JP2002505526A - コヒーレント多重ビームレーザ装置 - Google Patents

コヒーレント多重ビームレーザ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】高出力のコヒーレント多重ビームレーザ装置を提供する。 【解決手段】相互に隔てて実質上平行に配置するスラブ101-nの間に形成される各間隙121-nにレーザ媒質を充填して複数個のスラブレーザ２1-nを形成する。各スラブレーザ２1-nはスラブレーザ出力６を発生する。帰還装置４により、少なくとも一つのスラブレーザ出力６の一部分８を残余のスラブレーザへ帰還して全てのスラブレーザ２1-nの出力の位相を同期させ、コヒーレント複合出力ビーム62を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコヒーレント多重ビームレーザ装置に関し、とくに多重の個別レーザ
媒質出力を結合し且つ光学的に位相ロックすることにより単一のコヒーレントレ
ーザビームとするコヒーレント多重ビームレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日の工業的製造ラインは、僅か数年前と較べ格段に複雑となり自動化してい
る。従来使用されてきた伝統的手法がしばしばハイテク製造技術に置換えられて
いる。その一例は、部品母型製作及び大量生産におけるレーザの使用の増加であ
る。型又は火炎カッターで切出されていた部品がしばしば生産用レーザによって
作られている。
【０００３】 例えば鋼板のように相当な硬さと厚さの材料の切断に生産用レーザを使う場合
には、レーザのエネルギー・レベルを所要切断力の供給に十分な程度に高めなけ
ればならない。不幸なことに、これらのレーザの出力レベルを高めると、その大
きさ及び冷却条件も厳しくなる。製品製造用又はプロセス・ライン用の型式の連
続波（ＣＷ）又はパルス・ガス（例えばCO２）レーザの高平均出力のものは、従
来大きな強制対流冷却システムにより冷却している。そのため、これらのレーザ
装置は設計上非常に大型であり複雑な気体輸送及び熱交換装置を含む。非常に大
型であることに加え、これらのレーザ装置は設計が極めて複雑であって多数の可
動部品を含むので、設計及び据付が極めてコスト高となる。これらのレーザ装置
は、購入・据付けに係る一時コストに加え、最高効率で作動させるためには、常
時管理と高レベル保守がしばしば求められる。これらの要因のため、高出力の連
続波又はパルス・ガスレーザは、移動性、寸法、重量、又は高頻度の保守・手入
れからの自由を重要な検討事項とする多くの用途で、不適格とされることが多い
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
軽量で高出力のレーザ装置の需要に応えるため、スラブレーザ装置が開発され
た。一般に、スラブレーザ装置は、２枚以上のレーザスラブ（又は板）を、間隙
を隔てて相互に積重ね、スラブ間に間隙を形成する。これらの間隙にレーザ媒質
を充填してレーザ空洞を形成し、隣接スラブにエネルギーを加えて励起し、レー
ザビームを発生させる。強制ガス式のパルス又は連続波ＣＷレーザに比し、スラ
ブレーザには多くの利点がある。スラブレーザは、設計が極めて単純であり、可
動部分がなく、保守の必要が殆どなく、しかも安く製造できる。
【０００５】 スラブレーザ装置について、個別スラブ間の間隙のサイズを縮小することによ
り、個別スラブ間から発生する個々のレーザビームの電力出力を増大させ得るこ
とは広く知られている。しかし、この間隙を狭める過程には物理的限界がある。
間隙が過小になると、スラブとレーザビームとの間の相互作用が高まりスラブの
過度の高温化を招く結果となる。このスラブ加熱現象は、個々のレーザビームの
出力を減少させ、動作効率を実質的に低下させる。
【０００６】 スラブレーザ装置の出力電力を増すためには、付加的スラブを相互に積重ねて
付加的間隙を形成して付加的レーザビームを発生させることができる。これらの
付加的レーザビームは、鏡又は他の反射装置を用いて一本の単一ビームに結合す
ることができる。
【０００７】 しかし、多重ビームスラブレーザ装置に関連する問題が存在する。スラブレー
ザ装置の複数個別スラブの相互間で発生する多数のレーザビームは、結合して単
一の出力ビームとすることができるものの、個別レーザビームの各々の位相は同
期されていないので、単一出力ビームはコヒーレントではないであろう。その結
果、個々のレーザビームが相互に破壊的に作用し、単一出力ビームの合焦能力及
び一様性を低下させるおそれがある。
【０００８】 従って、本発明の一目的は改良したコヒーレント多重ビームレーザ装置を提供
するにある。
【０００９】 本発明の更なる目的は、個別のレーザビーム出力の位相を同期させることによ
り複数の個別レーザビームを単一のコヒーレント出力ビームに結合するようなレ
ーザ装置を提供するにある。
【００１０】 本発明の更なる目的は、可動部品を持たず管理及び保守の必要度を大幅に低減
できるようなレーザ装置を提供するにある。
【００１１】 本発明の更なる目的は、熱管理の必要度が低く、設計がコンパクトであり、高
電力光ファイバー伝送装置に適するようなレーザ装置を提供するにある。
【００１２】 本発明の更なる目的は、連続的動力レーザ装置及びパルスレーザ装置の両者と
して作用するようなレーザ装置を提供するにある。
【００１３】 本発明の更なる目的は、モジュラー設計であって、使用者の必要性に応じレー
ザ装置の出力を「誂え仕立て」できるようなレーザ装置を提供するにある。
【００１４】 本発明は、一本以上の個別レーザビームの一部分を残余の他のレーザビームへ
帰還して結合させ、それらを単一のコヒーレント出力ビームに形成することによ
る、多重ビーム・スラブレーザ装置の個別レーザビーム群の位相同期の実現によ
り完成したものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
図１を参照するに、本発明のコヒーレント多重ビームレーザ装置１は、複数の
スラブレーザ２1-n、及び少なくとも一つの前記スラブレーザ２の出力６に応動 してそのスラブレーザ出力６の一部分８を残余のスラブレーザ２へ帰還し全ての
スラブレーザ２1-nの出力６の位相を同期させる帰還装置４を有するものである 。
【００１６】 本発明の好ましい実施例においては、複数のスラブレーザが相互に隔てられて
相互に実質上平行な複数のスラブを設け、スラブ間に形成する間隙群の各間隙に
レーザ媒質を充填することができる。複数のスラブレーザを励起する装置を設け
、スラブレーザ出力を発生させることができる。励起装置には、複数スラブ中の
交互のスラブ間に接続した一つ以上の無線周波発振器を含めてもよい。励起装置
に、各間隙内の導波管及び複数の導波管に結合した少なくと一つのマイクロ波源
を含めてもよい。励起装置にはまた、複数スラブ中の交互のスラブ間に接続した
一つ以上の交流発電機を含めてもよい。各励起装置は、複数スラブ中の交互のス
