JP2022519617A - パルスの時間的重畳を伴うレーザシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、注入システム（１０）と、光増幅器システム（２０）と、ビームコンバイナ（７１）とを備えるパルスレーザシステムに関し、パルスレーザシステムが、一方では、１００フェムト秒～数百ピコ秒の短い持続時間（Ｔｃ）の増幅されたパルス（３０１）を発生させ、他方では、数ピコ秒～数百ナノ秒の長い持続時間（ＴＬ）のもう１つの増幅されたパルス（４０２）を発生させるように設計され、短い持続時間（Ｔｃ）の増幅されたパルス（３０１、３１１、４０１、５０１）と長い持続時間（ＴＬ）の他の増幅されたパルス（３０２、４０２）とが同じ光増幅器システム（２０）から到来し、短い持続時間（Ｔｃ）の増幅されたパルス（３０１）が、長い持続時間（ＴＬ）のもう１つの増幅されたパルス（４０２）と相対遅延（Δｔ２）で時間的に重畳され、相対遅延（Δｔ２）が長い持続時間（ＴＬ）以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザパルスに基づくシステム及び方法の技術分野に関する。

上記の分野では、様々なタイプのパルスレーザが知られている。半導体レーザ又はレーザダイオードは、ナノ秒領域の持続時間を有するパルスを送達する。チャープパルス増幅レーザシステムにより、ピコ秒領域の短いプラスを得ることができ、又は更には、約１００フェムト秒～数百フェムト秒に含まれる持続時間を有する超短パルスを得ることができる。

パルスレーザは、一般に、使用されるアーキテクチャに技術的に依存し、検討されているアプリケーションに一般に適合されなければならないレート又は放出パルス繰り返し数で動作する。

本明細書では、「パルスの持続時間」という用語は、パルスの時間的強度プロファイルの半値全幅を意味する。

パルスレーザシステムには、例えば、穿孔、切断、及び／又は表面削りによる材料の機械加工において、多くのアプリケーションがある。各レーザ方法の最適化は、特に、エネルギー、波長、パルス持続時間、及びパルスレートを含む一式のレーザパラメータに依存する。この分野では、数ピコ秒又はサブピコ秒の持続時間を有するパルスの使用により、ピコ秒領域及びフェムト秒（サブピコ秒とも呼ばれる）領域においては異なるレーザ－物質相互作用現象の実現に起因して、レーザの応用範囲を大幅に拡大することができている。

試料上でのスポットの空間的被覆率に関連付けられた経時的に連続するパルスの空間的重畳は、よく知られた技法であり、多くの方法で使用されている。

時間シフトさせたダブルパルスの使用は、多くの研究の対象となっている。

図１は、従来技術のレーザによるレーザパルスの放出を時間の関数として概略的に示している。レーザは、パルス１とそれに続くパルス２との間が周期Δｔ_１だけ隔てられているパルスを送達する。周期Δｔ_１は一般に調節可能である。連続するレーザパルス１、２は、一般に、周期Δｔ_１よりも短い又ははるかに短い同じ持続時間Ｔｃを有する。

近年、周期的なパルス列（「バースト」と呼ばれる）の使用により、新しいアプリケーションがもたらされている。パルスバーストのエネルギーは調整可能である場合もあれば調整可能ではない場合もある。連続するバーストは、アプリケーションに応じて調節可能な持続時間又は調節可能ではない持続時間によって時間的に隔てられる。

しかしながら、レーザシステムの複雑さを増すことなく、レーザ加工方法の精度及び／又は速度を向上させることを目的とする。

本発明は、注入システムと、光増幅器システムと、ビームコンバイナとを備えるパルスレーザシステムを提案するものであり、パルスレーザシステムが、一方では、１００フェムト秒～数百ピコ秒に含まれる短い持続時間の増幅されたパルスを発生させ、他方では、長い持続時間のもう１つの増幅されたパルス、又は対応して、長い持続時間の包絡線を有するギガヘルツ周波数で増幅された他のパルスのバーストを発生させるように適合され、長い持続時間が短い持続時間よりも長く、且つ長い持続時間が数ピコ秒～数百ナノ秒に含まれ、短い持続時間の増幅されたパルスと長い持続時間のもう１つの増幅されたパルス、又は対応して、長い持続時間の包絡線の他の増幅されたパルスのバーストとが同じ光増幅器システムから到来し、短い持続時間の増幅されたパルスが、パルスレーザシステムの出力において、長い持続時間のもう１つの増幅されたパルス、又は対応して、長い持続時間の包絡線の他の増幅されたパルスのバーストと相対遅延を伴って時間的に重畳され、相対遅延が長い持続時間以下である。

短い持続時間は、１００フェムト秒～数百フェムト秒に含まれ、長い持続時間は、５ナノ秒～数百ナノ秒に含まれると都合が良い。

長い持続時間のパルスは、短い持続時間のパルスの前に開始することが好ましい。これにより、長い持続時間のパルスは、短い持続時間のパルスの印加前に材料を加熱して準備する。この加熱により、材料のアブレーション閾値の変化がもたらされる。短い持続時間のパルスは、長いパルスの持続時間よりも短い遅延で長いパルスに重畳される。短い持続時間のパルスは、長いパルスとの時間的重畳なしで短いパルスを単独で印加した場合よりも高い効率で材料をアブレーションする。

本発明には、特に、透明な材料の穿孔、透明な材料の切断、及び透明な材料の表面削りにおけるアプリケーションがある。

第１の実施形態によれば、注入システムが、ソースパルスを発生させるために適合され、光増幅器システムが、ソースパルスを受け取り、増幅されたパルスを発生させるように適合され、パルスレーザシステムが、入力ブランチと、出力ブランチと、もう１つの出力ブランチとを有するビームスプリッタを備え、ビームスプリッタが、増幅されたパルスを分割し、分割された増幅されたパルスを出力ブランチ上に形成し、もう１つの分割された増幅されたパルスをもう１つの出力ブランチ上に形成するように配置され、圧縮器が、出力ブランチ上に配置され、分割された増幅されたパルスを受け取り、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルスを発生させるように適合され、光遅延線が、相対遅延をもたらすために出力ブランチ又はもう１つの出力ブランチ上に配置され、ビームコンバイナが、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルスを受け取るためにビームスプリッタの出力ブランチに接続された入力と、長い持続時間のもう１つの分割された増幅されたパルスを受け取るためにビームスプリッタのもう１つの出力ブランチに接続されたもう１つの入力とを有する。

短い持続時間の圧縮された増幅されたパルスが、１００フェムト秒～数百フェムト秒に含まれる持続時間を有し、もう１つの長い持続時間の分割された増幅されたパルスが、５ナノ秒～数百ナノ秒に含まれる持続時間を有すると都合が良い。

第１の実施形態の特定の態様によれば、パルスレーザシステムが、ビームコンバイナの上流のもう１つの出力ブランチ上に配置されたもう１つの圧縮器を更に備え、もう１つの圧縮器が、もう１つの分割された増幅されたパルスを時間的に圧縮するように適合される。

第１の実施形態の別の特定の態様によれば、パルスレーザシステムが、ビームコンバイナの上流のビームスプリッタのもう１つの出力ブランチ上に配置された非線形光学系を備え、非線形光学系が、もう１つの分割された増幅されたパルスを波長変換するように適合される。

