JP2007520724A - 誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置及び方法 - Google Patents

誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2007520724A
JP2007520724A JP2005508410A JP2005508410A JP2007520724A JP 2007520724 A JP2007520724 A JP 2007520724A JP 2005508410 A JP2005508410 A JP 2005508410A JP 2005508410 A JP2005508410 A JP 2005508410A JP 2007520724 A JP2007520724 A JP 2007520724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
laser beam
conjugate mirror
brillouin scattering
phase conjugate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005508410A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4290698B2 (ja
Inventor
コン,ホン−ジン
イ,ソン−ク
イ,ドン−ウォン
正大 中塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST filed Critical Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Publication of JP2007520724A publication Critical patent/JP2007520724A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4290698B2 publication Critical patent/JP4290698B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/1086Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering using scattering effects, e.g. Raman or Brillouin effect
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10076Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating using optical phase conjugation, e.g. phase conjugate reflection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/105Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を使用する光線分割増幅レーザーで、各ビームの位相を制御して、それらの相対位相を“0”にする装置及び方法を提供する。位相共役鏡から反射されたレーザービームの位相差を“0”にする過程は、前記位相共役鏡から反射されるレーザービーム104’、...、114’、124’を光経路コンバーター131、132を通じて光感知機150に入射させる第1段階と、前記反射レーザービーム中から一つ104’を基準レーザービームとして、それを他の反射レーザービーム114’と干渉させる第2段階と、前記干渉結果を感知して、二つのレーザービーム104’、114’の位相差が“0”になるように圧電素子109、119を微細駆動して反射板108、118、128の位置を制御する第3段階と、を含む。