ラブ間に接続した一つ以上の直流発電機を含むことができる。複数スラブを積重
ねてスラブレーザ・モジュールを形成してもよい。少なくとも一つのスラブレー
ザ・モジュールを囲み、且つ複数のスラブレーザ出力に応動して複数本のレーザ
ビームを発生する共振空洞を設けてもよい。共振空洞を、不安定共振器の第一端
に配置した一次反射装置とその不安定共振器の第二端に配置した二次反射装置と
を有する不安定共振器としてもよい。一次反射装置を凸面形とし、二次反射装置
を凹面形としてもよい。二次反射装置に隆起センター部を設けてもよい。二次反
射装置にはさらにレトロ反射装置を含めてもよい。反射装置は鏡でもよい。複数
本のレーザビームを、一次反射装置と二次反射装置との間で繰返し反射させても
よい。一次反射装置の曲率を二次反射装置の曲率とは相違させ、複数本のレーザ
ビームを不安定な共振器の少なくとも一つの出口開口に向けてもよい。少なくと
も前記一つの出口開口を通る前記複数本のレーザビームに応動して、その複数本
のレーザビームを一本の複合出力ビームに結合するビームコンパクト化装置を設
けてもよい。ビームコンパクト化装置に、少なくとも一つの出力収集鏡を含めて
もよい。少なくとも一つの出口開口に、第一及び第二出口開口を含めてもよい。
少なくとも一つの出力収集鏡に、第一外側収集鏡、第二外側収集鏡及び中間収集
鏡を含めてもよい。第一外側収集鏡を第一出口開口の近傍に配置し、第二外側収
集鏡を第二出口開口の近傍に配置し、さらに中間収集鏡を第一及び第二外側収集
鏡の間に配置し、前記不安定共振器から出る複数本のレーザビームが、第一及び
第二外側収集鏡を叩き、中間収集鏡ヘ向けられ、そこで前記複数本のレーザビー
ムが前記複合出力ビームとして結合されるようにしてもよい。第一及び第二出口
開口を不安定共振器の中央部分内に設けてもよい。第一及び第二出口開口を不安
定共振器の周縁部に設けてもよい。複数のスラブレーザを冷却する装置を設けて
もよい。更に冷却する装置に、冷媒を前記複数のスラブレーザに循環させる循環
装置を含めてもよい。少なくとも前記一つのスラブに少なくとも一つの冷却流路
を設け、冷媒を前記複数のスラブレーザに循環させて、前記複数のスラブレーザ
から熱を奪ってもよい。循環装置に、前記冷媒から過剰熱を奪う熱交換器を含め
てもよい。
【００１７】 冷媒を、水、グリコール、窒素、ヘリウム、水素、空気、酸素、メタン、四フ
ッ化炭素（carbon tetrafluoride）、エチレン、エタン、亜酸化窒素、二酸化炭
素、プロパン、モノクロロトリフルオロメタン、アンモニア、イソブタン、二酸
化硫黄、モノクロロジフルオロメタン、塩化メチル、ブタン、ジクロロジフルオ
ロメタン、エチルエーテル、塩化メチレン（methylene chloride）、ジクロロテ
トラフルオロエタン、フレオン、グリコール−水混合物、ジクロロモノフルオロ
メタン、ナトリウム−カリウム共晶溶液（sodium-potassium eutectic solution
）、トリクロロモノフルオロメタン、液体金属（liquid metal）、及びトリクロ
ロトリフルオロエタンからなる液体群から選んだ液体としてもよい。
【００１８】 冷媒は、例えば窒素、ヘリウム、水素、空気、酸素、メタン、四フッ化炭素（
carbon tetrafluo-ride）、エチレン、エタン、亜酸化窒素、二酸化炭素、プロ パン、モノクロロトリフルオロメタン、アンモニア、イソブタン、二酸化硫黄、
モノクロロジフルオロメタン、塩化メチル、ブタン、ジクロロジフルオロメタン
、エチルエーテル、塩化メチレン（methylene chloride）、ジクロロテトラフル
オロエタン、フレオン、グリコール−水混合物、ジクロロモノフルオロメタン、
ナトリウム−カリウム共晶溶液（sodium-potassium eutectic solution）、トリ
クロロモノフルオロメタン、液体金属（liquid metal）、及びトリクロロトリフ
ルオロエタンからなる気体群から選んだ気体としてもよい。
【００１９】 レーザ媒質を、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、酸素、水素、フッ素、塩素、臭
素、ヨウ素、一酸化炭素、亜酸化窒素、アンモニア、気体銅、気体カドミウム、
塩化水素、フッ化水素（hydrogen fluoride）、水蒸気、アルゴン、クリプトン 、ネオン、キセノン、水銀蒸気、マグネシウム蒸気、ナトリウム蒸気、リチウム
蒸気、カリウム蒸気、カドミウム蒸気、亜鉛蒸気、タリム蒸気、インジウム蒸気
、重水素、シアン、シアン化水素、メチルアルコール蒸気、亜酸化窒素、及び二
硫化炭素からなる群から選んだ気体レーザ媒質としてもよい。
【００２０】 帰還装置に、少なくと一つの前記スラブレーザからのスラブレーザ出力の一部
分を他のスラブレーザへ再指向させて全ての前記スラブレーザの出力の位相を同
期させることにより複数本のレーザビームの位相を同期させてコヒーレント複合
出力ビームを発生させる装置を含めてもよい。前記指向させる装置には、前記ス
ラブレーザ出力の一部分を反射させて前記帰還部分を発生させる反射装置を含め
てもよい。スラブレーザ出力の反射される一部分を、0.1％と10.0％の間とする ことができる。不安定共振器の内部に配置される前記反射装置の少なくとも一つ
に、隣接スラブレーザのレーザ媒質内へ帰還部分を反射させる少なくとも一つの
凸面小部分を含めてもよい。不安定共振器の内部に配置される前記反射装置の少
なくとも一つに、隣接スラブレーザのレーザ媒質内へ帰還部分を反射させる少な
くとも一つのＶ形溝を含めてもよい。Ｖ形溝の角度を実質的に90度としてもよい
。再指向させる装置に、前記スラブレーザ出力の一部分を屈折させて帰還部分を
発生させる屈折装置を含めてもよい。スラブレーザ出力の屈折される一部分を、
0.1％と10.0％の間とすることができる。気体レーザ媒質を本来的に屈折的なも のとし、不安定共振器内の一次及び二次反射装置並びに複数のスラブを、帰還部
分が隣接スラブレーザのレーザ媒質内へ指向されるように配置してもよい。少な
くと一つの内部凸レンズを、帰還部分が隣接スラブレーザのレーザ媒質内へ指向
されるように、複数のスラブの近傍に配置してもよい。再指向させる装置に、ス
ラブレーザ出力の一部分を回折させて帰還部分を発生させる回折装置を含めても
よい。スラブレーザ出力の回折される一部分を、0.1％と10.0％の間とすること ができる。気体レーザ媒質を本来的に回折的なものとし、不安定共振器内の一次
及び二次反射装置並びに複数のスラブを、前記帰還部分が隣接スラブレーザのレ
ーザ媒質内へ指向されるように配置してもよい。不安定共振器内に配置される前
記反射装置の少なくとも一つに、帰還部分が隣接スラブレーザのレーザ媒質内へ
指向されるような、変動する反射率付き又は構造上の表面格子設計付き分散性表
面を設けてもよい。前記不安定共振器内に配置される前記再指向させる装置に、
スラブレーザ出力の一部分を回折及び屈折させて帰還部分を発生させる回折及び
屈折装置を含めてもよい。スラブレーザ出力の回折及び屈折される一部分を、0.
