JP5461519B2 - 複数のビームを結合し、繰り返し率と平均パワーが高い偏光レーザビームを形成する方法 - Google Patents
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Description
本出願は、米国特許仮出願第61/041,132号及び第61/041,143号の特典を主張する。これらは、両方とも2008年3月31日に出願されている。
(c) 2009 Electro Scientific Industries, Inc. 本特許文献の開示部分は、著作権保護の対象である資料を含んでいる。本著作権所有者は、特許商標庁の特許包袋または記録に現れるように何人が本特許文献または特許開示をファクシミリ再生することに対して異議はないが、そうではない場合、何であれ、37 CFR§1.71(d)に従って全ての著作権を留保する。
ここで、Tは、偏光子32からのレーザビームの透過率で、Vは、電気光学結晶セル62の電極72に印加される電圧であり、V1/2は半波長電圧である。
ここで、Vz = Ez×Iである。
ここで、半波長電圧はV1/2 =λ/2n0 3r63によって与えられる。
Claims (18)
- 高パワー、高繰り返し率の偏光レーザビームを合成する方法であって、本方法は、
第1の繰り返し率で第1の平均パワーを有する複数の第1の偏光レーザパルスの第1の偏光レーザビームを生成するステップであって、前記第1の偏光レーザパルスが第1の偏光状態によって特徴づけられる、第1の偏光レーザビーム生成ステップと、
第2の平均パワーと第2の繰り返し率を有する複数の第2の偏光レーザパルスの第2の偏光レーザビームを生成するステップであって、前記第1の偏光レーザパルスと時間的に重複しない関係にある前記第2の偏光レーザパルスが第2の偏光状態によって特徴づけられる、第2の偏光レーザビーム生成ステップと、
前記第1および第2の偏光レーザパルスのそれぞれの前記第1および第2の偏光状態が直交関係となるように、前記第1および第2の偏光レーザパルスの少なくとも一方に光学的遅延を導入するステップと、
光学ビームコンバイナーにおいて、前記直交関係にある偏光状態の前記第1および第2の偏光レーザビームを結合するステップであって、前記光学ビームコンバイナーが、前記直交関係にある第1および第2の偏光状態それぞれの前記第1および第2の偏光レーザビームを結合して、結合ビーム経路に沿って伝播する前記第1および第2の偏光レーザパルスの結合ビームを生成するとき、前記第1および第2の平均パワーの低い損失によって特徴付けられる、偏光レーザビーム結合ステップと、
制御信号の異なる値に応じ、異なる大きさの光学的遅延を前記結合ビームに選択的に与えることによって、前記結合ビームの前記第1および前記第2の偏光レーザパルスの前記偏光状態を選択的に変更し、前記第1および第2の偏光レーザパルスの合成ビームを生成する光変調器を前記結合ビーム経路に沿って設けるステップであって、前記合成ビームは前記第1および第2の繰り返し率よりも大きい合成繰り返し率において前記第1および第2の平均パワーより大きい平均合成パワーを有し、前記光変調器が選択的に前記結合ビームに、それぞれ異なる量の光学遅延を与え、その結果、前記合成ビームの前記第1および第2の偏光レーザパルスのそれぞれの前記第1および第2の偏光状態が互いに一致するように、前記結合ビームの前記第1および第2の偏光レーザパルスの前記偏光状態の前記直交関係を選択的に変化させる、光変調器の設置ステップと、
複数の光学検出器を使用し、第1および第2の偏光パルスレーザのそれぞれにより生成される前記第1および第2の偏光レーザパルスの発生に応じて検出出力信号を生成するステップと、
前記検出出力信号に反応する駆動回路により前記制御信号の前記異なる値を生成し、前記結合ビームに選択的に与えられる前記異なる大きさの光学的遅延において、前記第1および第2の偏光レーザパルスの不確定なエネルギー増強時間の影響によって生じるジッターの寄与を抑制するステップと、
を含む、方法。 - 前記光変調器がEOMを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記光変調器がポッケルスセルを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第1および第2の偏光レーザビームが、それぞれの第1および第2のシードレーザによって発生される、請求項1に記載の方法。
- 前記結合ビーム経路に沿った前記光変調器の下流側に、光アイソレータを配置するステップと、
前記結合ビーム経路に沿った前記光アイソレータの下流側に、ファイバーアンプを配置するステップと、を更に含む、請求項4に記載の方法。 - 前記結合ビームの伝播を、前記結合ビーム経路に沿って前記光変調器の下流側に配置される光学偏光子に向けるステップと、
前記光変調器を制御する値を有する制御信号を前記光変調器に供給し、その値によって前記光変調器が、前記第1および第2の偏光レーザパルスのうちの選択された偏光レーザパルスに対して光学遅延を与え、その光学遅延によって、前記光学偏光子に入射する前記選択された偏光レーザパルスの各々が、結果として前記光学偏光子によって透過が阻止される偏光状態をとるステップと、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記制御信号が前記光変調器を制御する値を有し、それらの値により、いくつかの前記第1および第2の偏光レーザパルスに対し、前記幾つかの第1および第2の偏光レーザパルスの形状の対応するテイラーリング(tailoring)を引き起こす量の光学遅延を与える、請求項6に記載の方法。
