JP2005070108A - Phase conjugate mirror for ultrashort pulse light, and optical amplifier using same - Google Patents

Phase conjugate mirror for ultrashort pulse light, and optical amplifier using same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light and an optical amplifier using the same. <P>SOLUTION: The ultrashort pulse light with a waveform A from a laser element is rotated by a polarization beam splitter 2 and a Faraday rotator 3. The ultrashort pulse light passes through a 1st half-wavelength plate 4 and is reflected by a mirror 5, passed through a cylindrical lens 6, and amplified by an amplifier 7 excited by an exciting diode, and then the light passes through a cylindrical lens 8 of a next stage, a 2nd half-wavelength plate 9, and a lens 10, and is incident on the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light through a mirror 22, a lens 23, and a mirror 24. Signal light from the mirror 24 is incident on a solid-state medium 11, passes through a 1st lens 12, and is reflected by a mirror 14 and further by a mirror 15, passes through a 2nd lens 13 and impinges on the solid-state medium 11 again, so that the light is projected as a phase conjugate wave. The projected light passes through the same route reversely and is further amplified by the amplifier 7 and rotated by the Faraday rotator 3, and then an output of ultrashort pulse light with a waveform B is obtained from the polarization beam splitter 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密加工に利用可能な高出力レーザーを得ることができる超短パルス光のための位相共役鏡とそれを用いた光増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、超短パルスレーザーによる精密加工が注目を集めているが、超短パルスレーザー発振器自身での出力はたかだか数Wである。このため、一般には増幅器を組み合わせ高出力化している。従来、ナノ波やCW(連続波)領域では位相共役鏡による波面補償をおこなうものが種々提案され実現されていた。
【0003】
位相共役波の発生は記録されたホログラムの実像再生と同じである。図1にその概要を示しているが、図において、信号光E と前進励起光E 、後進励起光E を固体媒質に入射することにより、位相共役波E のホログラムが実像再生させられる。そして、記録再生を同時に行なうホログラムという意味でリアルタイムホログラムとも呼ばれる。
【0004】
信号光を位相共役鏡で時間反転した位相共役波は、図2の位相共役鏡を用いた光増幅器の基本図に示すように、普通の反射波と違い、時間反転した光で、入射した元の状態に戻す性質がある。その結果、きれいな光ではあるがパワーが小さい入射信号光は位相共役鏡で反射されることにより、波面を歪ませる媒質(例えば、励起エネルギーで増幅される増幅器等)を一往復すると歪みがなかったかのように元の波面に戻るが、強度や振幅は元に戻ることはなく、きれいな光でかつパワーも大きい増幅光が出射される。
【0005】
従来、よく用いられている位相共役鏡は、図11に示すように、例えばRh:BaTiO の固体媒質11のみで構成され、レーザーからの信号を入射すると、固体媒質11中で荒いホログラムと細かいホログラムが生じ、それらをの合成となる位相共役波が出射される。このタイプでは、図12に示すように、利用可能な利得はスペクトル幅が0.4nm程度の範囲にすぎない。
【0006】
このような位相共役鏡を用いて、ナノ波やCW(連続波)領域では位相共役鏡による波面補償を行なうもので、特に、石英ガラスを大出力レーザ用の固体媒質SBS位相共役鏡として用いる高出力レーザパルス位相補償装置に関する発明も提案されているが(例えば、特許文献1参照。)、この発明は誘導ブリルアン散乱を使用したナノ波を対象とするものであり、ピコ秒の超短パルス光を対象とするものではない。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−149098号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のものは、増幅器を通過したレーザー光は出力こそ大きくなるものの、位相共役鏡が示すスペクトルフィルタリング効果(波長選択性)により、発生する位相共役波は入射したパルスより周波数幅が狭く、また、パルス幅も広くなり、入射パルスに含まれる有用な情報がカットされる原因となり、ビーム品質の低下は避けらず、ピコ秒の超短パルス光に対して実用レベルの反射率を示す位相共役鏡は存在しなかった。
【0009】
超短パルス光はスペクトル幅が広いので、パルス幅が広がったり、位相共役鏡から光が戻ってこなかったりする、所謂、反射率の低下をきたしかねないので、広いパルス幅をもつ光に対して動作する広い利得帯域を必要とする。そこで本発明は、超短パルス光のための位相共役鏡とそれを用いた光増幅器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の請求項1に係る超短パルス光のための位相共役鏡は、レーザー素子からの信号光が入射されるフォトリフラクティブ材料の固体媒質と、焦点距離fの第1のレンズと、焦点距離fの第2のレンズと、第1のレンズの鏡と、第2のレンズの鏡とからなり、該第1のレンズと該第2のレンズは固体媒質の中心から夫々の焦点距離fだけ離間して配置され、かつ第1のレンズと第2のレンズは互いに角度θで配置され、該第1のレンズと該レンズの鏡及び該第2のレンズと該レンズの鏡でもって外部共振器を構成した。
【0011】
これにより、本発明の超短パルス光のための位相共役鏡は、等倍結像光学系を外部に付加して外部共振器を構成することにより、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にすることができ、超短パルスのきれいな信号光を位相共役鏡で時間反転した位相共役波が入射した元の状態に戻されることになる。
【0012】
この発明の請求項2に係る超短パルス光のための位相共役鏡は、フォトリフラクティブ材料の固体媒質と、焦点距離f の第1のレンズと、焦点距離f の第2のレンズと、第1のレンズの鏡と、第2のレンズの鏡とからなり、該第1のレンズと該第2のレンズは固体媒質の中心から夫々の焦点距離f だけ離間して配置され、該第1のレンズと該第2のレンズは互いに角度θで配置され、該固体媒質の前方には、レーザー素子から異なる波長の信号光が入射される回折格子もしくはプリズムと焦点距離f の第3のレンズが配置され、該第3のレンズは該プリズムの中心と固体媒質の中心から夫々の焦点距離f だけ離間して配置され、該第1のレンズと該レンズの鏡及び該第2のレンズと該レンズの鏡でもって外部共振器を構成して波長毎に分離した超短パルス光のための位相共役鏡を構成した。
【0013】
