のリング部材１３に取り付けられる平板１８と、熱膨張率が小さく、電子ビーム、放射線による損傷を受けにくい材料によって構成され、平板１８に形成された各丸穴に取り付けられる２つの反射鏡保持枠（ステージ）１９、２０とを備えている。 As shown in FIG. 2, the three-dimensional optical resonator 4 is made of a material that has a low coefficient of thermal expansion and is not easily damaged by an electron beam or radiation, and is provided in a collision chamber provided in an emission path of a high-energy electron beam generator. Two ring members 12 and 13 that are formed to be storable and made of a material that has a low coefficient of thermal expansion and is not easily damaged by an electron beam or radiation, and separates each ring member 12 in parallel by a predetermined distance. It is composed of four rod members 14 and a material that has a low coefficient of thermal expansion and is not easily damaged by electron beams or radiation, and is attached to one ring member 12 so as to be inclined by “45 degrees” clockwise relative to the horizontal direction. Each round plate formed on the flat plate 15 is made of a material to be attached and a material having a low thermal expansion coefficient and hardly damaged by an electron beam or radiation. It is composed of two reflector holding frames (stages) 16 and 17 that are attached to the surface, and a material that has a low coefficient of thermal expansion and is not easily damaged by an electron beam or radiation, and is "45 degrees" counterclockwise with respect to the horizontal direction. The flat plate 18 attached to the other ring member 13 so as to incline, and two materials attached to each round hole formed in the flat plate 18 are made of a material having a small coefficient of thermal expansion and not easily damaged by an electron beam or radiation. Reflecting mirror holding frames (stages) 19 and 20 are provided.
　さらに、３次元光共振器４は、反射率が“０．９９９”、透過率が“０．００１”に設定され、各反射鏡保持枠１６、１７、１９、２０のうち、入射光学系３から出射されるレーザーの入射口に配置された反射鏡保持枠１６に取り付けられ、入射光学系３から出射されるレーザーを透過させるとともに、他方のリング部材１３側からのレーザーを反射する平面鏡２１と、反射率が“０．９９９”、透過率が“０．００１”に設定され、各反射鏡保持枠１６、１７、１９、２０のうち、平面鏡２１が設けられたリング部材１２と対向するリング部材１３の反射鏡保持枠１９に設置され、平面鏡２１を透過したレーザー、および平面鏡２１で反射されたレーザーを反射する平面鏡２２と、反射率が“０．９９９”、透過率が“０．００１”に設定され、各反射鏡保持枠１６、１７、１９、２０のうち、平面鏡２１が設けられたリング部材１２の反射鏡保持枠１７に設置され、平面鏡２２で反射されたレーザーを反射し、電子ビーム通路３７上に設定された衝突点で、ビームサイズが“１０μｍ”以下になるように集光させる凹面鏡２３と、反射率が“０．９９９”、透過率が“０．００１”に設定され、各反射鏡保持枠１６、１７、１９、２０のうち、凹面鏡２３が設けられたリング部材１２と対向するリング部材１３の反射鏡保持枠２０に設置され、凹面鏡２３でコリメートされたレーザーを並行なレーザーに戻し、平面鏡２１に戻す凹面鏡２４と、凹面鏡２４と反射鏡保持枠２０との間に配置され、共振制御器８から供給される駆動電圧に応じて、変形し、凹面鏡２４の位置を調整するピエゾ素子２５とを備えている。 Further, the three-dimensional optical resonator 4 has the reflectance set to “0.999” and the transmittance set to “0.001”, and the incident optical system 3 among the reflecting mirror holding frames 16, 17, 19, and 20. A plane mirror 21 that is attached to the reflector holding frame 16 disposed at the entrance of the laser beam emitted from the laser beam and transmits the laser beam emitted from the incident optical system 3 and reflects the laser beam from the other ring member 13 side; The ring facing the ring member 12 provided with the plane mirror 21 among the reflecting mirror holding frames 16, 17, 19, 20 is set with a reflectance of “0.999” and a transmittance of “0.001”. The flat mirror 22 that is installed on the reflection mirror holding frame 19 of the member 13 and transmits the laser reflected by the plane mirror 21 and the laser reflected by the plane mirror 21 has a reflectance of “0.999” and a transmittance of “0.001”. ” Of the reflecting mirror holding frames 16, 17, 19, and 20, the laser is installed on the reflecting mirror holding frame 17 of the ring member 12 provided with the plane mirror 21, reflects the laser reflected by the plane mirror 22, and passes through the electron beam path. 37, the concave mirror 23 for condensing light so that the beam size becomes “10 μm” or less at the collision point set on 37, the reflectance is set to “0.999”, and the transmittance is set to “0.001”. Of the reflecting mirror holding frames 16, 17, 19, and 20, the laser collimated by the concave mirror 23 is installed in the reflecting mirror holding frame 20 of the ring member 13 facing the ring member 12 provided with the concave mirror 23. The concave mirror 24 is returned to the plane mirror 21, and is disposed between the concave mirror 24 and the reflecting mirror holding frame 20, is deformed according to the drive voltage supplied from the resonance controller 8, and adjusts the position of the concave mirror 24. The piezoelectric element 25 is provided.
　そして、入射光学系３から出射されるレーザーを取り込み、平面鏡２１→平面鏡２２→凹面鏡２３→凹面鏡２４→平面鏡２１なる経路で、閉じ込めるとともに、ピエゾ素子２５によって調整された光路長に応じ、右円偏光又は左円偏光を選択して、蓄積する。 Then, the laser beam emitted from the incident optical system 3 is captured and confined in the path of the plane mirror 21 → the plane mirror 22 → the concave mirror 23 → the concave mirror 24 → the plane mirror 21, and right circularly polarized light according to the optical path length adjusted by the piezo element 25. Alternatively, left circularly polarized light is selected and stored.
