JP2007227448A - Regenerative amplifier, mode lock laser, and gain smoothing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、加工用レーザ装置やレーザを用いた計測装置において、高ピーク、短パルスレーザ光を得る再生増幅器、モードロックレーザ及び利得平滑化方法に関するものである。 The present invention relates to a regenerative amplifier, a mode-locked laser, and a gain smoothing method for obtaining a high-peak, short-pulse laser beam in a processing laser apparatus or a measuring apparatus using a laser.
パルスエネルギーの小さなレーザ光を増幅させる手段として再生増幅器がある。再生増幅器は、小さなエネルギーのレーザ光を、複数回レーザ媒質を通過させて増幅し、大きなエネルギーのレーザ光として取り出すことができる。再生増幅器は、一般に、最低2枚の反射鏡により構成される共振器と、共振器内に配置されたレーザ媒質、偏光子、偏光スイッチにより構成される。共振器内に入射した小さなエネルギーのレーザ光は、偏光スイッチにより偏光方向を回転され、共振器内に閉じ込められる。閉じ込められたレーザ光は、共振器内を複数回往復することから、レーザ媒質を複数回通過して、エネルギーが増幅する。十分に大きくなった時点で再び偏光スイッチにより偏光方向を回転させることで、偏光子から大きなエネルギーのレーザ光を取り出すものである。 There is a regenerative amplifier as means for amplifying laser light having a small pulse energy. The regenerative amplifier can amplify a laser beam with a small energy by passing it through a laser medium a plurality of times and extract it as a laser beam with a large energy. The regenerative amplifier is generally composed of a resonator composed of at least two reflecting mirrors, and a laser medium, a polarizer, and a polarization switch arranged in the resonator. The laser beam having a small energy incident on the resonator is rotated in the polarization direction by the polarization switch and confined in the resonator. Since the confined laser beam reciprocates a plurality of times in the resonator, the laser beam passes through the laser medium a plurality of times and the energy is amplified. When it becomes sufficiently large, the polarization direction is rotated again by the polarization switch, so that a laser beam with a large energy is extracted from the polarizer.
再生増幅器では、レーザ媒質の利得が小さく、レーザ光がレーザ媒質を1回通過する際の増幅率が小さい場合でも、レーザ光は複数回レーザ媒質を通過するために、最終的には大きなエネルギーをレーザ媒質から抽出することができ、この結果、大きなエネルギーのレーザ光を得ることができる。 In the regenerative amplifier, even when the gain of the laser medium is small and the amplification factor when the laser light passes through the laser medium once is small, the laser light passes through the laser medium a plurality of times. It can be extracted from the laser medium, and as a result, a laser beam with large energy can be obtained.
増幅器において留意しなければならない点の一つに、レーザ媒質からの自然放出光の増幅(ASE:Amplified Spontaneous Emission)がある。ASEは、レーザ媒質の利得が高いほど発生し易く、再生増幅器では、さらに、周回数が多く、増幅率が大きいほど発生し易い。ASEは、意図しない光の増幅であり、ASEの発生によりレーザ媒質に蓄えられたエネルギーが抽出されるため、レーザ光の増幅出力は、低下するという問題があった。 One of the points to be noted in the amplifier is amplification of spontaneous emission light (ASE: Amplified Spontaneous Emission) from the laser medium. ASE is more likely to occur as the gain of the laser medium is higher. In a regenerative amplifier, the ASE is more likely to occur as the number of turns is larger and the amplification factor is larger. ASE is unintentional amplification of light, and the energy stored in the laser medium is extracted by the generation of ASE, so that there is a problem that the amplification output of the laser light is reduced.
このような不具合を解決するものとして、従来の再生増幅器がある(例えば、特許文献1参照)。従来の再生増幅器では、増幅器の共振器内に過飽和吸収体を配置する。過飽和吸収体は、小さなエネルギーが入射した場合は、光出力を吸収し損失源となり、一定以上のエネルギーが入射した場合は、透明体となり低損失で通過させる特性を持つ。このため、レーザ媒質から放出される微弱な自然放出光は過飽和吸収体で吸収されるため、共振器内を往復せず、次々と増幅することが無い。一方、レーザ光の入射エネルギーを過飽和吸収体が透明になるしきい値以上にすることで、共振器内を往復させ、大きなエネルギーをレーザ媒質から抽出することができる。このため、再生増幅器の周回数を多数回に設定し、増幅率を大きくした場合でもASEの発生は無く、大きなエネルギーのレーザ光を得ることができるなどの特徴がある。 As a solution to such a problem, there is a conventional regenerative amplifier (see, for example, Patent Document 1). In the conventional regenerative amplifier, a saturable absorber is disposed in the resonator of the amplifier. The saturable absorber absorbs light output when small energy is incident and becomes a loss source. When the energy exceeds a certain level, the saturable absorber becomes transparent and has a low loss. For this reason, the weak spontaneous emission light emitted from the laser medium is absorbed by the saturable absorber, so that it does not reciprocate within the resonator and is not amplified one after another. On the other hand, by making the incident energy of the laser light equal to or greater than the threshold value at which the saturable absorber becomes transparent, it is possible to reciprocate in the resonator and extract large energy from the laser medium. For this reason, even when the number of regenerative amplifiers is set to a large number of times and the amplification factor is increased, ASE is not generated, and a laser beam with large energy can be obtained.
しかしながら、従来の再生増幅器では、周回数が多いほど、増幅されたレーザ光の波長帯域の狭窄化が強く起こり、再生増幅器への入射光に比べ、出力光の波長帯域は狭いものになる。このため、パルスの時間幅が長くなり、パルスのピーク出力が低下するなどの問題がある。 However, in the conventional regenerative amplifier, as the number of rotations increases, the wavelength band of the amplified laser light is more narrowed, and the wavelength band of the output light is narrower than the incident light to the regenerative amplifier. For this reason, there is a problem that the time width of the pulse becomes long and the peak output of the pulse decreases.
レーザ媒質は、励起が行われることで、活性媒質の種類やホストの材料に応じて、ピーク波長と利得帯域のある利得を発生させる。レーザ光の増幅は、その利得に応じて増幅される。利得の高いピーク波長では高い増幅率が得られ、利得の低い波長では小さな増幅率になる。再生増幅器では、単一の周回で高い増幅が得られるピーク波長は、次の周回でより高い増幅が得られることとなり、多数回の周回後には利得の低い波長に比べ、利得の高い波長の出力は非常に大きなものとなる。このため、波長幅は狭くなり、波長帯域の狭窄化が起こる。このような波長帯域の狭窄化は、再生増幅器の周回数が多いほど強く起こる。 The laser medium is excited to generate a gain having a peak wavelength and a gain band according to the type of the active medium and the host material. Laser light is amplified in accordance with the gain. A high gain is obtained at a peak wavelength with a high gain, and a small gain is obtained at a wavelength with a low gain. In a regenerative amplifier, the peak wavelength that provides high amplification in a single cycle will result in higher amplification in the next cycle. Will be very big. For this reason, the wavelength width is narrowed and the wavelength band is narrowed. Such narrowing of the wavelength band becomes stronger as the number of regenerative amplifiers is increased.
