JP2002524839A

JP2002524839A - レーザ増幅システム

Info

Publication number: JP2002524839A
Application number: JP2000564271A
Authority: JP
Inventors: エルハルト，シュテフェン; ギーゼン，アドルフ; カルスツェウスキー，マルティン; シュテベン，クリスチャン; フォス，アンドレアス
Original assignee: ウニベルシテトシュトゥットガルトインスティテュトフュアシュトラールベルクツォイゲ
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2002-08-06
Anticipated expiration: 2019-07-19
Also published as: WO2000008728A1; EP1103090B1; DE59901655D1; US20010040909A1; DE19835107A1; JP4335454B2; EP1103090A1; US6577666B2

Abstract

(57)【要約】本発明の目的は、レーザ効果媒体を含む固体本体（１０）；前記本体（１０）を数回横断するポンピング放射フィールド（３４）を生成するためのポンピング放射源（３３）；ポンピング放射源（３３）と固体本体（１０）の間に配置されこの固体本体（１０）上にこの固体本体内に貫入するポンピング放射フィールドの分岐（４４）を集束させるポンピング放射再生用光学系（３２）；及び固体本体を出射する分岐（４６）とは異なり前記固体本体内に進入するもう１つの分岐（６６）へと、固体本体（１０）を出射するポンピング放射フィールドの分岐（４６）を集束する少なくとも１つの再集束用光学系（７０）といった部材を含むレーザ増幅システムを改善することにある。本発明は、できるかぎり単純な要領で可能なかぎり高いレベルをもつポンピング放射体積出力を固体本体（１０）内に生成することを含む。このために、再集束光学系（７０）は、固体本体から出射する分岐（４６）を中間コリメート分岐（４８）へと曲げ、さらに中間コリメート分岐（４８）を、固体本体（１０）に再び進入させその上に集束される分岐（６６）へと曲げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、レーザ活性媒体を有する固体本体、固体本体内を数回通過するポン
ピング放射フィールドを生成するためのポンピング放射源、ポンピング放射源と
固体本体の間に配置されかつ固体本体内に入るポンピング放射フィールドの枝部
を固体本体上に集束させる光学ポンピング放射結像手段、及び、固体本体から出
射するポンピング放射フィールドの枝部を、固体本体内に進入しかつ出射する時
は異なる枝部の形で、固体本体上に再び集束させる少なくとも１つの光学再集束
手段を含んで成るレーザ増幅システムに関する。

【０００２】このタイプのレーザ増幅システムは、例えばＥＰ０６３２５５１から知られて
いる。このレーザ増幅システムによると、固体本体から出射する枝部は、単に偏
向されて固体本体上に再集束される。

【０００３】かかる光学再集束手段の欠点は、これによって、集束されるべきポンピング放
射フィールドの断面のサイズがつねに増大するか、又はポンピング放射フィール
ドの一部分が固体本体上に再び再集束されないことの結果として多大な損失が発
生する、という事実にある。固体本体内のレーザ活性媒体の吸収度はポンピング
出力が一回しか通過しない場合に低くなることから可能なかぎり数多くのポンピ
ング放射フィールド通過回数が目標とされるということを前提とした上で、特に
、固体本体内で可能なかぎり高いポンピング放射出力密度を達成することが問題
となる。

【０００４】従って本発明の優先的な目的は、一般タイプのレーザ増幅システムを改善して
、できるだけわずかな資源を用いて固体本体内に可能なかぎり高いポンピング放
射出力密度を生成することである。

【０００５】この目的は、本発明に従うと、冒頭で記述したタイプのレーザ増幅システムに
おいて、光学再集束手段が、固体本体から出射する枝部を中間のコリメートされ
た枝部へと変え、中間のコリメートされた枝部を、固体本体内に再び進入しその
上に集束される枝部へと変えることによって達成される。

【０００６】本発明の効果は、中間のコリメートされた枝部を生成する結果として、再集束
にもかかわらずポンピング光スポットの直径をほぼ同じサイズに保つことが可能
であり、このために、大きなビーム断面に適合させる必要のある光学再集束手段
の集束枝部のために必要である光学素子を必要としない、と言う事実にある。さ
らに、再集束中の結像の質も同じく基本的に一定に保つことができる。

【０００７】ポンピング放射フィールドが次々と連続した複数の光学再集束手段を通過する
ことが特に好ましい。これは、特に基本的に等しいポンピング放射スポット直径
を伴うポンピング放射フィールドにおいて基本的に一定で最大断面積を目的とす
る場合、結像品質に関するそれらの効果が特に明白になるからである。

【０００８】純粋に理論的には、１つの固体本体をポンピングすることのみならずむしろ複
数の固体本体をポンピングするために、複数の光学集束手段を提供することも考
えることができる。