1％と10.0％の間とすることができる。コヒーレント複合出力ビームを光ファイ バーケーブルに導入してもよい。不安定共振器は、第一ディメンジョン内に積重
ねられた複数のスラブレーザ・モジュールを囲むものとし、帰還部分が一次反射
装置と二次反射装置との間で反射することにより隣接スラブレーザ・モジュール
の間に帰還されるようにしてもよい。不安定共振器は、第二ディメンジョン内に
積重ねられた複数のスラブレーザ・モジュールを囲むものとし、前記一次及び二
次反射装置の各々は、帰還部分がレトロ反射装置上へ反射することにより隣接ス
ラブレーザ・モジュールの間に帰還されるように、隣接スラブレーザ・モジュー
ルの間の空間に跨る少なくと一つのレトロ反射装置を含むものとしてもよい。複
数の不安定共振器を第三ディメンジョン内に積重ねてもよく、帰還部分を、隣接
する不安定共振器接続用の通路経由で隣接する不安定共振器の間へ帰還してもよ
い。
【００２１】 本発明の他の特徴は、相互に隔てて実質上平行に配置した複数のスラブを有し
且つスラブ間に形成される各間隙にレーザ媒質を充填してなるコヒーレント多重
ビームレーザ装置にある。共振空洞が複数のスラブ及び複数のレーザ媒質を囲む
。複数のレーザ媒質の励起装置と複数のレーザ媒質に応動して複合出力ビームを
形成するビームコンパクト化装置とを設ける。
【００２２】 本発明の更に他の特徴は、相互に隔てて実質上平行に配置した複数のスラブを
有し且つスラブ間に形成される各間隙にレーザ媒質を充填してなるコヒーレント
多重ビームレーザ装置にある。複数のスラブ及び複数のレーザ媒質を囲むような
共振空洞を設ける。複数のレーザ媒質を励起して複数のレーザビームを発生させ
る装置、及び少なくとも一本のレーザビームの一部分を第一レーザ媒質から他の
レーザ媒質へ再指向させて該第一媒質とコヒーレントな放出を励起する装置、並
びに複数のレーザ媒質に応動して複合出力ビームを形成するビームコンパクト化
装置を設ける。
【００２３】
【発明の実施の形態】
再び図１を参照するに、本発明のコヒーレント多重ビームレーザ装置１の複数
個のスラブレーザ２1-nは、実質上相互に平行である複数のスラブ101-nを有し、
隣接スラブ101-n間に間隙121-nがある。複数のスラブ101-nを積重ねてスラブレ ーザ・モジュール26としてもよい。間隙121-n及びそれを囲む容積部分にはレー ザ媒質14が充満している。従って、一対のスラブ101-nを相互に隔てて実質上平 行としその間の間隙121-nにレーザ媒質14を充填すれば、スラブレーザ２1-nが形
成される。
【００２４】 共振空洞28に充満するレーザ媒質14は、気体レーザ媒質、例えば、二酸化炭素
、窒素、ヘリウム、酸素、水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、一酸化炭素、亜
酸化窒素、アンモニア、気体銅、気体カドミウム、塩化水素、フッ化水素（hydr
ogen fluoride）、水蒸気、アルゴン、クリプトン、ネオン、キセノン、水銀蒸 気、マグネシウム蒸気、ナトリウム蒸気、リチウム蒸気、カリウム蒸気、カドミ
ウム蒸気、亜鉛蒸気、タリム蒸気、インジウム蒸気、重水素、シアン、シアン化
水素、メチルアルコール蒸気、亜酸化窒素、及び二硫化炭素である。
【００２５】
【実施例】
図１の本発明のコヒーレント多重ビームレーザ装置１は、スラブレーザ出力６
を発生するため、複数のスラブレーザ２1-n励起用の励起装置16を有する。図２ 及び３は、図１のコヒーレント多重ビームレーザ装置１の断面図である。励起装
置16に、複数のスラブ101-nの交互のスラブ間に接続された図２の無線周波発振 器18を少なくとも一つ含めてもよい。図１の励起装置16は、図２の各間隙121-n に位置付けられた少なくとも一つの導波管及びマイクロ波源20を持つものでもよ
い。それらに代えて、図１の励起装置16は、複数のスラブ101-nの交互のスラブ 間に接続された図３の交流発電機22一台以上又は直流発電機24一台以上を含むも
のでもよい。
【００２６】 図１の共振空洞28は、少なくとも一つのスラブレーザ・モジュール26を囲み、
且つ複数のスラブレーザ出力６に応動して複数のレーザビーム30を発生する。注
意すべきことに、図面明確化の目的で、複数のスラブレーザ出力を単独のスラブ
レーザ出力６の符号を使って示す。図には一つのスラブレーザ出力のみを示すが
（図１の符号６）、各スラブレーザ２1-nはスラブレーザ出力６を発生すること ができる。
【００２７】 図４のコヒーレント多重ビームレーザ装置31の共振空洞28は、不安定共振器32
であって、不安定共振器32の一端に位置する一次反射装置34及びその不安定共振
器32の他端に位置する二次反射装置36を有する。一次反射装置34を凸面形とし、
二次反射装置36を凹面形とすることができる。さらに、一次及び二次反射装置34
及び36を共に鏡としてもよい。複数本のレーザビーム30が一次反射装置34と二次
反射装置36との間で繰返し反射される。
【００２８】 一次反射装置34の曲率は、二次反射装置36の曲率とは相違する。曲率における
この相違が、複数本のレーザビーム30を不安定共振器32内の少なくとも一つの出
口開口38に指向させる。コヒーレント多重ビームレーザ装置31は、不安定共振器
32内の出口開口38を通過する複数本のレーザビーム30に応動して複数本のレーザ
ビーム30を一本の複合出力ビーム42に結合するビームコンパクト化装置40を有す
る。ビームコンパクト化装置40は、少なくとも一つの出力収集鏡41を有する。好
ましい実施例では、不安定共振器32が第一出口開口44及び第二出口開口45を有す
る。更にビームコンパクト化装置40に、第一外側収集鏡46、第二外側収集鏡48、
及び中間収集鏡50を設けてもよい。第一外側収集鏡46を第一出口開口44の近傍に
配置し、第二外側収集鏡48を第二出口開口45の近傍に配置し、さらに中間収集鏡
50を両外側収集鏡46と48との間に配置する。複数本のレーザビーム30が出口開口
44及び45を通過する場合には、それらのビームは、両外側収集鏡46及び48に入射
し、中間収集鏡50の方向へ向けられ、そこで複数本のレーザビーム30が結合され
て複合出力ビーム42となる。
【００２９】 好ましい実施例では、両出口開口44及び45が不安定共振器32の周縁に沿って配
置される。こうして、複数本のレーザビーム30が不安定共振器32の周縁において
不安定共振器32の外へ出る。
【００３０】 帰還装置４及び不安定共振器32を簡明のため除いたコヒーレント多重ビームレ
ーザ装置31の斜視図を図５に示す。
【００３１】 図６に示す実施例のコヒーレント多重ビームレーザ装置52では、出口開口44' 及び45'が不安定共振器32の中央部に配置される。凹面曲率の二次反射装置36'は
隆起センター部52を有するが、その隆起センター部52は、標準的な凹面鏡形状を
二つの半割部54及び56に分けそれらを並置することにより形成される。同様に、
一次反射装置34'の凸面曲率部を、二つの半割部58及び60に分け、二つの半割部5
8及び60を並置すると共にそれらの間に間隔をあけ、出口開口44'及び45'を形成 する。図４のレーザ装置と同様に、図６で使われるビームコンパクト化装置40も