固体レーザ媒質が例えばTi:Sapphireの場合には、励起には固体レーザの2次高調波が必要であるため、システムが大型で複雑なものであるが、利得が高いため、高効率のエネルギー抽出となる飽和増幅が行われるまでの周回数は比較的少ない。このため、出力光の波長帯域の狭窄化の影響は小さい。一方、活性媒質がYb系の固体レーザ媒質の場合には、半導体レーザによる直接励起が可能であるため、システムが小型で簡便に構成可能であるが、利得が小さいため、高効率のエネルギー抽出となる飽和増幅を行うためには、周回数はより多く必要となる。このため、Yb系の固体レーザ媒質を用いた再生増幅器では、出力光の波長帯域の狭窄化がより強く起こることとなる。 If the solid-state laser medium is, for example, Ti: Sapphire, the second harmonic of the solid-state laser is required for excitation, so the system is large and complex, but the gain is high, so high-efficiency energy extraction The number of rounds until saturation amplification is performed is relatively small. For this reason, the influence of narrowing of the wavelength band of output light is small. On the other hand, when the active medium is a Yb-based solid-state laser medium, direct excitation by a semiconductor laser is possible, so the system can be made compact and simple. However, since the gain is small, highly efficient energy extraction and In order to perform saturation amplification, a larger number of circulations is required. For this reason, in the regenerative amplifier using the Yb solid-state laser medium, the wavelength band of the output light is more narrowed.
図8に、例えば、固体レーザ媒質として、Yb:KYWを用いて再生増幅器を構成した場合の、出力光波長の周回数依存性の計算結果の一例を示す。周回数が増加するごとに波長帯域は狭くなり、入射光の波長幅が、例えば17nmである場合、1周回で波長幅は15.3nm、10周回で8.0nm、100周回で3.0nmまで狭窄化される。 FIG. 8 shows an example of a calculation result of the frequency dependence of the output light wavelength when a regenerative amplifier is configured using, for example, Yb: KYW as a solid-state laser medium. When the number of turns increases, the wavelength band becomes narrower, and when the wavelength width of incident light is 17 nm, for example, the wavelength width is 15.3 nm in one turn, 8.0 nm in 10 turns, and 3.0 nm in 100 turns. It is narrowed.
レーザ光の時間幅と波長帯域幅はフーリエ変換の関係にあるため、波長帯域の広いレーザ光は、時間的に短いパルス光となり、波長帯域の狭いレーザ光は、時間的に長いパルス光となる。従って、再生増幅器で波長帯域が狭窄化した出力光は、時間的に長いパルス光となるため、ピーク出力は低いものとなるなどの問題があった。 Since the time width and the wavelength bandwidth of the laser light are in a Fourier transform relationship, the laser light with a wide wavelength band becomes a pulse light with a short time, and the laser light with a narrow wavelength band becomes a pulse light with a long time. . Accordingly, the output light whose wavelength band is narrowed by the regenerative amplifier becomes a pulse light that is long in time, and there is a problem that the peak output becomes low.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、平坦な合計の利得が得られ、多数回の周回による波長帯域の狭窄化が抑制され、波長幅が広い出力光が得られ、このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光を得ることができる再生増幅器、モードロックレーザ及び利得平滑化方法を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to obtain a flat total gain, to suppress narrowing of the wavelength band due to many rounds, and to have a wide wavelength width. Reproducing amplifier, mode-locked laser, and gain smoothing capable of obtaining ultrashort pulsed light with high energy and high peak power. Get the method.
この発明に係る再生増幅器は、光学的に対向して配置された第1及び第2の反射鏡から共振器を構成する再生増幅器であって、前記第1及び第2の反射鏡の間で前記共振器の光軸上に配置され、利得を発生し、入射した光を増幅する第1及び第2の固体レーザ媒質と、前記第1の反射鏡及び前記第1の固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置された偏光子と、前記第1の反射鏡及び前記偏光子の間で前記共振器の光軸上に配置され、電圧印可により偏光方向の制御を行う偏光スイッチとを設け、前記第1及び第2の固体レーザ媒質がそれぞれ発生するピーク波長が異なる増幅利得を組合せた波長依存性の平坦な増幅利得により、前記偏光子から入射した光を増幅するものである。 The regenerative amplifier according to the present invention is a regenerative amplifier that constitutes a resonator from first and second reflecting mirrors that are optically opposed to each other, and is arranged between the first and second reflecting mirrors. The first and second solid-state laser media disposed on the optical axis of the resonator, generating gain and amplifying incident light, and the first reflector and the first solid-state laser medium A polarizer disposed on the optical axis of the resonator, and a polarization switch disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the polarizer and controlling a polarization direction by applying a voltage; And the light incident from the polarizer is amplified by a flat amplification gain having a wavelength dependency obtained by combining amplification gains having different peak wavelengths generated by the first and second solid-state laser media.