【０００９】ポンピング放射源の出力の最適利用下で１つの同じポンピング放射フィールド
で基本的に一定のポンピング放射スポット直径の場合、数個の光学再収束手段入
射枝部が同じ固体本体内に入り、それによって特に、１個の同じ個体本体内でレ
ーザ活性媒体をポンピングすることを可能にする時、本発明の効果は特に明らか
である。

【００１０】このことは、同じ固体本体内に進入する枝部が固体本体の同じ体積領域内に進
入し、それによって、一定のポンピング放射スポット直径が生成されるという事
実を用いて、このポンピング放射スポット直径に断面積において対応する体積領
域を同様に複数の光学再集束手段により複数回ポンピングさせることかでき、そ
の結果ポンピング放射出力の特に高い開発が確保される場合、特に好ましく実現
され得うる。

【００１１】特に幾何学的見地から特に好ましく実現可能な本発明のレーザ増幅システムの
一実施形態では、各々の光学再集束手段は、中間のコリメートされた枝部の第１
の部分枝部を形成するべく固体本体から出射するポンピング放射フィールドの枝
部を再整形し、この第１の部分枝部をこの第１の部分枝部の次に延びる中間のコ
リメートされた枝部の第２の部分枝部へと再整形し、第２の部分枝部から固体本
体内に進入する枝部を形成することを提供する。

【００１２】光学再集束手段は、中間のコリメートされた枝部を２個の部分枝部に折り返す
ことに基づいて必要となる空間に関して、特に好ましく構成されうる。

【００１３】中間のコリメートされた枝部のこのような折返しは、各々の光学再集束手段が
中間のコリメートされた枝部の第１の部分枝部をその第２の部分枝部に結像する
ための偏向素子を有する場合に、特に好ましく達成可能である。

【００１４】光学再集束手段の追加の設計に関して、更なる詳細は示されていない。例えば
１つの効果的な実施形態では、各々の光学再集束手段が、出射アームを中間のコ
リメートされた枝部に結像させるためのコリメート素子を有することを提供する
。このことはすなわち、出射枝部の中間のコリメートされた枝部への結像が簡単
な方法で実現できるという事を意味している。

【００１５】さらに、付加的な実施形態では、各々の光学再集束手段は、中間のコリメート
された枝部を固体本体内に進入する枝部に結像させるための集束素子を有するこ
とになっている。

【００１６】純粋に理論的に、この発明の解決法によれば、ポンピング放射源が、１つの光
学再集束手段からもう１つの光学再集束手段へと移行するときに毎回反射無く固
体本体を通過するような形で、固体本体のポンピングを実施することが可能とな
る。

【００１７】しかしながら、特に好ましい形態は、反射器が固体本体の平坦面と結びつけら
れており、出射枝部が反射器における入射枝部の反射の結果もたらされる場合に
達成できる。これは、この場合、固体本体の２倍のポンピングが、反射に起因し
て既に生じているからである。

【００１８】反射器との関係における個々の枝部の整列に関しては、これまでさらなる詳細
は示されていない。特に好ましい条件は、各光学再集束手段の中間のコリメート
された枝部の部分枝部が、反射器の反射表面への法線に対し平行に延びている場
合に達成可能である。

【００１９】光学再集束手段の中間のコリメートされた枝部の両方の部分枝部が法線に対し
平行に延びている場合に、さらに一層好ましい結像環境が作成される。

【００２０】固体本体に進入するポンピング放射フィールドの枝部及び反射器における該枝
部の反射の結果もたらされるその出射枝部は、反射器の反射表面に対する法線を
通って延びる１つの平面を構成する。

【００２１】かかる解決法によると、光学再集束手段は、固体本体から出射する各々の光学
再集束手段の枝部及び固体本体の中に進入するその枝部が、法線を通って延びる
異なる平面の中に配置されるように、設計されことが好ましい。

【００２２】光学再集束手段のコリメート素子の配置に関しては、これまで特定の詳細は示
されたことがない。例えば１つの好ましい実施形態では、全ての光学再集束手段
のコリメート素子は法線を中心として配置されているようになっている。

