JP2023018084A - レーザビームの方法及びシステム - Google Patents
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- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices
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- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/117—Q-switching using intracavity acousto-optic devices
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- H01S3/1307—Stabilisation of the phase
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- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
- H01S3/2383—Parallel arrangements
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- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S5/0085—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity
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- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/16—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 series; tandem
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- G—PHYSICS
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Abstract
Description
そのような欠点としては、例えば、
テーパ加工後の、出力ピグテールDCファイバに適合する入力ファイバの選択のフレキシビリティが低いこと、
テーパ加工された入力信号ファイバと出力ピグテールDCファイバとの間の信号モードフィールド径(MFD)のわずかな不一致や不整合に起因して、主に信号挿入損失に関連してビーム品質が低下し、それによって、高出力動作時にファイバに壊滅的なダメージを与える恐れがあること、
例えば逆伝搬励起ファイバ増幅器のための逆伝搬信号の場合に、信号挿入損失(最大10%)が、増幅された信号光に対するそれらの絶縁が不十分であることに起因して、ポンプダイオードに損傷を与える恐れがあること、
が挙げられる。
少なくとも1つのシードレーザ装置と、前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを選択的に提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムとを備えたレーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムが、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
当該方法が、
前記CBCポイントでの建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームをアクティブ化することによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記CBCポイントでの破壊的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化することによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも1つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その帯域幅を調節するように構成された高速光調節器(FOM)と、
帯域幅が調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、を備え、
当該方法は、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムのCBCポイントでの建設的な干渉を可能にするように設定された第1の帯域幅(Δω1)を有する前記シードビームを提供するように前記高速光調節器(FOM)を制御することによって、前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記CBCポイントでの建設的な干渉を不能にするように設定された第2の帯域幅(Δω2;Δω2>Δω1)を有する前記シードビームに提供するように前記高速光調節器(FOM)を制御することによって、前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む。
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置と、
前記第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置と、
前記第1のシードビーム及び前記第2のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクするように構成された光スイッチと、を備え、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第1のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、かつ、前記位相調節器を制御して建設的なビーム干渉を可能にし、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第2のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化して、前記建設的なビーム干渉を不能にし、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
第1の帯域幅(Δω1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置と、
前記第1の帯域幅よりも広い第2の帯域幅(Δω2;Δω2>Δω1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置と、
前記第1のシードビーム及び前記第2のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクするように構成された光スイッチと、を備え、
前記第1の帯域幅(Δω1)は、前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムのCBCポイントでの前記建設的なビーム干渉を有効にするように設定され、
前記第2の帯域幅(Δω2)は、前記CBCポイントでの前記建設的なビーム干渉を不能にするように設定されており、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第1のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化して前記建設的なビーム干渉を可能にし、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第2のシードビームをCBCシステムにリンクさせてレーザビームを非アクティブ化して前記建設的なビーム干渉を不能にし、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、前記CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む。
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置と、
前記第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置と、
前記第1のシードビーム及び前記第2のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクするように構成された光スイッチと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記第1の波長(λ1)を有するビームを前記レーザシステムの出力に伝送し、前記第2の波長(λ2)を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビームを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラーと、を備え、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第1のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを伝送して、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第2のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームを反射して、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御するステップをさらに含む。
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成された主発振器出力増幅器(MOPA)と、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置と、
前記第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置と、
前記第1のシードビーム及び前記第2のシードビームの一方のみを前記主発振器出力増幅器(MOPA)にリンクするように構成された光スイッチと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記第1の波長(λ1)を有するビームを前記レーザシステムの出力に伝送し、前記第2の波長(λ2)を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビームを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラーと、を備え、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第1のシードビームを前記主発振器出力増幅器(MOPA)にリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを伝送して、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第2のシードビームをコヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームを反射して、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも1つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも1つの光偏光コンバイナ(OPC)であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも2つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの1つが所定の偏光方向(P1)を有する、該光偏光コンバイナ(OPC)と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ(PBS)と、を備え、
当該方法は、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、ビームの全体強度の50%よりも大きい強度(I1)で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の50%以下の強度(I1)で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記位相調節器を制御して、少なくとも、前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップ中に、前記CBCポイントでの前記建設的なビーム干渉を提供するステップをさらに含む。
前記光偏光コンバイナ(OPC)は、
ビーム分割アセンブリであって、第1の偏光方向(P1)を有する入力ビームを受け取り、前記第1の偏光方向(P1)及び第1の強度(I1)を有する第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と、前記第1の偏光方向(P1)及び第2の強度(I2)を有する第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを出力するように構成され、前記第1の強度と前記第2の強度との和(I1+I2)が前記入力ビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリと、
前記ビーム分割アセンブリから出力された前記第1の出力ビーム及び前記第2の出力ビームの一方(B1またはB2)を受け取り、その偏光を変換するように構成された偏光変換器と、
偏波ビームスプリッタ(PBS)であって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された前記第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合して第3のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ(PBS)、または、カプラであって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された前記第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合した後に2つの出力ビームに分割し、分割された前記2つの出力ビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムへの入力として提供するように構成された、該カプラと、を含む。
前記ビーム分割アセンブリは、
入力ビームを受け取り、前記入力ビームを2つのビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記2つのビームの一方のビームの位相を調節するように構成された位相調節器と、
前記2つのビームを受け取り、2つの干渉位置でのそれらの干渉を提供することによって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と前記第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを提供するように構成されたカプラと、
電子制御装置であって、前記2つの干渉位置の一方をモニタリングし、それに応じて、前記位相調節器を制御することによって、モニタリングされた干渉位置での建設的または破壊的なビーム干渉を可能し、かつ、モニタリングされていない干渉位置での破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置と、を含み、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御する前記ステップは、前記位相調節器を制御するステップを含む。
レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも1つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも1つの光偏光コンバイナ(OPC)であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも2つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの1つが所定の偏光方向(P1)を有する、該光偏光コンバイナ(OPC)と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成された主発振器出力増幅器(MOPA)と、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ(PBS)と、を備え、
当該方法は、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、ビームの全体強度の50%よりも大きい強度(I1)で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の50%以下の強度(I1)で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、方法が提供される。
レーザビームを調節するように構成されたレーザシステムであって、
少なくとも1つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも1つの光偏光コンバイナ(OPC)であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも2つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの1つが所定の偏光方向(P1)を有する、該光偏光コンバイナ(OPC)と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ(PBS)と、
電子制御装置であって、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、ビームの全体強度の50%よりも大きい強度(I1)で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供し、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の50%以下の強度(I1)で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するように構成された、該電子制御装置と、
を備える、システムが提供される。
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含む。
前記光偏光コンバイナ(OPC)は、
ビーム分割アセンブリであって、第1の偏光方向(P1)を有する入力ビームを受け取り、前記第1の偏光方向(P1)及び第1の強度(I1)を有する第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と、前記第1の偏光方向(P1)及び第2の強度(I2)を有する第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを出力するように構成され、前記第1の強度と前記第2の強度との和(I1+I2)が前記入力ビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリと、
前記ビーム分割アセンブリから出力された前記第1の出力ビーム及び前記第2の出力ビームの一方(B1またはB2)を受け取り、その偏光を変換するように構成された偏光変換器と、
偏波ビームスプリッタ(PBS)であって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された前記第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合して第3のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ(PBS)、または、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された前記第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合した後に2つの出力ビームに分割し、前記2つの出力ビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムへの入力として提供するように構成された、該カプラと、を含む。
前記ビーム分割アセンブリは、
入力ビームを受け取り、前記入力ビームを2つのビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記2つのビームの一方のビームの位相を調節するように構成された位相調節器と、
前記2つのビームを受け取り、2つの干渉位置でのそれらの干渉を提供することによって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と前記第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを提供するように構成されたカプラと、
電子制御装置であって、前記2つの干渉位置の一方をモニタリングし、それに応じて、前記位相調節器を制御することによって、モニタリングされた干渉位置での建設的または破壊的なビーム干渉を可能し、かつ、モニタリングされていない干渉位置での破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置と、を含む。
コアと少なくとも1つのクラッドとを有する光ファイバに結合するように構成されたハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記光ファイバの光路に配置された少なくとも1つの集束レンズと、
前記クラッドの光路に配置された、マルチモードビームを出力するように各々構成された複数のダイオードモジュールと、
前記コアの光路に配置された少なくとも1つのコア関連モジュールであって、
(a)前記コアに向けてシングルモードビームを出力する機能、
(b)前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームを出力光ファイバに結合する機能、
(c)前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームを前記コアに反射して戻す機能、及び、
(d)前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームの一部を前記コアに反射して戻し、受け取ったビームの別の部分を出力光ファイバに結合する機能、からなる群から選択される機能を提供するように構成された、該コア関連モジュールと、を備える、ハイブリッド型ポンプモジュールが提供される。
前記複数のダイオードモジュール及び前記コア関連モジュールは、2列以上で配置されており、
当該ハイブリッド型ポンプモジュールは、
第1のビーム列の光路に配置された少なくとも1つの偏光子ビームコンバイナと、
追加のビーム列毎に設けられた1以上の折り畳みミラーであって、それに対応する列の平行ビームを、前記偏光子ビームコンバイナに向けて反射して方向転換させるように各々構成された、該折り畳みミラーと、をさらに備える。
前記ダイオードモジュールの各々は、
広域レーザ(BAL)と、
前記広域レーザ(BAL)に関連付けられた折り畳みミラーであって、それに関連する前記広域レーザ(BAL)と前記クラッドとの間の光路を有するように構成された、該折り畳みミラーと、
任意選択で、前記広域レーザ(BAL)とそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、前記広域レーザ(BAL)のビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、をさらに含む。
前記コア関連モジュールは、シード関連モジュールを含み、
前記シード関連モジュールは、
シードレーザ装置に結合するように構成された少なくとも1つのシード入力と、
前記シード入力と前記コアとの間の光路に設けられた、前記シード入力に関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記シード入力とそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、シードビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、を含む。
前記シード関連モジュールは、
前記シードビームを増幅するように構成されたビーム増幅器と、
前記シードビームをサンプリングするように構成されたタップまたは部分ミラー、及びビーム後方伝送をモニタリングして警告するように構成されたモニタと、
一方向のみの光の伝送を可能にするように構成されたアイソレータとのうちの少なくとも1つをさらに含む。
前記コア関連モジュールは、出力モジュールを含み、
前記出力モジュールは、
出力ファイバであって、任意選択でエンドキャップ要素を含む、該出力ファイバと、
前記コアと前記出力ファイバとの間の光路に設けられた、前記出力ファイバに関連する折り畳みミラーと、
任意選択で、前記出力ファイバとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、受け取ったコアビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、
最適には、ポンプダンプと、を含む。
前記コア関連モジュールは、高反射(HR)モジュールを含み、
前記高反射(HR)モジュールは、
高反射(HR)ミラーと、
前記コアと高反射(HR)ミラーとの間の光路に設けられた、前記高反射(HR)ミラーに関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記高反射(HR)ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、を含む。
前記コア関連モジュールは、部分反射(PR)モジュールを含み、
前記部分反射(PR)モジュールは、
出力ファイバであって、任意選択でエンドキャップを含む、該出力ファイバと、
前記出力ファイバの光路に配置された部分反射(PR)ミラーと、
前記コアと前記部分反射(PR)ミラーとの間の光路に設けられた、前記部分反射(PR)ミラーに関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記部分反射(PR)ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、を含む。
ファイバ増幅システムであって、
コアと少なくとも1つのクラッドとを含む光ファイバと、
前記光ファイバの第1の端部に結合された、上記の実施形態のいずれかに記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、を備える、システムが提供される。
ファイバレーザシステムであって、
コアと少なくとも1つのクラッドとを含む光ファイバと、
前記光ファイバの第1の端部に結合された、上記の実施形態のいずれかに記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、
前記光ファイバの第2の端部に結合された、ファイバブラッグ回折格子(FBG)または上記の実施形態のいずれかに記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、を備える、システムが提供される。
光放射の周波数を逓倍するように構成された装置であって、
第1の非線形結晶と少なくとも1つの第2の非線形結晶とを含む少なくとも2つの連続した非線形結晶(NLC)を備え、
前記第1の非線形結晶は、基本周波数(FF)の基本波ビームを受け取り、第2調波周波数(FH)の弱い第2調波ビームを、前記基本周波数(FF)の強い残留ビームと共に出射するように構成され、前記弱い第2調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は5×10-3対1よりも小さく、
前記少なくとも1つの第2の非線形結晶は、その前の非線形結晶(NLC)からの、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと、前記第2調波周波数(FH)の前記第2調波ビームとを受け取り、前記第2調波周波数(FH)の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと共に出射するように構成され、前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は0.3:1よりも大きい、装置が提供される。
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも1つの測定要素と、
少なくとも1つの処理要素と、
前記位相不整合補償器(PMC)を調節するように構成された少なくとも1つの調節要素と、を含む。
光放射の周波数を逓倍するための方法であって、
基本周波数(FF)の基本波ビームと、第2調波周波数(FH)の弱い第2調波ビームとを有する非線形結晶(NLC)を提供する提供ステップと、
前記非線形結晶(NLC)によって、前記第2調波周波数(FH)の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと共に出射する出射ステップと、を含み、
前記弱い第2調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は5×10-3対1よりも小さく、
前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は0.3:1よりも大きい、方法が提供される。
前記提供ステップは、前記基本波ビームと前記弱い第2調波ビームとの位相不整合を補償するステップをさらに含み、
当該方法は、
前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化すること可能にするように位相不整合補償器(PMC)を制御するステップをさらに含む。
光放射入力の周波数を逓倍して、第2調波周波数の出力ビームを提供するように構成された装置であって、
少なくとも2つの連続した非線形結晶(NLC)であって、前記非線形結晶の各々は、その前の非線形結晶(NLC)からの、基本周波数(FF)の第1のビーム、及び、任意選択で前記第2調波周波数(FH)の第2のビームを受け取り、前記第2調波周波数(FH)の強い周波数逓倍ビームを前記基本周波数(FF)の残留ビームと共に出射するように構成された、該非線形結晶(NLC)と、
2つの前記非線形結晶(NLC)の間に配置された少なくとも1つの位相不整合補償器(PMC)であって、後続の前記非線形結晶(NLC)によって受け取られる前に、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと前記第2調波周波数(FH)の第2調波ビームとの間の位相関係を補正するように構成された、該位相不整合補償器(PMC)と、