これにより、本発明の超短パルス光のための位相共役鏡は、等倍結像光学系を外部に付加して外部共振器を構成することにより、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にすることができ、異なる波長の光を波長毎に違う位置にホログラムが記録できるように、回析格子あるいはプリズムとレンズを用いて波長を空間的に分離処理し、ホログラム全体のコントラストの低下を防ぐことができ、超短パルスのきれいな信号光を位相共役鏡で時間反転した波長毎の位相共役波が入射した元の状態に戻されることになる。
【0014】
この発明の請求項3に係る超短パルス光のための位相共役鏡は、レーザー素子からの信号光が入射されるフォトリフラクティブ材料の固体媒質と、第1の凹面鏡と、第2の凹面鏡と、反射鏡とからなり、該反射鏡は該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡と夫々の焦点距離だけ離間して配置され、該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡及び該反射鏡により外部共振器を構成した。
【0015】
これにより、本発明の超短パルス光のための位相共役鏡は、等倍結像光学系を外部に付加して外部共振器を構成することにより、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にすることができ、超短パルスのきれいな信号光を位相共役鏡で時間反転した位相共役波が入射した元の状態に戻されることになり、結像光学系に屈折光学素子を用いず反射光学素子を用いることも可能とする。
【0016】
この発明の請求項4に係る超短パルス光のための位相共役鏡は、フォトリフラクティブ材料の固体媒質と、第1の凹面鏡と、第2の凹面鏡と、反射鏡とからなり、該反射鏡は該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡と夫々の焦点距離だけ離間して配置され、該固体媒質の前方には、レーザー素子から異なる波長の信号光が入射される回折格子もしくはプリズムと第3の凹面鏡が配置され、該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡及び該反射鏡により外部共振器を構成して波長毎に分離した超短パルス光のための位相共役鏡を構成した。
【0017】
これにより、本発明の超短パルス光のための位相共役鏡は、結像光学系に屈折光学素子を用いず反射光学素子を用いることも可能とし、等倍結像光学系を外部に付加して外部共振器を構成することにより、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にすることができ、異なる波長の光を波長毎に違う位置にホログラムが記録できるように、回析格子あるいはプリズムとレンズを用いて波長を空間的に分離処理し、ホログラム全体のコントラストの低下を防ぐことができ、超短パルスのきれいな信号光を位相共役鏡で時間反転した波長毎の位相共役波が入射した元の状態に戻されることになる。
【0018】
この発明の請求項5に係る超短パルス光のための位相共役鏡は、前記請求項1乃至請求項4記載の超短パルス光のための位相共役鏡において、前記フォトリフラクティブ材料の固体媒質は、Rh:BaTiO、Ce:BaTiO、Co:BaTiO、Mg:LiNbO、Snのうちのいずれかであることを特徴とした。
【0019】
この発明の請求項6に係る超短パルス光のための位相共役鏡は、前記請求項1乃至請求項4記載の超短パルス光のための位相共役鏡において、前記レーザー素子としては、Nd:YAG、Nd:YVO、Nd:KGd(WO、Nd:YLF、Nd:YAl(BO、Yb:YAG、Yb:KGd(WOのうちのいずれかを使用することを特徴とした。
【0020】
これにより、上記フォトリフラクティブ効果を示す材料と飽和増幅効果を示す材料をを選択することにより、超短パルス光は非常に短いパルスのため、普通の現象では追従できないが、ホログラムのように複数のパルスで起こる現象を時間積分して記録できるような素子を実現できる。
【0021】
この発明の請求項7に係る超短パルス光のための位相共役鏡を用いた光増幅器は、入力信号源であるレーザー光源と、偏向ビームスプリッターと、ファラデー回転子と、第1の半波長板と、鏡と、第1のシリンドリカルレンズと、励起ダイオードで励起される増幅器と、第2のシリンドリカルレンズと、第2の半波長板と、レンズと、超短パルス光のための位相共役鏡とからなり、かつ、これらが順次接続され、該偏向ビームスプリッターから出力光が出射される構成とした。
【0022】
この発明の請求項8に係る超短パルス光のための位相共役鏡を用いた光増幅器は、入力信号源であるレーザー光源と、偏向ビームスプリッターと、ファラデー回転子と、第1の半波長板と、鏡と、第1のシリンドリカルレンズと、励起ダイオードで励起される増幅器と、第2のシリンドリカルレンズと、第2の半波長板と、レンズと、超短パルス光のための位相共役鏡とからなり、かつ、これらが順次接続され、該偏向ビームスプリッターから出力光が出射される構成とし、前記超短パルス光のための位相共役鏡として、上記の請求項1乃至請求項6記載のいずれかの位相共役鏡を用いた構成とした。
【0023】
これにより、等倍結像光学系を外部に付加して外部共振器を構成することにより、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にすることができ、超短パルスのきれいな信号光を位相共役鏡で時間反転した位相共役波は、入射した元の状態に戻され、励起エネルギーで増幅される増幅器等の波面を歪ませる媒質を一往復することにより、強度や振幅は増幅された状態で歪みがなかったかのように元の波面に戻り、きれいな光でかつパワーも大きい増幅光が出射される。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の超短パルス光のための位相共役鏡にできるホログラムについて説明する。図3のフォトリフラクティブ材料の固体媒質に信号光と参照光を入射した時に生じるホログラムにおいて、ホログラム間隔をΛ、結合係数あるいは二光波混合利得係数をκ、干渉縞のコントラストをmとした時の利得スペクトル幅をΔλとすれば、次式の関係がある。
【数1】
Δλ∝mκΛ
【0025】
従って、利得スペクトル幅Δλを大きくするには、κの大きな材料を選ぶ、ホログラム間隔Λを大きくする、干渉縞のコントラストmを上げると良い。ホログラム間隔Λを大きくするには、外部共振器を有する位相共役鏡にし、κの大きな材料としては、フォトリフラクティブ材料であるRh:BaTiO、Ce:BaTiO、Co:BaTiO、Mg:LiNbO、Snを使用してフォトリフラクティブ効果を用いた位相共役鏡とすれば良い。これらの材料を使用してフォトリフラクティブ効果を用いた位相共役鏡は、光の平均パワー(瞬間的な光の強さではなく)で現象が起こるので、素子自体の速度は遅いが、時間積分すると超短パルス光でも使用できる。
【0026】
次に、本発明の超短パルス光のための位相共役鏡の実施形態を図面に基づいて説明する。図4は本発明の外部共振器を有する位相共役鏡の第1の実施形態である。図において、11は上記フォトリフラクティブ材料の固体媒質、12は焦点距離fの第1のレンズ、13は焦点距離fの第2のレンズ、14は第1のレンズ12の鏡M1、15は第2のレンズ13の鏡M2である。第1のレンズ12と第2のレンズ13は固体媒質11の中心から夫々の焦点距離fだけ離間して配置されている。また、第1のレンズ12と第2のレンズ13は互いに角度θでかつ略2fの距離の間に配置される。
【0027】
そして、第1のレンズ12と鏡14及び第2のレンズ13と鏡15でもって外部共振器を構成している。レーザー光源であるレーザー素子からの信号光は、まず固体媒質11に入射され、第1のレンズ12を通って鏡14で反射され、鏡15で更に反射されて、第2のレンズ13を通って再び固体媒質11に入射されて、位相共役波として出力される。こうして等倍結像光学系を外部に付加して外部共振器を構成することにより、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にすることができる。信号光の通過は第2のレンズ13から第1のレンズ12を通るルートでも同じである。
【0028】
この時のレーザー素子としては、Nd:YAG、Nd:YVO、Nd:KGd
(WO、Nd:YLF、Nd:YAl(BO、Yb:YAG、Yb:KGd(WOが適している。
【0029】
ここで、数1の式は次式に変換できる。
【数2】
Δλ∝mκ(λ/2sinθ)
【0030】
この結果、κの大きな材料を選ぶことにより、ホログラム間隔Λを大きくすることができ、また、干渉縞のコントラストを上げることができる。そして、第1のレンズ12と第2のレンズ13の互いの角度θは小さい程、利得スペクトル幅Δλを大きくすることができる。本発明の位相共役鏡の利得スペクトル特性は、図5に示すように、利用可能な利得はスペクトル幅が1nm程度の範囲に拡大することができる。
【0031】
