JP2019505018A5

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Publication number: JP2019505018A5
Application number: JP2018542753A
Authority: JP
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2037-02-03

Claims

光周波数混合モジュールであって、
１以上の入力光電場の光子を周波数混合して出力光電場を生成する非線形媒質と、
前記非線形媒質によって生成された出力光電場の波長を選択するために、前記非線形媒質を前記１以上の入力光電場に位相整合させるための手段を提供する非線形媒質チューナと、
第１の方向補正光学系と、
前記非線形媒質と前記第１の方向補正光学系との間に配置され、前記非線形媒質の非線形特性によって変換されなかった前記１以上の入力光電場を前記出力光電場から空間的に分離する手段を提供する光電場分離装置とを具え、
前記非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置は、出力光電場の位置および伝搬角度が一定のままとなるように、出力光電場の選択された波長に依存することを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光電場分離装置は、第１のプリズムを含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光電場分離装置は格子を含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１乃至３のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記第１の方向補正光学系は、第１の動作制御ステージに取り付けられた第２のプリズムを含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項４に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記第１の動作制御ステージは、前記第２のプリズムの位置を直線的に平行移動するための手段を提供することを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項４または５に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記第１の動作制御ステージは、前記第２のプリズムの位置を回転させる手段を提供することを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１乃至６のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールが、出力光電場から空間的に分離された１以上の入力光電場から光子を除去する手段を提供する光電場ダンパをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項７に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光電場ダンパは、１以上のビームステアリングミラーを具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項８に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光電場ダンパは、前記１以上のビームステアリングミラーから反射された光をトラップするように構成された光トラップをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項８または９に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールは、前記非線形媒質と前記光電場分離装置との間に配置され、前記１以上のビームステアリングミラーに１以上の光電場を集束させるように構成された第１のレンズをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質は、ホウ酸バリウム（β−ＢａＢ_２Ｏ_４）またはＢＢＯ結晶を含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１１に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質チューナは、１以上の入力光電場の光子に対してＢＢＯ結晶の位置を回転させる手段を提供する第２の動作制御ステージを具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１２に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールは、ＢＢＯ結晶の回転によって生じる出力電場の位置および伝搬の角度の偏差を補償する手段を提供する第２の方向補正光学系をさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１３に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記第２の方向補正光学系はブリュースタープレートを具え、これは当該ブリュースタープレートの位置を回転させる手段を提供する第３の動作制御ステージに取り付けられていることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質が周期的分極反転した結晶を含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１５に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記周期的分極反転した結晶は、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結晶、周期的分極反転カリウムチタニルホスフェート（ＰＰＫＴＰ）結晶、および周期的分極反転化学量論的タンタル酸リチウム（ＰＰＳＬＴ）結晶を含む群から選択されることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１５または１６に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質チューナは、前記ＰＰＬＮ結晶の位置を１以上の入力光電場の光子に対して直線的に平行移動させる手段を提供する第４の動作制御ステージを具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１５または１６に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質チューナは、前記ＰＰＬＮ結晶を加熱するように構成された加熱素子を含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１乃至１８のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールは、出力光電場をコリメートまたは焦点合わせするように構成された１以上のレンズをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１乃至１９のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールは、前記非線形媒質チューナと、前記非線形媒質に対する前記第１の方向補正光学系の位置とを自動制御する手段を提供するコントローラをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項２０に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記コントローラはまた、前記第２の方向補正光学系の位置を自動制御する手段を提供することを特徴とする光周波数混合モジュール。
