JP2008511182A - Injection-locked high power laser system - Google Patents

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Abstract

マスターレーザ及び、希土類ドープファイバを含む共振器を有する、一次スレーブレーザ発振器を備える高パワーレーザシステム。一次スレーブレーザ発振器はマスターレーザに能動的に注入同期されており、共振器は1Wをこえる光パワー出力を与える。  A high power laser system comprising a master laser and a primary slave laser oscillator having a resonator including a rare earth doped fiber. The primary slave laser oscillator is actively injection locked to the master laser, and the resonator provides an optical power output exceeding 1W.

Description

本発明は全般的には低パワーマスターレーザへの高パワー一次スレーブレーザ発振器の能動同期を含む高パワーレーザシステムに関し、特に、高パワー希土類ドープ二重クラッドファイバハイブリッド一次スレーブレーザ発振器に関する。   The present invention relates generally to high power laser systems including active synchronization of a high power primary slave laser oscillator to a low power master laser, and more particularly to a high power rare earth doped double clad fiber hybrid primary slave laser oscillator.

一次(スレーブ)レーザ発振器に注入同期された低パワーマスターレーザを備える高パワーレーザシステムは既知であるが、そのようなレーザシステムは、固体(すなわち固体レーザ結晶)利得媒質を利用する。レーザ結晶は一般に、約60mmと長く、直径は約1.6mmと小さく、ブルースター角にカットされていて、この結果、結晶の光アパーチャは狭くなる。レーザ結晶の熱レーザ発振及びレーザ結晶の挟いアパーチャにより、レーザ共振器長を短く、一般には約50cmに保つことが必要になる。したがって、共振器の自由スペクトル範囲fcavは注入同期に必要な電気光学変調器の変調周波数fmodよりかなり(約10倍)大きい。 While high power laser systems with a low power master laser injection locked to a primary (slave) laser oscillator are known, such laser systems utilize a solid (ie, solid laser crystal) gain medium. Laser crystals are generally as long as about 60 mm, diameters are as small as about 1.6 mm, and are cut into Brewster angles, resulting in a narrow optical aperture in the crystal. Due to the thermal laser oscillation of the laser crystal and the aperture sandwiched between the laser crystals, it is necessary to keep the laser resonator length short, generally about 50 cm. Therefore, the free spectral range f cav of the resonator is considerably (about 10 times) larger than the modulation frequency f mod of the electro-optic modulator required for injection locking.

そのような固体レーザシステムは、高パワーで動作するように規模を大きくしたときには特に、回折限界出力を与えない。さらに、(高熱応力により)高パワーにおいて誘起される光複屈折の結果、モード不安定性が生じ、減偏光も生じる。これらのタイプのレーザシステムにおいて、固体(結晶)レーザ媒質には、結晶がポンピング光のいくらかを吸収し、それを熱として失い、よってレーザシステムの効率を下げ、高出力パワーにおける安定動作を困難にする、熱散逸の問題がある。高パワーで動作させたときの熱応力による、結晶の熱レンズ、収差及びきずの形成は普通に知られている。これらの熱効果により、レーザシステム出力のスペクトル挙動及びモード挙動のいずれにおいても不安定性(揺動)が生じる。   Such solid state laser systems do not provide a diffraction limited output, especially when scaled up to operate at high power. Furthermore, optical birefringence induced at high power (due to high thermal stress) results in mode instability and depolarization. In these types of laser systems, the solid (crystal) laser medium has a crystal that absorbs some of the pumping light and loses it as heat, thus reducing the efficiency of the laser system and making stable operation at high output power difficult. There is a problem of heat dissipation. The formation of crystalline thermal lenses, aberrations and flaws due to thermal stress when operated at high power is commonly known. These thermal effects cause instability (fluctuation) in both the spectral behavior and mode behavior of the laser system output.

上述した注入同期型レーザシステムは、適切に位相整合された周波数変換器結晶を利用する二次またはさらに高次の高調波周波数の光の発生に利用することができる。例えば、1064nmの赤外(IR)波長の光と244nmの紫外(UV)波長の光の和周波発生(SFG)によって198nmの深紫外(DUV)波長の光を発生させることができる。しかし、そのような深紫外光を発生させる方法においては、周波数変換器結晶が受ける光損傷を考慮しなければならない。この損傷は主としてIR光とUV光の両者が同時に存在することから生じる。これにより、変換効率の大きな低下をきたす、光損傷が進行し始めるまでの周波数変換器結晶の動作時間長が制限される。   The injection-locked laser system described above can be used to generate light of secondary or higher harmonic frequencies that utilize a frequency converter crystal that is appropriately phase matched. For example, light having a deep ultraviolet (DUV) wavelength of 198 nm can be generated by sum frequency generation (SFG) of light having an infrared (IR) wavelength of 1064 nm and light having an ultraviolet (UV) wavelength of 244 nm. However, in the method of generating such deep ultraviolet light, the optical damage that the frequency converter crystal is subjected to must be considered. This damage is mainly caused by the simultaneous presence of both IR light and UV light. This limits the operating time length of the frequency converter crystal until optical damage begins to progress, causing a significant reduction in conversion efficiency.

例えば、工業用レーザの一製造業者は、1064nmにおける500Wの共振器内IR光パワー及び244nmにおける600mWのUV光パワーから198nmにおける200mWのDUV光パワーを発生させたときに、周波数変換器結晶(CLBO)上のいかなる与えられたスポットに対しても最大動作時間は約70時間であることを明らかにしている。レーザシステムの総寿命を長くするため、70時間動作後には別の動作スポットに周波数変換器結晶を横方向に移動させなければならなかった。すなわち、周波数変換器結晶を完全に交換しなければならなくなる前に、5000時間をこえるまで寿命を長くするには約100回の位置割送りが必要であった。同様に、別のレーザ製造業者は、532nmの基本波長における290Wの共振器内パワーから二次高調波波長(266nm)の光を発生させるために周波数変換器結晶(CLBO)を利用した場合に、266nmにおいて3Wのパワーレベルで3時間の動作を報告している。   For example, one manufacturer of an industrial laser generates a frequency converter crystal (CLBO) when generating 200 W DUV light power at 198 nm from 500 W intracavity IR light power at 1064 nm and 600 mW UV light power at 244 nm. ) Reveals that the maximum operating time for any given spot above is about 70 hours. To increase the total lifetime of the laser system, the frequency converter crystal had to be moved laterally to another operating spot after 70 hours of operation. That is, before the frequency converter crystal had to be completely replaced, about 100 position indexing was required to extend the life until it exceeded 5000 hours. Similarly, when another laser manufacturer uses a frequency converter crystal (CLBO) to generate second harmonic wavelength (266 nm) light from 290 W intracavity power at a fundamental wavelength of 532 nm, It reports 3 hours of operation at a power level of 3 W at 266 nm.

本発明の課題は、注入同期型レーザシステムにおける、出力のスペクトル及びモードの不安定性の発生を抑制し、周波数変換結晶の損傷を回避する手段を提供することである。   An object of the present invention is to provide means for suppressing the occurrence of instability of the spectrum and mode of the output in the injection-locked laser system and avoiding damage to the frequency conversion crystal.

本発明の一態様は、マスターレーザ及び、希土類ドープファイバを含む共振器を有する、マスターレーザに同期された、一次スレーブレーザ発振器を備え、共振器が1Wをこえる光パワーを与える、高パワーレーザシステムである。いくつかの実施形態では、出力光パワーが、50W,100W,さらには150Wをこえる。   One aspect of the present invention is a high power laser system including a master laser and a primary slave laser oscillator synchronized with the master laser having a resonator including a rare earth doped fiber, and the resonator provides optical power exceeding 1 W. It is. In some embodiments, the output optical power exceeds 50 W, 100 W, or even 150 W.

本発明の一実施形態にしたがえば、希土類ドープファイバ内の光路長は一次レーザ発振器内の受動行路長より長い。   According to one embodiment of the invention, the optical path length in the rare earth doped fiber is longer than the passive path length in the primary laser oscillator.

本発明の一実施形態にしたがえば、共振器は、光信号周波数を同期させるために希土類ドープファイバの少なくとも一部を引き伸ばすことができる、位相変調器を有し、位相変調器はモードフィルタとして機能する。   According to one embodiment of the invention, the resonator has a phase modulator that can stretch at least a portion of the rare-earth doped fiber to synchronize the optical signal frequency, the phase modulator as a mode filter Function.

本発明の一実施形態にしたがえば、希土類ドープファイバは偏波保存ファイバである。本発明の別の実施形態にしたがえば、希土類ドープファイバは単一偏波ファイバである。   According to one embodiment of the invention, the rare earth doped fiber is a polarization maintaining fiber. According to another embodiment of the invention, the rare earth doped fiber is a single polarization fiber.

いくつかの実施形態にしたがえば、共振器は二次高調波発生器を有する。   According to some embodiments, the resonator has a second harmonic generator.

本発明にしたがうレーザシステムは、高出力パワー、例えば数100W、高出力スペクトル純度及び高動作安定性といういくつかの利点を提供し、同時に、小型及び高耐光損傷性という利点も備える。   The laser system according to the present invention offers several advantages of high output power, eg, several hundred watts, high output spectral purity and high operational stability, while also having the advantages of small size and high light damage resistance.

本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者には説明から明らかであろうし、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、また添付図面も含む、本明細書に説明されるように本発明を実施することによって認められるであろう。   Additional features and advantages of the invention will be set forth in the following detailed description, and in part will be apparent to those skilled in the art from the description, including the following detailed description, the claims, and the accompanying drawings. It will be appreciated by practicing the invention as described in the document.