、複数本のレーザビーム30を結合して複合出力ビーム42とする。帰還装置４'は 、不安定共振器32への帰還部分８'を提供する。
【００３２】 帰還装置４'及び不安定共振器32を簡明のため除いたコヒーレント多重ビーム レーザ装置52の斜視図を図７に示す。
【００３３】 図１の帰還装置４に、発生源のスラブレーザからのスラブレーザ出力６群中の
少なくとも一出力の一部分を任意の他のスラブレーザ２1-nヘ指向させる装置を 含め、全てのスラブレーザ２1-nの出力６の位相を同期させることにより、複数 本のレーザビーム30の位相を同期させ、コヒーレント複合出力ビーム62を発生さ
せる。コヒーレント複合出力ビーム62を光ファイバーケーブル126に送入し、遠 隔地で使用することができる。
【００３４】 本発明の一特徴は、反射、屈折又は回折により複数のスラブレーザ２1-nヘ帰 還される割合（percentage）にある。この割合は、好ましくは0.1％と10.0％の 間である。帰還が十分である場合には、全てのスラブレーザ２1-nの出力６が位 相コヒーレントにして同期され、従ってコヒーレント複合出力ビーム62が生成さ
れる。
【００３５】 帰還部分は、複合出力ビーム42が不安定共振器32を出る時に発生させることが
できる。それに代えて、帰還部分を、複数本のレーザビーム30が一次反射装置34
と二次反射装置36との間で反射している時に発生させることもできる。この帰還
部分の発生は、誘導によるか又は自然発生とすることができる。
【００３６】 図９（Ａ）において、本来的に回折的なレーザ媒質14'を使って不安定共振器3
2を充填し、且つ一次及び二次反射装置34及び36をスラブレーザ・モジュール26 から適正距離「ｘ」だけ隔てて位置決めしている場合には、帰還部分64は、自然
発生され且つその帰還部分が発生した間隙66から隣接スラブレーザ68及び70のレ
ーザ媒質へ指向される。
【００３７】 図９（Ｂ）において、本来的に屈折的なレーザ媒質14''を使う場合には、一次
及び二次反射装置34及び36をスラブレーザ・モジュール26から適正距離「ｘ」だ
け隔てて位置決めして、帰還部分70を、自然発生させ且つその帰還部分が発生し
た間隙72から隣接スラブレーザ74及び76のレーザ媒質へ指向させることが可能で
ある。
【００３８】 同様に図９（Ｃ）において、本来的に回折的及び本来的に屈折的の両者である
レーザ媒質14'''を使う場合には、一次及び二次反射装置34及び36とスラブレー ザ・モジュール26との間の距離「ｘ」を調節することにより、回折的帰還部分78
及び屈折的帰還部分80を、自然発生させ且つそれらが発生した間隙82から隣接ス
ラブレーザ84及び86のレーザ媒質へ進行させることが可能である。
【００３９】 次の表１は、自然回折及び／又は屈折を発生させるための、一次及び二次反射
装置34及び36とスラブレーザ・モジュール26との間の適正距離「ｘ」の仕様であ
る。この距離は発生されるレーザビームの波長により定まる。全ての計算は、ス
ラブ厚さ５mm及び間隙厚さ３mmに対するものである。ただし、Laser Wavelength
はレーザ波長、Diffractive Spacing "x"は回折的距離「ｘ」、Refractive Spac
ing "x"は屈折的距離「ｘ」である。
【００４０】
【表１】
【００４１】 上記に代え、生起する帰還部分を誘導によるものとすることができる。図１０
（Ａ）において、帰還部分88が誘導屈折により発生された時は、少なくとも一つ
の内部凸レンズ90をスラブレーザ・モジュール26に近接配置し、帰還部分88を、
それが発生した間隙92から隣接スラブレーザ94及び96のレーザ媒質へ指向させる
ことが可能である。
【００４２】 図１０（Ｂ）において、帰還部分98を誘導反射により発生させた時は、一次及
び二次反射装置34及び36の少なくとも一方に少なくとも一つの凸面小部分100を 含め、帰還部分98を、それが発生した間隙102から隣接スラブレーザ104及び106 のレーザ媒質へ指向させる。
【００４３】 図１０（Ｃ）において、一次及び二次反射装置34及び36の少なくとも一方に反
射率の変化部分又は作り付けの表面格子設計部分110からなる分散性表面（格子 など）を設けたものを用いて、帰還部分108を誘導回折により発生させ、且つ帰 還部分108を、それが発生した間隙111から隣接スラブレーザ112及び114のレーザ
媒質へ指向させる。
【００４４】 図１０（Ｄ）において、一次及び二次反射装置34及び36の少なくとも一方に少
なくとも一つのＶ形溝118を設けて、帰還部分116を、それが発生した間隙120か ら隣接スラブレーザ122及び124のレーザ媒質へ指向させることにより、帰還部分
116を誘導反射により発生させることができる。図１０（Ｄ）のＶ形溝118を、実
質的に90度の角θを有するものとすることができる。
【００４５】 図８に示す誘導反射利用の他の実施例において、二次反射装置36''にレトロ反
射装置128を設けて、二次反射装置36''に隆起センター部130と隆起端縁部132、1
34とを設ける。図８の二次反射装置36''は、図６の二次反射装置36'と同様な二 つの凹面部136、138を有する。図８の一次反射装置34''は、図６の二次反射装置
34'と同様に、二つの凸面部140、142を有する。一次レトロ反射装置144が、帰還
部分146をレトロ反射装置128経由で隣接スラブレーザのレーザ媒質へ指向させる
。ビームコンパクト化装置40が、複数本のレーザビーム30を結合してコヒーレン
ト複合出力ビーム62とする。
【００４６】 個別スラブレーザ出力の同期を維持しつつコヒーレント多重ビームレーザ装置
の最大電力を増大させるため、図１１のコヒーレント多重ビームレーザ装置145 は、複数のスラブレーザ・モジュール1441-nを第一ディメンジョン内に積重ねる
。ここに、「第一ディメンジョン」、「第二ディメンジョン」及び「第三ディメ
ンジョン」の用語は、図式的な目的のみに用いるものに過ぎず、特定の方向を指
示する意図はない。一次反射装置146は多重凸面部分148、150、152からなり、二
次反射装置154は多重凹面部分156及び158からなる。一次及び二次反射装置146及
び154を構成する部分の数は、第一ディメンジョン内に積重ねられるスラブレー ザ・モジュール1441-nの数に応じて変化する。使用時には、複数本のレーザビー
ム160が少なくとも一つの出口開口162、164から出てビームコンパクト化装置40 を叩いて、複合出力ビーム42を発生する。複合出力ビーム42は、帰還装置166を 叩いてコヒーレント多重ビームレーザ装置145へ帰還される帰還部分168を発生さ
せる。帰還部分168は隣接スラブレーザ・モジュール1441-nの間へ帰還されて、 一次反射装置146及び及び二次反射装置154の間で反射されコヒーレント複合出力
ビーム170を発生する。
【００４７】 帰還装置166及び不安定共振器169の部分を簡明のため除いたコヒーレント多重
ビームレーザ装置145の斜視図を図１２に示す。
【００４８】 図１３においてコヒーレント多重ビームレーザ装置171の電力を更に増大する ため、複数のスラブレーザ・モジュール1721-nを第二ディメンジョン内に積重ね
