JP2001525999A

JP2001525999A - 多層折り返し共鳴キャビティを有する超短パルスレーザ

Info

Publication number: JP2001525999A
Application number: JP55034398A
Authority: JP
Inventors: リード、モリィ・キース; リンカーン、ジョン・ローデリック
Original assignee: コヒーレント・インク
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2001-12-11
Also published as: EP0983620A1; US6055261A; US5912915A; WO1998053536A1

Abstract

(57)【要約】フェムトセコンド範囲のパルス長を有する短出力パルスを提供する超速レーザは共鳴キャビティを折り返してその全長を短縮するための複数の折り返しミラー（18，20，22，29）を含む共鳴キャビティを含む。折り返しミラーの各々はイオンビームスパッターで約0．5ナノメーターRMS未満の表面荒さを有する基体上に析出させた複数の層を含む。折り返しミラーの一つ又はこれ以上のミラーはレーザが500フェムトセコンド未満の長さを有するパルスのパルスモードで作動するよう負-群-速度-分散ミラーを有することができる。

Description

【発明の詳細な説明】多層折り返し共鳴キャビティを有する超短パルスレーザ発明の技術分野本発明は一般的に約500フェムトセコンド（fs）又はそれ以下の幅を有する超速（超短）パルスを発するレーザに関する。本発明は特に99．97％より大きい最高反射能を有する少なくとも一対の折り返しミラーを含むキャビティを有し、かつこの共鳴キャビティ中で循環するレーザ光が上記ミラー間で多重反射を生じるようなレーザに関する。背景技術の検討超速レーザは一連の短い光パルスを発生する。このパルスの一時的な分離はレーザの共鳴キャビティ中で循環する光の往復時間により決定される。このパルス分離の逆数は一般的にレーザ周波数（Ｆ）と呼ばれ、以下の式で与えられる。Ｆ＝Ｃ／Ｌ_往復＝Ｃ／２Ｌ_{キャビティ} （１）ここでＣは空気中の光の速度、Ｌ_{キャビティ}はキャビティの実際の直線長である。例えば２メートル長の直線キャビティを有するレーザ、すなわち４メートルの往復長、Ｌ_往復を有するキャビティの例では、Ｆは約75メガヘルツ(75ＭＨｚ) である。受動的にモード固定した超速レーザ、例えばカーレンズのモード固定チタニュウムドーピングしたサファイヤ（Ｔｉサファイヤ）レーザ、は往復時間の点でみるとそれが作動できる周波数には限定されない。或る平均的な出力については、パルス当たりのエネルギー及びパルス分離はレーザの共鳴キャビティ中の長さに直接比例する。このように、若しパルス当たりの高いエネルギー又は高パルス分離時間が必要な場合、できるだけ長いキャビティを有するレーザを作動させるのが望ましい。不幸にも超速レーザの適用の多くの場合、レーザを小さい器具中に設ける場合のように、約2ｍ又はそれ以上のキャビティ長を有するレーザは現実的ではない。実際的長さは約30ｃｍ又はそれ以下である。或る適用では10ｃｍ長さが望ましい。多重反射を使用して2ｍ長のキャビティを折り返し、10ｃｍの最長物理的寸法を得るには、20回以上の反射、すなわちキャビティ中で往復当たり40回以上の反射を必要とするであろう。市場で入手可能なレーザ反射板は代表的には層形成材料の熱蒸発により真空蒸着したものである。かかるミラーは典型的には約99． 8％、又は損失を減少させるために特に用心する場合は約99．9％の最大反射を有する。最も超速なレーザでは1．0％を超えるキャビティ損失は重大な出力損失に帰するであろう。例えば、10％外部結合を有する超速レーザでは、１％キャビティ損失（往復当たり）は約10％の出力損失に等しい。したがって、若し99．