JP6345348B2 - 高ピークパワーのパルスバースト又は他の時間変化するレーザー出力波形の生成をサポートするようポンプパワーを時間的に凝縮する方法及び装置 - Google Patents
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Description
Claims (23)
- 第1の期間中に、共振器内に光学的に位置している第1のレーザー利得媒体において、光ポンプパワーを蓄積することと、
前記第1の期間よりも実質的に短い第2の期間中に、前記第1のレーザー利得媒体から第2のレーザー利得媒体へ、フィードバック制御された波形により、前記蓄積された光ポンプパワーの少なくともいくらかを第1のレーザー出力として供給することと、
電力増幅器として前記第2のレーザー利得媒体を用いて、レーザーパルスのバーストを有する第2のレーザー出力を生成することと
を有し、
前記第1のレーザー出力及び前記第2のレーザー出力は、前記第1の期間中の前記光ポンプパワーの電力レベルと比較して高い電力レベルを前記第2の期間中に有している、
方法。 - 前記第1のレーザー利得媒体において前記光ポンプパワーを蓄積すること、及び前記第1のレーザー利得媒体から前記第2のレーザー利得媒体へ前記蓄積された光ポンプパワーの少なくともいくらかを供給することは、
前記共振器内の光の偏光を制御して、第1の偏光を有する前記光の少なくともいくらかが前記共振器内を行きつ戻りつし、第2の偏光を有する前記光の少なくともいくらかが前記第2のレーザー利得媒体へアウトカップリングされるようにすることを有する、
請求項1に記載の方法。 - 前記光の偏光を制御することは、該光の偏光を変えるよう構成される前記共振器内の電気光学(EO)結晶へ印加される電圧を変えることを有する、
請求項2に記載の方法。 - 前記第1のレーザー利得媒体は、フィードバック制御ループによって配置されるように、予め定義された量の光ポンプパワーを蓄積するよう設計され、
前記第2のレーザー利得媒体は、予め定義された信号利得、予め定義されたビーム品質、及び予め定義された電力増幅器抽出効率を有する前記第2のレーザー出力を生成するよう設計される、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1のレーザー利得媒体は、前記光ポンプパワーのより低い電力レベルを前記第1のレーザー出力のより高い電力レベルへの変換のために最適化され、
前記第1のレーザー利得媒体の面積及び長さは、前記第1のレーザー利得媒体の小信号利得及び自然放射増幅光(ASE)を低減するよう選択され、
前記第1の期間の持続時間は、前記第2のレーザー出力におけるレーザーパルスの連続的なバーストを分離する時間インターバルよりも短い、
請求項1に記載の方法。 - 前記第2のレーザー出力は、レーザーパルスの複数のバーストを有し、
前記蓄積する動作、前記供給する動作、及び前記生成する動作は、夫々のバーストについて行われ、
レーザーパルスの各バーストの間の前記第1のレーザー利得媒体からの前記第1のレーザー出力の全持続時間は、レーザーパルスの各バーストの全持続時間と実質的に一致する、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1のレーザー利得媒体から前記第2のレーザー利得媒体へ前記蓄積された光ポンプパワーの少なくともいくらかを供給することは、
前記バーストにおける2つの連続したレーザーパルスの間のパルス間期間中に、前記2つの連続したレーザーパルスのうちの第2のレーザーパルスの生成よりも前に、前記2つの連続したレーザーパルスのうちの第1のレーザーパルスによって、前記第2のレーザー利得媒体から抽出された少なくともいくらかのエネルギを置換することを有する、
請求項1に記載の方法。 - 前記第2のレーザー出力は、レーザーパルスの複数のバーストを有し、
当該方法は、前記第2のレーザー出力の低電力バージョンを有するシード信号を生成し、該シード信号を前記第2のレーザー利得媒体へ供給することを更に有し、
前記第2のレーザー出力におけるレーザーパルスのバーストは、前記シード信号におけるパルスのバーストに対応する、
請求項1に記載の方法。 - 前記第2のレーザー出力は、レーザーパルスの複数のバーストを有し、
前記第1のレーザー出力の前記波形は、フィードバック制御ループを用いて、前記複数のバーストの間、実質的に一定に保たれ、
前記複数のバーストにおけるレーザーパルスは、実質的に一定の振幅を有する、
請求項1に記載の方法。 - 前記第2のレーザー出力は、レーザーパルスの複数のバーストを有し、
前記第1のレーザー出力の前記波形は、前記複数のバーストにおける個々のパルスの間のインターバル又は該個々のパルスのエネルギレベルを変更するようフィードバック制御ループを用いて制御され、
前記複数のバーストにおけるレーザーパルスは、所定のプロトコルに従って符号化される、
請求項1に記載の方法。 - 共振器内に光学的に位置し、第1の期間中に光ポンプパワーを蓄積するよう構成される第1のレーザー利得媒体を有するポンプ時間コンセントレータと、
第2のレーザー利得媒体を有する電力増幅器と
を有し、