本発明の外部共振器を有する位相共役鏡の第2の実施形態を図6を参照して説明する。これは波長毎に空間分離したホログラム(所謂、スペクトルホログラム)を利用した、複数の波長の超短パルス光の外部共振器を有する位相共役鏡である。超短パルス光はスペクトル幅の広い光であるから、異なる波長の光が同じ位置にホトグラムを記録してしまうと波長毎のホログラムが互いに打ち消しあい、ホログラム全体のコントラストが低下する。そこで波長毎に違う位置にホログラムが記録できるように、回析格子あるいはプリズムとレンズを用いて波長を空間的に分離処理するものである。図4と同等物には同じ符号を付している。
【0032】
図6において、11は上記フォトリフラクティブ材料の固体媒質、12は焦点距離f の第1のレンズ、13は焦点距離f の第2のレンズ、14は第1のレンズ12の鏡M1、15は第2のレンズ13の鏡M2である。第1のレンズ12と第2のレンズ13は固体媒質11の中心から夫々の焦点距離f だけ離間して配置されている。また、第1のレンズ12と第2のレンズ13は互いに角度θでかつ略2f の距離の間に配置される。
【0033】
固体媒質11の前方には、回折格子もしくはプリズム16と焦点距離f の第3のレンズ17が配置される。レンズ17はプリズム16の中心と固体媒質11の中心から夫々の焦点距離f だけ離間して配置されている。
【0034】
そして、第1のレンズ12と鏡14及び第2のレンズ13と鏡15でもって外部共振器を構成している。レーザー光源であるレーザー素子からの異なる波長λ 、λ 、λ の信号光は、プリズム16を介して分離され、焦点距離f の第3のレンズ17を通って固体媒質11に入射される。
【0035】
固体媒質11からの光は、第1のレンズ12を通って鏡14で反射され、鏡15で更に反射されて、第2のレンズ13を通って再び固体媒質11に入射される。固体媒質11では、異なる波長λ 、λ 、λ の信号光毎のホログラムが形成され、各波長成分が第3のレンズ17を通ってプリズム16に帰還され、該プリズム16で異なる波長λ 、λ 、λ の信号光に分離されて位相共役波として出力される。こうして等倍結像光学系を外部に付加して外部共振器を構成することにより、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にし、ホログラム全体のコントラストの低下を防止することができる。
【0036】
本発明の第3の実施形態として反射光学系を用いた位相共役鏡の実施形態を図7を参照して説明する。図において、11は上記フォトリフラクティブ材料の固体媒質、18は第1の凹面鏡、19は第2の凹面鏡、20は反射鏡である。反射鏡20は第1の凹面鏡18と第2の凹面鏡19と夫々の焦点距離だけ離間して配置されている。
【0037】
そして、第1の凹面鏡18と第2の凹面鏡19及び反射鏡20により外部共振器を構成している。レーザー光源であるレーザー素子からの信号光は、まず固体媒質11に入射され、第1の凹面鏡18を通って反射鏡20で反射され、第2の凹面鏡19で更に反射されて再び固体媒質11に入射され、位相共役はとして出力される。こうして等倍結像光学系を外部に付加して外部共振器を構成することにより、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にすることができる。信号光の通過は第2の凹面鏡19から第1の凹面鏡18を通るルートでも同じである。
【0038】
本発明の第4の実施形態として反射光学系を用いた位相共役鏡の別の実施形態実施形態を図8を参照して説明する。これは波長毎に空間分離したホログラム(所謂、スペクトルホログラム)を利用した、複数の波長の超短パルス光の外部共振器を有する位相共役鏡であり、図6に示す本発明の位相共役鏡の変形である。
【0039】
図において、11は上記フォトリフラクティブ材料の固体媒質、18は第1の凹面鏡、19は第2の凹面鏡、20は反射鏡である。反射鏡20は第1の凹面鏡18と第2の凹面鏡19と夫々の焦点距離だけ離間して配置されている。固体媒質11の前方には、回折格子もしくはプリズム16との第3の凹面鏡21が配置される。
【0040】
レーザー光源であるレーザー素子からの異なる波長λ 、λ 、λ の信号光は、プリズム16を介して分離され、第3の凹面鏡21を通って固体媒質11に入射される。固体媒質11からの光は、第1の凹面鏡18を通って反射鏡20で反射され、更に第2の凹面鏡19を通って再び固体媒質11に入射される。固体媒質11では、異なる波長λ 、λ 、λ の信号光毎のホログラムが形成され、各波長成分が第3の凹面鏡21を通ってプリズム16に帰還され、該プリズム16で異なる波長λ 、λ 、λ の信号光に分離されて位相共役波として出力される。
【0041】
次に、かかる本発明の超短パルス光のための位相共役鏡を用いた光増幅器の実施形態について、図9を参照して説明する。図において、1は超短パルス光のための位相共役鏡、2は偏向ビームスプリッター、3はファラデー回転子、4は第1の半波長板、5は鏡、6は第1のシリンドリカルレンズ、7は励起ダイオードで励起される増幅器、8は第2のシリンドリカルレンズ、9は第2の半波長板、10はレンズである。
【0042】
レーザー素子からの波形Aの超短パルス光(例えば、30mW,7ps)は偏向ビームスプリッター2により45°偏向され、次いでファラデー回転子3により更に45°回転される。該超短パルス光は第1の半波長板4を通って鏡5で反射され、シリンドリカルレンズ6を介して励起ダイオードで励起される増幅器7で増幅され、次段のシリンドリカルレンズ8を介して第2の半波長板9、レンズ10を通って超短パルス光用の位相共役鏡1に入射される。
【0043】
超短パルス光用の位相共役鏡1での光の作用は上記した通りであり、位相共役鏡1から出射された光は逆のルートを通り、増幅器7で更に増幅されて、ファラデー回転子3で45°回転された後、偏向ビームスプリッター2から波形Bの超短パルス光(例えば、6W,7ps)の出力が得られる。この結果、パルス幅はそのままで振幅のみが大きい超短パルス光を実現できる。
【0044】
図4に説明した本発明の超短パルス光のための位相共役鏡を例にして、光増幅器の具体的な実施形態について、図10を参照して説明する。図において、図4及び図9と同一物には同じ符号を付している。
【0045】
レーザー素子からの波形Aの超短パルス光(例えば、30mW,7ps)は偏向ビームスプリッター2により45°偏向され、次いでファラデー回転子3により更に45°回転される。該超短パルス光は第1の半波長板4を通って鏡5で反射され、シリンドリカルレンズ6を介して励起ダイオードで励起される増幅器7で増幅され、次段のシリンドリカルレンズ8を介して第2の半波長板9、レンズ10を通って鏡22、レンズ23、鏡24を介して超短パルス光用の位相共役鏡に入射される。
【0046】
超短パルス光用の位相共役鏡での光の作用は、図4のように、鏡24からの信号光は、まず固体媒質11に入射され、第1のレンズ12を通って鏡14で反射され、鏡15で更に反射されて、第2のレンズ13を通って再び固体媒質11に入射されて、位相共役波として出射される。
【0047】
位相共役鏡の固体媒質11から出射された光は、逆のルートを通り増幅器7で更に増幅されて、ファラデー回転子3で45°回転された後(ファラデー回転子は光の方向に関わらず一方向の回転方向を示す。)、偏向ビームスプリッター2から波形Bの超短パルス光(例えば、6W,7ps)の出力が得られる。この結果、パルス幅はそのままで振幅のみが大きい超短パルス光を実現できる。
【0048】
このように、図9の超短パルス光用の位相共役鏡1に代えて上述した本発明の外部共振型位相共役鏡を適用して、本発明の超短パルス光のための位相共役鏡を用いた光増幅器を実現できる。
【0049】
【発明の効果】
以上のように、本発明の超短パルス光のための位相共役鏡は、位相共役鏡に記録されるホログラム間隔を広げることができ、等倍結像光学系としての共振器を外部に付加して、プローブ光と対向励起光のビーム重なりを良好にすることができる。また、入射光を回折格子もしくはプリズムなどを用いてスペクトル分解し、位相共役鏡の異なる位置に回折格子を記録することにより(スペクトルホログラム)、異なる波長の超短パルス光毎の共役波を分離処理することができる。
【0050】
本発明の超短パルス光のための位相共役鏡を用いた光増幅器は、位相共役鏡のスペクトルフィルタリング効果(波長選択性)を低減し、超短パルス光に対しても高い反射率を示す位相共役鏡を実現できる。この結果、高出力でかつ回折限界に迫る高いビーム品質の超短パルスレーザーが実現でき、パルス幅はそのままで振幅のみが大きい超短パルス光を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ホログラムの実像再生の概要図。
【図2】位相共役鏡を用いた光増幅器の基本図。
【図3】固体媒質に信号光と参照光を入射した時に生じるホログラム。
【図4】本発明の外部共振器を有する位相共役鏡の第1の実施形態図。
【図5】本発明の位相共役鏡の利得スペクトル特性図。
【図6】本発明の外部共振器を有する位相共役鏡の第2の実施形態図。