上述の一般的説明及び以下の詳細な説明がいずれも本発明の実施形態を提示し、特許請求の範囲に記載された本発明の本質及び特性の理解のための概観または枠組みの提供が目的とされていることは、当然である。添付図面は本発明のさらなる理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は本発明の様々な実施形態を示し、記述と共に本発明の原理及び動作の説明に役立つ。   Both the foregoing general description and the following detailed description present embodiments of the invention and are intended to provide an overview or framework for understanding the nature and characteristics of the invention as recited in the claims. It is natural that it is done. The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate various embodiments of the invention, and together with the description serve to explain the principles and operations of the invention.

図1aを参照すれば、低パワーマスターレーザ12及び、能動媒質として、ある長さの希土類ドープファイバ16を有する、(本明細書において一次レーザ発振器とも称される)高パワースレーブレーザ発振器14を備える例示的レーザシステム10の光学系及び電気系の略図が本図に示されている。「発振器」は、高パワースレーブレーザ発振器14が、マスターレーザ12に注入同期されていない場合におこるように、マスターレーザ12からの入力が無くとも自力でコヒーレントレーザ出力を独立に発生できることを意味する。能動注入同期が達成されない場合に、高パワースレーブレーザ発振器のスペクトル線幅は広くなり、例えばYbドープファイバが利用される場合に20nmにもなるであろう。能動注入同期が達成される場合には、高パワースレーブレーザ発振器のスペクトル線幅はかなり狭くなり、例えば10pm幅になるであろう。すなわち、能動注入同期はスレーブレーザ発振器14から高出力パワーを与え、同時にマスターレーザ12のスペクトル特性を維持する。この実施形態において、高パワースレーブレーザ14はYbドープ二重クラッドファイバ(DCF)18を有する。本実施形態及びいくつかの例示的実施形態において、レーザ14の光パワー出力は50W,100Wさらには150Wをこえる。例えば、能動注入同期は、一次スレーブレーザ発振器14の共振器内の行路長を適切に変える、フィードバック回路によって達成することができる。本実施形態においては、良く知られたパウンド(Pound)−ドレバー(Drever)−ホール(Hall)(PDH)同期手法を利用して、レーザ14を単一周波数マスターレーザ12に能動注入同期させることができる。能動注入同期されると、スレーブレーザ14の波長はマスターレーザ12の波長と同じになるであろう。マスターレーザ12とスレーブレーザ14の集成注入同期装置に対して図示されている1064nmの動作波長は代表例に過ぎず、マスターレーザ12とスレーブレーザ14は全Yb発光範囲、すなわち1020nmから1180nmにわたって独立に同調させることができる。マスターレーザ12の低パワー単一周波数出力は、ドライバ20aによって駆動される、電気光学変調器(EOM)20を通して送られる。電気光学変調器(EOM)20は、図1bに見られるように、それぞれがマスターレーザ12の光周波数に対応するキャリア周波数Aから周波数差fmodだけ隔てられた2つのサイドバンドBを発生する。それぞれのサイドバンドBとキャリア周波数Aの間の周波数差fmodは電気光学変調器(EOM)20の(電気)駆動周波数に等しい。半反射ミラー22がマスターレーザ14の出力光の一部を光検出器24内に導く。光検出器24の電気出力はダブルバランスト混合器26を利用してドライバ20aからの基準電気信号と混合される。混合器26の出力の高周波成分は電気フィルタ28によってフィルタリングされる。フィルタ28の出力の電気信号は、高速積分回路30aと低速積分回路30bからなる、集成積分回路装置30に導かれる。本実施形態において、高速積分回路30aの電気出力は(光)位相変調器32の高速応答部(F)32aに導かれる。同様に、低速積分回路30bの電気出力は位相変調器32の低速応答部(S)32bに導かれる。混合器26,フィルタ28,集成積分回路装置30及び位相変調器32は合せてフィードバックユニット34を形成する。位相変調器32は一般に、希土類ドープファイバ16の1つの区画を1つの圧電シリンダ(図示せず)上に巻き付けて接合することによって、好ましくは希土類ドープファイバ16の2つの区画を2つの圧電シリンダ32a,32b上に個々に巻き付けて接合することによって、構成することができる。圧電シリンダ32aの直径は圧電シリンダ32bの直径より小さく、よって高速位相変調器としてはたらく(直径が大きい圧電シリンダ32bは低速位相変調器としてはたらく)。あるいは、圧電シリンダ32aは2つの圧電半シリンダのクリップオンセット(図示せず)で置き換えることができる。光ファイバ16の光路長(屈折率nと実長dの積)は2つの圧電シリンダ32a及び32bを駆動する電気信号によって変調される(変えられる)。例えば、圧電シリンダに巻き付けられているファイバセグメントを引き伸ばす(押し縮める)ことによって光路長を伸ばす(縮める)ことができる。光路長の変化は一次スレーブレーザ発振器14の共振器36内の光位相の変調に対応する。 Referring to FIG. 1a, a low power master laser 12 and a high power slave laser oscillator 14 (also referred to herein as a primary laser oscillator) having a length of rare earth doped fiber 16 as an active medium are provided. A schematic diagram of the optical and electrical systems of an exemplary laser system 10 is shown in this figure. “Oscillator” means that the high-power slave laser oscillator 14 can independently generate a coherent laser output by itself without any input from the master laser 12, as occurs when the master laser 12 is not injection-locked. . If active injection locking is not achieved, the spectral linewidth of the high power slave laser oscillator will be wide, for example 20 nm if Yb-doped fiber is utilized. If active injection locking is achieved, the spectral line width of the high power slave laser oscillator will be quite narrow, for example 10 pm wide. That is, active injection locking provides high output power from the slave laser oscillator 14 while maintaining the spectral characteristics of the master laser 12. In this embodiment, the high power slave laser 14 has a Yb-doped double clad fiber (DCF) 18. In this embodiment and some exemplary embodiments, the optical power output of the laser 14 exceeds 50 W, 100 W, or even 150 W. For example, active injection locking can be achieved by a feedback circuit that changes the path length in the resonator of the primary slave laser oscillator 14 appropriately. In this embodiment, the well-known Pound-Drever-Hall (PDH) synchronization technique is used to actively inject-lock the laser 14 to the single frequency master laser 12. it can. When active injection locked, the wavelength of the slave laser 14 will be the same as the wavelength of the master laser 12. The operating wavelength of 1064 nm shown for the master laser 12 and slave laser 14 integrated injection locking device is only representative, and the master laser 12 and slave laser 14 are independent over the entire Yb emission range, ie from 1020 nm to 1180 nm. Can be tuned. The low power single frequency output of the master laser 12 is sent through an electro-optic modulator (EOM) 20 driven by a driver 20a. The electro-optic modulator (EOM) 20 generates two sidebands B, each separated from the carrier frequency A corresponding to the optical frequency of the master laser 12 by a frequency difference f mod as seen in FIG. The frequency difference f mod between each sideband B and the carrier frequency A is equal to the (electric) drive frequency of the electro-optic modulator (EOM) 20. The semi-reflective mirror 22 guides part of the output light of the master laser 14 into the photodetector 24. The electrical output of the photodetector 24 is mixed with a reference electrical signal from the driver 20a using a double balanced mixer 26. The high frequency component of the output of the mixer 26 is filtered by the electric filter 28. The electrical signal output from the filter 28 is guided to the integrated integration circuit device 30 including the high-speed integration circuit 30a and the low-speed integration circuit 30b. In the present embodiment, the electrical output of the high-speed integration circuit 30 a is guided to the high-speed response unit (F) 32 a of the (optical) phase modulator 32. Similarly, the electrical output of the low speed integration circuit 30 b is guided to the low speed response unit (S) 32 b of the phase modulator 32. Together, the mixer 26, filter 28, integrated integrator circuit device 30 and phase modulator 32 form a feedback unit 34. Phase modulator 32 generally couples two sections of rare earth doped fiber 16 to two piezoelectric cylinders 32a by wrapping and joining one section of rare earth doped fiber 16 onto one piezoelectric cylinder (not shown). , 32b can be individually wound and joined. The diameter of the piezoelectric cylinder 32a is smaller than the diameter of the piezoelectric cylinder 32b, and thus acts as a high-speed phase modulator (the piezoelectric cylinder 32b having a large diameter serves as a low-speed phase modulator). Alternatively, the piezoelectric cylinder 32a can be replaced with two piezoelectric half-cylinder clip-on sets (not shown). The optical path length (the product of the refractive index n and the actual length d) of the optical fiber 16 is modulated (changed) by an electrical signal that drives the two piezoelectric cylinders 32a and 32b. For example, the optical path length can be extended (shrinked) by stretching (pushing) a fiber segment wound around a piezoelectric cylinder. The change in the optical path length corresponds to the modulation of the optical phase in the resonator 36 of the primary slave laser oscillator 14.

レーザ14の自由(すなわち一次スレーブレーザ発振器14がマスターレーザに同期されていないときの)発振波長はマスターレーザ12の波長に近く、フィードバックユニット34の同期範囲内にあって、マスターレーザ12及びスレーブレーザ14の波長を一致させるため、適切な符号及び大きさの位相変化が位相変調器32でつくられる。   The free oscillation wavelength of the laser 14 (that is, when the primary slave laser oscillator 14 is not synchronized with the master laser) is close to the wavelength of the master laser 12 and within the synchronization range of the feedback unit 34, and the master laser 12 and the slave laser. In order to match the 14 wavelengths, a phase change of the appropriate sign and magnitude is made by the phase modulator 32.