Description

本発明は、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡(Stimulated Brillouin Scattering−Phase Conjugate Mirror:SBS−PCM)を利用した光線分割増幅レーザーで、各ビームの位相を制御して、それらの相対位相を“0”にする装置及び方法に関するものである。
誘導ブリルアン散乱位相共役鏡は、位相共役波を反射させてレーザー増幅過程で起きるレーザービームの歪曲を補償し、光線分割高出力レーザーに容易に応用されている。誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用した光線分割増幅レーザーは、米国特許第5,832,020号と大韓民国特許第318520号に開示されている。
図1は、大韓民国特許出願番号第10−1999−0001187号に開示された光線分割増幅レーザーの概略図である。図1に図示された従来の光線分割増幅レーザーは、レーザービーム発生器から放出されたレーザービームがシステムの光学要素を透過した後、それらの中の一部レーザービームが前記光学要素で反射されレーザービーム発生器に再び入射してレーザービーム発生器を損傷させることを防止するために、光遮断器を含む。図1は、レーザービームの分割と増幅を説明するための概略図である。図1に図示したように、レーザー光源5から放出されたレーザービームは、光増幅ステージ10、11、12、...を経て増幅される。増幅されたレーザービーム13は、前記レーザービームを必要とするシステムに提供される。もし、レーザービームの一部が反射されてレーザー光源5に再び入射すると、レーザー光源5は損傷を負うことになる。これを防止するために、従来技術は1/4位相板6、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡7、及び光増幅器8を配列して、レーザー光源5に入射するビームを遮断するために偏光を利用する。
前記光線分割増幅器で、各々の光分割器によって分割されたレーザービームは、各々の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡7によって反射され、必要によって再び結合する。万一、結合されるレーザービームが180度の位相差を有すると、前記結合されたレーザービームの空間分布において中心の強さが“0”になる。したがって、高品質のレーザービームが得られない。
位相共役鏡で反射されたレーザービームは、異なる位相を持つ。その理由は、誘導ブリルアン散乱が起きる位置が各位相共役鏡ごとに異なるためである。それにより、お互いに異なる位相共役鏡で反射されたレーザービームは、各々異なる位相を持つようになり、位相が異なるレーザービームが結合する時、結合されたレーザービームの中心の強さは周囲の強さと異なって分布する。均一な空間分布を有する高品質のレーザービームを得るためには、誘導ブリルアン散乱によって反射されるレーザービームの位相を制御して、各々の相対的位相差を“0”に合わせる作業が要求される。
上記のような問題点を解決するために、多様な方式の研究が進められてきた。
図2は、位相をロックするために焦点オーバーラップを利用する、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を採用した従来の位相制御方式の概略図である。この方式は、複数のレーザービーム21、22、23を、レンズ24を通じて、一つの誘導ブリルアン散乱位相共役鏡20に集中させ、複数のレーザービームを一つの焦点にオーバーラップさせる方法である。前記方式を利用する場合、複数のレーザービームが散乱によって同一な位置から反射され、したがってこれらは同一な位相を有することになる。しかし、この方式は、下記に示すような問題点を有している。
まず、レーザービームを増幅させるために、複数のレーザービームを一つの位相共役鏡に集中させなければならないので、入射エネルギーが高い場合、誘導ブリルアン散乱媒質が機能を喪失したり非線形性を示したりする。これは反射率及び位相共役度を顕著に低下させる。光線再結合方式の増幅システムは、高エネルギーのレーザービームを得るために使用される。前記の焦点オーバーラップ位相ロック(focus overlapping phase locking)方式は、入射エネルギーが位相共役鏡の媒質が安定的に反射できるエネルギーを超過する場合には、事実上使用が難しい。さらに、各々のレーザービームはそれらの焦点が一つの位相共役鏡にすべてオーバーラップするように配置しなければならない。したがって、レーザービームの個数が増加するほど、それらの整列は難しくなる。そして、レーザービームの個数は、空間的に制限される。したがって、出力エネルギーが制限され、高出力エネルギーが得られなくなる。
図3は、分割されたレーザービームの位相差を“0”にするために提案されたまた他の方式である。前記方式は、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用したストークス波バックシーディング技術(Stokes wave back seeding technique)による位相ロック方式である。ここで、ストークス波(stokes wave)は、誘導ブリルアン散乱によって反射される反射波と同じ周波数を有するレーザービームを言う。この方式は、反射させようとするレーザービームを位相共役鏡の前方から入射させて、それと同時に、位相共役鏡の後方からレーザービームをシーディング(seeding)する。この場合に、後方から入射されたストークス波が増幅され、ちょうど入射ビームが反射されるのと同じ効果が得られる。