9％反射する折り返しミラーを使用したとしても、そこからの約10回以上のキャビティ内反射により重大な出力減少が引き起こされるであろう。さらに超速レーザの超短パルス長特性を支持するためには、このレーザは全負性群速度分散（負性GVD又はNGVD）を有する必要があり、換言すればレーザ利得媒体のGVD及び全キャビティ成分の合計は負性でなければならない。利得媒体及びモード固定装置のような、レーザキャビティとその中の誘電材料の簡単な構成では、全キャビティGVDは正性となろう。すなわち短波長の光がより大きな屈折率とより低い群速度及びより長い波長光の後の遅延を経験する。これは各往復当たりのレーザパルスを延長することになり、安定な短パルス作動を妨げる。これを避ける一つの手段は、上記の陽性のGVDと少なくとも同等又は好ましくはこれより大きい集合的負性のGVDを有する一つ又はそれ以上のNGVD装置を含むことである。さらに若しレーザが或る範囲の波長に同調しなければならないとき、この NGVD装置はこの範囲の波長に対し有効でなければならない。先行技術の超速レーザに使用されてきた反射するNGVD装置はジール・トゥール干渉計（GTI）ミラー、及びいわゆるチャープした（chirped）ミラーを含み、これらは全て多層誘電干渉層構造であり、典型的には電子ビーム加熱又は抵抗加熱源からの熱蒸発による真空蒸着である。 GTIミラーは、高低両屈折率の誘電層を交互に重ねた屈折板であって、その各層はレーザの公称作動波長の４分の１の厚みを有する上記屈折板、及びこの屈折板上に析出した誘電材料から成る単一の厚いスペーサ層（典型的には波長の厚みでよい）を含む。部分的に反射する多層をこのスペーサ層上に析出させることができる（任意的に）。GTIミラーは典型的には例えば50ナノメーター（ｎｍ）のような比較的狭い波長範囲に亘ってのみ一定の負性のGVDを与える。いわゆるチャープしたミラーは高低両屈折率の誘電層を交互に重ねた多層であり、その厚みは全層に亘っていろいろな度合いで、公称レーザ波長のおよそ公称４分の１の波長の光学厚みに変化している。この型のミラーは又単に負分散ミラー（NDM）と呼んでもよい。以下、この用語はGTIミラーではないNGVDミラー構造を説明するのに使用する。このようなミラーは、例えば同じGVDを有する約200ｎｍまでの、GTIより広い帯域に亘る一定のNGVDを提供することができる。かかるN DMは45個又はそれ以上の多層を含むことができる。全てのNGVDミラーの共通の目標、しかし設計し名前が附されたが、は与えられたパルスにおいて、すなわちそのパルスの帯域幅中で、より長い波長に、そのパルス中のより短い波長より反射すべき長い時間をとらせることである。これは主として多層構造の大きい全厚みによって多層構造NDMの中で達成される。この全厚みは簡単な99．8％反射多層ミラーを提供するに必要な厚さの３倍又はそれ以上の厚みである。GTIミラーでは、これはスペーサ層中の電界の共鳴挙動により達成される。この共鳴挙動はスペーサ層中の固有の損失を増加させる。大きな全光学損失又は共鳴（GTIミラー）のいずれかの理由により、より光学的損失（散乱及び吸収）が、簡単な折り返しミラーより先行技術のNGVDミラーで一般的に経験される。これが先行技術の超速レーザでGTIミラー及びNDMSが限られた範囲だけに使用されてきた理由の一つである。共鳴キャビティ中の負分散ミラーにより多重反射をさせ得る能力は、そのようなミラーを広い帯域の波長に亘って有効であるように設計する場合に有用である。発明の概要本発明は、高パルスエネルギーを発生するが、しかし共鳴キャビティの経路長より、例えば或る程度の大きさより短い、かなり短い物理的スペースを占有する長い共鳴キャビティを有する超速レーザを提供することを指向している。本発明の一局面によるレーザ装置は、レーザ光用の共鳴キャビティを形成する第１及び第２端部ミラーを含む。レーザ利得媒体は共鳴キャビティ中に位置する。さらに複数の折り返しミラーが共鳴キャビティ中に含まれる。この折り返しミラーは、共鳴キャビティ中で循環するレーザ光が折り返しミラーによってジグザグ経路で反射するように、第１及び第２端部ミラーと協働するよう整合している。