JP5603324B2 - レーザパルス均等化システムおよび方法 - Google Patents
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- 周期的、ランダム、または擬似ランダムなパルス繰り返し周波数で出力される一連のレーザパルスを、ポンプ源によってエネルギーを与えられるレーザ媒質を備えるレーザによって均等化する方法であって、
パルス均等化ポンピング曲線を定めるステップであって、
前記ポンプ源に対してポンピング電流を供給することにより前記レーザを上限パルス繰り返し周波数で動作させるステップ、
前記上限パルス繰り返し周波数において、1以上のレーザパルスパラメータを測定して、前記1以上のレーザパルスパラメータが所定値範囲内にあることを判定するステップであって、前記1以上のレーザパルスパラメータは、レーザパルスピークパワー、パルスエネルギー、パルス幅を含むグループから選択されている、ステップ、
前記レーザを前記上限パルス繰り返し周波数と下限パルス繰り返し周波数との間の複数の異なるパルス繰り返し周波数で動作させるステップ、
前記複数の異なるパルス繰り返し周波数のそれぞれにおいて、前記ポンピング電流の降下曲線の勾配または曲線形状の少なくとも1つを調整して、前記1以上のレーザパルスパラメータを前記所定値範囲内に維持するステップであって、前記パルス均等化ポンピング曲線は、前記異なるパルス繰り返し周波数において1以上の前記レーザパルスパラメータを実質的に均等化するように構成された前記ポンピング電流の前記調整された降下曲線である、ステップと、
により前記パルス均等化ポンピング曲線を定めるステップと、
前記パルス均等化ポンピング曲線を定めた後において、一連のレーザパルスを生成するステップと、
を有し、
各前記一連のレーザパルスは、
前記ポンプ源を第1ポンピングレベルに駆動するステップと、
ある上昇レートで前記ポンプ源を前記第1ポンピングレベルからピークポンピングレベルへ駆動するステップと、
前記ピークポンピングレベルへ最初に到達した後、連続的な降下レートで、前記パルス均等化ポンピング曲線に基づき、前記ポンプ源を前記ピークポンピングレベルから前記第1ポンピングレベルへ駆動するステップであって、
第1期間において、前記ポンプ源を前記上昇レートで駆動することにより、最初に前記第1ポンピングレベルから離れるとともに、最初に前記ピークポンピングレベルに到達し、
第2期間において、選択された前記パルス均等化ポンピング曲線に基づき、前記ポンプ源を前記降下レートで駆動することにより、最初に前記ピークポンピングレベルから離れるとともに、最初に前記第1ポンピングレベルに到達し、
前記第2期間は前記第1期間よりも長く、
前記降下レートで駆動した後、再度前記ポンプ源を前記第1ポンピングレベルへ駆動する、
ステップと、
前記レーザを出力して実質的に均等化された1以上の前記レーザパルスパラメータを有する特定のレーザパルスを生成するステップと、
によって生成されることを特徴とする方法。 - 前記異なるパルス繰り返し周波数は、約0Hzと約1/(前記第1期間)Hzの間の範囲内にあり、その全体にわたって前記パルス均等化ポンピング曲線が1以上の前記レーザパルスパラメータを実質的に均等化するように構成されている、
請求項1記載の方法。 - 前記パルス均等化ポンピング曲線は、前記第1ポンピングレベルに降下する前に第3期間にわたって前記ピークポンピングレベルを維持し、前記第3期間は所望のレーザパルスエネルギーレベルに基づいている、
請求項1記載の方法。 - 前記パルス均等化ポンピング曲線は、前記ピークポンピングレベルから前記第1ポンピングレベルへ線形に減少する曲線である、
請求項1記載の方法。 - 前記パルス均等化ポンピング曲線は、前記ピークポンピングレベルから前記第1ポンピングレベルへ実質的に指数的に減少する曲線である、
請求項1記載の方法。 - 前記ピークポンピングレベルは、前記ポンプ源の動作定格に基づいている、
請求項1記載の方法。 - 前記第1ポンピングレベルは、前記ピークポンピングレベルの約20%と約90%の間の範囲内にある、
請求項1記載の方法。 - 周期的、ランダム、または擬似ランダムなパルス繰り返し周波数で出力される一連のレーザパルスを均等化するレーザシステムであって、
レーザ媒質と、
前記レーザ媒質をポンプするポンプ源と、
前記ポンプ源に通信可能に連結されているポンプコントローラと、
を備え、
前記ポンプコントローラは、
前記ポンプ源を第1ポンピングレベルにおいて駆動し、第1期間において、前記ポンプ源を前記第1ポンピングレベルからピークポンピングレベルへ駆動し、第2期間において、パルス均等化ポンピング曲線に基づき、前記ポンプ源を最初に前記ピークポンピングレベルから離れるとともに前記第1ポンピングレベルへ駆動し、再度前記第1ポンピングレベルへ駆動するように構成されており、