図3で、入射レーザービーム38が偏光分割器36を経てファラデー回転器34を通過すると、入射ビームの偏光が45度回転する。その後に、前記レーザービームが位相共役鏡30で反射され再びファラデー回転器34を通過すると、偏光が45度再び回転する。結果的に、反射レーザービーム32は、入射レーザービーム38の偏光と比較する時、90度回転した偏光を有する。偏光分割器36によって反射されたレーザービーム40は、位相共役鏡30で反射された反射レーザービームと同一であるので、前記レーザービーム40は入射レーザービーム38に比べて周波数が小さいストークス波になり、シーディングビームとして使用できる。反射させようとするレーザービーム45、45’、45”が、各々の位相共役鏡43、43’、43”の前方から入射する時、それと同時に、前記シーディングビーム40がビーム分割器41、41’、41”によって分割され、分割されたビーム42、42’、42”は各々の位相共役鏡43、43’、43”の後方から入射し、前記シーディングビーム42、42’、42”は増幅されたレーザービーム45、45’、45”を位相ロックするのに使用できる。ここで、各々の反射されたレーザービーム45、45’、45”の位相差を“0”にするために、シーディングビーム42、42’、42”間の位相差を“0”にしなければならない。これはビーム分割器41、41’、41”の位置を調整することにより可能である。
各々の誘導ブリルアン散乱媒質に同一なストークス波をシーディングする場合、同一なストークス波が増幅され、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡から反射される各々のビームの位相はロックされる。しかし、前記位相ロック方式も次に示す問題点を有している。まず、バックシーディングストークス波を発生させてそのビームが各々の焦点を通過するようにしなければならず、前記方式を具現するためのシステムの構造的配置が複雑である。言い換えれば、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡で反射されるビームは、バックシーディングされなければならず、分割ビームが多い場合、すべての分割ビームがバックシーディングを必要とする。これを回避するために、入射ビームの一部だけがバックシーディングされる。しかし、この場合にも、入射ビームは充分に広い周波数帯を持たなければならず、ストークス波の周波数を含まなければならない。しかし、誘導ブリルアン散乱は、周波数幅が狭いほど良く現れることを考慮すると、上記した問題点は反射ビームの品質及び性能を悪化させるものである。さらに、この場合にも、分割ビームの個数が増加するほど、構造的配置が複雑で難しくなる。
したがって、本発明は誘導ブリルアン散乱位相共役鏡で散乱によって反射される各ビームの位相を制御する方法及び装置を提供する。
前記方法は、ビームの位相を制御するために、位相共役鏡で起きる散乱の位置を制御する。そのために、本発明は誘導ブリルアン散乱位相共役鏡の後方に反射板と微小変位制御器を導入し、前記反射板を利用して、位相共役鏡を透過したレーザービームを反射させ、再び位相共役鏡に入射させることにより散乱が起きる位置を制御する。
図面の簡単な説明
さらに、添付された図面とともに以下の詳細な説明から、本発明の目的と利点を完全に理解することができる。図面の説明は以下の通りである。
図1は、従来の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を適用した光線分割増幅システムの概略図である。
図2は、従来の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用した焦点オーバーラップによる位相ロック方式を示した概略図である。
図3は、従来の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用したストークス波(Stokes wave)バックシーディング技術による位相ロック方式を示した概略図である。
図4は、反射レーザービームの位相を決定するシステムを光線分割増幅器に適用した実施例の概略図である。
図5は、本発明の誘導ブリルアン散乱及び反射板を通じてレーザービームの位相を制御する実施例の概略図である。
図6は、圧電素子を制御して位相共役鏡で反射されるレーザービームを干渉させる過程を示した概略図である。
図7は、本発明の誘導ブリルアン散乱及び反射板によりレーザービームの位相を制御する別の実施例の概略図である。
図8は、光分割増幅器での位相制御装置の配置を示した概略図である。
以下、添付した図面に記載された好ましい実施例を参照して、本発明をより詳細に説明する。参考までに、いくつかの図において同じ参照符号は対応する部分を指す。
優先的に、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡で散乱が起きる過程と位置について説明する。