　また、共振モニタ装置５は、３次元光共振器４の平面鏡２２を透過したレーザーを反射する平面鏡２６と、平面鏡２６で反射されたレーザーを受光し、レーザー強度に応じた電圧値を持つモニタ信号（３次元光共振器４内で共振しているレーザーの強度を示す信号）を生成するピンフォトダイオード２７とを備えており、３次元光共振器４の平面鏡２２を透過したレーザーの強度を測定してモニタ信号を生成し、共振制御器８に供給する。 The resonance monitoring device 5 receives a laser beam reflected by the plane mirror 26 that reflects the laser beam that has passed through the plane mirror 22 of the three-dimensional optical resonator 4, and a monitor signal having a voltage value corresponding to the laser intensity. And a pin photodiode 27 for generating (a signal indicating the intensity of the laser resonating in the three-dimensional optical resonator 4), and measuring the intensity of the laser transmitted through the plane mirror 22 of the three-dimensional optical resonator 4. Then, a monitor signal is generated and supplied to the resonance controller 8.
　また、ゼロクロスフィードバック信号生成器６は、３次元光共振器４内で共振しているレーザーのうち、平面鏡２１を透過したレーザーを反射させ、３次元光共振器４から所定距離、離れた場所に導く複数の平面鏡２８と、３次元光共振器４から距離に応じた取り付け角度に調整され、最終段の平面鏡２８で反射されたレーザーの偏光面を調整するλ／２波長板２９と、λ／２波長板２９で偏光面が調整されたレーザーをＰ偏光、Ｓ偏光に分離する偏光ビームスプリッタ３０と、偏光ビームスプリッタ３０で分離されたＳ偏光側のレーザーを反射する平面鏡３１と、平面鏡３１で反射されたＳ偏光側のレーザーを受光し、Ｓ偏光側のレーザー強度を示すＳ偏光強度信号を生成するピンフォトダイオード３２と、偏光ビームスプリッタ３０で分離されたＰ偏光側のレーザーを反射する平面鏡３３と、平面鏡３３で反射されたＰ偏光側のレーザーを受光し、Ｐ偏光側のレーザー強度を示すＰ偏光強度信号を生成するピンフォトダイオード３４と、ピンフォトダイオード３２から出力されるＳ偏光強度信号とピンフォトダイオード３４から出力されるＰ偏光強度信号との差分を演算し、差分信号を生成する差動増幅器３５と、差動増幅器３５から出力される差分信号がゼロクロスしているかどうか、ゼロクロスしたとき、プラス側からマイナス側にゼロクロスしたか、マイナス側からプラス側にゼロクロスしたかどうかなどを判定し、これらの判定結果を示すゼロクロスフィードバック信号を生成するゼロクロス判定回路３６とを備えており、３次元光共振器４内で共振しているレーザーのうち、平面鏡２１を透過したレーザーを取り込んで、Ｐ偏光、Ｓ偏光に分離し、その強度を測定するとともに、その差分値を求めて、差分信号がゼロクロスしているかどうか、ゼロクロスしたとき、プラス側からマイナス側にゼロクロスしたか、マイナス側からプラス側にゼロクロスしたかどうかなどを示すゼロクロスフィードバック信号を生成し、共振制御器８に供給する。 Also, the zero-cross feedback signal generator 6 reflects the laser that has passed through the plane mirror 21 among the lasers resonating in the three-dimensional optical resonator 4, and places it at a predetermined distance from the three-dimensional optical resonator 4. A plurality of guiding plane mirrors 28, a λ / 2 wavelength plate 29 that adjusts the polarization angle of the laser reflected by the plane mirror 28 at the final stage, adjusted to a mounting angle according to the distance from the three-dimensional optical resonator 4, and λ / A polarization beam splitter 30 that separates the laser whose polarization plane is adjusted by the two-wavelength plate 29 into P-polarized light and S-polarized light, a plane mirror 31 that reflects the S-polarized laser separated by the polarization beam splitter 30, and a plane mirror 31. A pin photodiode 32 that receives the reflected S-polarized laser and generates an S-polarized intensity signal indicating the laser intensity on the S-polarized light and the polarization beam splitter 30 separate the laser. A plane mirror 33 that reflects the separated P-polarized laser, and a pin photodiode 34 that receives the P-polarized laser reflected by the plane mirror 33 and generates a P-polarized intensity signal indicating the P-polarized laser intensity; The differential amplifier 35 that calculates the difference between the S-polarized light intensity signal output from the pin photodiode 32 and the P-polarized light intensity signal output from the pin photodiode 34 and generates a difference signal is output from the differential amplifier 35. Whether the difference signal is zero-crossed, whether it is zero-crossed, zero-crossed from the plus side to the minus side, zero-crossed from the minus side to the plus side, etc., and a zero-cross feedback signal indicating these judgment results And a laser that resonates in the three-dimensional optical resonator 4. Among them, the laser that has passed through the plane mirror 21 is taken in, separated into P-polarized light and S-polarized light, the intensity is measured, and the difference value is obtained to determine whether the difference signal is zero-crossed. A zero cross feedback signal indicating whether or not zero crossing from the negative side to the negative side or zero crossing from the negative side to the positive side is generated and supplied to the resonance controller 8.
　また、偏光切替スイッチ７は、設定内容に応じて、右円偏光（または、左円偏光）を指定する指示信号又は高周波信号発生装置から出力される高周波信号に対応して、右円偏光、左円偏光を交互に指定する指示信号などを生成し、共振制御器８に供給する。 In addition, the polarization changeover switch 7 corresponds to an instruction signal designating right circular polarized light (or left circular polarized light) or a high frequency signal output from the high frequency signal generator according to the setting content, and right circular polarized light, left An instruction signal or the like that alternately designates circularly polarized light is generated and supplied to the resonance controller 8.