この発明に係る再生増幅器は、平坦な合計の利得が得られ、多数回の周回による波長帯域の狭窄化が抑制され、波長幅が広い出力光が得られ、このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光を得ることができるという効果を奏する。 In the regenerative amplifier according to the present invention, a flat total gain is obtained, narrowing of the wavelength band due to many rounds is suppressed, and output light with a wide wavelength width is obtained. There is an effect that pulsed light is obtained, ultrashort pulsed light having high energy and high peak power can be obtained.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る再生増幅器について図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る再生増幅器の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
A regenerative amplifier according to
図1において、この実施の形態1に係る再生増幅器1は、光学的に対向して配置された反射鏡(第1の反射鏡)3と反射鏡(第2の反射鏡)4により構成される共振器の同軸上に、かつ上記共振器内に、偏光スイッチ8と、偏光子5と、固体レーザ媒質(第1の固体レーザ媒質)21と、固体レーザ媒質(第2の固体レーザ媒質)22とが設けられている。
In FIG. 1, a
偏光スイッチ8は、反射鏡3と偏光子5の間で共振器の光軸上に配置され、例えば、偏光回転手段6と、1/4波長板7とから構成される。入射光31は、偏光子5から共振器内に入射される。周回光32は、共振器内で周回する。出力光33は、偏光子5から取り出される。
The
反射鏡3と反射鏡4は、入射光31の波長帯域、および、固体レーザ媒質21、固体レーザ媒質22の利得帯域で全反射となる反射鏡である。反射鏡としては、例えば、光学材料に誘電体膜を積層して構成する。反射鏡3と反射鏡4は、光学的に対向して配置され、共振器を構成する。共振モードを構成するよう反射鏡3と反射鏡4は、曲面、または、平面としてもよいし、反射鏡3と反射鏡4の間にレンズや曲率鏡などの光学部品を配置して共振モードを形成してもよい。
The reflecting
偏光回転手段6は、例えば、電圧印可時に偏光を回転させるポッケルスセルなどを用いる。1/4波長板7は、通過する光の偏光を回転させる素子であり、直線偏光の単一パスで円偏光に回転させ、往復パスで入射光と90°直交した直線偏光に回転させるものである。 The polarization rotation means 6 uses, for example, a Pockels cell that rotates polarized light when a voltage is applied. The quarter-wave plate 7 is an element that rotates polarized light of light passing therethrough, and is rotated to circularly polarized light by a single path of linearly polarized light, and rotated to linearly polarized light that is 90 ° orthogonal to incident light by a reciprocating path. is there.
偏光子5は、偏光方向により、透過、または、反射するものであり、図1紙面に平行な偏光を透過させ、紙面に鉛直な偏光を反射させる特性を持つ。
The
固体レーザ媒質21と固体レーザ媒質22は、ホスト材料に活性媒質が添加されたものである。ホスト材料は、結晶、セラミック、ガラスなどにより構成されていてもよく、活性媒質は、Ybなどの利得帯域の広い材料をもちいてもよい。例えば、Yb:YAG、Yb:KYW、Yb:KGW、Yb:Glass、Yb:YAB、Yb:YCOB、Yb:GdCOB、Yb:LnCOB、Yb:S−FAPなどを用いることができる。
The
つぎに、この実施の形態1に係る再生増幅器の動作について図面を参照しながら説明する。図2は、この発明の実施の形態1に係る再生増幅器の固体レーザ媒質の増幅利得の波長依存性の一例を示す図である。
Next, the operation of the regenerative amplifier according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an example of the wavelength dependence of the amplification gain of the solid-state laser medium of the regenerative amplifier according to
入射光31は、図1紙面に平行な偏光の短パルス光である。このため、入射光31は、偏光子5を通過して、共振器内に導入される。短パルス光は、時間的に引き延ばされたチャープパルス光であってもよいし、引き延ばしのない超短パルス光であってもよい。超短パルス光は、時間幅が短いため小さなエネルギーでも高いピークパワーを持つ。このため、超短パルス光を増幅した場合、所定のエネルギーに達する前に高いピークパワーで増幅器内の光学部品が損傷する場合があり、高出力のエネルギーの増幅光が得られないなどの課題がある。このため、超短パルス光を時間的に引き延ばし、ピークパワーを低下させたチャープパルス光を増幅する方式が知られている。ピークパワーの低いチャープパルス光を所定のエネルギーまで増幅して出力光として取り出し、圧縮器で時間的に圧縮することで、高エネルギーの超短パルス光を得ることができる。
The
偏光子5から共振器内に入射した入射光31は、反射鏡3で反射され、偏光回転手段6と1/4波長板7を往復通過する。このとき、偏光回転手段6には、電圧の印可が無く、偏光の回転はない。一方、1/4波長板7を往復通過するために、往復通過時の偏光方向は、90°回転する。従って、偏光子5を通過して共振器内に入射した入射光31は、反射鏡3で反射され、再び反射鏡3に戻ってきた際には偏光方向が90°回転し、図1紙面鉛直方向の偏光になるため、偏光子5で反射する。
偏光子5で反射した光は、固体レーザ媒質21、固体レーザ媒質22を通過して光出力が増幅される。図1には、固体レーザ媒質21、22の裏面を反射面とする構成について示したが、透過させる構成でもよい。また、固体レーザ媒質21、22を2個用いる構成について示したが、個数の制限はなく用いることができる。
The light reflected by the
固体レーザ媒質21、22を通過した光は、反射鏡3と光学的に対向して配置された反射鏡4で反射され、再び固体レーザ媒質21、22を通過して光出力が増幅される。さらに、増幅された光は、再び偏光子5で反射される。
The light that has passed through the solid-
このようにして入射光31が共振器内を1往復する間に、偏光回転手段6に電圧を印可して、偏光回転手段6を単一通過で1/4波長、往復通過で1/2波長回転するように設定する。このため、2周回目の光は、偏光回転手段6の往復通過で90°、1/4波長板7の往復通過で90°の偏光回転を受け、合計で180°偏光方向が回転する。180°の偏光回転では、図1紙面鉛直方向の偏光が、再び鉛直方向になるため、実質の偏光回転は無く、2周回目の光は、偏光子5で反射することとなる。偏光子5を反射した光は、固体レーザ媒質21、22で光出力を増幅され反射鏡4で反射されて、再び偏光子5側に戻り、反射されて3周回目の光路をとる。
In this way, while the
このようにして、偏光回転手段6に電圧を印可して偏光を回転させている間は、偏光子5から入射した入射光31は、反射鏡3と反射鏡4の間の共振器内に閉じ込められ、周回光32となる。周回光32は、周回を重ね、固体レーザ媒質21、22を通過するたびに増幅され、固体レーザ媒質21、22からエネルギーを抽出して、大きなエネルギーのレーザ光となる。
In this way, the incident light 31 incident from the
大きなエネルギーのレーザ光になった時点で、偏光回転手段6の印可電圧を落とすことで、偏光回転を無くす。このため、1/4波長板7の往復通過による90°偏光回転により、図1紙面水平方向の偏光となるため偏光子5を通過し、再生増幅器1の出力として出力光33を取り出すことができる。
When the laser beam has a large energy, the rotation of the polarization is eliminated by dropping the applied voltage of the polarization rotation means 6. For this reason, the 90 ° polarization rotation caused by the reciprocating passage of the quarter wavelength plate 7 results in the polarization in the horizontal direction of FIG. 1, so that it can pass through the
共振器内に配置した固体レーザ媒質21、固体レーザ媒質22は、異方性を持つ固体レーザ媒質であってもよい。異方性の固体レーザ媒質では、固体レーザ媒質の結晶軸、または、光学軸ごとに利得のピーク波長や波長帯域が異なる場合がある。例えば、図2に示すように、Yb:KYWのa軸方向では、利得のピーク波長1025nm、利得幅(半値全福)21nmであり、b軸方向では、利得のピーク波長1039nm、利得幅(半値全福)24nmである。
The solid-
固体レーザ媒質21と固体レーザ媒質22の結晶軸、または、光学軸をそれぞれ、異なる方向にとり、配置する。例えば、図1紙面鉛直方向に平行な周回光32の偏光方向に対し平行な光学軸を、固体レーザ媒質21ではa軸とし、固体レーザ媒質22ではb軸にする。このように配置することで、利得のピーク波長の異なる固体レーザ媒質21と固体レーザ媒質22の合計の利得が得られることとなる。ピーク波長の異なる利得の合成の利得となるため、利得の平坦性が高く、より広い利得帯域が得られる。それぞれの利得の大きさは、添加する活性媒質の濃度や励起率の大きさ、固体レーザ媒質の個数などで調整可能なため、それぞれのピーク波長間の利得を平坦にすることが可能である。
The crystal axes or optical axes of the
例えば、図2には、Yb:KYWのa軸とb軸の合成の利得として、1025nmから1039nmまでほぼ平坦な利得が得られ、利得幅(半値全福)は32nmとより広帯域が得られる。このように構成したため平坦で幅の広い利得が得られる。 For example, in FIG. 2, a substantially flat gain is obtained from 1025 nm to 1039 nm as the combined gain of Yb: KYW a-axis and b-axis, and a wider bandwidth is obtained with a gain width (full width at half maximum) of 32 nm. With this configuration, a flat and wide gain can be obtained.
