JP2022121108A - Laser electron optical generation device and laser light source device - Google Patents

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Abstract

To provide a laser electron optical generation device and a laser light source device, capable of improving accuracy of a collision timing and obtaining a laser electron light with a high light amount.SOLUTION: A laser electron optical generation device comprises: a light source part having a seed light source that generates a pulse laser beam by a gain switching method; an electron beam generation part that generates the pulse electron beam; a laser electron light generation part that makes the pulse electron beam generated in the electron beam generation part and the pulse laser beam generated in the light source part, collide to generate a laser electron light by inverse Compton scattering ; and a trigger signal generation part that generates a trigger signal for adjusting a collision timing with the pulse electron beam in the laser electron light generation part, and generates the trigger signal for driving the seed light source.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レーザ電子光発生装置およびレーザ光源装置に関する。 The present invention relates to a laser electronic light generator and a laser light source device.

電子ビームとパルスレーザ光とを衝突させて逆コンプトン散乱によりX線またはγ線のようなレーザ電子光を生成するレーザ電子光発生装置が医療用途や分析用途として注目されている。そして、レーザ電子光発生装置の普及のために、小型化、高輝度化、高効率化が望まれている。 2. Description of the Related Art A laser electron beam generator that generates laser electron beams such as X-rays or γ-rays through inverse Compton scattering by colliding an electron beam with a pulsed laser beam has attracted attention for medical and analytical purposes. Further, for the popularization of laser electron beam generators, miniaturization, high brightness, and high efficiency are desired.

図1に示すように、レーザ電子光ビームは発生点からコーン状に広がりながら伝搬する特徴を有するビームである。パルス電子ビームは光速(3×10m/s)で移動しており、パルスレーザ光との衝突タイミングがずれることでレーザ電子光ビームの発生点が大きくずれる。例えば、1ナノ秒ずれると衝突点が0.3mずれる。そのため、衝突タイミングに時間的なばらつきがあると輝度が低下する。 As shown in FIG. 1, the laser electron beam is a beam that is characterized by propagating while spreading in a conical shape from the point of origin. The pulsed electron beam is moving at the speed of light (3×10 8 m/s), and when the collision timing with the pulsed laser light is shifted, the generation point of the laser electron beam is greatly shifted. For example, a 1 nanosecond shift shifts the collision point by 0.3 m. Therefore, if there is a temporal variation in collision timing, the brightness will decrease.

レーザ逆コンプトン散乱によって散乱されるX線(散乱光子)の光子エネルギー(hν)は、レーザ(入射光子)の光子エネルギーをhν、電子ビームのエネルギーをγm(ここでγはローレンツ因子、mは電子の静止質量、cは光速)、レーザとの衝突角をθ、散乱されるX線(散乱光子)の散乱角をφとすると、次式で表わすことができる。

Figure 2022121108000002
The photon energy (hν) of X-rays (scattered photons) scattered by laser inverse Compton scattering is defined by hν 0 as the photon energy of the laser (incident photon) and γm 0 c 2 as the energy of the electron beam (where γ is the Lorentz factor , m0 is the rest mass of the electron, c is the speed of light), θ is the collision angle with the laser, and φ is the scattering angle of the scattered X-rays (scattered photons).
Figure 2022121108000002

[数1]に示すように、レーザ電子光ビームの光子エネルギーは、パルス電子ビームのエネルギー(γm)とパルスレーザ光の光子エネルギー(hν)によって決まる。 As shown in [Formula 1], the photon energy of the laser electron beam is determined by the energy of the pulsed electron beam (γm 0 c 2 ) and the photon energy of the pulsed laser beam (hν 0 ).

また、レーザ電子光の強度は、短時間当たりの衝突回数f、トムソン散乱の散乱断面積σ、rをパルス電子ビームとパルスレーザ光のビーム径、電子の数ne、光子の数npとすると、次式で表わすことができる。

Figure 2022121108000003
Further, the intensity of the laser electron beam is given by the number of collisions per short time f, the scattering cross section σ T of Thomson scattering, the beam diameters of the pulsed electron beam and the pulsed laser beam, the number of electrons ne, and the number of photons np. , can be expressed by the following equation.
Figure 2022121108000003

パルス電子ビームは加速器による加速過程で電子が空間的に密集した電子バンチが形成される。パルス電子ビームの時間幅は10ピコ秒程度である。レーザ電子光ビームの光量は上述した[数2]で与えられ、電子の数neに比例する。しかし、電子は自身が負の電荷をもっているため、neが増えると電子バンチ内での反発力が強まり電子バンチが広がる。そのため、光電子ビームの発生領域が拡大し輝度の低下を引き起こす。そのため、輝度を保ちつつ光量を上げるためには短時間当たりの衝突回数fを高める必要がある。 A pulsed electron beam forms an electron bunch in which electrons are spatially dense in the acceleration process by an accelerator. The time width of the pulsed electron beam is about 10 picoseconds. The light quantity of the laser electron light beam is given by [Equation 2] described above and is proportional to the number ne of electrons. However, since electrons themselves have a negative charge, an increase in ne increases the repulsive force within the electron bunch, expanding the electron bunch. As a result, the photoelectron beam generation region expands, causing a decrease in brightness. Therefore, in order to increase the amount of light while maintaining the brightness, it is necessary to increase the number of collisions f per short period of time.

特許文献1には、衝突タイミングの時間的なばらつきを抑制することを目的とする衝突タイミング調整装置として、電子ビームとレーザ光を衝突させて逆コンプトン散乱によりX線を発生させるX線発生装置における電子ビームとレーザ光の衝突タイミング調整装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses an X-ray generator that generates X-rays by inverse Compton scattering by colliding an electron beam and a laser beam as a collision timing adjustment device for the purpose of suppressing temporal variations in collision timing. A collision timing adjustment device for an electron beam and a laser beam is disclosed.

当該衝突タイミング調整装置は、電子ビームの通過経路上に設けられ、電子ビームに影響を与えることなくその通過を検出する電子ビーム検出装置と、前記電子ビームの通過を検出後、所定の遅延時間経過後に、レーザ光の発生指令を出力するレーザ光指令遅延回路と、を備え、前記電子ビーム検出装置の設置位置は、電子ビームの通過時から該電子ビームが予定衝突点に到達するまでのビーム遅延時間が、レーザ光の発生指令から該レーザ光が予定衝突点に到達するまでのレーザ遅延時間よりも、前記遅延時間以上に長く設定されていることを特徴とする。 The collision timing adjustment device includes an electron beam detection device that is provided on the electron beam passage path and detects the passage of the electron beam without affecting the electron beam, and a predetermined delay time after detecting the passage of the electron beam. and a laser light command delay circuit for outputting a laser light generation command later, wherein the installation position of the electron beam detection device is a beam delay from the time when the electron beam passes until the electron beam reaches the scheduled collision point. The time is set to be longer than the laser delay time from when the laser light generation command is issued until the laser light reaches the predetermined collision point.