前記位相不整合補償器(PMC)毎に設けられた電動回転装置であって、前記位相不整合補償器(PMC)を能動的に回転させることができるように構成され、それによって、前記残留ビームと前記第2調波ビームとの位相関係の補正を能動的に調節する、該電動回転装置と、を備えた装置が提供される。
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも1つのビームスプリッタと、
少なくとも1つの測定要素と、
少なくとも1つの処理要素と、
前記電動回転装置を制御するように構成された少なくとも1つの制御要素と、を含む。
前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器(PMC)を回転させるように構成されており、
前記フィードバック及び制御システムは、前記ディザ形態を用いて、
(a)後続の前記非線形結晶(NLC)での逆変換を最小化し、それによって、前記出力ビームの出力を最大化すること、
(b)後続の前記非線形結晶(NLC)での逆変換を最大化し、それによって、前記出力ビームの出力を最小化すること、及び、
(c)前記出力ビームの出力をその最大値と最小値との間の所定の値に調節すること、
のうちの少なくとも1つを提供するように構成されている。
リアルタイムでサンプリングし、出力ビームを測定するサンプリングステップと、
出力ビームが最大値(「オン」出力の場合)または最小値(「オフ」出力の場合)に達したか否かを継続的にまたは頻繁に判定する判定ステップと、
判定ステップでの判定が「NO」である場合に、PMCを回転させ、その後、サンプリングにステップ戻って当該方法を繰り返すステップと、
判定ステップでの判定が「YES」である場合に、現在のPMCの回転角度αMAX(またはαMIN)を維持し、その後、サンプリングステップに戻って、動的入力ビーム及び/または動的オーブン温度のいずれについても、当該方法を繰り返すステップと、を含む方法が提供される。
いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、誘電体ミラー、キューブ、光ファイバスプリッタ、平面光波回路(PLC)スプリッタ、回折格子、及びマルチモード干渉(MMI)のうちの少なくとも1つを含むことができる。
誘電体ミラーは、光ビームを分割するために使用することができる任意の部分的に反射するミラーであり得る。レーザ技術では、誘電体ミラーが、このような目的でよく使用されている。入射角は、ビームスプリッタの特性に影響を与える出力ビームの角度分離、例えば45度の角度(この値は便利であることが多いが、他の値であってもよい)を決定する。誘電体コーティングの様々な設計により、広範囲の出力分割比を達成することができる。
キューブは、その界面において、ビームを分割する。キューブは、多くの場合、2つの三角形のガラスプリズムを透明な樹脂やセメントで接着することにより作製される。その層の厚さを利用して、所定の波長の出力分割率を調節することができる。
光ファイバスプリッタは、光ファイバビームスプリッタとして使用される光ファイバカプラの一種である。このような装置は、光ファイバを融着接合することにより作製することができ、2以上の出力ポートを有していてもよい。バルクデバイスの場合と同様に、分割率は、入力の波長や偏光に強く依存してもよいし、依存しなくてもよい。
PLCは、光集積回路(IC)、または、光導波路を用いて作られた光回路基板のいずれかであり、光子をルーティングする。
回折格子は、光を互いに異なる方向に進む複数のビームに分割及び回折させる繰り返し構造を有する光学素子である。これらのビームの進行方向は、回折格子の間隔と、光の波長とに依存する。いくつかの実施形態では、回折格子は、ビームコンバイナとしても使用することができる。
マルチモード干渉(MMI)は、光を導くため、すなわち光を伝搬する空間領域を制限するための、空間的に不均一な構造を有する光導波路である。MMIは、例えば、集積型光干渉計において、光ビームの分割及び結合に用いることができる。
このレーザシステム1200は、
コヒーレントビーム結合(CBC)システム1201と、
CBCシステム1201に少なくとも1つの入力シードビームを提供するように構成された少なくとも1つのシードレーザ装置1210と、を備え、
出力レーザビーム1270は、CBCシステム1201によって選択的に提供される。
図2に示すCBCシステム1201は、
複数の位相調節器1250と、
少なくとも1つの制御回路1260と、を備え、
複数の位相調節器1250は、CBCポイント1271での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、シードレーザ装置1210から提供されるシードビーム、複数の光増幅器1220、少なくとも1つのビームスプリッタ1230、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナ1240(ビームコヒーレント結合は、ビームコンバイナを使用せずに提供してもよく、例えば、コリメートされた自遊空間(図示せず)を用いてもよい)に対して、直接的または間接的に(例えば、光ファイバ1202によって)光学的に接続されるように構成され、
少なくとも1つの制御回路1260は、CBCポイント1271でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器1250のうちの少なくとも1つを制御して建設的または破壊的なビーム干渉を提供するように構成されている。
レーザビーム1270をアクティブ化するために(換言すれば、レーザビーム1270を「オン」にすることが要求された場合)、CBCポイント1271での建設的干渉を可能にするように、制御回路1260によって位相調節器1250を制御し、それによって、出力レーザビーム1270を提供するステップと、
レーザビーム1270を非アクティブ化するために(換言すれば、レーザビーム1270を「オフ」にすることが要求された場合)、CBCポイント1271での破壊的干渉を可能にするように、制御回路1260によって位相調節器1250を制御し、それによって、出力レーザビーム1270の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム1270の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
いくつかの関連する実施形態では、破壊的干渉を可能にするように位相調節器を制御する上記のステップは、レーザビームを最大強度で提供するようにすでに調節された位相調節器1250のうちの半分を制御して、レーザビームに対してステップを含む。
他の関連する実施形態では、破壊的干渉を可能にするように位相調節器を制御する上記のステップは、レーザビームを最大強度で提供するようにすでに調節された位相調節器1250のうちのいくつかを調節するステップを含む。位相調節器1250の各々の調節は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度の約50%よりも大きい場合に、建設的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約100%である場合に、建設的干渉と見なされる。いくつかの実施形態では、レーザ強度が最大強度以下である場合に、破壊的干渉と見なされる。好ましくは、レーザ強度が最大強度の約0%である場合に、建設的干渉と見なされる。
このレーザシステム1300は、
少なくとも1つのシードレーザ装置1310と、
シードレーザ装置のシードレーザビームを受け取り、その帯域幅を調節するように構成された高速光調節器(FOM)1316と、
帯域幅が調節されたシードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム1370を提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システム1301と、
を備える。
図3に示すCBCシステム1301は、
複数の位相調節器1350と、
少なくとも1つの制御回路1360と、を備え、
複数の位相調節器1350は、CBCポイント1371での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、シードレーザ装置1310から提供されるシードビーム、複数の光増幅器1320、少なくとも1つのビームスプリッタ1330、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナ1340(ビームコヒーレント結合は、ビームコンバイナを使用せずに提供してもよく、例えば、コリメートされた自遊空間(図示せず)を用いてもよい)に対して、直接的または間接的に(例えば、光ファイバによって)光学的に接続されるように構成され、
少なくとも1つの制御回路1360は、CBCポイント1371でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器1250のうちの少なくとも1つを制御して建設的または破壊的なビーム干渉を提供するように構成されている。
レーザビーム1370をアクティブ化するために、CBCポイント1371での建設的干渉を可能にするように設定された狭い帯域幅(Δω1)を有するシードレーザビームを提供するようにFOM1316を制御し、それによって、出力レーザビーム1370を提供するステップと、
レーザビーム1370を非アクティブ化するために、CBCポイント1371での建設的干渉を不能にするように設定された広い帯域幅(Δω2;Δω2>Δω1)を有するシードレーザビームを提供するようにFOM1316を制御し、それによって出力レーザビーム1370の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム1370の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
このレーザシステム1400は、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビーム1470を提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システム1401と、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置1410と、
第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置1411と、
第1のシードレーザビーム及び第2のシードレーザビームの一方のみをCBCシステム1401にリンクするように構成された光スイッチ1415と、を備え、
出力レーザビーム1470は、CBCシステム1401によって提供される。
図4に示すCBCシステム1401は、
複数の位相調節器1450と、
少なくとも1つの制御回路1460と、を備え、
複数の位相調節器1350は、CBCポイント1471での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされた(第1または第2の)シードビーム、複数の光増幅器1420、少なくとも1つのビームスプリッタ1430、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナ1440(ビームコヒーレント結合は、ビームコンバイナを使用せずに提供してもよく、例えば、コリメートされた自遊空間(図示せず)を用いてもよい)に対して、直接的または間接的に(例えば、光ファイバによって)光学的に接続されるように構成され、
少なくとも1つの制御回路1460は、CBCポイント1471でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成されている。
レーザビーム1470をアクティブ化するために、第1シードビームをCBCシステム1401にリンクさせるように光スイッチ1415を制御し、かつ、CBCポイント1471での建設的干渉を可能にするように、制御回路1460によって位相調節器1450を制御し、それによって、出力レーザビーム1470を提供するステップと、
レーザビーム1470を非アクティブ化するために、(位相調節器1450を調節せずに)光スイッチ1415を制御して、第2シードビームをCBCシステム1401にリンクさせてCBCポイント1471での建設的干渉を不能にし、それによって、出力レーザビーム1470の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム1470の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
このレーザシステム1500は、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システム1501と、
狭い帯域幅(Δω1)を有する第1のシードレーザビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置1510と、
第1の波長よりも広い帯域幅(Δω2;Δω2>Δω1)を有する第2のシードレーザビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置1511と、
第1のシードレーザビーム及び第2のシードレーザビームの一方のみをCBCシステム1501にリンクするように構成された光スイッチ1515と、を備え、
狭い帯域幅(Δω1)は、CBCシステム1501のCBCポイント1571での建設的なビーム干渉を可能にするように設定され、
広い帯域幅(Δω2)は、CBCポイント1571での建設的なビーム干渉を不能にするように設定され、
出力レーザビーム1570は、CBCシステム1501によって提供される。
図5に示すCBCシステム1501は、
複数の位相調節器1550と、
少なくとも1つの制御回路1560と、を備え、
複数の位相調節器1550は、CBCポイント1571での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされた(第1または第2の)シードビーム、複数の光増幅器1520、少なくとも1つのビームスプリッタ1530、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナ1540(ビームコヒーレント結合は、ビームコンバイナを使用せずに提供してもよく、例えば、コリメートされた自遊空間(図示せず)を用いてもよい)に対して、直接的または間接的に(例えば、光ファイバによって)光学的に接続されるように構成され、
少なくとも1つの制御回路1560は、CBCポイント1571でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成されている。
レーザビーム1570をアクティブ化するために、光スイッチ1515を制御して、第1シードレーザビームをCBCシステム1501にリンクさせてCBCポイント1571での建設的干渉を可能にし、それによって、出力レーザビーム1570を提供するステップと、
レーザビーム1570を非アクティブ化するために、光スイッチ1515を制御して、第2シードレーザビームをCBCシステム1501にリンクさせてCBCポイント1571での建設的干渉を不能にし、それによって、出力レーザビーム1570の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム1570の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
シードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム1672Aを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システム1601Aと、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ1610と、
第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ1611と、