【図7】本発明の反射光学系を用いた位相共役鏡の第3の実施形態図。
【図8】本発明の反射光学系を用いた位相共役鏡の第4の実施形態図。
【図9】本発明の位相共役鏡を用いた光増幅器の実施形態図。
【図10】本発明の位相共役鏡を用いた光増幅器の具体的な実施形態図。
【図11】従来の位相共役鏡の構成図。
【図12】従来の位相共役鏡の利得スペクトル図。
【符号の説明】
1 位相共役鏡
2 偏向ビームスプリッター
3 ファラデー回転子
4,9 半波長板
5,14,15
22,23 鏡
6,8 シリンドリカルレンズ
7 増幅器
10 レンズ
11 固体媒質
12,13,
17,23 レンズ
16 回折格子もしくはプリズム
18,19,21 凹面鏡
20 反射鏡
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light capable of obtaining a high-power laser that can be used for precision machining, and an optical amplifier using the phase conjugate mirror.
[0002]
[Prior art]
In recent years, precision processing with an ultrashort pulse laser has attracted attention, but the output of the ultrashort pulse laser oscillator itself is at most several W. For this reason, an amplifier is generally combined to increase the output. Conventionally, various types of wavefront compensation using a phase conjugate mirror have been proposed and realized in the nanowave and CW (continuous wave) regions.
[0003]
The generation of the phase conjugate wave is the same as the real image reproduction of the recorded hologram. The outline is shown in FIG. 1, in which the signal light E 1 , the forward pumping light E 2 , and the backward pumping light E 3 are incident on the solid medium, so that the hologram of the phase conjugate wave E * E 2 E 3 is obtained. Is reproduced as a real image. It is also called a real-time hologram in the sense of a hologram that performs recording and reproduction simultaneously.
[0004]
As shown in the basic diagram of the optical amplifier using the phase conjugate mirror shown in FIG. 2, the phase conjugate wave obtained by reversing the signal light with the phase conjugate mirror is time-reversed light, unlike the normal reflected wave. There is a nature to return to the state of. As a result, the incident signal light, which is clean light but low in power, is reflected by the phase conjugate mirror, so that there was no distortion when the wave front is distorted (for example, an amplifier amplified by excitation energy) once. Thus, the original wavefront is restored, but the intensity and amplitude do not return to the original, and the amplified light with high power is emitted with clean light.
[0005]
As shown in FIG. 11, a conventionally used phase conjugate mirror is composed of, for example, only a solid medium 11 of Rh: BaTiO 3. When a signal from a laser is incident, a rough hologram and a fine hologram are formed in the solid medium 11. A hologram is generated, and a phase conjugate wave that is a combination of the holograms is emitted. In this type, as shown in FIG. 12, the available gain is only in the range where the spectral width is about 0.4 nm.
[0006]
Such a phase conjugate mirror is used to perform wavefront compensation by a phase conjugate mirror in the nanowave or CW (continuous wave) region. In particular, quartz glass is used as a solid medium SBS phase conjugate mirror for a high-power laser. An invention related to an output laser pulse phase compensation device has also been proposed (see, for example, Patent Document 1). This invention is intended for nanowaves using stimulated Brillouin scattering, and is an ultrashort pulse light of picoseconds. It is not intended for.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-149098
[Problems to be solved by the invention]
As described above, although the output of the laser beam that has passed through the amplifier is large, the frequency bandwidth of the generated phase conjugate wave is narrower than the incident pulse due to the spectral filtering effect (wavelength selectivity) exhibited by the phase conjugate mirror. In addition, the pulse width is widened, and useful information contained in the incident pulse is cut, and the deterioration of the beam quality is unavoidable, and it shows a practical level reflectivity for picosecond ultrashort pulse light There was no phase conjugate mirror.