2009-16123号公報2009-16123 publication

特許文献1に記載されたような衝突タイミング調整装置を備えたレーザ電子光発生装置によれば、パルス電子ビームとパルスレーザ光との衝突タイミングを精度よく調整できるようになる。 According to the laser electron beam generator equipped with the collision timing adjustment device as described in Patent Document 1, it is possible to accurately adjust the collision timing between the pulsed electron beam and the pulsed laser beam.

しかし、種光源としてQ-スイッチ方式のパルスレーザが用いられ、レーザ光の発生指令からパルスレーザが発生するまでの時間ジッタが数ナノ秒程度と大きい。また、パルスレーザ光のパルス幅(時間幅)が数ナノ秒と長いため、パルス幅(時間幅)が10ピコ秒程度のパルス電子ビームとの衝突ではパルスレーザ光のエネルギーが有効に活用されず、また繰返し周波数も一般的に数百kHzと低いため、短時間当たりの衝突回数fも十分に稼ぐことができないため、高輝度のレーザ電子光を得るという観点で不十分であった。 However, a Q-switch type pulse laser is used as the seed light source, and the time jitter from the command to generate the laser light to the generation of the pulse laser is as large as several nanoseconds. In addition, since the pulse width (time width) of the pulsed laser light is as long as several nanoseconds, the energy of the pulsed laser light is not effectively utilized in the collision with the pulsed electron beam whose pulse width (time width) is about 10 picoseconds. In addition, since the repetition frequency is generally as low as several hundred kHz, the number of collisions f per short time cannot be obtained sufficiently, and thus it is insufficient from the viewpoint of obtaining high-intensity laser electron beams.

また、種光源から出力されたパルスレーザ光をUV光に波長変換する場合に、ピークパワーを高めるべく波長変換素子へ入力するパルスレーザ光のビーム径を絞ると、波長変換効率の低下に加えて、波長変換素子に熱的な損傷を与えるという問題もあった。 Further, when the pulsed laser light output from the seed light source is wavelength-converted into UV light, if the beam diameter of the pulsed laser light input to the wavelength conversion element is narrowed in order to increase the peak power, the wavelength conversion efficiency will decrease and Also, there is a problem that the wavelength conversion element is thermally damaged.

そこで、パルス幅(時間幅)が数ピコ秒と短いモード同期レーザを種光源に用いることが想定できるが、モード同期レーザからの出力光を所定のタイミングでパルスピッカーを用いて取り出す必要があり、その結果数十~数百ナノ秒程度のパルスレーザ光の時間的なばらつきの影響を受けて、衝突タイミングの精度が得られないという問題があった。 Therefore, it is conceivable to use a mode-locked laser with a short pulse width (time width) of several picoseconds as the seed light source. As a result, there is a problem that the accuracy of the collision timing cannot be obtained due to the influence of the temporal variation of the pulsed laser beam of several tens to several hundreds of nanoseconds.

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、衝突タイミングの精度を向上させ、高輝度高光量のレーザ電子光を得ることができるレーザ電子光発生装置およびレーザ光源装置を提供する点にある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser electron beam generating device and a laser light source device capable of improving the accuracy of collision timing and obtaining high-intensity and high-intensity laser electron beams.

上述の目的を達成するため、本発明によるレーザ電子光発生装置の第一特徴構成は、ゲインスイッチング法によりパルスレーザ光を生成する種光源を備えた光源部と、パルス電子ビームを生成する電子ビーム生成部と、前記電子ビーム生成部で生成されたパルス電子ビームと、前記光源部で生成されたパルスレーザ光と、を衝突させて逆コンプトン散乱によるレーザ電子光を発生するレーザ電子光発生部と、前記レーザ電子光発生部における前記パルス電子ビームとの衝突タイミングを調節するトリガ信号であって、前記種光源を駆動するトリガ信号を生成するトリガ信号生成部と、を備えている点にある。 In order to achieve the above object, the first characteristic configuration of the laser electron beam generator according to the present invention is a light source unit having a seed light source for generating a pulsed laser beam by a gain switching method, and an electron beam for generating a pulsed electron beam. a generator, and a laser electron beam generator for generating laser electron beams by inverse Compton scattering by causing the pulsed electron beam generated by the electron beam generator and the pulsed laser beam generated by the light source to collide with each other. and a trigger signal generator for generating a trigger signal for adjusting the collision timing with the pulsed electron beam in the laser electron beam generator and for driving the seed light source.

トリガ信号生成部により生成されたトリガ信号により種光源がゲインスイッチング法で駆動されることにより時間的なばらつきなくピコ秒のパルスレーザ光が得られ、パルス電子ビームと精度良く衝突させることができ、高輝度高光量のレーザ電子光ビームを得ることができるようになる。そして、種光源をゲインスイッチング法で駆動することで、高い繰返し周波数でパルスレーザ光を生成できるようになり、単位時間当たりの衝突回数を高めてさらに高い光量のレーザ電子光ビームを得ることができるようになる。 A seed light source is driven by a gain switching method according to a trigger signal generated by a trigger signal generator, whereby a picosecond pulsed laser beam can be obtained without temporal variations, and can collide with a pulsed electron beam with high precision. It becomes possible to obtain a high-intensity, high-intensity laser electron beam. By driving the seed light source by the gain switching method, pulsed laser light can be generated at a high repetition frequency, and the number of collisions per unit time can be increased to obtain a laser electron light beam with a higher light intensity. become.

同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記光源部は、前記種光源から出力されたパルスレーザ光を増幅するハイブリッド光増幅器と、前記ハイブリッド光増幅器で増幅されたパルスレーザ光を波長変換する波長変換部を備えている点にある。 In the second characteristic configuration, in addition to the first characteristic configuration described above, the light source unit includes a hybrid optical amplifier that amplifies the pulsed laser light output from the seed light source, and It is characterized in that it has a wavelength conversion section that converts the wavelength of the pulsed laser beam.

ハイブリッド増幅器によって種光源から出力されたパルスレーザ光を高ピークパワー化することができ、さらに波長変換部によって波長変換された高い光子エネルギーの高出力パルスレーザ光を得ることができる。 The hybrid amplifier can increase the peak power of the pulsed laser light output from the seed light source, and the wavelength conversion unit can obtain high-output pulsed laser light with high photon energy whose wavelength is converted.

同第三の特徴構成は、上述した第一または第二の特徴構成に加えて、前記種光源から出力されるパルスレーザ光のパルス幅が0.1ピコ秒から100ピコ秒である点にある。 The third characteristic configuration is that, in addition to the first or second characteristic configuration described above, the pulse width of the pulsed laser light output from the seed light source is 0.1 picoseconds to 100 picoseconds. .