第２の実施形態によれば、注入システムが、インジェクタと、もう１つのインジェクタと、インジェクタともう１つのインジェクタとの間にある電子同期システムとを備え、インジェクタが、１００フェムト秒～数百ピコ秒に含まれる短い持続時間のソースパルスを発生させるように適合され、もう１つのインジェクタが、長い持続時間のもう１つのソースパルスを発生させるように適合され、長い持続時間が５ナノ秒～数百ナノ秒に含まれ、電子同期システムが、ソースパルスともう１つのソースパルスとの間に、長い持続時間以下の遅延をもたらすように適合され、ビームコンバイナが、ソースパルスともう１つのソースパルスとを空間的且つ時間的に重畳させるように適合され、光増幅器システムが、時間的に重畳されたソースパルスともう１つのソースパルスとを受け取り、時間的に重畳された短い持続時間の増幅されたパルスと長い持続時間のもう１つの増幅されたパルスとを発生させるように適合される。

短い持続時間のソースパルスが、１００フェムト秒～数百フェムト秒に含まれる持続時間を有すると都合が良い。

任意で、第２の実施形態では、パルスレーザシステムが、光増幅器システムの下流に配置された圧縮器を備え、圧縮器が、短い持続時間の増幅されたパルスを受け取り、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルスを発生させるように適合される。

第２の実施形態の別の特定の態様によれば、もう１つのインジェクタが、発振器又はレーザダイオード又は集積回路レーザ源を備える。

別の実施形態によれば、注入システムが、インジェクタと、ギガヘルツソースと、インジェクタとギガヘルツソースとの間にある電子同期システムとを備え、インジェクタが、１００フェムト秒～数百ピコ秒に含まれる短い持続時間のソースパルスを発生させるように適合され、ギガヘルツソースが、５ナノ秒～数百ナノ秒に含まれる長い持続時間の包絡線を有する他のギガヘルツソースパルスのバーストを発生させるように適合され、電子同期システムが、ソースパルスとギガヘルツソースパルスバーストとの間に遅延をもたらすように適合され、ビームコンバイナが、ソースパルスと他のギガヘルツソースパルスのバーストとを空間的且つ時間的に重畳させるように適合され、光増幅器システムが、時間的に重畳されたソースパルスと他のギガヘルツソースパルスのバーストとを受け取り、他の増幅されたパルスのバーストと時間的に重畳された増幅されたパルスを発生させるように適合され、圧縮器が、増幅されたパルスを受け取り、圧縮された増幅されたパルスを発生させるように適合される。

本実施形態では、短い持続時間のソースパルスが、１００フェムト秒～数百フェムト秒に含まれる持続時間を有すると都合が良い。

第２の実施形態の特定の態様によれば、インジェクタが発振器と光変調器とを備える。

第２の実施形態の別の特定の態様によれば、パルスレーザシステムが、ビームコンバイナの上流に配置された光遅延装置を備える。

実施形態のいずれか１つの別の特定の態様によれば、パルスレーザシステムが、短い持続時間の増幅されたパルス並びに／又はもう１つの増幅されたパルス、及び対応して、他の増幅されたパルスのバーストを振幅変調するように適合された光減衰器又は光変調器を備える。

別の特定の態様によれば、ビームコンバイナが、光カプラ、偏光子、ダイクロイック部品、干渉フィルタ、又は非線形光学部品から選択される１つである。

別の特定の態様によれば、パルスレーザシステムが、短い持続時間の増幅されたパルスを受け取り、短い持続時間の波長変換された増幅されたパルスを発生させるように配置された非線形光学周波数変換器を備える。

当然のことながら、本発明の異なる特徴、変形形態、及び実施形態は、それらが互いに相容れないのではない、又は排他的ではない限り、様々な組み合わせにしたがって互いに関連付けられ得る。

加えて、本発明の様々な他の特徴は、本発明の非限定的な実施形態を示す図面を参照しながらなされる添付の説明から明らかになる。

従来技術のレーザシステムによって発生された短い又は超短の連続するレーザパルスの概略図である。 第１の実施形態による時間的に重畳されたパルスを伴うレーザシステムの概略図である。 第１の実施形態の変形形態による時間的に重畳されたパルスを伴うレーザシステムの概略図である。 第１の実施形態による、相対遅延Δｔ_２で時間的に重畳された短いパルスと長いパルスとのエネルギーの概略図である。 第２の実施形態による時間的に重畳されたパルスを伴うレーザシステムの概略図である。 第２の実施形態で使用されるインジェクタの一例の概略図である。 第２の実施形態の変形形態で使用されるインジェクタの別の例の概略図である。 第２の実施形態による、相対Δｔ_２で空間的且つ時間的に重畳された１つ又は複数の短いパルスと１つの長いパルスとのエネルギーの概略図である。 第２の実施形態の変形形態による、相対遅延Δｔ_２で時間的に重畳された長い包絡線を有するパルスバーストと短いパルスとのエネルギーの概略図である。

これらの図面では、異なる変形形態に共通する構造的及び／又は機能的な要素は、同じ参照符号を有し得ることに留意されたい。

異なる実施形態を詳細に説明する。

以下、本明細書では、パルスレーザシステムのアーキテクチャは、チャープパルス増幅に部分的に基づく。このタイプのアーキテクチャでは、ストレッチャが、パルスをそのパルスのスペクトル特性を用いて時間的に引き伸ばし、光増幅器システムが、引き伸ばされたパルスを増幅して高エネルギーの増幅されたパルスを発生させ、最後に、圧縮器が、増幅されたパルスを時間的に再圧縮して高出力の超短パルスを発生させる。

図２は、パルスレーザシステムの第１の実施形態を概略的に表している。

より具体的には、第１の実施形態によれば、パルスレーザシステムは、注入システム１０と、光増幅器システム２０と、ビームスプリッタ６０と、圧縮器３０と、光遅延線４０と、ビームコンバイナ７１とを備える。

注入システム１０は、発振器１３と、ストレッチャ１５と、光変調器１６とを備える。発振器１３は、最大約１００ＭＨｚのレートでパルスを発生させる。ストレッチャ１５は、発振器の各パルスを同じレートを維持しながら時間的に引き伸ばす。光変調器１６によって、光増幅器システム２０の上流で１つ又は複数のソースパルス１００を選択することができる。

例えば、光増幅器システム２０がソースパルス１００を受け取り、それを増幅して増幅されたパルス２００を送達する。光増幅器システム２０は、１つ又は複数の光増幅器、例えばプリアンプ及びそれに続く出力光増幅器を備える。増幅媒質の利得帯域幅がソースパルス１００のスペクトル幅より狭い場合、増幅媒質におけるパルスのスペクトル狭窄化現象によって、増幅されたパルス２００は、ソースパルス１００よりも短い持続時間を有することがある。或いは、増幅されたパルス２００は、ソースパルス１００と同様の持続時間を有することがある。

