JPH05507588A - 色素レーザ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 色素レーザ増幅器 本発明は色素レーザ増幅器に関する。

色素レーザは、エネルギでボンピングされる色素セルがセルからのレーザ作用を 引き起こす公知の型のレーザであ容器であり、しばしばレーザキャビティを形成 する反射器の間に配置されている１色素レーザの利点は、その周波数が容易に変 えられ得ることである０例えばキャビティ反射器のひとつは反射性格子であり得 る。キャビティに対するこの格子の角度を変えると、色素レーザの出力周波数が 変動する。出力はボンピング力によって変化する。ボンピング力が色素の全反転 分布を引き起こすのに十分であるときに出力の限界が達せられ、レーザの光学設 計によって蓄積された全てのエネルギが色素から抽出され得る。レーザのこれは しばしば所望され得ない、その代わりに、比較的低出力のレーザ及びその増幅さ れた出力が使用され得る。

レーザ増幅器は有用である。何故ならば、これらによって最大光学抽出がレーザ 媒質から達成され得るからである。

通常のレーザはレーザ発振を維持するためにフィードバックを必要とする。フィ ードバックは通常部分的に反射性のミラーを備え、装置から出現するレーザビー ムを形成するのはビームの透過部分のみである。射出ミラーの反射率がどんなに 低くなっても、出力ビームは決して１００％にはなり得ない、何故ならば、フィ ードバックを提供するにはある部分が必要だからである。レーザ増幅器は透過損 失を提供するためにミラーをもたないが、代わりに他のレーザから存在するレー ザビームがあることに依存している。このビームが十分に強いならば、それによ って全ての増幅器エネルギが抽出され得る。

レーザ増幅器は他の領域でも有用である０例えば高電力レーザが、レーザの損傷 に感応するある部品を使用して製造される必要があるならば、低電力レーザが設 計され且つ元のビーム量に影響を与えずに増幅され得る。このようにして、感応 性光学部品は電力レベルの損傷にさらされない。

現在色素レーザと一緒に使用されている多くの種類の増幅器があるが、最もよく 使用されている２種の増幅器は利得媒質として色素を使用している。これらの増 幅器はフラッシュランプボンピング型及びレーザボンピング型である。

更には、レーザボンピングはジオメトリに対して横断方向（ボンピングビームは 抽出された色素レーザビームに対しである角度、通常９０°である）であるか又 はジオメトリに対して縦方向（ボンピングビームは抽出された色素レーザビーム と同軸である）であり得る。

増幅器を使用する欠点は付加されたシステム、即ち付加的光学機構、色素セル及 び支持台（ｍｏｕｎｔｓ　）の複雑さである。

色素レーザ及び増幅器は共に例えばＦ　Ｐ　Ｓｅｂｍｆｆｅｒによって編薬され たＤｙｅ　Ｌａ５ｅｒｓ″（第２版、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ出版、１ ９７７　）に記載されている。

既存の増幅器でのひとつの問題は、増幅器が帯域幅を増幅させるか又は広げる、 即ち出力がより広範な周波数からなっていることである０通常単−縦モード（Ｓ ＬＭ）色素レーザはＩ　Ｇｌ（ｚ未満の帯域幅を有し、帯域幅は増幅後にＩＧＨ ２よりも遥かに大きくなる。色素レーザの出力を増幅し且つ狭い帯域幅を維持す ることが非常に望ましい。

本明細書で使用する光という用語は、可視波長、赤外波長、紫外波長及びそれに 近い波長での電磁放射線を含んでいる。

発明の説明 本発明の色素レーザ増幅器は、レーザ色素を有する誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ ）媒質を含んでいる。これによって帯域幅及びビームの均一性が改善され、また 少数の部品で非常に高度の増幅を、従って改善された信頼性及び堅牢性を提供す るために複数の増幅器が縦続され得る。