第1のシードビーム及び第2のシードビームの一方のみをCBCシステム1601Aにリンクするように構成された光スイッチ1615と、
増幅されたレーザビーム1672Aを受け取り、第1の波長(λ1)を有するビームをレーザシステム1600Aの出力に伝送し、第2の波長(λ2)を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビーム1670Aを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラー1680Aと、を備える。
シードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム1672Cを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システム1601Cと、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ1610と、
第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ1611と、
第1のシードビーム及び第2のシードビームの一方のみをCBCシステム1601Cにリンクするように構成された光スイッチ1615と、
増幅されたレーザビーム1672Cを受け取り、第1の波長(λ1)を有するビームをレーザシステム1600Cの出力に伝送し、第2の波長(λ2)を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビーム1670Cを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラー1680Cと、を備える。
図6Aに示すCBCシステム1601Aは、
複数の位相調節器1650と、
少なくとも1つの制御回路1660と、を備え、
複数の位相調節器1650は、CBCポイント1671での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされた(第1または第2の)シードビーム、複数の光増幅器1620、少なくとも1つのビームスプリッタ1630、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナ1640に対して、直接的または間接的に光学的に接続されるように構成され、
少なくとも1つの制御回路1660は、CBCポイント1671Aでのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成されている。
複数の位相調節器1650と、
少なくとも1つの制御回路1660と、を備え、
複数の位相調節器1650は、この実施形態では遠距離場に設けられたCBCポイント1671Cでの建設的なビーム干渉を可能にするように配置された、リンクされた(第1または第2の)シードビーム、複数の光増幅器1620、及び少なくとも1つのビームスプリッタ1630に対して直接的または間接的に光学的に接続されるように構成され、ビーム結合が自由空間(コリメートされた自由空間)で行われるように構成され、
少なくとも1つの制御回路1660は、CBCポイント1671でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成されている。
レーザビーム1670A/1670Cをアクティブ化するために、光スイッチ1615を制御して、第1シードレーザビームをCBCシステム1601A/1601Cにリンクさせて出力レーザビーム1670A/1670Cを伝送し、それによって、出力レーザビーム1670A/1670Cを提供するステップと、
レーザビーム1670A/1670Cを非アクティブ化するために、光スイッチ1615を制御して、第2シードレーザビームをCBCシステム1601A/1601Cにリンクさせて出力レーザビーム1670A/1670Cを反射させ、それによって、出力レーザビーム1670A/1670Cの提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム1670A/1670Cの高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
このレーザシステム1600Bは、
シードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム1672Bを提供するように構成された主発振器出力増幅器(MOPA)1620Bと、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードレーザビームを提供するように構成された第1のシードレーザ1610Bと、
第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードレーザビームを提供するように構成された第2のシードレーザ1611Bと、
第1のシードレーザビーム及び第2のシードレーザビームの一方のみをMOPA1620Bにリンクするように構成された光スイッチ1615Bと、
増幅されたレーザビーム1672Bを受け取り、第1の波長(λ1)を有するビームをレーザシステム1600Bの出力に伝送し、第2の波長(λ2)を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビーム1670Bを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラー1680Bと、を備える。
レーザビーム1670Bをアクティブ化するために、光スイッチ1615Bを制御して、第1のシードビームをMOPA1620Bにリンクさせてレーザビーム1670Bを伝送し、それによって、レーザビーム1670を提供するステップと、
レーザビーム1670Bを非アクティブ化するために、光スイッチ1615Bを制御して、第2のシードビームをMOPA1620Bにリンクさせてレーザビーム1670Bを反射させ、それによって、レーザビーム1670の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム1670Bの高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
このレーザシステム1700Aは、
少なくとも1つのシードレーザ装置1710と、
シードレーザ装置のシードレーザビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された光偏光コンバイナ(OPC)1717であって、偏光方向の調節が、シードビームに少なくとも2つの偏光成分を提供することを含み、偏光成分のうちの1つが所定の偏光方向(P1)を有する、該光偏光コンバイナ(OPC)1717と、
偏光調節されたシードレーザビーム1718を受け取り、増幅されたレーザビーム1772を提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システム1701と、
増幅されたレーザビーム1772を受け取り、所定の偏光方向(P1)を有するビームのみをレーザシステム1700Aの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビームを反射し、それによって、レーザビーム1770を選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ(PBS)1790と、を備え、
出力レーザビーム1770は、CBCシステム1701によって提供される。
図7Aに示すCBCシステム1701は、
複数の位相調節器1750と、
少なくとも1つの制御回路1760と、を備え、
複数の位相調節器1750は、CBCポイント1771での建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節されたシードレーザビーム1718、複数の光増幅器1720、少なくとも1つのビームスプリッタ1730、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナ1740に対して、直接的または間接的に光学的に接続されるように構成され、
少なくとも1つの制御回路1760は、CBCポイント1771でのビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成されている。
レーザビーム1770をアクティブ化するために、OPC1717を制御して、所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、シードレーザビームの全体強度の50%よりも大きい(好ましくは約100%の)強度(I1)で提供し、それによって、出力レーザビーム1770を提供するステップと、
レーザビーム1770を非アクティブ化するために、OPC1717を制御して、所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、シードレーザビームの全体強度の50%以下(好ましくは約0%)の強度(I1)で提供し、それによって、出力レーザビーム1770の提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム1770の高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
光偏光コンバイナ(OPC)1717は、
ビーム分割アセンブリ1820であって、第1の偏光方向(P1)を有する入力ビームを受け取り、第1の偏光方向(P1)及び第1の強度(I1)を有する第1のビーム(B1(I1、P1))と、第1の偏光方向(P1)及び第2の強度(I2)を有する第2のビーム(B2(I2、P1))とを出力するように構成され、第1の強度と第2の強度との和(I1+I2)が入力シードビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリ1820と、
偏光変換器1830であって、ビーム分割アセンブリ1820から出力された第1のビームB1及び第2のビームB2の一方を受け取り、その偏光を、SからPへ、またはPからSへ変換するように構成された(例えば、B2の偏光を変換する場合(図8A及び図8Bに示す場合)には、B1(I1、P1)及びB2(I2、P2)、P1≠P2;または別の例として、B1の偏光を変換する場合(図示せず)には、B1(I1、P2)及びB2(I2、P1))、該偏光変換器1830と、
偏波ビームスプリッタ(PBS)840A(図8Aに示す)であって、第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合(スーパーインポーズ)して第3のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ(PBS)840A、または、カプラ1840B(図8Bに示す)であって、第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合(スーパーインポーズ)した後に2つの出力ビームに分割し、分割された2つの出力ビームの一方のみをCBCシステム1701への入力として提供するように構成された、該カプラ1840Bと、を含む。いくつかの実施形態では、他の出力ビームは、別のシステムによって使用される。
ビーム分割アセンブリ1820は、
入力ビームを受け取り、入力ビームを2つの出力ビームに分割するように構成されたビームスプリッタ1821と(いくつかの実施形態では、2つの出力ビームの強度の関係は一定である)、
2つの出力ビームの一方の位相を調節するように構成された位相調節器18222と、
(2つの出力ビームの一方の位相を調節した後)2つの出力ビームを受け取り、2つの位置1823A、1823Bでのそれらの干渉を提供し、それによって、第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを提供するように構成されたカプラ1823と、
電子制御装置1826であって、TAP1824及びダイオード1825によって、2つの干渉位置1823Aのうちの一方をモニタリングし、それに応じて、位相調節器1822を制御して、モニタリングされた位置1823Aでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にし、かつ、モニタリングされていない干渉位置1823Bでの破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置1826と、を備え、
それによって、第1の強度(I1)を決定し、
OPC1717の制御は、(電子制御装置1826によって)位相調節器1822を制御することを含む。
このレーザシステム1700Bは、
シードレーザ装置710Bと、
シードレーザ装置のシードレーザビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された光偏光コンバイナ(OPC)1717と(偏光方向の調節は、シードビームに少なくとも2つの偏光成分を提供することを含み、偏光成分のうちの1つは、所定の偏光方向(P1)を有する)、
偏光調節されたシードビームを受け取り、増幅されたレーザビーム1772Bを提供するように構成された主発振器出力増幅器(MOPA)1720Bと、
増幅されたレーザビーム1772Bを受け取り、所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分のみをレーザシステム1700Bの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、出力レーザビーム1770Bを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ(PBS)1790Bと、を備える。
レーザビーム1770Bをアクティブ化するために、所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、ビームの全体強度の50%よりも大きい(好ましくは約100%の)強度(I1)で提供するようにOPC1717を制御し、それによって、レーザビーム1770Bを提供するステップと、
レーザビーム1770Bを非アクティブ化するために、所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、シードレーザビームの全体強度の50%以下(好ましくは約0%)の強度(I1)で提供し、それによって、出力レーザビーム1770Bの提供を停止するステップと、
を含む方法に従って、出力レーザビーム1770Bの高速かつ効果的な調節を提供するように構成されている。
いくつかの実施形態では、ビームスプリッタは、誘電体ミラー、キューブ、光ファイバスプリッタ、平面光波回路(PLC)スプリッタ、回折格子、及びマルチモード干渉(MMI)のうちの少なくとも1つを含むことができる。
誘電体ミラーは、光ビームを分割するために使用することができる任意の部分的に反射するミラーであり得る。レーザ技術では、誘電体ミラーが、このような目的でよく使用されている。入射角は、ビームスプリッタの特性に影響を与える出力ビームの角度分離、例えば45度の角度(この値は便利であることが多いが、他の値であってもよい)を決定する。誘電体コーティングの様々な設計により、広範囲の出力分割比を達成することができる。
キューブは、その界面において、ビームを分割する。キューブは、多くの場合、2つの三角形のガラスプリズムを透明な樹脂やセメントで接着することにより作製される。その層の厚さを利用して、所定の波長の出力分割率を調節することができる。
光ファイバスプリッタは、光ファイバビームスプリッタとして使用される光ファイバカプラの一種である。このような装置は、光ファイバを融着接合することにより作製することができ、2以上の出力ポートを有していてもよい。バルクデバイスの場合と同様に、分割率は、入力の波長や偏光に強く依存してもよいし、依存しなくてもよい。