この折り返しミラーの各々は99．97％を超える最高反射率を有し、99．99％を超える最高反射率を有することが好ましい。本発明の別の局面では、折り返しミラーの一つ又はそれ以上のミラーをNGVDミラーとすることができる。このNGVDミラーのどれか一つから反射したレーザ光は NGVD反射を受けたものとして定義される。折り返しミラーの少なくとも二つがNG VDミラーであり、ジグザグ経路を辿るレーザ光が一つの端部ミラーから他のミラーに進む際少なくとも８回のNGVD反射を受けるように、換言すれば端部ミラー間で１往復当たり少なくとも16回のNGVD反射を受けるよう互いに整合することがより好ましい。往復当たりの多数の負分散反射を与えることにより、負分散装置をアレンジして比較的広い範囲の波長に亘る正味の負GVDを有する共鳴キャビティを設けることができる。なぜなら負GVDの大きさは負GVDの帯域幅に概ね逆比例するからである。 NGVDミラーを含む折り返しミラーはイオンビームスパッターにより析出した誘電材料の複数層から形成するのが好ましい。イオンビームスパッター析出層は約 0．5ナノメーターRMS未満の表面マイクロ荒さを有する基体上に析出させるのが好ましい。図面の簡単な説明本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付する図面は本発明の好ましい実施例を略図的に説明し、上述の一般的な説明と共に以下の好ましい実施例の説明は本発明の原理を述べている。図１は共鳴キャビティ、及びこの共鳴キャビティを折り返して装置の全長を短くする折り返しミラーを含む、本発明によるレーザ装置の一構成を説明している。図２は図１の構成によるレーザのNGVDミラーに使用した50層のNDMミラー構造における層の配列の詳細を概略的に図解するグラフである。図３は図２のNGVDミラー用の波長の関数として群分散遅れを概略的に図解するグラフである。図４は図１の層配列を有する二つのNGVDミラーを含む、図１のレーザ構成中のレーザ波長と相当する帯域幅を概略的に図解するグラフである。本発明の詳細な説明図面を参照するに、類似構成部品は同じ参照番号で示している。図１は本発明のレーザ装置10を概略的に図解している。折り返し共鳴キャビティ12はその対向する端部で終端している。４個の折り返しミラー18、20、22、及び29が対を構成して、二つの集束ミラー26及び28と共に共鳴キャビティ12内に位置する。二つの焦点ミラー26及び28間に利得媒体（結晶）30がある。折り返しミラー20と端部ミラー14の間にレーザ装置10のモード固定を強制するためにスリット34がある。集束ミラー28及び26は好ましくは同じ焦点距離を有する凹面ミラーであり、共焦点を結ぶようになっているのが好ましい。結晶30は集束ミラー26からの距離よりも集束ミラー28からの距離が大きい位置にあるのが好ましい。端部ミラー14又は端部ミラー16のいずれも共鳴キャビティのための出力結合ミラー（外部カップラー）として使用することができ、他に最大反射器として使用することができる。図１ではミラー16は外部カップラーとして描写されており、レーザ光波長において部分的に伝導可能である。端部ミラー14はレーザ光波長において最大に反射できるものである。共鳴キャビティ12内で循環しているレーザ光は進行の間一つの端部ミラーから他の端部ミラーにジグザグ経路に沿って進む。折り返しミラー18、20、22、及び29の各々はレーザ光に対し99．97％又はこれ以上の最大反射能、好ましくは99．99％を超える反射能を有する多層干渉コーティング（図１には示されていない）を含む。これら折り返しミラーのどの一つの上にでもあるこのコーティングは上述したNGVD特性を提供する層構造を有することができる。集束ミラー26はレーザ光に対し最大に反射するのが好ましく、特にレーザ光に対し99．97％を超える最高反射能、好ましくは99．99％を超える反射能を有することが望ましい。