本実施形態において、レーザ14は光パワー利得及び光路長nを有する希土類ドープファイバ16(能動ファイバ)を備える。ここでnは光ファイバの実行屈折率であり、dは光ファイバの実長である。能動ファイバの光路長は、共振器内の、受動無導波光路長:

Figure 2008511182
In the present embodiment, the laser 14 includes a rare earth doped fiber 16 (active fiber) having an optical power gain and an optical path length n 2 d 2 . Here, n 2 is the effective refractive index of the optical fiber, and d 2 is the actual length of the optical fiber. The optical fiber length of the active fiber is the passive non-guided optical path length in the resonator:
Figure 2008511182

より短い。ここでn1iは受動光路に沿う光媒質の屈折率であり、d1iはこの受動光路に沿う媒質の対応する距離または厚さである。光路長:

Figure 2008511182
Shorter. Where n 1i is the refractive index of the optical medium along the passive optical path and d 1i is the corresponding distance or thickness of the medium along the passive optical path. Optical path length:
Figure 2008511182

は可能な限り最小に維持され、本実施形態のレーザシステム10のレーザ共振器36の総光路長L:

Figure 2008511182
Is kept as small as possible, and the total optical path length L of the laser resonator 36 of the laser system 10 of this embodiment is:
Figure 2008511182

は、レーザ共振器の自由スペクトル範囲fcav(図1bを見よ)を約60cmの総光路長Lに対応する最小5MHzのままにしておくことができるように、選ばれる。さらに、本実施形態において、光路長Lは、共振器36の自由スペクトル範囲fcavが電気光学変調器20の変調周波数fmodとは等しくないように、選ばれる。さらに詳しくは、本実施形態において、レーザシステムはさらにEOMドライバに結合されたEOMを備え、共振器はfmod>fcavであるような共振器長Lを有する。ここでfmodはEOMドライバの周波数であり、fcavは一次スレーブレーザ発振器の共振器長Lで決定されるような共振器間隔(すなわち、EOMが存在しないときの信号モード間隔)である。長さLは0.25mより大きいことが好ましく、1mより大きいことがさらに好ましい。 Is selected such that the free spectral range f cav (see FIG. 1b) of the laser resonator can remain at a minimum of 5 MHz corresponding to a total optical path length L of about 60 cm. Furthermore, in this embodiment, the optical path length L is selected so that the free spectral range f cav of the resonator 36 is not equal to the modulation frequency f mod of the electro-optic modulator 20. More specifically, in this embodiment, the laser system further comprises an EOM coupled to the EOM driver, and the resonator has a resonator length L such that f mod > f cav . Here, f mod is the frequency of the EOM driver, and f cav is the resonator interval (that is, the signal mode interval when there is no EOM) as determined by the resonator length L of the primary slave laser oscillator. The length L is preferably greater than 0.25 m, and more preferably greater than 1 m.

Ybドープ光ファイバ18の二重クラッド構造により、ファイバ18の内部クラッドに結合されるべきポンピングレーザ38(例えば980nmポンプ)の多重モード出力からの高光パワーが可能になる。この結合はポンプ−信号コンバイナー40によって容易になる。980nmのポンピング光は、例えばファイバ18のYbドープコアへの重畳導波によって、内部クラッドに結合され、Ybドープコアにおける(1020nmから1180nmの範囲の)発光に対する光パワー利得を可能にする。レーザファイバ18をポンピングする別の方法、例えば、V溝またはプリズムの利用による側面ポンピング及びダイクロイックミラーの利用による端面ポンピングも利用することができる。   The double clad structure of the Yb-doped optical fiber 18 allows high optical power from the multimode output of a pumping laser 38 (eg, 980 nm pump) to be coupled to the inner cladding of the fiber 18. This coupling is facilitated by the pump-signal combiner 40. The pump light at 980 nm is coupled to the inner cladding, for example by superimposed waveguides on the Yb-doped core of the fiber 18, allowing optical power gain for light emission (ranging from 1020 nm to 1180 nm) in the Yb-doped core. Other methods of pumping the laser fiber 18 can also be used, such as side pumping by use of a V-groove or prism and end face pumping by use of a dichroic mirror.

本実施形態において、Ybドープファイバ18は、光パワー利得媒質として、及び圧電シリンダ32a及び32bで変調することができる光位相素子としての、二重の役割を果たす。   In the present embodiment, the Yb-doped fiber 18 plays a dual role as an optical power gain medium and as an optical phase element that can be modulated by the piezoelectric cylinders 32a and 32b.

さらに、高速圧電シリンダ32aの直径が小さいことにより、Ybドープ二重クラッドファイバ18のコアが高次モードをサポートするときは必ず、位相変調器32がさらに(光)モードフィルタの役割を引き受けることが可能になる。希土類ドープファイバ18のコア径が大きくなるほど、入射光へのファイバの端面結合効率が高くなるであろう。しかし、コア径が大きい場合、例えば15μmないしそれより大きい場合には、高次モードがファイバコアでサポートされるであろう。したがって、位相変調の目的のための圧電シリンダ32a及び32b上へのファイバ18の巻き付けにより、ファイバ18のコアからの高次モードの放射も可能になる。ファイバ18内の高次モード伝搬の抑制の大きさは、基本モードと高次モードの間の曲げ損失差に依存する。したがって、本形態において、光位相変調器32は有用なモードフィルタとしての二重の役割も果たす。   Further, due to the small diameter of the high speed piezoelectric cylinder 32a, whenever the core of the Yb-doped double clad fiber 18 supports a higher order mode, the phase modulator 32 can further assume the role of an (optical) mode filter. It becomes possible. As the core diameter of the rare earth doped fiber 18 increases, the end face coupling efficiency of the fiber to incident light will increase. However, if the core diameter is large, for example 15 μm or larger, higher order modes will be supported by the fiber core. Thus, wrapping the fiber 18 onto the piezoelectric cylinders 32a and 32b for phase modulation purposes also allows higher order mode radiation from the core of the fiber 18. The amount of suppression of higher order mode propagation in the fiber 18 depends on the bending loss difference between the fundamental mode and the higher order mode. Therefore, in this embodiment, the optical phase modulator 32 also serves as a double mode as a useful mode filter.

モード整合光コンポーネント42,例えば顕微鏡対物系及び/または望遠鏡により、Ybドープ二重クラッドファイバ18への共振器内光の注入及びYbドープ二重クラッドファイバ18からの光の引出しが可能になる。必要に応じて、内部損失は増大するが、適する偏光制御光素子44を付加することができる。本実施形態においてはミラー46である、入力−出力結合器において、レーザ14からの(1Wより高く、好ましくは10Wより高く、さらに好ましくは50Wより高い)高光パワー出力が与えられる。本実施形態においては、高反射ミラー48が入力−出力結合器46に向けて(反時計回り方向に)光を反射する。本実施形態において、入力−出力結合器は半反射ミラーである。レーザ共振器36の内部損失を整合させるため、理論的光インピーダンス整合原理に基づいて、入力−出力結合器46の光透過率が選ばれる。例えば、レーザ共振器36における損失が4%であれば、入力−出力結合器(ミラー)46の透過率は4%とすべきである。ミラー48から届き、続いて入力−出力結合器46で反射される光の一部は、モード整合光素子、例えば顕微鏡対物レンズ42を利用してファイバ18に結合される。半反射器22が、入力−出力結合器46をでる光のごく一部、例えば1%または2%を光検出器24に分岐するために利用される。   A mode-matched optical component 42, such as a microscope objective and / or telescope, allows for intracavity light injection into and extraction from the Yb-doped double-clad fiber 18. If necessary, the internal loss increases, but a suitable polarization control light element 44 can be added. In the input-output coupler, which is a mirror 46 in this embodiment, a high optical power output from the laser 14 (higher than 1 W, preferably higher than 10 W, more preferably higher than 50 W) is provided. In the present embodiment, the high reflection mirror 48 reflects light (counterclockwise) toward the input-output coupler 46. In this embodiment, the input-output coupler is a semi-reflective mirror. In order to match the internal loss of the laser resonator 36, the light transmittance of the input-output coupler 46 is selected based on the theoretical optical impedance matching principle. For example, if the loss in the laser resonator 36 is 4%, the transmittance of the input-output coupler (mirror) 46 should be 4%. A portion of the light that arrives from the mirror 48 and is subsequently reflected by the input-output coupler 46 is coupled to the fiber 18 using a mode-matching optical element, such as the microscope objective lens 42. The semi-reflector 22 is utilized to branch a small portion of the light exiting the input-output coupler 46, for example 1% or 2%, to the photodetector 24.

可能な限り大きく内部損失を低減することが重要であるから、レーザ共振器36内の光波長に対する反射防止膜を利用することで、モード整合光学系42の界面における反射損失が最小限に抑えられる。   Since it is important to reduce the internal loss as much as possible, the reflection loss at the interface of the mode matching optical system 42 can be minimized by using the antireflection film for the light wavelength in the laser resonator 36. .

極めて高い共振器内パワーを小径のファイバコアに集束させるときの損傷も、ファイバ18のコア径が10μmより大きく、好ましくは15μmより大きく、モード面積が好ましくは150μmより大きい場合には、最小限に抑えることができる。 Damage when focusing very high intracavity power onto a small fiber core is also minimal if the core diameter of the fiber 18 is greater than 10 μm, preferably greater than 15 μm, and the mode area is preferably greater than 150 μm 2. Can be suppressed.