る。スラブレーザ・モジュール1721-nの間の位相コヒーアレンシイ（coherency ）は、一次及び二次反射装置174及び176にレトロ反射装置178及び180を設けて、
帰還部分182をスラブレーザ・モジュール1721-nの間へ帰還することにより達成 した。注意すべきことに図１３は、一次及び二次反射装置174及び176を隣接スラ
ブレーザ・モジュール1721-nの間の距離179に跨る連続的な反射装置（一部省略 して図示）として示し、図１４に示すように不連続な一次及び二次反射装置が利
用可能である。
【００４９】 図１４は、帰還装置184、帰還装置186及び不安定共振器188の一部分を簡明の ため省略した図１３のコヒーレント多重ビームレーザ装置171の斜視図を示す。 注意すべきことに、コヒーレント複合出力ビーム190及び192は、付加的なビーム
結合装置（図示せず）を用いてさらに単一のコヒーレント複合出力ビームに結合
することが可能である。
【００５０】 図１５のコヒーレント多重ビームレーザ装置195は、第三ディメンジョン内に 積重ねた不安定共振器1941-nを有し、帰還部分198を隣接する不安定共振器1941- n の間へ帰還するならば、複数本のレーザビーム196の位相を同期させることが可
能である。複数の帰還部分198は、少なくとも一つの進行路200経由で隣接する不
安定共振器1941-nの間へ帰還させ得るものであり、それは一次及び二次反射装置
197及び199を通って進行して隣接不安定共振器1941-nを接続する。注意すべきこ
とに、コヒーレント多重ビームレーザ装置195の外部光学系の図示を簡明のため 省略する。
【００５１】 帰還装置202及び不安定共振器204の一部分を簡明のため除いたコヒーレント多
重ビームレーザ装置195の斜視図を図１６に示す。
【００５２】 図１７のコヒーレント多重ビームレーザ装置206は、複数のスラブレーザ2101- n を冷却及び／又は加熱する熱制御装置208を有する。熱制御装置208は、複数の スラブレーザ2101-nに冷媒214を循環させる再循環装置212を含む。少なくとも一
つのスラブ216は、少なくとも一つの冷却流路218を有し、複数のスラブから熱を
奪うために複数のスラブレーザ2101-nに冷媒214を循環させる。再循環装置212は
、冷媒214から過剰熱を奪うための熱交換器220を有する。
【００５３】 冷媒214は、例えば水、グリコール、窒素、ヘリウム、水素、空気、酸素、メ タン、四フッ化炭素（carbon tetrafluoride）、エチレン、エタン、亜酸化窒素
、二酸化炭素、プロパン、モノクロロトリフルオロメタン、アンモニア、イソブ
タン、二酸化硫黄、モノクロロジフルオロメタン、塩化メチル、ブタン、ジクロ
ロジフルオロメタン、エチルエーテル、塩化メチレン（methylene chloride）、
ジクロロテトラフルオロエタン、フレオン、グリコール−水混合物、ジクロロモ
ノフルオロメタン、ナトリウム−カリウム共晶溶液（sodium-potassium eutecti
c solution）、トリクロロモノフルオロメタン、液体金属（liquid metal）、及
びトリクロロトリフルオロエタンのような液体とすることができる。
【００５４】 冷媒214は、例えば窒素、ヘリウム、水素、空気、酸素、メタン、四フッ化炭 素（carbon tetrafluo-ride）、エチレン、エタン、亜酸化窒素、二酸化炭素、 プロパン、モノクロロトリフルオロメタン、アンモニア、イソブタン、二酸化硫
黄、モノクロロジフルオロメタン、塩化メチル、ブタン、ジクロロジフルオロメ
タン、エチルエーテル、塩化メチレン（methylene chloride）、ジクロロテトラ
フルオロエタン、フレオン、グリコール−水混合物、ジクロロモノフルオロメタ
ン、ナトリウム−カリウム共晶溶液（sodium-potassium eutectic solution）、
トリクロロモノフルオロメタン、液体金属（liquid metal）、及びトリクロロト
リフルオロエタンのような気体とすることができる。。
【００５５】 本発明の特定の特徴を一部の図面に示し他の図面に示さなかったが、これは単
に便宜上のみのことであり、各特長を本発明の他の任意又は全ての特徴と組合せ
ることが可能である。 当業者は他の実施例に想到し得るが、それらは前記特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、共振空洞を一部切欠してレーザスラブの構成を示す本発明のコヒ
ーレント多重ビームレーザ装置の斜視図である。
【図２】は、複数の無線周波マイクロ波スラブ励起源を有する本発明のコヒー
レント多重ビームレーザ装置の図１の線２−２における断面図である。
【図３】は、複数の無線周波マイクロ波スラブ励起源に代えＡＣ／ＤＣスラブ
励起源を有する図２と同様な本発明のコヒーレント多重ビームレーザ装置の図１
の線３−３における断面図である。
【図４】は、本発明によるコヒーレント多重ビームレーザ装置において共振空
洞内で発生する個別レーザビームが装置側面近傍で外へ出る一実施例の図５の線
４−４における断面図である。
【図５】は、図４のコヒーレント多重ビームレーザ装置の斜視図である。
【図６】は、本発明によるコヒーレント多重ビームレーザ装置において共振空
洞内で発生する個別レーザビームが装置中央で外へ出る実施例の図５の線６−６
における断面図である。
【図７】は、図６のコヒーレント多重ビームレーザ装置の斜視図である。
【図８】は、本発明によるコヒーレント多重ビームレーザ装置において共振空
洞内で発生する個別レーザビームが装置中央で外へ出ると共に該個別レーザビー
ムの一本以上が一次及び二次反射装置に内蔵のレトロ反射装置の使用により残余
のレーザビームへ帰還される実施例の図４及び６に類似の断面図である。
【図９】は、本発明によるコヒーレント多重ビームレーザ装置において帰還が
自然回折により生じる実施例の断面図（Ａ）、帰還が自然屈折により生じる実施
例の同様な断面図（Ｂ）、及び帰還が自然回折と自然屈折との組合せにより生じ
る実施例の同様な断面図（Ｃ）である。
【図１０】は、本発明によるコヒーレント多重ビームレーザ装置において帰還
が誘導屈折により生じる実施例の断面図（Ａ）、帰還が誘導反射により生じる実
施例の同様な断面図（Ｂ）、帰還が誘導回折により生じる実施例の同様な断面図
（Ｃ）、及び帰還が誘導反射により生じるレトロ反射装置付き実施例の同様な断
面図（Ｄ）である。
【図１１】は、本発明によるコヒーレント多重ビームレーザ装置において多重
スラブを積重ねてスラブレーザ・モジュールを形成し且つ多重スラブレーザ・モ
ジュール群の第一ディメンジョン内配列によりコヒーレント多重ビームレーザ装
置を形成する実施例の図１２の線１１−１１における断面図である。
【図１２】は、図１１のコヒーレント多重ビームレーザ装置の斜視図である。
【図１３】は、本発明によるコヒーレント多重ビームレーザ装置において多重
スラブを積重ねてスラブレーザ・モジュールを形成し且つ多重スラブレーザ・モ
ジュール群を第二ディメンジョン内に配列し、スラブレーザ・モジュール間の帰
還を前記レーザ装置の一次及び二次反射装置にレトロ反射装置を含めることによ
り実現した実施例の図１４の線１３−１３における一部分離断面図である。
【図１４】は、図１３のコヒーレント多重ビームレーザ装置の斜視図である。
