JP2003181661A - レーザパルス照射方法並びに超短パルスレーザ装置 - Google Patents

レーザパルス照射方法並びに超短パルスレーザ装置

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JP2003181661A
JP2003181661A JP2001384405A JP2001384405A JP2003181661A JP 2003181661 A JP2003181661 A JP 2003181661A JP 2001384405 A JP2001384405 A JP 2001384405A JP 2001384405 A JP2001384405 A JP 2001384405A JP 2003181661 A JP2003181661 A JP 2003181661A
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short pulse
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JP2001384405A
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Yoshio Hatsuda
洋司雄 初田
Masahiro Miyagawa
昌弘 宮川
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】超短パルスレーザ光が大気などの媒質中を伝搬
場合に生ずるパルス幅の広がりによる出力ピーク値が減
少する欠点を簡易な方法で克服し、長光路の媒質中を介
して超短レーザパルスを照射する方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】短パルスレーザ発振器2の発振パルスを伸
張し、増幅し、圧縮する手段を備え、さらに、目標物体
7までの距離を計測し、大気の屈折率分散を計算してパ
ルス幅を予め制御してパルスを送出することによって、
目標物体に先鋭な超短パルスレーザ光を照射することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザパルス照射
方法並びに超短パルスレーザ装置とくに大気中等の媒質
中を介して目標物に超短レーザパルスを照射する方法及
びその超短レーザパルスを送出するレーザ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年のレーザ技術の発達により、チャー
プパルス増幅(CPA)を用いて、パルス幅が極端に短
いのに1パルス当たりのエネルギーが大きくて、出力ピ
ーク値が、従来では考えられない程巨大なレーザが開発
され、種々の応用化が進展している。これらのレーザの
パルス幅は1ps(1兆分の1秒)〜10fs(百兆分
の1秒)と短パルスあって、出力ピーク値は1TW(1
兆ワット)〜1PW(千兆ワット)にも及んでいる。
【0003】光パルスの時間幅が1ns(10億分の1
秒)以上のレーザ光の場合とは異なり、超短パルスレー
ザ光は、集光して物体に照射すると、物体は熱的な作用
ではなく、電磁界の直接の作用で効率よく、しかも周辺
に熱作用による変質を招くことなくアブレーション(原
子や分子が剥離し取り去られる現象)を起こす。この特
徴を生かして、真空中や希ガス中で行われる微細加工や
新材料の創生のほか、建築物の外壁清掃、危険地域での
危険物体除去や宇宙デブリ(ごみや破片)の除去等、野
外での応用も考えられている。
【0004】しかし、超短パルスレーザ光は、真空中を
伝搬する場合は、そのパルス幅は変化しないが、超短パ
ルス光自体が波長の広がりを持つため、大気などの媒質
中を伝搬すると、光に対する媒質の屈折率の分散性によ
り、パルス幅が広がり、出力ピーク値が大幅に減少す
る。このため、パルスレーザ光を作用させる物体の位置
でのパルス幅の拡大が問題となることが少ない、レーザ
レーダなどの応用以外は、大気などの媒質中を長距離に
渉って超短パルスレーザ光を伝搬させる応用は、実現が
困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような超短パルスレーザの欠点を簡易な方法で克服し
て、長光路の媒質中を介して目標物に所望のパルス幅の
超短レーザパルスを照射する方法及びその超短レーザパ