利得媒質としての希土類ドープ光ファイバ16のスレーブレーザ14への導入により、非ファイバタイプの固体レーザ媒質において生じる自己集束及び関連する熱問題が軽減される。希土類ドープファイバ媒質16(例えばYbドープファイバ18)の導入により、マスターレーザ12が同調されているときの注入同期スレーブレーザ14の同調性という大きな利点ももたらされる。ファイバレーザと異なり、非ファイバタイプの固体高パワーレーザは波長同調性が劣る。マスターレーザ12にパルススレーブレーザを受動注入同期して、そのスペクトル忠実度を向上させることも可能である。   Introduction of the rare earth doped optical fiber 16 as a gain medium into the slave laser 14 reduces the self-focusing and associated thermal problems that occur in non-fiber type solid state laser media. The introduction of the rare earth doped fiber medium 16 (eg, Yb doped fiber 18) also provides the great advantage of tunability of the injection locked slave laser 14 when the master laser 12 is tuned. Unlike fiber lasers, non-fiber type solid high power lasers have poor wavelength tunability. It is also possible to improve the spectrum fidelity by passively injection-locking a pulse slave laser to the master laser 12.

さらに、希土類ドープファイバ18は偏波維持タイプまたは単一偏波タイプのファイバとすることもできる。偏波維持ファイバが利用される場合、入力−出力結合器46における、またレーザ共振器36内の、光偏波は安定であろう。相応じて、単一偏波ファイバが利用される場合、入力−出力結合器46における、またレーザ共振器36内の、光偏波は直線偏波であろう。そのような単一偏波希土類ドープファイバは、例えば、ジョーヒュン・コー(Joohyun Koh),クリスティン・ルイス・テネント(Christine Louise Tennent),ドネル・タデウス・ウォルトン(Donnell Thaddeus Walton),ジー・ウォン(Ji Wang)及びルイス・アルベルト・ツェンテノ(Luis Alberto Zenteno)名義の、2005年7月21日に出願された、米国特許出願公開第2005/0158006号明細書に開示されている。すなわち、本実施形態のレーザシステム10の主要な利点の1つは、スレーブレーザ14のファイバ18が同時にいくつかの役割、すなわち、(i)光利得媒質、(ii)偏波維持導波経路、(iii)偏波導波経路、(iv)光位相変調器及び(v)(波長板を形成するためにパドル上に適切に巻き付けられ、適切に回転させられた場合の)光複屈折変調器/制御器、の内の1つまたはそれより多くの役割を果たし得ることである。   Further, the rare earth doped fiber 18 may be a polarization maintaining type or a single polarization type fiber. If a polarization maintaining fiber is utilized, the optical polarization at the input-output coupler 46 and within the laser resonator 36 will be stable. Correspondingly, if a single polarization fiber is utilized, the optical polarization at the input-output coupler 46 and within the laser resonator 36 will be linearly polarized. Such single polarization rare earth doped fibers are, for example, Joohyun Koh, Christine Louise Tennent, Donnell Thaddeus Walton, Ji Wang. And U.S. Patent Application Publication No. 2005/0158006, filed July 21, 2005, in the name of Luis Alberto Zenteno. That is, one of the main advantages of the laser system 10 of this embodiment is that the fiber 18 of the slave laser 14 has several roles at the same time: (i) optical gain medium, (ii) polarization maintaining waveguide path, (Iii) a polarization waveguide path, (iv) an optical phase modulator, and (v) an optical birefringence modulator / when properly wound on a paddle and properly rotated to form a waveplate It can play one or more of the roles of the controller.

注入同期手法の主要な利点は、低パワーマスターレーザ12のスペクトル純度(単一周波数動作)及び安定性が高い忠実度で、そうでなければ(例えばマスターレーザに同期されていない場合には)非常に広い(例えば20nmの)波長スペクトルを、長い(例えば40mのファイバ長の)共振器の強い多重縦モード性にともなう不安定性と共に有するであろう、高パワースレーブレーザ14に移されることである。この注入同期手法により、いずれもが高い共振器内損失をもたらす、共振器内のエタロンのような周波数選択素子及びアイソレータのような方向選択素子の利用が排除されるかまたは最小限に抑えられる。さらに、そのような素子は、非常に高い(例えば数100ワットの)共振器内光パワーが共振器36内を循環する場合に、性能が劣化するかまたは損傷を受けることが知られている。光アイソレータを必要とせずに、入力−出力結合器46によってスレーブレーザ14に結合されるマスターレーザ光と同じ方向の、高パワー/大共振器長スレーブレーザ14における単方向性動作が達成される。   The main advantages of the injection locking technique are the spectral purity (single frequency operation) and high fidelity of the low power master laser 12, otherwise it is very (e.g. when not synchronized to the master laser) To a high power slave laser 14 that would have a very wide wavelength spectrum (eg, 20 nm), along with instabilities associated with the strong multi-longitudinal mode properties of long (eg, 40 m fiber length) resonators. This injection locking approach eliminates or minimizes the use of frequency selective elements such as etalons in resonators and direction selective elements such as isolators, both of which result in high intracavity losses. Further, such devices are known to degrade or be damaged when very high (eg, several hundred watts) intracavity optical power circulates in the resonator 36. Unidirectional operation in the high power / large cavity length slave laser 14 in the same direction as the master laser light coupled to the slave laser 14 by the input-output coupler 46 is achieved without the need for an optical isolator.

さらに、利得媒質としてのファイバ16の導入の結果、一般に、寸法の小さい(一般に3インチ(約76mm)より小さい)圧電シリンダ上に長いファイバを巻き付けることによって、(接地面積の小さい)小型のレーザが得られる。   Furthermore, the introduction of the fiber 16 as a gain medium generally results in a small laser (small ground area) by wrapping a long fiber over a small size (typically less than 3 inches) piezoelectric cylinder. can get.

当業者であれば、ハンシュ−キロー(Hansch-Couillaud)法及び(より複雑になるのでそれほど好ましくはないが)無変調干渉傾斜同期法のような別の同期手法も、図1aに略図で示される光学系/電気系に適する改変を施すことにより、本発明に適用可能であることを認めるであろう。   For those skilled in the art, other synchronization techniques such as the Hansch-Couillaud method and (though less preferred because it is more complex) are also schematically shown in FIG. 1a. It will be appreciated that the present invention is applicable by making modifications suitable for optical / electrical systems.

本発明の別の実施形態は、マスターレーザ12への注入同期及び可視波長、紫外波長及び深紫外波長あるいはこれらの中間波長の光の発生と同時に行われる、高パワースレーブレーザ14内での共振器内光周波数変換を含む。この同時周波数変換は及びこれによる新しい波長の発生は、近IR波長、例えば1064nmにおける高共振器内光パワーを、注入同期が達成されているときの高いスペクトル純度及び安定性と共に、有することによって可能になる。   Another embodiment of the present invention is a resonator in the high power slave laser 14 that is injection-locked to the master laser 12 and coincident with the generation of visible, ultraviolet, deep ultraviolet or intermediate wavelength light. Includes internal optical frequency conversion. This simultaneous frequency conversion and thereby the generation of new wavelengths is possible by having high intracavity optical power at near IR wavelengths, eg 1064 nm, with high spectral purity and stability when injection locking is achieved. become.

図2はマスターレーザ12に注入同期された高パワースレーブレーザ14を備える例示的レーザシステム10の光学系及び電気系の略図を示す。同時周波数変換は共振器36内を再循環している基本光がマスターレーザ12に注入同期されている間に行われる。先の実施形態におけると同様に、レーザ14は、(能動)光利得媒質として、ある長さの希土類ドープファイバ16を有する。本実施形態のレーザ14は図1aに示されるレーザと同様であるが、光周波数変換器50が付け加えられている。光周波数変換器50は結晶、例えば、三ホウ酸リチウム(LBO),リンチタン酸カリウム(KTP),周期分極化KTP(PPKTP),周期分極化ニオブ酸リチウム(PPLN),酸化マグネシウムドープ周期分極化ニオブ酸リチウム(MgO:PPLN),酸化マグネシウムドープ周期分極化ストイキオメトリックニオブ酸リチウム(MgO:PPSLN),周期分極化タンタル酸リチウム(PPLT),酸化マグネシウムドープ周期分極化タンタル酸リチウム(MgO:PPLT)または酸化マグネシウムドープ周期分極化ストイキオメトリックタンタル酸リチウム(MgO:PPSLT)、あるいは適切に位相整合されたその他の適する結晶を有することができる。周期分極化結晶には導波路を組み込むこともでき、より長い相互作用長が可能になる。波長λの放射光がそのような二次高調波発生器結晶に入ると、光エネルギーの一部が、周波数が2倍で波長が元の信号波長λの1/2の光信号に変換される。例えば、波長が1064nmの光信号がそのような結晶に入ると、周波数変換器50から出てくる光の一部は532nmの波長を有するであろう。   FIG. 2 shows a schematic diagram of the optical and electrical systems of an exemplary laser system 10 with a high power slave laser 14 injection-locked to the master laser 12. Simultaneous frequency conversion is performed while the fundamental light recirculated in the resonator 36 is injection-locked to the master laser 12. As in the previous embodiment, the laser 14 has a length of rare earth doped fiber 16 as the (active) optical gain medium. The laser 14 of this embodiment is similar to the laser shown in FIG. 1a, but with an optical frequency converter 50 added. The optical frequency converter 50 is a crystal such as lithium triborate (LBO), potassium phosphotitanate (KTP), periodically poled KTP (PPKTP), periodically poled lithium niobate (PPLN), magnesium oxide doped periodically poled niobium. Lithium oxide (MgO: PPLN), magnesium oxide doped periodically poled stoichiometric lithium niobate (MgO: PPSLN), periodically poled lithium tantalate (PPLT), magnesium oxide doped periodically poled lithium tantalate (MgO: PPLT) Alternatively, it can have magnesium oxide doped periodically poled stoichiometric lithium tantalate (MgO: PPSLT), or other suitable crystals that are appropriately phase matched. Waveguides can also be incorporated into the periodically polarized crystals, allowing longer interaction lengths. When radiated light of wavelength λ enters such a second harmonic generator crystal, part of the optical energy is converted to an optical signal having a frequency twice that of the original signal wavelength λ. . For example, if an optical signal with a wavelength of 1064 nm enters such a crystal, a portion of the light exiting from the frequency converter 50 will have a wavelength of 532 nm.