【図１５】は、本発明によるコヒーレント多重ビームレーザ装置において多重
スラブを積重ねてスラブレーザ・モジュールを形成し且つ多重スラブレーザ・モ
ジュール群を第三ディメンジョン内に配列し、スラブレーザ・モジュール間の帰
還を隣接反射装置の接続路中に進行する一本以上の個別レーザビームにより生じ
させてなる実施例の図１６の線１５−１５における断面図である。
【図１６】は、図１５のコヒーレント多重ビームレーザ装置の斜視図である。
【図１７】は、レーザスラブ冷却装置を有する本発明のコヒーレント多重ビー
ムレーザ装置の図式的断面図である
【符号の説明】
１、31、52、145、171、195、206…コヒーレント多重ビームレーザ装置 ２、210…スラブレーザ ４、166、184、186、202…帰還装置 ６…スラブレーザ出力 ８…一部分 10、216…スラブ 12、66、72、82、92、102、120…間隙 14…レーザ媒質 16…励起装置 18…無線周波発振器 20…導波管とマイクロ波源 22…交流発電機 24…直流発電機 26…スラブレーザ・モジュール 28…共振空洞 30、160、196…レーザビーム 32、169、188、204…不安定共振器 34…一次反射装置 36…二次反射装置 38…出口開口 40…ビームコンパクト化装置 41…出力収集鏡 42…複合出力ビーム 44…第一出口開口 45…第二出口開口 46…第一外側収集鏡 48…第二外側収集鏡 50…中間収集鏡 52…隆起センター部 54、56、58、60…半割部 62、170、190、192…コヒーレント複合出力ビーム 64、88、98、108、116、146、168、182、198…帰還部分 68、70；74、76; 84、86；94、96；104、106；112、114；122、124…隣接スラブ
・レーザ 78…回折性帰還部分 80…屈折性帰還部分 90…内部凸レンズ 100…凸面小部分 110…表面格子設計部分 118…Ｖ形溝 126…光ファイバーケーブル 128…レトロ反射装置 130…隆起センター部 132、134…隆起端縁部 136、138…凹面部 140、142…凸面部 144…一次レトロ反射装置 1441-n…スラブレーザ・モジュール 146、174、197…一次反射装置 148、150、152…多重凸面部 154、176、199…二次反射装置 156、158…多重凹面部 162、164…出口開口 172…スラブレーザ・モジュール 178、180…レトロ反射装置 179…距離 194…共振器 200…進行路 208…熱制御装置 212…再循環装置 214…冷媒 218…冷却流路 220…熱交換
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (53)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のスラブレーザ、及び少なくとも一つの前記スラブレーザ
    の出力に応動してそのスラブレーザ出力の一部分を残余のスラブレーザへ帰還さ
    せ全てのスラブレーザの出力位相を同期させる帰還装置を有するコヒーレント多
    重ビームレーザ装置。
  2. 【請求項２】請求項１のビームレーザ装置において、複数の前記スラブレー
    ザに、相互に隔てられて相互に実質上平行な複数のスラブを設け、前記スラブ間
    に形成される間隙群の各間隙にレーザ媒質を充填してなるコヒーレント多重ビー
    ムレーザ装置。
  3. 【請求項３】請求項２のビームレーザ装置において、前記複数のスラブレー
    ザを励起して前記スラブレーザの出力を発生させる装置を設けてなるコヒーレン
    ト多重ビームレーザ装置。
  4. 【請求項４】請求項３のビームレーザ装置において、前記励起装置に、前記
    複数スラブ中の交互のスラブ間に接続した一つ以上の無線周波発振器を含めてな
    るコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  5. 【請求項５】請求項３のビームレーザ装置において、前記励起装置に、前記
    各間隙内の導波管及び複数の前記導波管に結合した少なくとも一つのマイクロ波
    源を含めてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  6. 【請求項６】請求項３のビームレーザ装置において、前記励起装置に、前記
    複数スラブ中の交互のスラブ間に接続した一つ以上の交流発電機を含めてなるコ
    ヒーレント多重ビームレーザ装置。
  7. 【請求項７】請求項３のビームレーザ装置において、前記励起装置に、前記
    複数スラブ中の交互のスラブ間に接続した一つ以上の直流発電機を含めてなるコ
    ヒーレント多重ビームレーザ装置。
  8. 【請求項８】請求項３のビームレーザ装置において、前記複数のスラブを積
    重ねスラブレーザ・モジュールを形成してなるコヒーレント多重ビームレーザ装
    置。
  9. 【請求項９】請求項８のビームレーザ装置において、少なくとも一つの前記
    スラブレーザ・モジュールを囲み且つ複数のスラブレーザ出力に応動して複数本
    のレーザビームを発生する共振空洞を設けてなるコヒーレント多重ビームレーザ
    装置。
  10. 【請求項１０】請求項９のビームレーザ装置において、前記共振空洞を不安
    定共振器とし、該不安定共振器の第一端に配置の一次反射装置と該不安定共振器
    の第二端に配置の二次反射装置とを設けなるコヒーレント多重ビームレーザ装置
    。
  11. 【請求項１１】請求項１０のビームレーザ装置において、前記一次反射装置
    を凸面形とし、前記二次反射装置を凹面形としてなるコヒーレント多重ビームレ
    ーザ装置。
  12. 【請求項１２】請求項１１のビームレーザ装置において、前記二次反射装置
    に隆起センター部を設けてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  13. 【請求項１３】請求項１２のビームレーザ装置において、前記二次反射装置
    に更にレトロ反射装置を含めてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  14. 【請求項１４】請求項１１のビームレーザ装置において、前記両反射装置を
    鏡としてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  15. 【請求項１５】請求項１４のビームレーザ装置において、前記複数本のレー
    ザビームを前記一次反射装置と二次反射装置との間で繰返し反射させてなるコヒ
    ーレント多重ビームレーザ装置。
  16. 【請求項１６】請求項１５のビームレーザ装置において、前記一次反射装置
    の曲率を前記二次反射装置の曲率とは相違させ、複数本のレーザビームを不安定
    共振器の少なくとも一つの出口開口に向けてなるコヒーレント多重ビームレーザ
    装置。
  17. 【請求項１７】請求項１６のビームレーザ装置において、前記少なくとも一
    つの出口開口を通る前記複数のレーザビームに応動して、その複数のレーザビー