高輝度のレーザ電子光ビームを得るために、パルス幅が0.1ピコ秒から100ピコ秒のパルスレーザ光を好適に用いることができる。 A pulsed laser beam with a pulse width of 0.1 picoseconds to 100 picoseconds can be preferably used to obtain a high-intensity laser electron beam.

同第四の特徴構成は、上述した第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記トリガ信号生成部は、パルス電子ビームの電子バンチとパルスレーザ光の衝突点が常にパルスレーザ光のレイリー長以内に収まるように前記トリガ信号を生成する点にある。 The fourth characteristic configuration is, in addition to any one of the first to third characteristic configurations described above, the trigger signal generating unit, in which the collision point between the electron bunch of the pulsed electron beam and the pulsed laser beam is always the pulsed laser beam. The point is that the trigger signal is generated so as to be within the Rayleigh length of .

パルス電子ビームのビーム径は概ね一定なのに対して、パルスレーザ光のビーム径は伝搬距離に対して大きく変化する。電子バンチとの衝突点が最適位置からずれるとレーザ光のビーム径が大きくなり、レーザ電子光の光量が劇的に低下する。しかし、パルスレーザ光のレイリー長以内でパルスレーザ光を電子バンチと衝突させることができ、高い光量のレーザ電子光ビームを得ることができる。 While the beam diameter of the pulsed electron beam is generally constant, the beam diameter of the pulsed laser light varies greatly with propagation distance. If the point of collision with the electron bunch deviates from the optimum position, the beam diameter of the laser beam increases and the light intensity of the laser electron beam drops dramatically. However, the pulsed laser light can be collided with the electron bunch within the Rayleigh length of the pulsed laser light, and a high-intensity laser electron beam can be obtained.

同第五の特徴構成は、上述した第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記電子ビーム生成部で生成されるパルス電子ビームの同期タイミングを検出するパルス電子ビーム検出部を備え、前記トリガ信号生成部は、前記パルス電子ビーム検出部による同期タイミングに基づいて前記トリガ信号を生成する点にある。 The fifth characteristic configuration includes, in addition to any one of the first to fourth characteristic configurations described above, a pulsed electron beam detection section for detecting synchronization timing of the pulsed electron beam generated by the electron beam generation section. and the trigger signal generator generates the trigger signal based on the synchronization timing of the pulsed electron beam detector.

パルス電子ビーム検出部により検出されたパルス電子ビームの同期タイミングを基点にトリガ信号生成部がトリガ信号を生成することで、精度良くパルスレーザ光を電子バンチと衝突させることができるようになる。 The trigger signal generator generates the trigger signal based on the synchronization timing of the pulsed electron beam detected by the pulsed electron beam detector, so that the pulsed laser light can be accurately collided with the electron bunch.

同第六の特徴構成は、上述した第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記レーザ電子光発生部で生成されたレーザ電子光の強度を検出する強度検出部を備え、前記トリガ信号生成部は、前記強度検出部によるレーザ電子光の強度に基づいて前記トリガ信号を生成する点にある。 The sixth characteristic configuration includes, in addition to any one of the first to fifth characteristic configurations described above, an intensity detection unit for detecting the intensity of the laser electron beam generated by the laser electron beam generation unit, The trigger signal generator generates the trigger signal based on the intensity of the laser electron beam detected by the intensity detector.

強度検出部により検出されたレーザ電子光の強度に基づいてトリガ信号生成部がトリガ信号を生成することで、精度良くパルスレーザ光を電子バンチと衝突させることができるようになる。 The trigger signal generator generates the trigger signal based on the intensity of the laser electron beam detected by the intensity detector, so that the pulsed laser beam can collide with the electron bunch with high accuracy.

本発明によるレーザ光源装置の第一の特徴構成は、上述した第一から第七の何れかの特徴構成を備えたレーザ電子光発生装置に用いられるレーザ光源装置であって、前記トリガ信号に基づいてゲインスイッチング法によりパルスレーザ光を生成する種光源と、前記種光源から出力されたパルスレーザ光を増幅するハイブリッド光増幅器と、前記ハイブリッド光増幅器で増幅されたパルスレーザ光を波長変換する波長変換部と、を備えている点にある。 A first characteristic configuration of a laser light source device according to the present invention is a laser light source device used in a laser electron beam generator having any one of the first to seventh characteristic configurations described above, wherein a seed light source for generating pulsed laser light by a gain switching method, a hybrid optical amplifier for amplifying the pulsed laser light output from the seed light source, and a wavelength converter for converting the wavelength of the pulsed laser light amplified by the hybrid optical amplifier. It is in that it is equipped with a part and

同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、CW光を生成するCW光源と、前記トリガ信号に基づいて前記CW光源を駆動して前記ハイブリッド光増幅器の励起状態を調節するCW光源制御部と、をさらに備えている点にある。 The second characteristic configuration includes, in addition to the first characteristic configuration described above, a CW light source that generates CW light, and driving the CW light source based on the trigger signal to adjust the excitation state of the hybrid optical amplifier. and a CW light source controller for controlling the light source.

例えば、トリガ信号の周期が長い場合に、ハイブリッド光増幅器を構成する各光増幅器が異常に高い励起状態となった状態で種光源からパルスレーザ光が出力されると、ハイブリッド光増幅器によりピークパワーが異常に高いパルスレーザ光が生成され、レーザ電子光ビームの強度が不安定になるばかりか、光増幅器や波長変換部の破損を招く虞がある。そのような場合でも、トリガ信号の発生状況に基づいてCW光源制御部がCW光源を駆動することでハイブリッド光増幅器の励起状態を調節して、レーザ電子光ビームの強度の安定を図り、光増幅器や波長変換部の破損を回避することができるようになる。 For example, when the cycle of the trigger signal is long and the pulsed laser light is output from the seed light source in a state where each optical amplifier constituting the hybrid optical amplifier is in an abnormally high excitation state, the hybrid optical amplifier causes the peak power to rise. An abnormally high pulsed laser beam is generated, and not only the intensity of the laser electron beam becomes unstable, but also the optical amplifier and the wavelength converter may be damaged. Even in such a case, the CW light source control unit drives the CW light source based on the generation of the trigger signal to adjust the excitation state of the hybrid optical amplifier, stabilize the intensity of the laser electron optical beam, and stabilize the intensity of the optical amplifier. and damage to the wavelength conversion section can be avoided.

以上説明した通り、本発明によれば、衝突タイミングの精度を向上させ、高輝度高光量のレーザ電子光を得ることができるレーザ電子光発生装置およびレーザ光源装置を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a laser electron beam generator and a laser light source device capable of improving the accuracy of collision timing and obtaining high-luminance, high-intensity laser electron beams. rice field.