位相共役鏡の後方に反射板を配置して位相共役鏡の前側にレーザービームを入射させると、入射されたビームは、誘導ブリルアン散乱が起きる前に、前記位相共役鏡を透過した後、反射板によって反射され位相共役鏡に入射する。したがって、位相共役鏡の両側からレーザービームが入射することになる。ここで、位相共役鏡の両側から入射するレーザービームは同じ周波数を有し、お互いに反対方向に進行する。したがって、前記レーザービームは、位相共役鏡の任意地点でお互いに出会うことになる。これによって空間的に固定された定常波(standing wave)が生成される。該定常波によって、位相共役鏡内部の密度は一定区間にわたって周期的に高いか低い形態で現れる。内部密度の形態も、定常波と同様に、空間的に固定されている。誘導ブリルアン散乱は、密度が高い位置で発生するので、前記定常波の生成位置を制御することにより、位相共役鏡で誘導ブリルアン散乱によって反射されるレーザービームの位相を制御できる。前述したように、定常波の生成位置は反射板によって位相共役鏡に入射されるビームに影響を受ける。ゆえに、前記位相共役鏡と反射板の相対距離を調整することにより定常波の生成位置を制御できる、それによって反射レーザービームの位相を制御できるようになる。
図4乃至図8を参照して、前記位相共役鏡と反射板の相対距離を変化させて反射レーザービームの位相を決定するシステムを光線分割増幅器に適用する過程について説明する。
図4は、反射レーザービームの位相を決定するシステムを光線分割増幅器に適用した実施例を図示したものである。図4に図示したように、レーザーを増幅させるために一つのレーザービーム60が二つの入射レーザービーム62、72に分割され、該分割されたレーザービーム62、72は、各々の位相共役鏡63、73に入射する。前記入射レーザービーム62、72は、位相共役鏡の散乱現象が発生する位置64、74で反射され、入射レーザービームと反対方向に進行する反射レーザービーム68、78を生成する。ここで、前記二つの反射レーザービーム68、78は、位相は変化せずにロックされているが、各々の反射レーザービーム68、78は、各々位相共役鏡で反射されるため、位相はお互いに同一ではない。ゆえに、二つの反射ビームの位相差は、“0”ではない。したがって、前記位相差により、前記反射レーザービームが再結合する時、相殺干渉または補強干渉が起きる。万一、相殺干渉が起きると上述したように高品質のレーザービームを得られなくなる。
図5は、反射板と微細駆動ドライバー(fine driver)を導入して位相共役鏡で反射される反射レーザービームの位相を制御する一実施例を示した概略図である。前記反射レーザービームの位相を制御する装置は、集束レンズと、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡と、反射板と、微細駆動ドライバーである圧電素子を含み成り立っている。集束レンズは、入射レーザービームを位相共役鏡に集束させるために使用する。集束レンズには、反射板によって反射されたレーザービームを位相共役鏡の一カ所に集中させるために凹面鏡を使用する。
以下、反射レーザービームの位相を制御する過程について説明する。
一つのレーザービームが、分割増幅するために複数の入射レーザービーム101、...、111、121に分割される。各々の入射レーザービームは、集束レンズ105、...、115、125により、位相共役鏡100、...、110、120に集束される。ここで、入射レーザービームは、散乱が起きる前に位相共役鏡を透過した後、反射凹面鏡108、...、118、128によって反射される。各々の反射レーザービーム103、...、113、123は、前記位相共役鏡内の任意位置に集束される。前記集束レンズによって集束された入射レーザービームと、前記反射凹面鏡によって集束されたレーザービームが任意の位置102、...、112、122で出会うと、上述したように、定常波(standing wave)が生成される。前記定常波が生成される位置は、各位相共役鏡100、...、110、120内の任意の位置に固定されるので、各反射レーザービーム104、...、114、124の位相はロックされる。しかし、前記各位相共役鏡で生成される定常波の位置は同一ではないので、各位相共役鏡で誘導ブリルアン散乱によって反射される反射レーザービーム104、...、114、124の位相は、同一ではない。前記反射レーザービームが同一な位相を持つようにするために、圧電素子を使用して反射凹面鏡108、...、118、128を微細移動させ、前記反射凹面鏡108、...、118、128を通じて反射されるレーザービーム103、...、113、123が集束される位置を制御する。
図6は、圧電素子を微細駆動して反射凹面鏡の位置を制御し、それを通じて反射レーザービーム104、...、114、124の位相を変更させる装置を示した概略図である。前記の装置は、光経路コンバーターと、光感知器と、圧電ドライバーを含む中央制御機と、微細駆動ドライバーの圧電素子と、反射板として作用する反射凹面鏡を含み成り立っている。前記光感知器は、CCDカメラまたはラインカメラを採用できる。
圧電素子を微細駆動して反射凹面鏡の位置を制御し、それを通じて反射レーザービームの位相を変更させる過程を下記に示す。
第1段階で、前記位相共役鏡100、...、110、120で反射されたレーザービーム104’、...、114’、124’は、光経路コンバーター131、...、132、133を通じて光感知部150に入射する。第2段階で、一つの反射レーザービーム104’を基準レーザービームとして、前記基準レーザービーム104’を他の反射レーザービーム114’と干渉させる。第3段階で、前記干渉した結果を感知して、圧電素子109、...、119、129を微細駆動して反射板108、...、118、128の位置を制御する。第4段階で、前記基準レーザービーム104’をまた他の反射レーザービーム124’と干渉させた後、中央制御機160を通じて圧電素子109、...、119、129を微細駆動しながら、前記二つの反射レーザービーム104’、124’の位相差が“0”になるように反射凹面鏡108、...、118、128の位置を制御する。第5段階で、前記基準レーザービームと干渉させていない残りの反射レーザービームを基準レーザービームと干渉させて、干渉させたレーザービームの位相差が“0”になるように反射凹面鏡の位置を制御する。第6段階で、前記第5段階を繰り返して基準レーザービームと残りの反射レーザービームすべてを正しく干渉させて、干渉させた反射レーザービームの位相差が“0”になるようにする。