ルスを送出するレーザ装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わ
る発明のレーザパルス照射方法は、チャーピングされた
短パルスレーザ光をレーザ装置から媒質中を伝搬させて
目標物に照射する方法であって、前記レーザ装置から前
記目標物までの距離を計測し、前記計測された測距デー
タと、前記媒質の屈折率分散特性とから、前記短パルス
の前記目標物到達時の波高値が最大またはパルス幅が最
小となるように前記短パルスのプリチャープ量を設定
し、所定のパルス幅の短パルスに変換して送出すること
を特徴とする。また、本発明の請求項2に係わる発明の
レーザパルス照射方法は、チャーピングされた短パルス
レーザ光をレーザ装置から媒質中を伝搬させて目標物に
照射する方法であって、前記レーザ装置から前記目標物
までの距離を計測し、前記媒質の物理量を計測し、前記
計測された測距データと、前記計測された前記媒質の物
理量データと、前記物理量データに対する前記媒質の屈
折率分散特性とから、前記短パルスの前記目標物到達時
の波高値が最大またはパルス幅が最小となるように前記
短パルスのプリチャープ量を設定し、所定のパルス幅の
短パルスに変換して送出することを特徴とする。また、
本発明の請求項3に係わる発明のレーザパルス照射方法
は、目標物がアブレーションを起こすように、チャーピ
ングされた短パルスレーザ光をレーザ装置から前記目標
物に媒質中を伝搬させて照射する方法であって、前記レ
ーザ装置から前記目標物までの距離を計測し、前記計測
された測距データと、前記媒質の屈折率分散特性とか
ら、前記短パルスが前記目標物到達時に前記目標物に前
記アブレーションを起こす最適のパルス幅となるように
前記短パルスのプリチャープ量を設定し、所定のパルス
幅の短パルスに変換して送出することを特徴とする。ま
た、本発明の請求項4に係わる発明のレーザパルス照射
方法は、目標物がアブレーションを起こすように、チャ
ーピングされた短パルスレーザ光をレーザ装置から前記
目標物に媒質中を伝搬させて照射する方法であって、前
記レーザ装置から前記目標物までの距離を計測し、前記
媒質の物理量を計測し、前記計測された測距データと、
前記計測された前記媒質の物理量データと、前記物理量
データに対する前記媒質の屈折率分散特性とから、前記
短パルスが前記目標物到達時に前記目標物に前記アブレ
ーションを起こす最適のパルス幅となるように前記短パ
ルスのプリチャープ量を設定し、所定のパルス幅の短パ
ルスに変換して送出することを特徴とする。また、本発
明の請求項5に係わる発明のレーザパルス照射方法は、
前記請求項1乃至4に係わる発明記載の前記媒質が、大
気であることを特徴とする。また、本発明の請求項6に
係わる発明のレーザパルス照射方法は、前記請求項2ま
たは3に係わる発明記載の前記媒質の物理量が、少なく
とも温度と圧力と水分含有率のいずれかを含むことを特
徴とする。また、本発明の請求項7に係わる発明のレー
ザパルス照射方法は、前記請求項1または4に係わる発
明記載の前記レーザ装置から前記目標物までの距離計測
は、レーザ光若しくは電波若しくは音波のいずれかによ
って行うことを特徴とする。また、本発明の請求項8に
係わる発明の超短パルスレーザ装置は、媒質中を伝搬さ
せて目標物に照射するチャーピングされた短パルスレー
ザ光を送出する超短パルスレーザ装置であって、前記レ
ーザ装置から前記目標物までの距離を計測する測距手段
と、前記チャーピングされた短パルスレーザ光を送出す
る短パルスレーザ光送出手段と、前記測距手段から入力
する測距データと、前記媒質の屈折率分散特性とから、
前記短パルスの前記目標物到達時の波高値が最大または
パルス幅が最小となるように前記短パルスのプリチャー
プ量を設定し、前記短パルスレーザ光送出手段に所定の
パルス幅の短パルスに変換することを指示する制御手
段、を備えることを特徴とする。また、本発明の請求項
9に係わる発明の超短パルスレーザ装置は、媒質中を伝
搬させて目標物に照射するチャーピングされた短パルス
レーザ光を送出する超短パルスレーザ装置であって、前
記レーザ装置から前記目標物までの距離を計測する測距
手段と、前記媒質の物理量を計測する物理量計測手段
と、前記チャーピングされた短パルスレーザ光を送出す
る短パルスレーザ光送出手段と、前記測距手段から入力
する測距データと、前記物理量計測手段から入力する前
記媒質の物理量データと、前記物理量データに対する前
記媒質の屈折率分散特性とから、前記短パルスの前記目