あるいは、ラマン効果を利用することによって周波数変換プロセスを行うことができる。例えば、1064nmの基本波長から1180nmの一次ストークス波長を発生する、タングステン酸バリウム(BaWO)のような結晶をラマン変換器として用いることができる。同じ手法の延長上で、同じ結晶をさらに高次のストークス波長を発生するために利用することができる。同じ周波数変換手法の別の延長上には、ラマン変換器、例えばヨウ素酸リチウム(LiO)結晶を利用する初めの1156nmの一次ストークス波長の発生と、これに続く三ホウ酸リチウム(LiB)結晶による578nmの二次高調波波長への変換がある。 Alternatively, the frequency conversion process can be performed by utilizing the Raman effect. For example, a crystal such as barium tungstate (BaWO 4 ) that generates a primary Stokes wavelength of 1180 nm from a fundamental wavelength of 1064 nm can be used as a Raman converter. Over the same approach, the same crystal can be used to generate higher order Stokes wavelengths. Another extension of the same frequency conversion approach is the generation of the first 1156 nm primary Stokes wavelength utilizing a Raman converter, such as a lithium iodate (LiO 3 ) crystal, followed by lithium triborate (LiB 3 O 5 ) There is a conversion to a second harmonic wavelength of 578 nm by the crystal.

1064nmの基本波長からの532nm出力の発生において、本実施形態のミラー48aは532nm光の大部分を透過させ、よって532nmレーザ出力を与え、また1064nmのほとんどをミラー46に向けて反射するであろう。先の例におけるように、入力−出力結合器46の透過率は、本実施例では周波数変換プロセスによる基本光の損失を含むレーザ共振器の連結内部損失を整合するために、理論的光インピーダンス整合原理に基づいて選ばれる。例えば、レーザ共振器内の損失が5%であれば、ミラー46の透過率は5%とするべきである。   In generating 532 nm output from a fundamental wavelength of 1064 nm, the mirror 48a of the present embodiment will transmit most of the 532 nm light, thus providing 532 nm laser output and reflecting most of the 1064 nm towards the mirror 46. . As in the previous example, the transmittance of the input-output coupler 46 is a theoretical optical impedance match to match the coupled internal loss of the laser resonator, which in this example includes the loss of the fundamental light due to the frequency conversion process. Chosen based on the principle. For example, if the loss in the laser resonator is 5%, the transmittance of the mirror 46 should be 5%.

本実施形態では、モード整合光学系42a及び44aは周波数変換器結晶50の導入の効果を含めるために最適化される。一般に、結晶によって導入される光複屈折のため、偏波制御光素子44a内での偏波成分の再配向が必要となるであろうし、同時に、結晶50内に基本光を集束させる必要があることから、ファイバ18への高効率光結合を可能にするためのモード整合特性の変換が必要となるであろう。   In this embodiment, the mode matching optics 42a and 44a are optimized to include the effects of introducing the frequency converter crystal 50. In general, due to the optical birefringence introduced by the crystal, it will be necessary to reorient the polarization component within the polarization control optical element 44a, and at the same time, it is necessary to focus the fundamental light within the crystal 50. Therefore, it will be necessary to convert the mode matching characteristics to enable highly efficient optical coupling to the fiber 18.

図3は、マスターレーザ12に注入同期された高パワー一次スレーブレーザ発振器14を備える、別の例示的レーザシステム10の光学系及び電気系の略図を示す。先の実施形態におけると同様に、レーザ14は、能動媒質として、ある長さの希土類ドープファイバ16を有する。本実施形態のレーザ14は図2に示される実施形態と同様であるが、本実施形態では光周波数変換器50がミラー48とミラー46の間に配置され、ミラー48の近くにある。本例示的レーザシステム10は二次レーザに付随する二次共振器52をさらに備える。二次共振器52は、周波数変換を三次高調波波長、例えば354.6nmまで拡張するために、レーザ14の一次共振器36と共通の経路を共有する。光周波数変換器50をでる際に、一次波長(例えば1064nm)の光及び二次高調波波長(1/2λ,例えば532nm)の光はともに第2の周波数変換器54(本例においては、354.6nmを発生する三次高調波結晶)に向かって伝搬する。本実施形態において、第2の周波数変換器54は三ホウ酸リチウム(LBO)結晶である。   FIG. 3 shows a schematic diagram of the optical and electrical systems of another exemplary laser system 10 that includes a high power primary slave laser oscillator 14 injection-locked to the master laser 12. As in the previous embodiment, the laser 14 has a length of rare earth doped fiber 16 as the active medium. The laser 14 of this embodiment is similar to the embodiment shown in FIG. 2, but in this embodiment, an optical frequency converter 50 is disposed between the mirror 48 and the mirror 46, and is near the mirror 48. The exemplary laser system 10 further includes a secondary resonator 52 associated with the secondary laser. The secondary resonator 52 shares a common path with the primary resonator 36 of the laser 14 to extend the frequency conversion to the third harmonic wavelength, for example 354.6 nm. When leaving the optical frequency converter 50, both the light of the primary wavelength (for example, 1064 nm) and the light of the second harmonic wavelength (1 / 2λ, for example, 532 nm) are both the second frequency converter 54 (in this example, 354 Propagating towards the third harmonic crystal generating .6 nm. In the present embodiment, the second frequency converter 54 is a lithium triborate (LBO) crystal.

本実施形態において、二次レーザの二次共振器52または結合器は3つのミラー56a,56b及び56cも有する。入力−出力結合器56aは、透過率が、二次高調波波長、この場合は532nm、における二次共振器52の内部損失に整合するように選ばれた、約1%から10%の半反射器である。また入力−出力結合器56aは1064nmにおける透過率が高いダイクロックミラー(波長セパレータ)である。ミラー56bも、波長1064nm及び354.6nmの光の透過率が高く、波長532nmの光の反射率が高い、ダイクロックミラーである。ミラー56cに入射すると532nm光はミラー56aに向けて反射される。したがって、532nm光は二次共振器52内を再循環する。ミラー56cは圧電板56'cに取り付けられ、ミラー56cの位置は圧電板56'cに供給される電気信号によって変調される。ミラー56の位置の変化は二次共振器の共振器長を変化させる。   In this embodiment, the secondary resonator 52 or coupler of the secondary laser also has three mirrors 56a, 56b and 56c. The input-output coupler 56a is selected to have a transmissivity of approximately 1% to 10% semi-reflective, selected to match the internal loss of the secondary resonator 52 at the second harmonic wavelength, in this case 532 nm. It is a vessel. The input-output coupler 56a is a dichroic mirror (wavelength separator) having a high transmittance at 1064 nm. The mirror 56b is also a dichroic mirror that has high transmittance for light with wavelengths of 1064 nm and 354.6 nm and high reflectance for light with a wavelength of 532 nm. When entering the mirror 56c, the 532 nm light is reflected toward the mirror 56a. Accordingly, the 532 nm light recirculates in the secondary resonator 52. The mirror 56c is attached to the piezoelectric plate 56'c, and the position of the mirror 56c is modulated by an electric signal supplied to the piezoelectric plate 56'c. The change in the position of the mirror 56 changes the resonator length of the secondary resonator.

ミラー56aでの(二次高調波波長の)反射光と(共振器52を通って循環した後にミラー56aをでる、二次高調波波長の)漏光は、光干渉し、集成ハンシュ−キローサーボ装置62への入力光を与える。さらに詳しくは、集成ハンシュ−キローサーボ装置62は、1/4波長板58a,偏光ビームスプリッター58b,2つの光検出器58c,電気的減算器58d及び積分回路60を含むフィードバック回路を有する。集成サーボ装置62からの積分エラー信号は圧電板56'cに送り込まれる。   The reflected light (of the second harmonic wavelength) at the mirror 56a and the leaked light (of the second harmonic wavelength, which exits the mirror 56a after circulating through the resonator 52) interfere with each other, and the integrated Hansch-Kellows servo device 62 Give input light to. More specifically, the integrated Hansch-Killow servo device 62 has a feedback circuit including a quarter-wave plate 58a, a polarizing beam splitter 58b, two photodetectors 58c, an electrical subtractor 58d, and an integrating circuit 60. The integration error signal from the integrated servo device 62 is sent to the piezoelectric plate 56'c.