逆コンプトン散乱の説明図Illustration of inverse Compton scattering レーザ電子光発生装置の機能ブロック構成図Functional block configuration diagram of the laser electron beam generator レーザ光源装置の機能ブロック構成図Functional block configuration diagram of the laser light source device パルス電子ビームの電子バンチとパルスレーザ光の衝突点の関係説明図Explanatory diagram of the relationship between the electron bunch of the pulsed electron beam and the collision point of the pulsed laser beam パルスレーザ光の平均出力に対するレーザ電子光の強度の特性図Characteristic diagram of intensity of laser electron beam versus average output of pulsed laser beam

以下、本発明によるレーザ電子光発生装置およびレーザ光源装置の実施形態を説明する。図2には、レーザ電子光発生装置の機能ブロック構成が示されている。 Embodiments of a laser electron beam generator and a laser light source device according to the present invention will be described below. FIG. 2 shows the functional block configuration of the laser electron beam generator.

レーザ電子光発生装置100は、ゲインスイッチング法によりパルスレーザ光を生成する種光源を備えた光源部1と、パルス電子ビームを生成する電子ビーム生成部2と、電子ビーム生成部2で生成されたパルス電子ビームと、光源部1で生成されたパルスレーザ光と、を衝突させて逆コンプトン散乱によるレーザ電子光を発生するレーザ電子光発生部3と、電子ビーム生成部2を制御するパルス電子ビーム制御部4と、レーザ電子光発生部3におけるパルス電子ビームとの衝突タイミングを調節するトリガ信号であって、種光源を駆動するトリガ信号を生成するトリガ信号生成部5と、を備えている。 A laser electron beam generator 100 includes a light source unit 1 having a seed light source for generating a pulsed laser beam by a gain switching method, an electron beam generating unit 2 for generating a pulsed electron beam, and an electron beam generated by the electron beam generating unit 2. A laser electron beam generator 3 for generating laser electron beams by inverse Compton scattering by colliding the pulsed electron beam with the pulsed laser beam generated by the light source unit 1, and the pulsed electron beam for controlling the electron beam generator 2. A control unit 4 and a trigger signal generation unit 5 for generating a trigger signal for adjusting the collision timing with the pulsed electron beam in the laser electron beam generation unit 3 and for driving the seed light source.

電子ビーム生成部2は、Xバンド(11.424GHz)の高周波電源により駆動されるRF電子銃と加速管等を備え、パルス電子ビーム制御部4により数十MeV程度の高エネルギーの電子ビームを生成する。 The electron beam generator 2 includes an RF electron gun driven by an X-band (11.424 GHz) high-frequency power supply, an acceleration tube, etc., and a pulsed electron beam controller 4 generates high-energy electron beams of several tens of MeV. do.

電子ビーム生成部2はパルス電子ビーム制御部4により制御され、例えば、バンチ間隔が23.6ナノ秒の電子バンチがレーザ電子光発生部3に向けて放出される。 The electron beam generator 2 is controlled by a pulsed electron beam controller 4, and electron bunches with a bunch interval of 23.6 nanoseconds are emitted toward the laser electron beam generator 3, for example.

電子ビーム生成部2から放出されたパルス電子ビームは、レーザ電子光発生部3に入力され、入力側の偏向磁石により直線経路を進むように偏向され、当該直線経路に設定された衝突部を通過した後に出力側の偏向磁石により外部に放出され、電子ビームダンパに吸収される。 The pulsed electron beam emitted from the electron beam generator 2 is input to the laser electron beam generator 3, deflected by the deflection magnet on the input side so as to follow a straight path, and passes through the collision part set on the straight path. After that, it is emitted outside by the bending magnet on the output side and absorbed by the electron beam damper.

図3に示すように、光源部1は、種光源10と、CW光源20と、ハイブリッド光増幅器30と、波長変換部40と、種光源10を駆動するレーザドライバD1と、CW光源20を駆動するレーザドライバD2を備えている。光源部1は、本発明のレーザ光源装置として機能する。 As shown in FIG. 3, the light source unit 1 includes a seed light source 10, a CW light source 20, a hybrid optical amplifier 30, a wavelength conversion unit 40, a laser driver D1 that drives the seed light source 10, and a CW light source 20. It has a laser driver D2 that The light source unit 1 functions as a laser light source device of the present invention.

さらに、光源部1には、レーザドライバD1を駆動するトリガ信号生成部50と、レーザドライバD2を駆動するCW光源駆動部60を備えている。種光源10及びCW光源20は共に単一縦モードのレーザ光を出力する分布帰還型レーザダイオード(以下、「DFBレーザ」と記す。)が用いられる。 Further, the light source unit 1 includes a trigger signal generation unit 50 that drives the laser driver D1 and a CW light source drive unit 60 that drives the laser driver D2. Both the seed light source 10 and the CW light source 20 are distributed feedback laser diodes (hereinafter referred to as "DFB lasers") that output laser light in a single longitudinal mode.

レーザドライバD1を介してトリガ信号生成部50から出力される駆動信号1つについて、DFBレーザ10から1つのパルス幅が0.1ピコ秒から100ピコ秒のパルスレーザ光が出力される。光源部1は数百メガヘルツまでのトリガ信号に対して時間ばらつきなく応答し、複雑なトリガ信号パターンにも正確に応答する。 A pulsed laser beam having a pulse width of 0.1 picoseconds to 100 picoseconds is output from the DFB laser 10 for one drive signal output from the trigger signal generator 50 via the laser driver D1. The light source unit 1 responds to trigger signals up to several hundred megahertz without time variations, and responds accurately to complex trigger signal patterns.

ゲインスイッチング法を用いて種光源10を発光させるべく、トリガ信号生成部50からDFBレーザ10のドライバD1に所定パルス幅のトリガ信号が出力される。当該駆動回路からDFBレーザ10にトリガ信号に応じたパルス電流が印加されると緩和振動が発生し、緩和振動による発光開始直後の最も発光強度が大きな第1波のみからなり第2波以降のサブパルスを含まないパルス状のレーザ光が出力される。ゲインスイッチング法とは、このような緩和振動を利用した短いパルス幅でピークパワーが大きいパルス光を発生させる方法をいう。 A trigger signal having a predetermined pulse width is output from the trigger signal generator 50 to the driver D1 of the DFB laser 10 to cause the seed light source 10 to emit light using the gain switching method. When a pulse current corresponding to the trigger signal is applied from the drive circuit to the DFB laser 10, relaxation oscillation occurs, and sub-pulses from the second wave onward consist of only the first wave having the highest emission intensity immediately after the start of light emission due to the relaxation oscillation. A pulsed laser beam that does not contain is output. The gain switching method is a method of generating pulsed light with a short pulse width and a large peak power using such relaxation oscillation.