　共振制御器８は、各種の演算を行うマイクロプロセッサ又は演算機能が組み込まれたＬＳＩなどが搭載された演算基板を備えており、偏光切替スイッチ７から出力される指示信号、共振モニタ装置５から出力されるモニタ信号、ゼロクロスフィードバック信号生成器６から出力されるゼロクロスフィードバック信号に基づき、ランプ状の電圧値又は３次元光共振器４内に右円偏光又は左円偏光のレーザーを選択させるのに必要な電圧値の駆動電圧を生成して、３次元光共振器４のピエゾ素子２５に供給することにより、３次元光共振器４の光路長を制御し、３次元光共振器４内に右円偏光又は左円偏光のレーザーを選択的に、蓄積させる。 The resonance controller 8 includes a calculation board on which a microprocessor for performing various calculations or an LSI incorporating a calculation function is mounted. An instruction signal output from the polarization switch 7 and an output from the resonance monitor device 5 are provided. Necessary for selecting the right circularly polarized light or the left circularly polarized laser in the ramp-shaped voltage value or the three-dimensional optical resonator 4 based on the monitored monitor signal and the zero-cross feedback signal output from the zero-cross feedback signal generator 6. By generating a drive voltage having a certain voltage value and supplying it to the piezo element 25 of the three-dimensional optical resonator 4, the optical path length of the three-dimensional optical resonator 4 is controlled, and a right circle is formed in the three-dimensional optical resonator 4. A polarized or left circularly polarized laser is selectively accumulated.
　次に、図１に示す概略構成図、図２に示す斜視図を参照しながら、偏光レーザー発振システム１の動作を説明する。 Next, the operation of the polarization laser oscillation system 1 will be described with reference to the schematic configuration diagram shown in FIG. 1 and the perspective view shown in FIG.
　偏光レーザー発振システム１の起動スイッチがオンされて、レーザー光源２からＣＷレーザーなどのレーザーの出射が開始されると、入射光学系３によって、レーザーの偏光面、ビーム径が整えられて、３次元光共振器４の平面鏡２１に入射されるとともに、平面鏡２１を透過したレーザーが平面鏡２１→平面鏡２２→凹面鏡２３→凹面鏡２４→平面鏡２１なる経路で、閉じ込められる。 When the activation switch of the polarization laser oscillation system 1 is turned on and the emission of a laser such as a CW laser from the laser light source 2 is started, the polarization plane and the beam diameter of the laser are adjusted by the incident optical system 3, and the three-dimensional The laser that is incident on the plane mirror 21 of the optical resonator 4 and is transmitted through the plane mirror 21 is confined by a path of the plane mirror 21 → the plane mirror 22 → the concave mirror 23 → the concave mirror 24 → the plane mirror 21.
　また、この動作と並行し、共振モニタ装置５によって、３次元光共振器４の平面鏡２２を透過したレーザーの強度が測定されてモニタ信号が生成され、共振制御器８に供給される。 In parallel with this operation, the resonance monitor device 5 measures the intensity of the laser beam that has passed through the plane mirror 22 of the three-dimensional optical resonator 4, generates a monitor signal, and supplies it to the resonance controller 8.
　また、これらの動作と並行し、ゼロクロスフィードバック信号生成器６によって、３次元光共振器４内で共振しているレーザーのうち、平面鏡２１を透過したレーザーが取り込まれて、Ｐ偏光、Ｓ偏光に分離され、その強度が測定され、その差分値が求められるとともに、ゼロクロスしているかどうかが判定されて、ゼロクロスフィードバック信号が生成され、共振制御器８に供給される。 In parallel with these operations, the laser that has passed through the plane mirror 21 among the lasers resonating in the three-dimensional optical resonator 4 is taken in by the zero-cross feedback signal generator 6 and converted into P-polarized light and S-polarized light. It is separated, its intensity is measured, its difference value is determined, it is determined whether or not it is zero-crossed, and a zero-cross feedback signal is generated and supplied to the resonance controller 8.
　また、この動作と並行し、共振制御器８によって、ランプ状に電圧値が高くなる駆動電圧が生成されて、３次元光共振器４内のピエゾ素子２５に供給され、３次元光共振器４の光路長が調整される。 In parallel with this operation, the resonance controller 8 generates a driving voltage having a ramp-like voltage value, which is supplied to the piezo element 25 in the three-dimensional optical resonator 4 and supplied to the three-dimensional optical resonator 4. Is adjusted.
　そして、偏光切替スイッチ７から出力されている指示信号で、右円偏光又は左円偏光の何れか、例えば右円偏光が指定され、この状況で、ゼロクロスフィードバック信号生成器６によって、右円偏光が検出されたことを示すゼロクロスフィードバック信号が生成され、共振モニタ装置５から３次元光共振器４内でレーザーが共振していることを示すモニタ信号が出力されたとき、共振制御器８によって、これが検知されて、駆動電圧の電圧値が固定される。 The instruction signal output from the polarization changeover switch 7 specifies either right circular polarization or left circular polarization, for example, right circular polarization. In this situation, the zero-cross feedback signal generator 6 converts the right circular polarization into right circular polarization. When a zero-cross feedback signal indicating that the laser is detected is generated and a monitor signal indicating that the laser is resonating in the three-dimensional optical resonator 4 is output from the resonance monitor device 5, this is detected by the resonance controller 8. It is detected and the voltage value of the drive voltage is fixed.
　これにより、３次元光共振器４内の光路長がその時点で固定され、３次元光共振器４内で右円偏光のレーザーに対する共振が指定された時間、維持される。 Thereby, the optical path length in the three-dimensional optical resonator 4 is fixed at that time, and the resonance for the right circularly polarized laser is maintained in the three-dimensional optical resonator 4 for a specified time.
　また、レーザー光源２からモードロック発振で生成された大強度のパルスレーザーが出射されている場合も、同様な制御が行われて、３次元光共振器４内に右円偏光のパルスレーザー（大強度のパルスレーザー）又は左円偏光のパルスレーザー（大強度のパルスレーザー）が共振、蓄積されるとともに、少なくとも“０．００１秒”間、安定的に維持される。 In addition, when a high-intensity pulse laser generated by mode-locked oscillation is emitted from the laser light source 2, the same control is performed, and a right circularly polarized pulse laser (large Intense pulse laser) or left circularly polarized pulse laser (high intensity pulse laser) is resonated and accumulated, and is stably maintained for at least “0.001 second”.
