JP2018056597A - 短パルスレーザの任意のトリガのための利得制御 - Google Patents
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Abstract
Description
任意の継続時間にわたって、任意の蓄積エネルギーレベルで、増幅器708の蓄積エネルギー(ひいては増幅器708の利得)をほぼ瞬間的にフリーズさせることができる。これは、必要とされる長さにわたって、何であれ所望のエネルギーレベルで、増幅器の利得変化(増幅器の蓄積エネルギーの変化)を単に停止することによって、不規則なトリガを可能にする。
Claims (33)
- 過渡光増幅器の連続的なポンピングを行うことによって前記増幅器の蓄積エネルギーを増大させることを含む方法であって、
前記増幅器の蓄積エネルギーは、順に増大する3つのエネルギーレベル、すなわち、
動的平衡状態の下限と、
前記動的平衡状態の上限と、
高エネルギーの入力パルスをより高エネルギーの出力パルスに増幅する蓄積エネルギーを定義する目標レベルとに関連付けられ、
前記方法は、ソースから前記増幅器へ高い繰り返し周波数で低エネルギーの制御パルスを送ることによって、前記増幅器の蓄積エネルギーを前記動的平衡状態に維持することをさらに含み、
前記方法は、トリガを受信することに基づいて、
前記増幅器へ低エネルギーの制御パルスを送ることを停止し、
前記ポンピングによって前記増幅器の蓄積エネルギーが前記目標レベルまで増大することを待機し、
前記高エネルギーの入力パルスを前記増幅器に送り、
前記高エネルギーの入力パルスをより高エネルギーの出力パルスに増幅し、これにより、前記増幅器の蓄積エネルギーを前記目標レベル未満の枯渇レベルまで低減させ、
前記より高エネルギーの出力パルスを出力することをさらに含む方法。 - 前記ソースは、
5メガヘルツ(MHz)より高いパルス繰り返し周波数を有する短パルスレーザ源と、
前記短パルスレーザ源に光学的に接続されて、前記短パルスレーザ源からのレーザパルスの送信及びエネルギーを制御するパルスピッカーとを備える請求項1記載の方法。 - 前記レーザパルスの送信及びエネルギーを制御することは、前記短パルスレーザ源からのレーザパルスを、前記パルスピッカーによって、通過させること、部分的に通過させること、又は遮断することを含む請求項2記載の方法。
- 前記低エネルギーの制御パルスを送ることを停止することは、前記短パルスレーザ源からのレーザパルスを前記パルスピッカーによって遮断することを含む請求項2記載の方法。
- 前記短パルスレーザ源又は前記パルスピッカーの少なくとも一方はマイクロ秒未満の応答時間を提供する請求項2記載の方法。
- 前記低エネルギーの制御パルス、前記高エネルギーの入力パルス、及び前記より高エネルギーの出力パルスは、1マイクロ秒未満のパルス幅を有する請求項1記載の方法。
- 前記枯渇レベルは前記動的平衡状態の下限未満である請求項1記載の方法。
- 前記動的平衡状態の中心エネルギーレベルから前記目標レベル及び前記枯渇レベルの中心エネルギーレベルへの差は、前記動的平衡状態の中心エネルギーレベルから前記目標レベル又は前記枯渇レベルへの差よりも小さい請求項1記載の方法。
- 前記トリガを受信することと、前記より高エネルギーの出力パルスを出力することとの間の時間遅延は、約5ナノ秒〜約100ナノ秒である請求項1記載の方法。
- 過渡光増幅器、ポンプ、ソース、及びコントローラを備えた装置であって、
前記過渡光増幅器は蓄積エネルギーを有し、前記蓄積エネルギーは、順に増大する3つのエネルギーレベル、すなわち、
動的平衡状態の下限と、
前記動的平衡状態の上限と、
高エネルギーの入力パルスをより高エネルギーの出力パルスに増幅する蓄積エネルギーを定義する目標レベルとに関連付けられ、
前記ポンプは、前記増幅器の蓄積エネルギーを増大させ、
前記ソースは、低エネルギーの制御パルス又は前記高エネルギーの入力パルスを前記増幅器に送り、
前記コントローラは、
高い繰り返し周波数で低エネルギーの制御パルスを前記増幅器へ送ることを前記ソースに要求することによって、前記増幅器の蓄積エネルギーを前記動的平衡状態に維持し、
トリガを受信することを待機し、
前記トリガを受信することに基づいて、
低エネルギーの制御パルスを前記増幅器へ送ることを停止し、
前記増幅器の蓄積エネルギーが前記目標レベルに到達するとき、前記高エネルギーの入力パルスを前記増幅器へ送ることを前記ソースに要求する装置。 - 前記ソースはレーザダイオードを備える請求項10記載の装置。
- 前記コントローラは、前記低エネルギーの制御パルスを送ることを停止するとき、前記レーザダイオードによるパルスの送信を防止するように前記レーザダイオードを制御するように構成される請求項11記載の装置。
- 前記ソースは、
前記低エネルギーの制御パルスを連続波低平均パワー制御ビームとして供給する連続波レーザと、
前記高エネルギーの入力パルスを供給する第2のレーザとを備える請求項10記載の装置。 - 前記増幅器の蓄積エネルギーは、前記高エネルギーの入力パルスの増幅によって枯渇レベルまで低減され、
前記高い繰り返し周波数は、前記増幅器の蓄積エネルギーを前記低エネルギーの制御パルスなしで前記目標レベル及び前記枯渇レベルの間の平衡状態に維持する繰り返し周波数よりも高い請求項10記載の装置。 - 前記上限及び前記下限の間の差は、前記目標レベル及び前記枯渇レベルの間の差の60%以下である請求項14記載の装置。