標物到達時の波高値が最大またはパルス幅が最小となる
ように前記超短パルスのプリチャープ量を設定し、前記
短パルスレーザ光送出手段に所定のパルス幅の短パルス
に変換することを指示する制御手段、を備えることを特
徴とする。また、本発明の請求項10に係わる発明の超
短パルスレーザ装置は、媒質中を伝搬させて目標物に照
射し、前記目標物がアブレーションを起こすように、チ
ャーピングされた短パルスレーザ光を送出する超短パル
スレーザ装置であって、前記レーザ装置から前記目標物
までの距離を計測する測距手段と、前記チャーピングさ
れた短パルスレーザ光を送出する短パルスレーザ光送出
手段と、前記測距手段から入力する測距データと、前記
媒質の屈折率分散特性とから、前記短パルスが前記目標
物到達時に前記目標物に前記アブレーションを起こす最
適のパルス幅となるように前記短パルスのプリチャープ
量を設定し、前記短パルスレーザ光送出手段に所定のパ
ルス幅の短パルスに変換することを指示する制御手段、
を備えることを特徴とする。また、本発明の請求項11
に係わる発明の超短パルスレーザ装置は、媒質中を伝搬
させて目標物に照射し、前記目標物がアブレーションを
起こすように、チャーピングされた短パルスレーザ光を
送出する超短パルスレーザ装置であって、前記レーザ装
置から前記目標物までの距離を計測する測距手段と、前
記媒質の物理量を計測する物理量計測手段と、前記チャ
ーピングされた短パルスレーザ光を送出する短パルスレ
ーザ光送出手段と、前記測距手段から入力する測距デー
タと、前記物理量計測手段から入力する前記媒質の物理
量データと、前記物理量データに対する前記媒質の屈折
率分散特性とから、前記短パルスが前記目標物到達時に
前記目標物に前記アブレーションを起こす最適のパルス
幅となるように前記超短パルスのプリチャープ量を設定
し、前記短パルスレーザ光送出手段に所定のパルス幅の
短パルスに変換することを指示する制御手段、を備える
ことを特徴とする。また、本発明の請求項12に係わる
発明の超短パルスレーザ装置は、前記請求項8または1
1に係わる発明記載の前記媒質が、大気であることを特
徴とする。また、本発明の請求項13に係わる発明の超
短パルスレーザ装置は、前記請求項9または11に係わ
る発明記載の前記媒質の物理量が、少なくとも温度と圧
力と水分含有率のいずれかを含むことを特徴とする。ま
た、本発明の請求項14に係わる発明の超短パルスレー
ザ装置は前記請求項8乃至11に係わる発明記載の前記
測距手段が、レーザ光若しくは電波若しくは音波によっ
て距離計測を行うことを特徴とする。また、本発明の請
求項15に係わる発明の超短パルスレーザ装置は、前記
請求項8乃至11に係わる発明記載の前記短パルスレー
ザ光送出手段が、パルスレーザ光を発振するレーザ発振
器と、前記レーザ発振器を出力するパルスレーザ光のパ
ルス時間幅を伸張するパルス伸張器と、前記パルス伸張
器を出力する伸張パルスの波高値を高める光増幅器と、
前記光増幅器を出力する伸張パルスを前記制御手段から
の指示に基づき所定のパルス幅の短パルスに変換するパ
ルス圧縮器、を備えることを特徴とする。また、本発明
の請求項16に係わる発明の超短パルスレーザ装置は、
前記請求項15に係わる発明記載の前記パルス圧縮器
が、反射型回折面を有し、相互の距離が前記制御手段か
らの指示に基づき可変できる2つの反射型回折格子を備
えることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施に形態について図面
を参照して説明する。図1は、本発明の動作概念を示
す。超短パルスレーザ装置1は超短パルスレーザ部2と
測距部3及び制御部4とで構成される。測距部3により
目標物体7と超短パルスレーザ装置1との間の距離を測
距レーザ光8で測定している。測距の手段として、この
例ではレーザ光を用いているが、電波によるレーダ方式
でも音波による方式でも必要な測距精度が得られればよ
い。
【0008】一般に、大気や水などの媒質中では、波長
の短い光は波長の長い光よりも伝搬速度がわずかに遅い
から、制御部4において測距部3からの距離データをも
とに、短波長側のレーザ光を長波長側のレーザ光に対し
て早めに出すように時間を計算して、超短パルスレーザ
部2を制御し、適当なパルス幅の出力レーザ光5を発生
する。超短パルスレーザ部2からは出力レーザ光5が発
射され、媒質6の中を伝搬して、目標物体7を照射す
る。出力レーザ光5は、短波長側のレーザ光を長波長側