[0009]
Ultra-short pulse light has a wide spectral width, so the pulse width may widen, or light may not return from the phase conjugate mirror, which may reduce the reflectivity. Requires a wide gain band to operate. Therefore, an object of the present invention is to provide a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light and an optical amplifier using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to claim 1 of the present invention comprises a solid medium of a photorefractive material into which signal light from a laser element is incident, and a focal length f A first lens; a second lens having a focal length f; a mirror of the first lens; and a mirror of the second lens, wherein the first lens and the second lens are the center of a solid medium. And the first lens and the second lens are arranged at an angle θ relative to each other, the first lens, the mirror of the lens, the second lens, and the lens. An external resonator was constructed with this mirror.
[0011]
As a result, the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the present invention has an external resonator by adding an equal-magnification imaging optical system to the outside so that the beam overlap of the probe light and the counter excitation light is good. In other words, a clean signal light of an ultrashort pulse is time-reversed by a phase conjugate mirror, and the original state where the phase conjugate wave is incident is returned.
[0012]
Phase conjugate mirror for the ultrashort pulse light according to the second aspect of the invention, a solid medium of the photorefractive material, a first lens having a focal length f 2, a second lens having a focal length f 2, a mirror of the first lens consists of a lens of the second lens, the first lens and the second lens is centered spaced apart by the focal length f 2 of each of the solid medium, said The first lens and the second lens are arranged at an angle θ, and in front of the solid medium, a diffraction grating or a prism on which signal light of a different wavelength is incident from a laser element and a third having a focal length f 1 A lens is disposed, and the third lens is disposed at a focal distance f 1 from the center of the prism and the center of the solid medium, and the first lens, the mirror of the lens, and the second lens And an external resonator with the mirror of the lens A phase-conjugate mirror for ultrashort pulse light separated by length is constructed.
[0013]
As a result, the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the present invention has an external resonator by adding an equal-magnification imaging optical system to the outside so that the beam overlap of the probe light and the counter excitation light is good. The wavelength can be spatially separated using a diffraction grating or a prism and a lens so that light of different wavelengths can be recorded at different positions for each wavelength, thereby reducing the contrast of the entire hologram. It is possible to prevent this, and the original state in which the phase conjugate wave for each wavelength obtained by reversing the time of the ultrashort pulse clean signal light with the phase conjugate mirror is returned.
[0014]
A phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to claim 3 of the present invention is a photorefractive material solid medium into which signal light from a laser element is incident, a first concave mirror, a second concave mirror, The reflecting mirror is disposed at a focal distance away from the first concave mirror and the second concave mirror, and is externally provided by the first concave mirror, the second concave mirror, and the reflective mirror. A resonator was constructed.
[0015]
As a result, the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the present invention has an external resonator by adding an equal-magnification imaging optical system to the outside so that the beam overlap of the probe light and the counter excitation light is good. The phase conjugate wave, which is time-reversed by a phase conjugate mirror, is returned to the original state when the ultrashort pulse clean signal light is incident. Reflective optics without using a refractive optical element in the imaging optical system An element can also be used.
[0016]
A phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to a fourth aspect of the present invention includes a solid medium of a photorefractive material, a first concave mirror, a second concave mirror, and a reflecting mirror. The first concave mirror and the second concave mirror are spaced apart from each other by a focal length, and a diffraction grating or prism in which signal lights of different wavelengths are incident from a laser element and a third are disposed in front of the solid medium. The first concave mirror, the second concave mirror and the reflecting mirror constitute an external resonator to constitute a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light separated for each wavelength.
[0017]
As a result, the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the present invention can use a reflecting optical element instead of a refractive optical element in the imaging optical system, and add an equal magnification imaging optical system to the outside. By configuring an external resonator, the beam overlap between the probe light and the counter excitation light can be improved, and a diffraction grating or prism can be used so that holograms can be recorded at different positions for different wavelengths of light. The lens is used to spatially separate the wavelengths to prevent a decrease in the contrast of the entire hologram, and phase conjugate waves for each wavelength, which are time-reversed by ultra-short pulsed signal light using a phase conjugate mirror, are incident. It will be returned to its original state.
[0018]
The phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to claim 5 of the present invention is the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to any of claims 1 to 4, wherein the solid medium of the photorefractive material is , Rh: BaTiO 3 , Ce: BaTiO 3 , Co: BaTiO 3 , Mg: LiNbO 3 , Sn 2 P 2 S 6 .
[0019]
A phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to a sixth aspect of the present invention is the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the first to fourth aspects, wherein the laser element is Nd: One of YAG, Nd: YVO 4 , Nd: KGd (WO 3 ) 2 , Nd: YLF, Nd: YAl 3 (BO 3 ) 4 , Yb: YAG, Yb: KGd (WO 3 ) 2 is used. It was characterized by that.
[0020]
As a result, by selecting a material exhibiting the photorefractive effect and a material exhibiting the saturation amplification effect, the ultrashort pulse light is a very short pulse and cannot be followed by a normal phenomenon. It is possible to realize an element capable of recording a phenomenon caused by a pulse by time integration.
[0021]
An optical amplifier using a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to a seventh aspect of the present invention includes a laser light source as an input signal source, a deflecting beam splitter, a Faraday rotator, and a first half-wave plate. A mirror, a first cylindrical lens, an amplifier excited by an excitation diode, a second cylindrical lens, a second half-wave plate, a lens, and a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light And these are sequentially connected so that output light is emitted from the deflecting beam splitter.
[0022]
An optical amplifier using a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to an eighth aspect of the present invention includes a laser light source as an input signal source, a deflecting beam splitter, a Faraday rotator, and a first half-wave plate. A mirror, a first cylindrical lens, an amplifier excited by an excitation diode, a second cylindrical lens, a second half-wave plate, a lens, and a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light And a phase conjugate mirror for the ultrashort pulse light, wherein the output light is emitted from the deflecting beam splitter. A configuration using such a phase conjugate mirror was adopted.