PLCは、光集積回路(IC)、または、光導波路を用いて作られた光回路基板のいずれかであり、光子をルーティングする。
回折格子は、光を互いに異なる方向に進む複数のビームに分割及び回折させる繰り返し構造を有する光学素子である。これらのビームの進行方向は、回折格子の間隔と、光の波長とに依存する。いくつかの実施形態では、回折格子は、ビームコンバイナとしても使用することができる。
マルチモード干渉(MMI)は、光を導くため、すなわち光を伝搬する空間領域を制限するための、空間的に不均一な構造を有する光導波路である。MMIは、例えば、集積型光干渉計において、光ビームの分割及び結合に用いることができる。
ポンプモジュール2200は、
光ファイバ2240の自由空間光路に配置された少なくとも1つの集束レンズ2230と、
光ファイバのクラッド2242の自由空間光路に配置された、光学レンズを介してマルチモードビームを出力するように各々構成された複数のダイオードモジュール2210と、
光ファイバのコア2241の自由空間光路に配置された少なくとも1つのコア関連モジュール2220と、を備え、
コア関連モジュール2220は、
(a)光学レンズを介して、光ファイバのコア2241に向けてシングルモードのビームを出力する機能、
(b)集束レンズを介して、光ファイバのコア2241からのビームを受け取り、受け取ったビームを出力光ファイバ2411(図12)に結合する機能、
(c)集束レンズを介して、光ファイバのコア2241からビームを受け取り、受け取ったビームを再び集束レンズを介してコア2241に反射して戻す機能、及び、
(d)集束レンズを介して、光ファイバのコア2241からビームを受け取り、受け取ったビームの一部を再び集束レンズを介してコアに反射して戻し、受け取ったビームの別の部分を出力光ファイバ2610(図14)に結合する機能、からなる群から選択される機能を提供するように構成されている。
第1のビーム列2281の光路に配置された少なくとも1つの偏光子ビームコンバイナ2260と、
追加のビーム列毎に設けられた1以上の折り畳みミラー2282Aであって、それに対応する列の平行ビームを偏光子ビームコンバイナ2260に向けて反射して方向転換させるように各々構成された、該折り畳みミラー2282Aと、をさらに備える。
ダイオードモジュール2210の各々は、
マルチモードビームを出力するように構成された広域レーザ(BAL)2211と、
BAL2211に関連付けられた折り畳みミラー2212であって、それに関連するBAL2211と光ファイバのクラッド2242との間の光路を有するように構成された(集束レンズ2230を介して)、該折り畳みミラー2212と、
任意選択で、BAL2211とそれに関連する折り畳みミラー2212との間に配置され、BAL2211のビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズ2213、2214と、を含む。
このシード関連モジュール2301は、
光ファイバ2310を介して、シードレーザ装置2702(図15)に結合されるように構成された少なくとも1つのシード入力2311と、
集束レンズ2230を介して、シード入力と光ファイバのコア2241との間の光路に設けられたシード入力に関連付けられた折り畳みミラー2312と、
任意選択で、シード入力とそれに関連する折り畳みミラー2312の間に配置され、シードビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズ2313と、を含む。
シード関連モジュール2301は、
図11Aに示すように、シード入力2311と光学レンズ2313または折り畳みミラー2312との間に配置され、シードビームをサンプリングしてモニタリングし、後方ビーム伝送(シード入力2311へ戻る伝送)を警告するように構成された、タップ(図示せず)または部分ミラー2305及びモニタ2306、
図11Bに示すように、シード入力2311と光学レンズ2313または折り畳みミラー2312との間に配置され、シードビームを増幅するように構成されたビーム増幅器2315、及び、
図11Cに示すように、シード入力2311と光学レンズ2313または折り畳みミラー2312との間に配置され、一方向のみの光の伝送を可能にするように構成されたアイソレータ2316、
のうちの少なくとも1つをさらに含む。
この出力モジュール2401は、
出力ファイバ2411であって、任意選択でエンドキャップ要素4209を含む、該出力ファイバ2411と、
光ファイバのコア2241と出力ファイバ2411との間の光路に設けられた、出力ファイバ2411に関連付けられた折り畳みミラー2412と、
任意選択で、出力ファイバ2411とそれに関連する折り畳みミラー2409との間に配置され、受け取ったコアビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズ2413と、
最適には、ポンプダンプ(図示せず)と、を含む。
この高反射(HR)モジュール2501は、
高反射(HR)ミラー2511と、
光ファイバのコア2241とHRミラーとの間の光路に設けられた、HRミラー2511に関連付けられた折り畳みミラー2512と、
任意選択で、HRミラー2511とそれに関連する折り畳みミラー2512との間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズ2513と、を含む。
この部分反射(PR)モジュール2601は、
出力ファイバ2610であって、任意選択でエンドキャップ2609を含む、該出力ファイバ2610と、
出力ファイバ2610の光路に配置された部分反射(PR)ミラー2611と、
光ファイバのコア241とPRミラー2611との間の光路に設けられた、PRミラー2611に関連付けられた折り畳みミラー2612と、
任意選択で、PRミラー2611とそれに関連する折り畳みミラー2612との間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズ2613と、を含む。
このファイバ増幅システム2700は、
コアと少なくとも1つのクラッドとを含むアクティブ光ファイバ2740と、
上述の実施形態では、光ファイバの第1の端部2744に結合されたシード関連モジュール2301を含むハイブリッド型ポンプモジュール2300と、を備える。
当業者であれば、ハイブリッド型ポンプモジュール2400が、アクティブ光ファイバ2745におけるビーム増幅を増加させるように構成されたカウンタポンプモジュールとして動作することを理解するであろう。
このファイバレーザシステム2800は、
コアと少なくとも1つのクラッドとを含む光ファイバ2840と、
光ファイバの第1の端部2844に結合された、高反射(HR)モジュール2501を含むハイブリッド型ポンプモジュール2500と、
光ファイバの第2の端部2845に結合された、ファイバブラッグ回折格子(FBG:fiber Bragg grating)2804(図16Bに示す)、または、部分反射(PR)モジュール2601(図16Aに示す)を含むハイブリッド型ポンプモジュール2600と、を備える。
(i)各NLCは、最大周波数変換を達成するように構成されている。すなわち、各NLCは、PFDとして機能する。使用される結晶のタイプ毎に、最も低い吸収等級が求められる。
(ii)PMCは、第1の結晶を出た後にのみ、第1の結晶の熱誘起不一致位相(TMP)を補正する。
(iii)PMCは、温度及び/または角度の調節と共に、第2の二結晶逓倍器のTMPを補正することができる。
(iv)今日まで、第1のPFD結晶の温度調節または角度調節のためのもの以外に、均一温度オーブン(UTO)に配置された第1の結晶内のTMPを補償するための手段、または、主要調波変換領域(集束レンズを使用する場合は焦点領域)での最適な調波変換のための条件を維持するための手段は存在しなかった。
(v)より複雑な勾配温度オーブン(GTO)は、単一のオーブン内でのMPの発生を排除することができる。しかし、GTOでは、直線的な勾配が必要な場合は、オーブンの入出力温度を制御する必要があり、また、光吸収に起因する温度上昇が結晶の長さに沿って変化する場合は(結晶の中央にビームが集束される場合と同様に)、オーブンの軸に沿った複数の点の温度を制御する必要がある。
ΣMP=MPシーダ+MP1/2PFD=0
悪影響としては、
温度、角度、スペクトル帯域幅が減少すること(これは、逓倍の大部分が起こる焦点領域において最も重要である)、及び、
ビームが結晶中を伝搬するにつれて位相の不整合が生じること(弱い逓倍領域でさえも。この位相不整合は、後での逓倍効率を低下させ、逆変換を引き起こす可能性がある。MPの蓄積は、入射面と、焦点領域の端部との間で、最も重要である)、
が挙げられる。
Δφシーダ=(-)MPPFD
すなわち、PFD-NLCの焦点領域の温度から独立している。
この装置3000は、
第1のNLC100と、少なくとも1つの第2のNLC3200と、任意選択の後続のNLC3300とを含む少なくとも2つの連続した非線形結晶(NLC)3100、3200、330を備え、
第1のNLC100は、基本周波数(FF)の基本波ビーム3101を受け取り、第2調波周波数(FH)の弱い第2調波ビーム3102を、基本周波数(FF)の強い残留ビーム3103と共に出射するように構成され、弱い第2調波ビーム3102と基本波ビーム3101との出力比は5×10-3:1よりも小さく、
少なくとも1つの第2のNLC3200及び任意選択の後続のNLC3300は、その前のNLC3100、3200からの、基本周波数(FF)の残留ビーム3103、3203と、第2調波周波数(FH)の第2調波ビーム3102、3202とを受け取り、任意選択で、それらの位相差を最適な周波数逓倍のために調節した後、第2調波周波数(FH)の強い周波数逓倍ビーム3202、3302を、基本周波数(FF)の残留ビーム3203、3303と共に出射するように構成され、強い周波数逓倍ビーム3202、3302と基本波ビーム3101との出力比は0.3対1よりも大きい。
少なくとも1つの測定要素(図示せず)(例えば、光検出器)と、
少なくとも1つの測定要素から受け取ったデータを分析し、それに応じて、PMC調節のための制御命令を提供するように構成された少なくとも1つの処理要素(図示せず)と、
制御命令に従ってPMC3502、3503を調節する(例えば、電動回転装置によって及び/またはPMCへの印加電圧によって、PMCを傾ける)ように構成された、少なくとも1つの調節要素(図示せず)と、を含む。
この方法は、
基本周波数(FF)の基本波ビームと、第2調波周波数(FH)の弱い第2調波ビームを有する非線形結晶(NLC)とを提供する提供ステップと、
NLCによって、第2調波周波数(FH)の強い周波数逓倍ビームを、基本周波数(FF)の残留ビームと共に出射する出射ステップと、を含み、
弱い第2調波ビームと基本波ビームとの出力比は、5×10-3対1よりも小さく、
強い周波数逓倍ビームと基本波ビームとの間の出力比は、0.3:1よりも大きい。
その非限定的な例としては、
切断、溶接、表面処理、または追加的加工を目的とする、赤外線吸収性の低いワークピースへの照射などの産業用用途のシステム、
フェムト秒パルスを高繰り返し率及び高平均出力で生成することを目的とする、あるいは、さらなる和周波数混合/追加的な周波数逓倍によるより高い周波数、または光パラメトリック発振器の追加による第2調波以下の調節可能な周波数の生成を目的とする、Ti:サファイアのポンピングなどの科学的用途のシステム、及び、
侵襲的な処置を迅速に行う必要がある医療用用途のシステムが、挙げられる。
(a)波長あたりの吸収は軸方向に依存する。
(b)ビームは水晶の中央に集束される。
(c)ビーム内(加熱ゾーン)及び未照射ゾーン(熱輸送ゾーン)で計算された横方向の温度。
(d)熱光学係数とセグメント伝搬長さに基づいて計算された位相。
(e)SNLOを使用してセグメント毎に逓倍する。
(f)結晶は7つのセグメントに分割される。各ビーム径は一定である。
(g)出力を定性分析に用いる。
試験結果は以下の通りである。
・黒色の線と黒丸は、オーブンを低出力から再調節しない場合の温度変化を示す。
・オレンジ色の線と四角は、最大逓倍出力を得るために温度調節を行った後の温度オフセットを示す。
・緑色の線と三角は、PMCの再調節の温度と、最終的な(小さな)再調節後の温度を示す。
最適化目標は、焦点領域の中央でT0(Z)=149.1℃に設定した。入力面に沿った熱輸送は、内部の熱輸送と等しいと仮定した。入力面を横切る熱輸送はゼロと仮定した。他の境界条件を試験した。
・温度とPMCの位相不整合を補正するためには、2つの独立したパラメータが必要である。温度により誘起された位相不整合を解析したが、温度+PMC補正技術は、MPの他の原因にも適用可能である。
・解析した集束形状及び均一温度オーブンの使用において、PFDの長い断面にわたって許容可能な位相整合が達成された。
・補正により、性能を大幅に向上させることができる。MPを発生させることなく、PFDの性能レベルまで向上させることができる。
この試験は、下記の(a)~(c)を特徴とする。
(a)弱いシードビームを発生させるための第1のオーブン温度を低くすること。異なる非共鳴温度についてのシードビームプロファイルを図21に示す。温度が、所望の出力を提供する第2のピークに対応する場合に、最良のプロファイルが得られる。この場合、190mWが選択された。
(b)Pw≒220W+P2w≒30Wの最適な第2のオーブン温度を決定する。
(c)追加の加熱をシミュレートするために第2のオーブン温度を上げる。これを2回行う。1回目はPMCを一定の角度で保持した状態で行い、2回目は、最大逓倍を得るためにPMCを回転させた状態で行う。入力出力増幅と位相効果とを区別するために、2つのシーダ出力を試験した。
図22A及び図22Bは、
(1)0.643Wシーダの最適温度では、「シーダビームを使用した場合」と「シーダビームを使用した場合」の結果に差異がある。これは、出力増幅と位相効果を示す。
(2)0.188Wシーダの最適温度では、「シーダビームを使用した場合」と「シーダビームを使用した場合」の結果に差異がない。高温になると、位相不整合効果のみを示す。その差(横と/または縦)は、改善を示す。
(P2W-シーダあり-P2W-シーダなし)/(P2W-シーダあり) vs 第2のオーブン温度
最大値がウイングに現れ、ピーク時の倍には戻らないので控えめに見える。
(1)位相制御のみで逆変換(出力低下)を引き起こすことができる。
(2)オーブン温度を一定に固定するためのPMCを回転させることによって、出力を調節することができる。
(3)0.19Wのシーダのみが、7Wの出力低下を引き起こした。したがって、位相制御が確認された。
この装置400は、
少なくとも2つの連続した非線形結晶(NLC)4200、4300であって、NLCの各々が、基本周波数(FF)の第1のビーム4201、4203、及び、任意選択で、その前のNLCからの第2調波周波数(FH)の第2のビーム4202を受け取り、第2調波周波数(FH)で強い周波数逓倍倍数ビーム4202、4302を、基本周波数(FF)の残留ビーム4203、4303と共に出射するように構成された、該少なくとも2つの連続した非線形結晶(NLC)4200、4300と、
2つのNLCの間に配置された少なくとも1つの位相不整合補償器(PMC)4503であって、基本周波数(FF)の残留ビーム4203と、第2調波周波数(FH)の第2調波ビーム4202との間の位相関係を、後続のNLCによって受け取られる前に補正するように構成された、該少なくとも1つの位相不整合補償器(PMC)4503と、
PMC毎に設けられた電動回転装置4650であって、PMCを能動的に回転させることができるように構成され、それによって、残留ビームと第2調波ビームとの位相関係の補正を能動的に調節する、該電動回転装置4650と、を備える。
この装置4000は、
強い周波数逓倍ビームをリアルタイムでサンプリングし、それに応じて、強い周波数逓倍ビームの最大出力を継続的に可能にするために、電動回転装置によって、連続的または段階的な態様でPMCを傾斜させるように構成された少なくとも1つのフィードバック及び制御システムをさらに備える。