532nm光ビームは、集成ハンシュ−キローサーボ装置が二次共振器52を二次高調波結晶50から来る532nmの入力光との共振状態に保っている場合に、共振器52内で共振する。一次共振器36(すなわち一次スレーブレーザ発振器の共振器)内の1064nm光及び二次共振器52内で共振する532nm光は、1064nm光と532nm光から354.5nmの和周波発生を行うように位相整合された。結晶54において混合される。ダイクロックミラー(高調波セパレータ)64が、一次共振器36の1064nm光ビーム及び二次共振器52のミラー56bから漏れ出る残留532nm光から、354.6nm光を分離する。ダイクロックミラー64を透過する1064nm光ビームは、1064nm光ビームをモード整合光学系42及び希土類ドープファイバ18に向けて導く、ミラー46に向けて進む。   The 532 nm light beam resonates within the resonator 52 when the assembled Hansch-Kellows servo device keeps the secondary resonator 52 in resonance with the 532 nm input light coming from the second harmonic crystal 50. The 1064 nm light in the primary resonator 36 (ie, the resonator of the primary slave laser oscillator) and the 532 nm light resonating in the secondary resonator 52 are phased so as to generate a sum frequency of 354.5 nm from the 1064 nm light and the 532 nm light. Aligned. Mixed in crystals 54. A dichroic mirror (harmonic separator) 64 separates the 354.6 nm light from the 1064 nm light beam of the primary resonator 36 and the residual 532 nm light leaking from the mirror 56 b of the secondary resonator 52. The 1064 nm light beam that passes through the dichroic mirror 64 travels toward the mirror 46 that directs the 1064 nm light beam toward the mode matching optics 42 and the rare earth doped fiber 18.

二次共振器の少なくとも1つの光コンポーネント、例えばミラー56cは一次共振器と共通の経路を共有しない。すなわち、二次共振器の少なくとも1つの区画は一次共振器内にはない(すなわち、一次スレーブレーザ発振器の共振器内にはない)。本例において、ミラー56cは、例えば圧電タイプの、アクチュエータ56'cに適切に接合され、可動である。   At least one optical component of the secondary resonator, such as mirror 56c, does not share a common path with the primary resonator. That is, at least one section of the secondary resonator is not in the primary resonator (ie, not in the resonator of the primary slave laser oscillator). In this example, the mirror 56c is appropriately joined to the actuator 56'c, for example, of a piezoelectric type, and is movable.

二次共振器52は、例えば、図3に示されるように閉じた三角形共振器とするか、またはボウタイ形共振器(図示せず)とすることができ、いずれのタイプも単方向性伝搬をサポートするが、線型共振器または折返しのLまたはVタイプ共振器(図示せず)におけるような双方向性動作はサポートしない。   The secondary resonator 52 can be, for example, a closed triangular resonator as shown in FIG. 3 or a bowtie resonator (not shown), both types providing unidirectional propagation. Supports but does not support bidirectional operation as in linear resonators or folded L or V type resonators (not shown).

二次共振器の一次共振器(すなわち一次スレーブレーザ発振器14の共振器)との共通共振器内経路の共有の結果、接地面積が減じられた非常に小型のレーザシステムが得られることを指摘しておく。一次共振器と二次共振器を重畳させないことが必要になるか、あるいは小型であることがそれほど重要ではない、いくつかの用途に対しても、注入同期共振器内高調波発生に基づく同じ基本光動作を利用することができ、これは図3の実施形態と等価である。   It is pointed out that sharing of the path in the common resonator with the primary resonator of the secondary resonator (that is, the resonator of the primary slave laser oscillator 14) results in a very small laser system with reduced ground area. Keep it. The same basics based on harmonic generation in injection-locked resonators for some applications where primary and secondary resonators need not be superposed or small size is not so important Light operation can be utilized, which is equivalent to the embodiment of FIG.

図4は、マスターレーザ12に注入同期された高パワースレーブレーザ14を備える、別の例示的レーザシステム10の光学系及び電気系の略図を示す。先の実施形態におけると同様に、レーザ14は、能動媒質として、ある長さの希土類ドープファイバ16を有する。本実施形態のレーザ14は図3に示される実施形態と同様であるが、三次高調波発生器(結晶54)が四次高調波発生器(結晶66)で置き換えられている。周波数変換器(結晶66)及び偏光子68上に反射防止膜を用いる代りに、図4に示されるように、結晶66をブルースター角にカットして、図3に示される結晶54と同様の態様で位置合せすることができる。三次高調波発生について図3の説明で前述した集成ハンシュ−キローサーボ装置62が四次高調波発生についての図4にも同等に適用される。結晶66(四次高調波発生器)は、入射二次高調波光、例えば532nmの緑色光を266nmの四次高調波に変換するために位相整合される。発生した266nm光は次いで一次共振器36内の共振器内1064nm光及び二次共振器52内で共振している532nm光から分離される。   FIG. 4 shows a schematic diagram of the optical and electrical systems of another exemplary laser system 10 that includes a high power slave laser 14 injection-locked to the master laser 12. As in the previous embodiment, the laser 14 has a length of rare earth doped fiber 16 as the active medium. The laser 14 of this embodiment is similar to the embodiment shown in FIG. 3, except that the third harmonic generator (crystal 54) is replaced with a fourth harmonic generator (crystal 66). Instead of using an anti-reflective coating on the frequency converter (crystal 66) and polarizer 68, the crystal 66 is cut to the Brewster angle as shown in FIG. 4 and is similar to the crystal 54 shown in FIG. Can be aligned in a manner. The integrated Hansch-Killow servo device 62 described above with reference to FIG. 3 for third harmonic generation applies equally to FIG. 4 for fourth harmonic generation. The crystal 66 (fourth harmonic generator) is phase matched to convert incident second harmonic light, eg, 532 nm green light, to 266 nm fourth harmonic. The generated 266 nm light is then separated from the intracavity 1064 nm light in the primary resonator 36 and the 532 nm light resonating in the secondary resonator 52.

図5は、マスターレーザ12に注入同期された高パワースレーブレーザ14を備える、別の例示的レーザシステム10の光学系及び電気系の略図を示す。先の実施形態におけると同様に、レーザ14は、(能動)光パワー利得媒質として、ある長さの希土類ドープファイバ16を有する。本実施形態のレーザ14は図3及び4に示される実施形態と同様であるが、本実施形態では、二次共振器52が、(二次)周波数変換器70aの近くに配置された(三次)光周波数変換器70bをさらに有する。したがって、図5に示されるレーザシステムは、マスターレーザ12に注入同期された高パワー基本光から出発して、五次高調波周波数の光を送り出す。さらに詳しくは、本例示的実施形態のレーザシステム10は、三次高調波または四次高調波を発生する(二次共振器内の)第1の非線形結晶70aに続けて二次共振器52内に適切に配置された別の非線形結晶70bによって、1064nmの基本IR光の、五次高調波の213nmのレーザ光を発生する。結晶70aが一次共振器36内で共振する基本光1064nmの三次高調波を発生するために位相整合されている場合、結晶70bは二次共振器52内で共振している532nmの二次高調波光と結晶70aによって発生する三次高調波の和周波発生から五次高調波を発生するように位相整合される。結晶70aが一次共振器36内で共振する基本光1064nmの四次高調波を発生するために位相整合されている場合には、結晶70bは一次共振器36内で共振している1064nmの基本光と結晶70aによって発生する四次高調波の和周波発生から五次高調波を発生するように位相整合される。   FIG. 5 shows a schematic diagram of the optical and electrical systems of another exemplary laser system 10 that includes a high power slave laser 14 injection-locked to the master laser 12. As in the previous embodiment, the laser 14 has a length of rare earth doped fiber 16 as the (active) optical power gain medium. The laser 14 of this embodiment is similar to the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, but in this embodiment, a secondary resonator 52 is disposed near the (secondary) frequency converter 70a (third order). ) It further has an optical frequency converter 70b. Therefore, the laser system shown in FIG. 5 starts with high-power fundamental light that is injection-locked to the master laser 12 and emits light of the fifth harmonic frequency. More specifically, the laser system 10 of the present exemplary embodiment includes the first nonlinear crystal 70a (in the secondary resonator) that generates the third or fourth harmonic in the secondary resonator 52. Another nonlinear crystal 70b arranged appropriately generates a 213 nm laser beam of the fundamental harmonic of 1064 nm and the fifth harmonic. If the crystal 70 a is phase matched to generate the third harmonic of the fundamental light 1064 nm that resonates in the primary resonator 36, the crystal 70 b is the second harmonic of 532 nm that is resonating in the secondary resonator 52. And phase matching so that the fifth harmonic is generated from the sum frequency generation of the third harmonic generated by the crystal 70a. If the crystal 70a is phase matched to generate the fourth harmonic of the 1064 nm fundamental light that resonates in the primary resonator 36, the crystal 70b is the 1064 nm fundamental light that is resonating in the primary resonator 36. And phase matching so that the fifth harmonic is generated from the sum frequency generation of the fourth harmonic generated by the crystal 70a.

この構成の注目すべき特徴は、二次共振器52の長さL'を一次共振器36の長さLに対して変えることによって、五次高調波光のスペクトル幅を単一周波数動作から多重軸モード動作に変え得ることである。例えば、二次共振器52が長くなるほど、サポートできる軸モードが多くなり、そのような軸モードは全て一次共振器36の単一周波数光の線幅内に入る。   A notable feature of this configuration is that the spectral width of the fifth harmonic light is changed from single frequency operation to multiple axes by changing the length L ′ of the secondary resonator 52 relative to the length L of the primary resonator 36. It can be changed to mode operation. For example, as the secondary resonator 52 becomes longer, more axial modes can be supported, and all such axial modes fall within the single-frequency light line width of the primary resonator 36.

図3,4及び5に示されるレーザシステムは、それぞれの場合において二次共振器52がその共振器のかなりの部分を一次共振器36のかなりの部分と共有するから、非常に小型のレーザシステムの実施形態である。   The laser systems shown in FIGS. 3, 4 and 5 are very compact laser systems because in each case the secondary resonator 52 shares a significant portion of that resonator with a significant portion of the primary resonator 36. It is an embodiment.