- 前記制御信号が前記光変調器を制御する値を有し、それらの値により、いくつかの前記第1および第2の偏光レーザパルスに対し、前記幾つかの第1および第2の偏光レーザパルスの形状の対応するテイラーリング(tailoring)を引き起こす量の光学遅延を与える、請求項1に記載の方法。
- 前記第1および第2の偏光レーザビームは、放射波長によって特徴付けられ、
本方法が、前記結合ビーム経路に沿って前記光変調器の下流側に高調波発生器を配置し、前記合成ビームから、前記第1および第2の偏光レーザビームの前記放射波長の高調波波長の変換された合成ビームを生成するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1および第2の偏光レーザビームが、異なる放射波長によって特徴付けられる、請求項1に記載の方法。
- 前記合成ビームが、第1および第2の偏光レーザパルスの交互の流れから成る、請求項1に記載の方法。
- 前記合成ビームが、2個の第2の偏光レーザパルス間に配置される2個以上の連続する第1の偏光レーザパルスの流れから成る、請求項1に記載の方法。
- 高パワー、高繰り返し率の偏光レーザビームを合成するレーザシステムであって、本システムは、
パルスドライバー回路で生成される第1のドライバー信号に応じて、第1のビーム経路に沿って第1の偏光状態で伝播し且つ第1の繰り返し率で第1の平均パワーを有する複数の第1の偏光レーザパルスの第1のビームを発生する第1のパルスレーザと、
前記パルスドライバー回路で生成される第2のドライバー信号に応じて、第2のビーム経路に沿って第2の偏光状態で伝播し且つ第2の繰り返し率で第2の平均パワーを有する複数の第2の偏光レーザパルスの第2のビームを発生する第2のパルスレーザと、
前記第1および第2のビーム経路の1つに配置され、前記第1および第2の偏光レーザパルスのそれぞれの前記第1および第2の偏光状態が直交関係にあるように、光学遅延を導入する光学的遅延装置と、
前記第1および第2のビーム経路を交差させ、前記直交関係にある第1および第2の偏光状態のそれぞれの前記第1および第2の偏光レーザパルスを結合して、結合ビーム経路に沿って伝播させる光学ビームコンバイナーであって、前記第1および第2の偏光レーザパルスを結合するとき前記第1および第2の平均パワーの半分より少ない損失によって特徴付けられる光学ビームコンバイナーと、
前記結合ビーム経路に沿って前記光学ビームコンバイナーの下流側に配置され、変調器制御信号の異なる値に応答して、前記結合ビームに対して選択的に異なる量の光学遅延を与えて、前記結合ビームの前記第1および第2の偏光レーザパルスの前記偏光状態を選択的に変更し、前記第1および第2の偏光レーザパルスの合成ビームを生成する光変調器であり、対応する異なる量の光学的遅延を前記結合ビームに選択的に与えて、前記第1および第2の偏光レーザパルスそれぞれの前記第1および第2の偏光状態が互いに一致するように、前記結合ビームにおける前記第1および第2の偏光レーザパルスの前記偏光状態の前記直交関係を選択的に変化させる光変調器と、
前記第1および第2の偏光レーザパルスが時間的に重複していない関係となり、且つ、前記結合ビームの前記第1および第2の偏光レーザパルスのそれぞれに対応する偏光レーザパルスが前記光変調器に入射するときにそれぞれ異なる量の光学遅延が選択的に付与され、それによって、前記合成ビームが前記第1および第2の繰り返し率より大きい合成繰り返し率で、前記第1および第2の平均パワーより大きい平均合成パワーを有するように、前記第1および第2のパルスドライバー信号と前記変調器ドライバー信号とを調整するレーザコントローラと、
第1および第2の偏光パルスレーザのそれぞれにより生成される前記第1および第2の偏光レーザパルスの発生に応じて検出出力信号を生成する複数の光学検出器と、
前記検出出力信号に応じて前記変調器制御信号の前記異なる値を生成し、前記結合ビームに選択的に与えられる前記異なる大きさの光学的遅延において、前記第1および第2の偏光レーザパルスの不確定なエネルギー増強時間の影響によって生じるジッターの寄与を抑制する駆動回路と、
を含むシステム。 - 前記第1および第2の偏光レーザビームがそれぞれの第1および第2のシードレーザによって発生される、請求項13に記載のシステム。
- 前記結合ビーム経路に沿って前記光変調器の下流側に配置される光アイソレータと、
前記結合ビーム経路に沿って前記光アイソレータの下流側に配置されるファイバーアンプと、
をさらに含む、請求項14に記載のシステム。 - 前記結合ビーム経路に沿って前記光変調器の下流側に配置され、前記合成ビームを受け取る光学偏光子を更に含み、
前記光変調器は、前記光変調器を制御する値を有する制御信号を受信し、その値によって、前記第1および第2の偏光レーザパルスのうちの選択された偏光レーザパルスに対して光学遅延を与えるように制御され、当該光学遅延によって、前記光学偏光子に入射する前記選択された偏光レーザパルスの各々が、結果として前記光学偏光子によって透過が阻止される偏光状態をとる、請求項13に記載のシステム。 - 前記制御信号が、前記光変調器を制御する値を有し、それらの値によって、前記光変調器が、幾つかの前記第1および第2の偏光レーザパルスに対して、前記幾つかの第1および第2の偏光レーザパルスの形状の対応するテイラーリングを引き起こす量の光学遅延を与えるように制御される、請求項16に記載のシステム。
- 前記第1および第2の偏光レーザビームが、それぞれ異なる放射波長によって特徴付けられる、請求項13に記載のシステム。
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