図7は、レーザービームの位相を制御するまた他の実施例を示した概略図である。図7の装置は、集束レンズ105、...、115、125が使用されないことを除くと、図5の装置と同一な構成である。
図7に図示したように、単一レーザービームが複数の入射レーザービーム171、...、181、191に分割される。前記入射レーザービームは、集束されなかったために、位相共役鏡170、180、...、190で散乱しないで前記位相共役鏡を透過する。位相共役鏡を透過したレーザービームは、反射凹面鏡178、...、188、198で反射され、反射レーザービーム173、...、183、193は位相共役鏡内の任意の位置172、...、182、192で集束される。前記反射レーザービームが集束された任意の位置172、...、182、192で、前述したように、定常波(standing wave)が生成され、誘導ブリルアン散乱が起きる。前記誘導ブリルアン散乱を通じて反射されたレーザービーム174、...、184、194は、再び反射凹面鏡178、...、188、198に進行し、前記反射凹面鏡178、...、188、198によって反射され反射レーザービーム175、...、185、195になる。これら反射レーザービームの位相を制御する過程は、図6で説明した段階と同一である。
図8は、光線分割増幅器を用いて位相共役鏡で反射される反射レーザービームの位相を制御する部分を示している。
図8で図示したように、第1増幅ステージ200での第1光遮断器210と第1位相共役鏡増幅器220、そして第2増幅ステージ230での第2光遮断器240は、レーザービームを分割しないので、反射レーザービームの位相制御を必要としない。しかし、第2増幅ステージ230の第2位相共役鏡増幅器250と、第3増幅ステージ290の第3光遮断器300は、レーザービームを2つに分割し、第3増幅ステージ290の第3位相共役鏡増幅器350は、レーザービームを4つに分割した。したがって、これらは反射レーザービームの位相制御を必要とする。ゆえに、第2増幅ステージ230の第2位相共役鏡増幅器250の後方に反射凹面鏡260、270と微細駆動ドライバーである圧電素子261、271が配置される。第3ステージ290の第3光遮断器300の後方に反射凹面鏡310、320と微細駆動ドライバーである圧電素子311、321が配置される。同様に、第3増幅ステージ290の第3位相共役鏡増幅器350の後方にも上記したように反射凹面鏡360、390と微細駆動ドライバーである圧電素子361、391が配置される。このような整列を利用して、反射レーザービームの位相を調節する。
本発明で提案する位相制御方式によれば、各々の媒質で進行するレーザービームが反射され、前記媒質に再び入射する。したがって、エネルギーの制限がなく、これは従来の焦点オーバーラップ方式の問題点を克服するものである。さらに、従来のストークス波バックシーディング方式と異なり、ストークス波を別途に発生させる必要がない。本発明の装置は、単純な構造を有していて、分割レーザービームの個数による制限を受けないので、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用した光線分割レーザー増幅器の応用に適合する。
また、本発明の位相制御方式は、光線分割増幅レーザーで生成される各ビームの位相を制御して、位相差を”0”にする。したがって、分割レーザービームを一つのレーザービームであるように取扱うことができ、これは高いエネルギーを有するレーザービームを得るために非常に有用である。
本発明は、たとえ特定された実施例によって説明されたとしても、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではなく、請求の範囲によって決定されるものである。本発明の範囲と精神を逸脱しない限度内で、前記実施例を変形したり補完したりできることは、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば明確に理解されるであろう。
従来の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を適用した光線分割増幅システムの概略図である。 従来の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用した焦点オーバーラップによる位相ロック方式を示した概略図である。 従来の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を利用したストークス波(Stokes wave)バックシーディング技術による位相ロック方式を示した概略図である。 反射レーザービームの位相を決定するシステムを光線分割増幅器に適用した実施例の概略図である。 本発明の誘導ブリルアン散乱及び反射板を通じてレーザービームの位相を制御する実施例の概略図である。 圧電素子を制御して位相共役鏡で反射されるレーザービームを干渉させる過程を示した概略図である。 本発明の誘導ブリルアン散乱及び反射板によりレーザービームの位相を制御するまた他の実施例の概略図である。 光分割増幅器での位相制御装置の配置を示した概略図である。