のレーザ光に対して早めに出射しており、媒質6を伝搬
中に屈折率の分散の効果によって圧縮を受けて超短パル
スレーザ光となり、目標物体において激しいアブレーシ
ョンや衝撃を起こすことができる。目標物体を構成する
物質やレーザパルスがその物質に与える効果や目的は種
々異なるので、波高値のみならず、送り出すパルス幅は
自在に設定できることが望ましい。
【0009】大気の屈折率は、波長1,000nm付近
において、−3.1×10-9(1/nm)の分散性を有
していて、パルス時間波形でガウス型のパルス幅2σ値
=0.5psのレーザパルスは、スペクトル広がりの形
状においてもガウス型の分布となり、その波長広がりは
2σ値で4.2nmとなる。0.5psのパルス幅のレ
ーザ光は進行方向に150μmの広がりを持つが、10
km伝搬すると、大気の分散性により、波長の短い成分
の光が、波長の長い成分の光に対して約130μmだけ
伝搬が遅れるため、パルス幅は約2倍に増大する。
【0010】この現象は、より幅の短いパルス光におい
てはさらに顕著である。波長1,000nmで、パルス
時間幅0.05psのレーザ光では、進行方向に15μ
mの長さを持つのに対し、そのスペクトル広がりは42
nmのため、大気の分散性の影響によってパルス長は1
30μmに増大し、わずか1kmの空中伝搬でもパルス
長は約10倍となる。また、超短パルスレーザによく用
いられる、レーザ光波長800nm付近においては、大
気の屈折率の分散性は、−8×10-9(1/nm)と
1,000nm付近より増大するため、この分散性に対
する配慮がより重要となる。従って、超短パルスレーザ
光を長距離伝搬させて使用するには、本発明の使用が不
可欠である。
【0011】図2に本発明の超短パルスレーザ装置の第
1の実施形態の構成を示す。超短パルスレーザ装置1は
超短パルスレーザ部2と測距部3及び制御部4とで構成
される。超短パルスレーザ部2は、レーザ発振器21と
パルス伸張器22とレーザ増幅器23とパルス圧縮器2
4と送光光学系25及び電源26とから構成され、超短
パルスレーザを目標物体に送光する。制御部4は超短パ
ルスレーザ部2及び測距部3の動作を制御する。レーザ
発振器21は、超短パルスレーザ装置として必要なパル
ス幅以下の超短パルスレーザ発振を行い、制御部4から
の信号により、適当なタイミングで所要の数のパルスレ
ーザ光を出力する。測距部3は目標物体7までの距離を
測定し、その結果を制御部4に送り込む。制御部4はこ
の距離データを基に、目標物体7において最適の波形と
なるように、超短パルスレーザ部2の中のパルス圧縮器
24とレーザ発振器21を制御する。
【0012】パルス伸張器22は、レーザ発振器21か
らの超短パルス光のパルス幅を伸張する。パルス伸張器
の一例を図3に示す。この構成例においては、分散を与
える素子として、2枚の反射型回折格子、回折格子A3
3と回折格子B34が使用されている。ミラーB32
は、入射光と反射光の光軸を変位させて反射する特性を
有している。この光軸の変位によって、出力光は入力光
が反射するミラーC35の反射面の上または下を通過
し、これによって入力光と出力光とが分離されるように
構成されている。このパルス伸張器によって、パルス幅
は1000倍以上に伸張することが可能である。このた
め、次段のレーザ増幅器23での増幅が容易となる。こ
こにおいては、パルス光中の短波長側の成分が長波長側
の成分より先に進行するパルスとなる。レーザ増幅器2
3では入力レーザ光の増幅が行われる。増幅可能なレー
ザ波長の幅が大きいものが必要なため、現在ではガラス
レーザ増幅器やチタンサファイア増幅器が使用されるこ
とが多い。
【0013】パルス圧縮器24は、パルス伸張器で伸張
され、レーザ増幅器によって増幅された伸張光パルスの
時間幅を圧縮する。パルス圧縮器の構成の一例を図4に
示す。この構成では、2枚の大型反射型回折格子、回折
格子C43と回折格子D44と、入力光と出力光の光路
を分離するミラーD45と、伸張器で述べたと同様の光
軸を変位させて反射するミラーE42とで構成してい
る。パルス圧縮器24においては、制御部4からの信号
により、2枚の回折格子43と44の間隔を制御して、
短波長側の成分に対して適当な時間間隔だけ遅延を与
え、レーザ増幅器23からの伸張されたレーザパルス光
のパルス幅を圧縮する。超短パルスレーザ部2を出射す
る出力パルス光は、目標物体7上で所望のパルス幅の超
短パルスが形成されるように、大気の分散を考慮して、