- 前記上限及び前記下限の間の差は、前記目標レベル及び前記枯渇レベルの間の差の20%以下である請求項14記載の装置。
- 前記装置は、前記より高エネルギーの出力パルスを出力することをさらに含み、
前記上限及び前記下限の間の差を低減することは、
前記高エネルギーの出力パルスの出力時及び前記トリガの受信時の間のタイミングジッタと、
所望のエネルギーレベル及び前記より高エネルギーの出力パルスのエネルギーレベルの間のエネルギージッタとのうちの少なくとも一方を低減する請求項16記載の装置。 - 前記増幅器は、
1つ又は複数の単一パス増幅器と、
1つ又は複数のマルチパス増幅器と、
1つ又は複数の単一パス増幅器及1つ又は複数のマルチパス増幅器の組み合わせとのうちの少なくとも1つを備える請求項10記載の装置。 - 前記コントローラは、
一連のパルスをバーストで提供するように前記トリガが指示していることを判定し、
前記増幅器の蓄積エネルギーが前記目標レベルに到達するとき、前記高エネルギーの入力パルスを前記一連のパルスのバーストとして要求する請求項10記載の装置。 - 前記装置は、前記増幅器の後段における出力制御装置であって、増幅された低エネルギーの制御パルス及びより高エネルギーの出力パルスを通過させる、遮断する、又は増幅された低エネルギーの制御パルス及びより高エネルギーの出力パルスのエネルギーレベルを出力前に低減する出力制御装置をさらに備える請求項10記載の装置。
- 前記コントローラは、前記コントローラが前記ソースからの低エネルギーのパルスを要求しているとき、パルスを遮断するように前記出力制御装置に要求するように構成される請求項20記載の装置。
- 前記出力制御装置は、パルスピッカー又はパルスオンデマンドを備える請求項20記載の装置。
- 前記増幅器の後段に非線形波長変換器をさらに備える請求項10記載の装置。
- 前記装置は、複数のトリガを受信し、前記複数のトリガに対応する複数のより高エネルギーの出力パルスを出力し、
前記複数のトリガに対応する前記複数のより高エネルギーの出力パルスのタイミングジッタ及びエネルギージッタはそれぞれ約1マイクロ秒未満及び5%未満である請求項10記載の装置。 - 短パルスレーザの利得調節の方法であって、前記方法は、
レーザシステムによって、前記レーザシステムの過渡光増幅器をポンピングし、これにより、前記増幅器の蓄積エネルギーを増大させることと、
前記レーザシステムによって、トリガを受信することを待機することと、
前記増幅器の蓄積エネルギーが保持エネルギーレベル未満である間、前記レーザシステムによって、前記レーザシステムのパルス源から前記増幅器へレーザパルスを送信することを防止することと、
前記増幅器の蓄積エネルギーが前記保持エネルギーレベルに到達し、前記トリガが受信されていないとき、前記レーザシステムによって、前記パルス源から前記増幅器に低エネルギーの制御パルスを送信し、各低エネルギーのパルスにより前記増幅器の蓄積エネルギーの一部を低減させ、前記ポンピングに対抗し、これにより、前記増幅器の蓄積エネルギーを前記保持エネルギーレベルの近傍及び未満の動的平衡状態に維持することと、
前記トリガが受信されるとき、前記レーザシステムによって、前記増幅器の蓄積エネルギーが前記保持エネルギーレベルよりも高い目標エネルギーレベルに達するまで、前記パルス源から前記増幅器へレーザパルスを送信することを防止し、その後、前記パルス源から前記増幅器へ高エネルギーの入力パルスを送信し、前記増幅器において前記高エネルギーの入力パルスをより高エネルギーの出力パルスに増幅することと、
前記レーザシステムによって、前記より高エネルギーの出力パルスを出力することとを含む方法。 - 前記トリガは、任意の時間において、前記レーザシステムのコントローラの外部から受信されるか、前記コントローラの内部で生成される請求項25記載の方法。
- 増幅の前に、前記低エネルギーの制御パルスの各低エネルギーの制御パルスは、前記高エネルギーの入力パルスのエネルギーに対して25%以下のエネルギーを有し、
前記低エネルギーの制御パルスの繰り返しレートは、前記増幅器の蓄積エネルギーを前記低エネルギーの制御パルスなしで目標レベル及び枯渇レベルの間の平衡状態に維持するパルス繰り返し周波数(PRF)の4倍以上であり、
前記増幅器の蓄積エネルギーは、前記高エネルギーの入力パルスの増幅によって前記枯渇レベルまで低減される請求項25記載の方法。 - 増幅の前に、前記低エネルギーの制御パルスの各低エネルギーの制御パルスは、前記高エネルギーの入力パルスのエネルギーの約0.1%〜約40%である請求項25記載の方法。
- 前記低エネルギーの制御パルスの各低エネルギーの制御パルスは、約0.001ナノジュール〜約100ナノジュールのエネルギーを有する請求項25記載の方法。
- 前記低エネルギーの制御パルスは、エネルギー及びタイミングを除き、前記高エネルギーの入力パルスと同様の光学的特性を有する請求項25記載の方法。
- 前記高エネルギーの入力パルスは、前記より高エネルギーの出力パルスとして出力される前に、前記増幅器の利得媒質を複数回通過する請求項25記載の方法。
- 前記トリガを受信することと、前記より高エネルギーの出力パルスを出力することとの間の時間遅延は、約1マイクロ秒未満である請求項25記載の方法。
- 前記レーザシステムは、
ナノ秒レーザ、
ピコ秒レーザ、
フェムト秒レーザ、
マスタ発振器パワー増幅器レーザ、及び
再生増幅器レーザとのうちの少なくとも1つを備える請求項25記載の方法。
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