　このとき、モードロック発振周波数とパルスレーザーの時間輻とによって、パルスレーザーの線幅が決まり、また３次元光共振器４内では、衝突点におけるパルスレーザーのビームサイズが“１０μｍ”以下であることから、パルスレーザーの時間幅が“３０ｐｓｅｃ”以内であれば、３次元光共振器４内における衝突点での、エネルギー強度を“１ｍＪ／パルス”以上にすることができる。 At this time, the line width of the pulse laser is determined by the mode-locked oscillation frequency and the time radiation of the pulse laser, and the beam size of the pulse laser at the collision point is not more than “10 μm” in the three-dimensional optical resonator 4. Therefore, if the time width of the pulse laser is within “30 psec”, the energy intensity at the collision point in the three-dimensional optical resonator 4 can be set to “1 mJ / pulse” or more.
　また、偏光切替スイッチ７から右円偏光、左円偏光を交互に指定する指示信号が出力されている場合にも、同様な制御が行われて、３次元光共振器４内に右円偏光のパルスレーザー（大強度のパルスレーザー）と、左円偏光のパルスレーザー（大強度のパルスレーザー）とが交互に、共振、蓄積される。 Further, when an instruction signal for alternately specifying right circularly polarized light and left circularly polarized light is output from the polarization changeover switch 7, the same control is performed and the right circularly polarized light is input into the three-dimensional optical resonator 4. A pulse laser (high intensity pulse laser) and a left circularly polarized pulse laser (high intensity pulse laser) alternately resonate and accumulate.
　このときにも、モードロック発振周波数とパルスレーザーの時間輻とによって、パルスレーザーの線幅が決まり、また３次元光共振器４内では、衝突点におけるパルスレーザーのビームサイズが“１０μｍ”以下であることから、パルスレーザーの時間幅が“３０ｐｓｅｃ”以内であれば、３次元光共振器４内における衝突点での、エネルギー強度を“１ｍＪ／パルス”以上にすることができる。 Also at this time, the line width of the pulse laser is determined by the mode-locked oscillation frequency and the time radiation of the pulse laser. In the three-dimensional optical resonator 4, the beam size of the pulse laser at the collision point is less than “10 μm”. Therefore, if the time width of the pulse laser is within “30 psec”, the energy intensity at the collision point in the three-dimensional optical resonator 4 can be set to “1 mJ / pulse” or more.
　このように、この形態では、レーザー光源２で得られたレーザーを３次元光共振器４に導いて、右偏光又は左偏光のどちらか一方に共振させることができるとともに、偏光切替スイッチ７を操作するだけで、容易に切り替えさせることができる。 Thus, in this embodiment, the laser obtained by the laser light source 2 can be guided to the three-dimensional optical resonator 4 to resonate with either right polarization or left polarization, and the polarization changeover switch 7 can be operated. You can easily switch between them.
　また、この形態では、レーザー光源２で得られた大強度パルスレーザーを３次元光共振器４に導いて、右偏光又は左偏光のどちらか一方に共振させることができるとともに、３次元光共振器４内に設けられた衝突点に、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上になるパルスレーザーを生成させることができる。 In this embodiment, the high-intensity pulse laser obtained by the laser light source 2 can be guided to the three-dimensional optical resonator 4 to resonate with either the right polarization or the left polarization, and the three-dimensional optical resonator. A pulse laser having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more can be generated at a collision point provided in 4.
　また、この形態では、レーザー光源２で得られた、時間幅が“３０ｐｓｅｃ”以内の大強度パルスレーザーを３次元光共振器４に導いて、右偏光又は左偏光のどちらか一方に共振させることができるとともに、３次元光共振器４内に設けられた衝突点に、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上になるパルスレーザーを生成させることができる。 In this embodiment, the high-intensity pulse laser obtained with the laser light source 2 and having a time width of “30 psec” or less is guided to the three-dimensional optical resonator 4 to resonate with either right-polarized light or left-polarized light. In addition, a pulse laser having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more can be generated at a collision point provided in the three-dimensional optical resonator 4.
　また、この形態では、レーザー光源２で得られた大強度パルスレーザーを３次元光共振器４に導いて、３次元光共振器４内に設けられた衝突点に、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上になる右偏光パルスレーザー、左偏光パルスレーザーを交互に生成させることができる。 In this embodiment, the high-intensity pulse laser obtained by the laser light source 2 is guided to the three-dimensional optical resonator 4, and the beam size is “10 μm” or less at the collision point provided in the three-dimensional optical resonator 4. Thus, a right-polarized pulse laser and a left-polarized pulse laser with energy intensity of “1 mJ / pulse” or more can be generated alternately.
《第２形態》
　図３は図１に示す偏光レーザー発振システム１を使用した偏光放射線発生方法、偏光放射線発生システムの一例を示す概略構成図である。なお、この図において、図１、図２と対応する部分には、同じ符号が付してある。 << 2nd form >>
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a polarized radiation generation method and a polarized radiation generation system using the polarized laser oscillation system 1 shown in FIG. In this figure, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
　この図に示す偏光放射線発生システム５１は、システムを同期させるのに必要な高周波信号を発生する高周波信号発生装置５２と、加速器を持ち、高周波信号発生装置５２から出力される高周波信号と同期した高周波電圧を使用して、電子を加速させて、電子ビームを出射する高エネルギー電子ビーム発生装置５３と、レーザー光源、モードロックレーザー発振器などを持ち、ＣＷ発振で得られたレーザー又は高周波信号発生装置５２から出力される高周波信号と同期したパルスレーザーを生成する偏光レーザー発振システム１と、高エネルギー電子ビーム発生装置５３から出射される電子ビームと３次元光共振器４内のレーザーとの衝突角が８－２０度の範囲になり、“１μｍ”以内の衝突精度で衝突するように、偏光レーザー発振システム１を構成する３次元光共振器４が収納され、３次元光共振器４内のレーザーと衝突させたとき生じる逆コンプトン散乱によって放射線を生成させる衝突チャンバ５４と、衝突チャンバ５４で生成された放射線を取り出すとともに、放射線量を測定する放射線検出装置５５とを備えている。 The polarized radiation generation system 51 shown in this figure has a high-frequency signal generation device 52 that generates a high-frequency signal necessary for synchronizing the system, and an accelerator, and a high-frequency signal that is synchronized with the high-frequency signal output from the high-frequency signal generation device 52. A high-energy electron beam generator 53 that emits an electron beam by accelerating electrons using voltage, a laser light source, a mode-locked laser oscillator, etc., and a laser or high-frequency signal generator 52 obtained by CW oscillation The collision angle between the polarized laser oscillation system 1 that generates a pulse laser synchronized with the high-frequency signal output from the high-frequency electron beam generator 53 and the laser in the three-dimensional optical resonator 4 is 8 Polarized laser oscillation system so that it will collide with a collision accuracy within -1 degree and within the range of -20 degrees. The three-dimensional optical resonator 4 constituting the system 1 is housed, and a collision chamber 54 that generates radiation by inverse Compton scattering generated when colliding with the laser in the three-dimensional optical resonator 4 and the collision chamber 54 A radiation detection device 55 that extracts radiation and measures the radiation dose is provided.