ハイブリッド光増幅器20は、直列に接続された二段のファイバ増幅器と一段の固体増幅器を備え、種光源10から出力された波長1064nmのパルス光が二段のファイバ増幅器22,24で増幅され、さらに一段の固体増幅器で所望のレベルまで増幅される。 The hybrid optical amplifier 20 comprises a two-stage fiber amplifier and a one-stage solid-state amplifier connected in series, and pulsed light with a wavelength of 1064 nm output from the seed light source 10 is amplified by the two-stage fiber amplifiers 22 and 24, and further It is amplified to the desired level with a single stage solid state amplifier.

ファイバ増幅器として、所定波長(例えば975nm)の励起用光源で励起されるイッテルビウム(Yb)添加ファイバ増幅器等の希土類添加光ファイバが用いられる。 As the fiber amplifier, a rare-earth-doped optical fiber such as an ytterbium (Yb)-doped fiber amplifier that is pumped by a pumping light source with a predetermined wavelength (for example, 975 nm) is used.

固体増幅器50としてNd:YVO4結晶やNd:YAG結晶等の固体レーザ媒体が好適に用いられる。発光波長808nmまたは888nmのレーザダイオードで構成される励起用光源から出力されコリメータによってビーム成形された励起光によって固体レーザ媒体が励起されるように構成されている。 As the solid-state amplifier 50, a solid-state laser medium such as Nd:YVO4 crystal or Nd:YAG crystal is preferably used. A solid-state laser medium is excited by excitation light beam-shaped by a collimator output from an excitation light source composed of a laser diode with an emission wavelength of 808 nm or 888 nm.

種光源10から出力された数ピコジュールから数百ピコジュールのパルスエネルギーのパルス光が、光増幅器20によって最終的に数十マイクロジュールから数十ミリジュールのパルスエネルギーのパルス光に増幅される。 The pulsed light with pulse energy of several picojoules to several hundred picojoules output from the seed light source 10 is finally amplified by the optical amplifier 20 into pulsed light with pulse energy of several tens of microjoules to several tens of millijoules.

尚、ファイバ増幅器及び固体増幅器の数は特に限定されることはなく、パルス光に対する所望の増幅率を得るために適宜設定すればよい。例えば三つのファイバ増幅器を縦続接続し、その後段に二つの固体増幅器を縦続接続してもよい。何れの場合も各光増幅器の励起用のレーザ光源は常時駆動されている。 The number of fiber amplifiers and solid-state amplifiers is not particularly limited, and may be appropriately set in order to obtain a desired amplification factor for pulsed light. For example, three fiber amplifiers may be cascaded followed by two solid state amplifiers. In either case, the pumping laser light source of each optical amplifier is constantly driven.

波長変換素子30として、LBO結晶(LiB)と、CLBO結晶(CsLiB10)の2種類の非線形光学素子が用いられる。種光源10から出力され、光増幅器20で所定レベルに増幅された波長1064nmのパルス光が、LBO結晶(LiB)で波長532nmに波長変換され、さらにCLBO結晶(CsLiB10)で波長266nmの深紫外線に波長変換される。なお、非線形光学素子の数や種類は、求める波長に従って適宜選択することが可能である。 As the wavelength conversion element 30, two types of nonlinear optical elements are used: LBO crystal (LiB 3 O 5 ) and CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ). Pulsed light with a wavelength of 1064 nm, which is output from the seed light source 10 and amplified to a predetermined level by the optical amplifier 20, is wavelength-converted to a wavelength of 532 nm by an LBO crystal (LiB 3 O 5 ), and further by a CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ). It is wavelength-converted into deep ultraviolet rays with a wavelength of 266 nm. The number and types of nonlinear optical elements can be appropriately selected according to the desired wavelength.

図1に戻って説明を続ける。光源部1から出力されたパルスレーザ光は、パルスレーザ光導入部6に入射し、入射側の偏向ミラー、集光レンズ、出射側の偏向ミラーを経由して、レーザ電子光発生部3に備えた衝突部に向けて、パルス電子ビームの進行方向と正反対の方向に向けて入射される。 Returning to FIG. 1, the description continues. A pulsed laser beam output from the light source unit 1 enters a pulsed laser beam introduction unit 6, passes through a deflecting mirror on the incident side, a condensing lens, and a deflecting mirror on the emitting side, and enters the laser electron beam generating unit 3. The pulsed electron beam is incident in the opposite direction to the traveling direction of the pulsed electron beam toward the colliding portion.

衝突部でパルス電子ビームとパルスレーザ光とを衝突させて発生する逆コンプトン散乱によるX線またはγ線でなるレーザ電子光が、ハーフミラーである出射側の偏向ミラーを透過して外部に出力される。衝突部を通過したパルスレーザ光は光ダンパにより減衰される。 Laser electron light, which is X-rays or γ-rays due to inverse Compton scattering generated by colliding the pulsed electron beam and the pulsed laser light at the collision part, is transmitted through the deflecting mirror on the output side, which is a half mirror, and is output to the outside. be. The pulsed laser beam that has passed through the collision part is attenuated by the optical damper.

トリガ信号生成部5は、パルス電子ビーム制御部4から出力される同期信号、つまり電子ビーム生成部2で生成される電子バンチに同期し電子バンチが衝突位置に到る所定時間前のタイミング信号を基準に、上述した衝突部でパルス電子ビームと衝突するべく設定した遅延時間が経過した時点またはその前後の時点で種光源を駆動するトリガ信号を生成する。 The trigger signal generator 5 generates a synchronization signal output from the pulse electron beam controller 4, that is, a timing signal synchronized with the electron bunch generated by the electron beam generator 2 and a predetermined time before the electron bunch reaches the collision position. As a reference, a trigger signal for driving the seed light source is generated when the delay time set for colliding with the pulsed electron beam at the collision part has passed or before or after that.

詳述すると、トリガ信号生成部5は、パルス電子ビーム制御部4から出力される同期信号を基準にして、パルス電子ビームの電子バンチとパルスレーザ光の衝突点が常にパルスレーザ光のレイリー長以内に収まるようにトリガ信号を生成する。 More specifically, the trigger signal generation unit 5 uses the synchronizing signal output from the pulse electron beam control unit 4 as a reference so that the collision point between the electron bunch of the pulse electron beam and the pulse laser beam is always within the Rayleigh length of the pulse laser beam. Generate a trigger signal that fits in

パルス電子ビームのビーム径は一定なのに対して、パルスレーザ光のビーム径は伝搬距離に対して大きく変化する。電子バンチとの衝突点が最適位置からずれるとレーザ光のビーム径が大きくなり、レーザ電子光の光量が劇的に低下する。しかし、パルスレーザ光のレイリー長以内でパルスレーザ光を電子バンチと衝突させることができ、高輝度高光量のレーザ電子光ビームを得ることができる。 While the beam diameter of the pulsed electron beam is constant, the beam diameter of the pulsed laser light varies greatly with propagation distance. If the point of collision with the electron bunch deviates from the optimum position, the beam diameter of the laser beam increases and the light intensity of the laser electron beam drops dramatically. However, the pulsed laser light can collide with the electron bunch within the Rayleigh length of the pulsed laser light, and a high-intensity and high-intensity laser electron light beam can be obtained.