後続のNLCでの逆変換を最小化し、それによって、出力ビームの出力を最大化すること、
後続のNLCで逆変換を最大化し、それによって、出力ビームの出力を最小化すること、
出力ビームの出力を、最大値と最小値との間の所定の値に調節すること(任意選択で、入力レーザ出力の変更及びオーブン温度の変更から選択される、静的または動的な動作条件中に)。
この方法5000は、
リアルタイムでサンプリングし、出力ビームを測定するサンプリングステップ4710と、
出力ビームが最大値(「オン」出力の場合)または最小値(「オフ」出力の場合)に達したか否かを継続的にまたは頻繁に判定する判定ステップ4720と、
判定ステップ4720での判定が「NO」である場合に、PMCを回転させ、その後、サンプリングステップ4710に戻って当該方法を繰り返すステップ4740と、
判定ステップ4720での判定が「YES」である場合に、現在のPMCの回転角度αMAX(またはαMIN)を維持し、その後、サンプリングステップ4710に戻って、動的入力ビーム及び/または動的オーブン温度のいずれについても、当該方法を繰り返すステップと、を含む。
その非限定的な例としては、
切断、溶接、表面処理、または追加的加工を目的とする、赤外線吸収性の低いワークピースへの照射などの産業用用途のシステム、
フェムト秒パルスを高繰り返し率及び高平均出力で生成することを目的とする、あるいは、さらなる和周波数混合/追加的な周波数逓倍によるより高い周波数、または光パラメトリック発振器の追加による第2調波以下の調節可能な周波数の生成を目的とする、Ti:サファイアのポンピングなどの科学的用途のシステム、及び、
侵襲的な処置を迅速に行う必要がある医療用用途のシステムが、挙げられる。
Claims (79)
- 少なくとも1つのシードレーザ装置と、前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを選択的に提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムとを備えたレーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記CBCポイントでの建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームをアクティブ化することによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記CBCポイントでの破壊的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化することによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。 - 請求項2に記載の方法であって、
前記破壊的な干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、調節された前記位相調節器のうちの半分を制御して前記レーザビームに対して半位相(π)を追加するステップを含む、ことを特徴とする方法。 - 請求項2に記載の方法であって、
前記破壊的な干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、調節された前記位相調節器のうちのいくつかを調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。 - 請求項4に記載の方法であって、
前記位相調節器の各々は個別に調節される、ことを特徴とする方法。 - 請求項2に記載の方法であって、
前記レーザビームを最大強度で提供するように調節された前記位相調節器のうちのいくつかを調節することによって、前記レーザビームを調節するステップをさらに含み、
前記位相調節器の調節は、前記レーザビームの強度を、前記最大強度の所定の割合に等しい強度にすることを含む、ことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記破壊的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御して前記レーザビームを非アクティブ化する前記ステップは、前記破壊的なビーム干渉を最小強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。 - レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも1つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その帯域幅を調節するように構成された高速光調節器(FOM)と、
帯域幅が調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、を備え、
当該方法は、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムのCBCポイントでの建設的な干渉を可能にするように設定された第1の帯域幅(Δω1)を有する前記シードビームを提供するように前記高速光調節器(FOM)を制御することによって、前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記CBCポイントでの建設的な干渉を不能にするように設定された第2の帯域幅(Δω2;Δω2>Δω1)を有する前記シードビームに提供するように前記高速光調節器(FOM)を制御することによって、前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - 請求項8に記載の方法であって、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御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9に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。 - レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置と、
前記第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置と、
前記第1のシードビーム及び前記第2のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクするように構成された光スイッチと、を備え、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第1のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、かつ、前記位相調節器を制御して建設的なビーム干渉を可能にし、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第2のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化して、前記建設的なビーム干渉を不能にし、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。 - レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
第1の帯域幅(Δω1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置と、
前記第1の帯域幅よりも広い第2の帯域幅(Δω2;Δω2>Δω1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置と、
前記第1のシードビーム及び前記第2のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクするように構成された光スイッチと、を備え、
前記第1の帯域幅(Δω1)は、前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムのCBCポイントでの前記建設的なビーム干渉を有効にするように設定され、
前記第2の帯域幅(Δω2)は、前記CBCポイントでの前記建設的なビーム干渉を不能にするように設定されており、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第1のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化して前記建設的なビーム干渉を可能にし、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第2のシードビームをCBCシステムにリンクさせてレーザビームを非アクティブ化して前記建設的なビーム干渉を不能にし、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、前記CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御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14に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。 - レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置と、
前記第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置と、
前記第1のシードビーム及び前記第2のシードビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクするように構成された光スイッチと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記第1の波長(λ1)を有するビームを前記レーザシステムの出力に伝送し、前記第2の波長(λ2)を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビームを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラーと、を備え、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第1のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを伝送して、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第2のシードビームを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームを反射して、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - 請求項16に記載の方法であって、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、リンクされたシードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御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17に記載の方法であって、
前記建設的なビーム干渉を提供するように前記位相調節器を制御する前記ステップは、前記建設的なビーム干渉を最大強度で提供するように前記位相調節器を調節するステップを含む、ことを特徴とする方法。 - レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
シードレーザビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成された主発振器出力増幅器(MOPA)と、
第1の波長(λ1)を有する第1のシードビームを提供するように構成された第1のシードレーザ装置と、
前記第1の波長とは異なる第2の波長(λ2;λ2≠λ1)を有する第2のシードビームを提供するように構成された第2のシードレーザ装置と、
前記第1のシードビーム及び前記第2のシードビームの一方のみを前記主発振器出力増幅器(MOPA)にリンクするように構成された光スイッチと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記第1の波長(λ1)を有するビームを前記レーザシステムの出力に伝送し、前記第2の波長(λ2)を有するビームを反射し、それによって、出力レーザビームを選択的に提供するように構成されたダイクロイックミラーと、を備え、
当該方法は、
前記光スイッチを制御して前記第1のシードビームを前記主発振器出力増幅器(MOPA)にリンクさせて前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを伝送して、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光スイッチを制御して前記第2のシードビームをコヒーレントビーム結合(CBC)システムにリンクさせて前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームを反射して、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも1つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも1つの光偏光コンバイナ(OPC)であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも2つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの1つが所定の偏光方向(P1)を有する、該光偏光コンバイナ(OPC)と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ(PBS)と、を備え、
当該方法は、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、ビームの全体強度の50%よりも大きい強度(I1)で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の50%以下の強度(I1)で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - 請求項20に記載の方法であって、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記シードレーザビームの全体強度の所定の割合に等しい強度(I1)を有する前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を提供することにより、前記レーザビームを調節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20に記載の方法であって、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含み、
当該方法は、
前記位相調節器を制御して、少なくとも、前記レーザビームをアクティブ化する前記ステップ中に、前記CBCポイントでの前記建設的なビーム干渉を提供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20に記載の方法であって、
前記光偏光コンバイナ(OPC)は、