ビームスプリッタ６０は受動光学部品であることが好ましい。例として、ビームスプリッタ６０は、少なくとも１つの入力ブランチと２つの出力ブランチとを有する振幅カプラ／スプリッタを備える。ビームスプリッタ６０は、増幅されたパルス２００を入力ブランチ上で受け取る。ビームスプリッタ６０は、増幅されたパルス２００を、一方の出力ブランチ上に伝播させる分割された増幅されたパルス２０１と、他方の出力ブランチ上に伝播させるもう１つの分割された増幅されたパルス２０２とに振幅分割するように適合される。或いは、ビームスプリッタ６０は、増幅されたパルス２００を、ある偏光状態による分割された増幅されたパルス２０１と、別の偏光状態によるもう１つの分割された増幅されたパルス２０２とに偏光分割するように構成された偏光素子、例えば偏光子及び／又は位相板を備える。別の変形形態によれば、ビームスプリッタ６０は、増幅されたパルス２００を、ある波長の分割された増幅されたパルス２０１と、別の波長のもう１つの分割された増幅されたパルス２０２とに波長分割するように適合されたダイクロイックミラー又は干渉フィルタを備える。

ビームスプリッタ６０によって、分割された増幅されたパルス２０１の振幅を、もう１つの分割された増幅されたパルス２０２の振幅に対して変化させる及び調整することができると都合が良い。任意で、減衰器の８０が一方又は他方の出力ブランチ上に配置される。この減衰器８０によって、ビームスプリッタ６０とは独立に、分割された増幅されたパルス２０１の振幅を、もう１つの分割された増幅されたパルス２０２の振幅に対して調整することができる。

図２に示す実施形態では、分割された増幅されたパルス２０１は、ビームスプリッタ６０の出力ブランチ上で圧縮器３０に向けられ、もう１つの分割された増幅されたパルス２０２は、ビームスプリッタ６０のもう１つの出力ブランチ上で光遅延線４０に向けられる。圧縮器３０は、分割された増幅されたパルス２０１を受け取り、短い持続時間のパルスである圧縮された増幅されたパルス３０１を送達する。圧縮された増幅されたパルス３０１の持続時間Ｔｃは、１００フェムト秒～数ピコ秒に含まれる。圧縮された増幅されたパルス３０１の持続時間Ｔｃが、１００フェムト秒～数百フェムト秒に含まれると特に都合が良い。光遅延線４０は、圧縮器３０を通過しないもう１つの分割された増幅されたパルス２０２を受け取り、数ピコ秒～１ナノ秒に含まれ、Ｔ_Ｌと記される長い持続時間を有する遅延された増幅されたパルス４０２を、長い持続時間の遅延された増幅されたパルス４０２の持続時間Ｔ_Ｌ以下の遅延Δｔ_２で送出する。本開示による同じレーザシステムでは、長いパルスと短いパルスとの間の持続時間の比は、１～１００００に含まれ、その値はアプリケーションに応じて決定される。

図３に示す変形形態によれば、遅延線４０が、ビームコンバイナ７１の上流の圧縮器３０と同じブランチ上に配置される。本変形形態では、分割された増幅されたパルス２０１が圧縮器３０及び遅延線４０に向けられ、もう１つの分割された増幅されたパルス２０２がビームコンバイナ７１に直接向けられる。この場合には、圧縮器３０は、分割された増幅されたパルス２０１を受け取り、短い持続時間のパルスである圧縮された増幅されたパルス３０１を送達する。光遅延線４０は、圧縮された増幅されたパルス３０１を受け取り、長い増幅されたパルスを形成するもう１つの分割された増幅されたパルス２０２の持続時間Ｔ_Ｌ以下の遅延Δｔ_２だけ遅延された圧縮された増幅されたパルス４０１を送出する。

図２及び図３に示す第１の実施形態では、ビームコンバイナ７１が光増幅器システム２０及び遅延線４０の下流に配置される。

図２に示す実施形態では、ビームコンバイナ７１は、圧縮された増幅されたパルス３０１と、長い持続時間のパルスである遅延された増幅されたパルス４０２とを、相対遅延Δｔ_２で空間的且つ時間的に重畳することにより再結合する。

図３に示す実施形態では、ビームコンバイナ７１は、遅延Δｔ_２で遅延された圧縮された増幅されたパルス４０１と、長い持続時間のパルスであるもう１つの分割された増幅されたパルス２０２とを、相対遅延Δｔ_２で空間的且つ時間的に重畳することにより再結合する。

ビームコンバイナ７１は、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルス３０１、対応して４０１と、長い持続時間の増幅されたパルス４０２、対応して２０２とを、短い圧縮された増幅されたパルスと長い増幅されたパルスとの間の相対遅延Δｔ_２で空間的に重畳させるための２つの入力チャネルと出力チャネルとを有する受動光学部品である。

例示的な実施形態では、ビームコンバイナ７１は、少なくとも２つの入力と１つの出力とを有するカプラを備える。ビームコンバイナ７１は、短い圧縮された増幅されたパルス３０１、及び対応して４０１と、長い増幅されたパルス４０２、及び対応して２０２とを、相対遅延Δｔ_２で振幅重畳させるように適合される。或いは、ビームコンバイナ７１は、ある偏光状態による短い圧縮された増幅されたパルスと、別の偏光状態による長い増幅されたパルスとを偏光再結合するように構成された偏光子を備える。別の変形形態によれば、ビームコンバイナ７１は、ある波長の短い増幅されたパルスと、別の波長の長い増幅されたパルスとを再結合するように適合されたダイクロイックミラー又は干渉フィルタを備える。

特定の実施形態では、ビームコンバイナ７１によって、短い増幅されたパルスの振幅を、長い増幅されたパルスの振幅に対して変化させて調整することも可能であり得る。しかしながら、このレベルでこの振幅調整機能を導入すると、損失及び最大到達可能出力の低下を生じる可能性がある。

例示的な実施形態では、光遅延線４０は固定且つ所定の遅延Δｔ_２を加える。光遅延線４０は、２００フェムト秒よりも良い精度で、１ピコ秒～１００ナノ秒の範囲に含まれる遅延Δｔ_２を得ることができるように光学部品、例えばミラーから作られる。光遅延線４０によって、短い圧縮された増幅されたパルス３０１、又は対応して４０１に、長い増幅されたパルス４０２、又は対応して２０２を重畳することができる。長い増幅されたパルスに対する短い圧縮された増幅されたパルスの時間的位置は、図４に示すように、遅延Δｔ_２に応じて正確に決定される。図４では、遅延Δｔ_２が、ビームコンバイナ７１の入力における、短い圧縮された増幅されたパルスの開始と長い増幅されたパルスの開始との間の絶対値で示されている。本明細書では、「パルスの開始」という用語は、パルスの強度がこのパルスの最大値の所定の割合、例えば最大値の１０％に等しい瞬間を意味する。

遅延Δｔ_２は、長い増幅されたパルスを形成するもう１つの分割された増幅されたパルス２０２の長い持続時間Ｔ_Ｌの４分の１、又は半分、又は更には４分の３以上であると都合が良い。例えば、１００ナノ秒に等しい持続時間の長いパルスの場合、遅延Δｔ_２は少なくとも２５ナノ秒、好ましくは少なくとも５０ナノ秒である。このようにして、長い増幅されたパルスは、短い増幅されたパルスの開始前に、露出した材料に照射される。

特定且つ有利な変形形態によれば、光遅延線４０は可変遅延Δｔ_２を有し、これにより、短い増幅された圧縮されたパルスと長い増幅されたパルスとの間の遅延を調整することができる。可変光遅延線４０は、例えば、いくつかのミラーを用いて簡単に作られ、ミラーのうちの１つが電動の並進移動ステージに取り付けられて、光路の長さを変化させ、ひいては、短い増幅されたパルスと長い増幅されたパルスとの間の遅延を調節可能にする。