前記ポンプ時間コンセントレータは、前記第1の期間よりも実質的に短い第2の期間中に、前記第1のレーザー利得媒体から前記第2のレーザー利得媒体へ、フィードバック制御された波形により、前記蓄積された光ポンプパワーの少なくともいくらかを第1のレーザー出力として供給するよう構成され、
前記電力増幅器は、レーザーパルスのバーストを有する第2のレーザー出力を生成するよう構成され、
前記第1のレーザー出力及び前記第2のレーザー出力は、前記第1の期間中の前記光ポンプパワーの電力レベルと比較して高い電力レベルを前記第2の期間中に有している、
装置。 - 前記ポンプ時間コンセントレータは、
前記蓄積された光ポンプパワーを前記第1のレーザー利得媒体から前記第2のレーザー利得媒体へ選択的に供給するよう構成されるプログラム可能なアウトカプラーと、
予め定義された量の光ポンプパワーを前記第1のレーザー利得媒体において蓄積するために前記ポンプ時間コンセントレータを制御するよう構成されるフィードバックループと
を更に有する、
請求項11に記載の装置。 - 前記プログラム可能なアウトカプラーは、偏光に基づき光を方向付けるよう構成される偏光ビームスプリッタと、前記光の偏光を調整するよう構成されるポッケルスセルとを有し、
前記プログラム可能なアウトカプラーは、第1の偏光を有する前記光の少なくともいくらかが前記共振器内を行きつ戻りつすることを可能にするよう、且つ、第2の偏光を有する前記光の少なくともいくらかを前記第2のレーザー利得媒体へアウトカップリングするよう構成される、
請求項12に記載の装置。 - 前記第1のレーザー利得媒体及び前記第2のレーザー利得媒体のうちの少なくとも一方から特定の出力電力波形を得るために当該装置の動作を制御するよう構成されるコントローラ
を更に有する請求項11に記載の装置。 - 前記第2のレーザー利得媒体は、レーザーパルスの複数のバーストを有する前記第2のレーザー出力を生成するよう構成され、
当該装置は、前記複数のバーストにおけるパルスの特定の時間パターンを得るために当該装置の動作を制御するよう構成されるコントローラを更に有する、
請求項11に記載の装置。 - 前記第2のレーザー利得媒体は、連続的なバーストが時間インターバルによって分離された状態でレーザーパルスの複数のバーストを有する前記第2のレーザー出力を生成するよう構成され、
前記ポンプ時間コンセントレータ及び前記第2のレーザー利得媒体は、夫々のバーストについて前記蓄積する動作、前記供給する動作、及び前記生成する動作を行うよう構成され、
前記第1の期間は、前記時間インターバルよりも短い、
請求項11に記載の装置。 - 前記ポンプ時間コンセントレータは、前記バーストにおける2つの連続したレーザーパルスの間のパルス間期間中に、前記2つの連続したレーザーパルスのうちの第2のレーザーパルスの生成よりも前に、前記2つの連続したレーザーパルスのうちの第1のレーザーパルスによって、前記第2のレーザー利得媒体から抽出された少なくともいくらかのエネルギを置換するよう構成される、
請求項11に記載の装置。 - 前記第1のレーザー利得媒体は、前記第2のレーザー利得媒体のポンピング開口面積及び受入立体角と実質的に一致する空間断面積及び広がり立体角を有している光ビームを放つよう構成される、
請求項11に記載の装置。 - 前記第2のレーザー出力の低電力バージョンを有するシード信号を生成し、該シード信号を前記第2のレーザー利得媒体へ供給するよう構成されるフロントエンド
を更に有する請求項11に記載の装置。 - レーザー送信器を有し、該レーザー送信器は、
光ポンプパワーを生成するよう構成される光ポンプと、
共振器内に光学的に位置し、第1の期間中に光ポンプパワーを蓄積するよう構成される第1のレーザー利得媒体を有するポンプ時間コンセントレータと、
第2のレーザー利得媒体を有する電力増幅器と
を有し、
前記ポンプ時間コンセントレータは、前記第1の期間よりも実質的に短い第2の期間中に、前記第1のレーザー利得媒体から前記第2のレーザー利得媒体へ、フィードバック制御された波形により、前記蓄積された光ポンプパワーの少なくともいくらかを第1のレーザー出力として供給するよう構成され、
前記電力増幅器は、レーザーパルスのバーストを有する第2のレーザー出力を生成するよう構成され、
前記第1のレーザー出力及び前記第2のレーザー出力は、前記第1の期間中の前記光ポンプパワーの電力レベルと比較して高い電力レベルを前記第2の期間中に有している、
システム。 - 1つ以上の方向において前記第2のレーザー出力を方向付けるよう構成されるポインタ又はスキャナ
を更に有する請求項20に記載のシステム。 - 少なくとも1つの物体から反射された前記第2のレーザー出力の一部を受けるよう構成される受信器
を更に有する請求項21に記載のシステム。 - 前記ポンプ時間コンセントレータは、前記バーストにおける2つの連続したレーザーパルスの間のパルス間期間中に、前記2つの連続したレーザーパルスのうちの第2のレーザーパルスの生成よりも前に、前記2つの連続したレーザーパルスのうちの第1のレーザーパルスによって、前記第2のレーザー利得媒体から抽出された少なくともいくらかのエネルギを置換するよう構成される、
請求項20に記載のシステム。
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