【００２３】この点に関して、全ての光学再集束手段のコリメート素子が、法線を中心とし
て同じ半径方向距離のところに配置されることが好ましい。

【００２４】その上、連続する光学再集束手段のコリメート素子が、法線を中心として同じ
角距離で配置されていることが特に効果的である。

【００２５】再集束の光学的品質に関して特に好ましい１つの解決法は、全ての光学再集束
手段のコリメート素子が同一設計のものであることである。

【００２６】同じ要領で、集束素子に関して、全ての光学再集束手段の集束素子が法線を中
心として配置されることが好ましい。

【００２７】この点に関して、全ての光学再集束手段の集束素子が法線を中心として同じ半
径方向距離で配置されることが特に望ましい。

【００２８】角距離に関しては、同様に、連続する光学再集束手段の集束素子が法線を中心
として同じ角距離で配置されることが同様に効果的である。

【００２９】全ての光学再集束手段の集束素子が同一設計のものである場合が特に好ましい
。

【００３０】特にコリメート素子の設計に関しては、これまでさらなる詳細は全く示されて
いない。例えば、コリメート素子としてレンズを使用することが考えられる。コ
リメート素子が凹面ミラーで形成されている場合に特に好ましい構成が達成でき
る。

【００３１】断面がパラボラ面であるか又は円形であるミラーが凹面ミラーとして使用され
る場合が、特に好都合である。

【００３２】これらのミラーは、原則として線焦点を生成するような形で設計され得る。

【００３３】しかしながら、凹面ミラーが基本的に点焦点を生成するような形で凹面ミラー
を設計する場合が特に好ましい。

【００３４】コリメート素子に特に効果的な形態では、それらは回転対称ミラーのセグメン
トで形成されるようになっており、ここでこのミラーは好ましくは、反射表面へ
の法線に対し回転対称となるように設計されている。

【００３５】同様にして、集束素子に関してはさらなる詳細は示されていない。理論的に、
集束素子をレンズとして設計することも考えられる。この点に関しても、特に凹
面ミラーが効果的であることが実証されている。

【００３６】凹面ミラーは、断面がパラボラ面又は円形であるミラーとして設計されるのが
好都合である。

【００３７】凹面ミラーに関しては、同様に、線焦点を生成するミラーを使用することも考
えられる。しかしながら、集束素子が回転対称ミラーのセグメントによって形成
され、この回転対称ミラーが、反射表面への法線に対し同様に回転対称となるよ
うに設計されていることが特に望まれる。

【００３８】コリメート素子及び集束素子の焦点距離に関しては、これまでさらなる詳細は
示されていない。理論的には、異なる焦点距離を使用することが考えられるだろ
う。しかしながら、光学再集束手段の全てのコリメート素子が同じ焦点距離をも
つ場合が特に好都合であることが立証されている。

【００３９】さらに、光学再集束手段の全ての集束素子が同じ焦点距離をもつ場合が有利で
あることも立証されている。

【００４０】特に好ましい解決法では、全ての光学再集束手段のコリメート素子のみならず
集束素子も同じ焦点距離を有する。

【００４１】コリメート素子及び集束素子の生産及び調整に関して好都合である１つの解決
法では、全ての光学再集束手段のコリメート素子及び集束素子が、単一の回転対
称な凹面ミラーのセグメントによって形成されるようになっている。しかしなが
ら、この場合、個々のセグメントを互いとの関係において傾斜又は傾けて配列す
ることも考えられるだろう。

【００４２】従って、コリメート素子および全光学再集束手段の集束素子を、ミラー面が連
続となるようにして単一の回転対称凹面ミラーで形成し、それによって、コリメ
ート素子のみならず集束素子が、回転対称凹面ミラーの回転軸、特に反射器の反
射面に垂直なラインに対して同じ整列関係を有するようする解決方法がより簡単
である。

【００４３】全ての光学再集束手段の偏向素子の配置に関しては、これまでのところ、さら
なる詳細は示されていない。例えば１つの効果的な実施形態では、全ての光学再
集束手段の偏向素子が法線を中心として配置されるようになっている。

【００４４】この点において、好ましくは、全ての光学再集束手段の偏向素子は、法線を中
心として同じ半径方向距離で配置されるようになっている。

【００４５】幾何学的見地から見て特に好ましい１つの解決法では、連続する光学再集束手
段の偏向素子は、法線を中心として同じ角距離で配置されるようになっている。

【００４６】構築上の見地から見て特に好ましい解決法では、全ての光学再集束手段の偏向
素子が同一設計のものとなるようになっている。

【００４７】各々の光学再集束手段のコリメート素子及び集束素子の相対的配置に関しては
、これまでにさらなる詳細は示されていない。例えば、必要に応じてコリメート
素子と集束素子の間の距離を選択することが考えられるだろう。しかしながら、
特に好ましい結像条件は、各光学再集束手段のコリメート素子と集束素子の間の
距離が基本的にその焦点距離の合計に対応する場合に達成できる。特に、等しい
焦点距離の場合、コリメート素子と集束素子の間の距離はおよそその焦点距離の
２倍である場合に特に効果的である。