第１の実施形態の利点は、増幅後に短い圧縮された増幅されたパルスと長い増幅されたパルスとを空間的に分離された２つのチャネルで送達することである。この分離により、短い増幅された圧縮されたパルス及び／又は長い増幅されたパルスを、これらをビームコンバイナ７１を介して再結合する前に、独立に変化させることができる。

第１の実施形態の変形形態によれば、レーザシステムは、ビームコンバイナ７１の下流に配置された非線形光学周波数変換器５０を更に備える。非線形光学周波数変換器５０は、例えば、和周波発生器、二次周波発生器、又はより一般的には多重高調波発生器である。例えば、非線形光学周波数変換器５０は、波長を変化させるための１つ又は複数の周波数逓倍結晶を備える。これにより、例えば、１０３０ｎｍの初期波長から、周波数ダブル（又は「二次高調波発生」のＳＨＧ）を行うことにより、５１５ｎｍの波長に、又は３倍の周波数では３４３ｎｍの波長に、又は４倍の周波数では２５７ｎｍの波長にすることができる。このような非線形光学周波数変換器５０は、入射ビームのピーク出力に極めて敏感である。最後に周波数逓倍結晶を配置することにより、よりエネルギーの高い短いパルス、つまり短い増幅されたパルス３０１の、周波数変換された短い増幅されたパルス５０１への周波数変換が促進される。この場合には、長い増幅されたパルスは光周波数において変換されない。このようにして、非線形光学周波数変換器５０によって、長い増幅されたパルスとは独立に、短い増幅されたパルスを選択的に周波数変換することができる。非線形光学周波数変換器５０は、周波数変換された短い増幅されたパルス５０１と長い増幅されたパルスとの間に追加的な時間的なずれをもたらさない。

代替的又は追加的に、例えば光周波数において２倍又は３倍にされた周波数変換された長い増幅されたパルス５０２を形成するために、ビームコンバイナ７１の上流で、長い増幅されたパルス２０２又は遅延された長い増幅されたパルス４０２を周波数変換するために、もう１つの分割された増幅されたパルス２０２の経路上にもう１つの非線形光学周波数変換器５２がある。非線形光学周波数変換器５２によって、短い増幅されたパルスとは独立に、長い増幅されたパルスを光周波数において変換することができる。

いずれの場合においても、一般に、変換されない入射エネルギーの割合、特に赤外線の残留ビームの波長を排除するために、各非線形光学周波数変換器５０及び／又は５２の下流にダイクロイックミラーを追加することが適切である。

第１の実施形態の変形形態によれば、レーザシステムは、ビームコンバイナ７１の上流で、長い増幅されたパルス、すなわち長い増幅されたパルス２０２又は４０２を時間的に圧縮し、１００ピコ秒未満、例えば１ピコ秒～７０ピコ秒に含まれる長い持続時間を有するもう１つの圧縮された増幅されたパルス３０２を形成するために、もう１つの分割された増幅されたパルス２０２の経路上にもう１つの圧縮器３２を更に備える。本変形形態によって、例えば、短い増幅されたパルスと長い増幅されたパルスとの間の継続時間の比を調整するために、短い増幅されたパルスとは独立に、長い増幅されたパルスを時間的に圧縮することができる。

まとめると、第１の実施形態によって、同じ光増幅器システム２０で増幅された短い増幅されたパルスと長い増幅されたパルスとの間に相対遅延を加えることができる。任意で、第１の実施形態によって、長い増幅されたパルスとは独立に、短い増幅されたパルスを周波数変換することができ、その逆も可能である。

図４は、第１の実施形態によるレーザシステムによって得られた、短い増幅されたパルス３０１と長い増幅されたパルス３０２、４０２、又は５０２との時間的重畳の一例を示しており、加工される材料が、長い増幅されたパルスの開始時に、短い増幅されたパルスに露出される前に、相対遅延Δｔ_２に等しい持続時間だけ露出されるように、短い増幅されたパルス３０１と長い増幅されたパルスとは、相対遅延Δｔ_２だけ時間的にずらされている。

第１の実施形態の１つの例示的なアプリケーションでは、圧縮された増幅されたパルス３０１が、約１００フェムト秒～５００フェムト秒に含まれる短い持続時間Ｔｃを有する。インジェクタ１０、光増幅器システム２０、及びビームスプリッタ６０は、分割された増幅されたパルス２０１と、２０ピコ秒～数百ナノ秒、５ナノ秒～１００ナノ秒、又は２０ピコ秒～１ナノ秒、又は２０ピコ秒～７００ピコ秒、例えば５０ピコ秒～１５０ピコ秒に含まれる持続時間Ｔ_Ｌのもう１つの分割された増幅されたパルス２０２とを形成する。圧縮器３０は、分割された増幅されたパルス２０１を圧縮して、１００フェムト秒～５００フェムト秒に含まれる短い持続時間Ｔｃの圧縮された増幅されたパルス３０１を形成する。光遅延線４０は、もう１つの分割された増幅されたパルス２０２を遅延させ、Δｔ_２だけ遅延された長い増幅されたパルス４０２を形成する。光遅延線４０によって、短い圧縮された増幅されたパルス３０１と長い増幅されたパルス４０２との間の遅延Δｔ_２を調整することができる。ビームコンバイナ７１は、短い増幅されたパルス３０１と長い増幅されたパルス４０２とを遅延Δｔ_２で空間的且つ時間的に重畳させる。レーザシステムは、例えば１００Ｗの平均出力を有する。増幅されたパルス３０１及び４０２の総エネルギーは、１００μＪ～５０ｍＪで調整可能であることが好ましい。エネルギー配分は、例えば短い増幅されたパルス３０１と長い増幅されたパルス４０２との間で５０／５０である。当然のことながら、ビームスプリッタ６０及び／又はビームコンバイナ７１の別の調整によって、短い増幅されたパルス３０１と長い増幅されたパルス４０２との間で別のエネルギー配分を得ることができる。インジェクタ１０のレートは、約１００ｋＨｚ～２ＭＨｚに含まれる。１００ｋＨｚのレートでは、平均出力１００Ｗ当たり１ｍＪのエネルギーが得られる。任意で、ビームコンバイナ７１の上流の光遅延線４０上にもう１つの圧縮器３２を配置することにより、長い増幅されたパルス４０２の持続時間を７０ピコ秒未満の値に低減することができる。

ビームコンバイナ７１の出力において、一般にフェムト秒の短い持続時間の増幅されたパルスと、ピコ秒又はナノ秒の持続時間の長い増幅されたパルスとの時間的重畳が、調節可能であることが好ましい遅延Δｔ_２で得られる。短い圧縮された増幅されたパルスと長い増幅されたパルスとのこの時間的重畳によって、新しいレーザ－物質相互作用構成を実現することができる。特に、長いパルスの開始の適用により、材料を加熱し、そのアブレーション閾値を変化させることができ、次いで、短いパルスの時間的重畳により、短いパルス単独の場合よりも効率的に材料をアブレーションすることができる。

実際、超短モードのレーザ方法は、かなり短い（フェムト秒／ピコ秒）又は長い（ナノ秒／マイクロ秒／ミリ秒）のいずれかの異なる時定数で作用する、いくつかのタイプのレーザ－物質相互作用メカニズムを実装することが知られている。特に、材料の温度上昇及び／又はアブレーションの動態へのレーザ照射の影響は、パルスの持続時間に大きく依存する。