　そして、高周波信号発生装置５２から出力される高周波信号によって、高エネルギー電子ビーム発生装置５３と、偏光レーザー発振システム１とを完全に同期させながら、偏光レーザー発振システム１の３次元光共振器４内に“１００ＭＨｚ”以上の超高繰り返しの特性を有する左円偏光特性（または、左円偏光特性）を持ち、パルスの時間幅が“３０ｐｓｅｃ”以内であり、ビームサイズが“１０μｍ”以下の大強度偏光パルスレーザーを発生させるとともに、高エネルギー電子ビーム発生装置５３から規格化エミッタンス“１０ｍｍｍｒａｄ”以下の高品質特性を有する高エネルギーの電子ビームを出射させ、衝突チャンバ５４内でこれら高エネルギーの電子ビームと、大強度偏光パルスレーザーとを衝突させる。 Then, the high-energy electron beam generator 53 and the polarization laser oscillation system 1 are completely synchronized with the high-frequency signal output from the high-frequency signal generation device 52 while the three-dimensional optical resonator 4 of the polarization laser oscillation system 1 is in synchronism. Has a left circular polarization characteristic (or left circular polarization characteristic) with ultra-high repetition characteristics of "100 MHz" or more, a pulse time width of "30 psec" or less, and a large intensity with a beam size of "10 μm" or less A polarized pulse laser is generated, and a high energy electron beam having a high quality characteristic of a normalized emittance of “10 mmrad” or less is emitted from the high energy electron beam generator 53, and these high energy electron beams are generated in the collision chamber 54. Collide with a high-intensity polarized pulsed laser.
　これにより、逆コンプトン散乱によって、エネルギーが“０．２５ｋｅＶ”以上になる極短パルス偏光放射線を発生させ、放射線検出装置５５によって、これを取り出させ、外部に導かせるとともに、外部に導かれた放射線の放射線量を測定させ、表示器（図示は省略する）などに表示させることができる。 As a result, extremely short pulsed polarized radiation having an energy of “0.25 keV” or more is generated by inverse Compton scattering, and the radiation detection device 55 extracts the radiation and guides the radiation to the outside. The amount of radiation can be measured and displayed on a display (not shown).
　このように、この形態では、３次元光共振器４内に設定された衝突点で、高エネルギー電子ビーム発生装置５３から出射される高エネルギー電子ビームと、３次元光共振器４内の衝突点に生成された、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上である右偏光のパルスレーザー又は左偏光のパルスレーザーとを衝突させて、極短パルス偏光放射線を発生させることができる。 Thus, in this embodiment, the high-energy electron beam emitted from the high-energy electron beam generator 53 at the collision point set in the three-dimensional optical resonator 4 and the collision point in the three-dimensional optical resonator 4 Is generated by colliding with a right-polarized pulse laser or a left-polarized pulse laser having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more. be able to.
　また、この形態では、３次元光共振器４内に設定された衝突点で、高エネルギー電子ビーム発生装置５３から出射される規格化エミッタンス“１０ｍｍｍｒａｄ”以下の高品質特性を有する高エネルギー電子ビームと、３次元光共振器４内の衝突点に生成された、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上である右偏光のパルスレーザー又は左偏光のパルスレーザーとを、ほぼ正面衝突に近い衝突角度“８－２０度”の範囲で、かつ“１μｍ”以内の衝突精度で衝突させて、エネルギーが“０．２５ｋｅＶ”以上の特性を有する極短パルス偏光放射線を発生させることができる。 In this embodiment, a high-energy electron beam having a high quality characteristic of a normalized emittance of “10 mmrad” or less emitted from the high-energy electron beam generator 53 at a collision point set in the three-dimensional optical resonator 4 A right-polarized pulse laser or a left-polarized pulse laser generated at a collision point in the three-dimensional optical resonator 4 and having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more; Colliding with a collision angle of “8-20 degrees”, which is almost a frontal collision, and with a collision accuracy of “1 μm” or less, to generate ultrashort pulsed polarized radiation having a characteristic of energy of “0.25 keV” or more. be able to.
　また、この形態では、３次元光共振器４内に設定された衝突点で、高エネルギー電子ビーム発生装置５３から出射される規格化エミッタンス“１０ｍｍｍｒａｄ”以下の高品質特性を有する高エネルギー電子ビームと、３次元光共振器４内の衝突点に生成された、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上であり、“１００ＭＨｚ”以上の超高繰り返しの特性を有する左右どちらかの円偏光を有する大強度偏光のパルスレーザーとを、ほぼ正面衝突に近い衝突角度“８－２０度”の範囲で、かつ“１μｍ”以内の衝突精度で衝突させて、エネルギーが“０．２５ｋｅＶ”以上の特性を有する極短パルス偏光放射線を発生させることができる。 In this embodiment, a high-energy electron beam having a high quality characteristic of a normalized emittance of “10 mmrad” or less emitted from the high-energy electron beam generator 53 at a collision point set in the three-dimensional optical resonator 4 Left and right generated at the collision point in the three-dimensional optical resonator 4 with a beam size of “10 μm” or less, an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more, and an ultra-high repetition characteristic of “100 MHz” or more. Either one of the circularly polarized high intensity polarized pulse lasers collides with a collision angle in the range of “8-20 degrees” which is almost a frontal collision and with a collision accuracy within “1 μm”, and the energy is “0”. It is possible to generate ultrashort pulse polarized radiation having a characteristic of .25 keV ″ or higher.