図4(a)はパルスレーザ光のビーム径が最小となる地点でパルス電子ビームと衝突する理想的な態様を示し、図4(b)はパルスレーザ光がレイリー長以内でとなる地点、つまり許容範囲内でパルス電子ビームと衝突する態様を示し、図4(c)はパルスレーザ光がレイリー長を超えた地点でパルス電子ビームと衝突する態様を示す。 FIG. 4(a) shows an ideal mode of collision with the pulsed electron beam at the point where the beam diameter of the pulsed laser beam is the smallest, and FIG. 4(b) shows the point where the pulsed laser beam is within the Rayleigh length, that is FIG. 4(c) shows a mode in which the pulsed electron beam collides with the pulsed electron beam within the allowable range, and FIG.

上述したパルス電子ビーム制御部4が、電子ビーム生成部2で生成されるパルス電子ビームの同期タイミングを検出するパルス電子ビーム検出部として機能し、トリガ信号生成部5は、パルス電子ビーム制御部4から出力される同期信号に基づいてタイミングに基づいてトリガ信号を生成するように構成されている。 The above-described pulsed electron beam control unit 4 functions as a pulsed electron beam detection unit that detects the synchronization timing of the pulsed electron beam generated by the electron beam generation unit 2, and the trigger signal generation unit 5 functions as the pulsed electron beam control unit 4. is configured to generate a trigger signal based on the timing based on the synchronization signal output from the .

なお、電子ビーム生成部2に備えた電子蓄積リングを通過する電子バンチの通過タイミングを検知するコイルを設け、当該コイルをパルス電子ビーム検出部として機能させてもよい。 A coil for detecting the passage timing of the electron bunch passing through the electron storage ring provided in the electron beam generator 2 may be provided, and the coil may function as the pulsed electron beam detector.

パルス電子ビーム検出部により検出されたパルス電子ビームの同期タイミングを基点にトリガ信号生成部がトリガ信号を生成することで、精度良くパルスレーザ光を電子バンチと衝突させることができるようになる。 The trigger signal generator generates the trigger signal based on the synchronization timing of the pulsed electron beam detected by the pulsed electron beam detector, so that the pulsed laser light can be accurately collided with the electron bunch.

レーザ電子光発生部3で生成されたレーザ電子光の強度を検出する強度検出部をさらに備えて、トリガ信号生成部5は、強度検出部によるレーザ電子光の強度に基づいてトリガ信号を生成するように構成してもよい。 An intensity detector for detecting the intensity of the laser electron beam generated by the laser electron beam generator 3 is further provided, and the trigger signal generator 5 generates a trigger signal based on the intensity of the laser electron beam detected by the intensity detector. It may be configured as

このとき、パルス電子ビーム制御部4から出力される同期信号に基づいて生成したトリガ信号の出力タイミングを強度検出部によるレーザ電子光の強度に基づいて補正するように構成することも可能であり、さらに精度良くパルスレーザ光を電子バンチと衝突させることができるようになる。 At this time, it is possible to correct the output timing of the trigger signal generated based on the synchronization signal output from the pulse electron beam control unit 4 based on the intensity of the laser electron beam detected by the intensity detection unit. Furthermore, it becomes possible to cause the pulsed laser beam to collide with the electron bunch with high accuracy.

図5(a)には、電子ビーム生成部2に備えた電子蓄積リングを通過する電子バンチが23.6ナノ秒で周回している状態が示されている。
図5(b)には、電子ビーム生成部2からレーザ電子光発生部3に入射したこのような電子バンチの一つにパルスレーザ光を衝突させたときのレーザ電子光の強度特性が示されている。
FIG. 5A shows a state in which an electron bunch passing through the electron storage ring provided in the electron beam generator 2 circulates at 23.6 nanoseconds.
FIG. 5(b) shows the intensity characteristics of the laser electron beam when the pulsed laser beam collides with one of such electron bunches incident on the laser electron beam generator 3 from the electron beam generator 2. In FIG. ing.

パルスレーザ光の平均出力を上昇させたときにレーザ電子光の強度は飽和することが確認される。そのため、パルスレーザ光の平均出力を然程上昇させることなく、飽和前の低い平均出力で駆動しながらパルスレーザ光の繰返し周期を短くすることで、短時間当たりの衝突回数を高めてさらに高光量のレーザ電子光ビームを得ることができる。 It is confirmed that the intensity of the laser electron beam is saturated when the average output of the pulsed laser beam is increased. Therefore, by shortening the repetition period of the pulsed laser light while driving at a low average output before saturation without increasing the average output of the pulsed laser light, the number of collisions per short period of time is increased and the light intensity is further increased. of laser electron light beams can be obtained.

なお、パルス電子ビーム制御部4から出力される同期信号の周期によっては、ハイブリッド光増幅器の励起状態が変動してパルスレーザ光の強度に影響を与え、レーザ電子光ビームの強度変動する虞がある。 Depending on the period of the synchronization signal output from the pulsed electron beam control unit 4, the excitation state of the hybrid optical amplifier may fluctuate, affecting the intensity of the pulsed laser beam and possibly causing the intensity of the laser electron beam to fluctuate. .

そのような場合に備えて、光源部1には、CW光を生成するCW光源20と、トリガ信号に基づいてCW光源20を駆動してハイブリッド光増幅器30の励起状態を調節するCW光源制御部60をさらに備えている。種光源10から出力されるパルスレーザ光とCW光は合波器を介して光路が一致するように構成されている。なお、CW光が波長変換部40に入射してもピークパワーが低いため、波長変換光は出力されることがない。 In preparation for such a case, the light source unit 1 includes a CW light source 20 that generates CW light, and a CW light source control unit that drives the CW light source 20 based on a trigger signal and adjusts the excitation state of the hybrid optical amplifier 30. 60 are further provided. The pulsed laser light and the CW light output from the seed light source 10 are arranged so that their optical paths are aligned via a multiplexer. Even if the CW light enters the wavelength conversion section 40, the wavelength-converted light is not output because the peak power is low.

CW光源制御部60は、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの回路ブロックで構成され、検知したトリガ信号の周期をモニタするとともに、トリガ信号の入力時点からの経過時間を計時し、次回のトリガ信号の入力時に種光源10で生成されるパルスレーザ光を増幅する際にハイブリッド光増幅器30の励起状態が所定値に保たれるように、CW光源を所定時間駆動するように構成されている。 The CW light source control unit 60 is configured by a circuit block such as an FPGA (Field Programmable Gate Array), monitors the cycle of the detected trigger signal, counts the elapsed time from the input of the trigger signal, and detects the next trigger signal. The CW light source is driven for a predetermined time so that the pumping state of the hybrid optical amplifier 30 is maintained at a predetermined value when amplifying the pulsed laser light generated by the seed light source 10 at the input of .