あるいは、例えば図5に示される、レーザシステム10は、1つの結晶(図3の54または図4の66)または2つの光学結晶(図5の70a及び70b)でなされる複屈折による位相整合高調波発生を利用する代りに、所望の波長の光ビームをつくるために結晶における自己位相整合ラマン周波数シフトを利用することができる。二次レーザ共振器内の第1の非線形媒質が、(a)一次共振器36内で共振している共振器内1064nm光から、(b)二次共振器52内で共振している共振器内532nm光から、または(c)上の(a)及び(b)で述べたような1064nm及び532nmの共振器内光ビームの双方から、ラマンシフト周波数を発生するときに非常に新規なレーザシステムが得られる。本ラマンシフト周波数手法により、広い範囲の周波数(したがって光波長)の利用が可能になる。ラマンシフト光は次いで、(a)1064nm基本光からのラマンシフト波長を再循環させるか、(b)二次高調波532nm光を1064nm波長及び532nm波長の双方からのラマンシフト光とともに再循環させるに適するコーティングをもつミラー56a,56b及び56cを選んだ場合に、二次共振器52内で共振することができる。ラマンシフト光は次いで、適切なダイクロッイックミラー64bによって1064nm光及び残留532nm光から分離される。   Alternatively, for example, as shown in FIG. 5, the laser system 10 can be phase matched harmonics due to birefringence made with one crystal (54 in FIG. 3 or 66 in FIG. 4) or two optical crystals (70a and 70b in FIG. 5). Instead of using wave generation, a self-phase matched Raman frequency shift in the crystal can be used to create a light beam of the desired wavelength. The first nonlinear medium in the secondary laser resonator is: (a) a resonator resonating in the primary resonator 36; (b) a resonator resonating in the secondary resonator 52; A very novel laser system when generating Raman shift frequencies from 532 nm light or from both 1064 nm and 532 nm intracavity light beams as described in (a) and (b) above (c) Is obtained. This Raman shift frequency technique allows the use of a wide range of frequencies (and thus optical wavelengths). The Raman shifted light is then either (a) recirculated the Raman shifted wavelength from the 1064 nm fundamental light, or (b) recirculated the second harmonic 532 nm light with the Raman shifted light from both the 1064 nm wavelength and the 532 nm wavelength. When mirrors 56a, 56b and 56c with suitable coatings are selected, they can resonate in secondary resonator 52. The Raman shifted light is then separated from the 1064 nm light and the residual 532 nm light by a suitable dichroic mirror 64b.

図5の二次共振器52の第2の結晶70bは、二次共振器52の第1の結晶70aで発生したラマンシフト光のいずれをも1064nmの基本光または532nmの二次高調波光と混合するように、位相整合することができる。   The second crystal 70b of the secondary resonator 52 in FIG. 5 mixes any of the Raman-shifted light generated in the first crystal 70a of the secondary resonator 52 with the fundamental light of 1064 nm or the second harmonic light of 532 nm. Phase matching can be achieved.

ここで、図3,4及び5に簡略に示されるものと同じ集成サーボ装置のための光検出回路及び電気系を、ラマンシフト光の発生あるいは1064nm光及び/または532nm光とのラマンシフト光の混合に対して適用することができる。   Here, the same light detection circuit and electrical system for the integrated servo device as shown briefly in FIGS. 3, 4 and 5 can be used to generate Raman shifted light or to generate Raman shifted light with 1064 nm light and / or 532 nm light. It can be applied to mixing.

図6は2つの独立な注入同期一次レーザ発振器15a及び15bの結合動作を利用するレーザシステム10を示す。2つの一次レーザ発振器15a及び15bは相異なる2つの出発基本波長、例えば976nm及び1064nmを有する。さらに、976nmで共振している一次レーザ発振器15aの四次高調波244nm光を発生させるために、いかなる光利得媒質もその中にもたない外部共振器74が2つの一次共振器15aと15bの間に配置される。この結合システムは以下でさらに詳細に説明される。   FIG. 6 shows a laser system 10 that utilizes the combined operation of two independent injection-locked primary laser oscillators 15a and 15b. The two primary laser oscillators 15a and 15b have two different starting fundamental wavelengths, for example 976 nm and 1064 nm. Further, in order to generate the 244 nm light of the fourth harmonic of the primary laser oscillator 15a that resonates at 976 nm, an external resonator 74 that does not have any optical gain medium therein has two primary resonators 15a and 15b. Arranged between. This coupling system is described in further detail below.

一次レーザ共振器15aは、一次共振器36a内の976nmの共振基本光の二次高調波である488nmの光出力を発生する。ここで結晶72が976nm光を488nm光に変換する。マスターレーザ12a(すなわちマスターレーザ)は976nmの波長で動作し、ポンピングレーザ38aは915nmの波長で動作する。ポンピング光コンバイナー40aが915nmの波長のポンピング光と976nmの共振波長を結合する。一次共振器15aは、前述したように、電気光学変調器21,PDHサーボ積分回路34及び位相変調器32を利用して、マスターレーザ12aに注入同期される。   The primary laser resonator 15a generates a light output of 488 nm, which is the second harmonic of the 976 nm resonance fundamental light in the primary resonator 36a. Here, the crystal 72 converts 976 nm light into 488 nm light. Master laser 12a (ie, master laser) operates at a wavelength of 976 nm, and pumping laser 38a operates at a wavelength of 915 nm. A pumping light combiner 40a couples pumping light having a wavelength of 915 nm and a resonance wavelength of 976 nm. As described above, the primary resonator 15a is injection-locked to the master laser 12a using the electro-optic modulator 21, the PDH servo integration circuit 34, and the phase modulator 32.

一次レーザ発振器15aの488nm出力は、第2の高調波発生器結晶82が中におかれている、外部共振器74に入射する。結晶82は共振器内の共振488nm光を244nm光に変換する。次いで244nm光出力は湾曲ダイクロイックミラー78bによって共振器74内の共振488nm光から分離される。共振器74は前述したような集成ハンシュ−キローサーボ装置62を利用して入り488nm光への共振状態に維持される。集成サーボ装置62からのフィードバック信号はミラー76bに取り付けられた圧電アクチュエータ76'bに与えられる。必要に応じて、ハンシュ−キロー偏波解析を行うための偏光子80を共振器内に付加することができる。   The 488 nm output of the primary laser oscillator 15a is incident on the external resonator 74, in which the second harmonic generator crystal 82 is placed. Crystal 82 converts the resonant 488 nm light in the resonator to 244 nm light. The 244 nm light output is then separated from the resonant 488 nm light in the resonator 74 by the curved dichroic mirror 78b. The resonator 74 is maintained in a resonance state with respect to the incident 488 nm light by using the integrated Hansch-Killow servo device 62 as described above. The feedback signal from the integrated servo device 62 is given to a piezoelectric actuator 76'b attached to the mirror 76b. If necessary, a polarizer 80 for performing Hansch-Killow polarization analysis can be added in the resonator.

共振器74からの244nm光出力は次いでダイクロイックミラー48bを通して一次レーザ発振器15bの共振器36bに注入される。共振器36bは、入り244nm光84と共に結晶86に入射する光波長1064nmで共振する。結晶86は2つの波長1064nm及び244nmを混合して198nm光を発生する。244nm光は一次共振器36b内で共振しない。一次共振器36bは、上述したPDH注入同期手法を利用することによって1064nmで動作しているマスターレーザ12への共鳴状態に維持される。ダイクロイックミラー48b及び46aは、1064nmにおいて高反射器であり、244nm及び198nmにおいて透明である。ダイクロイックミラー22aは1064nmまたは244nmの残留光から198nm光を分離する。   The 244 nm light output from the resonator 74 is then injected into the resonator 36b of the primary laser oscillator 15b through the dichroic mirror 48b. The resonator 36b resonates at an optical wavelength of 1064 nm incident on the crystal 86 together with the incoming 244 nm light 84. Crystal 86 mixes two wavelengths, 1064 nm and 244 nm, to generate 198 nm light. The 244 nm light does not resonate in the primary resonator 36b. The primary resonator 36b is maintained in resonance with the master laser 12 operating at 1064 nm by utilizing the PDH injection locking technique described above. Dichroic mirrors 48b and 46a are high reflectors at 1064 nm and are transparent at 244 nm and 198 nm. The dichroic mirror 22a separates 198 nm light from 1064 nm or 244 nm residual light.