集束ミラー28はレーザ光に対し最大に反射するのが好ましく、さらにポンプ光35を最大に伝送できるものが好ましい。ポンプ光35は利得結晶30 を励振するのに使用されるが、分極光学素子38及び集束光学素子40を介してレーザ36により提供されるのが好ましい。レーザ波長の選択又は「同調」用に、フィルタ素子42、例えば複屈折フィルタが共鳴キャビティ中に含まれる。端部ミラー14、16、折り返しミラー18、20、22、29、及び集束ミラー26、28は、共鳴キャビティ12中を循環するレーザ光32が折り返しミラー間をジグザグ経路に沿って進めるよう整合、配列されている。これによってレーザ装置10の全長を極めて短くするのに役立つ。さらに折り返しミラー29及び22のどれか一つが負分散ミラーである場合、レーザ光32は一つの端部ミラーから他の端部ミラーに送られる際に多重NGVD反射（NGVDミラーからの各折り曲げ反射における一つのNGVD反射）を受けることになる。多重NGVD反射を提供する能力は、負GVD反射性質を与えるため、特にミラーが一定の負GVDを有する広い波長範囲又は帯域を提供するために使用される光学多層システムに対する柔軟な設計を可能にする。図１に図解されているように装置10は、レーザ光のミラー22からミラー29への一回の通過で16回、すなわち一つのミラーから他のミラーへそしてその逆を含む１往復当たり32回、の折り返し反射をさせる。若し全ての折り返しミラーがNGVDミラーであると、一回の通過当たり16回のNGVD反射、すなわち１往復当たり32回のNGVD反射を生じさせる。キャビティ構成部品は、折り返しミラーが各端部ミラーとその対応する（最も近い）集束ミラーの間で同じ数の折り返し反射を生じさせるように整合、配列されている。これによりキャビティ12は本質的に対称的に配列される。対称的なキャビティは超速レーザシステム用として好ましい。レーザ装置12の対称的なキャビティ配列は本発明によるレーザ装置においては本質的ではないことに留意すべきである。多重折り返し反射又は多重NGVD反射による利点は、若しかかる反射が一つの端部ミラーと対応する集束ミラーの間に位置する折り返しミラーの間だけで、又は両端部ミラーと対応する集束ミラーの間に位置する折り返しミラー間の異なる数において行われるならば、得ることができる。図１には１端部ミラーと対応する集束ミラー間で８回の折り返し反射又は８回のNGVD反射が、２個の折り返しミラーだけで行われるものとして図解されている。しかし光学の当業者にとって、さらなる説明を加えることなしに、適切に整合、配列させ、同等の折り返し又は同等の負GVD効果を生じさせるため使用することができる、２個から８個までの如何なる数のミラーによっても同じ数の上記のような反射を生じさせることができることは明らかであることも又留意すべきである。さらに個々のミラーは、同じ負GVD又は同じ型のものであることを要求してはいないことも留意すべきである。したがって、先行技術の超速レーザと相違する点は、反射を生じさせる折り返しミラー及びNGVDミラーの数又はそれらの型よりも、むしろ本発明による装置で可能な折り返し反射又はNGVD反射の数であることが認められるであろう。普通、単純な折り返しミラーは、最大反射能が（通常、その入射角で、そのミラーが使用されるであろう特定の偏光のために）必要な波長において約四分の一波長の光学厚みを有する層だけから成る。このミラーに対してはレーザ光に対する高反射を有することだけ要求され、特定のGVDを有することは必要とされないことを意味する。このような単純な折り返しミラーの層配列は本発明が属する技術の当業者には周知である。したがってここではかかる層配列の説明は省略する。上述のようにNGVDミラーにおいて可能な一定の負GVDの大きさは負分散の帯域幅に対し概ね逆比例する。例えば二酸化珪素（ＳｉＯ₂）のスペーサー層を有するGTIミラーでは、約-50fs²及び-10fs²の最大GVD値は、約800ナノメーターの最大反射波長（中心波長）において、それぞれ約65及び140ナノメーターの帯域幅（FWHM）に匹敵する。