    ムを一本の複合出力ビームに結合するビームコンパクト化装置を設けてなるコヒ
    ーレント多重ビームレーザ装置。
  18. 【請求項１８】請求項１７のビームレーザ装置において、前記ビームコンパ
    クト化装置に、少なくとも一つの出力収集鏡を含めてなるコヒーレント多重ビー
    ムレーザ装置。
  19. 【請求項１９】請求項１８のビームレーザ装置において、前記少なくとも一
    つの出口開口に、第一及び第二出口開口を含めてなるコヒーレント多重ビームレ
    ーザ装置。
  20. 【請求項２０】請求項１９のビームレーザ装置において、前記少なくとも一
    つの出力収集鏡に、第一外側収集鏡、第二外側収集鏡及び中間収集鏡を含めてな
    るコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  21. 【請求項２１】請求項２０のビームレーザ装置において、前記第一外側収集
    鏡を第一出口開口の近傍に配置し、前記第二外側収集鏡を第二出口開口の近傍に
    配置し、さらに前記中間収集鏡を第一及び第二外側収集鏡の間に配置し、前記不
    安定共振器から出る複数本のレーザビームが、第一及び第二外側収集鏡を叩き次
    いで中間収集鏡ヘ向けられ、そこで前記複数本のレーザビームが前記複合出力ビ
    ームとして結合されるようにしてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  22. 【請求項２２】請求項２１のビームレーザ装置において、前記第一及び第二
    出口開口を不安定共振器の中央部分内に設けてなるコヒーレント多重ビームレー
    ザ装置。
  23. 【請求項２３】請求項２１のビームレーザ装置において、前記第一及び第二
    出口開口を不安定共振器の周縁部に設けてなるコヒーレント多重ビームレーザ装
    置。
  24. 【請求項２４】請求項２１のビームレーザ装置において、更に前記複数のス
    ラブレーザを冷却する装置を設けてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  25. 【請求項２５】請求項２４のビームレーザ装置において、前記冷却する装置
    に、冷媒を前記複数のスラブレーザに循環させる循環装置を含めてなるコヒーレ
    ント多重ビームレーザ装置。
  26. 【請求項２６】請求項２５のビームレーザ装置において、前記少なくとも一
    つのスラブに少なくとも一つの冷却流路を設け、冷媒を前記複数のスラブレーザ
    に循環させて、前記複数のスラブレーザから熱を奪ってなるコヒーレント多重ビ
    ームレーザ装置。
  27. 【請求項２７】請求項２６のビームレーザ装置において、前記循環装置に前
    記冷媒から過剰熱を奪う熱交換器を含めてなるコヒーレント多重ビームレーザ装
    置。
  28. 【請求項２８】請求項２７のビームレーザ装置において、前記冷媒を、水、
    グリコール、窒素、ヘリウム、水素、空気、酸素、メタン、四フッ化炭素（carb
    on tetrafluoride）、エチレン、エタン、亜酸化窒素、二酸化炭素、プロパン、
    モノクロロトリフルオロメタン、アンモニア、イソブタン、二酸化硫黄、モノク
    ロロジフルオロメタン、塩化メチル、ブタン、ジクロロジフルオロメタン、エチ
    ルエーテル、塩化メチレン（methylene chloride）、ジクロロテトラフルオロエ
    タン、フレオン、グリコール−水混合物、ジクロロモノフルオロメタン、ナトリ
    ウム−カリウム共晶溶液（sodium-potassium eutectic solution）、トリクロロ
    モノフルオロメタン、液体金属（liquid metal）、及びトリクロロトリフルオロ
    エタンからなる液体群から選んだ液体としてなるコヒーレント多重ビームレーザ
    装置。
  29. 【請求項２９】請求項２７のビームレーザ装置において、前記冷媒を、窒素
    、ヘリウム、水素、空気、酸素、メタン、四フッ化炭素（carbon tetrafluo-rid
    e）、エチレン、エタン、亜酸化窒素、二酸化炭素、プロパン、モノクロロトリ フルオロメタン、アンモニア、イソブタン、二酸化硫黄、モノクロロジフルオロ
    メタン、塩化メチル、ブタン、ジクロロジフルオロメタン、エチルエーテル、塩
    化メチレン（methylene chloride）、ジクロロテトラフルオロエタン、フレオン
    、グリコール−水混合物、ジクロロモノフルオロメタン、ナトリウム−カリウム
    共晶溶液（sodium-potassium eutectic solution）、トリクロロモノフルオロメ
    タン、液体金属（liquid metal）、及びトリクロロトリフルオロエタンからなる
    気体群から選んだ気体としてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  30. 【請求項３０】請求項１のビームレーザ装置において、前記レーザ媒質を、
    二酸化炭素、窒素、ヘリウム、酸素、水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、一酸
    化炭素、亜酸化窒素、アンモニア、銅蒸気、カドミウム蒸気、塩化水素、フッ化
    水素（hydrogen fluoride）、水蒸気、アルゴン、クリプトン、ネオン、キセノ ン、水銀蒸気、マグネシウム蒸気、ナトリウム蒸気、リチウム蒸気、カリウム蒸
    気、亜鉛蒸気、タリウム蒸気、インジウム蒸気、重水素、シアン、シアン化水素
    、メチルアルコール蒸気、亜酸化窒素、及び二硫化炭素からなる群から選んだ気
    体レーザ媒質としてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  31. 【請求項３１】請求項１７のビームレーザ装置において、前記帰還装置に、
    少なくとも一つの前記スラブレーザからのスラブレーザ出力の一部分を他のスラ
    ブレーザへ再指向させて全ての前記スラブレーザの出力の位相を同期させること
    により複数本のレーザビームの位相を同期させてコヒーレント複合出力ビームを
    発生させる装置を含めてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  32. 【請求項３２】請求項３１のビームレーザ装置において、前記再指向させる
    装置に、前記スラブレーザ出力の一部分を反射させて前記帰還部分を発生させる
    反射装置を含めてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  33. 【請求項３３】請求項３２のビームレーザ装置において、前記スラブレーザ
    出力の反射される一部分を0.1％と10.0％の間としてなるコヒーレント多重ビー ムレーザ装置。
  34. 【請求項３４】請求項３３のビームレーザ装置において、前記不安定共振器
    の内部に配置される前記反射装置の少なくとも一つに、隣接スラブレーザのレー