[0023]
This makes it possible to improve the beam overlap between the probe light and the counter excitation light by adding an equal-magnification imaging optical system to the outside and constructing an external resonator. The phase conjugate wave that is time-reversed by the conjugate mirror is returned to its original state, and the intensity and amplitude are amplified by making a round trip through a medium that distorts the wavefront such as an amplifier that is amplified by excitation energy. Returning to the original wavefront as if there was no distortion, the amplified light is emitted with clean light and high power.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A hologram that can be used as a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the present invention will be described below. In the hologram generated when the signal light and the reference light are incident on the solid medium of the photorefractive material in FIG. 3, the gain when the hologram interval is Λ, the coupling coefficient or the two-wave mixing gain coefficient is κ, and the contrast of the interference fringes is m. If the spectrum width is Δλ, there is a relationship of the following equation.
[Expression 1]
Δλ∝mκΛ 2
[0025]
Therefore, in order to increase the gain spectrum width Δλ, it is preferable to select a material having a large κ, increase the hologram interval Λ, and increase the contrast m of the interference fringes. In order to increase the hologram interval Λ, a phase conjugate mirror having an external resonator is used. As a material having a large κ, photorefractive materials Rh: BaTiO 3 , Ce: BaTiO 3 , Co: BaTiO 3 , Mg: LiNbO 3 are used. Sn 2 P 2 S 6 may be used as a phase conjugate mirror using a photorefractive effect. Phase conjugate mirrors using photorefractive effect using these materials cause phenomena with the average power of light (not instantaneous light intensity), so the device itself is slow, but time integration Even ultra-short pulse light can be used.
[0026]
Next, an embodiment of a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows a first embodiment of a phase conjugate mirror having an external resonator according to the present invention. In the figure, 11 is a solid medium of the photorefractive material, 12 is a first lens having a focal length f, 13 is a second lens having a focal length f, 14 is a mirror M1 of the first lens 12, and 15 is a second lens. This is a mirror M2 of the lens 13. The first lens 12 and the second lens 13 are arranged apart from the center of the solid medium 11 by a focal length f. Further, the first lens 12 and the second lens 13 are disposed at an angle θ and a distance of approximately 2f.
[0027]
The first lens 12 and the mirror 14 and the second lens 13 and the mirror 15 constitute an external resonator. Signal light from a laser element, which is a laser light source, first enters the solid medium 11, is reflected by the mirror 14 through the first lens 12, is further reflected by the mirror 15, and passes through the second lens 13. The light again enters the solid medium 11 and is output as a phase conjugate wave. In this way, by adding an equal-magnification imaging optical system outside to form an external resonator, the beam overlap of the probe light and the counter excitation light can be improved. The passage of the signal light is the same in the route from the second lens 13 through the first lens 12.
[0028]
As the laser element at this time, Nd: YAG, Nd: YVO 4 , Nd: KGd
(WO 3 ) 2 , Nd: YLF, Nd: YAl 3 (BO 3 ) 4 , Yb: YAG, Yb: KGd (WO 3 ) 2 are suitable.
[0029]
Here, Formula 1 can be converted into the following formula.
[Expression 2]
Δλ∝mκ (λ / 2sinθ) 2
[0030]
As a result, by selecting a material having a large κ, the hologram interval Λ can be increased and the contrast of interference fringes can be increased. The gain spectrum width Δλ can be increased as the angle θ between the first lens 12 and the second lens 13 decreases. As shown in FIG. 5, the gain spectrum characteristic of the phase conjugate mirror of the present invention can be expanded in the range where the spectrum width is about 1 nm.
[0031]
A second embodiment of a phase conjugate mirror having an external resonator according to the present invention will be described with reference to FIG. This is a phase conjugate mirror having an external resonator of ultrashort pulsed light having a plurality of wavelengths, using a hologram (so-called spectral hologram) that is spatially separated for each wavelength. Since ultrashort pulse light is light having a wide spectral width, if light of different wavelengths records a photogram at the same position, the holograms for each wavelength cancel each other, and the contrast of the entire hologram is lowered. Therefore, the wavelength is spatially separated using a diffraction grating or a prism and a lens so that a hologram can be recorded at a different position for each wavelength. Components equivalent to those in FIG.
[0032]
6, the solid medium of the photorefractive material 11, 12 is a first lens having a focal length f 2, a second lens having a focal length f 2 is 13, the 14 mirrors the first lens 12 M1,15 Is a mirror M2 of the second lens 13. A first lens 12 and the second lens 13 are spaced apart by the focal length f 2 from the center of each of the solid medium 11. The first lens 12 and the second lens 13 are disposed at an angle θ and a distance of approximately 2f 2 with respect to each other.
[0033]
In front of the solid medium 11, the third lens 17 of the diffraction grating or prism 16 and the focal length f 1 it is placed. The lens 17 is disposed at a focal distance f 1 from the center of the prism 16 and the center of the solid medium 11.
[0034]
The first lens 12 and the mirror 14 and the second lens 13 and the mirror 15 constitute an external resonator. Signal lights having different wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 from a laser element that is a laser light source are separated through a prism 16 and incident on a solid medium 11 through a third lens 17 having a focal length f 1 . The
[0035]
Light from the solid medium 11 is reflected by the mirror 14 through the first lens 12, is further reflected by the mirror 15, and is incident on the solid medium 11 again through the second lens 13. In the solid medium 11, a hologram for each signal light having different wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 is formed, each wavelength component is fed back to the prism 16 through the third lens 17, and a different wavelength λ is transmitted by the prism 16. 1 , λ 2 , and λ 3 are separated and output as phase conjugate waves. In this way, by adding the same-magnification imaging optical system to the outside and configuring the external resonator, the beam overlap of the probe light and the counter excitation light can be improved, and the contrast of the entire hologram can be prevented from being lowered.
[0036]
An embodiment of a phase conjugate mirror using a reflective optical system will be described with reference to FIG. 7 as a third embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a solid medium of the photorefractive material, 18 is a first concave mirror, 19 is a second concave mirror, and 20 is a reflecting mirror. The reflecting mirror 20 is arranged so as to be separated from the first concave mirror 18 and the second concave mirror 19 by their respective focal lengths.
[0037]
The first concave mirror 18, the second concave mirror 19 and the reflecting mirror 20 constitute an external resonator. Signal light from a laser element that is a laser light source is first incident on the solid medium 11, reflected by the reflecting mirror 20 through the first concave mirror 18, further reflected by the second concave mirror 19, and again reflected on the solid medium 11. Incident and phase conjugate is output as In this way, by adding an equal-magnification imaging optical system outside to form an external resonator, the beam overlap of the probe light and the counter excitation light can be improved. The passage of the signal light is the same in the route from the second concave mirror 19 through the first concave mirror 18.
[0038]
Another embodiment of a phase conjugate mirror using a reflective optical system will be described as a fourth embodiment of the present invention with reference to FIG. This is a phase conjugate mirror having an external resonator of ultrashort pulsed light having a plurality of wavelengths, using a hologram (so-called spectrum hologram) that is spatially separated for each wavelength. The phase conjugate mirror of the present invention shown in FIG. It is a deformation.