【００４８】本発明の解決方法における更なる特徴およびその効果は、実施形態を示す図面
と共に以下の記載から明らかである。

【００４９】（実施形態）図１〜４に示す本発明のレーザ増幅システムの１実施形態は、レーザ活性媒体
及び平坦でも湾曲したものでもありうる後方及び前方平坦面を有するディスク形
状の固体本体１０を含んで成る。固体本体１０は、後方平坦面が反射器１２上に
ある状態で載っており、ここで反射器１２はそれ自体、冷却用フィンガー１４が
、間にある反射器１２を介して固体本体１０を冷却するような形で、冷却用フィ
ンガー１４の端面上に載っている。この固体本体１０の中で、ポンピング放射フ
ィールドは、以下で詳細されるように、前方平坦面１６を介して結合（カップル
イン）されており、レーザ活性媒体により部分的に吸収され、反射器１２におい
て反射され、レーザ活性媒体により部分的に吸収され、次にカップルアウトされ
る。その上、レーザ放射フィールド１８がこの平坦面から出射し、これは、固体
本体１０と面して反射器１２と共にレーザ放射フィールド１８のための共振器を
形成するミラー２０に衝突する。

【００５０】このタイプのレーザシステムは、例えばＥＰ０６３２５５１に記載されている
ように動作し、このＥＰ０６３２５５１は、その全体が、レーザの動作様式及び
反射器１２及び冷却用フィンガー１４上の固体本体の配置に関して参照指示され
ている。

【００５１】全体として３０という番号で呼称されているポンピング放射カップルイン（結
合）システムは、固体本体１０内でレーザ活性媒体をポンピングするために具備
されており、これは、例えば１個のダイオードレーザ又は複数のダイオードレー
ザであるようなポンピング放射源３３から来るポンピング放射フィールド３４を
集束する光学ポンピング放射結像出力２および、これに結合されかつこれがコリ
メートされた枝部３６として、全体として４０で示すパラボラミラーのセグメン
ト４０₁に達することを可能とする光ガイドを備えている。このパラボラミラー
４０は、図３ａおよび４ａに示す様に、その反射パラボラ面セグメント４２₁に
よって、固体本体１０内に進入する枝部を形成するポンピング放射フィールドの
集束された枝部（レッグ）４４を生成する。

【００５２】ポンピング放射フィールドのこの入射枝部４４は、その前方平坦面１６を介し
て固体本体１０内に入り、それを通過し、反射器１２によって反射され、それに
よって、パラボラミラー４０のセグメント４０₅の反射パラボラ面セグメント４
２₅上に衝突し、全体として４８という番号で呼称されたコリメート済み枝部の
第１の部分枝部４８ａとしてこのセグメントにより反射される、発散する出射枝
部４６が形成されることになる。

【００５３】入射枝部４４、出射枝部４６を介してコリメート済み枝部３６から開始して再
びコリメート済み部分枝部４８ａを得るためには、パラボラミラー４０は、固体
本体１０が好ましくはその平坦面を反射器１２に置いた状態でパラボラミラー４
０の焦平面５０内に位置設定されるように、又さらに、反射器１２の反射面に対
する鉛直線又は法線５２がパラボラ面４２との関係における対称軸を表わしかく
してその焦点をも通って延びるような形で、配置されている。

【００５４】さらに、好ましくは、コリメート済み枝部３６は、法線５２に対して平行に延
び、この心合せで表面セグメント４２₁上に当たるようになっており、さらに部
分枝部４８ａは同様に法線５２に対し平行に延びるようになっている。

【００５５】この点に関して、法線５２は同様に、好ましくは、法線５２に対し対称に配置
された固体本体１０の体積領域内でのポンピングが、入射枝部４４及び出射枝部
４６によってもたらされるような形で、固体本体１０との関係における中央垂直
線を形成する。

【００５６】さらに、この幾何学的配置では、入射枝部４４及び出射枝部４６はそれぞれ、
法線５２を通って延びる平面５４に対し平行かつミラー対称に位置設定されてい
る。

【００５７】コリメート済み枝部４８の部分枝部４８ａは、表面セグメント４２₅から開始
して、法線５２に平行な方向で、図１に例示された偏向素子６０上に衝突するま
で伝播し（なおここで、この偏向素子は、図１に例示されており、例えば、互い
に直角を成して延びかつコリメート済み枝部４８の部分枝部４８ａが、図１に例
示されているようにこの部分枝部４８ａに平行かつそれに沿って延びる部分枝部
４８ｂ内に結像させられるような形で心合せされている２つのミラー表面６２及
び６４を有するように設計されている）、再びパラボラミラー４０の方向へと伝
播し、かくして、図４ｂに例示されているように、再度固体本体１９内に進入す
る枝部６６を生成する反射するパラボラセグメント４２₄をもつパラボラミラー
４０の表面セグメント４０₄に衝突する。