本発明の色素レーザ増幅器は色素セルと、増幅されるべき色素レーザビームの供 給手段と、ポンプビームの供給手段と、増幅器からの増幅された色素レーザビー ムの指向手段とを含んでいる。

当該色素レーザ増幅器は、 ２つのセル壁間に含まれるＳＢＳ媒質に溶解されたレーザ色素材料を含んでいる 誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）色素セルと、 ＳＢＳセル内への色素レーザビームの指向手段と、ＳＢＳセル内へのポンプビー ムの指向手段とを特徴とする。

色素レーザビームとポンプビームとはＳＢＳセル内に同軸で進入するように配置 され得る。あるいはポンプビームは色素レーザビームに対して横断方向でＳＢＳ セル内に進入し得る。ポンプビームはレーザ又はフラッシュランプポンプからの ビームであり得る。

本発明の他の特徴に基づいて、増幅器からの出力は他の色素レーザ増幅器への色 素レーザビーム入力として使用され得る。

このようにして２つ以上の増幅器が元の色素レーザビームを漸進的に増幅するた めに直列に配置され得る。多量の増幅が実施され得る。何故ならば、レーザ増幅 器は、強いポンプビームによってボンピングされるとレーザ色素媒質で発生され る歪みを自動的に修正するからである０強いポンプビームは色素媒質中の光学利 得を最大にするために必要である。

ＳＢＳ媒質は特定レーザ色素用溶媒となるように選択される０例えばＳＢＳ媒質 はメタノール、アセトン、イソプロピルアルコール等の単独物質又はこれらの混 合物であり得る。ＳＢＳ混合物の一特定例は２０％メタノールと、７０％ｎ−ヘ キサンと、１０％イソプロピルアルコールとからなる。成分の相対量は変動し得 る。

ＳＢＳ媒質は気体であっても、固体であってもよい、適切な気体は加熱色素蒸気 及びメタンである。適切な固体は非晶質固体、例えばレーザ色素を含んでいるゾ ルゲル又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）である。

誘導ブリユアン散乱及び位相共役反射という用語は、例えば１１Ｎｏｎｌｉｎｅ ａｒ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｐｈａｓｅ　Ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ”　（Ｄ　ＭＰｅ ｐｐｅｒ、　０ｐｔｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、　Ｍａｒｃｈ／＾ｐｒ ｉｌ　１９８２．　ｖｏ１２１、ｎｏ２　ｐａｇｅｓ　１５６−１８２）に記載 されている。

これから添付図面を参照して本発明を単に例示的に説明する。

第１図はＳＢＳ色素レーザ増幅器の概略図である。

第２図は増幅量を増すために直列接続された第１図に示す６つのＳＢＳ増幅器の 概略図である。

第３図は色素レーザの光学部品と４つの増幅器との配置を示す概略ブロック図で ある。

第４図及び第５図はポンプ機構が異なる第１図の変形例である。

第１２に示す如く、色素レーザ増幅器はダイクロイ・ンクミラー１を含んでおり 、色素レーザビーム２はこのミラーから途中の偏光ビームスプリッタ３と、四分 の一波長板４と、レンズ５とを介して誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）色素セル６ に貫通する。ポンプレーザビーム７はミラー１上に入射し且つ色素レーザビーム ２と同軸にＳＢＳセル６内に反射される。ミラー１はポンプレーザビームの波長 で反射するように製造されている。偏光器３は例えば垂直偏波の直線偏光を透過 し且つ水平偏光を反射する。四分の一波長板４は直線偏光を円偏光に、又は円偏 光を直線偏光に変換する。レンズ５は光をセル６内の一点に集める。

このセル６は通常、ガラス正面９とガラス背面１０とを備えた管８である。１つ のセルでは壁の厚さは２ｍｍ、正面９と背面１０との直径は２２ｍｍ、その厚さ は１．５ｍｍ、面９と面１０との間の距離は１００ｍｍである０面９．１０はビ ーム２．７に垂直であるか又は増幅ビーム上に重ねられる所望されない反射を防 止するのに適した角度であり得る。セル６内部は２０％メタノールと７０％ｎ− ヘキサンと１０％イソプロピルアルコールとの混合物に溶解したレーザ色素材料 である。適切な色素は例えば、通常１０ｍｇの色素：１リツトルの溶質の割合で 混合されたローダミン６Ｇ、ローダミンＢ、クマリン５２３等である。