[0039]
In the figure, 11 is a solid medium of the photorefractive material, 18 is a first concave mirror, 19 is a second concave mirror, and 20 is a reflecting mirror. The reflecting mirror 20 is arranged so as to be separated from the first concave mirror 18 and the second concave mirror 19 by their respective focal lengths. A third concave mirror 21 with a diffraction grating or prism 16 is disposed in front of the solid medium 11.
[0040]
Signal lights having different wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 from a laser element that is a laser light source are separated through a prism 16 and are incident on a solid medium 11 through a third concave mirror 21. The light from the solid medium 11 is reflected by the reflecting mirror 20 through the first concave mirror 18, and is incident again on the solid medium 11 through the second concave mirror 19. In the solid medium 11, a hologram for each signal light having different wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 is formed, each wavelength component is fed back to the prism 16 through the third concave mirror 21, and the wavelength 16 having a different wavelength λ 1 , λ 2 , and λ 3 are separated and output as phase conjugate waves.
[0041]
Next, an embodiment of an optical amplifier using the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light, 2 is a deflecting beam splitter, 3 is a Faraday rotator, 4 is a first half-wave plate, 5 is a mirror, 6 is a first cylindrical lens, 7 Is an amplifier excited by an excitation diode, 8 is a second cylindrical lens, 9 is a second half-wave plate, and 10 is a lens.
[0042]
Ultra short pulse light (for example, 30 mW, 7 ps) having a waveform A from the laser element is deflected by 45 ° by the deflecting beam splitter 2 and then further rotated by 45 ° by the Faraday rotator 3. The ultrashort pulse light is reflected by the mirror 5 through the first half-wave plate 4, is amplified by the amplifier 7 that is excited by the excitation diode via the cylindrical lens 6, and is amplified by the next cylindrical lens 8. The light enters the phase conjugate mirror 1 for ultrashort pulse light through the two half-wave plates 9 and the lens 10.
[0043]
The action of the light in the phase conjugate mirror 1 for ultrashort pulse light is as described above, and the light emitted from the phase conjugate mirror 1 passes through the reverse route, and is further amplified by the amplifier 7, so that the Faraday rotator 3 After that, the output of the ultrashort pulse light (for example, 6 W, 7 ps) having the waveform B is obtained from the deflecting beam splitter 2. As a result, it is possible to realize ultrashort pulse light having the same pulse width and a large amplitude.
[0044]
A specific embodiment of the optical amplifier will be described with reference to FIG. 10, taking the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light of the present invention described in FIG. 4 as an example. In the figure, the same components as those in FIGS. 4 and 9 are denoted by the same reference numerals.
[0045]
Ultra short pulse light (for example, 30 mW, 7 ps) having a waveform A from the laser element is deflected by 45 ° by the deflecting beam splitter 2 and then further rotated by 45 ° by the Faraday rotator 3. The ultrashort pulse light is reflected by the mirror 5 through the first half-wave plate 4, is amplified by the amplifier 7 that is excited by the excitation diode via the cylindrical lens 6, and is amplified by the next cylindrical lens 8. The light passes through the half-wave plate 9 and the lens 10 and enters the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light through the mirror 22, the lens 23, and the mirror 24.
[0046]
As shown in FIG. 4, the signal light from the mirror 24 is first incident on the solid medium 11 and reflected by the mirror 14 through the first lens 12. Then, it is further reflected by the mirror 15, passes through the second lens 13, enters the solid medium 11 again, and exits as a phase conjugate wave.
[0047]
The light emitted from the solid medium 11 of the phase conjugate mirror passes through the reverse route and is further amplified by the amplifier 7 and rotated by 45 ° by the Faraday rotator 3 (the Faraday rotator is one regardless of the direction of light). The rotation direction of the direction is indicated), and the output of the ultrashort pulse light (for example, 6 W, 7 ps) having the waveform B is obtained from the deflection beam splitter 2. As a result, it is possible to realize ultrashort pulse light having the same pulse width and a large amplitude.
[0048]
In this way, the above-described external resonance type phase conjugate mirror of the present invention is applied in place of the phase conjugate mirror 1 for ultrashort pulse light of FIG. 9, and the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light of the present invention is applied. The optical amplifier used can be realized.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to the present invention can widen the hologram interval recorded in the phase conjugate mirror, and adds a resonator as an equal magnification imaging optical system to the outside. Thus, the beam overlap between the probe light and the counter excitation light can be improved. In addition, spectral separation of incident light using a diffraction grating or prism, etc., and recording the diffraction grating at different positions of the phase conjugate mirror (spectrum hologram), separates the conjugate wave for each ultrashort pulse light of different wavelength can do.
[0050]
The optical amplifier using the phase conjugate mirror for the ultrashort pulse light according to the present invention reduces the spectral filtering effect (wavelength selectivity) of the phase conjugate mirror and exhibits a high reflectivity even for the ultrashort pulse light. A conjugate mirror can be realized. As a result, it is possible to realize an ultrashort pulse laser with high output and high beam quality approaching the diffraction limit, and it is possible to realize ultrashort pulse light having a large amplitude only with a pulse width unchanged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of real image reproduction of a hologram.
FIG. 2 is a basic diagram of an optical amplifier using a phase conjugate mirror.
FIG. 3 is a hologram generated when signal light and reference light are incident on a solid medium.
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of a phase conjugate mirror having an external resonator according to the present invention.
FIG. 5 is a gain spectrum characteristic diagram of the phase conjugate mirror of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of a phase conjugate mirror having an external resonator according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of a phase conjugate mirror using the reflection optical system of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of a phase conjugate mirror using the reflection optical system of the present invention.
FIG. 9 is an embodiment diagram of an optical amplifier using the phase conjugate mirror of the present invention.
FIG. 10 is a specific embodiment diagram of an optical amplifier using the phase conjugate mirror of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional phase conjugate mirror.