Claims (11)

  1. 誘導ブリルアン位相共役鏡の後方の任意の位置に配置された反射板と、
    前記反射板を微細駆動する微細駆動ドライバーと、を含んで成り立ち、
    前記微細駆動ドライバーを動作させて前記反射板と前記位相共役鏡間の距離を制御して、前記誘導ブリルアン散乱共役鏡での誘導ブリルアン散乱が起きる位置を制御して、それによって誘導ブリルアン散乱共役鏡に入射するレーザービームと誘導ブリルアン散乱を通じて反射されたレーザービームの位相を制御することを特徴とする、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  2. レーザービームを前記誘導ブリルアン散乱位相共役鏡の任意の位置に集束させる集束レンズが、前記誘導ブリルアン散乱位相共役鏡の前側の任意の位置に追加に配置されることを特徴とする、請求項1記載の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  3. 前記反射板は凹面鏡で、前記微細駆動ドライバーは圧電素子であることを特徴とする、請求項1記載の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  4. 一つのレーザービームを二つ以上のレーザービームに分割する光分割器61と、
    該光分割器から入射したレーザービームを誘導ブリルアン散乱を通じて入射されたレーザービームと反対方向に反射させる誘導ブリルアン散乱位相共役鏡63、73と、
    前記位相共役鏡の後方の任意の位置に配置され、前記位相共役鏡を透過したビームを再び前記位相共役鏡に入射させる反射板82、92と、
    前記反射板を微細駆動する微細駆動ドライバー84、94と、を含んで成り立ち、
    前記微細駆動ドライバーを動作させ前記反射板と前記位相共役鏡間の相対距離66、76を制御して、前記誘導ブリルアン散乱共役鏡での誘導ブリルアン散乱が起きる位置を制御して、それにより散乱によって反射されるレーザービームの位相差を”0”にすることを特徴とする、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  5. 増幅器にレーザービームを提供するレーザービーム発生器と、
    前記レーザービームを増幅するための多数の位相共役鏡光増幅器220、250、350と、
    前記光増幅器と対をなし、前記光増幅器で増幅されたレーザービームが前記レーザービーム発生器に反射することを遮断する多数の光遮断器210、240、300と、を含んで成り立ち、
    前記光増幅器250、350と前記光遮断器300は、レーザービームを二つ以上に分割して増幅したり遮断したりして、
    前記光増幅器250、350と光遮断器300各々は、一つのレーザービームを二つ以上のレーザービームに分割する光分割器と、該光分割器から入射されたレーザービームを誘導ブリルアン散乱によって入射されたレーザービームと反対方向にレーザービームを反射させる誘導ブリルアン散乱位相共役鏡と、前記位相共役鏡後方の任意位置に設置され前記位相共役鏡を透過したビームを再び前記位相共役鏡に入射させる反射板261、271、310、320と、前記反射板を微細駆動する微細駆動ドライバー260、270、311、321と、を含んで成り立ち、
    前記微細駆動ドライバーを動作させて前記反射板と前記位相共役鏡間の相対距離を制御して、前記位相共役鏡での誘導ブリルアン散乱が起きる位置を制御して、それにより散乱によって反射されるレーザービームの位相差を“0”にすることを特徴とする、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  6. 散乱によって反射されるレーザービームの位相差を“0”にするために、入射レーザービームを前記誘導ブリルアン散乱位相共役鏡の任意位置に集束させる集束レンズが、前記誘導ブリルアン散乱位相共役鏡の前側の任意の位置にさらに配置されたことを特徴とする、請求項4または請求項5記載の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  7. 前記反射板は、凹面鏡を使用して、前記微細駆動ドライバーは、圧電素子を使用して、散乱によって反射されるレーザービームの位相差を“0”にすることを特徴とする、請求項4または請求項5記載の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  8. 一つのレーザービームを複数に分割する光分割器と、