この比率は使用される色素及び溶質並びに入力ポンプ力密度によって変動する０ 色素がセル６内を流れるか又はセル内の色素が撹拌されるのが有利である。

セル６はＳＢＳ媒質であり、このセルは位相共役ビームを発生する。即ち光学的 ゆがみのある入力ビームは、これらのゆがみを時間的に反転させた状態で戻され る。従って並びにミラー１、偏光器３、四分の一波長板４、レンズ５及び正面９ によって導入される任意の光学ゆがみは、偏光器と反射器３とが光学的に修正増 幅されたビームをセル６から受け取るように反転される１位相共役反射の詳細な 説明は”Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　０ｐｔｉｃ−ａｌ　Ｐｈａｓｅ　Ｃｏｎｊｕｇａ ｔｉｏｎ″（Ｄ　ＭＰｅｐｐｅｒ、　０ｐｔｉｃａ！　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 、　Ｍａｒｃｈ／＾ｐｒｉｌ　１９８２．　ｖｏ１２１、　Ｎｏ２．　ｐａｇｅ ｓ　１５６−１８２）に記載されている。

色素レーザビーム２は通常波長が５７０ｎｍ、１８ｎｓｅｃパルスでのエネルギ が４０μＪ、約６４ＭＨｚの近変形限定帯域幅（ｎｅａｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ 　１１ｍ１ｔｅｄ　ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）を有する。

ポンプレーザビーム７は通常波長が５３２ｎｍ、２０ｎｓｅｃパルスでのエネル ギが１３．５ｍＪ、単−縦モード（ＳＬＭ）であるか又は広帯域レーザである。

ポンプモードのうなり（ｂｅａｔ　ｉｎｇ）から生じる変調広域化（ｂｒｏａｄ ｉｎｇ）がないためにＳＬＭポンプが使用されるならば、増幅された色素レーザ の出力帯域幅は僅かに狭くなる。

動作時に、垂直厘光された色素レーザビーム２はミラー１と偏光ビームスプリッ タ３とを貫通する。四分の一波長板４はビームを円偏光に変換し、レンズはセル ６内で焦点を合わせる。同様にポンプビーム７はミラー１で反射され且つセル６ 内で焦点を合わされる。２つのビーム２．７の焦点を合わせることによってビー ムのエネルギが集中され、それによってセル６内でレーザ色素の反転及びレーザ 増幅が生じる。利得はセル６内の両方向で使用可能なので、通常ＳＢＳ閾値強さ を下回る弱い色素レーザビームは前方増幅によって位相共役され得る。電力密度 が増すと、レーザ密度が増す。

ＳＢＳ法の狭い線帯（ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ）要件のために、広帯域である増幅自 然放出は反射されない、これによって、色素レーザビームは実際に増幅され得す 、また従来の色素レーザ増幅器で厳しく制限されている広帯域雑音は生じない。

セルの後方壁１０を通じて射出するためにあるレーザエネルギが前方に放出され るが、更に重要なことには、位相共役ビームがＳＢＳ色素セル６から偏光ビーム スプリッタ３の方に放出され、出力ビーム１１を形成するためにビームスプリッ タ３で反射する。ＳＢＳ色素セル６内の再移動方向で色素レーザビーム２の増幅 が生じ得る。即ち色素レーザビーム２は位相共役として元の形態で増幅され得る 。

一実施例では、電力６６ｗ、帯域幅６４ＭＨｚの色素レーザビームが第１図に示 すような単一の増幅器で帯域幅６４ＭＨｚで１５５ｋｗに増幅され、等価エネル ギ利得は２３５０倍であった。