【００５８】全体として、パラボラミラー４０のセグメント４０₅及び４０₄ならびに光学偏
向手段６０は、かくして、全体として７０という番号で呼称され出射枝部４６を
コリメート済み枝部４８に結像させこれを固体本体１０内に進入する枝部６６に
再び結像させる光学再集束手段を形成する。なおここで入射枝部６６は、図５ｂ
から明らかであるように、まさに法線５２を通って延びているものの平面５４₁
との関係においてこの場合４５°という角度だけ方向転換させられている１つの
平面５４₂の中に位置設定されている。

【００５９】固体本体１０内に進入する枝部６６はここで、光学偏向手段１６０と共に部分
枝部１４８ａ及び１４８ｂを伴うコリメート済みビーム１４８を形成するパラボ
ラミラー４０のセグメント４０₈に出射枝部１４６が到達するにつれて、固体本
体１０と結びつけられた反射器１２によって反射される。

【００６０】なおここで前記ビーム１４８は、その隣りにあるセグメント４０₇まで延び、
セグメント４０₇により入射枝部１６６内に結像させられ、この枝部１６６は再
び固体本体１０内に入るがこの場合、法線５２を通って延び平面５４₂との関係
において４５°だけ再度方向転換させられている平面５４₃まで対称的に延び、
かくして、セグメント４８₈及び４０₇ならびに光学偏向手段１６０は全体として
付加的な１つの光学再集束手段１７０を形成するようになっている（図４ｃ及び
５ｃ）。

【００６１】反射器１２における反射に起因して固体本体１０から再び出射した枝部２４６
は、セグメント４０₂及び４０₃ならびに光学偏向手段２６０から形成された付加
的な光学再集束手段２７０によって再び固体本体１０上に集束され、かくしてコ
リメート済み枝部２４８を形成しかつ付加的な入射枝部２６６を形成する。なお
ここでこの入射枝部２６６は、平面５４₃との関係において再び４５°だけ方向
転換されている平面５４₄の中に位置設定されている。再び反射器１２によって
反射された出射枝部３４６は、図４ｄ及び図５ｄに例示されているように、パラ
ボラミラー４０のセグメント４０₆上に衝突し、ここでこのミラー４０のパラボ
ラ反射面セグメント４２₆は、出射発散枝部３４６を反射器３５０上に衝突する
コリメート済み枝部３４８に結像させ、この反射器３５０はこれをそれ自体の中
へと反射し戻し、かくしてポンピング放射フィールドは再び光学再集束手段２７
０、１７０及び７０の中を逆方向に通過し再び固体本体１０内を複数回通過し、
毎回反射器１２によって反射され、かくして最後には、戻りポンピング放射フィ
ールドは再び光学ポンピング放射結像手段３２ひいてはポンピング放射源３３の
方向にコリメート済み枝部３６’の形で伝播することになる。ただしこの場合、
このポンピング放射フィールドは、ここで固体本体１０内を全体として１６回通
過することから、入射ポンピング放射フィールド３４に比べその強度が著しく低
下している。

【００６２】それぞれの光学再集束手段７０、１７０及び２７０は好ましくは、コリメート
済み枝部４８、１４８及び２４８が、図６に例示されているように、光学結像中
にその挙動に関して、あたかも距離２ｆのところに配置されたかのごとく作用す
るように設計されている。なおここでｆはパラボラミラー４０の焦点距離を表わ
し、パラボラ面４２と焦平面５０の間の距離を定義する。

【００６３】光学再集束手段７０、１７０及び２７０のこのような設計を用いると、図６に
例示されているように、基本的に同じポンピングスポット直径Ｄで固体本体１０
上にポンピング放射フィールドをつねに集束することが可能である。なおここで
、このポンピングスポット直径は、ポンピング放射フィールドの発散量及びパラ
ボラミラー４０焦点距離によって左右される。

【００６４】例えば、結像誤差は別にして、ポンピングスポット直径Ｄはポンピング光放射
の供給のための光ファイバーの場合においては、以下のような結果をもたらす。

【００６５】Ｄ＝ｆ／ｆｋ×ｄ

【００６６】なお式中、ｆｋは、ポンピング放射フィールドのコリメートのための光学コリメ
ート手段の焦点距離であり、ｄは、ポンピング放射フィールドが出射するファイ
バの直径である。