共振器内を多数回周回することで発生する増幅光の波長帯域狭窄化は、利得が大きい波長がより強く増幅されることから生じる。一方、この実施の形態1によれば、平坦で幅の広い利得が得られるため、多数回の周回による波長帯域の狭窄化は抑制され、波長帯域の広い出力光33が得られる。
The narrowing of the wavelength band of the amplified light generated by making many rounds in the resonator occurs because the wavelength having a large gain is more strongly amplified. On the other hand, according to the first embodiment, since a flat and wide gain is obtained, narrowing of the wavelength band due to many rounds is suppressed, and
このように、再生増幅器1内に、軸方位を変えた異方性の固体レーザ媒質21、22を配置したため、平坦な合計の利得が得られ、多数回の周回による波長帯域の狭窄化は抑制され、波長幅が広い出力光33が得られる。このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光が得られるなどの特徴がある。
As described above, since the anisotropic solid-
この実施の形態1に係る再生増幅器1に配置する固体レーザ媒質21、22を、異方性の固体レーザ媒質の他に、等方性の固体レーザ媒質を用いてもよい。また、等方性媒質と異方性媒質の両方を用いる構成としてもよい。
As the solid-
等方性の固体レーザ媒質では、軸方位による利得のピーク波長や利得帯域の違いは無い。しかし、固体レーザ媒質21と固体レーザ媒質22を、ピーク波長の異なる別材料を用いることで、合計の利得を平坦にすることができる。例えば、固体レーザ媒質21を、利得のピーク波長が1030nmのYb:YAG、固体レーザ媒質22を、利得のピーク波長が1039nmのYb:KYWのb軸とする。それぞれの利得の大きさは、添加する活性媒質の濃度や励起率の大きさ、固体レーザ媒質の個数などで調整可能なため、それぞれのピーク波長間の利得を平坦にすることが可能である。
In an isotropic solid laser medium, there is no difference in gain peak wavelength or gain band depending on the axial direction. However, the total gain can be flattened by using different materials having different peak wavelengths for the solid-
このように、再生増幅器1内に別材料の固体レーザ媒質を複数個配置したため、平坦な合計の利得が得られ、多数回の周回による波長帯域の狭窄化は抑制され、波長幅が広い出力光33が得られる。このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光が得られるなどの特徴がある。
In this way, since a plurality of different solid-state laser media are arranged in the
なお、図1では、偏光子5を通過させることで共振器内に入射光31を導入する構成について示したが、入射光31の偏光方向を図1紙面鉛直方向として、偏光子5を反射させることで共振器内に入射光31を導入する構成としてもよい。この構成の場合、共振器の光軸を、偏光子5を通過させる方向にとることで、同様の周回や増幅が可能である。
In FIG. 1, the configuration in which the
偏光回転手段6は、電圧印可時に偏光が回転し、電圧印可が無いときに偏光は回転しない場合について説明したが、電圧印可時に偏光回転が無く、電圧印可が無いときに偏光回転するようにしてもよい。 The polarization rotation means 6 has been described with respect to the case where the polarized light rotates when voltage is applied and the polarized light does not rotate when there is no voltage applied. However, the polarization rotation means 6 does not rotate when the voltage is applied and rotates when the voltage is not applied. Also good.
偏光スイッチ8は、単一通過で1/4波長、往復通過で1/2波長回転するように設定した偏光回転手段6と、1/4波長板7で構成した例について説明したが、同様の動作となる他の構成であってもよい。例えば、偏光スイッチ8は、電圧印可により単一通過で1/4波長、往復通過で1/2波長回転するように設定した偏光回転手段であってもよい。この場合、電圧印可の有無を上記説明と逆にすることで、上記動作と同様の動作が得られる。
The
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る再生増幅器について図3を参照しながら説明する。図3は、この発明の実施の形態2に係る再生増幅器の構成を示す図である。なお、特に説明を行わない個所については、上記の実施の形態1と同様である。
Embodiment 2. FIG.
A regenerative amplifier according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a regenerative amplifier according to Embodiment 2 of the present invention. Note that portions that are not particularly described are the same as those in the first embodiment.