FIG. 12 is a gain spectrum diagram of a conventional phase conjugate mirror.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Phase conjugate mirror 2 Deflection beam splitter 3 Faraday rotator 4, 9 Half-wave plate 5, 14, 15
22, 23 Mirror 6, 8 Cylindrical lens 7 Amplifier 10 Lens 11 Solid medium 12, 13,
17, 23 Lens 16 Diffraction grating or prism 18, 19, 21 Concave mirror 20 Reflector

Claims (8)

レーザー素子からの信号光が入射されるフォトリフラクティブ材料の固体媒質と、焦点距離fの第1のレンズと、焦点距離fの第2のレンズと、第1のレンズの鏡と、第2のレンズの鏡とからなり、該第1のレンズと該第2のレンズは固体媒質の中心から夫々の焦点距離fだけ離間して配置され、かつ第1のレンズと第2のレンズは互いに角度θで配置され、該第1のレンズと該レンズの鏡及び該第2のレンズと該レンズの鏡でもって外部共振器を構成してなることを特徴とする超短パルス光のための位相共役鏡。A solid medium of a photorefractive material into which signal light from a laser element is incident, a first lens having a focal length f, a second lens having a focal length f, a mirror of the first lens, and a second lens The first lens and the second lens are spaced apart from each other by a focal length f from the center of the solid medium, and the first lens and the second lens are at an angle θ with respect to each other. A phase conjugate mirror for ultrashort pulse light, wherein the first lens, the mirror of the lens, and the second lens and the mirror of the lens constitute an external resonator. フォトリフラクティブ材料の固体媒質と、焦点距離f の第1のレンズと、焦点距離f の第2のレンズと、第1のレンズの鏡と、第2のレンズの鏡とからなり、該第1のレンズと該第2のレンズは固体媒質の中心から夫々の焦点距離f だけ離間して配置され、該第1のレンズと該第2のレンズは互いに角度θで配置され、該固体媒質の前方には、レーザー素子から異なる波長の信号光が入射される回折格子もしくはプリズムと焦点距離f の第3のレンズが配置され、該第3のレンズは該プリズムの中心と固体媒質の中心から夫々の焦点距離f だけ離間して配置され、該第1のレンズと該レンズの鏡及び該第2のレンズと該レンズの鏡でもって外部共振器を構成してなることを特徴とする波長毎に分離した超短パルス光のための位相共役鏡。Consists of a solid medium of the photorefractive material, a first lens having a focal length f 2, a second lens having a focal length f 2, a mirror of the first lens, a mirror of the second lens, said The first lens and the second lens are disposed at a focal distance f 2 from the center of the solid medium, and the first lens and the second lens are disposed at an angle θ with respect to each other. A diffraction grating or a prism on which signal lights of different wavelengths are incident from a laser element and a third lens with a focal length f 1 are arranged in front of the third lens, and the third lens has a center of the prism and a center of a solid medium. They are spaced apart by the focal length f 1 of each from, characterized by comprising constituting the external resonator with a mirror of the mirror and the second lens and the lens of the first lens and the lens Phase for ultrashort pulse light separated by wavelength Conjugate mirror. レーザー素子からの信号光が入射されるフォトリフラクティブ材料の固体媒質と、第1の凹面鏡と、第2の凹面鏡と、反射鏡とからなり、該反射鏡は該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡と夫々の焦点距離だけ離間して配置され、該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡及び該反射鏡により外部共振器を構成してなることを特徴とする超短パルス光のための位相共役鏡。A solid medium of a photorefractive material into which signal light from a laser element is incident, a first concave mirror, a second concave mirror, and a reflecting mirror, and the reflecting mirror includes the first concave mirror and the second concave mirror. A phase for ultrashort pulse light, which is arranged to be separated from the concave mirror by a respective focal length, and an external resonator is constituted by the first concave mirror, the second concave mirror and the reflecting mirror. Conjugate mirror. フォトリフラクティブ材料の固体媒質と、第1の凹面鏡と、第2の凹面鏡と、反射鏡とからなり、該反射鏡は該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡と夫々の焦点距離だけ離間して配置され、該固体媒質の前方には、レーザー素子から異なる波長の信号光が入射される回折格子もしくはプリズムと第3の凹面鏡が配置され、該第1の凹面鏡と該第2の凹面鏡及び該反射鏡により外部共振器を構成してなることを特徴とする波長毎に分離した超短パルス光のための位相共役鏡。A solid medium of photorefractive material, a first concave mirror, a second concave mirror, and a reflecting mirror, the reflecting mirrors being separated from the first concave mirror and the second concave mirror by respective focal lengths. In front of the solid medium, a diffraction grating or a prism and a third concave mirror into which signal lights of different wavelengths are incident from a laser element are arranged, the first concave mirror, the second concave mirror, and the reflection A phase conjugate mirror for ultrashort pulse light separated for each wavelength, wherein an external resonator is constituted by a mirror. 前記フォトリフラクティブ材料の固体媒質は、Rh:BaTiO、Ce:BaTiO、Co:BaTiO、Mg:LiNbO、Snのうちのいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項4記載の超短パルス光のための位相共役鏡。The solid medium of the photorefractive material is any one of Rh: BaTiO 3 , Ce: BaTiO 3 , Co: BaTiO 3 , Mg: LiNbO 3 , and Sn 2 P 2 S 6. 5. A phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to claim 4. 前記レーザー素子としては、Nd:YAG、Nd:YVO、Nd:KGd(WO、Nd:YLF、Nd:YAl(BO、Yb:YAG、Yb:KGd(WOのうちのいずれかを使用することを特徴とする請求項1乃至請求項4記載の超短パルス光のための位相共役鏡。As the laser element, Nd: YAG, Nd: YVO 4 , Nd: KGd (WO 3 ) 2 , Nd: YLF, Nd: YAl 3 (BO 3 ) 4 , Yb: YAG, Yb: KGd (WO 3 ) 2 5. The phase conjugate mirror for ultrashort pulse light according to claim 1, wherein any one of the above is used. 入力信号源であるレーザー光源と、偏向ビームスプリッターと、ファラデー回転子と、第1の半波長板と、鏡と、第1のシリンドリカルレンズと、励起ダイオードで励起される増幅器と、第2のシリンドリカルレンズと、第2の半波長板と、レンズと、超短パルス光のための位相共役鏡とからなり、かつ、これらが順次接続され、該偏向ビームスプリッターから出力光が出射されることを特徴とする超短パルス光のための位相共役鏡を用いた光増幅器。A laser light source as an input signal source, a deflecting beam splitter, a Faraday rotator, a first half-wave plate, a mirror, a first cylindrical lens, an amplifier excited by an excitation diode, and a second cylindrical A lens, a second half-wave plate, a lens, and a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light, which are sequentially connected, and output light is emitted from the deflection beam splitter. An optical amplifier using a phase conjugate mirror for ultrashort pulse light. 前記超短パルス光のための位相共役鏡として、上記の請求項1乃至請求項6記載のいずれかの位相共役鏡を用いることを特徴とする請求項7記載の超短パルス光のための位相共役鏡を用いた光増幅器。The phase conjugate mirror according to any one of claims 1 to 6, wherein the phase conjugate mirror according to any one of claims 1 to 6 is used as the phase conjugate mirror for the ultrashort pulse light. An optical amplifier using a conjugate mirror.
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