【００６７】光学再集束手段がおよそｆという焦点距離（特に、そのセグメント４０₁〜４
０₈が同じ焦点距離ｆをもつパラボラミラー４０を使用するとき）及び焦点距離
２ｆにほぼ対応する経路にわたるそれぞれのコリメート済み枝部４８、１４８及
び２４８の誘導を有するような形で、この発明によって光学再集束手段の寸法を
決定すると、多数の再集束にもかかわらず、焦点スポット直径のサイズの増加を
回避することができ、かくして、固体本体内のポンピング放射フィールドの最適
な出力密度をそのポンピングのために生成することができる。光学再集束手段は
好ましくは、焦点距離ｆを有し、コリメート済み枝部は、できるかぎり正確に２
ｆに対応する経路全体にわたり誘導される。

【００６８】本発明に従って例示された実施形態の一変形形態では、パラボラミラー４０の
セグメント４０₁を削除し、集束された入射枝部４４を用いて直接固体本体１０
内でレーザ活性媒体を励起させることが可能である。

【００６９】さらに、もう１つの変形形態として、反射表面６２及び６４を伴う代りにプリ
ズムとして光学偏向手段６０、１６０及び２６０を設計することも可能であり、
この場合、コリメート済み枝部１４８に関して経路２ｆに対応する結像条件をほ
ぼ達成するために、プリズムの屈折率を変えることにより、結像条件の変更が考
慮に入れられることになる。

【００７０】さらに、固体本体内のポンピング放射フィールドの大きな吸収ひいては低い出
力密度の場合に反射器３５０の代りに第２のポンピング放射源を具備することも
可能であり、この放射源は、コリメート済み枝部３４８に対応するコリメート済
みポンピング光がセグメント４０₆上に当たり、かくしてこれが次に光学再集束
手段２７０、１７０及び７０の中を逆方向に通過するようにすることを可能にす
る。

【００７１】さらなる変形形態においては、特に長い焦点距離で適切な結像の質を提供する
円環ミラーが、パラボラミラー４０の代りに具備されていてよく、これは、少な
くとも理論上は、固体本体１０上への集束中、理想的な結像条件を提供する。

【００７２】その形状に関して最適な形で表面セグメント４２₁〜４２₈を利用するためには
、さらに、最終的に１つの光ガイドにより生成される１つのコリメート済み枝部
３６の代りに、複数の光ガイドを使用することが考えられる。これらの複数の光
ガイドは、その後全体でコリメート済み枝部３６を形成するように組合せること
のできるそれぞれのコリメートされた部分枝部を形成する。このコリメート済み
枝部３６はこの場合、１つの平面内の光ガイドの終端の配置によって規定される
任意のあらゆる断面形状を有することができ、例えば、同様にその断面形状に関
してそれぞれの表面セグメント４２₁〜４２₈の形状に適合させられる。

【００７３】図７に例示された発明力あるレーザ増幅システムのさらなる実施形態において
は、個々の光学再集束手段７０’、１７０’及び２７０’の偏向素子は、連続す
る平坦な反射表面７６をもつ平面ミラー７４のセグメント７２、１７２及び２７
２により形成されており、一方パラボラミラー４０’の個々のセグメント４０’ ₁ 〜４０’₈はもはやいかなる一様なパラボラ面を形成せず、むしろそれぞれの光
学再集束手段７０’、１７０’及び２７０’に属するセグメント４２’₅及び４
２’₄又は４０’₈及び４０’₇又は４２’₃及び４２’₂が各々、法線５２との関
係において傾動させられコリメート済み枝部４８のもう１つの部分枝部へと反射
のため併合する１つのコリメート済み部分枝部を形成するような形で、その個々
の表面セグメント４２’₁〜４２’₈と共に傾動させられる。なおここで前記コリ
メート済み枝部４８は同様に、法線との関係において傾動させられるように延び
、一方、それぞれの出射枝部４６及び１４６及び２４６及びそれぞれの入射枝部
６６及び１６６及び２６６は各々、それぞれ平面５０₁及び５０₂又は５０₂及び
５０₃又は５０₃及び５０₄に対し平行かつ対称的に延びている。

【００７４】パラボラミラー４０’のセグメントは、先行実施形態の場合と同様、円環ミラ
ーのセグメントであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかるレーザ増幅システムの透視図であって、前方
上面から見た場合を示す。

【図２】本発明の第１の実施形態にかかるレーザ増幅システムの透視図であって、後方
下側から見た場合を示す。

【図３】固体本体に進入し反射によってそこから出射する、この発明のレーザ増幅シス
テムの各枝部を示す透視図であって、図３ａ〜３ｄの各々において、入射枝部及
び対応する出射枝部が例示されている。