増幅器は広帯域雑音を発生させずに増幅することができるので、この増幅器は多 量の利得を得るために他の増幅器に縦続され得る。更には、ＳＢＳ法は増幅共役 の帯域幅を限定するようにも作用し、それによって非騒音関連広域化機構（ｎｏ ｎ−ｎｏｉｓｅ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ　ｍｅｃｂａｎｉｓｍ ｓ）に関係する帯域幅の増大が制限される。

これは第２図に概略的に図示され、ここでは６つの増幅器が“ヒナギクの花輪” 型増幅器を形成するために縦続されている。この増幅器は６つのＳＢＳセル１５ ．１６゜１７．１８，１９．２０と、３つの偏光ビームスプリッタ２１．２２． ２３と、６つのダイクロイックミラー２４゜２５．２６．２７，２８．２９と、 ６つの四分の一波長板３０．３１，３２，３３，３．４．３５と、６つのレンズ ３６．３７，３８，３９，４０．４１と、色素ビーム４２と、２つのポンプビー ム４３，４４とを備え、全ては図示するように配置されている。各部品は第１図 に示す通りである。

機能は以下の通りである０色素レーザビーム４２の一部分はビームスプリッタ２ １によって色素セル１５内に反射され、セル内で、ダイクロイックミラー２４か ら反射された後のポンプビーム４３に結合される。セル１５からの増幅色素レー ザ光はセル１６への色素レーザ入力を形成し、セル１６はダイクロイックミラー ２５から反射されたポンプビーム４４を受け取る。（２倍に）増幅されたセル１ ６からの出力は、他の増幅用色素ビームを形成するためにビームスプリッタ２１ によって反射される。

同様に、２倍に増幅された色素ビーム４２がビームスプリッタ２１からビームス プリッタ２２を介してセル１７内に入る。ポンプビーム４３の一部分はダイクロ イックミラー２４を貫通し且つミラー２６によってセル１７内に反射される。セ ル１７からの増幅色素レーザ光はセル１８内に向けられ、セル１８内で、ミラー ２５を通じて透過され且つミラー２７で反射されたポンプビーム４４の一部分と 遭遇する。４倍に増幅された色素ビーム光は、最後の２つの増幅器への入力を形 成するために、ビームスプリッタ２２で反射されるべくセル１８から射出する。

（４倍に増幅された）色素ビーム４２はビームスプリッタ２２を通過し且つビー ムスプリッタ２３からセル１９内に反射される。ポンプビーム４３の一部分はダ イクロイックミラー２４．２６を通過し且つミラー２８によってセル１９内に反 射される。セル１９からの増幅色素レーザ光はセル２０内に向けられ、セル２０ 内で、ミラー２５．２７を通じて透過され且つミラー２９で反射されたポンプビ ーム４４の一部分と遭遇する。６倍に増幅された光は最終的に増幅されたビーム ４５を形成するためにビームスプリッタ２２で反射されるべくセル１８から射出 する。

更に増幅させるために他のＳＢＳセルの対及び関連光学部品が付加され得る。

第３図は色素レーザの光学部品と４つの増幅器との配置を示す概略ブロック図で ある０図示する如く光路５０があり、この光路に沿って以下の部品：反射格子５ １．正のレンズ５２、負のレンズ５３、ダイクロイックビームスプリッタ５４、 第１の結合ミラー５５、発振器色素セル５６、第２の結合ミラー５７、負のレン ズ５８、正のレンズ５９、二分の一波長板６０、第１の偏光ビームスプリッタ６ １及び第２の偏光ビームスプリッタ６２が順次配置されている。

正のレンズ５２及び負のレンズ５３は、回転要素として使用されている反射格子 ５１の分解能を最大にするために高倍率を与えるビーム拡大用望遠鏡を提供する ように作用する。２つのレンズ５２．５３の間に配置されたピンホール開口部９ ７によって、またレンズ５２と格子５１との間にフィネスの低いエタロン９８を 挿入することによって更に改善が行われ得る。