　また、この形態では、３次元光共振器４内に設定された衝突点で、高エネルギー電子ビーム発生装置５３から出射される規格化エミッタンス“１０ｍｍｍｒａｄ”以下の高品質特性を有する高エネルギー電子ビームと、３次元光共振器４内の衝突点に生成された、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上である右偏光のパルスレーザー又は左偏光のパルスレーザーとを、ほぼ正面衝突に近い衝突角度“８－２０度”の範囲で、かつ“１μｍ”以内の衝突精度で衝突させて、エネルギーが“０．２５ｋｅＶ”以上の特性を有する極短パルス偏光状のＸ線又はγ線を発生させることができる。 Further, in this embodiment, a high energy electron beam having a high quality characteristic of a normalized emittance “10 mmrad” or less emitted from the high energy electron beam generator 53 at a collision point set in the three-dimensional optical resonator 4 and A right-polarized pulse laser or a left-polarized pulse laser generated at a collision point in the three-dimensional optical resonator 4 and having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more; Extremely short-pulse polarized X-rays with energy characteristics of "0.25 keV" or higher when colliding with a collision angle of "8-20 degrees", which is close to a frontal collision, and with a collision accuracy of "1 µm" or less. Alternatively, γ rays can be generated.
　本発明は、レーザー逆コンプトン散乱などを使用してＸ線を発生する小型Ｘ線源の偏光レーザー発振方法、偏光放射線発生方法及びその装置、システムに係わり、特に左右円偏光性を自由に、選択し得る偏光レーザー発振方法、偏光放射線発生方法及びそのシステムに関するものであり、産業上の利用可能性を有する。 The present invention relates to a polarized laser oscillation method, a polarized radiation generation method and apparatus and system for a small X-ray source that generates X-rays using laser inverse Compton scattering and the like. The present invention relates to a polarized laser oscillation method, a polarized radiation generation method and a system thereof, and has industrial applicability.
　１：偏光レーザー発振システム
　２：レーザー光源
　３：入射光学系
　４：３次元光共振器
　５：共振モニタ装置
　６：ゼロクロスフィードバック信号生成器
　７：偏光切替スイッチ
　８：共振制御器
　９：平面鏡
　１０：コリメートレンズ
　１１：偏光ビームスプリッタ
　１２：リング部材
　１３：リング部材
　１４：棒部材
　１５：平板
　１６：反射鏡保持枠
　１７：反射鏡保持枠
　１８：平板
　１９：反射鏡保持枠
　２０：反射鏡保持枠
　２１：平面鏡
　２２：平面鏡
　２３：凹面鏡
　２４：凹面鏡
　２５：ピエゾ素子（圧電素子）
　２６：平面鏡
　２７：ピンフォトダイオード
　２８：平面鏡
　２９：λ／２波長板
　３０：偏光ビームスプリッタ
　３１：平面鏡
　３２：ピンフォトダイオード
　３３：平面鏡
　３４：ピンフォトダイオード
　３５：差動増幅器
　３６：ゼロクロス判定回路
　３７：電子ビーム通路
　５１：偏光放射線発生システム
　５２：高周波信号発生装置
　５３：高エネルギー電子ビーム発生装置
　５４：衝突チャンバ
　５５：放射線検出装置 1: Polarized laser oscillation system 2: Laser light source 3: Incident optical system 4: Three-dimensional optical resonator 5: Resonance monitor device 6: Zero-cross feedback signal generator 7: Polarization switch 8: Resonance controller 9: Plane mirror 10: Collimate Lens 11: Polarizing beam splitter 12: Ring member 13: Ring member 14: Bar member 15: Flat plate 16: Reflector holding frame 17: Reflector holding frame 18: Flat plate 19: Reflector holding frame 20: Reflector holding frame 21: Plane mirror 22: Plane mirror 23: Concave mirror 24: Concave mirror 25: Piezo element (piezoelectric element)
26: plane mirror 27: pin photodiode 28: plane mirror 29: λ / 2 wave plate 30: polarization beam splitter 31: plane mirror 32: pin photodiode 33: plane mirror 34: pin photodiode 35: differential amplifier 36: zero-cross determination circuit 37 : Electron beam passage 51: Polarized radiation generation system 52: High frequency signal generator 53: High energy electron beam generator 54: Collision chamber 55: Radiation detector

Claims (15)

  1. 　立体的に配置された１対の平面鏡及び１対の凹面鏡を有し、
    　レーザー光源装置から出射されたレーザー光を入射光学系により取り込み、当該レーザー光を圧電素子によってその光路長が調整された光路上を周回させながら前記調整された光路長に応じて右円偏光又は左円偏光を選択することによって前記レーザー光を共振させるように形成された光共振器を備えたことを特徴とする３次元光共振装置。     A pair of three-dimensionally arranged plane mirrors and a pair of concave mirrors;
    The laser light emitted from the laser light source device is taken in by the incident optical system, and the laser light is circulated on the optical path whose optical path length is adjusted by the piezoelectric element, and right circularly polarized light or left depending on the adjusted optical path length. A three-dimensional optical resonance apparatus comprising an optical resonator formed to resonate the laser beam by selecting circularly polarized light.
  2. 　前記レーザー光源装置は、
    　レーザー発振器として、ＣＷレーザー発振器又はモードロックレーザーパルス発振器を備え、
    　ＣＷレーザー形式又はパルスレーザー形式のレーザーを生成するレーザー光源から出射されるレーザーの偏光面とビーム径を整える、こと特徴とする請求項１に記載の３次元光共振装置。     The laser light source device
    As a laser oscillator, a CW laser oscillator or a mode-locked laser pulse oscillator is provided.