例えば、トリガ信号の周期が長い場合に、ハイブリッド光増幅器30を構成する各光増幅器が異常に高い励起状態となった状態で種光源10からパルスレーザ光が出力されると、ハイブリッド光増幅器30によりピークパワーが異常に高いパルスレーザ光が生成され、レーザ電子光ビームの強度が不安定になるばかりか、光増幅器30や波長変換部40の破損を招く虞がある。そのような場合でも、トリガ信号の発生状況に基づいてCW光源制御部60がCW光源を駆動することでハイブリッド光増幅器30の励起状態を調節して、レーザ電子光ビームの強度の安定を図り、光増幅器や波長変換部の破損を回避することができるようになる。 For example, when the cycle of the trigger signal is long, when the seed light source 10 outputs pulsed laser light in a state where each optical amplifier constituting the hybrid optical amplifier 30 is in an abnormally high excitation state, the hybrid optical amplifier 30 A pulsed laser beam having an abnormally high peak power is generated, and not only the intensity of the laser electron beam becomes unstable, but also the optical amplifier 30 and the wavelength conversion unit 40 may be damaged. Even in such a case, the CW light source control unit 60 drives the CW light source based on the generation of the trigger signal, thereby adjusting the excitation state of the hybrid optical amplifier 30 and stabilizing the intensity of the laser electron light beam. Damage to the optical amplifier and wavelength conversion section can be avoided.

上述した光源部1は、波長変換部40により波長1064nmのパルス光が、LBO結晶(LiB)で波長532nmに波長変換され、さらにCLBO結晶(CsLiB10)で波長266nmの深紫外線に波長変換される例を説明したが、変換される波長の値は特に限定するものではなく、使用する非線形光学素子も特に限定するものではない。また、光源部1に波長変換部40を備えず、種光源10から出力されるパルスレーザ光の波長を維持した状態でレーザ電子光発生部3に出力するように構成してもよい。 In the light source unit 1 described above, the pulsed light with a wavelength of 1064 nm is wavelength-converted by the wavelength conversion unit 40 into a wavelength of 532 nm by the LBO crystal (LiB 3 O 5 ), and the deep ultraviolet light with a wavelength of 266 nm is converted by the CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ). Although an example in which wavelength conversion is performed has been described, the value of the wavelength to be converted is not particularly limited, and the nonlinear optical element to be used is not particularly limited either. Alternatively, the light source unit 1 may not include the wavelength conversion unit 40 and the pulsed laser light output from the seed light source 10 may be output to the laser electron beam generator 3 while maintaining the wavelength thereof.

以上説明したように、ゲインスイッチ法で発生させたパルスレーザ光を増幅したのちに衝突させることで、高い光量のレーザ電子光ビームが得ることができる。さらに、パルスレーザ光を波長変換部にて波長変換した後に衝突させることで、レーザ電子光のエネルギーを高めることができる。もしくは、レーザ電子光のエネルギーを下げることなく、電子ビームのエネルギーを下げることもできる。これにより電子ビーム生成部の小型化を図ることができる。 As described above, a high-intensity laser electron beam can be obtained by amplifying and then colliding pulsed laser light generated by the gain switching method. Furthermore, the energy of the laser electron beam can be increased by colliding the pulsed laser beam after the wavelength is converted by the wavelength conversion unit. Alternatively, the energy of the electron beam can be lowered without lowering the energy of the laser electron beam. As a result, the size of the electron beam generator can be reduced.

パルスレーザ光のパルス幅(時間幅)をパルス電子ビームの時間幅と同等かそれ以下に調整することでレーザ電子光の輝度を高くできる。また、電子バンチの広がりを抑制し、小面積からのレーザ電子光を発生させることが可能になる。 By adjusting the pulse width (time width) of the pulsed laser beam to be equal to or less than the time width of the pulsed electron beam, the brightness of the laser electron beam can be increased. In addition, it is possible to suppress the spread of electron bunches and generate laser electron beams from a small area.

上述した[数2]で説明したように、電子の数neが増えるとバンチ内での反発力が強まり電子バンチが広がり、光電子ビームの発生領域が拡大し輝度の低下を引き起こす。そのため、輝度を保ちつつ光量を上げるためには繰り返し周波数fを高める必要がある。本レーザ光源装置を用いると、例えば毎秒6×10回までの高頻度の衝突が実現できるため、1バンチあたりの電子数を少なくすることができる。 As explained in [Equation 2] above, when the number ne of electrons increases, the repulsive force within the bunch increases, the electron bunch expands, and the generation area of the photoelectron beam expands, causing a decrease in luminance. Therefore, in order to increase the amount of light while maintaining the brightness, it is necessary to increase the repetition frequency f. By using this laser light source device, high-frequency collisions, for example, up to 6×10 9 times per second can be realized, so the number of electrons per bunch can be reduced.

ゲインスイッチング法で生成されるパルスレーザ光を衝突用のレーザに用いることでパルス電子ビームとの精度の高い同期が実現できる。そのため、作用領域(衝突部)内を通過するパルス電子ビームにパルスレーザ光を確実にかつ最適な場所で衝突させることができ、無駄なく安定に発生させることができる。 High-precision synchronization with the pulsed electron beam can be realized by using the pulsed laser beam generated by the gain switching method as the collision laser. Therefore, the pulsed laser beam can be caused to collide with the pulsed electron beam passing through the action area (collision portion) reliably and at the optimum location, and can be stably generated without waste.

トリガ信号生成部50は外部から入力される同期信号に基づいて動作するため、衝突のタイミングを電気的に調整することが可能となる。特に電気的な遅延調整は光学的な遅延調整機構と比較して簡便かつ小型、安定、安価に実現できる。 Since the trigger signal generator 50 operates based on the synchronization signal input from the outside, it is possible to electrically adjust the timing of the collision. In particular, the electrical delay adjustment can be realized simply, compactly, stably, and inexpensively compared with the optical delay adjustment mechanism.