加えて、和周波発生によって短い持続時間の圧縮された増幅されたパルス３０１、４０１、５０１及び／又は長い持続時間の増幅されたパルス３０２、４０２、若しくは５０２に異なる波長を持たせることができることにより、２倍又は３倍の光周波数、換言すれば、２又は３で除した波長を得ることができる。この光周波数変換により、レーザ－物質相互作用のこれらのメカニズム、特にレーザアブレーションのメカニズムを監視するための追加的なパラメータを持たせることができる。

この時間的整形は相互作用の物理的特徴にも起因しており、この時間的整形により、材料に印加されるエネルギーの配分を経時的に制御することができる。

まとめると、第１の実施形態によるレーザシステムによって、同じ光増幅器システムによって増幅され、且つ時間的に重畳された少なくとも２つのパルスと、フェムト秒であることが好ましい短い持続時間の増幅されたパルスと、ピコ秒又はナノ秒である長い持続時間のもう１つの増幅されたパルスとを送達することができ、短い持続時間の増幅されたパルスが長いパルスに対して時間的遅延を伴って印加され、時間的遅延が長いパルスの持続時間よりも短い。

図５は、パルスレーザシステムの第２の実施形態を概略的に表している。

この第２の実施形態は、図２に関連して説明したインジェクタ１０と同様であることが好ましいインジェクタ１１と、もう１つのインジェクタ１２又は補助インジェクタとの２つのインジェクタの組み合わせに基づいている。インジェクタ１１は、フェムト秒の短い持続時間のソースパルス１０１を送達する。もう１つのインジェクタ１２は、ピコ秒又はナノ秒の長い持続時間のもう１つのソースパルス１０２を送達する。長いパルスにおける持続時間の選択によっては、もう１つのインジェクタ１２はストレッチャを備え得る。圧縮器３０は、一般に、フェムト秒の持続時間の圧縮されたパルス３１１を発生させるために、インジェクタ１１のストレッチャに適合される。任意で、インジェクタ１１及び／又はもう１つのインジェクタ１２は光プリアンプを備える。

電子同期システム１８によって、短いソースパルス１０１ともう１つの長いソースパルス１０２との間の遅延Δｔ_２を電子的に調整することができる。電子的手段で得られた遅延の精度は、一般に、光遅延線などの光学的手段よりも低い。この精度は、従来の電子システムでは１ナノ秒の範囲にある。しかしながら、既存のより複雑な電子システムでは最大１００ピコ秒の精度を得ることができる。もう１つのソースパルス１０２が１ナノ秒以上の長い持続時間を有する場合には、このような精度が極めて適している。また、フェムト秒の領域での同期を可能とし、且つ例えばＭＨｚ又はＧＨｚの領域で動作するモードロック式発振器タイプのインジェクタ１２に適する高精度の電子デバイス（「シンクロロック」と呼ばれる）も知られている。

第２の実施形態では、ビームコンバイナ７２が光増幅器システム２０の上流に配置される。ビームコンバイナ７２は、短いソースパルス１０１ともう１つの長いソースパルス１０２とを、同期システム１８によって規定された遅延Δｔ_２で空間的且つ時間的に重畳させる。

ビームコンバイナ７２は偏光子を備えると都合が良く、インジェクタ１１が、ある偏光状態により偏光された短いソースパルス１０１を発生させ、もう１つのインジェクタ１２が、別の直交する偏光状態により偏光されたもう１つの長いソースパルス１０２を発生させる。或いは、ビームコンバイナ７２は、スペクトル部品、例えばダイクロイックミラー又は干渉フィルタである。

特定且つ有利な態様によれば、ビームコンバイナ７２とインジェクタ１１、対応してもう１つのインジェクタ１２との間に減衰器８１、対応して８２が配置される。減衰器８１、対応して８２によって、短いソースパルス１０１、対応してもう１つの長いソースパルス１０２のエネルギーを調整することができる。或いは、ビームコンバイナ７２がエネルギー調整を行うことも可能である。この目的のために、減衰器又はビームコンバイナは、入射角に応じて透過／反射曲線を変更することができるダイクロイックミラー、可変スペクトル幅の干渉フィルタ、又は他の偏光部品から選択され得る。短いソースパルス１０１及び／又はもう１つの長いソースパルス１０２のエネルギー調整により、レーザシステムの出力で得られる、重畳における短いソースパルスともう１つの長いソースパルスとの寄与の割合を調整することができる。

第２の実施形態の例では、短いソースパルス１０１はフェムト秒の継続時間のパルスである。市販の高帯域幅のレーザダイオードは、５ナノ秒～数百ナノ秒の範囲の長い持続時間Ｔ_Ｌのもう１つのソースパルス１０２を発生させる。短い方の５ナノ秒の持続時間Ｔ_Ｌは、電子回路を修正することにより得ることができる。ソースパルス１０１ともう１つのソースパルス１０２との空間的重畳は調整することができない。特に、フェムト秒パルスに対するカー効果に起因して、ナノ秒ビームとフェムト秒ビームとが完全に同じ大きさにならない可能性がある。ビームコンバイナ７２の下流では、短いソースパルス１０１ともう１つの長いソースパルス１０２とが、相対遅延を伴って少なくとも部分的に空間的且つ時間的に重畳される。より具体的には、短いソースパルス１０１は、タイムラグ又は遅延の後にもう１つの長いソースパルス１０２に重畳され、このタイムラグ又は遅延は、もう１つの長いソースパルス１０２の持続時間よりも短い。

もう１つのソースパルス１０２の持続時間は、５ナノ秒～数百ナノ秒で調節され得る。それにもかかわらず、もう１つの長いソースパルス１０２の持続時間が３００ナノ秒を超える場合、最大到達可能レートが低減され得る。

電子同期システム１８によって、短いソースパルス１０１ともう１つの長いソースパルス１０２との間の遅延を、１ナノ秒の範囲の精度で電子的に調整することができる。

短いソースパルス１０１ともう１つの長いソースパルス１０２との累計エネルギーは、１μＪから５０ｍＪまで可変である。

光増幅器システム２０は、短いソースパルス１０１ともう１つの長いソースパルス１０２とを同時に増幅する。換言すれば、短長２つのソースパルスが光増幅器システム２０で増幅され、これにより短い増幅されたパルス２１１ともう１つの長い増幅されたパルス２１２とが発生される。短い増幅されたパルス２１１ともう１つの長い増幅されたパルス２１２とは空間的に重畳される。加えて、短い増幅されたパルス２１１は、電子同期システム１８の遅延の後にもう１つの長い増幅されたパルス２１２に時間的に重畳される。これにより、加工される材料は、短い増幅されたパルス２１１に露出される前に、もう１つの長い増幅されたパルス２１２の開始時に遅延に等しい持続時間だけ露出される。