前記パルス均等化ポンピング曲線は、
前記ポンプ源に対してポンピング電流を供給することにより前記レーザを上限パルス繰り返し周波数で動作させるステップ、
前記上限パルス繰り返し周波数において、1以上のレーザパルスパラメータを測定して、前記1以上のレーザパルスパラメータが所定値範囲内にあることを判定するステップであって、前記1以上のレーザパルスパラメータは、レーザパルスピークパワー、パルスエネルギー、パルス幅を含むグループから選択されている、ステップ、
前記レーザを前記上限パルス繰り返し周波数と下限パルス繰り返し周波数との間の複数の異なるパルス繰り返し周波数で動作させるステップ、
前記複数の異なるパルス繰り返し周波数のそれぞれにおいて、前記ポンピング電流の降下曲線の勾配または曲線形状の少なくとも1つを調整して、前記1以上のレーザパルスパラメータを前記所定値範囲内に維持するステップであって、前記パルス均等化ポンピング曲線は、前記異なるパルス繰り返し周波数において1以上の前記レーザパルスパラメータを実質的に均等化するように構成された前記ポンピング電流の前記調整された降下曲線である、ステップと、
に基づいており、
前記第2期間は前記第1期間より長い
ことを特徴とするレーザシステム。 - 前記パルス均等化ポンピング曲線は、線形に減少する曲線である、
請求項8記載のレーザシステム。 - 前記パルス均等化ポンピング曲線は、実質的に指数的に減少する曲線である、
請求項8記載のレーザシステム。 - 前記ポンプ源は、1以上のレーザダイオード、ダイオードバー、ダイオードバースタックを含むグループから選択されている、
請求項8記載のレーザシステム。 - 前記レーザ媒質は、ネオジウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット(Nd:YAG)、ネオジウム添加イットリウム・フッ化リチウム(Nd:YLF)、ネオジウム添加イットリウム・バナデート(Nd:YVO4)を含むグループから選択されている、
請求項8記載のレーザシステム。 - 前記ポンプ源の前記ピークポンピングレベルは、前記ポンプ源の動作定格に基づいている、
請求項8記載のレーザシステム。 - 周期的、ランダム、または擬似ランダムなパルス繰り返し周波数で出力される一連のレーザパルスを、ポンプ源に連結されたレーザ媒質を備えるレーザシステムによって均等化する方法であって、
前記ポンプ源のピークポンピングレベルを判定するステップと、
パルス均等化ポンピング曲線を定めるステップであって、
前記ポンプ源に対してポンピング電流を供給することにより前記レーザを上限パルス繰り返し周波数で動作させるステップ、
前記上限パルス繰り返し周波数において、1以上のレーザパルスパラメータを測定して、前記1以上のレーザパルスパラメータが所定値範囲内にあることを判定するステップであって、前記1以上のレーザパルスパラメータは、レーザパルスピークパワー、パルスエネルギー、パルス幅を含むグループから選択されている、ステップ、
前記レーザを前記上限パルス繰り返し周波数と下限パルス繰り返し周波数との間の複数の異なるパルス繰り返し周波数で動作させるステップ、
前記複数の異なるパルス繰り返し周波数のそれぞれにおいて、前記ポンピング電流の降下曲線の勾配または曲線形状の少なくとも1つを調整して、前記1以上のレーザパルスパラメータを前記所定値範囲内に維持するステップであって、前記パルス均等化ポンピング曲線は、前記異なるパルス繰り返し周波数において1以上の前記レーザパルスパラメータを実質的に均等化するように構成された前記ポンピング電流の前記調整された降下曲線である、ステップと、
により前記パルス均等化ポンピング曲線を定めるステップと、
前記パルス均等化ポンピング曲線を定めた後において、前記ポンプ源を第1ポンピングレベルに駆動するステップと、
第1期間において、前記ポンプ源を前記第1ポンピングレベルから前記ピークポンピングレベルへ駆動するステップと、
第2期間において、前記選択されたパルス均等化ポンピング曲線に基づき、前記ポンプ源を最初に前記ピークポンピングレベルに到達した後、最初に連続的に前記ピークポンピングレベルから離れて前記第1ポンピングレベルへ駆動するステップであって、前記第2期間は前記第1期間よりも長い、ステップと、
前記ポンプ源を再度前記第1ポンピングレベルへ駆動するステップと、
を有することを特徴とする方法。
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