色素セル５６は、例えば約１．３ｘｌＬ’モル濃度でメタノールに溶解したロー ダミンＢによって形成され得る。セル壁は約５ｍｍ離れた１ｍｍ厚さの石英ガラ ス板であり得、セル全体は所望されないフィードバックを低減するために約２０ ”傾斜されている。他の適切な色素はローダミン６Ｇ、スルホローダミンＢ、Ｋ ｉｔｏｎ　ｒｅｄ、ローダミン５７５、ローダミン５６０．ＤＣＭ等である。セ ル５６は７ｍｍｘ７ｍｍｘ３２ｍｍ高さｘｌｍｍ厚さの石英ガラス材料であり得 る０色素セルの上部及び底部は長さ１０ｍｍ、外径５ｍｍのガラス管９５．９６ を有し、これらの管上にはセル内に色素を流すように可視管が装着されている。

色素レンズ６３は、共鳴反射するレーザ空洞を限定する反射格子５１と、第１の 結合ミラー５５と、第２の結合ミラー５７との間の部品によって形成されている 。この色素長板６５と、ビームスプリッタ６６と、正のレンズ６７とを通じてダ イクロイックビームスプリッタ５４上に送られる。このダイクロイックビームス プリッタ５４上に入射したポンプエネルギの一部分は色素セル内に反射され、こ の色素セル内で色素による光の増幅発振が生じる０色素セル５６の光出力は第１ の結合ミラー５６と第２の結合ミラー５７との間で発振する。ある波長での反射 格子５１は格子５１の調節可能な角度に依存している。

４つの色素レーザ増幅器は第１図のように製造されている。それぞれは、四分の 一波長板７３，７４．７５．７６と正のレンズ７７．７８，７９．８０とに結合 されたＳＢＳ色素セル６９．７０，７１．７２を含んでいる。更には、セル６９ ．７０はダイクロイックビームスプリッタ８１゜８２に結合され、セルフ１．７ ２はダイクロイックミラー８３．８４に結合されている。他の部品は負のレンズ ８５、ミラー８６及び正のレンズ８７であり、これらは全てダイクロイックビー ムスプリッタ５４を通じて透過されたポンプビーム６４の一部分を受け取る。

色素セル６９．７０．７１．７２は、直径２２ｍｍ、長さ１０３ｍｍの石英ガラ ス容器であって、容器上部の各端部に直径６ｍｍの可撓管を備えている。

他の部品の詳細は次の通りである０反射格子５１は、１ｍｍ当たり２４００の線 を有し、５９０ｎｍでブレーズされ、３０ｍｍｘ３０ｍｍｘ６ｍｍ厚さで、“＾ ９ｐ１ｉｅｄＯｐｔｉｃｓ”　（Ｔ　’ｔ４　［１ａｎｓｃｈ、ｖｏ［１１Ｊ９ ７２．ｐａｇｅ　８９５）に記載のりドローマウンティング（ＴＭ）で最初に使 用されるホログラフィ−型であり得る。正のレンズ５２は焦点距離＋１５０ｍｍ の平凸レンズで、５９０ｎｍで反射防止被覆され、直径１５ｍｍである。正のレ ンズ５３は高力顕微鏡対物レンズとして作用し、焦点距離４ｍｍ、作動距離０． ８ｍｍ、開口数０．５である。ダイクロイ、ツクビームスプリッタ５４は５３２ ｎｍでの透過率９４％、５９０ｎｍでの透過率１００％５入射角度４５°、Ｐ偏 光、直径１５ｍｍで、２つの光軸に対して４５゛に配置され、その前面の中心は ２つの光軸の交点上にある。結合ミラー５５．５７は、一方の面は被覆されてお らず１反射率が約４〜６％、他方の面は反射防止被覆され、０，５°傾斜された 結合ミラーで、直径１５ｍｍ、厚さ１０ｍｍである。負のレンズ５８は、焦点距 離−１０ｍｍの平凹レンズで、５９０ｎｍで反射防止被覆され、直径３ｍｍであ る。正のレンズ５９は焦点距離が＋５０ｍｍ又は＋５１ｍｍの両凸レンズで、５ ９０ｎｍで反射防止被覆され、直径１５ｍｍである。