100ナノメーターの帯域幅における-70fs²のGVDは同じ中心波長を有する先行技術のNDMのために報告されている。代表的な超速レーザキャビティは一通過当たり（一往復当たり-1000fs²）約-500fs²の全GVDを必要としている。本発明において使用するNGVDミラーはその製造方法が先行技術のNGVDよりその設計が大きく異なると信じられており、その結果、光学的損失（散乱と吸収）は先行技術のNGVDミラーよりも約二桁少ない大きさであると信じられている。このような光学的損失の大きな低減の重要性を以下に述べる。上記において検討したように、代表的な超速レーザキャビティにおいては、光学的利得は十分に低く、約1x10^-2より大きい光学的損失を有する内部キャビティ光学的装置はレーザ性能を大きく低下させるかも知れない。かくして一往復当たりの反射装置からの反射10に対し一反射当たり1x10^-3を超えるなんらかの光学的損失がレーザ性能を大きく低下させるかも知れない。最高反射力、例えば本質的にゼロ伝送、のために設計した多層誘電ミラーでは一反射当たり1x10^-3を超える光学的損失が99．9％を超える反射力に変化するかも知れない。非常に注意深い析出方法によっても、工業標準の熱蒸発析出技術を使用して99．9％を大きく超える反射力を達成するのは、単純に最大限に反射する端部ミラー又は約17層を有する折り返しミラーにおいてすら、かなり困難である。このようなミラーではNG VDミラーを構築するに必要な数（又は相当する全厚み）まで増加する層数が、要求された層の増加数に概ね比例する損失を増加させる原因となり得る。この問題は本発明にしたがって、イオンビームスパッターを使用してNGVDミラーの層を析出させることにより、折り返しミラー及びNGVDミラーにおいて解消した。最も低い損失はNGVDミラーの層が0．5ナノメーターRMS又はこれ以下の、好ましくは0．3ナノメーター又はこれ以下の表面マイクロ荒さまで研磨した基体上に析出したとき達成される。端部ミラー14及び16並びに集束ミラー26及び28は同様な基体上に同じ方法で析出させることができ、又そうするのが好ましい。本発明にしたがってレーザに使用するNGVDミラーを構築するに当たり、イオンビームスパッターにより、1x10^-4未満の光学的損失及び1x10^-5のような低い光学的損失で、GTI及びNDM型の両NGVDミラーを析出させることが可能であることが判明した。折り返しミラー又はNGVDミラーにおけるかかる低損失を達成することができる超速レーザの利点は莫大である。その最たるものは、1x10^-5の損失の負分散ミラーにおいて、レーザ光は大きな全キャビティ損失を発生することなしに共鳴キャビティ中で一往復当たり50回又はこれ以上の負分散反射を受けることができる。これは長さ2ｍのキャビティを約0．1ｍの物理的空間に「折り曲げる」ことに用いられる。さらに多数の内部キャビティNGVD反射を達成する能力があるので、一反射当たり少ない負分散が必要となる。これは超速レーザキャビティにおける負分散が、先行技術の超速レーザキャビティ構成で達成されたものより広い波長範囲に亘って達成される可能性を提案する。図２を参照すると、イオンビームスパッターで析出した50層における各層の光学的厚さ、NDM、はグラフで図解されている。このミラーは本発明にしたがってレーザ10に使用するように設計されており、約770ナノメーターと830ナノメーターの間の波長範囲に同調可能である。これら層には基体に最も遠い層から始まる番号が附されている。奇数番号の層は屈折率の高い層であり、二酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）層である。偶数番号の層は屈折率の低い層であり、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）層である。この設計では800ナノメーターにおける波長の八分の三より大きいか、又はレーザの所定の同調範囲における短波長における波長の二分の一より大きい、光学的厚みを有する層はない。