さらに、作用領域内を通過するすべてのパルス電子ビームに対してパルスレーザ光を衝突させることが可能となり、装置全体としてレーザ電子光ビームの発生効率を高めることができる。例えば、作用領域内を通過するパルス電子ビームの通過回数は毎秒1×10~5×10回であることに対して、従来のQ-スイッチレーザによるパルスレーザ光は発光回数が低かった。そのため、すべてのパルス電子ビームに対して衝突をさせることができず、効率的な発生ができなかったが、本発明のレーザ光源装置を用いることで毎秒当たりの発光回数をパルス電子ビームと一致させることができる。 Furthermore, it is possible to cause the pulsed laser light to collide with all the pulsed electron beams passing through the active region, and the generation efficiency of the laser electron light beam can be improved as a whole device. For example, the number of times a pulsed electron beam passes through the active region is 1×10 8 to 5×10 8 times per second, whereas the pulsed laser light emitted by a conventional Q-switched laser emits a low number of times. Therefore, it was not possible to cause all the pulsed electron beams to collide with each other, and efficient generation was not possible. However, by using the laser light source device of the present invention, the number of times of light emission per second can be matched with that of the pulsed electron beam. be able to.

上述した複数の実施形態は、何れも本発明の一実施態様の説明であり、該記載により本発明の範囲が限定されるものではない。また、各部の具体的な回路構成や回路に使用する光学素子は、本発明の作用効果が奏される範囲で適宜選択し、或いは変更設計可能であることはいうまでもない。 The multiple embodiments described above are all descriptions of one embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the description. It goes without saying that the specific circuit configuration of each part and the optical elements used in the circuits can be appropriately selected or changed in design within the range in which the effects of the present invention can be achieved.

1:レーザ光源装置
2:電子ビーム生成部
3:レーザ電子光発生部
4:パルス電子ビーム制御部
5:トリガ信号生成部
6:パルスレーザ光導入部
10:種光源
20:CW光源
30:ハイブリッド光増幅器
40:波長変換部
50:トリガ信号生成部
60:CW光源制御部
100:レーザ電子光発生装置
1: Laser light source device 2: Electron beam generator 3: Laser electron beam generator 4: Pulsed electron beam controller 5: Trigger signal generator 6: Pulsed laser light introduction unit 10: Seed light source 20: CW light source 30: Hybrid light Amplifier 40: Wavelength converter 50: Trigger signal generator 60: CW light source controller 100: Laser electron beam generator

Claims (8)

ゲインスイッチング法によりパルスレーザ光を生成する種光源を備えた光源部と、
パルス電子ビームを生成する電子ビーム生成部と、
前記電子ビーム生成部で生成されたパルス電子ビームと、前記光源部で生成されたパルスレーザ光と、を衝突させて逆コンプトン散乱によるレーザ電子光を発生するレーザ電子光発生部と、
前記レーザ電子光発生部における前記パルス電子ビームとの衝突タイミングを調節するトリガ信号であって、前記種光源を駆動するトリガ信号を生成するトリガ信号生成部と、
を備えているレーザ電子光発生装置。
a light source unit including a seed light source for generating pulsed laser light by a gain switching method;
an electron beam generator that generates a pulsed electron beam;
a laser electron beam generator for generating laser electron beams by inverse Compton scattering by causing the pulsed electron beam generated by the electron beam generator and the pulsed laser beam generated by the light source to collide;
a trigger signal generation unit for generating a trigger signal for adjusting the collision timing with the pulsed electron beam in the laser electron beam generation unit and for driving the seed light source;
A laser electro-optical generator comprising:
前記光源部は、前記種光源から出力されたパルスレーザ光を増幅するハイブリッド光増幅器と、前記ハイブリッド光増幅器で増幅されたパルスレーザ光を波長変換する波長変換部を備えている請求項1記載のレーザ電子光発生装置。 2. The light source unit according to claim 1, wherein the light source unit includes a hybrid optical amplifier for amplifying the pulsed laser light output from the seed light source, and a wavelength conversion unit for wavelength-converting the pulsed laser light amplified by the hybrid optical amplifier. Laser electron light generator. 前記種光源から出力されるパルスレーザ光のパルス幅が0.1ピコ秒から100ピコ秒である請求項1または2記載のレーザ電子光発生装置。 3. A laser electron beam generator according to claim 1, wherein the pulse laser beam output from said seed light source has a pulse width of 0.1 picoseconds to 100 picoseconds. 前記トリガ信号生成部は、パルス電子ビームの電子バンチとパルスレーザ光の衝突点が常にパルスレーザ光のレイリー長以内に収まるように前記トリガ信号を生成する請求項1から3の何れかに記載のレーザ電子光発生装置。 4. The trigger signal generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the trigger signal generator generates the trigger signal so that the collision point between the electron bunch of the pulsed electron beam and the pulsed laser beam is always within the Rayleigh length of the pulsed laser beam. Laser electron light generator. 前記電子ビーム生成部で生成されるパルス電子ビームの同期タイミングを検出するパルス電子ビーム検出部を備え、
前記トリガ信号生成部は、前記パルス電子ビーム検出部による同期タイミングに基づいて前記トリガ信号を生成する請求項1から4の何れかに記載のレーザ電子光発生装置。
A pulsed electron beam detector for detecting synchronization timing of the pulsed electron beam generated by the electron beam generator,
5. The laser electron beam generator according to claim 1, wherein said trigger signal generator generates said trigger signal based on synchronization timing by said pulse electron beam detector.
前記レーザ電子光発生部で生成されたレーザ電子光の強度を検出する強度検出部を備え、
前記トリガ信号生成部は、前記強度検出部によるレーザ電子光の強度に基づいて前記トリガ信号を生成する請求項1から5の何れかに記載のレーザ電子光発生装置。
an intensity detection unit that detects the intensity of the laser electron beam generated by the laser electron beam generation unit;
6. The laser electron beam generator according to claim 1, wherein said trigger signal generator generates said trigger signal based on the intensity of the laser electron beam detected by said intensity detector.
請求項1から7の何れかに記載のレーザ電子光発生装置に用いられるレーザ光源装置であって、
前記トリガ信号に基づいてゲインスイッチング法によりパルスレーザ光を生成する種光源と、
前記種光源から出力されたパルスレーザ光を増幅するハイブリッド光増幅器と、
前記ハイブリッド光増幅器で増幅されたパルスレーザ光を波長変換する波長変換部と、
を備えているレーザ光源装置。
A laser light source device used in the laser electron beam generator according to any one of claims 1 to 7,
a seed light source that generates pulsed laser light by a gain switching method based on the trigger signal;
a hybrid optical amplifier that amplifies the pulsed laser light output from the seed light source;
a wavelength conversion unit for wavelength-converting the pulsed laser light amplified by the hybrid optical amplifier;
A laser light source device comprising:
CW光を生成するCW光源と、
前記トリガ信号に基づいて前記CW光源を駆動して前記ハイブリッド光増幅器の励起状態を調節するCW光源制御部と、
をさらに備えている請求項7記載のレーザ光源装置。
a CW light source that generates CW light;
a CW light source controller that drives the CW light source based on the trigger signal to adjust an excitation state of the hybrid optical amplifier;
8. The laser light source device according to claim 7, further comprising:
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