JP2018538569A - 高パワーラマンレーザシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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ラマン効果を使用してビーム結合及び輝度変換を提供することと、
ダイヤモンドの極めて良好な熱特性を使用して熱効果の上限を上げること。後者は、ダイヤモンドのより高い熱伝導性に起因して他の材料よりおよそ100〜1000倍高く、低減した温度でダイヤモンドを使用することによりおよそ100倍、及び同位体的に純粋なダイヤモンドを使用することによってさらに100倍の上昇が利用可能である。
複数の代替構成が可能である。例えば、図16は、代替構成140を概略的に例証するものであり、複数の非同一線上のポンプビームが、ダイクロイックミラー142を介して入力される。入力シードビーム145は、後方伝播ビーム内に提供される。後方伝播ビームは、位相整合が全体的に満たされないため、無給電4光波混合の機会を減少させる。増幅された出力146は、ダイクロイックミラー142を介して出射する。
高ビーム品質出力を生成する高パワーラマンレーザは、図23に概略的に示される設計230に従って構成され得る。入力ポンプビームは、複数のビーム又は単一のポンプビームを含むことができる。ポンプビームは、単一又は多空間モードであり得る。ポンプビームは、ダイヤモンド232内に焦点を合わされて、レーザしきい値より大きい強度を達成する。レーザ空洞は、二つのミラー233、234によって画定される。空洞の曲率及び間隔は、当業者に知られているように、TEM00ストークスモードの、結晶のポンピングされた領域との良好な空間的重複を達成するように設計される。ミラーの間隔はまた、ミラーコーティング損傷しきい値を超過しないように、レーザモードがミラーに衝突する前にレーザモードの適度な拡大を確実にするために設計される。
本明細書全体にわたって「一つの実施形態」、「いくつかの実施形態」、又は「一実施形態」への言及は、その実施形態と関連して説明されるある特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたって様々な箇所における「一つの実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、又は「一実施形態において」の登場は、必ずしもすべて同じ実施形態について言及しているのではないが、そうである場合がある。さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、一つ以上の実施形態において、当業者にはこの開示から明白であるような好適な様式で組み合わされてもよい。
Claims (28)
- ラマンレージング又は増幅を受けるように適合されたラマンレージング媒体と、
前記レージング媒体を横切る間に、誘導ラマン散乱によってストークスビームをポンピングするための少なくとも一つのポンピングビームと、を含み、
前記少なくとも一つのポンピングビームが、多モード入力ビーム又は複数の入力ビームのいずれかを含む、ラマンレーザデバイス。 - 前記ラマンレージング媒体が等方的に純化される、請求項1に記載のラマンレーザデバイス。
- 前記ラマンレージング媒体が室温未満の温度である、請求項1又は2に記載のラマンレーザデバイス。
- 前記ラマンレージング媒体が極低温度まで冷却される、請求項1〜3のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
- ダイヤモンド冷却プレートが、冷却を助けるために前記ラマンレージング媒体に取り付けられる、請求項1〜4のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
- 総出力パワーが1kWを超過する、請求項1〜5のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
- 複数のポンプビームが同時にストークスシードビームを増幅させる、請求項1〜6のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
- 前記複数のポンプビームが相互インコヒーレントである、請求項1〜7のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
- 前記複数のポンプビームが非同一線である、請求項1〜8のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
- 前記ポンピングビームが前記ラマンレージング媒体に焦点合わせされる、請求項1〜9のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
- 前記ラマンレージング媒体が実質的にダイヤモンド材料を含む、請求項1〜10のいずれかに記載のラマンレーザ。
- 前記ダイヤモンド材料が同位体的に高純度のものである、請求項11に記載のラマンレーザ。
- 前記ダイヤモンド材料が0.01%未満の炭素12又は炭素13の同位体を有する、請求項12に記載のラマンレーザ。
- 前記複数のポンプビームが前記ストークスシードビームの周りに角度分散される、請求項7に記載のラマンレーザ。
- 前記ポンプビームが、低い高次ストークス生成を有する角度で焦点合わせされる、請求項1〜14のいずれかに記載のラマンレーザ。
- 前記ポンプビームが時間的にインターリーブされる、請求項1〜15のいずれかに記載のラマンレーザ。
- ストークスシードビーム及びポンピングビームが、前記ラマンレージング媒体内の焦点に焦点合わせされる、請求項1〜16のいずれかに記載のラマンレーザ。
- 前記ストークスシードビーム及びポンプビームが、4光波混合の位相整合角度よりも実質的に大きい角度で交差する、請求項17に記載のラマンレーザ。
- 前記ポンピングビームが多モードビームである、請求項1〜18のいずれかに記載のラマンレーザ。
- 前記ポンピングビームが、複数の異なるファイバレーザの出力を段階的に行うことにより形成される、請求項1〜19のいずれかに記載のラマンレーザ。
- 前記ストークスシードビーム及びポンピングビームが、前記ラマンレージング媒体中を後方伝播される、請求項1〜20のいずれかに記載のラマンレーザ。
- 前記ポンピングビームが、前記ラマンレージング媒体を通して複数回投射される、請求項1〜21のいずれかに記載のラマンレーザ。
- 前記ポンピングビームが、ブルースター角で前記ラマンレージング媒体とインターフェースをとる、請求項1〜22のいずれかに記載のラマンレーザ。
- 前記ラマンレージング媒体をモスアイ型反射防止表面で被覆することをさらに含む、請求項1〜23のいずれかに記載のラマンレーザ。
- ラマンレージングを受けるように適合されたラマンレージング媒体と、
前記ラマンレージング媒体を横切る間に、誘導ラマン散乱によってストークスシードビームをポンピングするための複数のポンピングビームと、を含む、ラマンレーザデバイス。 - ラマンレージング又は増幅を受けるように適合されたラマンレージング媒体と、
前記ラマンレージング媒体内に形成されるストークス波と、
前記レージング媒体を横切る間に、誘導ラマン散乱によって前記ストークス波をポンピングするための複数のポンピングビームと、を含み、
前記ラマンレージング媒体が等方的に純化されるか、又は室温未満の温度である、ラマンレーザデバイス。 - 出力空間ビーム品質が入力空間ビーム品質より良好である、請求項1〜26のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
- 前記シードビームが、前記ラマンレージング媒体内の自発光から形成される、請求項1〜27のいずれかに記載のラマンレーザデバイス。
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