任意で、圧縮器３０は、重畳された短い増幅されたパルス２１１ともう１つの長い増幅されたパルス２１２とを受け取る。しかしながら、圧縮器３０は、一般に、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルス３１１を発生させるために、短い増幅されたパルス２１１の時間的圧縮のために最適化される。もう１つのインジェクタ１２は、例えば、ナノ秒の極めて狭いスペクトルのダイオードを備える。この場合には、圧縮器３０はもう１つの長い増幅されたパルス２１２を圧縮しない。したがって、もう１つの長い増幅されたパルス２１２が圧縮器の３０の出力において得られる。したがって、圧縮器３０は、もう１つの長い増幅されたパルス２１２と、１００フェムト秒～数ピコ秒に含まれる短い持続時間Ｔｃを有する圧縮された増幅されたパルス３１１との重畳を発生させる。インジェクタ１１の繰り返し周期がもう１つの長い増幅されたパルス２１２の持続時間よりも短い場合、同じ長い増幅されたパルス２１２に短い持続時間の複数の圧縮された増幅されたパルスを重畳させることが可能である。よって、図８は、２つの圧縮された増幅されたパルス３１１、３２１の同じ長い増幅されたパルス２１２への重畳を示している。第１の圧縮された増幅されたパルス３１１は、長い増幅されたパルス２１２の開始後、遅延Δｔ_２で印加される。第２の圧縮された増幅されたパルス３１２は、第１の圧縮された増幅されたパルス３１１が遅延Δｔ_２で印加された後、遅延Δｔ_１で印加される。遅延Δｔ_２とΔｔ_１との和は、長い増幅されたパルス２１２の持続時間よりも短い。或いは、圧縮器３０は、例えばナノ秒領域の持続時間の、もう１つの増幅されたパルス２１２を時間的に圧縮し、ピコ秒領域の長い持続時間のもう１つの圧縮された増幅されたパルス３１２を形成するように適合される。

或いは、レーザシステムは光増幅器システムの下流に圧縮器を備えない。本変形形態は、インジェクタ１１が数百ピコ秒の持続時間を有するソースパルス１０１を発生させる場合、及びもう１つのインジェクタが数ナノ秒～数百ナノ秒に含まれる持続時間を有するもう１つのソースパルス１０２を発生させる場合に特に適している。この場合、光増幅器システムは、数ナノ秒～数百ナノ秒に含まれる長い持続時間のもう１つの増幅されたパルス２１２と時間的に重畳された、数百ピコ秒の短い持続時間の増幅されたパルス２１１を直接発生させる。

第２の実施形態の別の変形形態によれば、インジェクタ１１にも光遅延線４１がある、又はもう１つのインジェクタ１２にも光遅延線４２がある。本変形形態は、より詳細には、もう１つのソースパルス１０２がナノ秒領域又は１ナノ秒未満の持続時間を有する場合に関する。光遅延線４１又は４２の調整により、図８の図にしたがって、短いソースパルス１０１ともう１つの長いソースパルス１０２との時間的重畳を正しく配置することができる。また、所定の遅延を得るために、長さが較正された光ファイバを用いて固定遅延を設けることも可能である。

第２の実施形態の更に別の変形形態によれば、レーザシステムは、圧縮器３０の下流に配置された非線形光学周波数変換器５０を更に備える。非線形光学周波数変換器５０は、例えば、和周波発生器、二次周波発生器、又はより一般的には多重高調波発生器である。非線形光学周波数変換器５０は、時間的に重畳された圧縮された増幅されたパルス３１１ともう１つの長い増幅されたパルス２１２とを受け取る。このような非線形光学周波数変換器５０は、入射ビームのピーク出力に極めて敏感である。最後に周波数逓倍結晶を配置することにより、よりエネルギーの高い短い持続時間のパルス、つまり圧縮された増幅されたパルス３１１の、短い持続時間の周波数変換された増幅されたパルス５１１への周波数変換が促進される。この場合には、もう１つの長い増幅されたパルス２１２は光周波数において変換されない。このようにして、非線形光学周波数変換器５０によって、もう１つの長い増幅されたパルスとは独立に、短い増幅されたパルスを選択的に周波数変換することができる。或いは、非線形光学周波数変換器５０はまた、もう１つの長い増幅されたパルス２１２を長い持続時間のもう１つの周波数変換された増幅されたパルス５１２に変換する。

インジェクタ１１は、発振器１３と、ストレッチャ１５と、光変調器１６とを備え、図２に関連して説明した注入システム１０と同様であることが好ましい。

図６は、第２の実施形態で使用されるもう１つのインジェクタ１２の一例を表している。このもう１つのインジェクタ１２は、発振器１３２と、任意のストレッチャ１５２と、光変調器１６２とを備える。発振器１３２がフェムト秒パルスを送達する場合、この発振器１３２は、ストレッチャ１５２と関連付けられているか否かに関わらず、１００フェムト秒～１００ピコ秒に含まれる長い持続時間のもう１つのソースパルス１０２を発生させることを可能にする。発振器１３２がピコ秒パルスを送達する場合、ストレッチャ１５２の使用は必要ではない。電子同期システム１８は、もう１つのインジェクタ１２の発振器１３２をインジェクタ１１の発振器１３と、制御されたサーボループ（「シンクロロック」及び「フェーズロック」ループと呼ばれる）によって、時間的且つ位相的に同期させる。

図７は、第２の実施形態で使用されるもう１つのインジェクタ１２の別の例を表している。このもう１つのインジェクタ１２は、広い帯域幅のレーザダイオード１４と、光変調器１６２とを備える。レーザダイオード１４はまた、短いソースパルスの持続時間を３０ピコ秒まで短縮できるゲインスイッチ式ダイオードとすることもできる。レーザダイオード１４は、ナノ秒の持続時間のもう１つのソースパルス１０２を直接発生させる。この場合、ストレッチャは不要である。レーザダイオード１４の放出波長は、光増幅器システム２０の帯域幅内となるように選択される。ビームコンバイナ７２が偏光子である場合、レーザダイオード１４の偏光状態は、ビームコンバイナ７２が短いソースパルス１０１を長いソースパルス１０２と重畳させ得るように決定される。また、例えば光ファイバ増幅器などのスペクトル帯域の広い光増幅器システムの場合、ビームコンバイナ７２はまた、スペクトル部品、例えばダイクロイックミラー又は干渉フィルタとすることもできる。

電子同期システム１８によって、インジェクタ１１によって発生された短いソースパルス１０１と、もう１つのインジェクタ１２によって発生されたもう１つの長いソースパルス１０２との間の遅延を制御することができる。電子同期システム１８の精度は、ＦＰＧＡ電子システムの場合、１００ピコ秒の範囲にある。或いは、もう１つの長いソースパルス１０２を発生させるためにダイオードによって放出された光の強度を変調させるために、連続発光するレーザダイオード１４と光変調器１６２とが使用される。本代替策によって、電子同期システムの精度にのみ制限される、短いソースパルス１０１ともう１つの長いソースパルス１０２との重畳のより良い精度を得ることができる。

別の変形形態では、もう１つのインジェクタ１２は、例えば１００ｋＨｚ～１ＭＨｚで可変である、ポンプパワーによって制御されたレートで動作するトリガータイプのマイクロチップである。この場合、インジェクタ１１の発振器１３は、この集積回路のレートで、又はこのレートの倍数で同期される。