上述され、図6に簡略に示されるような、本発明の実施形態の1つの非常に重要な利点は、非線形光周波数変換器結晶への光損傷の実質的な低減が得られることである。この利点は、共振器内の例えば1064nmの赤外光パワーを高め、同時に及び対応して、入力/内部の例えば244nmの紫外光パワーを下げて、例えば198nmの出力深紫外光パワーレベルを維持することによって達成される。例えば、IR光パワーを2倍に高め、同時にUV光パワーを1/2に下げれば、198nm波長において得られる出力パワー量は同じになるが、CLBO結晶86への損傷が避けられる。この概念は、赤外光パワーが紫外光パワーをはるかにこえるときの、紫外波長におけるパワーへの深紫外波長におけるパワーの線形依存性を、結晶86における既知の損傷機構とともに、利用している。発明者等の実施例においては、共振器(図6の一次スレーブレーザ発振器15bの共振器36b)内の(例えば1064nmの波長の)赤外(IR)光パワーの好ましい範囲は500Wより大きく、(例えば約244nmの波長の)UV光パワーの好ましい範囲は600mWより小さい。(1064nmの波長の)共振器内IR光パワーの範囲は1000Wより大きいことが一層好ましく、UV光パワーの好ましい範囲は300mWより小さい。共振器内IR光パワーは2000Wより大きいことが最も好ましく、UV光パワーの好ましい範囲は150mWより小さい。   One very important advantage of embodiments of the present invention, as described above and shown schematically in FIG. 6, is that a substantial reduction in optical damage to the nonlinear optical frequency converter crystal is obtained. This advantage increases the infrared light power of eg 1064 nm in the resonator and simultaneously and correspondingly lowers the input / internal UV light power of eg 244 nm to maintain an output deep ultraviolet light power level of eg 198 nm. Is achieved. For example, if the IR light power is doubled and the UV light power is reduced to ½ at the same time, the output power obtained at the 198 nm wavelength is the same, but damage to the CLBO crystal 86 is avoided. This concept takes advantage of the linear dependence of power at deep ultraviolet wavelengths to power at ultraviolet wavelengths, along with known damage mechanisms in crystal 86, when the infrared light power far exceeds the ultraviolet light power. In our embodiment, the preferred range of infrared (IR) light power (for example at a wavelength of 1064 nm) in the resonator (resonator 36b of the primary slave laser oscillator 15b in FIG. 6) is greater than 500 W, ( The preferred range of UV light power (for example at a wavelength of about 244 nm) is less than 600 mW. More preferably, the range of intracavity IR light power (at a wavelength of 1064 nm) is greater than 1000 W, and the preferred range of UV light power is less than 300 mW. Most preferably, the intracavity IR light power is greater than 2000 W and the preferred range of UV light power is less than 150 mW.

本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、添付される特許請求項及びその等価物の範囲内に本発明の改変及び変形が入れば、本発明はそのような改変及び変形を包含するとされる。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it is intended that the present invention cover such modifications and variations as come within the scope of the appended claims and their equivalents.

本発明の一実施形態にしたがうレーザシステムの略図である1 is a schematic diagram of a laser system according to an embodiment of the present invention. キャリア周波数AとサイドバンドBの間のセパレーションfmod及び一次レーザ発振器共振器の変調周波数fcavを簡略に示すThe separation f mod between the carrier frequency A and the sideband B and the modulation frequency f cav of the primary laser oscillator resonator are simply shown. 本発明の第2の実施形態にしたがうレーザシステムについての光学系及び電気系の構成の略図である4 is a schematic diagram of the configuration of optical and electrical systems for a laser system according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態にしたがうレーザシステムの略図である4 is a schematic diagram of a laser system according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態にしたがうレーザシステムの略図である6 is a schematic diagram of a laser system according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施形態にしたがうレーザシステムの略図である6 is a schematic diagram of a laser system according to a fifth embodiment of the present invention; 本発明の第6の実施形態にしたがうレーザシステムの略図である6 is a schematic diagram of a laser system according to a sixth embodiment of the present invention;

符号の説明Explanation of symbols

10 レーザシステム
12 低パワーマスターレーザ
14 高パワースレーブレーザ発振器
16 希土類ドープファイバ
18 Ybドープ二重クラッドファイバ(DCF)
20 電気光学変調器(EOM)
22 半反射ミラー
24 光検出器
26 ダブルバランスト混合器
28 電気フィルタ
30 積分回路集成素子
32 光位相変調器
34 フィードバックユニット
36 共振器
38 ポンピングレーザ
40 ポンプ−信号コンバイナー
42 モード整合光学系
44 偏光制御光素子
46 入力−出力結合器
48 高反射ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser system 12 Low power master laser 14 High power slave laser oscillator 16 Rare earth doped fiber 18 Yb dope double clad fiber (DCF)
20 Electro-optic modulator (EOM)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Semi-reflective mirror 24 Photodetector 26 Double balanced mixer 28 Electric filter 30 Integration circuit assembly element 32 Optical phase modulator 34 Feedback unit 36 Resonator 38 Pumping laser 40 Pump-signal combiner 42 Mode matching optical system 44 Polarization control light Element 46 Input-output coupler 48 High reflection mirror

Claims (15)

高パワーレーザシステムにおいて、
マスターレーザ、
希土類ドープファイバを含む共振器を有し、前記マスターレーザに能動的に注入同期されている、一次スレーブレーザ発振器、
を備え、
前記共振器が1Wをこえる光パワー出力を与えることを特徴とする高パワーレーザシステム。
In high power laser systems,
Master laser,
A primary slave laser oscillator having a resonator including a rare earth-doped fiber and actively injection-locked to the master laser;
With
A high power laser system wherein the resonator provides an optical power output exceeding 1 W.
前記希土類ドープファイバ内の能動光路長が前記一次スレーブレーザ発振器内の受動光路長より長いことを特徴とする請求項1に記載の高パワーレーザシステム。   2. The high power laser system according to claim 1, wherein an active optical path length in the rare earth doped fiber is longer than a passive optical path length in the primary slave laser oscillator. 前記一次スレーブレーザ発振器の前記共振器が、光信号周波数を同期させるために前記希土類ドープファイバの少なくとも一部分内で光位相を変調することができる位相変調器を有し、前記位相変調器がモードフィルタとして機能することを特徴とする請求項1または2に記載の高パワーレーザシステム。   The resonator of the primary slave laser oscillator comprises a phase modulator capable of modulating the optical phase within at least a portion of the rare earth doped fiber to synchronize the optical signal frequency, the phase modulator being a mode filter The high power laser system according to claim 1 or 2, wherein 前記希土類ドープファイバが偏波維持ファイバまたは単一偏波ファイバであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の高パワーレーザシステム。   4. The high power laser system according to claim 1, wherein the rare earth doped fiber is a polarization maintaining fiber or a single polarization fiber. 前記一次スレーブレーザ発振器の前記共振器が二次高調波発生器を有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の高パワーレーザシステム。   The high power laser system according to any one of claims 1 to 4, wherein the resonator of the primary slave laser oscillator includes a second harmonic generator. 前記レーザシステムが二次共振器を備え、前記二次共振器が高次高調波発生器を有し、前記高次高調波発生器は、三次高調波発生器、四次高調波発生器または五次高調波発生器を含むことを特徴とする請求項1に記載の高パワーレーザシステム。   The laser system includes a secondary resonator, the secondary resonator includes a high-order harmonic generator, and the high-order harmonic generator includes a third-order harmonic generator, a fourth-order harmonic generator, or a fifth-order harmonic generator. The high power laser system of claim 1 including a second harmonic generator. 前記レーザシステムが二次共振器を備え、前記二次共振器がラマン変換器結晶を有することを特徴とする請求項1に記載の高パワーレーザシステム。   The high power laser system according to claim 1, wherein the laser system includes a secondary resonator, and the secondary resonator includes a Raman converter crystal. 前記レーザシステムが二次共振器を備え、前記一次スレーブレーザ発振器の前記共振器及び前記二次共振器が少なくとも1つの共通光コンポーネントを共有し、前記二次共振器の少なくとも1つの区画は前記一次スレーブレーザ発振器の前記共振器の外部にあることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の高パワーレーザシステム。   The laser system comprises a secondary resonator, the resonator of the primary slave laser oscillator and the secondary resonator share at least one common optical component, and at least one section of the secondary resonator is the primary 5. The high power laser system according to claim 1, wherein the high power laser system is outside the resonator of a slave laser oscillator. 前記共通光コンポーネントが周波数変換器結晶であることを特徴とする請求項8に記載の高パワーレーザシステム。   9. The high power laser system of claim 8, wherein the common optical component is a frequency converter crystal. 前記レーザシステムがさらに電気光学変調器ドライバに接続された電気光学変調器を備え、前記共振器がfmod>fcavであるような共振器長Lを有し、ここでfmodは前記EOM(電気光学変調器)ドライバの周波数であり、fcavは、前記共振器長Lで定められる、共振器間隔であって、Lが0.25mより長いことを特徴とする請求項1に記載の高パワーレーザシステム。 The laser system further comprises an electro-optic modulator connected to an electro-optic modulator driver, the resonator having a resonator length L such that f mod > f cav , where f mod is the EOM ( 2. The high frequency according to claim 1, wherein f cav is a resonator interval determined by the resonator length L, and L is longer than 0.25 m. Power laser system. 前記共振器が前記ファイバと共に動作する直線偏光子を有していないことを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の高パワーレーザシステム。   11. The high power laser system according to claim 1, wherein the resonator does not have a linear polarizer operating with the fiber. 前記一次スレーブレーザ発振器の前記共振器が、前記光信号周波数を同期させるために前記希土類ドープファイバの少なくとも一部分を引き伸ばすことができる位相変調器を有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の高パワーレーザシステム。   The resonator of the primary slave laser oscillator comprises a phase modulator capable of stretching at least a portion of the rare earth doped fiber to synchronize the optical signal frequency. The high power laser system described in 1. 前記位相変調器がモードフィルタとして機能することを特徴とする請求項12に記載の高パワーレーザシステム。   The high power laser system according to claim 12, wherein the phase modulator functions as a mode filter. 第2の一次スレーブレーザ発振器をさらに備え、前記第2の一次スレーブレーザ発振器が第2のマスターレーザに注入同期されることを特徴とする請求項1に記載の高パワーレーザシステム。   The high power laser system according to claim 1, further comprising a second primary slave laser oscillator, wherein the second primary slave laser oscillator is injection-locked to the second master laser. 前記一次スレーブレーザ発振器及び前記第2の一次スレーブレーザ発振器のいずれとも動作可能な態様で接続された中間外部共振器をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載の高パワーレーザシステム。   15. The high power laser system according to claim 14, further comprising an intermediate external resonator connected in a manner operable with both the primary slave laser oscillator and the second primary slave laser oscillator.
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