ビーム分割アセンブリであって、第1の偏光方向(P1)を有する入力ビームを受け取り、前記第1の偏光方向(P1)及び第1の強度(I1)を有する第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と、前記第1の偏光方向(P1)及び第2の強度(I2)を有する第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを出力するように構成され、前記第1の強度と前記第2の強度との和(I1+I2)が前記入力ビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリと、
前記ビーム分割アセンブリから出力された前記第1の出力ビーム及び前記第2の出力ビームの一方(B1またはB2)を受け取り、その偏光を変換するように構成された偏光変換器と、
偏波ビームスプリッタ(PBS)であって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された前記第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合して第3のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ(PBS)、または、カプラであって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された前記第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合した後に2つの出力ビームに分割し、分割された前記2つの出力ビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムへの入力として提供するように構成された、該カプラと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記ビーム分割アセンブリは、
入力ビームを受け取り、前記入力ビームを2つのビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記2つのビームの一方のビームの位相を調節するように構成された位相調節器と、
前記2つのビームを受け取り、2つの干渉位置でのそれらの干渉を提供することによって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と前記第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを提供するように構成されたカプラと、
電子制御装置であって、前記2つの干渉位置の一方をモニタリングし、それに応じて、前記位相調節器を制御することによって、モニタリングされた干渉位置での建設的または破壊的なビーム干渉を可能し、かつ、モニタリングされていない干渉位置での破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置と、を含み、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御する前記ステップは、前記位相調節器を制御するステップを含む、
ことを特徴とする方法。 - レーザシステムによって提供されるレーザビームを調節するための方法であって、
前記レーザシステムは、
少なくとも1つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも1つの光偏光コンバイナ(OPC)であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも2つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの1つが所定の偏光方向(P1)を有する、該光偏光コンバイナ(OPC)と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成された主発振器出力増幅器(MOPA)と、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ(PBS)と、を備え、
当該方法は、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、ビームの全体強度の50%よりも大きい強度(I1)で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供するステップと、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の50%以下の強度(I1)で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。 - レーザビームを調節するように構成されたレーザシステムであって、
少なくとも1つのシードレーザ装置と、
前記シードレーザ装置のシードビームを受け取り、その偏光方向を調節するように構成された少なくとも1つの光偏光コンバイナ(OPC)であって、前記偏光方向の調節が、前記シードビームに少なくとも2つの偏光成分を提供することを含み、前記偏光成分のうちの1つが所定の偏光方向(P1)を有する、該光偏光コンバイナ(OPC)と、
偏光調節された前記シードビームを受け取り、増幅されたレーザビームを提供するように構成されたコヒーレントビーム結合(CBC)システムと、
増幅された前記レーザビームを受け取り、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分のみを前記レーザシステムの出力に伝送し、他の偏光方向を有するビーム成分を反射し、それによって、前記レーザビームを選択的に提供するように構成された偏光ビームスプリッタ(PBS)と、
電子制御装置であって、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、ビームの全体強度の50%よりも大きい強度(I1)で提供することによって前記レーザビームをアクティブ化し、それによって、前記レーザビームを提供し、
前記光偏光コンバイナ(OPC)を制御して、前記所定の偏光方向(P1)を有するビーム成分を、前記レーザビームの全体強度の50%以下の強度(I1)で提供することによって前記レーザビームを非アクティブ化し、それによって、前記レーザビームの提供を停止するように構成された、該電子制御装置と、
を備える、ことを特徴とするシステム。 - 請求項26に記載のシステムであって、
前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムは、
複数の位相調節器であって、CBCポイントでの建設的または破壊的なビーム干渉を可能にするように各々配置された、偏光調節された前記シードビーム、複数の光増幅器、少なくとも1つのビームスプリッタ、及び任意選択の少なくとも1つのビームコンバイナに対して光学的に接続されるように構成された、該複数の位相調節器と、
前記CBCポイントでの前記ビーム干渉をモニタリングし、それに応じて、前記複数の位相調節器のうちの少なくとも1つを制御するように構成された少なくとも1つの制御回路と、を含む、
ことを特徴とするシステム。 - 請求項26に記載のシステムであって、
前記光偏光コンバイナ(OPC)は、
ビーム分割アセンブリであって、第1の偏光方向(P1)を有する入力ビームを受け取り、前記第1の偏光方向(P1)及び第1の強度(I1)を有する第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と、前記第1の偏光方向(P1)及び第2の強度(I2)を有する第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを出力するように構成され、前記第1の強度と前記第2の強度との和(I1+I2)が前記入力ビームの強度に等しい、該ビーム分割アセンブリと、
前記ビーム分割アセンブリから出力された前記第1の出力ビーム及び前記第2の出力ビームの一方(B1またはB2)を受け取り、その偏光を変換するように構成された偏光変換器と、
偏波ビームスプリッタ(PBS)であって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された前記第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合して第3のビームを生成するように構成された、該偏波ビームスプリッタ(PBS)、または、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と偏光変換された前記第2の出力ビーム(B2(I2、P2))とを受け取り、それらを結合した後に2つの出力ビームに分割し、前記2つの出力ビームの一方のみを前記コヒーレントビーム結合(CBC)システムへの入力として提供するように構成された、該カプラと、を含む、
ことを特徴とするシステム。 - 請求項28に記載のシステムであって、
前記ビーム分割アセンブリは、
入力ビームを受け取り、前記入力ビームを2つのビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
前記2つのビームの一方のビームの位相を調節するように構成された位相調節器と、
前記2つのビームを受け取り、2つの干渉位置でのそれらの干渉を提供することによって、前記第1の出力ビーム(B1(I1、P1))と前記第2の出力ビーム(B2(I2、P1))とを提供するように構成されたカプラと、
電子制御装置であって、前記2つの干渉位置の一方をモニタリングし、それに応じて、前記位相調節器を制御することによって、モニタリングされた干渉位置での建設的または破壊的なビーム干渉を可能し、かつ、モニタリングされていない干渉位置での破壊的または建設的なビーム干渉を提供するように構成された、該電子制御装置と、を含む、
ことを特徴とするシステム。 - コアと少なくとも1つのクラッドとを有する光ファイバに結合するように構成されたハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記光ファイバによる光路に配置された少なくとも1つの集束レンズと、
前記クラッドによる光路に配置された、マルチモードビームを出力するように各々構成された複数のダイオードモジュールと、
前記コアによる光路に配置された少なくとも1つのコア関連モジュールであって、
(a)前記コアに向けてシングルモードビームを出力する機能、
(b)前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームを出力光ファイバに結合する機能、
(c)前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームを前記コアに反射して戻す機能、及び、
(d)前記コアからビームを受け取り、受け取ったビームの一部を前記コアに反射して戻し、受け取ったビームの別の部分を出力光ファイバに結合する機能、からなる群から選択される機能を提供するように構成された、該コア関連モジュールと、を備える、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項30に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
ビームの波長を所定の波長範囲に狭めてロックするように構成されたボリュームブラッグ回折格子(VBG)をさらに備える、ことを特徴とするモジュール。 - 請求項30に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記複数のダイオードモジュール及び前記コア関連モジュールは、それらの出力ビームが列毎に互いに平行になるように、少なくとも1つの列に配置される、ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項32に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記複数のダイオードモジュール及び前記コア関連モジュールは、2列以上で配置されており、
当該ハイブリッド型ポンプモジュールは、
第1のビーム列の光路に配置された少なくとも1つの偏光子ビームコンバイナと、
追加のビーム列毎に設けられた1以上の折り畳みミラーであって、それに対応する列の平行ビームを、前記偏光子ビームコンバイナに向けて反射して方向転換させるように各々構成された、該折り畳みミラーと、をさらに備える、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項30に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記ダイオードモジュールの各々は、
広域レーザ(BAL)と、
前記広域レーザ(BAL)に関連付けられた折り畳みミラーであって、それに関連する前記広域レーザ(BAL)と前記クラッドとの間の光路を有するように構成された、該折り畳みミラーと、
任意選択で、前記広域レーザ(BAL)とそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、前記広域レーザ(BAL)のビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、をさらに含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項30に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記コア関連モジュールは、シード関連モジュールを含み、
前記シード関連モジュールは、
シードレーザ装置に結合するように構成された少なくとも1つのシード入力と、
前記シード入力と前記コアとの間の光路に設けられた、前記シード入力に関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記シード入力とそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、シードビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、を含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項35に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記シード関連モジュールは、
前記シードビームを増幅するように構成されたビーム増幅器と、
前記シードビームをサンプリングするように構成されたタップまたは部分ミラー、及びビーム後方伝送をモニタリングして警告するように構成されたモニタと、
一方向のみの光の伝送を可能にするように構成されたアイソレータとのうちの少なくとも1つをさらに含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項30に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記コア関連モジュールは、出力モジュールを含み、
前記出力モジュールは、
出力ファイバであって、任意選択でエンドキャップ要素を含む、該出力ファイバと、
前記コアと前記出力ファイバとの間の光路に設けられた、前記出力ファイバに関連する折り畳みミラーと、
任意選択で、前記出力ファイバとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、受け取ったコアビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、
最適には、ポンプダンプと、を含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項30に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記コア関連モジュールは、高反射(HR)モジュールを含み、
前記高反射(HR)モジュールは、
高反射(HR)ミラーと、