二分の一波長板６０．６５は次数ゼロ（ｚｅｒｏ　ｏｒｄｅｒ）で、５９０ｎｍ で反射防止被覆され、直径１５ｍｍ、厚さ２〜３ｍｍである。偏光器６１．６２ は、空間をおいて配置された方解石Ｇ　Ｉ　ａｎ−Ｔ、ａｙ　１　ｏ　ｒ立方体 偏光器で、５９０ｎｍで反射防止被覆され、１０ｍｍ　ｘ　１０ｍｍｘ　１２ｍ ｍ（ｘｙｚ）、光学マウント内にセメントで固められている。ビームスプリッタ ６６は５３２ｎｍでの反射率６５％、入射角度４５°、直径２５ｍｍ、厚さ６ｍ ｍである。正のレンズ６７は焦点距離＋１００ｍｍの平凸レンズで、５３２ｎｍ で反射防止被覆され、直径１５ｍｍである。四分の一波長板７３，７４，７５． ７６は次数ゼロ、５９０ｎｍで反射防止被覆され、直径１５ｍｍ、厚さ２〜３ｍ ｍである。正のレンズ７７．７８，７９．８０は焦点距離が＋１００ｍｍ又は＋ ８０ｍｍの平凸レンズ又は両凸レンズであり、５９０ｎｍで反射防止被覆され、 直径１５ｍｍである。

ダイクロイックビームスプリッタ８１は５３２ｎｍでの反射率２０％、５９０ｎ ｍで反射防止被覆され、部品面に対する入射角度５４°　（即ち入射ビームと反 射ビームとの角度は７２°）、直径２５ｍｍ、厚さ６ｍｍである。ダイクロイッ クビームスプリッタ８２は５３２ｎｍでの反射率２０％、５９０ｎｍで反射防止 被覆され、部品面に対する入射角度３６４°　（即ち入射ビームと反射ビームと の角度は１０８°）、直径２５ｍｍ、厚さ６ｍｍである。ダイクロイックミラー ８３は５３２ｎｍでの反射率１００％、５９０ｎｍで反射防止被覆され、部品面 に対する入射角度５４°　（即ち入射ビームと反射ビームの角度は７２°）、直 径２５ｍｍ、厚さ６ｍｍである。ダイクロイックミラー８４は５３２ｎｍでの反 射率１００％、５９０ｎｍで反射防止被覆され、部品面に対する入射角度３６° 　（即ち入射ビームと反射ビームとの角度は１０８°）、直径２５ｍｍ、厚さ６ ｍｍである。負のレンズ８５は焦点距離−４０ｍｍの両凸レンズで、５３２ｎｍ で反射防止被覆されている。

ミラー８６は５３２ｎｍでの反射率１００％、入射角度４５°、直径２５ｍｍで ある。正のレンズ８７は焦点距離十２０ｍｍの平凸レンズであり、５３２ｎｍで 反射防止被覆され、直径２５ｍｍ、縁部厚さ２ｍｍである。

色素レーザビームの発生増幅方法は以下の通りである。

ポンプビーム６４は、通常５３２ｎｍ、２５０ｍＪ　、時間２０ｎｓｅｃの光ビ ームを与えるために、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ又は同様のレーザ（図示せず）からの 第２の調波によって発生される。このポンプビーム６４の一部分、約２．１％が ビームスプリッタ６６．５４を通じて色素レーザ６３及び色素セル５６内に透過 され、それによって光の発振増幅作用が生じる０通常色素レーザ光は５９０ｎｍ である。