図３にはミラーのための波長の関数としての群分散遅れが示されている。こでは、これは名目上約-39fs²であり、実質的に一定、すなわち約±10％以内で、約 100ナノメーターの範囲に亘ることを見ることができる。表１は図１の構成に概ねしたがうＴｉ-サファイア超速レーザにおいて813ナノメーター波長のモード固定パルスのためのパルス期間と帯域幅を示し、ここでは図４の設計を有する、折り返しミラー18、20、22、及び29の二つ、三つ、及び四つはイオンビームスパッターで析出したミラーであり、0．3ナノメーターRMS 未満の表面荒さを有すると共に約800ナノメーターにおいて99．997の測定した最高反射力を有する、基体上に析出したものである。このようなNGVDミラーである折り返しミラーの参照番号は前記の表の第１欄に記載されている。作表した配列では、NGVDミラーではない折り返しミラーのどれも、集束ミラー 26及び28及び最大限に反射する端部ミラーとして使用されるミラー、と同じように、約0．3ナノメーターRMS未満の表面荒さを有すると共に、800ナノメーターにおける99．997％以上の最高反射力を生じさせるイオンビームスパッターによる被覆を有する。外部接続器は800ナノメーターにおいて約10％の伝送を有する。集束ミラー26及び28のそれぞれは100ｍｍの曲率半径を有し、結晶30は集束ミラー28から約52．0ｍｍ、集束ミラー26から約49．5ｍｍ離れて位置する。ポンプ電力は532ナノメーターの波長にて2．0ワットであった。利得媒体（結晶）30は被覆していない長さ5．0ｍｍのＴｉ（0．20％）：Ａｌ₂Ｏ₃ブルースター（Brewste r）棒である。レーザ光の全単一通過経路長さ、すなわち真キャビティ長さは1．875ｍである。多重折り返し構成のため図１の全光学構成部品はポンプレーザ36を除き長さ約 18ｃｍ、幅9ｃｍの長方形に適合する。表１表１において、二つ又は三つのNGVDミラーを使用する結果が得られたが、端部ミラー14又は端部ミラー16が外部接続器として使用された。四つのNGVDミラーを使用する結果では、ミラー14は外部接続器として使用された。図４において四つのNGVDミラーが使用される構成のためのパルス帯域幅対レーザ波長が図解されている。二つのNGVDミラー構成でつくられた42fsパルスは図２の設計を有する、追加的なNGVDミラーからの多重反射を使用して外部キャビティ12を30未満のfs期間まで圧縮可能である。要約するとレーザキャビティの折り返しを増加させる、99．97又はこれ以上の最高反射力を有する内部キャビティミラーを使用する超速レーザを説明してきた。これによると長さが或る大きさ又はキャビティ長未満の長さを有するスペース中の長さが約2ｍ以上の比較的長いレーザキャビティを得ることができる。本発明は好ましい実施例等により説明してきたが、これら実施例に限定されるものでなく請求の範囲により決められるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年５月１７日（１９９９．５．１７）【補正内容】請求の範囲１．レーザ装置（10）にして、レーザ光のための共鳴キャビティ（12）を形成する第１及び第２端部ミラー（14及び16）と、前記共鳴キャビティ中に位置するレーザ利得媒体（30）と、前記共鳴キャビティ中に位置して前記第１及び第２端部ミラーと協働するよう整合した少なくとも二つの折り返しミラー（18，20）にして、前記共鳴キャビティ中で循環するレーザ光が前記折り返しミラーにより該折り返しミラー同士間のジグザグ経路中で反射し、前記折り返しミラーの少なくとも一つはイオンスパッターで析出した誘電材料の複数の層を含むNGVDミラーである、前記少なくとも二つの折り返しミラーと、を含み、前記少なくとも一つのNGVDミラーは99．99％又はこれ以上の最高反射能を有し、前記レーザ装置は約500フェムトセコンド以下の幅を有するレーザパルスを提供する、ことを特徴とする前記レーザ装置。