前記コアと高反射(HR)ミラーとの間の光路に設けられた、前記高反射(HR)ミラーに関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記高反射(HR)ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、を含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項38に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記高反射(HR)ミラーは、
前記高反射(HR)ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、反射ビームを調節するように構成されたキャビティ内調節器をさらに含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項30に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
前記コア関連モジュールは、部分反射(PR)モジュールを含み、
前記部分反射(PR)モジュールは、
出力ファイバであって、任意選択でエンドキャップを含む、該出力ファイバと、
前記出力ファイバによる光路に配置された部分反射(PR)ミラーと、
前記コアと前記部分反射(PR)ミラーとの間の光路に設けられた、前記部分反射(PR)ミラーに関連付けられた折り畳みミラーと、
任意選択で、前記部分反射(PR)ミラーとそれに関連する前記折り畳みミラーとの間に配置され、それに関連するビームの形状を調節するように構成された少なくとも1つのレンズと、を含む、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - 請求項30に記載のハイブリッド型ポンプモジュールであって、
ベース面、リブ、ネジ、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの熱分配要素をさらに備える、
ことを特徴とするハイブリッド型ポンプモジュール。 - ファイバ増幅システムであって、
コアと少なくとも1つのクラッドとを含む光ファイバと、
前記光ファイバの第1の端部に結合された請求項35に記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、を備える、
ことを特徴とするシステム。 - 請求項42に記載のシステムであって、
ポンプダンプ及びエンドキャップエレメントの少なくとも一方をさらに備える、ことを特徴とするシステム。 - 請求項42に記載のシステムであって、
前記光ファイバの第2の端部に結合された、請求項37に記載のハイブリッド型ポンプモジュールをさらに備える、
ことを特徴とするシステム。 - ファイバレーザシステムであって、
コアと少なくとも1つのクラッドとを含む光ファイバと、
前記光ファイバの第1の端部に結合された、請求項38に記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、
前記光ファイバの第2の端部に結合された、ファイバブラッグ回折格子(FBG)または請求項40に記載のハイブリッド型ポンプモジュールと、を備える、
ことを特徴とするシステム。 - 請求項45に記載のシステムであって、
ポンプダンプ及びエンドキャップ要素のうちの少なくとも一方をさらに備える、ことを特徴とするシステム。 - 光放射の周波数を逓倍するように構成された装置であって、
第1の非線形結晶と少なくとも1つの第2の非線形結晶とを含む少なくとも2つの連続した非線形結晶(NLC)を備え、
前記第1の非線形結晶は、基本周波数(FF)の基本波ビームを受け取り、第2調波周波数(FH)の弱い第2調波ビームを、前記基本周波数(FF)の強い残留ビームと共に出射するように構成され、前記弱い第2調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は5×10-3対1よりも小さく、
前記少なくとも1つの第2の非線形結晶は、その前の非線形結晶(NLC)からの、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと、前記第2調波周波数(FH)の前記第2調波ビームとを受け取り、前記第2調波周波数(FH)の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと共に出射するように構成され、前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は0.3:1よりも大きい、
ことを特徴とする装置。 - 請求項47に記載の装置であって、
前記第2の非線形結晶によって受け取られる前に、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと前記第2調波周波数(FH)の前記第2調波ビームとの位相関係を補正するように構成された少なくとも1つの位相不整合補償器(PMC)をさらに備えることを特徴とする装置。 - 請求項48に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームをサンプリングし、それに応じて、前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化することを可能にするように前記位相不整合補償器(PMC)を調節するように構成された少なくとも1つのフィードバック及び制御システムをさらに備えることを特徴とする装置。 - 請求項48に記載の装置であって、
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも1つの測定要素と、
少なくとも1つの処理要素と、
前記位相不整合補償器(PMC)を調節するように構成された少なくとも1つの調節要素と、を含むことを特徴とする装置。 - 請求項47に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)の温度を調節するように各々構成された、少なくとも1つのオーブンをさらに備えることを特徴とする装置。 - 請求項47に記載の装置であって、
前記第1の非線形結晶の長さ(LS)は、前記第2の非線形結晶の長さ(LD)の10%以下である(LS≦0.1LD)ことを特徴とする装置。 - 請求項52に記載の装置であって、
前記第2の非線形結晶はLBOを含み、
前記第2の非線形結晶の長さ(LD)は40mm以上であることを特徴とする装置。 - 請求項47に記載の装置であって、
前記基本周波数(FF)は、赤外(IR)光の性質(λF=1064nm)を有し、
前記第2調波周波数(FH)は、可視光の性質(λH=532nm)を有することを特徴とする装置。 - 請求項47に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)の各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して45度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項47に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)の各々は、BBO、KTP、LBO、CLBO、DKDP、ADP、KDP、LiIO3、KNbO3、LiNbO3、AgGaS2、及びAgGaSe2からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする装置。 - 請求項47に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)の各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きいことを特徴とする装置。 - 請求項47に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)にビームを集束させるように構成された少なくとも1つの集束要素をさらに備えることを特徴とする装置。 - 光放射の周波数を逓倍するための方法であって、
基本周波数(FF)の基本波ビームと、第2調波周波数(FH)の弱い第2調波ビームとを有する非線形結晶(NLC)を提供する提供ステップと、
前記非線形結晶(NLC)によって、前記第2調波周波数(FH)の強い周波数逓倍ビームを、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと共に出射する出射ステップと、を含み、
前記弱い第2調波ビームと前記基本波ビームとの出力比は5×10-3対1よりも小さく、
前記強い周波数逓倍ビームと前記基本波ビームとの出力比は0.3:1よりも大きいことを特徴とする方法。 - 請求項59に記載の方法であって、
前記提供ステップは、前記基本波ビームと前記弱い第2調波ビームとの位相不整合を補償するステップをさらに含み、
当該方法は、
前記強い周波数逓倍ビームの出力を最大化すること可能にするように位相不整合補償器(PMC)を制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。 - 光放射入力の周波数を逓倍して、第2調波周波数の出力ビームを提供するように構成された装置であって、
少なくとも2つの連続した非線形結晶(NLC)であって、前記非線形結晶の各々は、その前の非線形結晶(NLC)からの、基本周波数(FF)の第1のビーム、及び、任意選択で前記第2調波周波数(FH)の第2のビームを受け取り、前記第2調波周波数(FH)の強い周波数逓倍ビームを前記基本周波数(FF)の残留ビームと共に出射するように構成された、該非線形結晶(NLC)と、
2つの前記非線形結晶(NLC)の間に配置された少なくとも1つの位相不整合補償器(PMC)であって、後続の前記非線形結晶(NLC)によって受け取られる前に、前記基本周波数(FF)の前記残留ビームと前記第2調波周波数(FH)の第2調波ビームとの間の位相関係を補正するように構成された、該位相不整合補償器(PMC)と、
前記位相不整合補償器(PMC)毎に設けられた電動回転装置であって、前記位相不整合補償器(PMC)を能動的に回転させることができるように構成され、それによって、前記残留ビームと前記第2調波ビームとの位相関係の補正を能動的に調節する、該電動回転装置と、を備えたことを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームをサンプリングし、それに応じて、前記強い周波数逓倍ビームの最大出力を可能にするために、前記電動回転装置によって前記位相不整合補償器(PMC)を傾けるように構成された少なくとも1つのフィードバック及び制御システムをさらに備えることを特徴とする装置。 - 請求項62に記載の装置であって、
前記フィードバック及び制御システムは、
少なくとも1つのビームスプリッタと、
少なくとも1つの測定要素と、
少なくとも1つの処理要素と、
前記電動回転装置を制御するように構成された少なくとも1つの制御要素と、を含むことを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記位相不整合補償器(PMC)は、色分散を示す光学的に透明な窓を含み、
前記ビームが前記窓を通過するのに要する距離が、前記窓の回転角度に対して相対的に変化するように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、前記位相不整合補償器(PMC)を段階的及び/または連続的な動作で回転させるように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項65に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器(PMC)を回転させるように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項62に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、上限値と下限値とによって範囲が規定されるディザ形態で前記位相不整合補償器(PMC)を回転させるように構成されており、
前記フィードバック及び制御システムは、前記ディザ形態を用いて、
(a)後続の前記非線形結晶(NLC)での逆変換を最小化し、それによって、前記出力ビームの出力を最大化すること、
(b)後続の前記非線形結晶(NLC)での逆変換を最大化し、それによって、前記出力ビームの出力を最小化すること、及び、
(c)前記出力ビームの出力をその最大値と最小値との間の所定の値に調節すること、
のうちの少なくとも1つを提供するように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、前記出力ビームをON/OFFするために、前記位相不整合補償器(PMC)を、最大調波変換状態と最小調波変換状態との間で、トグルモードで回転させるように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項68に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、制御された立ち上がり時間及び立ち下がり時間、及び制御可能な持続時間を有するフラットトップパルスを提供するように前記位相不整合補償器(PMC)を回転させるように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記電動回転装置は、ルックアップテーブルに従って前記位相不整合補償器(PMC)を回転させることによって、整形された調波パルスを提供するように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記出力ビームから前記残留ビームの少なくとも一部を分離するように構成された少なくとも1つのダイクロイックビームスプリッタをさらに備えることを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記強い周波数逓倍ビームと前記基本周波数の前記第1のビームとの出力比は0.3:1よりも大きいことを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)の温度を調節するように各々構成された少なくとも1つのオーブンをさらに備えることを特徴とする装置。 - 請求項73に記載の装置であって、
前記位相不整合補償器(PMC)を能動的に制御することにより、前記非線形結晶(NLC)を収容する前記オーブンの温度の変動によって引き起こされる出力変動を最小限に抑えるように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記基本周波数(FF)は、赤外(IR)光の性質(λF=1064nm)を有し、
前記第2調波周波数(FH)は、可視光の性質(λH=532nm)を有することを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)の各々は、その結晶軸に沿った基本波ビーム偏光を有するか、または、その結晶軸に対して45度の角度をなす基本波ビーム偏光を有するように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)の各々は、BBO、KTP、LBO、CLBO、DKDP、ADP、KDP、LiIO3、KNbO3、LiNbO3、AgGaS2、及びAgGaSe2からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)の各々の側面積の寸法は、それが受け取る入力ビームの寸法よりも大きいことを特徴とする装置。 - 請求項61に記載の装置であって、
前記非線形結晶(NLC)にビームを集束させるように構成された少なくとも1つの集束要素をさらに備えることを特徴とする装置。
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