短波長側成分が媒質6による遅延分時間的にまだ長波長
側の成分より先行して出力される。
【0014】制御部4が、測距部3からの目標物体まで
の距離データと、大気の屈折率の分散式とから、伸張パ
ルスに含まれる短波長側の成分を遅延させるために回折
格子43と44の間隔を設定する信号を生成する。ここ
で用いられる大気の屈折率nの分散の計算式は、0.0
3%のCO2 ガスを含む乾燥空気において、 (n−1)・10 8=6432.8+2,949,81
0/(146−σ2 )+25,540/(41−σ2 ) で与えられる。ここで、σはμm-1で表した光波の波数
である。上式は物理学の学術書に掲載されている。一例
として、米国物理学会ハンドブック(American
Institute of Physics Han
dbook)第3版の第6章を参照することができる。
送光光学系25は目標物体7に向け、レーザ光を集光し
ビームとして発射する。
【0015】次に本発明の第2の実施の形態について説
明する。図4は、第1の実施の形態に気象計測部51を
付加した本発明の超短パルスレーザ装置の第2の実施形
態の構成を示す。特に100fs以下のパルス幅の超短
パルスレーザを用いるときは、より厳密なパルス幅設定
を行う必要がある。図4の構成では、気温や気圧及び湿
度等の大気の屈折率に関係するパラメータを気象計測部
51において測定して、その測定データに基づいて、制
御部4において、下記に示す温度や気圧及び水蒸気圧を
考慮した大気の屈折率の計算式と前述の第1の実施形態
で示した大気の屈折率分散式とを組み合わせて計算を行
い、精密な設定をパルス圧縮器に対して行うことを可能
にしている。温度や気圧及び水蒸気圧等を考慮した大気
の屈折率の計算式は、気温t(℃)、気圧P(mmH
g)、水蒸気圧e(mmHg)のときの屈折率をnTPe
としたとき、 (nTPe −1)=(n15,760−1)・(1+15α)P
/760(1+αt)−0.055e・10-6/(1+
αt) で与えられる。ここで、α=0.00366の定数、n
15,760は気温15℃で気圧760mmHgの時の屈折率
を表している上位の温度や気圧及び水蒸気圧を考慮した
大気の屈折率の計算式は、物理学の学術書に掲載されて
いる。一例として、アメリカ物理学会ハンドブック(A
merican Institute of Phys
ics Handbook)第3版の第6章を参照する
ことができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超短パル
スレーザ装置の有する効果は次の通りである。超短パル
スレーザに簡単な装置を付加することにより、超短パル
スレーザ光を、真空中のみでなく、大気等の分散性の媒
質中を長距離送光して、目標物体の表面でアブレーショ
ンを効率よく起こさせることができるようになる。ま
た、超短パルスレーザ光の目標物体上でのパルス幅や照
射タイミング、照射パルス数を、目標物体を構成する物
質や照射の目的に応じて任意に設定することができる。
また、送光光学系から超短パルスレーザを発射するとき
には、出力パルス光の短波長側成分は、大気の分散を考
慮した遅延分時間的にまだ長波長側の成分より先行して
出力されて、パルス幅が広めに設定されるため、出力ピ
ーク値を減少することができる。このため、送光光学系
の耐光性の緩和や口径の減少が計れて、経済的効果が大
きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超短パルスレーザ装置の動作概念を示
す図である。
【図2】本発明の超短パルスレーザ装置の第1の実施形
態の構成ブロックを示す図である。
【図3】本発明の超短パルスレーザ装置が備えるパルス
伸張器の光学構成を示す。
【図4】本発明の超短パルスレーザ装置が備えるパルス
圧縮器の光学構成を示す。
【図5】本発明の超短パルスレーザ装置の第2の実施形
態の構成ブロックを示す図である。
【符号の説明】
1 超短パルスレーザ装置 2 超短パルスレーザ部 3 測距部 4 制御部 5 出力レーザ光 6 媒質 7 目標物体 8 測距レーザ光 21 レーザ発振器 22 パルス伸張器 23 レーザ増幅器 24 パルス圧縮器 25 送光光学系 26 電源 32 ミラーB 33 回折格子A 34 回折格子B 35 ミラーC 42 ミラーE 43 回折格子C 44 回折格子D 45 ミラーD 51 気象計測部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E068 CA02 CA03 CA05 CC00 5F072 AB07 AB20 KK05 KK07 KK15 RR01 SS08 YY06