図3において、この実施の形態2に係る再生増幅器1では、共振器内に異方性の固体レーザ媒質23、24を複数個配置する。このとき、固体レーザ媒質23、24の結晶軸、または、光学軸は、同一の向きとする。また、共振器の光軸上で固体レーザ媒質23、24の間に1/2波長板10を配置する。
In FIG. 3, in the
偏光子5を透過して共振器内に入射した入射光31は、反射鏡3で反射されて、偏光回転手段6と1/4波長板7を往復通過して偏光方向が回転し、偏光子5で反射する図3紙面鉛直方向の偏光方向となる。偏光子5で反射した光は、固体レーザ媒質23を通過することで光出力が増幅される。次に、1/2波長板10を通過し、偏光方向が90°回転し、図3紙面平行な方向の偏光となり、固体レーザ媒質24を通過する。さらに、反射鏡4で反射され、再び固体レーザ媒質24を通過しながら増幅し、再び、1/2波長板10を通過することで偏光方向が90°回転し、図3紙面鉛直方向の変更となる。さらに、再び、固体レーザ媒質23を通過して増幅した光は、再び偏光子5で反射して、1往復する。この後、偏光回転手段6の偏光回転により、1往復した入射光31は、共振器内に閉じ込められ、周回光32となり、周回を重ねるたびに次々と増幅され、最終的には大きなエネルギーを固体レーザ媒質23、24から抽出して、出力光33が得られる。
The incident light 31 that has passed through the
このように、固体レーザ媒質23と固体レーザ媒質24の間に1/2波長板10を配置して、周回光32の偏光方向を回転させるように構成したため、固体レーザ媒質23と固体レーザ媒質24の結晶軸、または、光学軸を同一方向に配置した場合でも、固体レーザ媒質23と固体レーザ媒質24で周回光32が受ける利得ピーク波長と利得帯域は、それぞれ、異なる。このため、共振器を1周回した際に受ける合計の利得は平坦にすることができるため、共振器を多数回周回する際に発生する波長帯域の狭窄化を抑制し、広帯域の出力光33を得ることができる。このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光が得られるなどの特徴がある。さらに、本構成で用いる複数個の固体レーザ媒質23、24は、同一材料で、同一軸方向に設置が可能であるため、固体レーザ媒質23、24を励起し利得を与える励起モジュールの製作が1種類でよく、より簡便に再生増幅器を構成できるなどの特徴がある。
As described above, since the half-
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係る再生増幅器について図4を参照しながら説明する。図4は、この発明の実施の形態3に係る再生増幅器の構成を示す図である。なお、特に説明を行わない個所については、上記の実施の形態1と同様である。
A regenerative amplifier according to
図4において、この実施の形態3に係る再生増幅器1では、共振器内に異方性の固体レーザ媒質25を配置する。また、共振器の光軸上で固体レーザ媒質25と反射鏡4の間に1/4波長板(偏光方向回転素子)11を配置する。さらに、固体レーザ媒質25から偏光子5へ向かう共振器の光軸に同軸で、固体レーザ媒質25から偏光子5へ向かう光が偏光子5を通過した位置に反射鏡4と光学的に対向して反射鏡(第3の反射鏡)12を配置する。
In FIG. 4, in the
図4紙面に平行な偏光の入射光31は、偏光子5を通過して共振器内に入射する。共振器内に入射した入射光31は、反射鏡3で反射されて、偏光回転手段6と1/4波長板7を往復通過して偏光方向が回転し、偏光子5で反射する図4紙面鉛直方向の偏光方向となる。偏光子5で反射した光は、固体レーザ媒質25を通過することで光出力が増幅される。次に、1/4波長板11を通過し、反射鏡4で反射して再び1/4波長板11を通過する。1/4波長板を往復で2回通過するために、偏光方向は90°回転し、図4紙面平行な方向の偏光となる。再び、固体レーザ媒質25に入射する光の偏光方向は、偏光子5側から固体レーザ媒質25に入射する光と直交しているため、固体レーザ媒質25で受ける増幅は、利得ピーク波長が異なる2つの利得の重ね合わせになるため、合計の利得は平坦にすることができる。固体レーザ媒質25を通過した光は、偏光子5を通過する方向の偏光であるため、偏光子5を通過して、反射鏡4と光学的に対向して配置された反射鏡12で反射されて、再び偏光子5を通過して、再び固体レーザ媒質25側に進む。固体レーザ媒質25を通過した光は、反射鏡4で反射されて1/4波長板11を往復通過して偏光方向を90°回転し、図4紙面鉛直方向の偏光となり、固体レーザ媒質25を通過する。さらに、偏光子5では反射されるため、共振器内を1周回できる。この後、偏光回転手段6の偏光回転により1周回した入射光31は、共振器内に閉じ込められ、周回光32となり、周回を重ねるたびに次々と増幅され、最終的には大きなエネルギーを固体レーザ媒質から抽出して、出力光33が得られる。
The incident light 31 polarized in parallel with the paper surface of FIG. 4 passes through the
このように構成したため、共振器内に配置する固体レーザ媒質25が1つの場合でも、固体レーザ媒質25を通過する偏光方向を往復で回転させることができるので、周回光32が受ける利得ピーク波長と利得帯域を異方性の固体レーザ媒質25の2つの軸に合わせることができる。このため、共振器を1周回した際に受ける合計の利得は、平坦にすることができるため、共振器を多数回周回する際に発生する波長帯域の狭窄化を抑制し、広帯域の出力光33を得ることができる。このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光が得られるなどの特徴がある。さらに、本構成で用いる固体レーザ媒質25は、最低1個で構成可能なため、より簡便に再生増幅器を構成できるなどの特徴がある。
With this configuration, even when there is only one solid-
なお、1/4波長板11を用いる代わりに、90°の回転角を持つファラデーローテータを用いても同様の効果がある。さらには、1/4波長板11を用いる代わりに、45°の回転角を持つファラデーローテータと、偏光方向が45°回転する軸方位に配置した1/2波長板を用いても同様の効果がある。
The same effect can be obtained by using a Faraday rotator having a rotation angle of 90 ° instead of using the quarter-
実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係る再生増幅器について図5を参照しながら説明する。図5は、この発明の実施の形態4に係る再生増幅器の構成を示す図である。なお、特に説明を行わない個所については、上記の実施の形態1と同様である。