図８は、短い増幅されたパルス３１１ともう１つの長い増幅されたパルス２１２との時間的重畳によるものであり、短い増幅されたパルス３１１がもう１つの長い増幅されたパルス２１２に対して遅延Δｔ_２だけ時間的にシフトされる、第２の実施形態によるレーザシステムによって得られるパルス重畳の一例を示している。最も短いパルスである増幅されたパルス３１１は約１００フェムト秒～数ピコ秒に含まれる短い持続時間Ｔｃを有する。もう１つの増幅されたパルス２１２は、５ナノ秒～数百ナノ秒に含まれる長い持続時間Ｔ_Ｌを有する。遅延Δｔ_２は、もう１つの長い増幅されたパルス２１２の持続時間よりも短く、好ましくはもう１つの長い増幅されたパルス２１２の持続時間の半分よりも短い。任意で、少なくとも１つの第２の短い増幅されたパルス３２１もまた、同じもう１つの長い増幅されたパルス２１２と時間的に重畳される。短い増幅されたパルス３１１と第２の短い増幅されたパルス３２１との間の遅延は、例えばインジェクタ１１の繰り返し周期に等しい。

第２の実施形態の変形形態によれば、インジェクタ１１は、フェムト秒パルスを送達する発振器１３と、短いソースパルス１０１を選択するように適合された光変調器１６とだけを備える。もう１つのインジェクタは、Ｍ個の他のギガヘルツソースパルスの列（又は「バースト」）を発振器のレートで発生させるギガヘルツソースを備え、Ｍは自然数である。例えば、もう１つのインジェクタ１２は、ギガヘルツ（ＧＨｚ）レートでＭ個の他のフェムト秒パルスのバーストを送達する発振器１３２を備え、Ｍは調節可能な数である。本明細書において、「ギガヘルツレート」という用語は、０．１ＧＨｚ～数十ＧＨｚに含まれるレート又は繰り返し周波数を意味する。このタイプの発振器によって、他のソースパルスのバーストを直接送達することができ、波列の持続時間Ｔ_ｔの範囲は１ナノ秒～１００ナノ秒である。Ｍ個の他のソースパルスのバーストが選択された場合、光遅延線４１又は４２によって完成され得る電子同期システム１８は、短いソースパルス１０１が他のパルスのバーストと時間的に重畳されるように適合され、ソースパルスが長い持続時間の包絡線を有する。よって、ギガヘルツソースからの他のＧＨｚのソースパルスのバーストの包絡線は、短いソースパルス１０１とＭ個の他のソースパルスのバーストの包絡線との間の相対遅延Δｔ_２を伴って、短いソースパルス１０１に時間的に重畳され得る。

第２の実施形態のこの変形形態によれば、光増幅器システム２０は、短いソースパルス１０１と他のＧＨｚソースパルスのバーストとを同時に増幅して、相対遅延Δｔ_２で時間的に重畳された増幅されたパルス２１１、及び対応して、他の増幅されたパルスのバーストを形成する。光増幅器システム２０の出力において、圧縮器３０は、増幅されたパルス２１１、及び対応して、他の増幅されたパルスのバーストを時間的に圧縮し、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルス３１１、及び対応する他の圧縮された増幅されたパルス２２１，２２２，．．．，２２Ｍのバースト２２０を発生させる。他の圧縮された増幅されたパルスのバースト２２０は長い持続時間の包絡線を有する。他の圧縮された増幅されたパルスの２２０のレートは、ＧＨｚソースのレートと同じである。このようにして、加工される材料は、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルス３１１に露出される前に、他の圧縮された増幅されたパルスのバースト２２０の開始時に相対遅延Δｔ_２に等しい持続時間だけ露出され、バースト２２０は長い持続時間の包絡線を有する。

第２の実施形態は、光増幅器システム及び圧縮器の上流において短いパルスと長いパルス又はパルスバーストとを空間的に重畳させるという利点を有する。換言すれば、第２の実施形態によるレーザシステムは、短いパルスと長いパルス、又は対応してパルスのバーストを、全く同一のチャネルに重畳させて送達する。短い圧縮された増幅されたパルスと長い増幅されたパルス、又は対応して、増幅されたパルスバーストとの間の相対遅延の調整は注入システム１１、１２で行われる。もう１つの長いパルス又は他のパルスのバーストの持続時間は、例えば５ナノ秒～数百ナノ秒の範囲にある。

本開示のレーザシステムによって、数百フェムト秒の範囲にある持続時間を有する短い増幅されたパルスと呼ばれる１つ又は複数の増幅されたパルスと、数十ピコ秒～数百ナノ秒に含まれる持続時間を有する長い増幅されたパルスと呼ばれるもう１つの増幅されたパルスとのの重畳を得ることができる。短いパルスは、長い増幅されたパルスの開始に対して遅延後に印加される。例示的な実施形態では、単一の短い増幅されたパルスは、長い増幅されたパルスと空間的且つ時間的に重畳される。

図９に示す第２の実施形態の一例によれば、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルス３１１は、短い持続時間のＭ個の他の圧縮された増幅されたパルス２２１，２２２，．．．，２２Ｍのバースト２２０と、ＧＨｚ領域の極めて高いレートで重畳され、Ｍ個の他のＧＨｚの増幅されたパルスのバーストが、数十ピコ秒～数百ナノ秒に含まれる長い持続時間Ｔ_ｔの包絡線を有する。バーストの各増幅されたパルス２２１，２２２，．．．，２２Ｍは、例えば１００フェムト秒～５００フェムト秒に含まれる持続時間を有する。本明細書では、パルスバースト２２０の開始は、バースト２２０の第１のパルス２２１の開始と定義する。

本発明のシステムによって、全く同一のシステム光増幅器を使用することにより、短い持続時間の少なくとも１つの増幅された圧縮されたパルスと、より長い増幅されたパルス、又は対応して、増幅されたパルスのより長い包絡線バーストとを時間的に重畳させることができる。短い持続時間の圧縮された増幅されたパルスでのフェムト秒又はピコ秒と、長い増幅されたパルス、又は対応して、増幅されたパルスの長い包絡線バーストでのピコ秒又はナノ秒との両方を含むこのハイブリッド構成によって、レーザ－物質相互作用方法の精密な制御のための追加的なパラメータが提供される。

当然のことながら、添付の特許請求の範囲内で、本発明に様々な他の修正を加えることができる。

Claims (13)