通常ポンプビーム６４のエネルギの残りの約６５％及び２９％は、増幅器用ポン プエネルギを形成するために、それぞれビームスプリッタ６６及びミラー８６の 各々で反射される。

色素レーザ６３からの出力はレンズ５８．５９、二分の一波長板６０及び第１の 偏光ビームスプリッタ６１を介してＳＢＳ色素色素セル５６内られる。それと同 時に、ミラー８６からの残りのポンプビーム６４のエネルギの一部分、約２０％ がダイクロイックビームスプリッタ８１によってＳＢＳセル６９内に反射される 。第１図を参照して前述した如く、増幅された色素レーザ光がＳＢＳセル６９が ら放出され且つダイクロイックビームスプリッタ８１、四分の一波長板７３、偏 光ビームスプリッタ６１、四分の一波長板７４及びダイクロイックビームスプリ ッタ８２を介してＳＢＳセルフ０内に向けられる。ＳＢＳセルフ０用ポンプビー ムエネルギはビームスプリッタ６６及びダイクロイックビームスプリッタ８２か ら得られる。

２倍に増幅された色素レーザビームはＳＢＳセルフ０からダイクロイックビーム スプリッタ８２、四分の一波長板７４、偏光ビームスプリッタ６１，６２、四分 の一波長板７５及びダイクロイックミラー８３を介してＳＢＳセルフ１内に向け られる。このＳＢＳセル８３用ポンプエネルギはダイクロイックビームスプリッ タ８１及びダイクロイックミラー８３から得られる。３倍に増幅された色素レー ザ光はＳＢＳセルフ１からダイクロイックミラー８３、四分の一波長板７５、偏 光ビームスプリッタ６２、四分の一波長板７６及びダイクロイックミラー８４を 介してＳＢＳセルフ２内に向けられる。このＳＢＳセルフ２用ポンプビームエネ ルギはダイクロイックビームスプリッタ８２及びダイクロイックミラー８４から 得られる。４倍に増幅された色素レーザ光は、最終的に増幅された色素レーザビ ームを形成するために、ＳＢＳセルフ２からグイクロイックミラー８４、四分の 一波長板７６及び偏光ビームスプリッタ６２を介して光路５０に沿って送られる 。

通常この最終的に増幅された色素レーザビームは１７ｎｓｅｃのパルス幅、６４ ＭＨｚ以下の帯域幅で１２０ｍＪであり、実質的に変形が制限されている。

他の増幅は付加したＳＢＳセルを使用して行われ得る。

第３図に示す配置の利点は、可変波長の色素レーザビームの発生及び４段階の増 幅、例えば約１μＪから１２０ｍＪへの１２０，０００倍の増幅を提供するため に使用される部品数が比較的少ないことである。ある公知の従来技術のレーザ増 幅器（汎用性高力単一縦モードパルス化色素レーザ、Ｆ　Ｂｏｓ、　Ａｐｐｌｉ ｅｄ　０ｐｔｉｃｓ、　ｖｏｌ　２０．Ｎｏ　１０．ｐａ［Ｉｅｓ１８８６−１ ８９０．１５　Ｍａｙ　１９８１）では、同様の数の部品で僅かに１１４倍の増 幅が行われていた０本発明で使用される部品の数は少なくなっているために、設 置及び整列が比較的簡単で、一旦整列されると堅牢で振動を感じないシステムが 得られる。

第４図は第１５！ｉの変形例であって、ポンプビーム９１が円筒形レンズ９２を 通じて色素セル６内に横方向から進入している。第１図と同様に色素レーザビー ム２は偏光ビームス３、四分の一波長板４及びレンズ５を通過してＳＢＳ色素セ ル６内に進入する。このセル６は、ビーム２がポンプビームとの相互作用のため の最大容量を与えるために軸からずれて進入するように第１図のセルから移動さ せられている。

第５図は第１図の他の変形例であって、ポンプビームは反射器９４によって包囲 されたフラッシュランプ源９３によって提供されている。他の部品は第４図に示 す通りである。セル６は色素レーザビーム２と同軸に配置されている。

フラッシュランプ９３は同軸の直線管、即ちセル６を包囲する環状管（三軸又は 四軸が適用されてもされなくてもよい）又は螺旋状の管であり得る。フラッシュ ランプのパルスは短く、通常的１μｓである。

要約 色素レーザ増幅器は、共通の光路に沿って増幅されるべき色素レーザ光とポンプ ビームとを受け取る誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）色素セルによって形成されて いる。受は取られたエネルギの位相共役・増幅されたものがＳＢＳセルから反射 される。セルは、使用されるレーザ色素用溶媒であるＳＢＳ媒質を含んでいる１ 通常のＳＢＳ媒質はメタノール、アセトン、イソプロピルアルコール等である６ 通常の色素はローダミン６Ｇ、ローダミンＢ、ローダミン５６０、ローダミン５ ７５、スルホローダミンＢ、Ｋｉｔｏｎ　Ｒｅｄ、ＤＣＭ、クマリン５２３等で ある。

増大された増幅を提供するために複数の増幅器が直列接続され得る０位相共役の 作用は光学ゆがみを修正し、それによって多重増幅の後でもビーム品質と帯域幅 とが保持される。波長５９０ｎｍ、約１μＪの通常の色素レーザビームが、１７ ｎｓｅｃのパルス幅及び５００ＭＨｚ以下の帯域幅で約１２０ｍＪに増幅され得 る。

、＝、ム１１＋　Ｉ’Ｃ７／ＧＩＮりＺ１００今１゜

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．色素セルと、増幅されるべき色素レーザビームの供給手段と、ポンプビーム の供給手段と、増幅器からの増幅された色素レーザビームの指向手段とを含んで いる色素レーザ増幅器であって、 ２つのセル壁間に含まれるＳＢＳ媒質に溶解されたレーザ色素材料を含んでいる 誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）色素セルと、 ＳＢＳセル内への色素レーザビームの指向手段と、ＳＢＳセル内へのポンプビー ムの指向手段とを特徴とする増幅器。
2. ２．色素レーザビームとポンプビームとがＳＢＳセル内に同軸で進入するように 配置されていることを特徴とする請求項１に記載の増幅器。
3. ３．ポンプビームが色素レーザビームに対して横断方向でＳＢＳセル内に進入す るように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の増幅器。
4. ４．ポンプビームがレーザからのビームであることを特徴とする請求項１に記載 の増幅器。
5. ５．ポンプビームがフラッシュランプポンプからのビームであることを特徴とす る請求項１に記載の増幅器。
6. ６．第１の増幅器の出力が次の色素レーザ増幅器への色素レーザビーム入力とし て使用されるように互いに継続された複数の色素レーザ増幅器を含んでいること を特徴とする請求項１に記載の増幅器。
7. ７．増幅されるべき色素レーザビームの供給手段と、ポンプビームの供給手段と が別個のレーザであることを特徴とする請求項１に記載の地幅器。
8. ８．増幅されるべき色素レーザビームの供給手段が、ボンアビームの供給手段で もあるレーザによってポンピングされた色素レーザによって提供されることを特 徴とする請求項１に記載の増幅器。
9. ９．ＳＢＳセルが、レーザ色素材料用溶媒であるＳＢＳ媒質を含んでいることを 特徴とする請求項１に記載の増幅器。
10. １０．ＳＢＳ媒質がメタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、エタノー ル、ｎ−ヘキサンの中の１種以上の中から選択されたものであることを特徴とす る請求項５に記載の増幅器。
11. １１．ＳＢＳ媒質が、メタノールとｎ−ヘキサンとイソプロピとの実質的に１０ ０％の混合物を提供するように混合された１５〜２５％のメタノールと、６５〜 ７５％のｎ−ヘキサンと、５〜１５％のイソプロピルとの混合物であることを特 徴とする請求項６に記載の増幅器。