    ザ媒質内へ帰還部分を反射させる少なくとも一つの凸面小部分を含めてなるコヒ
    ーレント多重ビームレーザ装置。
  35. 【請求項３５】請求項３３のビームレーザ装置において、前記不安定共振器
    の内部に配置される前記反射装置の少なくとも一つに、隣接スラブレーザのレー
    ザ媒質内へ帰還部分を反射させる少なくとも一つのＶ形溝を含めてなるコヒーレ
    ント多重ビームレーザ装置。
  36. 【請求項３６】請求項３５のビームレーザ装置において、前記Ｖ形溝の角度
    を実質的に90度としてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  37. 【請求項３７】請求項３１のビームレーザ装置において、前記再指向させる
    装置に、前記スラブレーザ出力の一部分を屈折させて帰還部分を発生させる屈折
    装置を含めてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  38. 【請求項３８】請求項３７のビームレーザ装置において、前記スラブレーザ
    出力の屈折される一部分を0.1％と10.0％の間としてなるコヒーレント多重ビー ムレーザ装置。
  39. 【請求項３９】請求項３８のビームレーザ装置において、前記気体レーザ媒
    質を本来的に屈折的なものとし、不安定共振器内の一次及び二次反射装置並びに
    複数のスラブを、帰還部分が隣接スラブレーザのレーザ媒質内へ指向されるよう
    に配置してなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  40. 【請求項４０】請求項３８のビームレーザ装置において、前記少なくと一つ
    の内部凸レンズを、帰還部分が隣接スラブレーザのレーザ媒質内へ指向されるよ
    うに、複数のスラブの近傍に配置してなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  41. 【請求項４１】請求項３１のビームレーザ装置において、前記再指向させる
    装置に、スラブレーザ出力の一部分を回折させて帰還部分を発生させる回折装置
    を含めてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  42. 【請求項４２】請求項４１のビームレーザ装置において、前記スラブレーザ
    出力の回折される一部分を0.1％と10.0％の間としてなるコヒーレント多重ビー ムレーザ装置。
  43. 【請求項４３】請求項４２のビームレーザ装置において、前記気体レーザ媒
    質を本来的に回折的なものとし、不安定共振器内の一次及び二次反射装置並びに
    複数のスラブを、前記帰還部分が隣接スラブレーザのレーザ媒質内へ指向される
    ように配置してなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  44. 【請求項４４】請求項４２のビームレーザ装置において、前記不安定共振器
    内に配置される前記反射装置の少なくとも一つに、帰還部分が隣接スラブレーザ
    のレーザ媒質内へ指向されるような、変動する反射率付き又は構造上の表面格子
    設計付き分散性表面を設けてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  45. 【請求項４５】請求項４２のビームレーザ装置において、前記不安定共振器
    内に配置される前記再指向させる装置に、前記帰還部分を隣接スラブレーザのレ
    ーザ媒質内へ指向させるような構造上の表面格子設計付き分散性表面を設けてな
    るコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  46. 【請求項４６】請求項３１のビームレーザ装置において、前記再指向させる
    装置に、スラブレーザ出力の一部分を回折及び屈折させて帰還部分を発生させる
    回折及び屈折装置を含めてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  47. 【請求項４７】請求項４６のビームレーザ装置において、前記スラブレーザ
    出力の回折及び屈折される一部分を0.1％と10.0％の間としてなるコヒーレント 多重ビームレーザ装置。
  48. 【請求項４８】請求項３１のビームレーザ装置において、前記コヒーレント
    複合出力ビームを光ファイバーケーブルに導入してなるコヒーレント多重ビーム
    レーザ装置。
  49. 【請求項４９】請求項３１のビームレーザ装置において、前記不安定共振器
    は、第一ディメンジョン内に積重ねられた複数のスラブレーザ・モジュールを囲
    むものとし、帰還部分が一次反射装置と二次反射装置との間で反射されることに
    より隣接スラブレーザ・モジュールの間に帰還されるようにしてなるコヒーレン
    ト多重ビームレーザ装置。
  50. 【請求項５０】請求項３１のビームレーザ装置において、前記不安定共振器
    は、第二ディメンジョン内に積重ねられた複数のスラブレーザ・モジュールを囲
    むものとし、前記一次及び二次反射装置の各々は、帰還部分がレトロ反射装置上
    へ反射することにより隣接スラブレーザ・モジュールの間に帰還されるように、
    隣接スラブレーザ・モジュールの間の空間に跨る少なくと一つのレトロ反射装置
    を含むものとしてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  51. 【請求項５１】請求項３１のビームレーザ装置において、複数の不安定共振
    器を第三ディメンジョン内に積重ね、前記帰還部分を、隣接する不安定共振器接
    続用の通路経由で隣接する不安定共振器の間へ帰還してなるコヒーレント多重ビ
    ームレーザ装置。
  52. 【請求項５２】相互に隔てて実質上平行に配置されスラブ間に形成される各
    間隙にレーザ媒質を充填した複数のスラブ、前記複数のスラブ及び前記複数のレ
    ーザ媒質を囲む共振空洞、該共振空洞を励起して複数本のレーザビームを発生さ
    せる励起装置、及び前記複数本のレーザビームに応動して複合出力ビームを形成
    するビームコンパクト化装置を備えてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
  53. 【請求項５３】相互に隔てて実質上平行に配置されスラブ間に形成される各
    間隙にレーザ媒質を充填した複数のスラブ、前記複数のスラブ及び前記複数のレ
    ーザ媒質を囲む共振空洞、該共振空洞を励起して複数本のレーザビームを発生さ
    せる励起装置、少なくとも第一レーザ媒質からの一本の前記レーザビームの一部
    分を他のレーザ媒質へ再指向させてコヒーレントな放出を誘導する再指向装置、
    及び前記複数本のレーザビームに応動して複合出力ビームを形成するビームコン
    パクト化装置を備えてなるコヒーレント多重ビームレーザ装置。
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