    The three-dimensional optical resonance apparatus according to claim 1, wherein a polarization plane and a beam diameter of a laser emitted from a laser light source that generates a laser of a CW laser type or a pulse laser type are adjusted.
  3. 　前記光共振器内で共振しているレーザー光の強度を測定する共振モニタ装置を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の３次元光共振装置。 The three-dimensional optical resonator according to claim 1 or 2, further comprising a resonance monitor device that measures the intensity of laser light resonating in the optical resonator.
  4. 　前記光共振器内で共振しているレーザー光の内、前記平面鏡および前記凹面鏡の何れかを透過したレーザーをＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離し、各偏光成分の強度を測定すると共に、その差分値を求めてゼロクロスフィードバック信号を生成するゼロクロスフィードバック信号生成器を備えた、ことを特徴とする請求項２に記載の３次元光共振装置。 Of the laser light resonating in the optical resonator, the laser that has passed through either the plane mirror or the concave mirror is separated into a P-polarized component and an S-polarized component, and the intensity of each polarized component is measured. The three-dimensional optical resonator according to claim 2, further comprising a zero-cross feedback signal generator that obtains the difference value and generates a zero-cross feedback signal.
  5. 　前記選択される右円偏光又は左円偏光を指定する指示信号を出力する偏光切替スイッチと、
    　前記偏光切替スイッチの出力、前記共振モニタ装置の出力及び前記ゼロクロスフィードバック信号生成器の出力に基づいて、前記光共振器に設けられた前記圧電素子の駆動電圧を制御して前記光路長を調整し、前記光共振器内に右円偏光、又は左円偏光のレーザーを選択的に蓄積させる共振制御器と、
    を備えたことを特徴とする請求項４に記載の３次元光共振装置。     A polarization changeover switch that outputs an instruction signal designating the selected right circularly polarized light or left circularly polarized light;
    Based on the output of the polarization changeover switch, the output of the resonance monitor device, and the output of the zero cross feedback signal generator, the drive voltage of the piezoelectric element provided in the optical resonator is controlled to adjust the optical path length. A resonance controller that selectively accumulates right circularly polarized light or left circularly polarized laser in the optical resonator; and
    The three-dimensional optical resonance apparatus according to claim 4, comprising:
  6. 　前記光共振器内に設定された衝突点において、ビームサイズが“１０μｍ”以下にされ、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上になる右偏光のパルスレーザー又は左偏光のパルスレーザーと前記入射光学系から出射される電子ビームとを衝突させ、その放射線量が測定される極短パルス偏光放射線を生成することを特徴とする請求項１に記載の３次元光共振装置。 Right-polarized pulse laser or left-polarized pulse laser having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more at the collision point set in the optical resonator and the incident optical system The three-dimensional optical resonator according to claim 1, wherein an ultrashort pulse polarized radiation whose radiation dose is measured is caused to collide with an electron beam emitted from the electron beam.
  7. 　前記衝突点において、前記レーザー光源装置から出射された規格化エミッタンス“１０ｍｍｍｒａｄ”以下の電子ビームと、前記光共振器内のパルスレーザーとを衝突角度“８乃至２０度”の範囲で、かつ“１μｍ”以内の衝突精度で衝突させ、エネルギーが“０．２５ｋｅＶ”以上の特性を有する極短パルス偏光放射線を発生させ、外部に取り出すことを特徴とする請求項６に記載の３次元光共振装置。 At the collision point, an electron beam with a normalized emittance of “10 mmrad” or less emitted from the laser light source device and a pulse laser in the optical resonator are in a collision angle range of “8 to 20 degrees” and “1 μm”. The three-dimensional optical resonator according to claim 6, wherein ultra-short pulse polarized radiation having a characteristic of “0.25 keV” or more is generated by colliding with a collision accuracy within “” and taken out to the outside.
  8. 　前記極短パルス偏光放射線は、Ｘ線又はγ線である、ことを特徴とする請求項７に記載の３次元光共振装置。 The three-dimensional optical resonance apparatus according to claim 7, wherein the ultra-short pulse polarized radiation is X-rays or γ-rays.
  9. 　レーザー光源装置から出射されるレーザー光を光共振器に導き、
    　前記レーザー光を前記光共振器内において１対の平面鏡及び１対の凹面鏡によって周回させながら、ランプ状の駆動電圧を印加することにより圧電素子を変形させることにより前記光共振器内の光路長を調整し、
    　前記凹面鏡又は前記平面鏡から透過したレーザーのＰ偏光成分とＳ偏光成分を分離して各偏光成分の強度を測定し、
    　前記偏光成分の強度の差分値に基づいてゼロクロスフィードバック信号を生成し、
    　前記駆動電圧の電圧値を固定し、前記光共振器内に右偏光のレーザー又は左偏光のレーザーを共振させ蓄積する、
    ことを特徴とする偏光レーザー発振方法。     The laser light emitted from the laser light source device is guided to the optical resonator,
    While the laser beam is circulated by the pair of plane mirrors and the pair of concave mirrors in the optical resonator, the piezoelectric element is deformed by applying a lamp-like driving voltage, thereby reducing the optical path length in the optical resonator. Adjust
    Separate the P-polarized component and S-polarized component of the laser transmitted from the concave mirror or the plane mirror, and measure the intensity of each polarized component,
    Generating a zero-cross feedback signal based on the intensity difference value of the polarization component;
    The voltage value of the driving voltage is fixed, and a right-polarized laser or a left-polarized laser is resonated and accumulated in the optical resonator.
    A polarized laser oscillation method characterized by the above.