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャーピングされた短パルスレーザ光を
    レーザ装置から媒質中を伝搬させて目標物に照射する方
    法であって、前記レーザ装置から前記目標物までの距離
    を計測し、前記計測された測距データと、前記媒質の屈
    折率分散特性とから、前記短パルスの前記目標物到達時
    の波高値が最大またはパルス幅が最小となるように前記
    短パルスのプリチャープ量を設定し、所定のパルス幅の
    短パルスに変換して送出することを特徴とするレーザパ
    ルス照射方法。
  2. 【請求項2】 チャーピングされた短パルスレーザ光を
    レーザ装置から媒質中を伝搬させて目標物に照射する方
    法であって、前記レーザ装置から前記目標物までの距離
    を計測し、前記媒質の物理量を計測し、前記計測された
    測距データと、前記計測された前記媒質の物理量データ
    と、前記物理量データに対する前記媒質の屈折率分散特
    性とから、前記短パルスの前記目標物到達時の波高値が
    最大またはパルス幅が最小となるように前記短パルスの
    プリチャープ量を設定し、所定のパルス幅の短パルスに
    変換して送出することを特徴とするレーザパルス照射方
    法。
  3. 【請求項3】 目標物がアブレーションを起こすよう
    に、チャーピングされた短パルスレーザ光をレーザ装置
    から前記目標物に媒質中を伝搬させて照射する方法であ
    って、前記レーザ装置から前記目標物までの距離を計測
    し、前記計測された測距データと、前記媒質の屈折率分
    散特性とから、前記短パルスが前記目標物到達時に前記
    目標物に前記アブレーションを起こす最適のパルス幅と
    なるように前記短パルスのプリチャープ量を設定し、所
    定のパルス幅の短パルスに変換して送出することを特徴
    とするレーザパルス照射方法。
  4. 【請求項4】 目標物がアブレーションを起こすよう
    に、チャーピングされた短パルスレーザ光をレーザ装置
    から前記目標物に媒質中を伝搬させて照射する方法であ
    って、前記レーザ装置から前記目標物までの距離を計測
    し、前記媒質の物理量を計測し、前記計測された測距デ
    ータと、前記計測された前記媒質の物理量データと、前
    記物理量データに対する前記媒質の屈折率分散特性とか
    ら、前記短パルスが前記目標物到達時に前記目標物に前
    記アブレーションを起こす最適のパルス幅となるように
    前記短パルスのプリチャープ量を設定し、所定のパルス
    幅の短パルスに変換して送出することを特徴とするレー
    ザパルス照射方法。
  5. 【請求項5】 前記媒質が大気であることを特徴とする
    前記請求項1乃至4記載のレーザパルス照射方法。
  6. 【請求項6】 前記媒質の物理量が、少なくとも温度と
    圧力と水分含有率のいずれかを含むことを特徴とする前
    記請求項2または4記載のレーザパルス照射方法。
  7. 【請求項7】 前記レーザ装置から前記目標物までの距
    離計測は、レーザ光若しくは電波若しくは音波のいずれ
    かによって行うことを特徴とする前記請求項1乃至4記
    載のレーザパルス照射方法。
  8. 【請求項8】 媒質中を伝搬させて目標物に照射するチ
    ャーピングされた短パルスレーザ光を送出する超短パル
    スレーザ装置であって、前記レーザ装置から前記目標物
    までの距離を計測する測距手段と、前記チャーピングさ
    れた短パルスレーザ光を送出する短パルスレーザ光送出
    手段と、前記測距手段から入力する測距データと、前記
    媒質の屈折率分散特性とから、前記短パルスの前記目標
    物到達時の波高値が最大またはパルス幅が最小となるよ
    うに前記短パルスのプリチャープ量を設定し、前記短パ
    ルスレーザ光送出手段に所定のパルス幅の短パルスに変
    換することを指示する制御手段、を備えることを特徴と
    する超短パルスレーザ装置。
  9. 【請求項9】 媒質中を伝搬させて目標物に照射するチ