２．前記折り返しミラーの少なくとも二つがNGVDミラーである、請求項１のレーザ装置。３．前記折り返しミラーから一度反射した光が折り返し反射を受けたものと定義され、前記少なくとも二つの折り返しミラーの前記協働的整合が前記端部ミラーのいずれか一つから他の端部ミラーへのレーザ光の一回の通過において少なくとも８回の折り返し反射を生じさせる、請求項１のレーザ装置。４．レーザ装置(10)にして、レーザ光のための共鳴キャビティ（12）を形成する第１及び第２端部ミラー（14及び16）と、前記共鳴キャビティ中に位置するレーザ利得媒体(30)と、前記共鳴キャビティ中に位置して前記第１及び第２端部ミラーと協働するよう整合した少なくとも二つのNGVDミラー（18及び20）にして、前記共鳴キャビティ中で循環するレーザ光が前記NGVDミラーにより該NGVDミラー同士間のジグザグ経路中で反射する、前記少なくとも二つのNGVDミラーと、を含み、前記NGVDミラーはイオンスパッターで析出した誘電材料の複数の層を含み、その各々は99．99％又はこれを超える最高反射能を有し、前記レーザ装置は約500フェムトセコンド以下の幅を有するレーザパルスを生じる、ことを特徴とする前記レーザ装置。５．前記NGVDミラーのいずれか一つから反射したレーザ光がNGVD反射を受けたものと定義され、前記NGVDミラーは相互に整合して、前記ジグザグ経路にしたがうレーザ光が前記端部ミラーのいずれか一つから他の端部ミラーへのレーザ光の一回の通過において少なくとも８回のNGVD反射を受ける、請求項４のレーザ装置。６．レーザ装置（10）にして、レーザ光のための共鳴キャビティ（12）を形成する第１及び第２端部ミラー（14及び16）と、前記共鳴キャビティ中に前記第１及び第２端部ミラー間に位置する第１及び第２集束ミラー（26及び28）にして、前記第１集束ミラーは前記第１端部ミラーに最接近する、前記第１及び第２集束ミラーと、前記共鳴キャビティ中に位置するレーザ利得媒体（30）と、前記共鳴キャビティ中にそれぞれ前記第１端部ミラーと前記第１集束ミラー間及び前記第２端部ミラーと前記第２集束ミラー間で位置する第１及び第２の複数の折り返しミラー（14，16，18，20）にして、前記折り返しミラーの各々は99．99％を超える最高反射能を有し、イオンビームスパッターで析出した複数の誘電材料の層を含み、前記折り返しミラーのいずれか一つから反射したレーザ光が折り返し反射を受けたものと定義される、前記第１及び第２の複数の折り返しミラーと、を含み前記第１及び第２端部ミラー、前記第１及び第２集束ミラー、及び前記第１及び第２の複数の折り返しミラーは協働的に整合して、前記共鳴キャビティ中で循環するレーザ光が前記折り返しミラー間のジグザグ経路にしたがって前記端部ミラーの一つから他の一つへ向けられ、前記レーザ光が前記ジグザグ経路中で少なくとも16回の折り返し反射を受け、前記レーザ装置は約500フェムトセコンド以下の幅を有するレーザパルスを生じる、ことを特徴とする前記レーザ装置。７．前記第１及び第２端部ミラー、前記第１及び第２集束ミラー、及び前記第１及び第２の複数の折り返しミラーは協働的に整合して、これにより方向づけられたレーザ光が前記ジグザグ経路中で、前記第１端部ミラーと前記第１集束ミラー間及び前記第２端部ミラーと前記第２集束ミラー間の等しい数の反射を受ける、請求項６のレーザ装置。８．記複数の折り返し折りミラーの少なくとも一つは少なくとも二つのNGVDミラーを含み、前記16回の折り返し反射の少なくとも８回はNGVD反射である、請求項７のレーザ装置。９．前記複数の折り返し折りミラーの各々は少なくとも二つのNGVDミラーを含み、前記16回の折り返し反射の全てはNGVD反射である、請求項７のレーザ装置。

Claims