    前記複数に分割したレーザービームが入射する誘導ブリルアン散乱位相共役鏡と、
    前記誘導ブリルアン散乱位相共役鏡の後方の位置に配置された反射板と、
    前記反射板を微細制御して前記誘導ブリルアン散乱共役鏡で散乱され反射されるレーザービームの位相差を“0”にする微細駆動ドライバーと、を含み成り立つ誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置であり、
    前記装置が、反射レーザービーム104、114、124の経路を変更する光経路コンバーター131、132、133と、前記光経路コンバーターによって経路が変更されたレーザービーム104’、114’、124’を干渉させる光干渉手段134、135、136と、前記干渉されたビームを感知する光感知器150と、該光感知器で感知された結果を分析して微細駆動ドライバーを動作させる中央制御機160と、を含んで成り立ち、
    前記光感知器からの入力信号を確認して前記中央制御機を通じて微細駆動ドライバーを制御し、それによって前記散乱によって反射されるレーザービームの位相差を“0”にすることを特徴とする、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  9. 前記反射板は、凹面鏡を使用し、前記微細駆動ドライバーは圧電素子を使用して、散乱によって反射されるレーザービームの位相差を“0”にすることを特徴とする、請求項8記載の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  10. 前記散乱によって反射されるレーザービームの位相差を“0”にするために、前記光感知機はCCDカメラを使用し、前記中央制御機は圧電素子駆動ドライバーを含む、請求項8記載の誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置。
  11. 前記位相共役鏡で反射されるレーザービーム104’、...、114’、124’を光経路コンバーター131、132を通じて光感知器150に入射させる第1段階と、
    前記反射レーザービーム中の一つを基準レーザービーム104’として使用し、それを他の反射レーザービーム114’と干渉させる第2段階と、
    前記干渉結果を感知して、二つのレーザービーム104’、104’の位相差が“0”になるように圧電素子109、119を微細駆動して反射板108、118、128の位置を制御する第3段階と、
    前記基準レーザービームをまた他の反射レーザービーム124’と干渉させた後、中央制御機160を通じて圧電素子109、129を微細駆動して前記二つの反射レーザービーム104’、124’の位相差が“0”になるように反射板108、118、120の位置を制御する第4段階と、
    前記基準レーザービームと干渉させていない別の反射レーザービームを基準レーザービームと干渉させながら前記二つのレーザービームの位相差が“0”になるように反射板の位置を制御する第5段階と、
    前記第5段階を反復遂行して、基準レーザービームと残りの反射レーザービームを順に干渉させて、前記干渉させた二つの反射レーザービームの位相差が“0”になるようにする第6段階と、
    を含み成り立つ、位相共役鏡の後方に配置された反射板と前記反射板を微細制御する微細駆動ドライバーを使用して、前記位相共役鏡から反射されたレーザービームの位相差を“0”にすることを特徴とする、誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する方法。
JP2005508410A 2003-09-03 2003-12-29 誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置及び方法 Expired - Fee Related JP4290698B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030061528A KR100593782B1 (ko) 2003-09-03 2003-09-03 유도 브릴루앙 산란 위상공액거울을 가진 증폭기에서위상을 자체제어하는 장치 및 방법
PCT/KR2003/002870 WO2005022234A1 (en) 2003-09-03 2003-12-29 Apparatus and method for self-phase control with stimulated brillouin scattering phase conjugate mirror