  10. 　前記レーザー光源は、モードロック発振によりパルスレーザー光を出射し、前記光共振器内に設定された衝突点にビームサイズが“１０μｍ”以下であってエネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上であるパルスレーザー光を生成する、ことを特徴とする請求項９に記載の偏光レーザー発振方法。 The laser light source emits a pulsed laser beam by mode-lock oscillation, and a pulse having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more at a collision point set in the optical resonator. The polarized laser oscillation method according to claim 9, wherein laser light is generated.
  11. 　前記衝突点において、前記レーザー光源装置から出射された規格化エミッタンス“１０ｍｍｍｒａｄ”以下の電子ビームと、前記光共振器内のパルスレーザーとを衝突角度“８乃至２０度”の範囲で、かつ“１μｍ”以内の衝突精度で衝突させ、エネルギーが“０．２５ｋｅＶ”以上の特性を有するＸ線又はγ線のパルス偏光放射線を発生させ、外部に取り出すことを特徴とする請求項１０に記載の偏光レーザー発振方法。 At the collision point, an electron beam with a normalized emittance of “10 mmrad” or less emitted from the laser light source device and a pulse laser in the optical resonator are in a collision angle range of “8 to 20 degrees” and “1 μm”. The polarized laser according to claim 10, wherein the pulsed radiation of X-rays or γ-rays having an energy of “0.25 keV” or more is generated and extracted to the outside by colliding with a collision accuracy within “”. Oscillation method.
  12. 　前記レーザー光源におけるレーザー発振動作、前記光共振器の共振動作及び前記レーザー光の出射動作を同期させ、
    　前記光共振器内に設定された衝突点で、“１００ＭＨｚ”以上の超高繰り返しの特性を有する左円偏光又は右円偏光のパルスレーザーを生成させる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の偏光レーザー発振方法。     Synchronizing the laser oscillation operation in the laser light source, the resonance operation of the optical resonator and the emission operation of the laser light,
    Generating a left circularly polarized light or a right circularly polarized pulse laser having ultra high repetition characteristics of “100 MHz” or more at a collision point set in the optical resonator;
    The polarized laser oscillation method according to claim 10.
  13. 　ＣＷレーザー発振器、モードロックレーザーパルス発振器のうち、少なくとも何れかを持ち、ＣＷレーザー形式又はパルスレーザー形式のレーザーを生成するレーザー光源と、
    　前記レーザー光源から出射されるレーザーの偏光面、ビーム径を整える入射光学系と、
    　レーザー光源装置から出射されたレーザー光を入射光学系により取り込み、当該レーザー光を圧電素子によってその光路長が調整された光路上を周回させながら前記調整された光路長に応じて右円偏光又は左円偏光を選択することによって前記レーザー光を共振させるように形成された光共振器と、
    　前記光共振器内で共振しているレーザーの強度を測定する共振モニタ装置と、
    　前記光共振器内で共振しているレーザーのうち、前記各平面鏡、前記各凹面鏡の何れかを透過したレーザーをＰ偏光、Ｓ偏光に分離し、その強度を測定するとともに、その差分値を求めて、ゼロクロスフィードバック信号を生成するゼロクロスフィードバック信号生成器と、
    　前記光共振器で選択される右円偏光又は左円偏光を指定する指示信号を出力する偏光切替スイッチと、
    　この偏光切替スイッチの出力、前記共振モニタ装置の出力及び前記ゼロクロスフィードバック信号生成器の出力に基づいて、前記光共振器に設けられた前記圧電素子の駆動電圧を制御し前記光路長を調整して、前記光共振器内に右円偏光又は左円偏光のレーザーを選択的に蓄積させる共振制御器と、
    を備えたことを特徴とする偏光レーザー発振システム。     A laser light source that has at least one of a CW laser oscillator and a mode-locked laser pulse oscillator and generates a laser of a CW laser type or a pulse laser type;
    An incident optical system for adjusting the polarization plane of the laser emitted from the laser light source and the beam diameter;
    The laser light emitted from the laser light source device is taken in by the incident optical system, and the laser light is circulated on the optical path whose optical path length is adjusted by the piezoelectric element, and right circularly polarized light or left depending on the adjusted optical path length. An optical resonator formed to resonate the laser light by selecting circularly polarized light;
    A resonance monitoring device for measuring the intensity of the laser resonating in the optical resonator;
    Of the lasers resonating in the optical resonator, the laser beam transmitted through each of the plane mirrors and the concave mirrors is separated into P-polarized light and S-polarized light, and the intensity is measured and the difference value is obtained. A zero-cross feedback signal generator for generating a zero-cross feedback signal;
    A polarization changeover switch that outputs an instruction signal designating right circularly polarized light or left circularly polarized light selected by the optical resonator;
    Based on the output of the polarization changeover switch, the output of the resonance monitor device, and the output of the zero cross feedback signal generator, the drive voltage of the piezoelectric element provided in the optical resonator is controlled to adjust the optical path length. A resonance controller for selectively accumulating a right circularly polarized light or a left circularly polarized laser in the optical resonator;
    A polarized laser oscillation system comprising:
  14. 　前記レーザー光源をモードロック発振させて、大強度パルスレーザーを出射させ、
    　前記光共振器内に設定された衝突点に、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上になるパルスレーザーを生成させる、ことを特徴とする請求項１３に記載の偏光レーザー発振システム。     The laser light source is mode-locked to emit a high-intensity pulse laser,
    The pulse laser having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more is generated at a collision point set in the optical resonator. Polarized laser oscillation system.
  15. 　前記レーザー光源をモードロック発振させて、パルスレーザーの時間幅が“３０ｐｓｅｃ”以内の大強度パルスレーザーを出射させ、
    　前記光共振器内に設定された衝突点に、ビームサイズが“１０μｍ”以下で、エネルギー強度が“１ｍＪ／パルス”以上になるパルスレーザーを生成させる、ことを特徴とする請求項１４に記載の偏光レーザー発振システム。     The laser light source is mode-locked to emit a high-intensity pulsed laser whose pulse laser time width is within “30 psec”,
    The pulse laser having a beam size of “10 μm” or less and an energy intensity of “1 mJ / pulse” or more is generated at a collision point set in the optical resonator. Polarized laser oscillation system.
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