A regenerative amplifier according to
図5において、この実施の形態4に係る再生増幅器1では、共振器内に異方性の固体レーザ媒質25を配置する。また、共振器の光軸上で固体レーザ媒質25と反射鏡4の間に1/4波長板(第1の偏光方向回転素子)11を配置する。さらに、固体レーザ媒質25から偏光子5へ向かう共振器の光軸に同軸で、固体レーザ媒質25と偏光子5の間に45°の回転角を持つファラデーローテータ13と1/2波長板14を配置する。なお、ファラデーローテータ13及び1/2波長板14は、第2の偏光方向回転素子に相当する。
In FIG. 5, in the
図5紙面に平行な偏光の入射光31は、偏光子5を通過して共振器内に入射する。共振器内に入射した入射光31は、反射鏡3で反射されて、偏光回転手段6と1/4波長板7を往復通過して偏光方向が回転し、偏光子5で反射する図5紙面鉛直方向の偏光方向となる。偏光子5で反射した光は、ファラデーローテータ13と1/2波長板14を通過する。1/2波長板14では、+45°の偏光回転するように1/2波長板14の軸方位を設定しておくことで、ファラデーローテータ13と1/2波長板14を通過した光は、合計で90°偏光が回転する。このため、固体レーザ媒質25を通過する偏光方向は、図5紙面に平行な方向であり、その後、1/4波長板11と反射鏡4により、偏光方向をさらに90°回転され、再び固体レーザ媒質25に入射する。このため、復路での偏光方向は、往路と90°直交した図5紙面に鉛直な偏光となる。このため、固体レーザ媒質25で受ける増幅は、利得ピーク波長が異なる2つの利得の重ね合わせになるため、合計の利得は平坦にすることができる。
The incident light 31 polarized in parallel with the paper surface of FIG. 5 passes through the
固体レーザ媒質25を通過した光は、再び、1/2波長板14とファラデーローテータ13を通過する。ここで、ファラデーローテータ13は、非可逆な素子であるため、偏光子5から固体レーザ媒質25へ進む光の偏光方向が1/2波長板14と合わせて合計で90°回転する場合は、固体レーザ媒質25から偏光子5へ進む光の偏光方向の回転は発生せずに通過する。このため、図5紙面に鉛直な偏光のまめ通過するため、偏光子5で反射して1往復することができる。この後、偏光回転手段6の偏光回転により1周回した入射光31は、共振器内に閉じ込められ、周回光32となり、周回を重ねるたびに次々と増幅され、最終的には大きなエネルギーを固体レーザ媒質から抽出して、出力光33が得られる。
The light that has passed through the solid-state laser medium 25 passes through the half-
また、偏光子5から固体レーザ媒質25へ進む光に対して、1/2波長板14の偏光回転が−45°となるように、1/2波長板14の軸方位を設定しておいてもよい。この場合、偏光子5から固体レーザ媒質25へ進む光は、1/2波長板14とファラデーローテータ13を通過することで、合計の偏光回転が0°となり、図5紙面に鉛直な偏光で固体レーザ媒質25を通過する。反射鏡4で反射され、1/4波長板11を往復で通過した光の偏光方向は、90°回転し、復路で図5紙面に平行な方向で固体レーザ媒質25を通過して、さらに、1/2波長板14とファラデーローテータ13を通過する。ここで、ファラデーローテータ13は、非可逆な素子であるため、偏光子5から固体レーザ媒質25へ進む光の偏光方向が1/2波長板14と合わせて偏光回転が無い場合は、固体レーザ媒質25から偏光子5へ進む光の偏光は、−90°回転するため、通過後の偏光方向は、図5紙面に鉛直な偏光となり、偏光子5で反射され周回が可能である。このため、同様の特徴が得られる。
The axial direction of the half-
このように構成したため、共振器内に配置する固体レーザ媒質25が1つの場合でも、固体レーザ媒質25を通過する偏光方向を往復で回転させることができるので、周回光32が受ける利得ピーク波長と利得帯域を異方性の固体レーザ媒質25の2つの軸に合わせることができる。このため、共振器を1周回した際に受ける合計の利得は、平坦にすることができるため、共振器を多数回周回する際に発生する波長帯域の狭窄化を抑制し、広帯域の出力光33を得ることができる。このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光が得られるなどの特徴がある。さらに、本構成で用いる固体レーザ媒質25は、最低1個で構成可能なため、より簡便に再生増幅器を構成できるなどの特徴がある。
With this configuration, even when there is only one solid-
なお、45°の回転角を持つファラデーローテータ13と、1/2波長板14を用いる代わりに、90°の回転角を持つファラデーローテータを用いても同様の効果がある。
The same effect can be obtained by using a Faraday rotator having a rotation angle of 90 ° instead of using the
実施の形態5.
この発明の実施の形態5に係る再生増幅器について図6を参照しながら説明する。図6は、この発明の実施の形態5に係る再生増幅器の構成を示す図である。なお、特に説明を行わない個所については、上記の実施の形態1と同様である。
A regenerative amplifier according to
図6において、この実施の形態5に係る再生増幅器1では、共振器内に固体レーザ媒質26(第1及び第2の固体レーザ媒質)を配置する。固体レーザ媒質26は、等方性の固体レーザ媒質、または、異方性の固体レーザ媒質を組み合わせて1つのチップに整形した複合の固体レーザ媒質である。組み合わせる材料として、利得のピーク波長が異なるレーザ媒質、または、結晶軸方位であり、合計の利得を平坦にすることができる。このため、共振器を1周回した際に受ける合計の利得は、平坦にすることができるため、共振器を多数回周回する際に発生する波長帯域の狭窄化を抑制し、広帯域の出力光33を得ることができる。このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光が得られるなどの特徴がある。
In FIG. 6, in the
固体レーザ媒質26は、異なる固体レーザ媒質、または、異なる結晶軸方位に配置した固体レーザ媒質をそれぞれ光学的に一体とすることが望ましい。例えば、拡散接合により一体とすることができる。また、光学的に透明な接着剤により接合することも可能である。さらには、セラミックの製作手法を用いて、一体にすることもできる。1つのチップに整形された複合の固体レーザ媒質26を用いているため、固体レーザ媒質26を励起し利得を与える励起モジュールの製作が1種類でよく、より簡便に再生増幅器を構成できるなどの特徴がある。
The solid-
実施の形態6.