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007520724A true JP2007520724A (ja) 2007-07-26
JP4290698B2 JP4290698B2 (ja) 2009-07-08

Family

ID=36284149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005508410A Expired - Fee Related JP4290698B2 (ja) 2003-09-03 2003-12-29 誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置及び方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7436581B2 (ja)
EP (1) EP1668396A4 (ja)
JP (1) JP4290698B2 (ja)
KR (1) KR100593782B1 (ja)
CN (1) CN100397139C (ja)
AU (1) AU2003289562A1 (ja)
WO (1) WO2005022234A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100784838B1 (ko) * 2006-03-08 2007-12-14 한국과학기술원 유도브릴루앙 산란 위상공액거울의 위상 안정화장치를 이용한 광증폭장치
KR100687303B1 (ko) * 2006-05-09 2007-02-27 한국과학기술원 유도 브릴루앙 위상 공액 거울을 이용한 공초점 레이저유리 절단장치
KR100771979B1 (ko) 2007-07-23 2007-11-01 한국과학기술원 유도브릴루앙 산란 위상공액거울의 위상 안정화장치
CN104428963B (zh) * 2012-08-07 2017-09-22 株式会社爱德万测试 脉冲光源以及稳定地控制脉冲激光的相位差的方法
KR101718280B1 (ko) * 2016-03-07 2017-03-20 한국과학기술원 회전 광학 소자를 이용한 고출력 위상안정 유도 브릴루앙 산란 위상 공액 거울
CN108088832B (zh) * 2016-11-22 2020-09-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种单光源cars光谱装置及检测拉曼活性介质的方法
CN110426372B (zh) * 2019-07-16 2021-10-22 南昌航空大学 一种扫频式布里渊散射体弹性模量成像检测方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3842367A (en) * 1973-04-25 1974-10-15 Us Air Force Technique and apparatus for stabilizing the frequency of a gas laser
US4794605A (en) 1986-03-13 1988-12-27 Trw Inc. Method and apparatus for control of phase conjugation cells
US4831333A (en) * 1986-09-11 1989-05-16 Ltv Aerospace & Defense Co. Laser beam steering apparatus
US4875219A (en) * 1988-11-28 1989-10-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Phase-conjugate resonator
US5208699A (en) * 1991-12-20 1993-05-04 Hughes Aircraft Company Compensated, SBS-free optical beam amplification and delivery apparatus and method
US5293272A (en) * 1992-08-24 1994-03-08 Physical Optics Corporation High finesse holographic fabry-perot etalon and method of fabricating
GB9503301D0 (en) * 1995-02-20 1995-04-12 Secr Defence Laser amplifier
KR0149771B1 (ko) * 1995-07-28 1998-12-01 윤덕용 고반복, 고에너지 및 고출력 레이저 빔 발생용 고체 레이저
JPH1051058A (ja) * 1996-08-02 1998-02-20 Toshiba Corp パルスレーザ光の増幅装置
US5974060A (en) * 1999-01-05 1999-10-26 Raytheon Company Multi-mode laser oscillator with large intermode spacing
KR100318520B1 (ko) * 1999-01-16 2001-12-22 윤덕용 유도 브릴루앙 산란 위상공액 거울을 이용한 광 차단기 및 이를 적용한 광 증폭계
US6385228B1 (en) * 1999-01-29 2002-05-07 The Regents Of The University Of California Coherent beam combiner for a high power laser

Also Published As

Publication number Publication date
KR100593782B1 (ko) 2006-06-28
JP4290698B2 (ja) 2009-07-08
EP1668396A1 (en) 2006-06-14
CN100397139C (zh) 2008-06-25
AU2003289562A1 (en) 2005-03-16
US20070053393A1 (en) 2007-03-08
CN1833189A (zh) 2006-09-13
WO2005022234A1 (en) 2005-03-10
KR20050024559A (ko) 2005-03-10
US7436581B2 (en) 2008-10-14
EP1668396A4 (en) 2010-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9958710B1 (en) Multi-channel laser system including an acousto-optic modulator (AOM) and related methods
CN110632045B (zh) 一种产生并行超分辨焦斑的方法和装置
US10495943B2 (en) Multi-channel phase-capable acousto-optic modulator (AOM) including beam stabilizer and related methods
US9915851B1 (en) Multi-channel phase-capable acousto-optic modulator (AOM) and related methods
JP4861439B2 (ja) 誘導ブリルアン散乱位相共役鏡の位相安定化装置及びそれを用いた光増幅装置
US7253945B2 (en) Amplitude dividing type laser amplification apparatus
CN113394653B (zh) 激光相干阵列和控制方法
US20230350345A1 (en) Optical scanning holography system
JP4290698B2 (ja) 誘導ブリルアン散乱位相共役鏡を有する増幅器で位相を自己制御する装置及び方法
TWI756229B (zh) 波長變換裝置
JP4786540B2 (ja) レーザー光路長差検出装置、レーザー位相制御装置並びにコヒーレント光結合装置
JP5438576B2 (ja) レーザ増幅装置及びレーザ増幅方法
US7729225B2 (en) Optical information processing apparatus, optical information recording method, optical information reproducing method and optical information servo controlling method
KR100771979B1 (ko) 유도브릴루앙 산란 위상공액거울의 위상 안정화장치
US20080094711A1 (en) Methods and apparatus for recording holographic gratings
WO2021131477A1 (ja) レーザ加工用光源及びレーザ加工装置
KR101718280B1 (ko) 회전 광학 소자를 이용한 고출력 위상안정 유도 브릴루앙 산란 위상 공액 거울
JP2611169B2 (ja) レーザー光集光照射装置
JPH064899A (ja) 光学ピックアップ装置及びその光軸調整方法
KR20000034449A (ko) 2단계 광기록장치

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080930

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20081224

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20090107

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090303

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090401

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees