JPH05102618A - 短パルスレーザ発生装置 - Google Patents

短パルスレーザ発生装置

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JPH05102618A
JPH05102618A JP25684791A JP25684791A JPH05102618A JP H05102618 A JPH05102618 A JP H05102618A JP 25684791 A JP25684791 A JP 25684791A JP 25684791 A JP25684791 A JP 25684791A JP H05102618 A JPH05102618 A JP H05102618A
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JP
Japan
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short pulse
light
laser
cell
amplified
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Pending
Application number
JP25684791A
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English (en)
Inventor
Shinichi Imai
信一 今井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 シード短パルスレーザ光を発生するレーザ発
生部と、レーザ媒質およびこのレーザ媒質を励起する励
起手段を有する増幅部と、上記シードパルスレ−ザ光を
上記増幅部および増幅された増幅レ−ザ光を増幅部外に
導く導光手段と、上記増幅部を間にして互いの反射面を
対面させて上記増幅部を通過したレ−ザ光を共振する一
対の反射鏡と、これら反射鏡の一方の反射鏡側に設けら
れた誘導ブリルアン散乱体とを備えたことを特徴とする
短パルスレーザ発生装置。 【効果】 波面歪みの少ない高出力な短パルスレーザと
して得られるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は短パルスレーザ発生装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】核融合炉におけるプラズマの電子温度や
密度などを測定するために、数百ピコ秒から数十フェム
ト秒の範囲のいわゆる超短パルスレーザの適用が進めら
れている。このような測定では測定感度を上げるために
超短パルスレーザをより高出力にする必要がある。
【0003】ところで高出力の短パルスレ−ザ光を発生
させるものとして従来次の技術が知られている。すなわ
ち、図2はIEEE JOURNAL OF QUAN
TUM ELECTRONICS.VOL.25.
NO1.JAN,1989.P63に記載されたアレキ
サンドライトレーザの再生増幅の一例である。すなわ
ち、(1) はアレキサンドライトレーザヘッド部(以下、
ヘッド部と略す)で一対の高反射鏡(2),(3) の対向間に
これら反射鏡と同軸的に設けられている。一方の高反射
鏡(3) とヘッド部(1) との間の光軸上には所定の電圧印
加のON,OFFが制御されるポッケルスセル(4) が設
けられ、さらに、このポッケルスセル(4)とヘッド部(1)
との間には第1の偏光板(5) がその偏光面側をポッケ
ルスセル(4) に対して所定の角度に傾斜して設けられて
いる。(6) は第1の偏光板(5) の偏光面を介してポッケ
ルスセル(4) に導かれるシード短パルスレーザとしての
色素レ−ザ光で、この色素レーザ光(6)の第1の偏光板
(5) に至る光路上には第2の偏光板(7) 、λ/2板(8)
およびファラディロティター(9) が順次が設けられてい
る。上記第2の偏光板(7) はその偏光面側をλ/2板
(8) 側にして所定の角度に傾斜して設けられている。な
お、(10)はフォトダイオード、(11)はアパーチャであ
る。
【0004】上記の構成では、色素レ−ザ光(6) は第1
の偏光板(5) からヘッド部(1) の光路に導入されて増幅
されたのち、ポッケルスセル(4) における偏光の回転で
第1の偏光板(5) からファラディロティター(9) 側に反
射し第2の偏光板(7) で反射して高出力化された超短パ
ルスレーザ(12)として出光する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ヘッド部(1) におい
て、不純物を所定量ドープしたアレキサンドライトの結
晶体からなるレーザロッドが通常パルスと同様、熱レン
ズ効果による問題を起こす他に、短パルスの高電界下に
よるレーザロッドの非線形効果により波面劣化が生じ、
ビーム品質が悪化し、十分に有効な光として利用できな
い点があった。本発明の目的は超短パルスの増幅に際し
てビーム品質の劣化を与えることなく高出力の増幅が行
える短パルスレ−ザ発生装置を提供することを目的とす
る。 [発明の構成]
【0006】
【課題を解決するための手段】シード短パルス光を発生
するシードパルス発生部と、レーザ媒質およびこのレー
ザ媒質を励起する励起手段を有する増幅部と、上記シー
ドパルス光を上記増幅部および増幅された増幅レ−ザ光
を増幅部外に導く導光手段と、上記増幅部を間にして互
いの反射面を対面させて上記増幅部を通過した短パルス
光を共振する一対の反射鏡と、これら反射鏡の一方の反
射鏡側に設けられた誘導ブリルアン散乱体とを備えた構
成としたものである。
【0007】
【作用】増幅部において誘導ブリルアン散乱体と他方の
反射鏡とで再生増幅器が形成され、歪められたレーザ波
面の歪みは誘導ブリルアン散乱体で相殺される。
【0008】
【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を
説明する。図1は本発明の一実施例で、緩和発振による
シード短パルス光を出力する緩和発振による短パルスレ
ーザダイオード(20)を有し、出力されたシード短パルス
光(21)は光アイソレータ(22)を経て第3の偏光板(23)に
入光するようになっている。この第3の偏光板(23)は偏
光面側を短パルスレーザダイオード(20)側にしてシード
短パルス光(21)の光軸に対して所定の角度に傾斜されて
設けられている。第3の偏光板(23)で反射したシード短
パルス光(21)は後述する増幅光路上にこの光路の光軸に
対して所定の角度で傾斜しているとともに第3の偏光板
(23)と平行に設けられた第4の偏光板(24)の偏光面に入
光するようになっている。第3、第4の偏光板(23)、(2
4)間の反射光路にはファラディローテータ(25)が設けら
れている。第4の偏光板(24)が設けられている増幅光路
(26)上には励起チャンバー(27)が設けられている。この
励起チャンバー(27)は増幅光路(26)と同軸になるアレキ
サンドライトロッド(28)とこのロッドを励起するXeフ
ラッシュランプ(29)が備えられている。アレキサンドラ
イトロッド(28)とXeフラッシュランプ(29)は励起チャ
ンバー(27)内を循環する冷却媒質で所定温度以上に上昇
しないように調節されている。また、Xeフラッシュラ
ンプ(29)はパルス電源(30)に接続されている。励起チャ
ンバー(27)および第4の偏光板(24)とを間にして凹球面
の高反射面を形成した凹面鏡(31)と同じく高反射面にな
る平面鏡(32)とが互いの反射面を対面させて増幅光路(2
6)と同軸に設けられている。凹面鏡(31)にSBS(Stim
ulated Brillouin Scattering 、誘導ブリルアン散乱)
セル(33)が励起チャンバー(27)側になって気密に設けら
れている。SBSセル(33)はほぼ円筒状の本体(34)を有
し一端が凹面鏡(31)で気密に閉塞され、上記本体の他端
には透光窓(35)に形成されている。上記閉塞された本体
(34)内にはメタンガスが所定の圧力で封入されている。
また、凹面鏡(31)は本体(34)内における増幅光路(26)上
に焦点(F) をもつ曲率に形成されている。SBSセル(3
3)と励起チャンバー(27)との間には集光レンズ(36)が増
幅光路(26)と同軸でしかも焦点(F) を共有する位置に設
けられている。一方、平面鏡(32)と第4の偏光板(24)と
の間にはポッケルスセル(37)が設けられ、このポッケル
スセル(37)と第4の偏光板(24)との間にはλ/4波長板
(38)が設けられている。なお、図示せぬがポッケルスセ
ル(37)は所定の電荷を受けて偏光角が制御されるように
なっている。
【0009】次に上記の作用について説明する。まず、
パルス電源(30)からたとえば100マイクロ秒のパルス
を印加してXeフラッシュランプ(29)を点灯し、励起さ
れたアレキサンドライトロッド(28)から十分な蛍光強度
が得られる状態にしておく。この状態で、短パルスレー
ザダイオード(20)からたとえば緩和振動による30ピコ
秒,1pJのシード短パルス光(21)を出力すると、この
光は光アイソレータ(22)を通り第3の偏光板(23)により
ファラディローテータ(25)を通って第4の偏光板(24)に
入射させられる。この第4の偏光板(24)への入射したシ
ード短パルス光(21)は増幅光路(26)へ反射して導光され
るような偏光に光アイソレータ(22)およびファラディロ
ーテータ(25)を通して規定されている。上記導光された
シード短パルス光(21)はλ/4波長板(37)を通して円偏
光にされ、電圧のかかっていないポッケルスセル(37)を
透過し平面鏡(31)で反射され、再度ポッケルスセル(3
7)、λ/4波長板(37)に戻り第4の偏光板(24)を透過す
る直線偏光とされる。第4の偏光板(24)を透過後は励起
チャンバー(27)で増幅されて凹面鏡(30)に至り、ここで
入射方向に反射されて再度励起チャンバー(27)で増幅さ
れる。シード短パルス光(21)のピークパワーが十分弱い
うちはSBSセル(33)内は透光体として作用する。以上
のように増幅されたなシード短パルス光(21)がポッケル
スセル(37)に透過する前にこのポッケルスセル(37)にλ
/4電圧が印加される。ポッケルスセル(37)がλ/4板
として作用している間では、シード短パルス光(21)は凹
面鏡(30)と平面鏡(31)との間で増幅され続ける。この増
幅において、SBSセル(33)は増幅されたシード短パル
ス光(21)により、凹面鏡(30)と平面鏡(31)との間の共振
器長できめられる時間間隔、すなわち、SBSセル(33)
の緩和時間より短い時間間隔で励起され続け、SBSを
形成する。このSBSの形成で再生増幅器としての片側
の反射鏡である凹面鏡(30)は作用しなくなり、SBSセ
ル(33)と平面鏡(31)との間で再生増幅器が形成される。
高電界下の励起チャンバー(27)で歪められたレーザ波面
の歪みはSBSセル(33)で相殺され続け再生増幅は続行
される。図示せぬ検出装置により増幅光の強度が飽和し
た時点でポッケルスセル(37)にかける電圧をλ/2電圧
に上げるかまたは零に落とすことにより、増幅光はλ/
4波長板と平面鏡(31)との間をポッケルスセル(37)を介
して往復し、偏光が90度回転し、第4の偏光板(24)か
らキャビティダンプされ、ファラデイローテータ(25)を
透過して上記入射時に比べて偏光が90度回転した短パ
ルスレーザ光が第3の偏光板(23)を通過して出力光(38)
として取り出される。
【0010】上記の実施例ではシード短パルス光として
レーザダイオードの緩和パルスを用いたが、モードロッ
ク光の光スイッチされたシングルパルスまたはCWレー
ザの光スイッチされたシングルパルスまたはCWレーザ
の光スイッチによる切り出しパルスとしてもよく、いず
れも1ナノ秒以下のパルス幅をもつものが望ましい。モ
ードロック光はたとえば、アレキサンドライトレーザま
たはTi:Al2 3レーザのモードロックにより得ら
れ、CWレーザとしてはKrレーザを用いることができ
る。構成例ではSBSセルとしてメタンガスを用いた
が、他の気体たとえばSF6 等でもよい。そのほかアセ
トンなどの液体でもSBSを構成することが可能であ
る。
【0011】
【発明の効果】通常ns以下では形成されない位相共役
鏡が形成され、SBSセルが再生増幅器の一方を担って
作用することにより、波面歪みの少ない再生増幅器が形
成される。したがって、シードパルスは再生増幅中に電
界強度を増し、通常には波面が歪められてしまうレーザ
パルスになるものが、上記再生増幅器で波面歪みの少な
い高出力な短パルスレーザとして得られるようになっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
(27)…励起チャンバー、(30)…凹面鏡、(31)…平面鏡、
(32)…SBSセル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シード短パルスレーザ光を発生するレー
    ザ発生部と、レーザ媒質およびこのレーザ媒質を励起す
    る励起手段を有する増幅部と、上記シード短パルスレ−
    ザ光を上記増幅部および増幅された増幅レ−ザ光を増幅
    部外に導く導光手段と、上記増幅部を間にして互いの反
    射面を対面させて上記増幅部を通過したレ−ザ光を共振
    する一対の反射鏡と、これら反射鏡の一方の反射鏡側に
    設けられた誘導ブリルアン散乱体とを備えたことを特徴
    とする短パルスレーザ発生装置。
JP25684791A 1991-10-04 1991-10-04 短パルスレーザ発生装置 Pending JPH05102618A (ja)

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