【特許請求の範囲】１．レーザ装置にして、レーザ光のための共鳴キャビティを形成する第１及び第２端部ミラーと、前記共鳴キャビティ中に位置するレーザ利得媒体と、前記共鳴キャビティ中に位置して前記第１及び第２端部ミラーと協働するよう整合した少なくとも二つの折り返しミラーにして、前記共鳴キャビティ中で循環するレーザ光が前記折り返しミラーにより該折り返しミラー同士間のジグザグ経路で反射する、前記少なくとも二つの折り返しミラーと、を含み、前記折り返しミラーの各々は99．97％又はこれ以上の反射力を有することを特徴とする前記レーザ装置。２．前記折り返しミラーの各々がイオンビームスパッターで析出した複数の層を含む、請求項１のレーザ装置。３．前記折り返しミラーの少なくとも一つがNGVDミラーである、請求項１のレーザ装置。４．少なくとも二つの前記折り返しミラーがNGVDミラーである、請求項１のレーザ装置。５．前記折り返しミラーから一度反射した光が折り返し反射を受けたものと定義され、前記少なくとも二つの折り返しミラーの前記協働的整合が前記端部ミラーのいずれか一つから他の端部ミラーへのレーザ光の一回の通過において少なくとも８回の折り返し反射を生じさせる、請求項１のレーザ装置。６．レーザ装置にして、レーザ光のための共鳴キャビティを形成する第１及び第２端部ミラーと、前記共鳴キャビティ中に位置するレーザ利得媒体と、前記共鳴キャビティ中に位置して前記第１及び第２端部ミラーと協働するよう整合した少なくとも二つのNGVDミラーにして、前記共鳴キャビティ中で循環するレーザ光が前記NGVDミラーにより該NGVDミラー同士間のジグザグ経路で反射する、前記少なくとも二つのNGVDミラーと、を含み、前記NGVDミラーの各々は99．97％又はこれ以上の反射力を有することを特徴とする前記レーザ装置。７．前記NGVDミラーの各々がイオンビームスパッターで析出した複数の層を含む、請求項６のレーザ装置。８．前記NGVDミラーのいずれか一つから反射したレーザ光がNGVD反射を受けたものと定義され、前記NGVDミラーは相互に整合して、前記ジグザグ経路にしたがうレーザ光が前記端部ミラーのいずれか一つから他の端部ミラーへのレーザ光の一回の通過において少なくとも８回のNGVD反射を受ける、請求項６のレーザ装置。９．レーザ装置にして、レーザ光のための共鳴キャビティを形成する第１及び第２端部ミラーと、前記共鳴キャビティ中に前記第１及び第２端部ミラー間に位置する第１及び第２集束ミラーにして、前記第１集束ミラーは前記第１端部ミラーに最接近する、前記第１及び第２集束ミラーと、前記集束スペース中に位置するレーザ利得媒体と、前記共鳴キャビティ中にそれぞれ前記第１端部ミラーと前記第１集束ミラー間及び前記第２端部ミラーと前記第２集束ミラー間で位置する第１及び第２の複数の折り返しミラーにして、前記折り返しミラーの各々は99．97％を超える反射力を有し、イオンビームスパッターで析出した複数の誘電材料の層を含み、前記折り返しミラーのいずれか一つから反射したレーザ光が折り返し反射を受けたものと定義される、前記第１及び第２の複数の折り返しミラーと、を含み前記第１及び第２端部ミラー、前記第１及び第２集束ミラー、及び前記第１及び第２の複数の折り返しミラーは協働的に整合して、前記共鳴キャビティ中で循環するレーザ光が前記折り返しミラー間のジグザグ経路にしたがって前記端部ミラーの一つから他の一つへ向けられ、前記レーザ光が前記ジグザグ経路中で少なくとも16回の折り返し反射を受ける、前記レーザ装置。 10．前記第１及び第２端部ミラー、前記第１及び第２集束ミラー、及び前記第１及び第２の複数の折り返しミラーは協働的に整合して、これにより方向づけられたレーザ光が前記ジグザグ経路中で、前記第１端部ミラーと前記第１集束ミラー間及び前記第２端部ミラーと前記第２集束ミラー間の等しい数の反射を受ける、請求項９のレーザ装置。 11．前記複数の折り返し折りミラーの少なくとも一つは少なくとも二つのNGVDミラーを含み、前記16回の折り返し反射の少なくとも８回はNGVD反射である、請求項１０のレーザ装置。 12．前記複数の折り返し折りミラーの各々は少なくとも二つのNGVDミラーを含み、前記16回の折り返し反射の全てはNGVD反射である、請求項１０のレーザ装置。