この発明の実施の形態6に係るモードロックレーザについて図7を参照しながら説明する。図7は、この発明の実施の形態6に係るモードロックレーザの構成を示す図である。なお、特に説明を行わない個所については、上記の実施の形態1〜5と同様である。
A mode-locked laser according to
図7において、この実施の形態6に係るモードロックレーザ50は、光学的に対向して配置された出力鏡51と反射鏡52により構成される共振器の同軸上に、かつ上記共振器内に、分散補償手段53と、固体レーザ媒質21と、固体レーザ媒質22と、モードロック手段54とが設けられている。なお、共振光35は、上記共振器内を周回する。出力光36は、出力鏡51から取り出される。
In FIG. 7, the mode-locked
モードロックレーザ50は、短パルス光のレーザ発振器であり、受動モードロックレーザと能動モードロックレーザに分けられる。受動モードロックレーザでは、モードロック手段54として、例えば、過飽和吸収体などを用いて受動的にモードロックレーザを発生させる。一方、能動モードロックレーザでは、モードロック手段54として、例えば、電圧印可により制御可能な音響光学素子などを用いて、能動的に制御を行い、モードロックレーザを発生させる。いずれにせよ、モードロック手段54により広帯域な波長領域で位相の揃ったレーザ光が得られるので、超短パルスが得られるものである。
The mode-locked
また、一般に、モードロックレーザ50では、共振器内に分散補償手段53を配置する。分散補償手段53は、例えば、プリズムペアやグレーティングなどを用いる。分散補償手段53により、共振器内の光学部品の屈折率や、反射、透過特性の波長依存性の補償を行うため、波長間の位相をより広帯域に高精度に揃えることができるので、より短パルスの出力光36が得られるなどの特徴がある。
In general, in the mode-locked
このような、モードロックレーザ50において、利得を持つレーザ媒質が発生させる自然放出光が共振器内で複数回周回して光出力を増大させ、その一部が周回毎に出力鏡51から出力光36として取り出される。出力鏡51は、部分反射鏡であり、出力鏡51に入射した共振光35の一部を透過させ、出力光36となり、一部を反射させ、共振光35として共振器内にもどる。出力鏡51で一部が透過するため、出力鏡51で反射した共振光35の出力は減少するが、共振器を1周回する際に通過する固体レーザ媒質21、22で増幅されるため、各周回で一定の出力光36を得ることができる。このように共振光35の一部が反射して周回する場合、平均的には多数回の周回をしていると見なすことができ、固体レーザ媒質21、22を複数回通過した後、出力光36として取り出されるとみなせる。ここで、固体レーザ媒質21、22の利得が小さく、出力鏡51の反射率が高い場合には、平均的にはより多数回の周回をしていると見なすことができ、利得が小さく、出力鏡51の反射率が低い場合には、周回数は少ないものと見なすことができる。
In such a mode-locked
Yb系の固体レーザ媒質の場合には、一般的には発生する利得は小さいため、モードロックレーザを構成した場合の見かけの周回数は多い。このため、固体レーザ媒質のもつ利得帯域幅に比べ、出力光36の波長帯域は、利得狭窄化の影響により狭いものとなる。
In the case of a Yb-based solid laser medium, the generated gain is generally small, so that the apparent number of rounds when a mode-locked laser is configured is large. For this reason, the wavelength band of the
ここで、この実施の形態6によれば、共振器内に、固体レーザ媒質21と、利得ピーク波長の異なる固体レーザ媒質22を配置したため、共振器を1周回した際の合計の利得は、広帯域で平坦なものとなる.このため、共振器内で増幅される共振光35の波長帯域の狭窄化は抑制され、波長帯域の広い出力光36が得られる。
Here, according to the sixth embodiment, since the solid-
このように、モードロックレーザ50内に、利得ピークの異なる固体レーザ媒質21、22を配置したため、平坦な合計の利得が得られ、多数回の周回による波長帯域の狭窄化は抑制され、波長幅が広い出力光36が得られる。このため、時間的に短い超短パルス光が得られ、エネルギーが高く、かつ、ピークパワーの大きい超短パルス光が得られるなどの特徴がある。
As described above, since the solid-
1 再生増幅器、3 反射鏡、4 反射鏡、5 偏光子、6 偏光回転手段、7 1/4波長板、8 偏光スイッチ、10 1/2波長板、11 1/4波長板、12 反射鏡、13 ファラデーローテータ、14 1/2波長板、21 固体レーザ媒質、22 固体レーザ媒質、23 固体レーザ媒質、24 固体レーザ媒質、25 固体レーザ媒質、26 固体レーザ媒質、50 モードロックレーザ、51 出力鏡、52 反射鏡、53 分散補償手段、54 モードロック手段。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1及び第2の反射鏡の間で前記共振器の光軸上に配置され、利得を発生し、入射した光を増幅する第1及び第2の固体レーザ媒質と、
前記第1の反射鏡及び前記第1の固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置された偏光子と、
前記第1の反射鏡及び前記偏光子の間で前記共振器の光軸上に配置され、電圧印可により偏光方向の制御を行う偏光スイッチとを備え、
前記第1及び第2の固体レーザ媒質がそれぞれ発生するピーク波長が異なる増幅利得を組合せた波長依存性の平坦な増幅利得により、前記偏光子から入射した光を増幅する
ことを特徴とする再生増幅器。 A regenerative amplifier that forms a resonator from first and second reflecting mirrors that are optically opposed to each other,
A first and a second solid-state laser medium disposed on the optical axis of the resonator between the first and second reflecting mirrors to generate gain and amplify incident light;
A polarizer disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the first solid-state laser medium;
A polarization switch disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the polarizer and controlling a polarization direction by applying a voltage;
A regenerative amplifier characterized by amplifying light incident from the polarizer by a wavelength-dependent flat amplification gain obtained by combining amplification gains having different peak wavelengths generated by the first and second solid-state laser media, respectively. .
前記第1及び第2の固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる1/2波長板をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1記載の再生増幅器。 The first and second solid-state laser media are anisotropic;
2. A half-wave plate disposed on the optical axis of the resonator between the first and second solid-state laser media and further rotating a polarization direction of incident light. The regenerative amplifier described.
前記第1及び第2の反射鏡の間で前記共振器の光軸上に配置され、利得を発生し、入射した光を増幅する異方性の固体レーザ媒質と、
前記第1の反射鏡及び前記固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置された偏光子と、
前記第1の反射鏡及び前記偏光子の間で前記共振器の光軸上に配置され、電圧印可により偏光方向の制御を行う偏光スイッチと、
前記第2の反射鏡及び前記固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる偏光方向回転素子と、
前記固体レーザ媒質から前記偏光子へ向かう光が前記偏光子を通過した位置で前記第2の反射鏡と光学的に対向して配置された第3の反射鏡とを備え、
前記異方性の固体レーザ媒質の軸方位に対する増幅光の偏光方向を変えることで、前記異方性の固体レーザ媒質が発生するピーク波長が異なる複数の増幅利得を重ね合わせた波長依存性の平坦な増幅利得により、前記偏光子から入射した光を増幅する
ことを特徴とする再生増幅器。 A regenerative amplifier that forms a resonator from first and second reflecting mirrors that are optically opposed to each other,
An anisotropic solid-state laser medium disposed on the optical axis of the resonator between the first and second reflecting mirrors to generate gain and amplify incident light;
A polarizer disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the solid-state laser medium;
A polarization switch disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the polarizer and controlling a polarization direction by applying a voltage;
A polarization direction rotating element disposed on the optical axis of the resonator between the second reflecting mirror and the solid-state laser medium, and rotating a polarization direction of incident light;
A third reflecting mirror disposed optically opposite to the second reflecting mirror at a position where light directed from the solid-state laser medium toward the polarizer passes through the polarizer;
By changing the polarization direction of the amplified light with respect to the axial direction of the anisotropic solid-state laser medium, the wavelength-dependent flatness obtained by superimposing a plurality of amplification gains with different peak wavelengths generated by the anisotropic solid-state laser medium A regenerative amplifier that amplifies the light incident from the polarizer with a high amplification gain.