1. 注入システム（１０、１１、１２）と、光増幅器システム（２０）と、ビームコンバイナ（７１、７２）とを備えるパルスレーザシステムであって、前記パルスレーザシステムが、一方では、１００フェムト秒～数百ピコ秒に含まれる短い持続時間（Ｔ_ｃ）の増幅されたパルス（２１１、３０１、３１１、４０１、５０１）を発生させ、他方では、長い持続時間（Ｔ_Ｌ）のもう１つの増幅されたパルス（２０２、２１２、３０２、４０２、５０２）、又は対応して、長い持続時間の包絡線（Ｔ_ｔ）を有するギガヘルツ周波数で増幅された他のパルスのバーストを発生させるように適合され、前記長い持続時間（Ｔ_Ｌ、Ｔ_ｔ）が前記短い持続時間（Ｔ_ｃ）よりも長く、且つ前記長い持続時間（Ｔ_Ｌ、Ｔ_ｔ）が数ピコ秒～数百ナノ秒に含まれ、短い持続時間（Ｔ_ｃ）の前記増幅されたパルス（３０１、３１１、４０１、５０１）と長い持続時間（Ｔ_Ｌ）の前記もう１つの増幅されたパルス（３０２、４０２）、又は対応して、長い持続時間の包絡線（Ｔ_ｔ）の他の増幅されたパルス（２０２、２１２、３０２、４０２、５０２）の前記バーストとが同じ光増幅器システム（２０）から到来し、短い持続時間（Ｔ_ｃ）の前記増幅されたパルス（３０１、３１１、４０１、５０１）が、前記パルスレーザシステムの出力において、長い持続時間（Ｔ_Ｌ）の前記もう１つの増幅されたパルス（２０２、３０２、４０２、５０２）、又は対応して、長い持続時間の包絡線（Ｔ_ｔ）の他の増幅されたパルスの前記バーストと相対遅延（Δｔ_２）を伴って時間的に重畳されており、前記相対遅延（Δｔ_２）が前記長い持続時間（Ｔ_Ｌ、Ｔ_ｔ）以下である、パルスレーザシステム。
2. 前記注入システム（１０）が、ソースパルス（１００）を発生させるように適合され、前記光増幅器システム（２０）が、前記ソースパルス（１００）を受け取り、増幅されたパルス（２００）を発生させるように適合され、前記パルスレーザシステムが、入力ブランチと、出力ブランチと、もう１つの出力ブランチとを有するビームスプリッタ（６０）を備え、前記ビームスプリッタ（６０）が、前記増幅されたパルス（２００）を分割し、分割された増幅されたパルス（２０１）を前記出力ブランチ上に形成し、もう１つの分割された増幅されたパルス（２０２）を前記もう１つの出力ブランチ上に形成するように配置され、圧縮器（３０）が、前記出力ブランチ上に配置され、前記分割された増幅されたパルス（２０１）を受け取り、短い持続時間（Ｔ_ｃ）の圧縮された増幅されたパルス（３０１）を発生させるように適合され、光遅延線（４０）が、前記相対遅延（Δｔ_２）をもたらすために前記出力ブランチ又は前記もう１つの出力ブランチ上に配置され、前記ビームコンバイナ（７１）が、短い持続時間（Ｔ_ｃ）の前記圧縮された増幅されたパルス（３０１）を受け取るために前記ビームスプリッタ（６０）の前記出力ブランチに接続された入力と、長い持続時間（Ｔ_Ｌ）の前記もう１つの分割された増幅されたパルス（２０２）を受け取るために前記ビームスプリッタ（６０）の前記もう１つの出力ブランチに接続されたもう１つの入力とを有する、請求項１に記載のパルスレーザシステム。
3. 前記ビームコンバイナ（７１）の上流の前記もう１つの出力ブランチ上に配置されたもう１つの圧縮器（３２）を更に備え、前記もう１つの圧縮器（３２）が、前記もう１つの分割された増幅されたパルス（２０２）を時間的に圧縮するように適合される、請求項２に記載のパルスレーザシステム。
4. 前記ビームコンバイナ（７１）の上流の前記ビームスプリッタ（６０）の前記もう１つの出力ブランチ上に配置された非線形光学系（５２）を備え、前記非線形光学系（５２）が、前記もう１つの分割された増幅されたパルス（２０２）を波長変換するように適合される、請求項２又は３に記載のパルスレーザシステム。
5. 前記注入システム（１０、１１、１２）が、インジェクタ（１１）と、もう１つのインジェクタ（１２）と、前記インジェクタ（１１）と前記もう１つのインジェクタ（１２）との間にある電子同期システム（１８）とを備え、前記インジェクタ（１１）が、１００フェムト秒～数百ピコ秒に含まれる短い持続時間のソースパルス（１０１）を発生させるように適合され、前記もう１つのインジェクタ（１２）が、長い持続時間のもう１つのソースパルス（１０２）を発生させるように適合され、前記長い持続時間が５ナノ秒～数百ナノ秒に含まれ、前記電子同期システム（１８）が、前記ソースパルス（１０１）と前記もう１つのソースパルス（１０２）との間に、前記長い持続時間以下の遅延をもたらすように適合され、前記ビームコンバイナ（７２）が、前記ソースパルス（１０１）と前記もう１つのソースパルス（１０２）とを空間的且つ時間的に重畳させるように適合され、前記光増幅器システム（２０）が、時間的に重畳された前記ソースパルス（１０１）と前記もう１つのソースパルス（１０２）とを受け取り、時間的に重畳された短い持続時間の増幅されたパルス（２１１）と長い持続時間のもう１つの増幅されたパルス（２１２）とを発生させるように適合される、請求項１に記載のパルスレーザシステム。
6. 前記光増幅器システム（２０）の下流に配置された圧縮器（３０）を備え、前記圧縮器（３０）が、短い持続時間の前記増幅されたパルス（２１１）を受け取り、短い持続時間の圧縮された増幅されたパルス（３０１）を発生させるように適合される、請求項５に記載のパルスレーザシステム。
7. 前記もう１つのインジェクタ（１２）が、発振器（１３２）又はレーザダイオード（１４）又は集積回路レーザ源を備える、請求項５又は６に記載のパルスレーザシステム。
8. 前記注入システム（１０、１１、１２）が、インジェクタ（１１）と、ギガヘルツソースと、前記インジェクタ（１１）と前記ギガヘルツソースとの間にある電子同期システム（１８）とを備え、前記インジェクタ（１１）が、１００フェムト秒～数百ピコ秒に含まれる短い持続時間のソースパルス（１０１）を発生させるように適合され、前記ギガヘルツソースが、５ナノ秒～数百ナノ秒に含まれる長い持続時間の包絡線（Ｔ_ｔ）を有する他のギガヘルツソースパルスのバーストを発生させるように適合され、前記電子同期システム（１８）が、前記ソースパルス（１０１）と前記ギガヘルツソースパルスバーストとの間に遅延をもたらすように適合され、前記ビームコンバイナ（７２）が、前記ソースパルス（１０１）と他のギガヘルツソースパルスの前記バーストとを空間的且つ時間的に重畳させるように適合され、前記光増幅器システム（２０）が、時間的に重畳された前記ソースパルス（１０１）と他のギガヘルツソースパルスの前記バーストとを受け取り、他の増幅されたパルスの前記バーストと時間的に重畳された増幅されたパルス（２１１）を発生させるように適合され、圧縮器（３０）が、前記増幅されたパルス（２１１）を受け取り、圧縮された増幅されたパルス（３１１）を発生させるように適合される、請求項１に記載のパルスレーザシステム。
9. 前記インジェクタ（１１）が発振器と光変調器とを備える、請求項５～８のいずれか一項に記載のパルスレーザシステム。
10. 前記ビームコンバイナ（７２）の上流に配置された光遅延装置（４１、４２）を備える、請求項５～８のいずれか一項に記載のパルスレーザシステム。
11. 短い持続時間の前記増幅されたパルス（３０１、３１１）並びに／又は前記もう１つの増幅されたパルス（３０２、４０２）、対応して他の増幅されたパルスの前記バーストを振幅変調するように適合された光減衰器（８０、８１、８２）又は光変調器（１６、１６２）を備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載のパルスレーザシステム。
12. 前記ビームコンバイナ（７１、７２）が、光カプラ、偏光子、ダイクロイック部品、干渉フィルタ、又は非線形光学部品から選択される１つである、請求項１～１１のいずれか一項に記載のパルスレーザシステム。
13. 短い持続時間の前記増幅されたパルス（３０１、３１１）を受け取り、短い持続時間の波長変換された増幅されたパルス（５０１）を発生させるように配置された非線形光学周波数変換器（５０）を備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載のパルスレーザシステム。

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