    ャーピングされた短パルスレーザ光を送出する超短パル
    スレーザ装置であって、前記レーザ装置から前記目標物
    までの距離を計測する測距手段と、前記媒質の物理量を
    計測する物理量計測手段と、前記チャーピングされた短
    パルスレーザ光を送出する短パルスレーザ光送出手段
    と、前記測距手段から入力する測距データと、前記物理
    量計測手段から入力する前記媒質の物理量データと、前
    記物理量データに対する前記媒質の屈折率分散特性とか
    ら、前記短パルスの前記目標物到達時の波高値が最大ま
    たはパルス幅が最小となるように前記超短パルスのプリ
    チャープ量を設定し、前記短パルスレーザ光送出手段に
    所定のパルス幅の短パルスに変換することを指示する制
    御手段、を備えることを特徴とする超短パルスレーザ装
    置。
  10. 【請求項10】 媒質中を伝搬させて目標物に照射し、
    前記目標物がアブレーションを起こすように、チャーピ
    ングされた短パルスレーザ光を送出する超短パルスレー
    ザ装置であって、前記レーザ装置から前記目標物までの
    距離を計測する測距手段と、前記チャーピングされた短
    パルスレーザ光を送出する短パルスレーザ光送出手段
    と、前記測距手段から入力する測距データと、前記媒質
    の屈折率分散特性とから、前記短パルスが前記目標物到
    達時に前記目標物に前記アブレーションを起こす最適の
    パルス幅となるように前記短パルスのプリチャープ量を
    設定し、前記短パルスレーザ光送出手段に所定のパルス
    幅の短パルスに変換することを指示する制御手段、を備
    えることを特徴とする超短パルスレーザ装置。
  11. 【請求項11】 媒質中を伝搬させて目標物に照射し、
    前記目標物がアブレーションを起こすように、チャーピ
    ングされた短パルスレーザ光を送出する超短パルスレー
    ザ装置であって、前記レーザ装置から前記目標物までの
    距離を計測する測距手段と、前記媒質の物理量を計測す
    る物理量計測手段と、前記チャーピングされた短パルス
    レーザ光を送出する短パルスレーザ光送出手段と、前記
    測距手段から入力する測距データと、前記物理量計測手
    段から入力する前記媒質の物理量データと、前記物理量
    データに対する前記媒質の屈折率分散特性とから、前記
    短パルスが前記目標物到達時に前記目標物に前記アブレ
    ーションを起こす最適のパルス幅となるように前記超短
    パルスのプリチャープ量を設定し、前記短パルスレーザ
    光送出手段に所定のパルス幅の短パルスに変換すること
    を指示する制御手段、を備えることを特徴とする超短パ
    ルスレーザ装置。
  12. 【請求項12】 前記媒質が、大気であることを特徴と
    する前記請求項8乃至11記載の超短パルスレーザ装
    置。
  13. 【請求項13】 前記媒質の物理量が、少なくとも温度
    と圧力と水分含有率のいずれかを含むことを特徴とする
    前記請求項9または11記載の超短パルスレーザ装置。
  14. 【請求項14】 前記測距手段が、レーザ光若しくは電
    波若しくは音波のいずれかによって距離計測を行うこと
    を特徴とする前記請求項8乃至11記載の超短パルスレ
    ーザ装置。
  15. 【請求項15】 前記短パルスレーザ光送出手段が、パ
    ルスレーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ発
    振器を出力するパルスレーザ光のパルス時間幅を伸張す
    るパルス伸張器と、前記パルス伸張器を出力する伸張パ
    ルスの波高値を高める光増幅器と、前記光増幅器を出力
    する伸張パルスを前記制御手段からの指示に基づき所定
    のパルス幅の短パルスに変換するパルス圧縮器、を備え
    ることを特徴とする前記請求項8乃至11記載の超短パ
    ルスレーザ装置。
  16. 【請求項16】 前記パルス圧縮器が、反射型回折面を
    有し、相互の距離が前記制御手段からの指示に基づき可
    変できる2つの反射型回折格子を備えることを特徴とす
    る前記請求項15記載の超短パルスレーザ装置。
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