請求項１乃至２１のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形チューナは、前記光周波数混合モジュールが前記非線形媒質を識別するための手段を提供する結晶登録装置を具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。
光学システムであって、レーザヘッドと、請求項１乃至２２のいずれかに記載の光周波数混合モジュールとを具え、前記レーザヘッドは、前記光周波数混合モジュールのための１以上の入力光電場を生成する手段を提供することを特徴とする光学システム。
請求項２３に記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドは、ポンプレーザによって光学的にポンピングされた第１のＴｉ：サファイアレーザを具えることを特徴とする光学システム。
請求項２４に記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドは、第１のＴｉ：サファイアレーザの周波数を倍にするための手段を提供する周波数ダブラをさらに具えることを特徴とする光学システム。
請求項２４または２５に記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドは、ポンプレーザによって光学的にポンピングされた第２のＴｉ：サファイアレーザを具えることを特徴とする光学システム。
請求項２３乃至２６のいずれかに記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドはファイバレーザをさらに具えることを特徴とする光学システム。
請求項２７に記載の光学システムにおいて、前記ファイバレーザは、ツリウム添加シリカファイバレーザを含むことを特徴とする光学システム。
請求項２７に記載の光学システムにおいて、前記ファイバレーザは、エルビウム添加シリカファイバレーザを含むことを特徴とする光学システム。
請求項２３乃至２９のいずれかに記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドは、周波数２倍バナジウム酸ネオジウムレーザをさらに含むことを特徴とする光学システム。
請求項２３乃至３０のいずれかに記載の光学システムにおいて、前記光学システムはコントローラをさらに具え、当該コントローラは、レーザヘッドの構成要素を自動制御する手段を提供することを特徴とする光学システム。
請求項２３乃至３１のいずれかに記載の光学システムにおいて、前記光学システムは、前記光周波数混合モジュールの出力電場の周波数を倍にするように構成された周波数２倍ユニットをさらに具えることを特徴とする光学システム。
１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法であって、
非線形媒質内の１以上の入力光電場の光子を周波数混合することによって出力電場を生成するステップと、
前記非線形媒質を前記１以上の入力光電場に位相整合させて、前記非線形媒質によって生成された前記出力光電場の波長を選択するステップと、
前記出力光電場の位置および伝搬の角度が一定に保たれるように、出力光電場の選択された波長に依存して、非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップと、
前記非線形媒質と前記第１の方向補正光学系との間に配置された光電場分離装置を用いて、前記非線形媒質の非線形特性によって変換されなかった前記１以上の入力光電場を前記出力光電場から空間的に分離するステップとを含むことを特徴とする方法。
請求項３３に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップは、前記第１の方向補正光学系の位置を直線的に平行移動するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項３３に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップは、前記第１の方向補正光学系の位置を回転させるステップを含むことを特徴とする方法。
請求項３３乃至３５のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記出力光電場を空間的に分離するステップは、前記出力光電場から空間的に分離された１以上の入力光電場から光子を除去するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
請求項３３乃至３６のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させるステップは、前記非線形媒質の回転位置を変化させるステップを含むことを特徴とする方法。
請求項３７に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、当該方法がさらに、出力光電場の選択された波長に依存して、非線形媒質に対する第２の方向補正光学系の位置を選択するステップによって、前記非線形媒質の回転位置を変化させることによって導入される出力電場の位置および伝播の角度の偏差を補償するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項３３乃至３６のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させるステップは、１以上の入力光電場の光子に対して前記非線形媒質の位置を直線的に平行移動させるステップを含むことを特徴とする方法。
請求項３３乃至３６のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させて、非線形媒質によって生成される出力光電場の波長を選択するステップは、非線形媒質を加熱するステップを含んでもよいことを特徴とする方法。
請求項３３乃至４０のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させて、非線形媒質によって生成される出力光電場の波長を選択するステップは、コントローラによって自動的に設定されることを特徴とする方法。
請求項３３乃至４１のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップは、コントローラによって自動的に選択されることを特徴とする方法。
請求項３３乃至４２のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質に対する第２の方向補正光学系の位置を選択するステップは、コントローラによって自動的に選択されることを特徴とする方法。
請求項３３乃至４３のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、当該方法がさらに、前記非線形媒質を自動的に認識するステップを含むことを特徴とする方法。
請求項４４に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、当該方法がさらに、前記非線形媒質の認識に基づいて位相整合の方法を選択するステップを含むことを特徴とする方法。