前記第1及び第2の反射鏡の間で前記共振器の光軸上に配置され、利得を発生し、入射した光を増幅する異方性の固体レーザ媒質と、
前記第1の反射鏡及び前記固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置された偏光子と、
前記第1の反射鏡及び前記偏光子の間で前記共振器の光軸上に配置され、電圧印可により偏光方向の制御を行う偏光スイッチと、
前記第2の反射鏡及び前記固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる第1の偏光方向回転素子と、
前記偏光子及び前記固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置され、入射した光の偏光方向を回転させる第2の偏光方向回転素子とを備え、
前記異方性の固体レーザ媒質の軸方位に対する増幅光の偏光方向を変えることで、前記異方性の固体レーザ媒質が発生するピーク波長が異なる複数の増幅利得を重ね合わせた波長依存性の平坦な増幅利得により、前記偏光子から入射した光を増幅する
ことを特徴とする再生増幅器。 A regenerative amplifier that forms a resonator from first and second reflecting mirrors that are optically opposed to each other,
An anisotropic solid-state laser medium disposed on the optical axis of the resonator between the first and second reflecting mirrors to generate gain and amplify incident light;
A polarizer disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the solid-state laser medium;
A polarization switch disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the polarizer and controlling a polarization direction by applying a voltage;
A first polarization direction rotating element disposed on the optical axis of the resonator between the second reflecting mirror and the solid-state laser medium, and rotating a polarization direction of incident light;
A second polarization direction rotating element that is disposed on the optical axis of the resonator between the polarizer and the solid-state laser medium and rotates a polarization direction of incident light;
By changing the polarization direction of the amplified light with respect to the axial direction of the anisotropic solid-state laser medium, the wavelength-dependent flatness obtained by superimposing a plurality of amplification gains with different peak wavelengths generated by the anisotropic solid-state laser medium A regenerative amplifier that amplifies the light incident from the polarizer with a high amplification gain.
前記第1及び第2の反射鏡の間で前記共振器の光軸上に配置され、利得を発生し、入射した光を増幅する第1及び第2の固体レーザ媒質と、
前記第1の反射鏡及び前記第1の固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置された偏光子と、
前記第1の反射鏡及び前記偏光子の間で前記共振器の光軸上に配置され、電圧印可により偏光方向の制御を行う偏光スイッチとを備え、
前記第1及び第2の固体レーザ媒質が光学的に一体とされ、それぞれ発生するピーク波長が異なる増幅利得を組合せた波長依存性の平坦な増幅利得により、前記偏光子から入射した光を増幅する
ことを特徴とする再生増幅器。 A regenerative amplifier that forms a resonator from first and second reflecting mirrors that are optically opposed to each other,
A first and a second solid-state laser medium disposed on the optical axis of the resonator between the first and second reflecting mirrors to generate gain and amplify incident light;
A polarizer disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the first solid-state laser medium;
A polarization switch disposed on the optical axis of the resonator between the first reflecting mirror and the polarizer and controlling a polarization direction by applying a voltage;
The first and second solid-state laser media are optically integrated, and light incident from the polarizer is amplified by a wavelength-dependent flat amplification gain obtained by combining amplification gains having different peak wavelengths. A regenerative amplifier.
前記出力鏡及び反射鏡の間で前記共振器の光軸上に配置され、利得を発生し、入射した光を増幅する第1及び第2の固体レーザ媒質と、
前記出力鏡及び前記第1の固体レーザ媒質の間で前記共振器の光軸上に配置され、波長依存性の補償を行う分散補償手段と、
前記第2の固体レーザ媒質及び前記反射鏡の間で前記共振器の光軸上に配置されたモードロック手段とを備え、
前記第1及び第2の固体レーザ媒質がそれぞれ発生するピーク波長が異なる増幅利得を組合せた波長依存性の平坦な増幅利得により、光出力の増幅を行いレーザ発振を行う
ことを特徴とするモードロックレーザ。 A mode-locked laser that constitutes a resonator from an optically opposed output mirror and a reflecting mirror,
A first and a second solid-state laser medium disposed on the optical axis of the resonator between the output mirror and the reflecting mirror to generate gain and amplify incident light;
Dispersion compensation means arranged on the optical axis of the resonator between the output mirror and the first solid-state laser medium to compensate for wavelength dependence;
Mode-locking means disposed on the optical axis of the resonator between the second solid-state laser medium and the reflecting mirror;
A mode lock characterized by amplifying the optical output and performing laser oscillation with a wavelength-dependent flat amplification gain obtained by combining amplification gains having different peak wavelengths generated by the first and second solid-state laser media, respectively. laser.
ことを特徴とする利得平滑化方法。 Wavelength-dependent flat synthetic amplification combining the amplification gain having the first peak wavelength generated by the first solid-state laser medium and the amplification gain having the second peak wavelength generated by the second solid-state laser medium A gain smoothing method comprising amplifying incident light by gain.
前記第1及び第2の固体レーザ媒質の結晶軸又は光学軸をそれぞれ異なる方向にとって配置する
ことを特徴とする請求項7記載の利得平滑化方法。 The first and second solid-state laser media are anisotropic;
The gain smoothing method according to claim 7, wherein crystal axes or optical axes of the first and second solid-state laser media are arranged in different directions.
前記第1及び第2の固体レーザ媒質を結ぶ光軸上に配置された1/2波長板により、光の偏光方向を回転させる
ことを特徴とする請求項7記載の利得平滑化方法。 The first and second solid-state laser media are anisotropic, are made of the same material and are arranged in the same axial direction,
The gain smoothing method according to claim 7, wherein the polarization direction of the light is rotated by a half-wave plate disposed on an optical axis connecting the first and second solid-state laser media.
ことを特徴とする請求項7記載の利得平滑化方法。 The gain smoothing method according to claim 7, wherein the first and second solid-state laser media are optically integrated.
ことを特徴とする利得平滑化方法。 Gain smoothing characterized by amplifying incident light with a flat, wavelength-dependent combined amplification gain that combines multiple amplification gains with different peak wavelengths generated by a single anisotropic solid-state laser medium Method.
ことを特徴とする請求項11記載の利得平滑化方法。 The gain smoothing according to claim 11, wherein a plurality of amplification gains having different peak wavelengths are obtained by changing a polarization direction of the amplified light with respect to an axial direction of the anisotropic solid-state laser medium by a polarization direction rotating element. Method.
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