【図４】１平面内に配置される、図３にかかる入射枝部及び出射枝部の例示であり、こ
こで図４ａ−４ｂは、図３ａ−３ｄに従った例示に対応する。

【図５】図３の矢印Ａの方向の平面図を示し、図５ａ〜５ｄは、図３ａ〜３ｄに対応す
る。

【図６】図１〜５に従った第１の実施形態における中間コリメートを伴う結像の概略図
を示す。

【図７】本発明のレーザ増幅システムの第２の実施形態の部分的概略透視図を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ギーゼン，アドルフドイツ連邦共和国，デー−71272 レニンゲン，コルンブルメンベーク 21 (72)発明者カルスツェウスキー，マルティンドイツ連邦共和国，デー−71272 レニンゲン，モンテソーリシュトラーセ 22 (72)発明者シュテベン，クリスチャンドイツ連邦共和国，デー−70771 ラインフェルデン−エフテルディンゲン，アステルンベーク２ (72)発明者フォス，アンドレアスドイツ連邦共和国，デー−78713 シュラムベルク，ハルデンベーク６Ｆターム(参考） 5F072 JJ02 KK05 KK30 PP07 【要約の続き】６）へと曲げる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ活性媒体を有する固体本体（１０）、固体本体（１０
）内を数回通過するポンピング放射フィールドを生成するためのポンピング放射
源（３３）、ポンピング放射源（３３）と固体本体（１０）の間に配置されかつ
固体本体（１０）内に入るポンピング放射フィールドの枝部（４４）を固体本体
（１０）上に集束させる光学ポンピング放射結像手段（３２、４０）、及び、固
体本体（１０）から出射するポンピング放射フィールドの枝部（４６、１４６、
２４６）を、出射枝部（４６、１４６、２４６）とは異なる固体本体内に進入す
る枝部（６６、１６６、２６６）の形で固体本体（１０）上に再び集束させる少
なくとも１つの光学再集束手段（７０、１７０、２７０）を含んで成るレーザ増
幅システムにおいて、光学再集束手段（７０、１７０、２７０）が、固体本体（
１０）から出射する枝部（４６、１４６、２４６）を中間のコリメートされた枝
部（４８、１４８、２４８）へと再整形し、中間のコリメートされた枝部（４８
、１４８、２４８）を再度、固体本体（１０）内に再び進入しその上に集束され
る枝部（６６、１６６、２６６）へと再整形することを特徴とするレーザ増幅シ
ステム。
【請求項２】ポンピング放射フィールドが次々に連続して複数の光学再集
束手段（７０、１７０、２７０）の中を通過することを特徴とする請求項１に記
載のレーザ増幅システム。
【請求項３】複数の光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の入射枝部
（６６、１６６、２６６）がつねに同じ固体本体（１０）内に進入することを特
徴とする請求項２に記載のレーザ増幅システム。
【請求項４】同じ固体本体（１０）内に進入する枝部（６６、１６６、２
６６）が固体本体（１０）の同じ体積領域内に進入することを特徴とする請求項
１又は２に記載のレーザ増幅システム。
【請求項５】各々の光学再集束手段（７０、１７０、２７０）が、中間の
コリメートされた枝部（４８、１４８、２４８）の第１の部分枝部（４８ａ、１
４８ａ、２４８ａ）を形成するべく固体本体（１０）から出射するポンピング放
射フィールドの枝部（４６、１４６、２４６）を再整形し、この第１の部分枝部
（１４８ａ、１６８ａ、２４８ａ）を前記第１の部分枝部の次に配置された中間
のコリメートされた枝部（４８、１４８、２４８）の第２の部分枝部（４８ｂ、
１４８ｂ、２４８ｂ）へと再整形し、第２の部分枝部から固体本体（１０）内に
進入する枝部（６６、１６６、２６６）を形成することを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項６】各々の光学再集束手段（７０、１７０、２７０）が、中間の
コリメートされた枝部（４８、１４８、２４８）の第１の部分枝部（４８ａ、１
４８ａ、２４８ａ）をその第２の部分枝部（４８ｂ、１４８ｂ、２４８ｂ）に結
像するための偏向素子（６０、１６０、２６０）を有することを特徴とする請求
項５に記載のレーザ増幅システム。
【請求項７】各々の光学再集束手段（７０、１７０、２７０）が、出射枝
部（４６、１４６、２４６）を中間のコリメートされた枝部（４８、１４８、２
４８）に結像させるためのコリメート素子（４２₅、４２₈、４３₃）を有するこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項８】各々の光学再集束手段（７０、１７０、２７０）が、中間の
コリメートされた枝部（４８、１４８、２４８）を固体本体（１０）内に入る枝
部（６６、１６６、２６６）に結像させるための集束素子（４２₄、４２₇、４２ ₂ ）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ増幅
システム。
【請求項９】反射器（１２）が固体本体（１０）の平坦面と結びつけられ
ていること及び出射枝部（６６、１６６、２６６）は反射器（１２）における入
射枝部（４６、１４６、２４６）の反射の結果もたらされることを特徴とする請
求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１０】各光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の中間のコリ
メートされた枝部（４８、１４８、２４８）の部分枝部（４８ａ、ｂ、１４８ａ
、ｂ、２４８ａ、ｂ）が、反射器の反射表面への法線に対し平行に延びているこ
とを特徴とする請求項９に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１１】光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の中間のコリメ
ートされた枝部（４８、１４８、２４８）の両方の部分枝部（４８ａ、ｂ、１４
８ａ、ｂ、２４８ａ、ｂ）が、法線（５２）に対し平行に延びていることを特徴
とする請求項１０に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１２】固体本体（１０）に進入するポンピング放射フィールドの
枝部（４４、６６、１６６、２６６）及び反射器（１２）における該枝部の反射
の結果もたらされるその出射枝部（４６、１４６、２４６、３４６）が、反射器
（１２）の反射表面に対する法線（５２）を通って延びる平面（５４₁、５４₂、
５４₃、５４₄）の中に位置設定されていることを特徴とする請求項１〜１１のい
ずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１３】固体本体（１０）から出射する各々の光学再集束手段（７
０、１７０、２７０）の枝部及び固体本体（１０）の中に進入するその枝部が、
法線（５２）を通って延びる異なる平面（５４₁、５４₂、５４₃、及び５４₄）の
中に位置設定されていることを特徴とする請求項１２に記載のレーザ増幅システ
ム。
【請求項１４】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）のコリメ
ート素子（４２₅、４２₈、４２₃）が法線（５２）を中心として配置されている
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１５】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）のコリメ
ート素子が、法線（５２）を中心として同じ半径方向距離のところに配置されて
いることを特徴とする請求項１４に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１６】連続する光学再集束手段（７０、１７０、２７０）のコリ
メート素子が、法線（５２）を中心として同じ角距離で配置されていることを特
徴とする請求項１４又は１５に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１７】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）のコリメ
ート素子が、同一設計のものであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか
１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１８】光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の集束素子（４
２₄、４２₇、４２₂）が法線（５２）を中心として配置されていることを特徴と
する請求項１２〜１７のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項１９】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の集束素
子（４２₄、４２₇、４２₂）が、法線（５２）を中心として同じ半径方向距離で
配置されていることを特徴とする請求項１８に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２０】連続する光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の集束
素子（４２₄、４２₇、４２₂）が法線（５２）を中心として同じ角距離で配置さ
れていることを特徴とする請求項１８又は１９に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２１】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の集束素
子（４２₄、４２₇、４２₂）が同一設計のものであることを特徴とする請求項１
８〜２０のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２２】コリメート素子（４２₅、４２₈、４２₃）が凹面ミラーに
よって形成されていることを特徴とする請求項７〜２１のいずれか１項に記載の
レーザ増幅システム。
【請求項２３】コリメート素子（４２₅、４２₈、４２₃）が、回転対称ミ
ラー（４０）のセグメントによって形成されていることを特徴とする請求項２２
に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２４】集束素子（４２₄、４２₇、４２₂）が凹面ミラーで形成さ
れていることを特徴とする請求項８〜２３のいずれか１項に記載のレーザ増幅シ
ステム。
【請求項２５】集束素子（４２₄、４２₇、４２₂）が回転対称ミラー（４
０）のセグメントによって形成されていることを特徴とする請求項２４に記載の
レーザ増幅システム。
【請求項２６】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）のコリメ
ート素子（４２₅、４２₈、４２₃）が同じ焦点距離を有することを特徴とする請
求項１〜２５のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２７】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の集束素
子（４２₄、４２₇、４２₂）が同じ焦点距離を有することを特徴とする請求項１
〜２６のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項２８】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）のコリメ
ート素子（４２₅、４２₈、４２₃）及び集束素子が単一の回転対称凹面ミラー（
４０）のセグメントによって形成されていることを特徴とする請求項２７に記載
のレーザ増幅システム。
【請求項２９】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の偏向素
子（６０、１６０、２６０）が法線（５２）の回りに配置されていることを特徴
とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載のレーザ増幅システム。
【請求項３０】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の偏向素
子（６０、１６０、２６０）が法線（５２）を中心として同じ半径方向距離で配
置されていることを特徴とする請求項２９に記載のレーザ増幅システム。
【請求項３１】連続する光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の偏向
素子（６０、１６０、２６０）が同じ角距離で配置されていることを特徴とする
請求項３０に記載のレーザ増幅システム。
【請求項３２】全ての光学再集束手段（７０、１７０、２７０）の偏向素
子（６０、１６０、２６０）が同一設計のものであることを特徴とする請求項３
１に記載のレーザ増幅システム。